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JP-2026077380-A - 燃焼炉の排熱回収装置

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Abstract

【課題】回収する熱量の媒体を燃焼空気から水に変え、且つ、伝熱管を無くしてコストを抑えるとともに効率的に排熱の回収を行う。 【解決手段】燃焼炉から排出される排ガスの熱量を回収する燃焼炉の排熱回収装置１００であって、排ガスのガス供給口２１，ガス排気口２２及び水の給水口２３，排水口２４を有する水タンク１０と、ガス供給口２１に連結されるとともに水タンク１０の水中に位置し、ガス排気口２２より下に位置し、排ガスの泡を水中に噴射するノズル３０と、排ガスの泡が排水口２４に進入することを阻止し、泡をガス排気口２２に導く仕切板４０を備える。 【選択図】図１

Inventors

  • 岸村 司
  • 宮武 貴志
  • 犬塚 史
  • 香村 祥太

Assignees

  • 三建産業株式会社
  • 中央精機株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (5)

  1. 燃焼炉から排出される排ガスの熱量を回収する燃焼炉の排熱回収装置であって、前記排ガスのガス供給口，ガス排気口及び水の給水口，排水口を有する水タンクと、前記ガス供給口に連結されるとともに前記水タンクの水中に位置し、且つ、前記ガス排気口より下に位置し、前記排ガスの泡を水中に噴射するノズルと、 前記排ガスの泡が前記排水口に進入することを阻止し、前記泡を前記ガス排気口に導く仕切板を備えることを特徴とする燃焼炉の排熱回収装置。
  2. 前記仕切板は、上方から下方に延び、その下端は前記水タンクの下面より上方でかつ前記ノズルよりも下方に位置し、その上端は少なくとも前記水タンクの上面まで達するように位置することを特徴とする請求項１に記載の燃焼炉の排熱回収装置。
  3. 前記仕切板は、前記水タンクの一方の側面側でかつその側面に平行に配置されるとともに、前記ガス排気口は、前記水タンクの水面より上側に設けられ、 前記水タンクの一方の側面に相対向する他方の側面から、前記水タンクの上面と下面の間でその先端が前記仕切板に接することなく間隔をあけて水平に延びる中間板を設けたことを特徴とする請求項２に記載の燃焼炉の排熱回収装置。
  4. 前記請求項１に記載の燃焼炉の排熱回収装置は、複数段設けられ、前後に挟まれた任意の位置を第ｎ段とし、前記燃焼炉の排ガス流れの上流側を前段とし第ｎ段のひとつ前段を第ｎ－１段、前記燃焼炉の排ガス流れの下流側を後段とし第ｎ段のひとつ後段を第ｎ＋１段とすると、 第ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置の前記ガス供給口には、前段に位置する第ｎ－１段の燃焼炉の排熱回収装置の前記ガス排気口から出力された排ガスが入力されるとともに、前記第ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置の前記ガス排気口から出力された排ガスは、後段に位置する第ｎ＋１段の燃焼炉の排熱回収装置の前記ガス供給口に入力され、 前記第ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置の前記給水口には、前記第ｎ＋１段の燃焼炉の排熱回収装置の前記排水口から出力された水が入力されるとともに、前記第ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置の前記排水口から出力された水は、前記第ｎ－１段の燃焼炉の排熱回収装置の前記給水口に入力されることを特徴とする燃焼炉の排熱回収装置。
  5. 前記複数段設けられた燃焼炉の排熱回収装置のうち、最も前段に位置する燃焼炉の排熱回収装置の前記ガス供給口には、前記燃焼炉から排出される排ガスが直接入力され、最も後段に位置する燃焼炉の排熱回収装置の前記給水口には、外部から水が入力されることを特徴とする請求項４に記載の燃焼炉の排熱回収装置。

