KR100543903B1 - 열교환기의 통로벽 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 열 변형하기 어렵고, 더스트 부착량도 저하할 수 있는 열교환기의 통로벽 구조 및 열교환기의 통로벽의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 있어서는, 공기통로와 배기가스통로를 분리하는 칸막이벽의 구조로서, 상기 칸막이벽은 한쪽 면이 상기 공기통로에 접하는 금속벽과 한쪽 면이 상기 배기가스통로에 접하는 내화벽으로 이루어지고, 또한 상기 금속벽의 다른쪽 면과 상기 내화벽의 다른쪽 면 사이에 제 1 간극부를 형성함과 동시에, 상기 제 1 간극부에 상기 금속벽의 관통구멍을 연통시켜, 상기 배기가스통로에 부식성 성분 및 더스트를 함유하는 연소배기가스를 흐르게 하는 통로벽에 있어서, 상기 금속벽의 상기 다른쪽 면에, 상기 내화벽을 유지하는 복수의 유지부재를 고정하는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기의 통로벽 및 그 제조방법{PARTITION WALL FOR USE IN A HEAT EXCHANGE AND THE METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 일례를 나타낸 요부 종단면도,

도 2는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 일례를 나타낸 요부 수평단면도,

도 3은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 일례를 나타낸 개략 종단면도,

도 4는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 요부 종단면도,

도 5는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 요부 종단면도,

도 6은 비교예에 대한 전열관 내의 공기온도 해석결과를 나타낸 도,

도 7은 본 발명에 관한 예에 대한 전열관 내의 공기온도 해석결과를 나타낸 도,

도 8은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 상부 종단면도,

도 9는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 끝단부 종단면도,

도 10은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 다른 예를 나타낸 사시도,

도 11은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 다른 예를 나타낸 사시도,

도 12는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 끝단부 종단면도,

도 13은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 끝단부 종단면도,

도 14는 도 13의 전열관체의 전열내관의 요부 사시도,

도 15는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 다른 예를 나타낸 사시도,

도 16은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 다른 예를 나타낸 요부 측면도,

도 17은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 다른 예를 나타낸 요부 측면도,

도 18은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 다른 예를 나타낸 요부 사시도,

도 19는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 일례를 나타낸 사시도,

도 20은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 사시도,

도 21은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 끝단부 종단면도,

도 22는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 다른 예를 나타낸 사시도,

도 23은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 다른 예를 나타낸 사 시도,

도 24는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 다른 예를 나타낸 요부 사시도,

도 25는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 끝단부 종단면도,

도 26은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 다른 예를 나타낸 사시도,

도 27은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 다른 예를 나타낸 사시도,

도 28은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 다른 예를 나타낸 사시도,

도 29는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 끝단부 종단면도,

도 30은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 다른 예를 나타낸 사시도,

도 31은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 끝단부 종단면도,

도 32는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 끝단부 종단면도,

도 33은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 끝단부 종단면 도,

도 34는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 끝단부 종단면도,

도 35는 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 개략 종단면도,

도 36은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 개략 종단면도,

도 37은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 개략 종단면도,

도 38은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 개략 종단면도,

도 39는 본 발명에 관한 폐기물 처리장치의 일례를 나타낸 개략도,

도 40은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 다른 예를 나타낸 요부 종단면도,

도 41은 도 40의 열교환기의 종단면도,

도 42는 도 41의 IVI-IVI선에 의한 횡단면도,

도 43은 도 40의 열교환기의 부분확대 단면도,

도 44는 도 43의 IVIV-IVIV선에 의한 횡단면도,

도 45도는 도 43의 금속판의 표면의 일부분을 나타낸 정면도,

도 46은 도 40의 열교환기에 관한 실험을 나타낸 요부 단면도,

도 47은 도 42 상당의 횡단면도,

도 48은 도 47의 부분확대 단면도,

도 49는 종래의 고온공기 가열기를 나타낸 개략 단면도.

본 발명은, 고온가스의 열 회수에 관한 것으로서, 특히 도시쓰레기 소각로나 산업폐기물 소각로에 있어서의, 폐기물(가정이나 사무실 등에서 내놓은 도시쓰레기 등의 일반폐기물, 폐플라스틱, 카 슈레더 더스트, 폐사무기기, 전자기기, 화장품 등의 산업폐기물 등, 가연물을 포함하는 것)의 소각처리로 발생하는 고온의 연소배기가스의 열에너지를 공기와 열 교환함으로써 회수하여, 열에너지의 유효이용을 도모하는 고온공기 가열기, 열교환기의 통로벽 구조, 열교환기의 통로벽의 제조방법 및 폐기물 처리장치에 관한 것이다.

도시쓰레기 소각로나 산업폐기물 소각로에서는, 폐기물의 소각처리로 발생하는 고온의 연소가스의 열에너지를 회수하여 유효이용하기 위하여, 고온공기 가열기가 설치되어 있다. 고온공기 가열기는, 금속제 전열관 내에 공기를 유통시켜, 상기 공기를 고온의 연소가스와의 열 교환에 의하여 가열하여 열 회수하는 것이다. 회수된 열에너지는 폐기물의 열분해, 발전 및 기타 시설에 그 열원으로서 유효 이용된다.

도 49에 고온공기 가열기의 종래의 일례를 나타낸다. 연소용융로(53)의 로( 爐) 내 상류쪽이 연소용융부(49)이고, 그 하류쪽에 고온공기 가열기(1)가 배치되어 있다. 연소용융부(49)에서는, 버너(56)에 연소용의 가스와 공기를 공급하고, 폐기물 등의 연소성 성분을 1300℃ 정도의 고온으로 연소시켜, 용융슬래그(53f)와 고온의 연소배기가스(G)를 생성한다. 통상, 이 연소배기가스(G)는 더스트(진애)를 함유하고, 또 폐기물의 종류에도 따르나 염소나 염화수소 등의 부식성 물질을 함유하는 고부식성의 가스로, 온도 1000 내지 1100℃, 유속 2 내지 3m/초 정도로 로 내를 흐른다. 고온공기 가열기(1)는, 상기 고온의 연소배기가스(G)로부터 열 회수하는 전열관체(9)를 주체로 하여 구성되어 있다. 그리고, 고온공기 가열기(1)는 다량의 가열공기가 얻어지도록 하기 위하여, 전열관체(9)는 길게 형성되고, 또 통상 복수가 병렬로 배치되어 있다.

따라서, 이와 같은 소각로 내에 설치되고, 고온, 고부식성 가스분위기중에 노출되는 상기 전열관은, 그 재질의 면에서나 구조의 면에서나, 이와 같은 고온의 부식성 가스에 대하여 충분한 내구성을 가지는 것이 요구된다. 고온공기 가열기의 내식성 향상을 위한 수단으로서, 금속제 전열관에 스터드 핀을 용접하고, 그 주위에 부정형 내화재를 설치하거나, 금속제 전열관에 직육면형을 기본으로 하는 내화재 벽돌을 종횡의 메지로 연결하여 설치하는 등의 방식이 고려되고 있다. 이들 방식은, 내화재가 부식성 가스상(相)에 있어서의 대류나 상호 확산의 물리적인 장벽으로서 작용하여, 전열관체의 부식을 어느 정도는 억지한다.

그러나, 어느 쪽의 방식에 있어서도, 내화재와 금속제 전열관과의 이종소재의 조합에 있어서의 열팽창 차에 의하여, 내화재에 크랙이 생기고, 그 때문에 내화 재제(耐火材製)의 고정금속체가 부식 손상되거나, 내화재 자신의 손상 박리 등이 일어나, 금속제 전열관의 부식 손상 등의 심각한 부식현상이 있어, 그 결과, 고온공기 가열기의 수명이 짧아져 그 가동율이 저하하고, 그 때문에 열 교환에 의한 열 회수 효율을 저하시키는 문제가 있다.

또, 전열관체는 길게 형성되어 있기 때문에, 열 변형하여 구부러지기 쉽다는 문제가 있는 동시에, 병렬로 배치되어 있는 복수의 각 전열관체 사이에 배기가스중의 더스트가 부착되고, 이들이 원인이 되어 열 교환에 의한 열 회수 효율을 저하시키는 문제가 있다.

본 발명의 과제는, 고온공기 가열기의 수명을 길게 하여 그 가동률을 높이고, 그로써 열 교환에 의한 열 회수 효율을 향상시키는 데에 있다. 또, 열 변형하기 어렵고, 더스트 부착량도 저하할 수 있는 고온공기 가열기, 열교환기의 통로벽 구조, 열교환기의 통로벽의 제조방법 및 폐기물 처리장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 이하와 같이 구성되어 있다.

본원발명은, 공기통로와 배기가스통로를 분리하는 칸막이벽의 구조로서, 상기 칸막이벽은 한쪽 면이 상기 공기통로에 접하는 금속벽과 한쪽 면이 상기 배기가스통로에 접하는 내화벽으로 이루어지고, 또한 상기 금속벽의 다른쪽 면쪽과 상기 내화벽의 다른쪽 면쪽 사이에 제 1 간극부를 형성함과 동시에, 이 제 1 간극부에 상기 금속벽의 관통구멍을 연통시켜, 상기 배기가스통로에 부식성 성분 및 더스트 를 함유하는 연소배기가스를 흐르게 하는 통로벽 구조에 있어서, 상기 금속벽의 상기 다른쪽 면에, 상기 내화벽을 유지하는 복수의 유지부재를 고정한 것을 특징으로 하는 열교환기의 통로벽 구조이다. 또, 청구범위 제 32 항에 기재된 발명은, 청구범위 제 31 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 유지부재와 상기 내화벽 사이에, 상기 제 1 간극부로 연통하는 제 2 간극부를 형성한 것을 특징으로 하는 열교환기의 통로벽 구조이다.

이 유지부재에 의하여, 금속벽과 내화벽의 간극부를 전체에 걸쳐 대략 균일하게 할 수 있는 동시에, 질량이 큰 내화벽을 금속벽에 대하여 확실하게 지지할 수 있으므로, 상기 내화벽이 불안정해질 우려가 적어진다. 또한 상기 관통구멍에 의하여 공기가 제 1 간극부 및 제 2 간극부로 유출되므로, 고온가스의 침투를 방지할 수 있고, 금속벽이나 유지부재의 부식을 확실하게 방지하여 금속벽 등의 수명을 대폭 신장할 수 있다. 또한, 금속벽을 고온으로 해도 부식하기 어려우므로, 종래보다 대량의 열량을 열 교환하여 공기를 고온으로 가열하는 것이 가능해지고, 장치 전체의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본원발명은, 한쪽 면이 공기통로에 접하는 금속벽과 한쪽 면이 배기가스통로에 접하는 내화벽을 가지는 칸막이벽에 의하여, 공기통로와 배기가스통로를 분리하고, 또한 상기 금속벽의 다른쪽 면쪽과 상기 내화벽의 다른쪽 면쪽 사이에 제 1 간극부를 형성함과 동시에, 이 제 1 간극부에 상기 금속벽의 관통구멍을 연통시켜, 상기 배기가스통로에 부식성 성분 및 더스트를 함유하는 연소배기가스를 흐르게 하고, 상기 금속벽의 상기 다른쪽 면에, 상기 내화벽을 유지하는 복수의 유지 부재를 고정하는 열교환기의 통로벽의 제조방법으로서, 상기 금속벽의 상기 다른쪽 면 전체에, 비닐 시트 또는 종이테이프를 덮거나 또는 타르 또는 도료를 도포함으로써 부재를 장치한 후, 상기 금속벽 위의 상기 부재 위의 전체면에, 물을 첨가한 캐스터블 재를 소정의 두께로 도포 또는 뿜기 칠 시공하고, 그 후 가열하여, 상기 캐스터블 재를 건조함과 동시에 소성하여 상기 내화벽을 형성함으로써 상기 부재를 제거하여, 이 부재의 제거부분에 상기 제 1 간극부를 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본원발명은 상기 유지부재와 상기 내화벽 사이에, 상기 제 1 간극부에 연통하는 제 2 간극부를 형성한 통로벽의 제조방법으로서, 상기 유지부재를 상기 금속벽에 용접 고정하기 전 또는 후에, 상기 유지부재에 염화 비닐제의 절연테이프를 감아 붙이던가, 비닐 호스를 짧게 잘라 씌우던가 또는 수성도료를 도포하던가 또는 상기 유지부재를 상기 수성도료의 원액 속에 담금으로써 부재를 장치한 후, 상기 캐스터블 재의 상기 시공을 행하고, 그 후 가열하여, 상기 캐스터블 재를 건조함과 동시에 소성하여 상기 내화벽을 형성함으로써 상기 부재를 제거하고, 상기 부재의 제거부분에 상기 제 2 간극부를 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다. 이러한 제조방법에 의하여, 이 종류의 열교환기를 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 본원발명은 폐기물을 열 분해하여 열분해가스 및 열분해 잔류물을 생성하는 열분해 반응기와, 상기 열분해 잔류물을 연소성 성분 및 불연소성 성분으로 분리하는 분리장치와, 상기 열분해가스 및 상기 연소성 성분을 회분(灰分)을 용융시키는 온도에서 연소시켜 불연소분을 용융슬러그로서 배출하는 연소용융로(爐)와, 연소용융로에서 생긴 고온가스의 열을 공기와 열 교환시켜 회수하는 고온공기 가열기를 구비한 폐기물 처리장치에 있어서, 상기 고온공기 가열기는 청구범위 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 하나에 기재된 것임을 특징으로 한다. 이에 따라, 고온공기 가열기의 가동효율이 향상한 만큼, 해당 폐기물 처리장치의 가동효율도 향상할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 고온공기 가열기의 구체예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 일부를 나타낸 수직면으로 자른 종단면도, 도 2는 본 발명에 관한 일례의 고온공기 가열기의 수평면으로 자른 횡단면도로서 후술하는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이고, 도 3은 본 발명에 이러한 고온공기 가열기의 설치상태의 개략 측면도이다.

