JPS6391494A - 熱交換器の支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱交換器の支持装置に係り、特に熱交換器本
体と、鉄骨支持架台間に熱応力による障害を解決する好
適な熱交換器の支持装置に関する。

〔従来の技術〕

従来技術を第１０図の鋼管式熱交換器の側面図及び第１
１図の部分詳細図を参照して説明する。

第１０図において、伝熱管１は下部管板２及び上部管板
３に溶接又は拡管によって挿着され、それら荷重は下部
管板２を介して架台梁５に伝えられて、次いで架台柱８
に伝えられる。下部管板２と架台梁５はボルト・ナツト
６によって締結されている。加熱流体（例えば、ボイラ
の排気ガス）９は下部管板２及び上部管板３の外周がケ
ーシング４で囲まれる本体内を通って伝熱管の外側から
熱を伝える。被加熱流体（例えば、製鉄所の高炉、コー
クス炉或は転炉から発生する副生ガス）１０は入口ダク
ト７から導入されて伝熱管内を通り、加熱流体９からの
熱を吸収して温度が上昇しながら流れて、上部管板３の
上部から熱交換器本体外へ導き出され、ボイラへ供給さ
れる。第１１図は下部管板２と架台梁５がボルト締結し
ている詳細を示したものである。下部管板２のボルト貫
通孔を熱膨張方向に長径とする楕円孔にして、下部管板
２と架台梁５との間の熱膨張差を吸収する構造になって
いる。

次に、鋼管式熱交換器のボトムサポート方式について、
第１２図及び第１３図を参照して説明する。

第１２図において、垂直に配置した伝熱管１の重量を受
は持つ下部管板２はフランジ部で架台梁５とボルト６に
よって締結してあり、更に、下部管板の下側には前後方
向に複数の補強板３５を取り付け、これと直交する方向
の架台梁５との間に橋渡しする複数の補強梁３６をボル
ト３７で締結し、架台柱８に荷重を伝えている。

ここで、ボルト６及び３７の各締結部において、下部管
板２は加熱流体９の温度に加熱され、架台梁５は大気温
度に冷却される。又補強板３５及び補強梁３６は被加熱
流体１０の温度に加熱されるので、各々の部材が熱膨張
する為に、各々のボルト貫通孔は熱交換器中央部は伸び
の基点になる必要から真円孔にしているが、端部におい
ては、熱膨張差を吸収できるように横長の楕円孔にして
いる構造である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記従来技術は、下部管板及び架台梁の上部フランジ部
と下部フランジ部との間の温度差が配慮されていない、
つまり、下部管板及び架台梁の上部フランジ部は加熱流
体温度に加熱され、架台梁の下部フランジ部は大気温度
に冷却されるために。

温度差を生じ、架台梁が反り返る。このため、下部管板
の取付ボルト孔が楕円孔であるにもかかわらず、下部管
板が摺動できないで曲ったり、ボルトが切損して前記締
結部において、流体の洩れを発生する問題があった。

次に、前記ボトムサポート方式でも、下部管板下側に設
ける補強板及び補強梁が大型なので、被加熱流体の流入
断面積が減少するとともに偏流を生じる。また、前記理
由で補強板数を制限すると下部管板に局部的なへこみを
生じ、伝熱管の挿着部に損傷を与え、加熱流体と被加熱
流体との間に対流を発生する問題があった。

本発明は、下部管板の水平方向の熱膨張を拘束すること
なく、下部管板と架台梁との締結部又は伝熱管の挿着部
における流体の洩れを防止し、かつ重量を安全に支持す
る熱交換器の支持装置を提供することを課題とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記下部管板と支持台及び前記架台梁との間
に設けて、前記加熱ダクトで囲み、前記加熱流体で加熱
する支持梁と、前記加熱ダクトの下壁を介して固定し、
下面にスライド材を設けている支持台と、この支持台を
支持する架台梁と。

