(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ側壁の熱交換チューブの上部に偏流防止板を設けると共に、同熱交換チューブは側壁側の数パネルをベアチューブ、中央部をフィン付きチューブで構成し、同ベアチューブの隣接する相互の間隔はガス流れ抵抗がフィン付きチューブ部と同等またはそれ以上になるように狭くしたことを特徴とする横置き型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラにおけるフィン付きチューブを用いた横置き型の熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３および図４に基づいて従来のこの種装置について説明する。なお、図３は一般的な横置き型熱交換器のフィン付きチューブの鳥瞰図であり，また図４は従来の横置き型型熱交換器の要部をボイラ正面から見た断面図である。
【０００３】
石炭焚ボイラにおいては、燃焼ガスに巻き込まれた石炭灰により、粉体摩耗、すなわち、アッシュエロージョンが生じる。
【０００４】
他方、現在建設されているボイラには、伝熱面積を増し、しかも全体の建設コストを抑えるために図３に示すようなフィン付き伝熱管（フィン付きチューブ）を用いた横置き型熱交換器を採用することが多い。
【０００５】
この横置き型で、かつフィン付きチューブを備えた熱交換器は、ボイラ側壁寄りの一部の断面を拡大して図４に示すと、同ボイラ側壁寄りで上下方向に延びて配設された側壁管１から中央部に亘って互いに一定間隔離して多数のフィン付きチューブ３を配置して構成されている。
【０００６】
一般にこの種横置き型熱交換器では、ガス流れ方向Ａで示す様に流れてくる燃焼ガスは、側壁側の流れａと中央寄りの流れｂに分かれ、前者の側壁側の流れａは流れの抵抗が小さい側壁面に沿って過剰に流れることになる。
【０００７】
これに伴って生じるエレメント全体の伝熱効率の低下や、側壁管の急激なアッシュエロージョンを防ぐために，同側壁側のフィン付きチューブ３上方に水平方向に張り出した偏流防止板２を設置している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この側壁側の流れａは偏流防止板２を巻き込むガス流れとなり、流速が極めて速い部分がボイラ側壁より数パネルの領域で発生する。しかも、このガス流れは流速が速い上に障害物に乱されて熱交換チューブに対して軸方向に入射するいわゆる斜向流となることが多い。
【０００９】
フィン付きチューブは、その形状による理由から、この高速な斜向流に対しては非常に弱く、アッシュエロージョンを発生し、更には減肉が生じ易いものである。
【００１０】
すなわち、前記した従来の石炭焚ボイラでは、そのほとんどのものが横置き型の熱交換器であるが、この主要部であるフィン付きチューブ３は一般にその形状からアッシュエロージョンに対して弱く、特に過剰な流れに曝される側壁側に配置したフィン付きチューブ３では、摩耗減肉や噴破が生じる可能性がより高いという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような従来のものにおける問題点を解消し、側壁側に配置する伝熱管に工夫を凝らすことにより、摩耗減肉や噴破等の心配のないようにした横置き型熱交換器を提供することを課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した課題を解決すべくなされたもので、ボイラ側壁の熱交換チューブの上部に偏流防止板を設けると共に、同熱交換チューブは側壁側の数パネルをベアチューブ、中央部をフィン付きチューブで構成し、同ベアチューブの隣接する相互の間隔はガス流れ抵抗がフィン付きチューブ部と同等またはそれ以上になるように狭くした横置き型熱交換器を提供するものである。
【００１３】
すなわち，側壁側の数パネルに亘って伝熱チューブをベアチューブとし、かつガス流れ抵抗がフィン付きチューブと同等かまたはそれ以上になるように隣接するベアチューブ相互間でその間隔を狭くしているので、必要以上のガス流れの集中を起こさず、斜向流に対しても強いベアチューブ本来の性状と相俟って、アッシュエロージョン、そしてチューブ減肉等の発生を防止することができ、寿命の長い伝熱管を得ることが出来るものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１および図２に基づいて説明する。
【００１５】
