FI126903B - Terminen laite, sen käyttö ja menetelmä lämmönsiirtoväliaineen kuumentamiseksi - Google Patents

Description

Terminen laite, sen käyttö ja menetelmä lämmönsiirtoväliaineen kuumentamiseksi

Keksinnön kohde

Keksintö kohdistuu termisiin laitteisiin, kuten kaasutusreaktoreihin ja poltto-kattiloihin, erityisesti leijukattiloihin, kuten kerrosleijukattiloihin. Keksintö kohdistuu termisiin laitteisiin, joiden avulla kuumennetaan lämmönsiirtoväliainetta. Erityisesti keksintö kohdistuu termisiin laitteisiin, joiden avulla kuumennetaan lämmönsiirtoväliainetta, kuten höyryä, hyvin kuumaksi.

Keksinnön taustaa

Polttokattiloita käytetään palavan materiaalin polttamiseksi ja siten energian, kuten lämmön, tuottamiseksi. Lämpöä otetaan talteen kattilan lämpöpinnoilta lämmönsiirtoväliaineeseen, kuten veteen ja/tai höyryyn. Kuuman höyryn avulla voidaan tuottaa sähköä esimerkiksi höyryturbiinien avulla.

Energian tuottamisen hyötysuhde paranee, kun kuumennetun lämmönsiirto-väliaineen lämpötilaa nostetaan. Lämpötilan nostossa on kuitenkin eräitä haasteita. Lämpötilan nosto väistämättä nostaa lämmönsiirtoputkien ulkopintojen lämpötilaa. Koska pinnoille kondensoituu korroosiota aiheuttavia aineita, kuten suoloja, ja lämpötilan nosto yleisesti nopeuttaa kemiallisia reaktioita, korroosio nopeutuu merkittävästi johtuen lämpötilan nostosta.

Lisäksi erityisen kuuman lämmönsiirtoväliaineen tuottamiseksi lämmönsiirto-putken, jonka avulla lämpöä otetaan talteen, tulisi olla hyvin kuumassa ympäristössä. Lämmönsiirtoputken sisällä paine on yleensä huomattava (kuten kymmeniä baareja, tyypillisesti yli 30 baaria); esimerkiksi paine ja lämpötila saattavat vastata kylläisen höyryn painetta ainakin matalissa lämpötiloissa. Korkeammissa lämpötiloissa höyry on yleensä tulistettua, jolloin sen lämpötila on korkeampi, kuin vastaavassa paineessa olevan kylläisen höyryn lämpötila, tai lämmönsiirtoväliaineen kriittisen pisteen lämpötila, kriittinen lämpötila, ylittyy (vedellä 374 °C). Tällaisessa kuumassa ympäristössä käytettävän lämmönsiirtoputken tulee kestää putken sisällä vallitseva paine ja lisäksi putken ulkopuolisen korrosoivan ympäristön rasitukset. Kuumaa ympäristöä ja korkeaa painetta korrosoivissa olosuhteissa kestävät lämmönsiirtoputket ovat tyypillisesti erittäin kalliita ratkaisuja.

Julkaisussa WO 2006/070075 esitetään lämmönvaihdinputken korroosiosuoja ja menetelmä korroosion vähentämiseksi. Julkaisussa US 4177765 esitetään liputettavat holkit leijukattilassa. Hoikkien sisään on järjestetty lämmönvaihdin-putkia, ja holkkeja liputtamalla lämmönsiirron tehokkuutta voidaan säätää. Julkaisussa JP 2001330207 esitetään lämmönvaihdinputken läpivienti kaasu-kanavaan. Läpivienti on toteutettu siten, että sen rakenne ottaa vastaan lämpöjännityksiä. Julkaisussa WO 2008/111885 esitetään lämmönvaihdinputken suoja. Suoja koostuu kahdesta toiseensa liitetystä osasta.

Keksinnön Ivhvt yhteenveto

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on esittää terminen laite, kuten kaasutusreaktori tai polttokattila, jonka avulla on mahdollista kuumentaa lämmönsiirtoväliainetta korkeaan lämpötilaan, ja samalla kuitenkin käyttää tavanomaisia materiaaleja.