Description

本発明は、燃焼炉から排出されるガスの熱量を回収する燃焼炉の排熱回収装置に関するものである。 従来、燃焼炉から排出されるガスの熱量を回収する燃焼炉の排熱回収装置として、図４に示すような、チャンネル型のレキュペレータ６０が知られている。 レキュペレータ１では、排ガスの排熱を回収し、空気ファン（図示しない）により導入された燃焼空気を予熱して有効利用するものである。 このようなレキュペレータをリジェネバーナに応用することで高い熱交換率を得てコストを低減させる設備も知られている（例えば、特許文献１参照）。 特開２０１０－６０１５７号公報 本発明の実施形態に係る燃焼炉の排熱回収装置の概要を示す模式図である。本発明の実施形態に係る別の燃焼炉の排熱回収装置の概要を示す模式図である。本発明の実施形態に係るさらに別の燃焼炉の排熱回収装置の概要を示す模式図である。従来例に係る燃焼炉の排熱回収装置の概要を示す模式図である。 図１を参照して、本発明の実施形態に係る燃焼炉の排熱回収装置について説明する。 本実施形態に係る燃焼炉の排熱回収装置は、図１に示すように、燃焼炉から排出される排ガスの熱量を回収する燃焼炉の排熱回収装置１００であって、水タンク１０と、ノズル３０と、仕切板４０と、中間板５０を備えている。 水タンク１０は、直方体状の水槽で、排ガスのガス供給口２１，ガス排気口２２及び水の給水口２３，排水口２４を有している。 このうちガス排気口２２は、水タンク１０の上面１１の中央に設けられ、排水口２４は、水タンク１０の上面１１で一方の側面１３側に設けられ、給水口２３は、水タンク１０の上面で他方の側面１４側に設けられている。また、ガス供給口２１は、水タンク１０の他方の側面１４の下部に設けられている。ガス供給口２１の手前にはファン２５が接続され、燃焼炉から排出される排ガスがガス供給口２１を介して水タンク１０内に供給される。 水タンク１０の中には水平に延びるノズル３０が設けられている。このノズル３０は、ガス供給口２１に連結されていてガス供給口２１を介して供給される排ガスの泡を水中に噴射する。 仕切板４０は、上方から下方に延び、水タンク１０の一方の側面１３側でかつその側面１３に概ね平行に配置されている。仕切板４０の下端４２は水タンク１０の下面１２より上方でかつノズル３０よりも下方に位置し、仕切板４０の上端４１は少なくとも水タンク１０の上面１１まで達するように、本実施形態では上面１１よりも上方に延びるように位置している。これにより、ノズル３０から噴出された排ガスの泡が排水口２４に進入することが阻止され、仕切板４０に当たった泡は上方のガス排気口２２側に導かれる。 中間板５０は、水タンク１０の一方の側面１３に相対向する他方の側面１４から、水タンク１０の上面１１と下面１２の間でその先端５１が仕切板４０に接することなく間隔をあけて水平に延びている。 中間板５０より上方に水が越えないように制御され、中間板５０と水タンク１０の上面１１との間には空間が形成されるようにしている。 これにより、ノズル３０から噴出された排ガスの泡は、中間板５０の先端５１と仕切板４０の隙間から上昇して気流となりガス排気口２２から外部に排出される。 また、排水口２４には温水タンク２６が連結され、フィルター２７とポンプＰ１を介して温水を熱需要先へ供給できるようになっているので、この温水を有効利用することができる。 また、給水口２３には熱需要先から戻ってきた水を蓄える集水タンク２８から水がフィルター２９とポンプＰ２を介して供給されるようになっている。 次に、この燃焼炉の排熱回収装置１００における熱交換方法について具体的に説明する。 燃焼炉から排出される排ガスは、ファン２５によって引き込まれ、ガス供給口２１からノズル３０を通って水タンク１０の中に噴射され、泡となり相対向する仕切板４０側に向かって進む。 そして泡は、仕切板４０に当たって浮力によって仕切板４０に沿って上昇し、中間板５０と仕切板４０との間から水タンク１０の上面１１と中間板５０の間の空間に気流になって流れ、水タンク１０の上面１１に設けられたガス排気口２２から外部に排気される。 