(57)【要約】  本出願は、冷却剤と気体媒体との間で熱を交換するための熱交換アセンブリを提供する。熱交換アセンブリは、外側ジャケットと、外側ジャケット内に配置された複数のガス管と、ガス管の周りに配置されたセルフクリーニングシステムとを含むことができる。セルフクリーニングシステムは、ガス管を通って延びる複数のチェーンを含むことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却剤（１７０）と気体媒体との間で熱を交換するための熱交換アセンブリ（１３０，２００）であって、前記熱交換アセンブリ（１３０，２００）は、外側ジャケット（１６０，２３０）と、前記外側ジャケット（１６０，２３０）内に配置された複数のガス管（１５０，２２０）と、前記複数のガス管（１５０，２２０）の周りに配置されたセルフクリーニングシステム（２４０）とを備え、前記セルフクリーニングシステム（２４０）は、前記複数のガス管（１５０，２２０）を通って延びる複数のチェーン（２５０）を備える、熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項２】
前記気体媒体が煙道ガス（１２０）を含む、請求項１に記載の熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項３】
前記気体媒体が前記複数のガス管（１５０，２２０）を通って流れる、請求項１に記載の熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項４】
前記冷却剤（１７０）が、前記気体媒体との熱交換のために前記外側ジャケット（１６０，２３０）を通って流れる、請求項３に記載の熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項５】
前記セルフクリーニングシステム（２４０）が、前記複数のチェーン（２５０）の第１の端部に取り付けられた上部バー（２６０）を備える、請求項１に記載の熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項６】
前記セルフクリーニングシステム（２４０）が、前記複数のチェーン（２５０）の第２の端部に取り付けられた下部バー（２７０）を備える、請求項５に記載の熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項７】
前記セルフクリーニングシステム（２４０）が、前記上部バー（２６０）に接続された支持ワイヤ（２９０）を備える、請求項５に記載の熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項８】
前記セルフクリーニングシステム（２４０）が、前記複数のチェーン（２５０）と連通する撹拌装置（３００）を備える、請求項１に記載の熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項９】
前記セルフクリーニングシステム（２４０）が、前記複数のチェーン（２５０）と連通するエアシリンダ（３１０）を備える、請求項８に記載の熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項１０】
前記セルフクリーニングシステム（２４０）が、前記複数のチェーン（２５０）と連通するピストン（３２０）を備える、請求項８に記載の熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項１１】
前記セルフクリーニングシステム（２４０）が、複数の撹拌装置（３００）を備える、請求項８に記載の熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項１２】
前記撹拌装置（３００）が、前記外側ジャケット（１６０，２３０）の周りに取り付けられる、請求項８に記載の熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項１３】
前記複数のチェーン（２５０）が、複数のリンクチェーンを含む、請求項１に記載の熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項１４】
前記外側ジャケット（１６０，２３０）の上流に電気アーク炉（１１０）をさらに備える、請求項１に記載の熱交換アセンブリ（１３０，２００）。
【請求項１５】