Erään suoritusmuodon mukainen terminen laite käsittää - ainakin ensimmäisen seinämän, joka rajaa kaasujen virtauskanavaa ja - lämmönvaihdinputken, joka käsittää ainakin sisäputken, josta lämmön-vaihdinputkesta ainakin lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa on sijoitettu mainittuun kaasujen virtauskanavaan ja jatkuu mainitussa kaasujen virtaus-kanavassa mainitusta ensimmäisestä seinämästä mainittuun ensimmäiseen seinämään tai erääseen toiseen seinämään, joka rajaa kaasujen virtaus-kanavaa, ja - mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa käsittää lämmönvaihdinputken toisen osan, joka jatkuu mainitussa kaasujen virtauskanavassa.

Termisessä laitteessa lämmönvaihdinputken toinen osa käsittää o ainakin osan sisäputkea lämmönsiirtoväliaineen siirtämiseksi sisäputken ensimmäisestä päästä toiseen päähän ja lämmön talteen ottamiseksi lämmönsiirtoväliaineeseen, o ulkoputken, joka ympäröi säteittäisesti mainittua sisäputken osaa ja o väliainekerroksen, joka jää säteen suunnassa mainitun ulkoputken ja mainitun sisäputken osan väliin; ja - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa jatkuu suoraan tai kaartuu vähemmän kuin 90 astetta.

Lisäksi (A) - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan sisäputki on kaasujen virtauskanavasta eristämätön yhdellä tai useammalla eristämättömällä alueella, siten, että - kaikkien lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan eristämättömien alueiden kaikkien kohtien etäisyys termisen laitteen muista lämpöpinnoista (muista kuin lämmönvaihdinputki itse) on korkeintaan 15 cm; tai (B) - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan sisäputki on koko matkaltaan eristetty kaasujen virtauskanavasta mainitun ulkoputken ja/tai eristeen avulla.

Termistä laitetta voidaan käyttää esimerkiksi höyryn kuumentamiseksi. Erään suoritusmuodon mukaisessa termisen laitteen käytössä - annetaan lämmönsiirtoväliaineen virrata mainitussa sisäputkessa, - käytetään lämmönsiirtoväliaineena höyryä ja - sisäputkessa virtaavan lämmönsiirtoväliaineen lämpötila on ainakin 500 °C, edullisesti ainakin 530 °C.

Termistä laitetta voidaan käyttää lämmönsiirtoväliaineen kuumentamiseksi siten, että erään lämmönvaihdinputken pintalämpötila käytön aikana on huomattavan korkea. Tällöin korroosiota aiheuttavien aineiden tiivistyminen putken pinnalle estyy tai ainakin vähenee. Erään suoritusmuodon mukaisessa käytössä ulkoputken ulkopinnan lämpötila on yli 600 °C.

Lisäksi esitetyssä polttokattilassa palamisen lisäaineiden käyttö tehostuu, kun lisäaineen syöttämiseksi tarkoitetut välineet on sijoitettu sellaiseen paikkaan, jossa käytönaikainen lämpötila on tyypillisesti lisäaineen syötön kannalta hyvä.

Termisen laitteen käyttäminen johtaa erään menetelmän suorittamiseen. Vastaavassa menetelmässä lämmönsiirtoväliaineen kuumentamiseksi - tuotetaan termisen laitteen avulla kuumennettua kaasua, - johdetaan mainittua kaasua kaasujen virtauskanavaan, - johdetaan lämmönsiirtoväliainetta lämmönvaihdinputkeen, joka käsittää ainakin sisäputken, josta lämmönvaihdinputkesta ainakin lämmönvaihdin-putken ensimmäinen osa on sijoitettu kaasujen virtauskanavaan ja jatkuu mainitussa kaasujen virtauskanavassa mainitun virtauskanavan seinämästä mainitun virtauskanavan samaan tai erääseen toiseen seinämään, ja joka mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa käsittää lämmönvaihdin-putken toisen osan, joka jatkuu mainitussa kaasujen virtauskanavassa, ja - otetaan talteen lämpöä lämmönsiirtoväiiaineeseen lämmönvaihdinputken avulla.