도면에 나타낸 예에서는, 고온공기 가열기(1)는, 끝단이 개방된 금속제 전열내관(2)과, 이 내관(2)을 덮도록 내관(2)과 동축적으로 또한 내관(2)과의 사이에 공극(3)을 설치하여 배치된, 끝단이 밀봉된 금속제 전열외관(4)으로 이루어지는 전열관(5)을 가지며, 이 전열관(5)을 덮도록, 끝단이 밀봉된 내화재의 내화성 보호관(6)이, 전열관(5)과 동축적으로 또한 전열관(5)의 상기 외관(4)과의 사이에 간극(7)을 설치하여 설치된 것이다.

전열관(5)을 구성하는 금속으로서는, 내열성, 내식성이 뛰어난 SUS310 등이 바람직하다. 또, 전열관(5)의 내관(2) 및 외관(4)의 두께는, 강도나 내구성, 중량 등의 면에서 4 내지 6mm 정도인 것이 바람직하다. 공기의 유통로가 되는 내관(2)의 내경은 30 내지 70mm, 외관(4)과 내관(2)의 공극(3)의 폭(외관 4의 내경과 내관 2의 외경의 차의 1/2)은 10 내지 30mm인 것이 바람직하다. 전열외관(4)의 바깥표면에 내식성 피복막이 형성되어 있으면 한층더 좋다고 말할 수 있다. 내식성 피복막의 재질로서는, 알루미나, 실리카 등의 단독산화물 또는 그것들을 포함하는 멀라이트, 스피넬 등의 복합산화물이 바람직하고, 그 막 두께는 내식성, 내열사이클성 등의 확보의 면에서 필요한 두께가 선택된다. 이에 따라, 외관(4)을 더욱 확실하게 부식으로부터 보호할 수 있다.

내화성 보호관(6)을 구성하는 내화재로서는, 쓰레기소각재 중의 성분과 반응하여도 저융점 화합물을 생성시키지 않는 소재의 내화물이 적합하고, 예를 들어 고알루미나질 내화물이나 크로미아질 내화물, 탄화규소 내화물 등이 바람직하다. 상기 보호관(6)의 두께는, 전열효율이나 내부식성의 확보의 면에서 20 내지 35mm 정도로 하는 것이 바람직하다. 또, 상기 보호관(6)과 전열외관(4) 사이의 간극(7)은 너무 크면 전열효율이 저하하고, 또 고온공기 가열기(1)가 대형화하고, 반대로 너무 작으면 열팽창 차에 의한 손상을 충분히 방지할 수 없기 때문에, 1 내지 2mm 정도(보호관 6의 내경과 외관 4의 외경의 차의 1/2)로 하는 것이 바람직하다.

이 내화재료에 대하여 구멍밀봉처리를 실시함으로써, 상기 보호관(6)을 확산 투과하는 가스량을 현저하게 적게 할 수 있는 동시에, 내화재 그 자체의 내식성을 높일 수도 있다. 구멍밀봉처리를 행하기 위해서는, 내화재의 기공(氣孔)을 폐색시키기 위한 알루미나졸, 알루미나 슬러리 등의 액 중에 내화성 보호관(6)을 침지하고, 그 후 건조, 소성하면 된다. 이와 같은 구멍밀봉처리를 실시하면, 예를 들어 처리전의 평균 기공지름이 10μm 정도이던 것을 평균 기공지름이 5μm 이하로 할 수 있다.

이 고온공기 가열기(1)는, 전열관(5) 및 내화성 보호관(6)이, 그 축방향이 수직방향으로 되도록 배치되어 있고, 내화성 보호관(6)의 하단의 밀봉끝단면(6A)의 내면에는 개미구멍(6a, 6b)이 설치되어 있다. 한편, 외관(4) 하단의 밀봉끝단면(4A)의 외면에는, 내화성 보호관(6)의 개미구멍(6a, 6b)과 걸어맞춤 가능한 개미형상의 돌기(4a,4b)가 설치되어 있다. 내화성 보호관(6)은, 이 개미구멍(6a, 6b)과 돌기(4a, 4b)의 걸어맞춤에 의하여, 전열관(5)에 대하여 지지되어 있다. 본 도면의 예에 있어서, 내화성 보호관(6)은, 이 개미구멍(6a, 6b)과 돌기(4a, 4b)의 걸어맞춤에 의해서만 전열관(5)에 대하여 지지되어 있고, 그 중량을 지지하기 위한 다른 지지기능은 설치되어 있지 않다.

본 예의 고온공기 가열기(1)는, 소각로의 고온, 고부식성 가스흐름(화살표 G)내에 수직방향으로 배치된다. 피가열공기(8)는, 전열내관(2) 내를 하강한 후, 내관(2)의 개방끝단(2A)으로부터 내관(2)과 외관(4)의 공극(3)을 상승하고(화살표), 그 사이에 외부의 고온, 고부식성 가스흐름(G)에 의하여 가열된다.

또한, 전열관(5)의 기단(상단)쪽에는 도시생략한 피가열공기(8)의 도입수단과 가열된 공기의 인출수단이 설치되어 있고, 회수된 열에너지의 유효이용을 도모하도록 구성되어 있다.

이 고온공기 가열기(1)에 있어서, 전열관(5)은, 외면이 내화성 보호관(6)으로 덮여져 있기 때문에, 고온, 고부식성 가스에 의한 부식으로부터 보호되고, 내구성이 뛰어나다. 더우기, 전열외관(4)과 내화성 보호관(6) 사이에 간극(7)이 설치 되어 있기 때문에, 전열외관(4)을 구성하는 금속과, 내화성 보호관(6)을 구성하는 내화재 사이에 열팽창 차가 생기더라도, 열팽창에 의한 치수변화가 서로 전파되기 어렵기 때문에, 내화성 보호관(6)의 손상, 박리, 탈락 등이 방지된다. 또한, 내화성 보호관(6)은, 전열관(5)에 대하여 하단의 걸어맞춤부에 있어서만 중량적으로 지지되고, 내화성 보호관(6)은 전열외관(4)에 대하여 길이방향으로 자유롭게 슬라이드할 수 있기 때문에, 열팽창 차에 기인하는 내화성 보호관(6)의 손상, 박리, 탈락 등은 한층더 확실하게 방지된다. 또, 내화성 보호관(6)과 전열외관(4)의 지지구조가 간소하고, 내화성 보호관(6)의 내화재의 메지부의 비율이 낮은 것에 의해서도, 전열외관(4)의 손상은 방지되게 된다.

또한, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 전열관(5)과 내화성 보호관(6)으로 이루어지는 전열관체(9)의 복수개가, 옆의 전열관체(9)와 내화성 보호관(6)의 단면정사각형의 한 면을 거쳐 서로 면접촉상태로 일렬로 고정되어 설치되어 있다. 즉, 양단의 전열관체(9)를 제외하고, 다른 전열관체(9)는 그 좌우의 면이 다른 전열관체(9)와 면접촉하고 있다. 그리고 도시생략한 체결수단에 의하여 서로 고정되고, 전체적인 열변형에 대한 저항이 되는 강성(剛性)이 높여져 있다. 그리고, 도면과 같이 외표면이 면이 하나인 평탄면으로 되도록 각 전열관체(9)가 배치되어 있다. 이 면이 하나인 평탄면에 의하여 더스트의 부착량을 적게 할 수 있다.

본 발명의 상기 면접촉상태로 일렬로 고정되어 설치된 구조에 의하여, 고온공기 가열기(1)가 전체적으로 열변형에 대한 저항이 되는 강성이 높여지고, 그 때문에 고온분위기 하, 특히 회분 등의 연소잔사(殘渣)를 용융슬러그화하는 고온 (1200℃ 이상)에서 소각이 행하여진 직후의 연소배기가스의 통로에 있어서의 상기 열변형의 우려는 대폭 저감된다.

실시형태 2

본 발명의 실시형태 2를 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 고온공기 가열기의 전열관체(9)는, 도시생략한 소각로 등으로부터 배출되는 부식성의 고온가스(G)의 분위기 중에 설치되고, 내화성 보호관(6)으로 피복된 금속제의 전열관(5)을 거쳐 고온가스(G)와 열 교환하고, 전열관(5) 내를 흐르는 피가열공기(8)를 가열하는 것이다. 전열관(5)은, 한쪽끝단이 밀봉부재(10)로 밀봉된 금속제 전열외관(4)과, 상기 전열외관(4) 내에 끝단 개구(2A)를 경유하여 연통하도록 끼워 고정되어 내관(2)에 의하여 형성되어 있다. 전열외관(4)과 내화성 보호관(6) 사이에 간극(7)을 설치하고, 내관(2) 내 및 전열외관(4)과 내관(2) 사이의 공기통로가 되는 공극(3)에, 피가열공기(8)를 고온가스(G)의 흐름과 향류시켜 흐르게 하도록 되어 있다. 그리고, 본 발명에서는 내관(2)은, 금속보다 열전도율이 낮은 재료로 단열구조로 형성되어 있다. 또한 내관(2)의 도시생략한 기단은 가열공기의 공급처로 연통되어 있다.

그리고, 내관(2)은, 구체적으로는 도 4의 예에서는, 금속의 2중관으로 형성됨과 동시에 2중관 사이에, 도시한 바와 같이 샌드위치형상으로 단열재(11)를 끼워 충전한 단열구조 또는 2중관 사이를 진공으로 유지한 단열구조(도시생략)이다. 또한 내관(2)은 도 5에 나타낸 바와 같이, 전체가 세라믹스로 형성된 단열구조여도 된다.

상기 단열구조를 채용함으로써, 상기 공극(3)을 통과하는 피가열공기(8)만을 가열하고, 내관(2) 내의 피가열공기(8)를 합쳐서 가열하는 일이 없기 때문에, 내관(2) 내의 피가열공기(8)의 온도변화를 허용할 수 있는 정도로 작게 억제하는 것이 가능해진다.