粒子状の負荷された煙道ガス（１２０）を冷却するために使用される熱交換アセンブリ（１３０，２００）をクリーニングする方法であって、前記熱交換アセンブリ（１３０，２００）内の複数のガス管（１５０，２２０）に前記煙道ガス（１２０）を流すステップと、前記複数のガス管（１５０，２２０）の各々にチェーン（２５０）を配置するステップと、前記複数のガス管（１５０，２２０）の各々において前記チェーン（２５０）を撹拌して、その中の微粒子を除去するステップとを含む、方法。
【請求項１６】
電気アーク炉（１１０）と、前記電気アーク炉（１１０）の下流に配置された熱交換アセンブリ（１３０，２００）と、セルフクリーニングシステム（２４０）を備えた前記熱交換アセンブリ（１３０，２００）と、前記熱交換アセンブリ（１３０，２００）の下流に配置されたフィルタとを備える、電気アーク炉製造プラント（１００）。
【請求項１７】
前記熱交換アセンブリ（１３０，２００）が、その中に複数のガス管（１５０，２２０）を有する外側ジャケット（１６０，２３０）を備える、請求項１６に記載の電気アーク炉製造プラント（１００）。
【請求項１８】
前記セルフクリーニングシステム（２４０）が、前記複数のガス管（１５０，２２０）を通って配置された複数のチェーン（２５０）を備える、請求項１７に記載の電気アーク炉製造プラント（１００）。
【請求項１９】
前記セルフクリーニングシステム（２４０）が、前記複数のチェーン（２５０）と連通する撹拌装置（３００）を備える、請求項１８に記載の電気アーク炉製造プラント（１００）。
【請求項２０】
前記セルフクリーニングシステム（２４０）が、前記複数のチェーン（２５０）と連通するエアシリンダ（３１０）を備える、請求項１８に記載の電気アーク炉製造プラント（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願および結果として得られる特許は、一般に冶金処理装置に関し、より具体的には、電気アーク炉などによって生成された冷却煙道ガスと共に使用するためのセルフクリーニング式熱交換アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼、アルミニウム、および他のタイプの金属は、電気アーク炉などの冶金炉で製造および／または精製され得る。そのような炉は、大量の高温煙道ガスを生成することがある。そのような高温の煙道ガスは、微粒子、昇華物、および他のタイプの汚染物質を含むことができる。したがって、高温の煙道ガスは、ガスが環境に放出される前にそのような汚染物質を除去するためにクリーニングされなければならず、そうでなければ使用または処理されなければならない。クリーニングの前に、高温の煙道ガスを熱交換アセンブリで冷却することができる。熱交換アセンブリは、外側ジャケット内に収容された複数のガス管を含むことができる。煙道ガスは、熱交換のために外側ジャケット内を流れる冷却剤と共にガス管を通って流れることができる。一旦冷却されると、煙道ガスは、粒子状物質を煙道ガスから捕捉して分離するように、織物フィルタなどを通過することができる。
【０００３】
しかしながら、粒子状物質は、ガス管の壁上に時間と共に堆積する傾向がある。このような堆積は、熱交換アセンブリの全体的な効率に影響を与える可能性がある。したがって、熱交換アセンブリは定期的な保守を必要とする。具体的には、ガス管を、回転ブラシ、ウォータジェット、および／または他のタイプのクリーニング装置を用いて手動でクリーニングすることができる。その結果、電気アーク炉および熱交換アセンブリは、クリーニングおよび保守のために長期間オフラインになる可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
したがって、本出願および結果として得られる特許は、冷却剤と気体媒体との間で熱を交換するための熱交換アセンブリを提供する。熱交換アセンブリは、外側ジャケットと、外側ジャケット内に配置された複数のガス管と、ガス管の周りに配置されたセルフクリーニングシステムとを含むことができる。セルフクリーニングシステムは、ガス管と接触するようにガス管を通って延びる複数のチェーンを含むことができる。
【０００５】
本出願および結果として得られる特許は、粒子状の負荷された煙道ガスを冷却するために使用される熱交換アセンブリをクリーニングする方法をさらに提供する。この方法は、熱交換アセンブリ内の複数のガス管に煙道ガスを流すステップと、各ガス管にチェーンを配置するステップと、各ガス管内のチェーンを撹拌してその中の微粒子を除去するステップと、を含むことができる。
【０００６】
本出願および結果として得られる特許は、電気アーク炉製造プラントをさらに提供する。電気アーク炉製造プラントは、電気アーク炉と、電気アーク炉の下流に配置された熱交換アセンブリと、熱交換アセンブリの下流に配置されたフィルタとを含むことができる。熱交換アセンブリは、セルフクリーニングシステムを含むことができる。