Menetelmässä lämmönvaihdinputken toinen osa käsittää o ainakin osan sisäputkea lämmönsiirtoväliaineen siirtämiseksi sisäputken osan ensimmäisestä päästä toiseen päähän ja lämmön talteen ottamiseksi lämmönsiirtoväiiaineeseen, o ulkoputken, joka ympäröi säteittäisesti mainittua sisäputken osaa ja o väliainekerroksen, joka jää säteen suunnassa mainitun ulkoputken ja mainitun sisäputken osan väliin; ja - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa jatkuu suoraan tai kaartuu vähemmän kuin 90 astetta.

Lisäksi (A) - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan sisäputki on kaasujen virtauskanavasta eristämätön yhdellä tai useammalla eristämättömällä alueella siten, että - kaikkien ensimmäisen osan eristämättömien alueiden kaikkien kohtien etäisyys termisen laitteen muista lämpöpinnoista on korkeintaan 15 cm; tai (B) - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan sisäputki on koko matkaltaan eristetty kaasujen virtauskanavasta mainitun ulkoputken ja/tai eristeen avulla.

Piirustusten kuvaus

Kuva 1a esittää erästä termistä laitetta sivulta päin nähtynä,

Kuva 1b esittää erästä termistä laitetta sivulta päin nähtynä,

Kuva 1c esittää erästä termistä laitetta sivulta päin nähtynä,

Kuva 1d esittää erästä termistä laitetta sivulta päin nähtynä,

Kuva 1e esittää erästä termistä laitetta sivulta päin nähtynä,

Kuva 1f esittää erästä termistä laitetta sivulta päin nähtynä, kuvat 1g1-1g4 esittävät poikkileikkauskuvina erästä lämmönvaihdin-putkea, sen eri kohdilla termisen laitteen kaasujen virtaus-kanavassa, kuvat 1h1-1h3 esittävät suoraa ja kaartuvia lämmönvaihdinputken toisia osia, kuva 1 i esittää erästä termistä laitetta sivulta päin nähtynä,

Kuva 2 esittää erästä termistä laitetta sivulta päin nähtynä,

Kuva 3a esittää yksityiskohtaisemmin erään termisen laitteen seinämän ensimmäistä aluetta sivulta päin nähtynä,

Kuva 3b esittää periaatekuvana kuvan 3a mukaista seinämän aluetta päältä päin nähtynä,

Kuva 4a esittää periaatekuvana erästä seinämän aluetta ja koteloa päältä päin nähtynä,

Kuva 4b esittää periaatekuvana erästä seinämän aluetta ja koteloa päältä päin nähtynä ja