피가열공기(8)를 상기 공극(3)에 고온가스(G)의 흐름과 향류시켜 흐르게 함에 있어서, 고온가스(G)의 흐름방향에 따라, 피가열공기(8)를 2가지의 방향으로 흐르게 할 수 있다. 즉 고온가스(G)가 도면에서의 화살표(Gd)와 같이 흐를 때에는, 전열외관(4)의 공극(3)에 접속하여 피가열공기(8)를 도입시키는 공기도입관(12) 등을 거쳐 피가열공기(8)를 도면에서의 화살표(8d)와 같이 흐르게 하여 가열하고, 끝단에서 되돌려서 내관(2) 내로 되돌아 외부로 인출하도록 흐르게 한다. 또 다른 흐름 방법은, 고온가스(G)가 화살표(Gd)와 반대방향으로 흐를 때에는, 내관(2)내를 먼저 흐르게 하고, 끝단에서 되돌려서 전열외관(4)의 상기 공극(3)을 화살표(8d)와 반대방향으로 흘러, 고온가스의 열을 회수하여 외부로 인출한다. 어느 쪽이나 공극(3)을 흐르는 공기만이 고온가스의 열을 회수하고, 내관(2) 내를 흐르는 공기는 열적으로 고립되어 있다.

또 전열외관(4)은, 간극(7)을 거쳐 내화성 보호관(6)에 피복되어 있고, 내화성 보호관(6)과의 열팽창계수의 차이에서 고온사용시에는, 내화성 보호관(6)의 상단은 도시생략한 벨로즈 등에 의하여 전열관(5)에 대하여 아래쪽으로 이동하게 되어 있다. 이와 같이 실온과 고온에 있어서의 전열관(5)과 내화성 보호관(6)의 상대이동을 간극(7)에 의하여 허용하면서, 고온상태에서도 전열관(5)과 내화성 보호 관(6)이 서로 열팽창을 저해하지 않도록 한다. 간극(7)에는 예를 들어 외부공기를 도입하고, 내화성 보호관(6)의 벽을 침투하여 고온부식성 가스가 전열관(5)에 닿는 것을 방지하는 것이 좋다. 내화성 보호관(6)은, 끝단이 밀봉부재(10)를 덮는 내화성의 끝단보호부재(13)와 고착되어 있고, 내화성 보호관(6)과 전열외관(4)의 외표면의 사이 및 끝단보호부재(13)와 밀봉부재(10)의 사이에도 상기 간극과 격리된 간극(7)이 형성되어 있다.

이 실시형태에 있어서도, 전열외관(4)은, 외면이 내화성 보호관(6)으로 덮여져 있기 때문에, 고온, 고부식성 가스에 의한 부식으로부터 보호되고, 내구성이 뛰어나다. 또한, 전열외관(4)과 내화성 보호관(6) 사이에 간극(7)이 설치되어 있기 때문에, 전열외관(4)을 형성하는 금속과, 내화성 보호관(6)을 형성하는 내화재 사이에 열팽창 차가 생기더라도, 열팽창에 의한 치수변화가 서로 전파되지 않기 때문에, 내화성 보호관(6)의 손상, 박리, 탈락 등이 방지된다. 또, 전열관을 형성하는 금속으로서는, 내열성, 내식성이 뛰어난 SUS310 등이 바람직하다. 또, 내관(3) 및 전열외관(1)의 두께는 강도나 내구성, 중량 등을 고려하여 정해지나, 대략 4 내지 6mm 정도인 것이 바람직하다. 피가열공기(8)의 유로가 되는 내관(2)의 내경은 30 내지 70mm, 전열외관(4)과 내관(2)의 공극(3)의 폭(전열외관 4의 내경과 내관 2의 외경의 차의 1/2)은 10 내지 30mm인 것이 바람직하다.

이어서 본 실시형태예의 동작을 도 4에 의거하여 설명한다. 전열관(5)은 소각로의 고온, 고부식성 가스흐름(화살표 Gd) 내에 수직방향으로 배치되기 때문에, 피가열공기(8)는 전열외관(4)의 공극(3)으로 도입되어 이 공극(3)을 하강한 후, 내 관(2)의 끝단 개구(2A)를 거쳐 내관(2) 내를 상승하고(화살표 8d), 그 동안에 내화성 보호관(6) 및 전열외관(4)의 관벽을 거쳐 외부의 고온가스흐름에 의하여 가열된다. 이 때, 공극(3)을 통과하는 피가열공기(8)만이 고온가스(G)에 의하여 가열되고, 단열구조의 내관(2) 내를 흐르는 피가열공기(8)는 가열되지 않는다. 즉, 내관(2) 내의 공기는 열적으로 고립되어 있기 때문에, 내관(2) 내의 피가열공기(8)의 온도변화를 허용할 수 있는 정도로 작게 억제된다. 그 결과, 높은 전열성능이 얻어진다.

본 실시형태의 전열관(5) 내의 전열관 길이에 대한 공기온도 해석결과를 도 6 및 도 7에 나타낸다. 도면 중 부호 La는 내관부, Lb는 공극부, Lc는 고온가스를 나타낸다. 도 6은 비교예를 나타내고, 내관이 단열구조가 아닌 통상의 카본스틸에 의한 금속성 전열내관일 경우의 해석결과를 나타낸다. 이 경우에는, 전열관 끝단부에서 피가열공기의 온도가 최고온도에 달하고, 전열내관을 되돌아와 흐른 후, 기단부(인출 출구부)에서 크게 온도 저하되는 양상을 나타내고 있다. 한편, 도 7에 나타낸 내관이 단열구조일 경우에는, 상기 내관 내의 피가열공기의 온도분포가 도시한 바와 같이, 전열관 끝단부로부터 기단부 사이에서 온도저하가 적다. 이 도 6 및 도 7의 양자의 비교보다, 내관을 단열구조로 하면 열내관 내에 있어서의 피가열공기의 온도변동을 허용할 수 있는 정도로 작게 억제하는 것이 가능한 것을 알 수 있다.

실시형태 3

본 발명의 실시형태 3을 도 8 및 도 9를 참조하면서 설명한다.

도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 고온공기 가열기는, 전열관체(9) 즉 내화성 보호관(6)으로 피복된 금속제의 전열관(5)을 거쳐 고온가스(G)와 열 교환하여, 전열관(5) 내를 흐르는 피가열공기(8)를 가열하는 것이다. 그리고 전열관(5)은, 전열외관(4)과, 상기 전열외관(4) 내에 피가열공기(8)의 유로가 되는 공극(3)을 거쳐 끼워 고정되어 끝단이 개구한 내관(2)에 의하여 형성되어 있다. 전열외관(4)의 상부 바깥쪽면에는 전열관 상부 포트(14)가 기밀성을 유지하면서 고정되어 있다.

전열외관(4)과 내화성 보호관(6) 사이에 간극(7)을 설치하고, 간극(7)에, 부식성의 고온가스(G)를 퍼지하기 위한 외부공기를 도입하는 수단(공기도입관)(16)이 설치되어 있다. 즉 전열외관(4)과 내화성 보호관(6) 사이의 간극(7)에, 피가열공기(8)와는 완전히 격리된 외부공기(17)를 도입하고, 고온부식성 가스가 내화성 보호관(6)의 벽을 침투하여 상기 간극(7)에 침입하였을 경우에도, 그것이 피가열공기(8)에 역확산하거나 혼입하는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 전열관 등의 고온부식에 대한 내구성을 향상할 수 있도록 형성되어 있다.

그리고, 전열관 상부 포트(14)의 밑면에 벨로즈(18)의 상단면이, 또 벨로즈(18)의 하단면에 보호재 누름 금속체(19)의 상단면이 용접 등에 의하여 기밀성을 유지하도록 고정되고, 보호재 누름 금속체(19)의 하단면에 내화성 보호관(6)의 한쪽끝단이 고정되어 있다. 전열외관(4)과 내화성 보호관(6)의 열팽창계수의 차이에서 고온사용시에는, 내화성 보호관(6)의 상단은 벨로즈(18)에 의하여 전열관(5)에 대하여 아래쪽으로 이동한다. 이와 같이 벨로즈(18)의 채용에 의하여, 실온과 고온에 있어서의 전열외관(4)과 내화성 보호관(6)의 상대이동을 허용하면서, 고온상 태에서 간극(7)에 외부공기(17)를 도입할 수 있다. 외부공기(17)는 벨로즈(18) 및 보호재 누름 금속체(19)의 내면과, 내화성 보호관(6)을 고정하는 도시생략한 고정금속체의 표면을 흘러, 상기 간극(7) 전체에 널리 미치게 되어 있다.

이 예에서는, 내화성 보호관(6)의 끝단에, 전열외관(4)의 하단밀봉부(10)를 덮는 내화재의 끝단부(15)가 후술하는 수나사(20) 및 암나사(21)를 거쳐 나사 고정되어 있다. 즉 전열외관(4)의 하단밀봉부(10)에 아래쪽을 향하여 수나사(20)가 돌출 설치되어 있다. 그리고, 내화재의 끝단부(15)에 상기 수나사(20)에 간극(7)을 거쳐 나사 결합되는 암나사(21)가 설치되어 있다. 이 수나사(20) 및 암나사(21)에 의하여, 내화성 보호관(6)의 하단에 상기 내화재의 끝단부(15)가 간극(7)을 거쳐 나사 고정되어 있다. 그리고, 이 끝단부의 간극(7)은 상기 다른 간극(7)과는 상기 하단밀봉부(10)에 의하여 격리되어 있으나, 상기 하단밀봉부(10)에 관통구멍(23)이 설치되고, 상기 외부공기(17)는 이 끝단부의 상기 간극(7)에도 도입되도록 형성되어 있다.

이 실시형태에 있어서도, 전열관을 형성하는 금속재료나, 전열내관 및 전열외관의 두께, 전열내관의 내경, 전열외관과 전열내관의 공극(3)의 폭 등은 상기 실시형태 1 또는 2의 것과 동일하게 설정하는 것이 바람직하다.

실시형태 4

이하, 본 발명의 실시형태 4를 도면을 참조하여 설명한다.

도 10은 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 일 실시형태를 나타낸 사시도, 도 11은 다른 실시형태를 나타낸 사시도이다. 이들 도면에 나타낸 전 열관체(9)는, 그 표면에 내화성 보호관(6)을 가지며, 수평단면형상이 사각형의 긴 체이고, 폐기물 등의 연소성 성분을 1300℃ 정도의 고온으로 연소시켜 생기는 고온의 연소배기가스(G)의 유로 내에 설치되어, 초속 2 내지 3m로 흐르는 1000 내지 1100℃의 고온의 연소배기가스(G)로부터 열 회수하는 것이다. 내화성 보호관(6)은, 알루미나를 주체로 하여, 산화 크롬, 지르코니아 등을 함유시킨 내화성 보호재료가 사용된다. 그리고, 전열관체(9)의 내화성 보호관(6)은, 그 끝단부(24)가, 가스흐름에 대하여 저항이 적은 볼록형상인 반할구형상으로 형성되어 있다. 이 예에서는 반할구형상 부분의 직경과 상기 사각형 부분의 한 변의 길이는 거의 같게 형성되어 있다.

이 볼록형상의 끝단부(24)에 의하여, 고온가스흐름과의 접촉에 의한 열 응력의 집중 등의 열적 영향이 완화되고, 그 끝단부의 마모나 깨어짐 등의 손상이 저감된다. 특히, 그 끝단부(24)의 볼록형상을 반할구형상으로 하였으므로, 상기 끝단부(24)에 대한 열적 영향이 끝단부 전체에 균일 분산되어, 한층더 상기 끝단부(24)의 손상 등이 저감된다.

도 10에 나타낸 전열관체(9)는, 반할구형상의 끝단부(24)와 단면사각형의 기단쪽은 그 코너부에 단차(25)가 있다. 이 단차(25)는, 상기 열 응력집중을 피하기 위하여 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 이 점을 고려한 것이 도 11에 나타낸 전열관체(9)이며, 이것은 상기 단차를 없앤 것이다. 즉, 전열관체(9)는, 도 10의 전열관체(9)의 네 구석의 단차(25)에 모따기(26)를 실시하여, 끝단부(24)로부터 상단부쪽으로 매끄럽게 이어지도록 한 것이다.