【０００７】
本出願および結果として得られる特許のこれらのおよび他の特徴もしくは改良は、いくつかの図面および添付の特許請求の範囲と併せて、以下の詳細な説明を検討することにより当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電気アーク炉、熱交換アセンブリ、および織物フィルタを有する電気アーク炉製造プラントの一部の概略図である。
【図２】本明細書に記載する熱交換アセンブリの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで図面を参照すると、いくつかの図を通して同一の符号が同一の要素を指しており、図１は、電気アーク炉製造プラント１００の例を示している。電気アーク炉製造プラント１００は、電気アーク炉１１０を含むことができる。電気アーク炉１１０は、異なるタイプの金属などを製造および／または精製するために使用され得る。電気アーク炉１１０は、煙道ガス１２０などの大量の気体媒体を生成することができる。上述したように、煙道ガス１２０は、微粒子、昇華物、および他のタイプの汚染物質を含むことができる。電気アーク炉１１０は、従来の設計のものであってもよい。
【００１０】
電気アーク炉製造プラント１００は、熱交換アセンブリ１３０を含むことができる。煙道ガス１２０が電気アーク炉１１０を出るとき、熱交換アセンブリ１３０を使用して煙道ガス１２０を冷却することができる。熱交換アセンブリ１３０は、複数の管熱交換器１４０を含むことができる。管熱交換器１４０は、並列構成であっても、そうでなくてもよい。一般に記載されるように、各管熱交換器１４０は、外側ジャケット１６０内に配置された複数のガス管１５０を含むことができる。煙道ガス１２０は、ガス管１５０を通って流れることができ、水などの冷却剤１７０が、外側ジャケット１６０を通って流れて、熱交換することができる。他のタイプの冷却剤が本明細書で使用されてもよい。煙道ガス１２０および冷却剤１７０を、逆流構成、交差流構成、または任意の適切な構成で配置することができる。ガス管１５０および外側ジャケット１６０は、任意の適切なサイズ、形状、または構成を有することができる。多くの異なるタイプの管熱交換器１４０、ガス管１５０、および他のタイプの熱交換構成要素も使用され得る。
【００１１】
電気アーク炉製造プラント１００はまた、１つまたは複数の織物フィルタ１８０を含むことができる。織物フィルタ１８０は、煙道ガス１２０から粒子状物質などを除去するために、熱交換アセンブリ１３０の下流に配置され得る。織物フィルタ１８０は、任意の適切なサイズ、形状、または構成を有することができる。しかしながら、織物フィルタ１８０は、熱交換アセンブリ１３０の下流に配置されるので、煙道ガス１２０中の粒子状物質は、ガス管１５０内に蓄積する傾向があり得る。
【００１２】
図２は、本明細書で説明される熱交換アセンブリ２００の一部を示している。熱交換アセンブリ２００は、任意の数の管熱交換器２１０を含むことができる。管熱交換器２１０は、外側ジャケット２３０内に配置された複数のガス管２２０を含むことができる。分かりやすくするために３つのガス管２２０しか示されていないが、管熱交換器２１０は任意の数のガス管２２０を含むことができることが理解される。具体的には、外側ジャケット２３０の直径に応じて、本明細書では何百ものガス管２２０を使用することができる。ガス管２２０および外側ジャケット２３０は、任意の適切なサイズ、形状、または構成を有することができる。煙道ガス１２０は、ガス管２２０を通過することができ、冷却剤１７０は、熱交換のために外側ジャケット２３０を通って流れることができる。冷却剤１７０は、入口２３２を通って入り、出口２３４を介して出ることができる。
【００１３】
管熱交換器２１０はまた、セルフクリーニングシステム２４０を含むことができる。セルフクリーニングシステム２４０は、複数のチェーン２５０を有するチェーンアセンブリ２４５を含むことができる。具体的には、１つまたは複数のチェーン２５０は、ガス管２２０のそれぞれまたはいくつかを通って延びることができる。チェーン２５０は、従来のリンクチェーン、ワイヤ、またはガス管２２０の壁に衝突することができ、その中の粒子状物質を除去するのに十分な力を有する任意のタイプのある程度可撓性のある延長部を含むことができる。チェーン２５０は、任意の適切なサイズ、形状、または構成を有することができる。チェーン２５０は、第１の端部でガス管２２０の上方に位置する上部バー２６０から、第２の端部でガス管２２０の下方に位置する下部バー２７０まで延びることができる。バー２６０，２７０は、任意の適切なサイズ、形状、または構成を有することができる。チェーンアセンブリ２４５は、ガス管２２０の上方のチャネルバー２８０などから支持されてもよい。チェーンアセンブリ２４５は、チャネルバー２８０または他の場所から延びる支持ワイヤ２９０などによって支持されてもよい。支持ワイヤ２９０は、任意の適切なサイズ、形状、または構成を有することができる。他のタイプの支持装置が本明細書で使用されてもよい。他の構成要素および他の構成が本明細書で使用されてもよい。