Kuva 5 esittää erästä lämmönvaihdinta, eli tulistinputkijärjestelyä tai tulis-tinta, kaasujen virtauskanavassa sivulta päin nähtynä.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Termisiä laitteita käytetään energian, kuten sähkön ja/tai lämmön, ja/tai polttoaineen tuottamiseksi palavasta materiaalista, kuten yhdyskuntajätteestä ja/tai bioperäisestä raaka-aineesta, kuten puuperäisestä raaka-aineesta. Esimerkiksi termisellä laitteella voidaan tarkoittaa polttokattilaa, jossa poltetaan palavaa materiaalia energian tuottamiseksi. Polttokattiloita voidaan luokitella poltettavan materiaalin mukaan, jolloin tunnetaan mm. seuraavia poltto-kattiloita: soodakattila (jossa poltetaan mustalipeää), öljykattila, kivihiilikattila, pölypolttokattila ja jätekattila (jätevoimalaitoksessa). Polttokattiloita voidaan luokitella kattilan rakenteen mukaan, jolloin tunnetaan mm. seuraavia poltto-kattiloita: leijukattila, kuten kiertoleijukattila (circulating fluidized bed boiler, CFB) ja kerrosleijukattila (bubbling fluidized bed boiler, BFB), arinakattila, vesi-putkikattila, ja tuliputkikattila. Esimerkiksi termisellä laitteella voidaan tarkoittaa kaasutusreaktoria, jossa palavaa materiaalia hapetetaan synteesikaasun tuottamiseksi. Synteesikaasua voidaan edelleen jalostaa polttoaineeksi, kuten biopolttoaineeksi. Esimerkiksi termisellä laitteella voidaan tarkoittaa pyrolyysi-reaktoria, jossa palavaa materiaalia pyrolysoidaan pyrolyysiöljyn tuottamiseksi. Pyrolyysiöljyä voidaan edelleen jalostaa. Vielä lisäksi termisellä laitteella voidaan tarkoittaa torrefiointireaktoria, jossa palavaa materiaalia iämpö-käsitellään veden ja keveiden hiilivetyjen haihduttamiseksi palavasta materiaalista. Näin käsiteltyä palavaa materiaalia voidaan käyttää polttoaineena myöhemmissä prosesseissa. Vastaavasti termisellä prosessilla tarkoitetaan prosessia, jossa muodostetaan energiaa ja/tai polttoainetta. Edellä kuvattuja reaktoreita noudatellen terminen prosessi voi olla esimerkiksi poltto-, kaasutus-, pyrolyysi- tai torrefiointiprosessi. Edellä mainittu palava materiaali voi olla esimerkiksi bioperäistä kiinteää materiaalia, kuten puuperäistä ainetta.

Esimerkkinä termisistä laitteista ja niiden käytöstä mainitaan tässä poltto-kattilat. Polttokattiloita käytetään palavan materiaalin polttamiseksi ja siten energian, kuten lämmön, tuottamiseksi. Lämpöä otetaan talteen kattilan lämpöpinnoilta lämmönsiirtoväliaineeseen, kuten veteen ja/tai höyryyn. Kuuman höyryn avulla voidaan tuottaa sähköä esimerkiksi höyryturbiinien avulla.

Toisena esimerkkinä termisistä laitteista ja niiden käytöstä mainitaan lisäksi kaasutusreaktori. Kaasutusreaktoreita käytetään palavan materiaalin hapetta-miseksi vajaahappisissa olosuhteissa synteesikaasun tuottamiseksi. Synteesi-kaasusta voidaan ottaa talteen lämpöä. Lämpöä otetaan talteen kaasutus-reaktorin lämpöpinnoilta lämmönsiirtoväliaineeseen, kuten veteen ja/tai höyryyn. Kuuman höyryn avulla voidaan tuottaa sähköä esimerkiksi höyry-turbiinien avulla.

Kolmantena esimerkkinä termisistä laitteista ja niiden käytöstä mainitaan lisäksi pyrolyysi reaktorit. Näissä muodostetaan pyrölyysihöyryä jota voidaan kondensoida. Kondensoinnissa voidaan ottaa talteen lämpöä edellä kuvatulla tavalla.

Energian tuottamisen hyötysuhde paranee, kun kuumennetun lämmönsiirto-väliaineen lämpötilaa nostetaan. Lämmönsiirtoväliaineena toimii yleensä vesi ja/tai höyry. Tässä selostuksessa höyry tarkoittaa myös sellaista höyryä, jonka lämpötila ylittää veden kriittisen pisteen lämpötilan (373 °C), jollaisesta höyrystä joskus käytetään termiä kaasu, koska po. lämpötilassa höyry ei ole nesteytettävissä vedeksi painetta nostamalla.