架台梁を支持する架台柱とから構成される。

〔作用〕

支持梁の上部及び下部フランジがともに加熱ダクト内に
収納されて加熱流体で加熱されるので、上部及び下部の
温度差がなくなって反り曲りを発生することなく、下部
管板と同じ温度になるので、下部管板の水平方向の熱膨
張を拘束することがなくなる。一方熱交換器本体の重量
は、加熱ダクトの下部に固定し、下面にスライド材を設
けている支持台に伝えられ、その下部に位置する架台梁
及び架台柱によって支持されるが、前記スライド材によ
って、前記支持台と架台梁との間の熱膨張差が吸収され
、重量も安全に支持される。

〔実施例〕

本発明の第１実施例を第１図及び第２図を参照して説明
する。第１図において、複数の伝熱管１の一端を上部管
板３に挿着し、他端を上部管板から離隔された下部管板
２に挿着して、前記管板間をケーシング４で囲み、加熱
流体（例えば、ボイラの排気ガス）９を導入する本体と
、前記下部管板２に接続して伝熱管１内に被加熱流体（
例えば、製鉄所の高炉、コークス炉及び転炉から発生す
る副生ガス）１０を導入する入口ダクト７とからなる熱
交換器において、被加熱流体１０は伝熱管１の管外から
加熱流体９の熱を吸収しながら伝熱管１内を上昇し、上
部管板３の上部に達し熱交換器外に排出される。運転中
における伝熱管１．上部管板３、下部管板２及びグーシ
ン４等の合計全重量は、前記下部管板２のフランジ部に
おいて、ボルト６によって締結又は溶着する新設した支
持梁１１に伝えられる。一方この支持梁１１を囲む加熱
ダクト１５がケーシング４の一部に形成され、加熱流体
９が導入され、支持梁１１は加熱される。

そこで前記全重量は加熱ダクト１５の下壁を介して固定
される支持台１２に伝えられ、この支持台１２は架台梁
５によって支持され、架台梁５は架台柱８によって支持
される。前記支持台１２と前記架台梁５の中間にはスラ
イド材２６が設けられ、支持台１２と架台梁５との間の
熱膨張差を吸収する。

第３図は熱交換器が設置されたボイラの代表的な平衡通
風方式を採用した煙風道系統図である。

空気ダクト４１内の燃焼空気は埋込通風機４２によって
昇圧され、空気予熱器４３において排ガスダクト４４を
通る排気ガスによって加熱された後ボイラ４５へ供給さ
れる。一方、ボイラ４５内で燃焼した３００℃前後の排
気ガスは分岐ダクト４６を経由して熱交換器４７に流れ
、４０℃前後の副生ガス１０を１８０℃〜２００℃に予
熱する。

この加熱された副生ガス１０はボイラ４５に供給され、
排気ガスは集塵器４８を経由して誘引通風機４９で昇圧
され大気へ放出される０本発明の構成によれば、このプ
ラントにおける熱交換器本体と支持装置との間の熱膨張
差が吸収でき、全重量も安全に支持できる。

本発明の第２実施例を第４図を参照して説明する０本実
施例は支持梁１１の加熱源を他の装置又は、加熱流体９
の分流に求めた場合であり、加熱流体は加熱ダクト１５
に設けた入口管１３がら流入して支持梁１１を加熱し出
口管１４がら排気される。この実施例によれば、他の装
置の余剰熱源が利用できてエネルギの有効利用が可能と
なる。

本発明の第３実施例を第１図を参照して説明する０本実
施例によれば熱交換器のパッケージ化が可能となる。即
ち、加熱ダクト１５を設けたことにより、下部管板２と
架台梁５との間に直接の工事の干渉がなくなり、熱交換
器製作工場において、伝熱管１、上部管板３、下部管板
２、ケーシング４、支持梁１１及びスライド材２６を有
する支持台］、２を一体として組立が可能となる。据付
現地には予め架台柱８の上部に架台梁５を組立てて置け
ば、前記工場で組立てた熱交換器パッケージを設置する
だけですみ、熱交換器本体の現地組立が不要になって現
地据付期間が短縮できる。