その間に、排ガスの泡は水と接触することによって冷却され温度が下がるが、その一方、水は給水口２３から排水口２４に流れる間に泡から熱を受けて温度が上昇して温水となる。 温水は温水タンク２６に入れられ、必要時にはポンプＰ１を駆動して温水を取り出し有効利用できるようになっている。 なお、給水口２３には集水タンク２８からの水がポンプＰ２を駆動して送り込まれるが、温水タンク２６から出力された水の一部を集水タンク２８に戻して給水口２３から水タンク１０に送り込むようにすることもできる。 以上のように構成された燃焼炉の排熱回収装置１００によれば、燃焼炉から排出される排ガスの熱量は水の中で吸収されるとともに、排ガス中の煤塵も水の中で捕集される。 よって、従来例のように、排ガスに含まれる水分を水蒸気としてそのまま排気するものではなく凝縮する熱量を水の中で吸収するので効率的に排熱の回収を行うことができる。 また、排ガスに含まれる煤塵も水に触れることで水に吸着され水の中で捕集されるので集塵機を必要とすることがなくその分コストを抑えられる。 また水タンク１０には、排ガスの泡が排水口に進入することを阻止し、泡をガス排気口２２に導く仕切板４０が設けられているので、排ガスの泡が直ぐに排水口２４から流れ出ることはなくガス排気口２２に導かれるので水タンク１０の中で排ガスからの熱量を効率よく回収することができる。 また水タンク１０に中間板５０を設けることで排ガスを水タンク１０の中からガス排気口２２に流す流路を安定した状態で設けることができる。また、中間板５０と水タンク１０の上面１１との間に空間を設けることで排ガスの圧力を高めた状態でガス排気口２２から排出させることができる。 なお、図２に示すように、燃焼炉の排熱回収装置を複数段設けることも可能である。 例えば、図２では燃焼炉の排熱回収装置を、第１の燃焼炉の排熱回収装置１０１，第２の燃焼炉の排熱回収装置１０２１，第３の燃焼炉の排熱回収装置１０３と、３段設けた場合を示している。 ここでは、真中に位置するものを第１の燃焼炉の排熱回収装置１０１とし、その後段に位置するものを第２の燃焼炉の排熱回収装置１０２とし，第１の燃焼炉の排熱回収装置前段に位置するものを第３の燃焼炉の排熱回収装置１０３としている。なお、第３の燃焼炉の排熱回収装置１０３の態様が、図１で示した燃焼炉の排熱回収装置１００にそのまま対応している。 第１の燃焼炉の排熱回収装置１０１のガス供給口２１には、前段に位置する第３の燃焼炉の排熱回収装置１０３のガス排気口２２から出力された排ガスが入力されるとともに、第１の燃焼炉の排熱回収装置１０１のガス排気口２２から出力された排ガスは、後段に位置する第２の燃焼炉の排熱回収装置１０２のガス供給口２１に入力される。 また、第１の燃焼炉の排熱回収装置１０１の給水口２３には、第２の燃焼炉の排熱回収装置１０２の排水口２４から出力された水が入力されるとともに、第１の燃焼炉の排熱回収装置１０１の排水口２４から出力された水は、第３の燃焼炉の排熱回収装置１０３の給水口２３に入力される。 また、複数段設けられた燃焼炉の排熱回収装置のうち、最も前段に位置する燃焼炉の排熱回収装置、図２のように３段の場合には、第３の燃焼炉の排熱回収装置１０３が該当し、そのガス供給口２１には、燃焼炉から排出される排ガスが直接入力される。 また、複数段設けられた燃焼炉の排熱回収装置のうち、最も前段に位置する燃焼炉の排熱回収装置、図２のように３段の場合には、第２の燃焼炉の排熱回収装置１０２が該当し、その給水口２３には、外部から水が入力される。 これによれば、最上段（後段）の第２の燃焼炉の排熱回収装置１０２から低温の水が入力され、最下段（前段）の第３の燃焼炉の排熱回収装置１０３から温度が上昇した水（温水）が排出される。一方、排ガスは、最下段の第３の燃焼炉の排熱回収装置１０３のガス供給口２１から供給され、最上段の第２の燃焼炉の排熱回収装置１０２のガス排気口２２を煙突としてそこから外部に排気される。 循環の途中、排ガスが融点以下になると泡の中で結露が始まり水に吸収される。そして最後まで残った気流が最上段の第２の燃焼炉の排熱回収装置１０２のガス排気口２２から排気される。