Termiset laitteet, kuten polttokattilat, käsittävät seinämiä, jotka rajaavat esimerkiksi tulipesää, kaasutusreaktorin kaasutusvaihetta ja/tai erilaisia kaasu-kanavia, kuten savukaasukanavia, synteesikaasukanavia tai pyrolyysi-höyrykanavia. Termillä ”seinämä” voidaan tarkoittaa esimerkiksi reaktorin seinää tai kattoa. Termiset laitteet käsittävät lisäksi lämmönvaihtimia reaktioissa muodostuvan lämmön talteen ottamiseksi. Lämmönvaihtimen käytönaikainen pintalämpötila vaikuttaa merkittävästi lämmönvaihtimen pinnan korroosioon. Karkeasti ottaen, jos mainittu pintalämpötila on matala, kaasuista kondensoituu korrosoivia aineita kiinteiksi aineiksi. Matalassa lämpötilassa kiinteät aineet eivät merkittävästi korrosoi pintoja. Jos taas mainittu pintalämpötila on korkea, kaasuista ei kondensoidu merkittäviä määriä korrosoivia aineita, jolloin myös korroosio on melko hidasta. Tähän väliin jää alue, jossa kaasuista kondensoituu korrosoivia aineita nestemäisiksi aineiksi lämpöpinnoille, jolloin korroosio on hyvin nopeaa. Näiden lämpötilojen arvoja kuvataan tarkemmin myöhemmin. Lämmönvaihdinputken pintalämpötilan nosto on hyvin haastavaa, koska putken tulee käyttölämpötilassaan kestää sisällään vallitseva paine.

Nyt esillä olevaa keksintöä havainnollistetaan oheisissa kuvissa. Kuvissa, kuten kuvissa 1a ja 1g1, on esitetty terminen laite, joka käsittää - ainakin ensimmäisen seinämän 112, joka rajaa kaasujen virtauskanavaa 115 ja - lämmönvaihdinputken 200, joka käsittää ainakin sisäputken 210, josta lämmönvaihdinputkesta ainakin lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 on sijoitettu mainittuun kaasujen virtauskanavaan 115 ja jatkuu mainitussa kaasujen virtauskanavassa 115 mainitusta ensimmäisestä seinämästä 112 mainittuun ensimmäiseen seinämään 112 tai erääseen toiseen seinämään 114 (kuvat 1a - 1e), joka rajaa kaasujen virtauskanavaa, ja - mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 käsittää lämmön-vaihdinputken toisen osan 240, joka jatkuu mainitussa kaasujen virtaus-kanavassa 115. Tässä siis ”lämmönvaihdinputki” viittaa mahdollisesti pitkäänkin putkeen, jonka (ainakin yksi) ensimmäinen osa 202 on koko matkaltaan sijoittuneena kaasujen virtauskanavaan 115. Vastaavasti ensimmäisellä osalla 202 tarkoitetaan putken yhtenäistä mahdollisimman pitkää virtauskanavassa jatkuvaa yhtenäistä osaa, eli osaa, joka jatkuu seinämästä seinämään (samaan tai toiseen seinämään). Lämmönvaihdinputken toinen osa 240, jonka mainittu ensimmäinen osa käsittää 202, on suojattu ratkaisu, jossa ulkoputki 220 suojaa sisä-putkea 210. Toinen osa 240 voi olla lyhyempi kuin ensimmäinen osa 202, tai yhtä pitkä. Kuvassa 1g1 on havainnollistettu tällaisen lämmönvaihdinputken toisen osan 240 rakennetta.

Viitaten kuvaan 1g1, esitetyissä suoritusmuodoissa lämmönvaihdinputken toinen osa 240 käsittää o ainakin osan sisäputkea 210 lämmönsiirtoväliaineen siirtämiseksi sisä-putken ensimmäisestä päästä toiseen päähän ja lämmön talteen ottamiseksi lämmönsiirtoväliaineeseen, o ulkoputken 220, joka ympäröi säteittäisesti mainittua sisäputken osaa ja o väliainekerroksen 230, joka jää säteen suunnassa mainitun ulkoputken 220 ja mainitun sisäputken 210 osan väliin. Tällaisella rakenteella on se etu, että väliainekerroksen 230 johdosta ulkoputken 220 pintalämpötila on termisen laitteen käytössä niin korkea, että sen pinnalle ei merkittävästi kondensoidu korrosoivia aineita. Tällainen kerros-rakenteinen putki on painavampi kuin yksikerroksinen putki. Lisäksi on havaittu, että jos kerrosrakenteista putkea taivutetaan, ulkoputki tulee kosketuksiin sisäputken kanssa, jolloin edellä mainittu väliainekerrosjää puuttumaan po. taivutuskohdalta. Väliainekerroksen puuttuessa lämpöä johtuu liian hyvin ulkoputkesta sisäputkeen, mikä laskee ulkoputken pintalämpötilaa korroosion kannalta kriittiselle alueelle, ainakin silloin, kun esillä olevaa ratkaisua käytetään kuumissa olosuhteissa ja kuumalla lämmönsiirtoväliaineella. Lisäksi suhteellisen suora putki on helpommin järjestettävissä itsekantavaksi kuin paljon kaartuva putki. Näistä syistä johtuen - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa 240 jatkuu suoraan tai kaartuu vähemmän kuin 90 astetta.