本発明の第４実施例を第５図、第６図及び第７図を参照
して説明する。

ボトムサポート方式の熱交換器においては、下部管板２
をはさんで高温の加熱流体９と低温の被加熱流体１０が
流入するため、下部管板２と支持梁１１の温度は運転の
過渡状態等によっては全く同一でない時期があり、支持
台１２及び架台梁５との間にも同様に、熱膨張差の発生
が予想される。

この伸び差を拘束することなく補強する必要があるので
、下部管板２の下側に下部管板２の垂れ下がりを防止す
るために、数本のスペーサバー２４を左右前後方向に格
子状に取付け、これと直交する支持梁１１との間には数
本のサポートプレート２５を設置して、１本当りの荷重
分担を軽減させるとともに、荷重伝達接触面を点接触に
することにより、摺動を容易にしている。

本実施例によれば、下部管板２の下側補強構造が簡潔に
なり、入口ダクト７内の被加熱流体１０の流路断面が広
く取れて偏流も生じない。又支持点を増加することが可
能であり、下部管板の垂れ下りが防止できて、伝熱管１
の挿着部に損傷が発生しない。

本発明の第５実施例を第８図及び第９図を参照して説明
する。前記第４実施例の下部管板２をスペーサバー２４
で補強する構造において、支持梁１１の左右両側に取り
付けたサポートし鋼２８でサポートプレート２７をはさ
み込みボルト２９で締結する。このボルト孔は支持梁１
１との熱膨張差を吸収できるように楕円孔とする構造で
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、下部管板と締結し重址を支持する支持
梁が加熱ダクトで下部管板と同一温度に加熱されるので
、前記締結部及び下部管板自体に熱膨張差による歪、熱
応力を発生させることがないので締結部又は伝熱管の挿
看部が損傷することなく、流体の漏洩がなくなる。一方
、重量は前記支持梁から支持台に伝えられるが、この支
持台下面に装着したスライド材によって、支持台を支持
する架台梁との熱膨張差も吸収されるので、急激なプラ
ントの起動、停止及び通常運転のいずれの場合も支障な
く安全運転できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による全体側面図、第２図は第１図のＡ
矢視図、第３図は熱交換器が設置されたボイラの代表的
な平衝通風方式を採用した煙風道系統図、第４図は本発
明の第２実施例を示す側面図、第５図は本発明の第４実
施例を示す側面図、第６図は第５図のＡ−Ａ矢視図、第
７図は第５図のＣ部詳細部、第８図は本発明の第５実施
例を示す側面図、第９図は第８図のＤ部詳細図、第１０
図は従来例を示す側面図、第１１図は第１０図のＥ部詳
細部、第１２図は従来例のボットムサポート方式の側面
図、第１３図は第１２図のＢ　−１３矢視図である。 １・・・伝熱管、２・・・下部管板、３・・・上部管板
、４・・・ケーシング、５・・・架台梁、７・・・入口
ダクト、８・・・架台柱、９・・・加熱流体（排気ガス
）、１０・・・被加熱流体（副生ガス）、１１・・・支
持梁。 １２・・・支持台、１５・・・加熱ダクト、２６・・・
スライド材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の伝熱管の一端を上部管板に挿着し、他端を上部管
   板から離隔された下部管板に挿着して、前記上部及び下
   部管板間をケーシングで囲み、加熱流体を導入する本体
   と、前記下部管板に接続して伝熱管内に被加熱流体を導
   入する入口ダクトとからなる熱交換器を、前記下部管板
   を支持する架台梁と、架台梁を支持する架台柱とで支持
   する熱交換器の支持装置において、前記下部管板を支持
   して加熱ダクト内に固定し、前記加熱流体で加熱される
   支持梁と、前記加熱ダクトの下壁を介して加熱ダクトの
   下部に固定する支持台と、この支持台を支持する架台梁
   と、架台梁を支持する架台柱とからなり前記支持台と前
   記架台梁との中間にスライド材を有することを特徴とす
   る熱交換器の支持装置。