図１は横置型熱交換器の要部をボイラ正面から見た断面図、図２はベアチューブ（裸管）のアッシュエロージョン傾向をフィン付きチューブ（フィン付管）のそれと対比して示すものである。
【００１６】
なお、本実施に形態において前記従来のものと同一の部位については同一の符号を採用して図面中にこれを付して示し、重複する説明は省略する。
【００１７】
本実施の形態は前記従来のものと全般的な構成は似ているが，ボイラ両サイドより数パネル（数本）をフィンの付いていない裸管、即ちベアチューブ４で構成し、かつ、その部分のパネルの間隔（チューブ間隔）を中央側に配置したフィン付きチューブ３のチューブ間隔より狭くした点において両者は相違している。
【００１８】
すなわち、ベアチューブ４は高速な斜向流に対して耐性が高いので、本実施の形態ではこれを側壁側から数パネルに亘って配置している。
【００１９】
しかし、一般にベアチューブ４は同径のフィン付きチューブ３に比較してガス流れ抵抗が小さく、これをフィン付きチューブ３と同じ間隔で配置した場合には、ベアチューブ４の方にガス流れが集中し、別途、伝熱性能面での障害やベアチューブ４および側壁管部分でのアッシュエロージョンによる減肉などが生じるおそれがある。
【００２０】
そのため、本実施の形態においては前記したようにフィン付きチューブ３の位置におけるガス流れ抵抗を比較対象とし、同フィン付きチューブ３のガス流れ抵抗と同等かもしくはそれ以上の抵抗となる様な間隔にこのフィン付きチューブ３を配置することにより、側壁側にガス流れが集中することもなく、斜向流に対するベアチューブ４の強さと相俟ってこの部位でのアッシュエロージョンの発生を防止するものである。
【００２１】
なお、発明者等は本実施の形態のものにより、灰濃度：５０g/Nm3 、ガス流速：３０m/s 、運転時間：６４hrの条件下で、伝熱管の摩耗量を確認する実験を行い、これと同一条件による従来装置での実験結果と対比して図２に示す結果を得た。
【００２２】
すなわち、図２では、縦軸に伝熱管の摩耗量をとり、また、横軸に伝熱管エレメントへのガス入射面からの段数をとって、黒塗り丸印でプロットした本実施の形態の裸管（ベアチューブ）による変化状況、及び白抜き丸印でプロットした従来のフィン付き管（フィン付きチューブ）による変化状況を、斜向流（破線）、直向流（実線）それぞれの場合に分けて示している。
【００２３】
この結果の示すとおり、本実施の形態は斜向流に対して耐摩耗性が高く、従来のものの約半分以下の摩耗しか発生しないこと、換言すれば約２倍以上の寿命を確保することが出来ることが明らかとなった。
【００２４】
なお、ガス流れが直向流の場合においては、本実施の形態のベアチューブ４でも、また、従来装置のフィン付きチューブ３でも、段数によっては多少の差は有るものの、全体的には両者大差ないという結果を示している。
【００２５】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上本発明によれば、ボイラ側壁の熱交換チューブの上部に偏流防止板を設けると共に、同熱交換チューブは側壁側の数パネルをベアチューブ、中央部をフィン付きチューブで構成し、同ベアチューブの隣接する相互の間隔はガス流れ抵抗がフィン付きチューブ部と同等またはそれ以上になるように狭くして横置き型熱交換器を構成しているので、この側壁側に配置し、かつガス流れ抵抗がフィン付きチューブと同等またはそれ以上になるように隣接するベアチューブ相互間でその間隔を狭くしたベアチューブにより、ガス流れを側壁側へ必要以上に集中させることなく、かつ、斜向流に対して強いベアチューブの特性と相俟って、アッシュエロージョン、そしてチューブ減肉等の発生を防止することができ、寿命の長い伝熱管を得ることが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る横置型熱交換器の要部をボイラ正面から示す断面図である。
【図２】ベアチューブとフィン付きチューブにおけるアッシュエロージョンの傾向を対比して示す説明図である。
【図３】一般的な横置き型熱交換器のフィン付きチューブの鳥瞰図である。
【図４】従来の横置き型型熱交換器の要部をボイラ正面から見た断面図である。
【符号の説明】
１      側壁管
２      偏流防止板
３      フィン付きチューブ
４      ベアチューブ４
Ａ      ガス流れ方向
ａ      側壁側の流れ
ｂ      中央寄りの流れ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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