도 12는 도 11에 나타낸 전열관체(9)의 끝단부분의 XII-XII선 단면도이다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 전열관체(9)는, 내화재의 내화성 보호관(6)으로 피복된 금속제의 전열외관(4)을 거쳐 고온가스(G)와 열 교환하고, 전열외관(4) 내를 흐르는 피가열공기(8)를 가열하는 것이다. 내화성 보호관(6)의 끝단부(24)의 내면에는, 개미구멍(24a)이 설치되고, 전열외관(4)의 끝단 외면에는 개미형상의 돌기(4a)가 설치되며, 내화성 보호관(6)과 전열외관(4)은 상기 개미구멍(24a)과 개미형상 돌기(4a)의 걸어맞춤에 의하여 일체화되도록 되어 있다.

그리고, 한쪽끝단이 밀봉부재(4A)로 밀봉된 전열외관(4) 내에 끝단 개구(2A)를 경유하여 연통하도록 전열내관(2)이 끼워 고정되어 있다. 전열외관(4)과 내화성 보호관(6) 사이에 간극(7)을 설치하고, 전열내관(2) 내 및 전열외관(4)과 전열내관(2) 사이의 공극(3)에, 피가열공기(8)를 고온가스(G)의 흐름과 대향시켜 흐르게 하도록 되어 있다. 또한, 전열내관(2)의 도시생략한 기단은 피가열공기(8)의 공급처에 연통되어 있다.

이와 같이 전열외관(4)과 내화성 보호관(6) 사이에 간극(7)이 설치되어 있기 때문에, 전열외관(4)을 형성하는 금속과, 내화성 보호관(6)을 형성하는 내화재 사이에 열팽창 차가 생기더라도, 열팽창에 의한 치수변화가 서로 전파되지 않고, 내화성 보호관(6)의 손상, 박리, 탈락 등이 방지된다. 또한, 전열외관(4)에 미소한 관통구멍(27)이 설치되고, 전열외관(4) 내를 흐르는 피가열공기(8)의 일부가 상기 간극(7)에 유출하도록 되어 있다. 이에 따라 간극(7) 내가 외부(고온가스 G의 유로)보다 정압으로 되고, 고온가스가 내화성 보호관(6)을 침투 통과하여 내부로 침 입하는 것을 저감할 수 있고, 그 때문에 상기 볼록형상의 끝단부(24) 및 상기 고온가스의 침투통과방지의 양 작용효과에 의하여, 한층더 내화성 보호관(6)의 끝단부(24)의 손상 등이 저감된다. 동시에, 고온가스가 내화성 보호관(6)을 침투 통과하여 금속제 전열외관(4)에 닿을 우려도 없어지기 때문에, 금속제 전열외관(4)의 부식열화를 확실하게 방지할 수 있다는 효과도 얻어진다.

도 13은, 전열관체(9)는, 끝단이 개방된 금속성 전열내관(2)과, 상기 금속성 전열내관(2)을 동축으로 또한 상기 금속성 전열내관(2)과의 사이에 간극통로(28)를 거쳐 덮는 내화재의 내화성 전열외관(29)을 구비하고, 피가열공기(8)는 상기 금속성 전열내관(2)을 유통한 후, 상기 내관(2)의 개방끝단(2A)에서 상기 내관(2)과 상기 외관(29) 사이의 간극통로(28)를 통과하는 동안에 상기 고온가스(G)에 의하여 가열되는 구조의 것이다. 이 구조의 고온공기 가열기에 있어서의 내화성 전열외관(29)의 끝단부(24)도 도 12의 예와 동일하게 볼록형상이 형성되어 있다. 도 14는 전열내관(2)의 끝단의 개미형상 돌기(2a)의 부분을 나타낸 사시도이다.

도 15는 본원 발명에 관한 전열관체의 다른 예를 나타낸 사시도이며, 상기 도 10의 예에서는 전열관체(9)의 수평단면형상이 사각형이던 것이 본 예에서는 단면원형이다. 즉 내화성 보호관(6)은 단면원형의 긴 체이다. 이 예에서는 끝단볼록형상부의 직경과 상단부쪽의 직경은 대략 같게 형성되어 있기 때문에, 상기와 같은 단차의 문제는 생기지 않는다. 그 밖의 구조는 도 10의 것과 동일하다.

전열관체(9)의 끝단부(24)의 볼록형상은, 도 16에 예시한 원뿔형상이나, 도 17에 예시한 다면볼록형상이어도 된다. 도 16의 원뿔형상은 그 끝단이 모따기되어 있다. 또, 다면볼록형상이란 도 17과 같은 2개의 원뿔면으로 이루어지는 다면형상으로 한정되지 않고, 도 18에 나타낸 사각뿔 등의 다각뿔, 다각형 등의 다평면으로 형성된 볼록형상이어도 된다. 결국, 끝단부(24)의 상기 볼록형상은 평면과 곡면의 한쪽 또는 양쪽으로 형성된 볼록형상이면 되고, 특정한 형상으로 한정되는 것이 아니다.

도 19 및 도 20은, 각각 본 발명에 관한 고온공기 가열기(1)의 요부사시도이다. 도 19는 도 10의 전열관체(9)를 단위로 하여, 그것을 4개, 각 전열관체(9)끼리를 간극 없이 늘어 세우고, 그것을 3열로 배치하여 고온가스 분위기 중에 매단 것이다. 도 20은 도 11의 전열관체(9)를 단위로 하여, 그것을 4개, 각 전열관체(9)끼리를 간극 없이 늘어 세우고, 그것을 3열로 배치하여 고온가스 분위기 중에 매단 것이다. 어느 것이나, 사각기둥형상의 전열관체(9)의 길이방향을, 가스흐름의 방향과 평행하게, 복수개를 간극 없이 병렬 배치하였으므로 도 15에 나타낸 원주형상의 전열관체(9)를 병렬 배치한 경우와 비교하여, 내화성 보호관(6)에 대한 더스트의 부착을 저감할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 고온공기 가열기의 전열관체의 내화성 보호관 끝단부를 고온가스흐름에 대하여 저항이 적은 볼록형상으로 형성하였으므로, 고온가스흐름과의 접촉에 의한 열 응력의 집중 등의 열적 영향이 완화되어, 그 끝단부의 마모나 깨어짐 등의 손상을 저감할 수 있다.

실시형태 5

이하, 본 발명의 실시형태 5를 도면을 참조하여 설명한다.

도 21은, 본 발명에 관한 고온공기 가열기의 전열관체의 일 실시형태를 나타낸 요부 단면도, 도 22는 그 외관의 사시도이다. 도 22에 나타낸 바와 같이 전열관체(9)는, 그 표면에 내화성 보호관(6)을 가지며, 이 예에서는 수평단면형상이 사각형의 긴 체이며, 폐기물 등의 연소성 성분을 1300℃ 정도의 고온으로 연소시켜 생기는 고온의 연소배기가스(G)의 유로 내에 설치되고, 초속 2 내지 3m로 흐르는 1000 내지 1100℃의 고온의 연소배기가스(G)로부터 열 회수하는 것이다. 내화성 보호관(6)은, 알루미나를 주체로 하여, 산화 크롬, 지르코니아 등을 함유시킨 내화성 보호재료가 사용된다.

상세하게는, 도 21에 나타낸 바와 같이, 전열관체(9)는, 내화성 보호관(6)으로 피복된 금속제의 전열외관(4)을 거쳐 고온가스(G)와 열 교환하고, 전열외관(4) 내를 흐르는 피가열공기(8)를 가열하는 것이다. 그리고, 한쪽끝단이 밀봉부재(10)로 밀봉된 전열외관(4) 내에 끝단 개구(2A)를 경유하여 연통하도록 금속성의 전열내관(2)이 끼워 고정되어 있다. 전열내관(2) 내 및 전열외관(4)과 전열내관(2) 사이의 공극(3)에, 피가열공기(8)를 고온가스(G)의 흐름과 대향시켜 흐르게 하도록 되어 있다. 또, 전열외관(4)과 내화성 보호관(6) 사이에 간극(7)이 설치되어 있다. 또한, 전열내관(2)의 도시생략한 기단은 피가열공기(8)의 공급처로 연통되어 있다.

내화성 보호관(6)은, 이 예에서는 도 22에 나타낸 바와 같이, 그 끝단부에 상기 내화성 보호관(6)과 대략 같은 형태 같은 외경으로 착탈 자유로운 내화재의 캡(30)이 설치되어 있다. 이 캡(30)은, 도 21에 나타낸 바와 같이 전열외관(4)의 끝단대향부인 상기 밀봉부재(10)에 간극(7)을 거쳐 다른 간극과 격리되어 나사 결합되어 있다. 즉, 캡(30)은 밀봉부재(10)에 설치된 수나사(31)에 나사 조임되어, 거기에 설치되어 있다. 캡(30)의 상기 수나사(31)와 나사 결합하는 부분에 암나사(32)가 형성되어 있다. 도면에 있어서 부호 33은 내화물 모르타르를 나타내고, 착탈 자유로운 캡(30)을 장착하였을 때의 외부에 대한 기밀성을 확보하고 있다.

상기 구조에 의하여, 고온가스(G)의 흐름과 접촉하는 캡(30)의 부분이 집중적으로 마모, 손상되어도, 상기 캡(30)만을 떼어 새로운 캡으로 교환할 수 있으므로, 교환작업이 용이하다. 또한 캡(30)을 나사결합식으로 하였으므로, 그 유지는 나선형상의 선접촉에 의하여 행하여지게 되고, 상온과 고온의 온도변동이 있더라도 각별한 응력집중은 일어나지 않고, 박리, 손상이 생기기 어렵다.

또, 전열외관(4)과 내화성 보호관(6) 또는 캡(30) 사이에 간극(7)이 설치되어 있기 때문에, 전열외관(4)을 형성하는 금속과, 내화성 보호관(6) 또는 캡(30)을 형성하는 내화재 사이에 열팽창 차가 생기더라도, 열팽창에 의한 치수변화가 서로 전파되지 않고, 내화성 보호관(6)이나 캡(30)의 손상, 박리, 탈락 등이 방지된다.

또한, 도 21에 나타낸 바와 같이, 이 예에서는 전열외관(4) 및 끝단밀봉부재(10)에 미소한 관통구멍(27)이 설치되고, 전열외관(4) 내를 흐르는 피가열공기(8)의 일부가 상기 간극(7)으로 유출되게 되어 있다. 이에 따라 간극(7) 내가 외부(고온가스 G의 유로)보다 정압으로 되고, 고온가스가 내화성 보호관(6) 또는 내화성 캡(30)을 침투 통과하여 내부에 침입하는 것을 저감할 수 있고, 그 때문에 상기 고온가스의 침투통과방지작용에 의하여, 끝단 캡(30)의 손상 등이 한층더 저감된다.

동시에, 고온가스가 내화성 보호관(6)이나 캡(30)을 침투 통과하여 금속제 전열외관(4)에 닿을 우려도 없어지기 때문에, 금속제 전열외관(4)의 부식열화를 확실하게 방지할 수 있다는 효과도 얻어진다.

도 23은 본원 발명에 관한 전열관체의 다른 예를 나타낸 외관사시도이며, 상기 도 22의 예에서는 전열관체(9)의 수평단면형상이 사각형이던 것이 본 실시형태에서는 단면원형이다. 즉 내화성 보호관(6)은 단면원형의 긴 체이다. 그리고 캡(30)과 내화성 보호관(6)의 접촉부는 서로 매끄럽게 이어지는 외형형상으로 형성되어 있다.

도 24는 본원 발명에 관한 전열관체의 다른 예를 나타낸 외관사시도이며, 단면사각형의 캡(30)의 외경이 내화성 전열관(6)보다 작게 형성되어 있다. 이것은, 단면원형이 아닌 예를 들어 단면사각형의 캡을 회전나사결합식으로 하는 것에 있어서는, 후술하는 바와 같이 복수의 전열관체(9)를 간극 없이 배치하는 경우에는, 인접하는 전열관체(9)의 캡(30)끼리가 회전시에 닿지 않도록, 캡의 외경을 설정할 필요가 있음을 배려한 것이다.

도 25는 본원 발명에 관한 전열관체의 다른 예를 나타낸 요부 단면도이다. 도 21과의 상위는 캡(30)이, 가스흐름에 대하여 저항이 적은 볼록형상, 이 예에서는 반할구형상으로 형성되어 있는 것이다. 그리고 반할구형상 캡의 직경과 상기 사각형 부분의 한 변의 길이는 대략 같게 형성되어 있다. 그 밖의 구성은 도 21의 것과 동일하므로 동일 부분에 동일 부호를 붙여 구성의 설명은 생략한다.