【００１４】
セルフクリーニングシステム２４０はまた、撹拌装置３００を含むことができる。この例では、撹拌装置３００は、エアシリンダ３１０などを含むことができる。撹拌装置３００は、エアシリンダ３１０から延びるピストン３２０を含むことができる。エアシリンダ３１０およびピストン３２０は、従来の設計のものであってもよく、任意の適切なサイズ、形状、または構成を有してもよい。ピストン３２０は、チェーンアセンブリ２４５の上部バー２６０と連通して、チェーンアセンブリ２４５と共に移動することができる。他のタイプの接続が本明細書で使用されてもよい。撹拌装置３００は、往復運動を提供するための任意のタイプの装置を含むことができる。他の例は、ソレノイドなどを含む。他のタイプの移動も本明細書で使用することができる。いくつかの撹拌装置３００を本明細書で使用することができる。例えば、２つのエアシリンダ３１０を垂直に配置することができる。撹拌装置３００は、外側ジャケット２３０の外側にまたは他の場所に取り付けられてもよい。煙道ガス１２０のみがチェーン２５０の動きを促進し得るが、撹拌装置３００は、粒子状物質を除去するのに十分な力をチェーン２５０に提供する。
【００１５】
使用時には、セルフクリーニングシステム２４０の撹拌装置３００は、チェーンアセンブリ２４５の上部バー２６０を前後に往復運動させることなどができる。この動作により、チェーン２５０がガス管２２０の内壁に衝突する。この衝突動作は、付着した粒子状物質を保持する力を壊す。このため、放出された粒子状物質は、下流に捕捉されるようにガス管２２０を通過することができる。セルフクリーニングシステム２４０の撹拌装置３００は、必要に応じて連続的にまたは周期的に動作することができる。
【００１６】
このようにして、セルフクリーニングシステム２４０は、動作中にガス管２２０をクリーニングする。その結果、セルフクリーニングシステム２４０は、定期的なクリーニングのために、熱交換アセンブリ２００および／または電気アーク炉製造プラント１００をオフラインにする必要性を回避するか、または少なくとも低減する。したがって、全体的なダウンタイムが短縮されるだけでなく、手動クリーニングに必要な関連する時間および費用も削減され得る。したがって、全体的な製造プラントの効率を高めることができる。
【００１７】
熱交換アセンブリ２００およびセルフクリーニングシステム２４０は、電気アーク炉製造プラント１００に関して本明細書で論じられてきたが、熱交換アセンブリ２００およびセルフクリーニングシステム２４０を使用して、煙道ガス１２０または任意の供給源からの粒子状物質を有する任意のタイプの気体媒体を冷却することができることが理解されよう。
【００１８】
上記は、本出願および結果として得られる特許の特定の実施形態のみに関するものであることは明らかである。当業者であれば、以下の特許請求の範囲およびその均等物により定義される本発明の一般的な趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書において数多くの変更および修正を行うことができる。
【符号の説明】
【００１９】
１００  電気アーク炉製造プラント
１１０  電気アーク炉
１２０  煙道ガス
１３０  熱交換アセンブリ
１４０  管熱交換器
１５０  ガス管
１６０  外側ジャケット
１７０  冷却剤
１８０  織物フィルタ
２００  熱交換アセンブリ
２１０  管熱交換器
２２０  ガス管
２３０  外側ジャケット
２３２  入口
２３４  出口
２４０  セルフクリーニングシステム
２４５  チェーンアセンブリ
２５０  チェーン
２６０  上部バー
２７０  下部バー
２８０  チャネルバー
２９０  支持ワイヤ
３００  撹拌装置
３１０  エアシリンダ
３２０  ピストン
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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