Ulkoputken 220 tehtävänä on mm. suojata sisäputkea 210. On mahdollista, että ulkoputken 220 lisäksi (kuvat 1c ja 1g4) tai vaihtoehtoisesti ulkoputkelle 220 (kuvat 1b ja 1g2 ja 1g3), ainakin eräillä kohdilla kaasujen virtaus-kanavassa, sisäputkea 210 suojataan eristeellä 260, 255, 257.

Vielä lisäksi on mahdollista, että sellaisessa kohdassa, jossa lämpötila virtaus-kanavassa 115 on muutenkin alhainen, sisäputkea ei lainkaan suojata; ei eristeellä, eikä ulkoputkella. Tällaisia kohtia on tyypillisesti lämpöpintojen, kuten seinämien 112, 114 läheisyydessä. Tällöinkin sisäputkea 210 suojataan lähes koko siltä matkalta, kuin se on kaasujen virtauskanavassa 115. Näin ollen joissakin suoritusmuodoissa (A) - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan 202 sisäputki 210 on joiltakin osin eristetty kaasujen virtauskanavasta 115 mainitun ulkoputken 220 ja/tai eristeen 260 avulla, ja - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan 202 sisäputki 210 on kaasujen virtauskanavasta 115 eristämätön yhdellä tai useammalla eristämät-tömällä alueella 270 (kuva 1 i) siten, että (A1) - suurimmankaan ensimmäisen osan 202 eristämättömän alueen 270 pituus ei ylitä 15 cm:ä; edullisesti suurimmankaan eristämättömän alueen 270 pituus ei ylitä 10 cm:ä, missä pituus on mitattu sisäputken 210 pituussunnan suuntaan; tai (A2) - kaikkien ensimmäisen osan 202 eristämättömien alueiden 270 kaikkien kohtien etäisyys termisen laitteen muista lämpöpinnoista (muista kuin lämmön-vaihdinputki 200 itse) on korkeintaan 15 cm; edullisesti korkeintaan 10 cm; tai (B) - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 tai ensimmäisen osan 202 sisäputki 210 on koko matkaltaan eristetty kaasujen virtauskanavasta 115 mainitun ulkoputken 220 ja/tai eristeen 260 avulla (kuvat 1a — 1 f).

Viitaten kohtiin (A, A1 ja A2) ja kuvaan 1 i, edullisesti ensimmäinen osa 202 käsittää korkeintaan kaksi tällaista eristämätöntä aluetta 270 (yhden kummassakin päässään) ja kaikki eristämättömät alueet 270 (se ainoa tai molemmat) jatkuvat termisen laitteen 100 seinämästä (112, 114) virtauskanavaan 115.

Kohta (A2) on myös mahdollinen ratkaisu, sillä tyypillisesti lämpöpintojen läheisyydessä virtauskanavan 115 kaasujen lämpötila on alhaisempi kuin kaasujen lämpötila kaukana muista lämpöpinnoista. Lämmönvaihdinputki voi edetä virtauskanavassa 115 lämpöpinnan läheisyydessä myös lämpöpinnan suuntaisesti tai oleellisesti lämpöpinnan suuntaisesti. Tyypillisesti lämmönvaihdinputki jatkuu oleellisen kohtisuorasti seinämään nähden (kuva 1 i).