이 볼록형상의 캡(30)에 의하여, 고온가스흐름과의 접촉에 의한 열 응력의 집중 등의 열적 영향이 완화되어, 마모나 깨어짐 등의 손상이 저감된다. 특히, 반할구형상이라고 하면, 상기 캡(30)에 대한 열적 영향이 끝단부 전체에 균일 분산되어, 한층더 상기 캡(30) 자체의 손상 등이 저감된다.

도 26은 도 25의 전열관체의 외관사시도이다. 도 25는 도 26의 XXV-XXV선을 따른 단면도에 상당한다. 도 27은 도 25의 전열관체의 다른 예에 상당하는 외관사시도이며, 도 25는 도 27의 XXV-XXV선을 따른 단면도에도 상당한다. 도 26에 나타낸 전열관체(9)는, 끝단의 캡(30)과 단면사각형의 기단쪽이 그 코너부에 단차(25)가 있다. 이 단차(25)는, 상기 열 응력집중을 피하기 위하여 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 이 점을 고려한 것이 도 27에 나타낸 전열관체(9)이며, 이것은 상기 단차를 없앤 것이다. 즉, 전열관체(9)는, 도 26의 전열관체(9)의 네 구석의 단차(25)에 모따기(26)를 실시하고, 캡(30)으로부터 상단부쪽으로 매끄럽게 이어지도록 한 것이다.

도 28은 본원 발명에 관한 전열관체의 다른 예를 나타낸 외관사시도이다. 상기 도 26의 예에서는 전열관체(9)의 수평단면형상이 사각형이던 것이 본 실시형태에서는 단면원형이다. 즉 내화성 보호관(6)은 단면원형의 긴 체이고, 반할구형상의 캡(30)과 내화성 보호관(6)의 접촉부는 서로 동일 직경으로 형성되어 매끄럽게 이어지도록 되어 있다. 따라서 단차의 문제는 없다.

도 29는 본원 발명에 관한 전열관체의 다른 예를 나타낸 요부 단면도이다. 캡(30)은, 전열외관(4)의 밀봉부재(10)의 수나사(31)에 나사 조임되어 있는 동시에, 이 나사결합부에 외부에 대하여 기밀을 유지한 공극(34, 35)이 형성되어 있다. 여기서, 공극(35)은 상기 나사결합부분에 부분적으로 형성된 공극이다. 그리고, 상기 수나사(31)부분에 피가열공기(8)의 일부를 상기 공극(34, 35)으로 유출시키는 미소한 관통구멍(36)이 형성되어 있다. 이 예에서는 상기 끝단부의 간극(7) 부분에는 공극(34, 35)을 통하여 피가열공기(8)의 일부가 보내지도록 형성되어 있다. 그 밖의 구성은 도 25에 나타낸 것과 동일하므로, 동일 부분에 동일 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

이에 따라, 캡 나사결합부의 공극(34, 35) 내도 외부에 대하여 정압으로 할 수 있기 때문에, 외부의 고온가스(G)가 내화성의 캡(30)을 침투 통과할 우려를 저감할 수 있어, 이 점에서도 캡 자체의 손상 등을 억제할 수 있다.

도 30은 본 발명에 관한 고온공기 가열기(1)의 요부 사시도이며, 도 27의 전열관체(9)를 단위로 하여, 그것을 4개, 각 전열관체(9)끼리를 간극 없이 늘어 세우고, 그것을 3열로 배치하여 고온가스의 분위기 중에 매단 것이다. 사각기둥형상의 전열관체(9)의 길이방향을, 가스흐름의 방향과 평행하게, 복수개를 간극 없이 병렬 배치하였으므로, 내화성 보호관(6)에 대한 더스트의 부착을 저감할 수 있다.

이상의 실시예에서는, 캡(30)의 볼록형상을 반할구형상으로 하여 설명하였으나, 이 형상에 한정되지 않는다. 예를 들어 원뿔형상, 각뿔이나 다각형 등의 다면볼록형상 등을 들 수 있다. 또, 이 캡(30)의 내화성 보호관(6)에의 착탈은, 상기한 나사결합식 대신에 캡에 걸어멈춤부를 설치하고, 이 걸어멈춤부를 내화성 보호관에 설치한 구멍에 삽입하여 연결하는 방식 등 여러 가지 선택할 수도 있다.

도 31은 다른 예를 나타내고, 전열외관(4)의 끝단에 끝단밀봉부재(10)가 용 접 등에 의하여 고정되어 있고, 이 밀봉부재(10)에 암나사 구멍(37)이 설치되어 있다. 볼록형상의 내화성 캡(30)의 내면에 개미구멍(38)이 오목 설치되고, 개미형상의 두부(頭部)를 가진 지지볼트(39)의 상기 두부가 상기 개미구멍(38)에 매립되어 있다. 이 지지볼트(39)의 나사봉 부분이 상기 암나사 구멍(37)에 비틀어 넣어져 있다. 밀봉부재(10) 및 지지볼트(39)에는 전열관(5) 내의 피가열공기(8)의 일부를 도입하여 지지볼트(39)의 표면을 보호하기 위하여 관통구멍(36, 40)이 일직선으로 이어져 설치되어 있다.

도 32에 나타낸 예에서는, 전열외관(4)의 끝단면 부분에 암나사 구멍(41)이 설치되고, 이 암나사 구멍(41)에 지지볼트(39)의 나사봉 부분이 나사 조임되어 있다. 이 지지볼트(39)에 링형상의 내화물받이 금속체(42)가 외감(外勘)되고, 이 내화물받이 금속체(42)를 거쳐 내화성 보호관(6)이 지지되어 있다. 지지볼트(39)에는 관통구멍(40)으로부터 피가열공기(8)를 유출시키기 위한 구멍(43)이 설치되어 있다. 그 밖의 구성은 도 31의 것과 동일하다. 도 31 및 도 32의 예에 있어서는, 지지볼트(39)에 의하여 내화성 보호관(6)이 매우 확실하게 유지된다.

도 33의 예는, 도 13에 나타낸 금속성 전열내관(2)과 내화성 전열외관(29)으로 구성된 전열관체(9)의 끝단부에 도 31의 캡(30)을 적용한 것이다. 도 34의 예는, 도 13에 나타낸 금속성 전열내관(2)과 내화성 전열외관(29)으로 구성된 전열관체(9)의 끝단부에 도 32의 캡(30)을 적용한 것이다.

실시형태 6

이하 도 35 내지 도 38에 의거하여 본 발명에 의한 고온공기 가열의 실시형 태 6을 설명한다. 이들 도면에 있어서 동일 부호는 동일 명칭을 나타낸다.

도 35의 고온공기 가열기(1)는, 고온가스의 유로(44)의 상류쪽에 배치된 제 1 공기가열기(45)와 아래쪽에 배치된 제 2 공기가열기(46)에 의하여 구성되어 있다. 상세히 서술하면 이 제 1 공기가열기(45)와 제 2 공기가열기(46)는, 각각 예를 들어 도 25에 나타낸 바와 같은 전열관체(9)에 의하여 구성되어 있다. 즉, 내화성 보호관(6)으로 피복된 전열외관(401, 402)과 이 전열외관(401, 402)과 동일축 상에 배치된 전열내관(201, 202)으로 이루어지는 전열관(501, 502)에 의하여 구성되어 있다. 그리고 제 1 공기가열기(45)를 구성하는 제 1 전열내관(201)은 피가열공기라인(L1)에 연결됨과 동시에 제 2 공기가열기(46)의 제 2 전열내관(202)은 피가열공기라인 (L1')에 연결되어 있다. 또한 제 1 공기가열기(45)의 제 1 전열외관(401)과 제 2 공기가열기(46)의 제 2 전열외관(402)은 연결관(47)에 의하여 연결되어 있다.

이러한 구성에 의한 고온공기 가열기(1)에 있어서, 지금 피가열공기라인(L1')으로부터 제 2 공기가열기(46)에 공급되는 저온의 피가열공기(8g')는 제 2 전열내관(202) 내를 거쳐 제 2 전열외관(402) 내로 흐르는 동안에 고온의 연소배기가스(G)에 의하여 가열되고, 이 가열된 피가열공기(8g1)는 연결관(47)에 의하여 제 1 공기가열기(45)의 제 1 전열외관(401) 내에 있어서 과열되어, 보다 고온인 피가열공기(8g)로 되어 제 1 전열내관(201) 및 피가열공기라인(L1)을 거쳐 다른 열원으로서 이용된다.

도 36은 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 제 2 공기가열기(46)에 의해 가열 된 고온의 피가열공기(8g1)는 연결관(47)을 거쳐 제 1 공기가열기(45)의 제 1 전열내관(201) 및 제 1 전열외관(401) 내에 공급되어 과열에 의하여 보다 고온인 피가열공기(8g)로 되어 피가열공기라인(L1)으로부터 다른 이용설비에 공급되도록 되어 있다.

상기 각 실시예에 있어서는 저온의 피가열공기(8g')를 먼저 제 2 공기가열기(46)의 제 2 전열내관(202) 내로 공급하도록 구성한 고온공기 가열기(1)에 대하여 설명하였으나, 물론 이 저온의 피가열공기(8g')는 필요에 따라 제 2 공기가열기(46)의 제 2 전열외관(402) 내에 공급하도록 구성할 수도 있다.

도 37 및 도 38은 다른 구성에 의한 고온공기 가열기(1)의 실시예를 나타낸 것이다. 도 37에 나타낸 고온공기 가열기(1)에 있어서는, 저온의 피가열공기(8g')는, 피가열공기라인(L1')을 거쳐 일부가 분기관(L'1a)으로부터 제 1 공기과열기(45)의 제 1 전열외관(401) 내에, 그리고 나머지 부분이 분기관(L'1b)로부터 제 2 공기가열기(46)의 제 2 전열내관(202) 내에 각각 공급되어 가열된다. 그리고 이 제 1 공기가열기(45) 및 제 2 공기가열기(46)에 의해 가열된 고온의 피가열공기(8g)는 피가열공기라인(L1)을 거쳐 다른 설비에 공급되는 것이다.

도 38에 나타낸 고온공기 가열기(1)에 있어서는, 저온의 피가열공기(8g')의 일부가 분기관(L'1a)으로부터 제 1 공기가열기(45)의 제 1 전열내관(201) 내로, 나머지 부분이 분기관(L'1b)으로부터 제 2 공기가열기(46)의 제 2 전열내관(202) 내로 공급되어 가열되고, 고온의 피가열공기(8g)로 되어 피가열공기라인(L1)으로부터 다른 설비에 공급되는 것이다. 이들 각 실시예에 있어서는, 저온의 피가열공기 (8g')의 일부는, 제 1 공기가열기(45)의 제 1 전열외관(401) 내로 또는 제 1 전열내관(201) 내로 공급되어 가열되고, 한편 나머지 부분은 제 2 공기가열기(46)의 제 2 전열내관(202) 내로 공급되어 가열되는 경우에 대하여 설명하였으나, 제 2 공기가열기(46)에 공급되는 저온의 피가열공기(8g')의 나머지 부분은 필요에 따라 제 2 전열외관(402) 내로 공급하도록 구성해도 된다. 이와 같이, 제 1 공기가열기(45) 및 제 2 공기가열기(46)에 대한 피가열공기(8g')의 공급은 필요에 따라 여러 가지 선택할 수 있으나, 특히 제 1 공기가열기(45)에의 공급은 도 38에 나타낸 바와 같이 전열외관(201) 내로 공급하도록 구성하면 비교적 저온의 피가열공기(8g‘)가 고온부인 하단까지 유도되기 때문에, 이러한 부분에서의 공기온도, 관벽온도, 내화물 온도의 상승을 억제하는 것이 가능해져, 그 결과 고온공기 가열기의 내구성을 향상시킬 수 있다.