また、泡に含まれる煤塵は水に接触することにより水に吸着される。 これにより、最も後段側に位置する燃焼炉の排熱回収装置Nのガス排気口２２から排出される気体に含まれる煤塵の量を０に、あるいは限りなく０に近くすることができる。 なお、伝熱効率と煤塵の吸着量は、泡の径が小さいほど大きくなるが排ガスを押し込むために必要な圧力は高くなるので泡の径はそれらの値のバランスのよいところで決定される。 これによれば、複数段、燃焼炉の排熱回収装置を設けることで、水タンク１０中において排ガスと水を効果的に反応させることができる。 また、最も前段に位置する第３の燃焼炉の排熱回収装置１０３の排水口２４から排出された水の一部を、最も後段に位置する第２の燃焼炉の排熱回収装置１０２の給水口２３に戻すことにより水の量を低減することができるとともに、水（温水）を熱媒体として利用することができる。 また、燃焼炉の排熱回収装置を複数段、Ｎ個設けた場合には、図３に示すようになる。 ここでは、任意の位置するものを第ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置ｎとし、その後段に位置するものを第ｎ＋１段の燃焼炉の排熱回収装置ｎ＋１とし，第ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置ｎの前段に位置するものを第ｎ－１段の燃焼炉の排熱回収装置ｎ－１としている。なお、第１段の燃焼炉の排熱回収装置１の態様が、図１で示した燃焼炉の排熱回収装置１００にそのまま対応している。 第ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置ｎのガス供給口２１には、前段に位置する第ｎ－１段の燃焼炉の排熱回収装置ｎ－１のガス排気口２２から出力された排ガスが入力されるとともに、第ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置ｎのガス排気口２２から出力された排ガスは、後段に位置する第ｎ＋１段の燃焼炉の排熱回収装置ｎ＋１のガス供給口２１に入力される。 また、第ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置ｎの給水口２３には、第ｎ＋１段の燃焼炉の排熱回収装置ｎ＋１の排水口２４から出力された水が入力されるとともに、第ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置ｎの排水口２４から出力された水は、第ｎ－１段の燃焼炉の排熱回収装置ｎ－１の給水口２３に入力される。 また、複数段設けられた燃焼炉の排熱回収装置のうち、最も前段に位置する燃焼炉の排熱回収装置１のガス供給口２１には、燃焼炉から排出される排ガスが直接入力される。 また、複数段設けられた燃焼炉の排熱回収装置のうち、最も後段に位置する燃焼炉の排熱回収装置Ｎの給水口２３には、外部から水が入力される。 これによれば、最上段（後段）の第Ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置Ｎから低温の水が入力され、最下段（前段）の第１段の燃焼炉の排熱回収装置１から温度が上昇した水（温水）が排出される。一方、排ガスは、最下段の第１段の燃焼炉の排熱回収装置１のガス供給口２１から供給され、最上段の第Ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置Ｎのガス排気口２２を煙突としてそこから外部に排気される。 循環の途中、排ガスが融点以下になると泡の中で結露が始まり水に吸収される。そして最後まで残った気流が最上段の第Ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置Ｎのガス排気口２２から排気される。また、泡に含まれる煤塵は水に接触することにより水に吸着される。 これにより、最も後段側に位置する第Ｎ段の燃焼炉の排熱回収装置Ｎのガス排気口２２から排出される気体に含まれる煤塵の量を０に、あるいは限りなく０に近くすることができる