Vielä edullisemmin ensimmäinen osa ei käsitä yhtäkään eristämätöntä aluetta 270 (kuva 1a — 1 f), jolloin sisäputkea 210 suojataan koko siltä matkalta, kuin se on kaasujen virtauskanavassa 115 (ks. kohta B yllä).

Nyt esillä olevan keksinnön erästä suoritusmuotoa havainnollistetaan kuvassa 1a. Kuvan 1 terminen laite 100, kuten polttokattila, käsittää - ensimmäisen seinämän 112 (kuvassa seinä), joka käsittää kattilan seinämän ensimmäisen alueen 122, - toisen seinämän 114 (kuvassa seinä), joka käsittää kattilan seinämän toisen alueen 124, ja - reaktioalueen 110 kaasujen muodostamiseksi; kuten (a) tulipesän 110 materiaalin polttamiseksi ja savukaasujen muodostamiseksi tai (b) kaasutus-vaiheen raaka-aineen hapettamiseksi ja synteesikaasun muodostamiseksi, jolloin - ainakin mainittu termisen laitteen ensimmäinen seinämä 112 rajaa kaasujen virtauskanavaa 115 siten, että laitteen 100 seinämän ensimmäisen alueen 122 ja laitteen 100 seinämän toisen alueen 124 väliin jää osa savukaasujen virtauskanavasta 115.

Kuvan 1a mukaisessa laitteessa mainittu kaasujen virtauskanava 115 on poikkileikkaukseltaan suorakulmion muotoinen, jolloin terminen laite 100 käsittää neljä seinää. Keksintö on sovellettavissa myös sellaisiin termisiin laitteisiin, joissa kaasujen virtauskanava on poikkileikkaukseltaan pyöreä. Tällainen terminen laite 100 käsittää vain ensimmäisen seinämän 112. Lisäksi, jos lämmönvaihdinputki 200 jatkuu kanavan 115 läpi, laitteen ensimmäinen seinämä 112 käsittää lisäksi seinämän toisen alueen 124, johon lämmönvaihdinputki 200 (ainakin sen sisäputki 210) jatkuu. Yleisesti terminen laite käsittää siis vain valinnaisesti toisen seinän 114. Edullisesti terminen laite käsittää ainakin neljä seinämää, jotka rajaavat kaasujen virtauskanavaa 115. Kuvan 1a mukaisessa suoritusmuodossa terminen laite 100 käsittää seinämän toisen alueen 124, jonka käsittää mainittu toinen seinämä 114.

Kuvassa 1a on esitetty lisäksi syöttökaasun syöttö kanava 104. Polttokattiloihin voidaan syöttää palamisilmaa syöttökanavan 104 avulla. Kaasutuslaitoksiin voidaan syöttää esimerkiksi happea ja/tai vesihöyryä raaka-aineen kaasuttamiseksi. Esimerkiksi polttokattilassa palamisilmaa syötetään kanavan 104 kautta ja arinan 102 läpi tulipesään 110. Edullisesti polttokattila 100 on tyypiltään leijukattila, kuten kerrosleijukattila tai kiertoleijukattila; edullisesti kerros-leijukattila. Leijukattilassa, kuten kerrosleijukattilassa, palamisilman avulla tuli-pesässä 110 olevan kiintoaines ja palava materiaali saatetaan leijuvaan tilaan, eli muodostetaan leijupeti.