이상의 설명에서 명백한 바와 같이 본 실시형태에 의한 고온공기 가열기에 의하면, 제 1 공기가열기와 제 2 공기가열기에 의하여 소정의 피가열공기를 얻도록 하였기 때문에 길이가 작아지고, 그 결과 매다는 경우의 지지구조를 가벼운 구조로 할 수 있을 뿐만 아니라, 메인터넌스 등을 행하는 경우에 있어서 이 고온공기 가열기를 고온가스의 유로로부터 위쪽으로 인출할 때의 작업을 대폭 간략화할 수 있다. 덧붙여, 고온가스 유로면적에 대한 피가열공기 유로면적을 충분히 잡을 수 있고, 그 결과 소정의 피가열공기를 얻기 위한 유속을 저하시킬 수 있다. 이것은 압력손실을 감소시킬 수 있다는 효과가 된다.

이어서, 본 발명의 고온공기 가열기를 사용한 폐기물 처리장치의 일 실시형 태예에 대하여 설명한다. 도 39는 폐기물 처리장치의 일례를 나타낸 개략구성도이다.

본 실시형태의 폐기물 처리장치에 있어서, 도시쓰레기 등의 폐기물(50a)은, 예를 들어 2축 전단식 등의 파쇄기로, 150mm 각 이하의 크기로 파쇄되어, 컨베이어 등에 의하여 투입부(50) 내로 투입된다. 투입부(50)에 투입된 폐기물(50a)은 스크류 피더(51)를 거쳐 열분해 반응기(52) 내에 공급된다. 열분해 반응기(52)로서는 이 예에서는 횡형 회전식 드럼이 사용되고, 드럼 내의 가열분해실은 도시생략한 밀봉기구에 의하여, 그 내부는 저산소분위기로 유지되어 있다.

폐기물(50a)은 열분해 반응기(52) 내에서 열 분해되나, 그 열원은, 후술하는 연소용융로(53)의 아래쪽에 배치된 열교환기인 고온공기 가열기(1)에 의하여 가열되어 가열공기라인(L1)을 거쳐 공급되는 가열공기(8g)(열 매체)이다. 이 가열공기(8g)에 의하여 열분해 반응기(52) 내는 300 내지 600℃로, 통상은 450℃ 정도로 된다.

또한, 가열공기(8g)에 의하여 가열된 폐기물(50a)은, 열 분해하여 열분해가스(G1)와, 주로 불휘발성 성분으로 이루어지는 열분해 잔류물(54)이 되어, 배출장치(55)에 보내져 분리된다. 배출장치(55)로 분리된 열분해가스(G1)는, 배출장치(55)의 상부로부터 열분해가스라인(L2)을 거쳐 연소용융로(53)의 버너(56)에 공급된다. 배출장치(55)로부터 배출된 열분해 잔류물(54)은, 450℃ 정도의 비교적 고온이기 때문에, 냉각장치(57)에 의하여 80℃ 정도로 냉각되고, 예를 들어 자선(磁選)식, 소용돌이 전류식, 원심식 또는 풍력선별식 등의 공지의 단독 또는 조합된 분리장치(58)에 공급되고, 여기서 미세한 입자의 연소성 성분(58d)(회분을 함유)과 거친 입자의 불연소성 성분(58c)으로 분리되고, 불연소성 성분(58c)은 컨테이너(59)에 회수되어 재이용된다.

또한, 연소성 성분(58d)은, 분쇄기(60)에 의하여, 예를 들어 1mm 이하로 미(微)분쇄되어, 연소성 성분 라인(L3)을 거쳐 연소용융로(53)의 버너(56)에 공급되고, 열분해가스라인(L2)으로부터 공급된 열분해가스(G1)와 송풍기(61)에 의하여 연소용 공기 라인(L4)으로부터 공급된 연소용 공기(61e)와 함께 1300℃ 정도의 고온영역에서 연소되며, 이 때 발생한 회분은 그 연소열에 의하여 용융슬러그(53f)로 되어, 이 연소용융로(53)의 내벽에 부착되고, 다시 내벽을 흘러내려 바닥부 배출구(62)로부터 수조(63)에 낙하하여 냉각 고화된다.

연소용융로(53)는 일반적으로 용해로라고도 불리는 것으로서, 카본 등의 연소성 성분(58d)을 1300℃ 정도의 고온으로 연소시키고, 회분을 포함하는 불연소분을 용융시켜 용융슬러그(53f)와 고온의 연소배기가스(G2)를 생성한다. 용융슬러그(53f)는 수조(63) 내에 낙하시켜 고화시킨다. 한편, 연소배기가스(G2)는, 초속 2 내지 3m, 온도 1000 내지 1100℃의 가스흐름으로 되어, 로 내 하류쪽에 설치한 고온공기 가열기(1)의 전열관체(9)에 의하여 열 회수된다.

본 실시형태의 고온공기 가열기(1)는, 상기한 구조의 고온공기 가열기 중 어느 하나 또는 적절히 조합한 것이다. 예를 들어 도 25 등에 나타낸 바와 같이, 내화성 보호관(6)의 끝단부에 착탈 자유로운 캡(30)이 설치된 전열관쌍으로 이루어지는 것이다. 즉 상기한 바와 같이 캡(30)이 고온가스흐름과의 접촉에 의하여 집중 적으로 마모, 손상되어도 상기 캡만을 교환하면 되게 되어 있다.

고온공기 가열기(1)의 부분을 통과한 연소배기가스(G2)는, 연도(煙道)가스라인(L5)을 거쳐 폐열보일러(64)에 의해 열 회수되고, 집진기(65)에 의해 먼지 제거되고, 다시 배기가스 정화장치(66)에 의해 유해성분이 제거된 후, 저온의 깨끗한 배기가스(G3)가 되어 유인송풍기(67)를 거쳐 굴뚝(68)으로부터 대기로 방출된다. 폐열보일러(64)로 생성한 증기는, 증기터빈을 가지는 발전기(69)로 발전에 이용된다. 깨끗한 배기가스(G3)의 일부는 팬(70)을 거쳐 냉각가스라인(L6)에 의하여 냉각장치(57)에 공급된다.

본 실시형태의 폐기물 처리장치에 의하면, 고온공기 가열기가 전체적으로 내구성이 늘어나기 때문에, 폐기물 처리장치의 가동효율이 향상한다. 또한, 이상에 있어서는, 본 발명을 도시한 실시형태에 대하여 상세하게 서술하였으나, 본 발명은 그들 실시형태에만 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 정신을 일탈하지 않고 여러 가지 개량이나 변경을 가하여, 다종 다양한 변형을 할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

실시형태 7

도 40은 본 발명의 실시형태 7을 나타낸 부분단면도이다.

고온배기가스(G)의 통로를 외부와 구획하는 고온배기가스통로벽이 열교환기를 구비하고 있고, 이 열교환기로 둘러싸인 배기가스통로의 내부에, 상기 열교환기와 동축으로 고온공기가열기(1)가 배치되어 있다. 이 고온공기 가열기(1)는, 끝단이 개방된 금속제 전열내관(2)과, 상기 전열내관(2)을 덮도록, 상기 전열내관(2)과 동축으로, 또한 전열내관(2)과의 사이에 공기통로가 되는 공극(3)을 설치하여 배치됨과 동시에 끝단이 밀봉된 금속벽인 금속제 전열외관(4)과, 상기 전열외관(4)을 덮도록, 전열외관(4)과 동축으로, 또한 끝단이 밀봉된 내화성 보호관(6)을 가지는 전열관체(9)에 의하여 구성되어 있다.

내면이 공기통로로 되는 공극(3)에 접하는 전열외관(4)과, 외면이 배기가스통로(44)에 접하는 내화성 보호관(6)에 의하여, 공기통로와 배기가스통로를 분리하는 칸막이벽(71)을 구성하고 있다.

전열외관(4)의 외면과 내화성 보호관(6)의 내면 사이에 제 1 간극부(7)를 형성함과 동시에, 전열외관(4)에는, 제 1 간극부(7)에 연통하는 복수의 관통구멍(27)을 뚫어 설치하고 있다.

내화성 보호관(6)의 끝단의 밀봉끝단부(6A)의 내면에는 개미구멍(6a, 6b)이 형성되고, 한편, 전열외관(4)의 끝단의 밀봉끝단부(4A)의 외면에는, 개미구멍(6a, 6b)에 각각 걸어맞춤 가능한 개미형상의 돌기(4a, 4b)가 설치되어 있다. 내화성 보호관(6)의 끝단부는, 개미구멍(6a, 6b)과 돌기(4a, 4b)의 걸어맞춤에 의하여, 전열외관(4)에 대하여 위치 결정되어 있다.

전열외관(4)의 외면에는, 내화성 보호관(6)을 유지하기 위한 복수의 유지부재인 앵커(72)가 용접 고정되어 있으므로, 전열외관(4)과 내화성 보호관(6) 사이에 형성되는 미소한 제 1 간극부(7)가 전체 길이에 걸쳐 대략 균일하게 된다. 또, 이 제 1 간극부(7)를 형성하더라도, 질량이 큰 내화성 보호관(6)은 상기 앵커(72)에 의하여 전열외관(4)에 확실하게 유지된다. 또한 앵커(72)와 내화성 보호관(6) 사 이에는, 제 1 간극부(7)에 연통하는 제 2 간극부(73)가 형성되어 있다.

이어서, 도 40에 있어서, 고온공기 가열기(1)의 주위의 배기가스통로벽에 부설된 열교환기(100)의 구조를 설명한다. 연소용융로의 배기가스출구의 로 벽에는, 열교환기(100)가 설치되어 있다. 열교환기(100)는, 염화 수소 등 부식성 성분 및 더스트를 함유하는 고온저압(예를 들어 가스입구 온도 T1 = 약 800 내지 1500℃, 가스입구 압력 P1 = 약 -100 내지 약 -4900Pa)의 연소배기가스가 흐르는 배기가스통로(44)와, 연소배기가스(G)보다 상대적으로 저온고압(예를 들어 공기입구 온도 T3 = 약 0 내지 약 300℃, 공기입구 압력 P3 = 약 +1000 내지 약 +10000Pa)의 공기(105)가 흐르는 공기통로(102)를 칸막이벽(101)에 의하여 칸막이하여 분리하고, 연소배기가스(G)로부터 공기(105)로 열을 전달하도록 되어 있다.

열교환기에 의하여, 온도(T2)(예를 들어 약 500 내지 약 1300℃)까지 냉각된 압력(P2)의 연소배기가스(G)는, 폐열보일러 등에 의하여 다시 열 회수된 후, 흡인블로워를 구비하는 배기가스 처리공정으로 보내진다. 그리고, 연소배기가스(G)는, 배기가스 처리공정에 의하여, 더스트의 보집, 유해물질의 제거 및 흰 연기 방지 등의 각종 처리가 이루어진 후, 굴뚝으로부터 대기 중으로 배출된다.

이어서, 상기 열교환기(100)에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 41은 상기의 열교환기의 종단면도, 도 42는 도 41의 IVI-IVI선에 의한 횡단면도이다. 도 41 및 도 42에 나타낸 바와 같이, 전체가 단면직사각형 형상을 이루는 열교환기(100)의 중앙부에는 단면직사각형의 배기가스통로(44)가 크게 형성되고, 배기가스통로(44)의 주위에는 칸막이벽(101)으로 칸막이된 공기통로(102)가, 단면직사각형 환상으로 배치되어 있다.

칸막이벽(101)은, 소정 위치에 배열된 복수의 관통구멍(103)(도 40 또는 후술하는 도 43, 도 44 참조)을 가지는 동시에, 한쪽 면(즉, 외주면 104)이 공기(105)에 접촉하는 열전도율이 좋은 금속벽으로서의 금속판(106)과, 금속판(106)의 다른쪽 면(즉, 내주면 107)쪽의 전체에 제 1 간극부(108)(도 40 또는 후술하는 도 43, 도 44 참조)를 거쳐 배치되고, 표면이 연소배기가스(G)와 접촉하는 내화벽인 다공성의 세라믹층(109)을 구비하고 있다.

세라믹층(109)으로서는, 열전도성이 좋고 내열성이 있는 예를 들어 탄화규소(SiC)의 캐스터블 내화물을, 금속판(106)의 내주면(107)쪽의 전체면에, 약 10 내지 약 50mm의 두께로 도포 또는 내뿜기 시공에 의하여 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 세라믹층(109)으로서, 고알루미나물 내화물이나 크로미아물 내화물을 사용해도 된다.

