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公開番号2024165751
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2023082232
出願日2023-05-18
発明の名称熱交換器
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F28G 13/00 20060101AFI20241121BHJP(熱交換一般)
要約【課題】ガスが熱交換器を通過するときに発生する水分やダストが熱交換器のケーシング内部に堆積することにより生じるケーシングの腐食を防止可能な熱交換器を提供する
【解決手段】ガスの流路上に配置され前記ガスが通過するケーシングと、前記ケーシング内に配置され内部を伝熱媒体が流動する伝熱管と、を有する熱交換器であって、前記ケーシングの下端部に開口が設けられるとともに、該開口が水封されている、熱交換器。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガスの流路上に配置され前記ガスが通過するケーシングと、前記ケーシング内に配置され内部を伝熱媒体が流動する伝熱管と、を有する熱交換器であって、
前記ケーシングの下端部に開口が設けられるとともに、該開口が水封されている、熱交換器。
続きを表示（約 280 文字）【請求項２】
前記伝熱管の下方の前記ケーシングの内面が前記開口に向かうように傾斜する傾斜面とされている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記傾斜面は、前記開口に向かう傾斜角が３０～７０°となるように形成されている、請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記ガスはボイラ設備に用いられる燃料ガスであり、前記伝熱媒体は蒸気である、請求項１～３のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記ガスは燃焼装置から排出される排ガスであり、前記伝熱媒体は水である、請求項１～３のいずれかに記載の熱交換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管内で移送されるガスの加熱または冷却を行う熱交換器に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
温度の異なる流体間で熱エネルギーを交換する機器として、熱交換器が用いられている。銑鋼一貫製鉄所では、高炉やコークス炉等で生成される副生ガスを、種々の燃焼装置で燃料ガスとして利用するために、熱交換器により予熱することが行われている。また、燃焼装置から排出される燃焼後の排ガスが有する顕熱を回収して省エネルギーを達成するためにも、熱交換器が用いられている。
【０００３】
図４に、従来の熱交換器８の断面を模式的に示す。図４に示すように、ボイラ設備等の燃焼装置に用いる燃料ガスＧを熱交換器８により予熱する場合には、燃料ガスＧよりも高温の伝熱媒体Ｍを熱交換器８の伝熱管８０の内部に流動させる。そして、伝熱管８０の内部の伝熱媒体Ｍから伝熱管８０の外部の燃料ガスＧに熱を移動させることにより、燃料ガスＧを昇温する。
【０００４】
具体的には、燃料ガスＧの流路である配管ＧＰ上に熱交換器８のケーシング９０が配置され、このケーシング９０内に伝熱管８０が配置されている。伝熱管８０の内部には、伝熱媒体Ｍとして加温用蒸気が流動している。熱交換器８のケーシング９０には、ガス入口９１およびガス出口９２が設けられており、ガス入口９１から流入する常温の燃料ガスＧが、ケーシング９０を通過するときに、伝熱媒体（蒸気）Ｍにより加熱された伝熱管８０と接触して昇温され、ガス出口９２から流出する。
【０００５】
このとき、ケーシング９０のうち燃料ガスＧの流れ方向下流側のガス出口９２の近傍の部分や、伝熱管８０以外の配管（図示せず）等は、昇温された燃料ガスＧよりも温度が低い。よって、昇温された燃料ガスＧが、熱交換器８内部で昇温されていないケーシング９０や配管等と接触することにより、燃料ガスＧに含まれる水分が凝集して水滴となり、熱交換器８の下部に溜まることがある。また、燃料ガスＧに含まれるダストが伝熱管８０の表面に付着し脱落する過程で、水滴と共に熱交換器８の下部に堆積することがある。
【０００６】
高炉やコークス炉等で生成される副生ガスには、硫黄や酸化鉄等を含むダストが含まれることがあるため、熱交換器８の下部に湿潤環境が形成されると、ケーシング９０や配管等を腐食させるおそれがある。特に、燃料ガスＧに一酸化炭素等の有毒ガスが含まれる場合には、熱交換器８の腐食により、有毒ガスが外部に漏出するリスクとなる。
【０００７】
同じ図４を参照して、ボイラ設備等の燃焼装置から排出される燃焼後の排ガスＧからの排熱の回収を行うために熱交換器８を用いる場合について説明する。この場合には、排ガスＧよりも低温の伝熱媒体Ｍを伝熱管８０の内部に流動させる。そして、伝熱管８０の外部の排ガスＧから伝熱管８０の内部の伝熱媒体Ｍに熱を移動させることにより、排ガスＧが有する顕熱を伝熱媒体Ｍで回収する。
【０００８】
このとき、熱交換器８の内部では、高温の排ガスＧが伝熱管８０と接触して冷却されることにより、排ガスＧに含まれる水分が凝集して水滴となり、熱交換器８の下部に溜まることがある。また、排ガスＧ中に煤塵等のダストが含まれていると、ダストが水滴とともに熱交換器８の下部に堆積し、湿潤環境を形成して、ケーシング９０や配管等を腐食させるおそれがある。そして、熱交換器８の腐食により、排ガスＧが外部に漏出するリスクとなる。
【０００９】
また、熱交換器８では、伝熱管８０での熱伝達を促進するために、伝熱管８０に用いる配管の肉厚が薄いのが一般的である。このため、ケーシング９０の下部で湿潤環境が形成されると、伝熱管８０にも腐食が発生するおそれがあり、これにより熱交換器８の故障が発生するという問題もある。
【００１０】
そこで、従来の熱交換器８では、運転を定期的に停止して作業者が内部に立ち入り、熱交換器８内部の腐食状況を点検したり、ケーシング９０の下部に堆積したダストや水分を除去する清掃作業を行ったりする必要があった。このため、熱交換器８の稼働率が低下するという問題や、作業者の作業負荷が高いという問題が生じていた。
（【００１１】以降は省略されています）

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