세라믹층(109)의 내부에는 무수한 공극(즉, 공동)이 존재되어 있고, 이 공동을 거쳐 세라믹층(109)의 내부를 기체가 통과할 수 있게 되는 구조로 되어 있다. 세라믹층(109)을 금속판(106)의 내주면(107)쪽에 배치함으로써, 부식성 성분을 가지는 고온의 연소배기가스(G)가 금속판(106)에 직접 닿지 않도록 하여, 부식의 급격한 진행을 방지하고 있다.

공기통로(102)는, 금속판(106)과 상기 금속판(106)에 대하여 소정의 간격을 가지고 바깥쪽에 배치된 외벽판(110) 사이에 형성되어 있다.

공기통로(102)의 끝단부(111)는, 공급된 공기(105)의 압력을 균일하게 하여 공기통 로(102)의 전체에 걸쳐 공기를 균일하게 흐르게 하기 위한 하부공기실(112)에 연통하고 있다. 공기통로(102)의 상단부(113)는, 열 교환되어 얻어진 고온공기 (114)의 압력을 균일하게 하여 공기통로(102) 전체로부터 공기를 균일하게 배출시키기 위한 상부공기실(115)로 연통하고 있다.

이어서, 도 43 내지 도 45에 의거하여, 열교환기(100)의 통로벽 구조에 대하여 설명한다. 도 43은 열교환기(100)의 부분확대 단면도, 도 44는 도 43의 IVIV-IVIV선에 의한 횡단면도, 도 45는 도 43의 금속판의 표면의 일부분을 나타낸 정면도이다.

도 43 내지 도 45에 나타낸 바와 같이, 열교환기(100)에 있어서는, 공기(105)의 통로(102)에 접하는 금속판(106)에 복수의 관통구멍(103)을 소정 위치에 배열하여 뚫어 설치하고, 한쪽 면(표면 116)이 연소배기가스(G)의 통로(44)에 접하는 세라믹층(109)을, 금속판(106)의 내주면(107)쪽에 배치하고 있다.

그리고, 열교환기(100)의 사용상태에서, 금속판(106)의 내주면(107) 전체와 세라믹층(109)의 다른쪽 면(뒷면 117) 전체 사이에 소정 치수(바람직하게는 1 내지 3mm)의 제 1 간극부(108)를 형성하여 이 간극부(108)를 관통구멍(103)에 연통시키고 있다. 또한, 관통구멍(103)을 가지는 금속판(106)은, 상기와 같은 판재여도 좋으나, 관통구멍과 동등한 개구를 가지는 것이면 그물코 형상의 판재 등이어도 된다.

금속판(106)의 내주면(107)에는, 소정 위치에 배열되어 제 1 간극부(108)를 형성하도록 세라믹층(109)을 유지하는 복수의 유지부재로서의 앵커(118)가 고정되 어 있다. 칸막이벽(101)을 구성하는 앵커(118)는, 철제로 V형 봉형상을 이루고 있으며, 그 근원부가 금속판(106)에 용접함으로써 고정되고, 본체부가 세라믹층(109) 내에 매설되어 상기 세라믹층(109)을 확실하게 유지하여 위치결정하고 있다.

열교환기(100)의 사용상태에서, 앵커(118)의 표면 전체와 세라믹층(109) 사이에, 제 1 간극부(108)에 연통하는 소정 치수(바람직하게는 1 내지 3mm)의 제 2 간극부(119)가 형성되어 있다. 또한, 이 제 2 간극부(119)를 형성하지 않는 경우여도 좋다.

제 1, 제 2 간극부(108, 119)를 형성하는 방법으로서는, 먼저 처음에 비닐 시트나 비닐 테이프나 비닐 호스 등 비닐수지, 종이테이프, 타르 또는 도료 등을 감아 붙이던가 또는 도포함으로써 제 1 부재를 장치한다. 구체적으로는, 세라믹층(109)을 형성하기 전에 미리 금속판(106)의 내주면(107) 전체에 염화 비닐제의 비닐 시트를 씌우던가 또는 내주면(107) 전체에 수성도료를 도포한다.

한편, 앵커(118)에는, 금속판(106)에 대하여 용접 고정의 전 또는 후에, 염화 비닐제의 절연테이프를 감아 붙이던가, 시판품의 수도용 비닐 호스를 짧게 잘라 씌우던가 또는 수성도료를 도포하던가 또는 앵커(118)를 수성도료의 원액 중에 담금으로써 제 2 부재를 장치한다.

이어서, 금속판(106) 위의 상기 비닐 시트 등의 위의 전체면에, 물을 첨가한 탄화규소의 캐스터블 재(Castable material)(또는 고알루미나질 또는 크로미아질의 캐스터블)를 소정의 두께로 도포 또는 내뿜기 시공한 후, 예를 들어 약 500℃ 내지 약 600℃까지 가열하여, 캐스터블 재를 건조함과 동시에 소성함으로써, 세라믹층(109)을 형성한다.

그렇게 하면, 상기 비닐 시트 등은 약 150℃ 이상 내지 약 200℃ 이상에서 녹아 기화함으로써 제거되고, 이 비닐시트 등의 제거부분에 제 1, 제 2 간극부(108, 119)가 형성된다. 그런데, 앵커(118)쪽이 세라믹층(109)보다 열팽창률이 크나, 상온(예를 들어 20℃)의 상태에서, 앵커(118)와 세라믹층(109) 사이에 미리 간극(119)을 설치해 두면, 열교환기 사용시에 열교환기(100)가 고온이 되어, 앵커(118)쪽이 세라믹층(109)보다 크게 팽창하여도, 열팽창률의 차를 상기 간극(119)에서 흡수할 수 있다.

따라서, 가열냉각시에 열팽창률의 차에 의하여 구조체에 응력이 발생하는 일이 없어지고, 세라믹층(109)에 균열이나 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또, 상기 열팽창률의 차에 대한 배려에 부가하여, 열교환기 사용시에 제 2 간극부(119)가 소정의 치수가 되도록, 상기 상온의 상태에서의 상기 간극을 미리 크게 잡아 두는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 열교환기 사용시에 열교환기(100)가 가열되어 고온이 되더라도, 상기 열팽창률의 차를 흡수할 수 있는 것에 부가하여, 앵커(118)의 표면 전체와 세라믹층(109) 사이에 항상 제 2 간극부(119)가 형성된다. 그 결과, 제 2 간극부(119)와 제 1 간극부(108)는 연통상태를 유지하게 된다.

칸막이벽(100)에 의하여 칸막이된 공기통로(102)를 흐르는 공기(105)와, 배기가스통로(44)를 흐르는 연소배기가스(G)를 비교하면, 공기(105)쪽이 연소배기가스(G)보다 상대적으로 압력이 높다.

따라서, 공기통로(102) 내의 고압의 공기(105)는, 압력 차를 추진력으로 하여 관통구멍(103)과 제 1 간극부(108)를 통하여 세라믹층(109) 내로 침입한다. 또, 제 2 간극부(119)가 형성되어 있을 경우에는, 공기(105)의 일부는, 제 1 간극부(108)로부터 앵커(118) 주위의 제 2 간극부(119)에 흘러, 거기에서 세라믹층(109) 내에 침입한다.

이어서, 공기(105)는, 세라믹층(109) 내의 공동을 화살표(120)로 나타낸 바와 같이 배기가스통로(44)의 방향으로 흘러, 최종적으로는 세라믹층(109)의 표면(116)에 도달한 후, 배기가스통로(44) 내로 유출되어 연소배기가스(G)와 혼합된다.

이와 같이, 본 예에 의하면, 금속판(106)에 대하여 제 1 간극부(108)를 거쳐 배치된 질량이 큰 세라믹층(109)을, 복수의 앵커(118)에 의하여 소정 위치에 확실하게 지지하고 있으므로, 세라믹층(109)을 지지하는 힘이 커져, 안정화됨과 동시에, 미소한 간극부(예를 들어 1 내지 3mm의 간극부)(108)를 항상 균일하게 확보할 수 있다.

또, 세라믹층(109) 내에는 그 전체에 걸쳐 배기가스통로(44)방향으로의 공기의 흐름이 있으므로, 연소배기가스(G)가 세라믹층(109) 내에 침입하여 금속판(106)이나 앵커(118)의 방향으로 흐르려고 해도, 연소배기가스(G)는 화살표(120) 방향의 공기의 흐름에 의하여 되돌려지게 된다.

따라서, 연소배기가스(G)는 세라믹층(109) 내로 침입하는 일은 거의 없고, 금속판(106)이나 앵커(118)에는 접촉하지 않는다. 그 결과, 금속판(106)이나 앵커(118)가, 연소배기가스(G)에 함유되어 있는 부식성 성분에 의하여 부식하는 일은 없어져서, 제 1, 제 2 부재의 수명을 대폭 연장할 수 있다.

본 예에 있어서는, 연소배기가스(G)가 세라믹층(109)에 침입하지 않으므로, 연소배기가스에 함유되어 있는 더스트가 세라믹층(109)의 표면(116)에 부착하는 일이 없어, 항상 이 표면(116)이 깨끗한 상태로 유지된다. 따라서, 금속판(106)에 석출 부식이 일어나는 일은 없고, 전열효율이 저하될 우려도 없다. 구체적으로는, 본 예에 의하면 금속판(106)이나 앵커(118)의 수명이 연장되므로, 열교환기 (100)의 수명을 대폭 향상시킬 수 있다.

또, 제 1 간극부(108)가 형성되어 있으므로, 서로 이웃하는 관통구멍(103)과 관통구멍(103) 사이에, 세라믹층(109) 내를 공기가 흐르지 않는 부분이 생기는 일이 없고, 또한 세라믹층(109)의 공동(空洞)율이 불균일하더라도 연소배기가스(G)가 역류하여 금속판(106)에 접촉하는 일은 없다.

따라서, 직경(구멍직경)(d)의 각 관통구멍(103)의 피치(e, f)를 관련 종래 기술(일본국 실개 평6-40668호 공보)의 열교환기의 경우보다 크게 하여, 관통구멍(103)의 수를 줄일 수 있다. 이에 따라, 관통구멍(103)의 천설작업이 간략화되므로 열교환기(100)의 제조가 용이해진다.

도 46은 본 예에 관한 상기 열교환기에 관한 실험을 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 금속판(201)에 복수의 관통구멍(202)을 뚫어 설치하고, 내화벽(예를 들어 탄화규소의 캐스터블 내화물)(203)과 금속판(201) 사이에 소정 치수(예를 들어 치수 h = 2 내지 3mm)의 간극부(204)를 형성하여, 간극부(204)를 관통구멍(202)에 연통시키고 있다.

따라서, 금속판(201)의 뒷면쪽의 공기실(205)에 공기(206)를 공급하였을 경우에, 관통구멍(202)을 통과한 공기(206)는, 간극부(204)가 압력실의 기능을 발휘함으로써 간극부(204)에서 대략 균일한 압력이 된 후, 내화벽(203)의 내부를 위쪽으로 균일하게 흐른다. 이것은, 내화벽(203)의 표면에 도포한 비눗물의 거품(207)이, 그 표면 전체에서 균일하게 발생하는 것에서도 확인되었다.

도 47 및 도 48은, 본 발명의 열교환기(100)의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 47은 도 42 상당의 횡단면도, 도 48은 도 47의 부분확대 단면도이며, 이 예의 열교환기(100)의 종단면구조는 도 41에 나타낸 구조와 대략 동일하다.

이 예의 열교환기(100)도, 도 42에 나타낸 예와 마찬가지로, 부식성 성분 및 더스트를 함유하는 고온저압의 연소배기가스가 흐르는 배기가스통로(44)와, 연소배기가스보다 상대적으로 저온고압의 공기(105)가 흐르는 공기통로(102)를 칸막이벽(101)에 의하여 칸막이하여 분리하고, 연소배기가스로부터 공기(105)에 열을 전달하는 열교환기이다.

이 칸막이벽(101)은, 소정 위치에 배열된 복수의 관통구멍(103)을 가짐과 동시에 한쪽 면(내면 104)이 공기(105)에 접촉하는 금속벽인 금속관(106)과, 금속관(106)의 다른쪽 면(외면 107)쪽에 배치되어 한쪽 면(표면 116)이 연소배기가스(G)에 접촉하는 내화벽인 다공성의 세라믹층(109)과, 세라믹층(109)을 유지하는 복수의 유지부재로서의 앵커(118)를 구비하고 있다.

그리고, 열교환기(100)의 사용상태에서, 금속관(106)의 외면(107) 전체와 세라믹층(109)의 다른쪽 면(뒷면 117) 전체 사이에 제 1 간극부(108)를 형성하여 이 간극부(108)를 관통구멍(103)에 연통시키고 있다.

도시한 바와 같이, 도 42에 나타낸 열교환기와 마찬가지로, 이 열교환기(100)도 전체 단면이 대략 직사각형형상을 이루고 있고, 배기가스통로(44)는 열교환기(100)의 중앙부에 크게 형성되어 있다.

금속벽으로서 사용되고 있는 복수의 금속관(106)은, 내부가 공기통로(102)로 되고, 열교환기(100)의 배기가스통로(44)의 주위에 세로방향을 향하여 다수 병설되며, 각 금속관(106)은 접속판(121)에 의하여 서로 접속 고정되어 있다.

금속관(106)에는, 필요한 복수의 관통구멍(103)이 소정 위치에 뚫어 설치되어 있다. 예를 들어, 모든 금속관(106)에 복수의 관통구멍(103)을 각각 뚫어 설치해도 되나, 도 48에 나타낸 바와 같이, 관통구멍(103)이 형성된 금속관(106)과, 관통구멍(103)이 형성되어 있지 않은 금속관(106)을 교대로 병설하면, 관통구멍(103)을 형성해야 할 금속관(106)의 개수가 적어지므로, 관통구멍(103)의 천설작업이 간략화된다.

세라믹층(109)과 금속관(106) 사이 및 세라믹층(109)과 접속판(121) 사이에는, 관통구멍(103)에 연통하는 제 1 간극부(108)가 형성되어 있다.

세라믹층(109)은 앞의 예(도 41)의 세라믹층(109)과 동일한 재질이다. 세라믹층(109)은, 금속관(106)과 접속판(121)의 양쪽 또는 어느 한쪽의 소정 위치에 배치되어 고정된 복수의 유지부재로서의 앵커(118)에 의하여, 배기가스통로(44)쪽에 유지되어 있다. 앵커(118)는 철제의 판형상조각이나, V형의 막대형상체여도 된다.

본 예에서는, 앵커(118)의 근원부가 금속관(106)의 외면(107)에 용접 고정되고, 앵 커(118)의 본체부가 세라믹층(109) 내에 매설되어 있다. 이에 따라, 세라믹층(109)이 금속관(106)에 강고하게 유지됨과 동시에, 제 1 간극부(108)가 항상 소정 치수(예를 들어 1 내지 3mm)로 확보된다. 또, 열교환기(100)의 사용상태에서, 앵커(118)의 표면 전체와 세라믹층(109) 사이에, 제 1 간극부(108)에 연통하는 소정 치수(예를 들어 1 내지 3mm)의 제 2 간극부(119)가 형성되어 있다.

이 예의 제 1, 제 2 간극부(108, 119)를 형성하는 방법은, 도 41에 나타낸 앞의 예에 있어서의 제 1, 제 2 간극부(108, 119)를 형성하는 방법과 동일하다.

열교환기가 가열된 상태에서 제 2 간극부(119)가 형성되어 있으므로, 사용시에 열교환기(100)가 고온이 되어도, 앵커(118)와 세라믹층(109)의 상기 열팽창률의 차를 흡수할 수 있는 것에 부가하여, 앵커(118)의 표면 전체와 세라믹층(109)의 간극부에 항상 간극이 형성된다. 그 결과, 제 2 간극부(119)와 제 1 간극부(108)는 연통상태를 유지하게 된다.

공기통로(102) 내의 공기(105)는, 압력 차를 추진력으로 하여 관통구멍(103)과 제 1 간극부(108)를 통하여 세라믹층(109) 내로 침입한다. 또, 공기(105)의 일부는, 제 1 간극부(108)로부터 앵커(118) 주위의 제 2 간극부(119)로 흘러, 거기에서 세라믹층(109) 내로 침입한다. 이어서, 공기(105)는, 세라믹층(109) 내의 공동을 화살표(122)로 나타낸 바와 같이 배기가스통로(44)의 방향으로 흘러, 얼마 안 있어 배기가스통로(44) 내로 유출된다.

이와 같이, 세라믹층(109) 내에는 배기가스통로(44) 방향으로의 공기의 흐름이 있으므로, 연소배기가스가 세라믹층(109) 내로 침입하여 금속관(106)과 접속판 (121)의 방향으로 흐르려고 해도, 연소배기가스는 화살표(122) 방향의 공기의 흐름에 의하여 되돌려지게 된다.

따라서, 연소배기가스가 세라믹층(109) 내로 침입하는 일은 거의 없고, 금속관(106), 접속판(121) 및 앵커(118)에는 접촉하지 않는다. 그 결과, 금속관(106), 접속판(121) 및 앵커(118)가, 연소배기가스에 함유되어 있는 부식성 성분에 의하여 부식하는 일은 없어져, 제 1 , 제 2 부재의 수명을 대폭 연장시킬 수 있다.

제 1, 제 2 간극부(108, 119)를 형성하고, 앵커(118)로 세라믹층(109)을 확실하게 지지하고 있으므로, 도 41의 예와 동일한 작용효과를 나타낸다.

또한, 종래는 연소배기가스의 세라믹층(109) 내로의 침입에 의한 앵커(118)의 부식이 심하였기 때문에, 앵커(118)의 부식방지를 위하여 앵커(118)를 캐스터블에 의하여 덮고 있었다.

이것에 대하여, 이 예에서는, 상기와 같이 항상 공기의 일부가 제 2 간극부(119)로부터 세라믹층(109) 내를 배기가스통로(44)의 방향으로 흐르므로, 연소배기가스의 세라믹층(109) 내로의 침입과 앵커(118)에 대한 접촉을 방지할 수 있다. 그 결과, 부식방지의 상기 캐스터블은 불필요하게 되므로, 열교환기의 구조가 간단해지고, 제조가 용이해진다.

상기와 같은 통로벽 구조에 의하면, 금속벽에 복수의 유지부재를 고정하고, 이 유지부재에 의하여 내화벽을 금속벽에 대하여 유지하도록 하였으므로, 금속벽과 내화벽 사이에 미소한 간극부를 항상 균일하게 확보할 수 있다.

또, 금속벽과 내화벽 사이에 간극부를 설치해도, 질량이 큰 내화벽을 금속벽에 대하여 확실하게 지지할 수 있으므로, 열교환기를 수직방향 외에 수평방향이나 경사방향으로 설치하는 것이 가능해져, 열교환기의 설치방향의 제약이 없어진다.

또한, 열전도율이 좋은 철제의 다수의 앵커(유지부재)를 금속판 등으로 고정하였으므로, 앵커가 연소배기가스에 의하여 가열되어 그 열이 금속판 등에 전달되게 되고, 열교환기의 전열효율이 향상한다.

또한, 상기 각 예에서는, 열교환기에 의하여 연소용융로의 연소용 공기를 가열하는 경우를 나타내었으나, 열교환기에 의하여 가열되는 공기는 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 열분해 드럼(도시생략)의 가열용 공기나 그 밖의 공기여도 된다.

각 예에서는 제 1, 제 2 간극부를 형성하는 경우를 나타내었으나, 제 1 간극부만을 형성하고 제 2 간극부를 형성하지 않는 경우여도 된다.

또, 본 열교환기는, 상기 각 예와 같이 전체가 단면직사각형 형상 외에, 단면이 원형상, 다각형상, 타원형상 등이어도 된다. 또한, 각 도면 중 동일부호는 동일 또는 상당부를 나타낸다.

상술한 본원발명에 의하면, 금속벽에 복수의 유지부재를 고정하고, 이 유지부재에 의하여 내화벽을 금속벽에 대하여 유지하도록 하였으므로, 금속벽과 내화벽 사이에 미소한 간극부를 항상 균일하게 확보할 수 있다.

또한, 금속벽과 내화벽 사이에 간극부를 설치해도, 질량이 큰 내화벽을 금속벽에 대하여 확실하게 지지할 수 있으므로, 열교환기를 수직방향 외에 수평방향이 나 경사방향으로 설치하는 것이 가능해져, 열교환기의 설치방향의 제약이 없어진다.

또한, 열전도율이 좋은 철제의 다수의 앵커(유지부재)를 금속판 등으로 고정하였으므로, 앵커가 연소배기가스에 의하여 가열되어 그 열이 금속판 등에 전달되게 되고, 열교환기의 전열효율이 향상된다.

Claims (4)

1. 공기통로와 배기가스통로를 분리하는 칸막이벽의 구조로서, 상기 칸막이벽은 한쪽 면이 상기 공기통로에 접하는 금속벽과 한쪽 면이 상기 배기가스통로에 접하는 내화벽으로 이루어지고, 또한 상기 금속벽의 다른쪽 면과 상기 내화벽의 다른쪽 면 사이에 제 1 간극부를 형성함과 동시에, 상기 제 1 간극부에 상기 금속벽의 관통구멍을 연통시켜, 상기 배기가스통로에 부식성 성분 및 더스트를 함유하는 연소배기가스를 흐르게 하는 통로벽에 있어서,

   상기 금속벽의 상기 다른쪽 면에, 상기 내화벽을 유지하는 복수의 유지부재를 고정한 것을 특징으로 하는 열교환기의 통로벽.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유지부재와 상기 내화벽 사이에, 상기 제 1 간극부에 연통하는 제 2 간극부를 형성한 것을 특징으로 하는 열교환기의 통로벽.
3. 한쪽 면이 공기통로에 접하는 금속벽과 한쪽 면이 배기가스통로에 접하는 내화벽을 가지는 칸막이벽에 의하여, 공기통로와 배기가스통로를 분리하고, 또한 상기 금속벽의 다른쪽 면과 상기 내화벽의 다른쪽 면 사이에 제 1 간극부를 형성함과 동시에, 상기 제 1 간극부에 상기 금속벽의 관통구멍을 연통시켜, 상기 배기가스통로에 부식성 성분 및 더스트를 함유하는 연소배기가스를 흐르게 하고, 상기 금속벽의 상기 다른쪽 면에, 상기 내화벽을 유지하는 복수의 유지부재를 고정하는 열교환기의 통로벽의 제조방법으로서,

   상기 금속벽의 상기 다른쪽 면 전체에, 비닐 시트 또는 종이테이프를 씌우거나 또는 타르 또는 도료를 도포함으로써 제 1 부재를 장치한 후,

   상기 금속벽 위의 상기 제 1 부재 위의 전체면에, 물을 첨가한 캐스터블 재를 소정의 두께로 도포 또는 내뿜는 시공을 하고,

   그 후 가열하여, 상기 캐스터블 재를 건조함과 동시에 소성하여 상기 내화벽을 형성함으로써 상기 제 1 부재를 제거하여, 상기 제 1 부재의 제거부분에 상기 제 1 간극부를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 통로벽의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 유지부재와 상기 내화벽 사이에, 상기 제 1 간극부에 연통하는 제 2 간극부를 형성한 통로벽의 제조방법으로서, 상기 유지부재를 상기 금속벽에 용접 고정하기 전 또는 후에, 상기 유지부재에 염화 비닐제의 절연테이프를 감아 붙이던가, 비닐 호스를 짧게 잘라 씌우던가 또는 수성도료를 도포하던가 또는 상기 유지부재를 상기 수성도료의 원액 속에 담금으로써 제 2 부재를 장치한 후,

   상기 캐스터블 재의 제 2 부재를 장치하는 시공을 행하고,

   그 후 가열하여, 상기 캐스터블 재를 건조함과 동시에 소성하여 상기 내화벽을 형성함으로써 상기 제 2 부재를 제거하여, 상기 제 2 부재의 제거부분에 상기 제 2 간극부를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 통로벽의 제조방법.

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