Viitaten edelleen kuvaan 1a, polttokattilassa 100 lämpöä voidaan ottaa talteen tulipesän jälkeisessä savusolassa 160 sijaitsevilla primääritulistimilla 152. Lämpöä voidaan ottaa talteen tulipesän yläosassa 150 sijaitsevilla tulistimilla 154. Lämpöä voidaan ottaa talteen esimerkiksi tulipesän yläosassa 150 sijaitsevilla tertiääritulistimilla 156. Savukaasujen johtamista seuraaville lämpö-pinnoille, poistoon, puhdistukseen tai jälkikäsittelyyn on havainnollistettu nuolella 175. Polttokattila 100 voi käsittää myös nokan 180 savukaasujen ohjaamiseksi ja tertiääritulistinten 156 suojaamiseksi esimerkiksi suoralta säteilylämmöltä. Kuvassa 1a nokka 180 on piirretty katkoviivoin sen havainnollistamiseksi, että polttokattila 100 ei välttämättä käsitä nokkaa 180. Kuvassa 1a tulistimet on järjestetty savukaasujen virtaussuunnassa myötävirran suunnassa järjestykseen: sekundääritulistin 154, tertiääritulistin 156 ja primääritulistin 152. Lämmönsiirtoväliaine (kuten vesi ja/tai höyry) on järjestetty virtaamaan (ja käytön aikana virtaa) primääritulistimesta 152 sekundääri-tulistimeen 154 ja siitä edelleen tertiääritulistimeen 156.

Kuvan 1a polttokattila käsittää lisäksi erityisesti tähän tarkoitukseen soveltuvan lämmönvaihdinputken 200, kuten edellä on kuvattu. Lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 on järjestetty kaasujen virtauskanavaan 115. Kuvan 1a tapauksessa lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 koostuu edellä kuvatusta lämmönvaihdinputken toisesta osa 240 jonka rakennetta on havainnollistettu kuvassa 1g1. Toisin sanoen, myös kerrosrakenteinen toinen osa 240 jatkuu koko savukaasukanavan 115 matkalla.

Kuten edellä on kerrottu, eräässä suoritusmuodossa lämmönvaihdinputken toinen osa 240 jatkuu suoraan tai kaartuu vähemmän kuin 90 astetta. Edullisesti toinen osa 240 kaartuu vähemmän kuin 45 astetta, vähemmän kuin 30 astetta tai vähemmän kuin 15 astetta.

Viitaten kuviin 1 h1 - 1h3, lauseella ”kaartuu vähemmän kuin a astetta” tarkoitetaan sitä, että - mainittu lämmönvaihdinputki 200 jatkuu siten, että toinen osa 240 jatkuu virtauskanavassa 115 ja - mainitulla lämmönvaihdinputken toisella osalla 240 on ensimmäinen pituussuunta S1 ensimmäisessä pisteessään p1 (kuvat 1h1 - 1 h3) ja - mainitun lämmönvaihdinputken toisella osalla 240 on kaikissa pisteissään p2 pituussuunta S2, joka on yhdensuuntainen tai muodostaa kulman, jonka suuruus on vähemmän kuin mainittu a astetta, mainitun lämmönvaihdinputken toisen osa ensimmäisen pituussuunnan S1 kanssa. Tässä lämmönvaihdinputken pituussuunnalla tarkoitetaan lämmönsiirto-väliaineen virtaussuuntaan suunnattua pituussuuntaa. Esimerkiksi kuvassa 1h1 lämmönvaihdinputken suunta S2 on samansuuntainen suunnan S1 kanssa riippumatta siitä, miten pisteet p1 ja p2 valitaan. Näin ollen kuvassa 1h1 lämmönvaihdinputken toinen osa 240 jatkuu suoraan.

Esimerkiksi kuvassa 1h2 lämmönvaihdinputken suunta S2 poikkeaa suunnasta S1, tietyillä pisteiden p1 ja p2 valinnalla, mutta ovat samansuuntaiset eräillä toisilla valinnoilla. Kuitenkin, riippumatta siitä, miten pisteet p1 ja p2 valitaan, suuntien S2 ja S1 väliin jäävä kulma a on alle 90 astetta. Näin ollen kuvassa 1h2 lämmönvaihdinputken toinen osa 240 kaartuu vähemmän kuin 90 astetta.

Esimerkiksi kuvassa 1h3 lämmönvaihdinputken suunta S2 poikkeaa suunnasta S1 tietyillä pisteiden p1 ja p2 valinnalla. Kuvassa esitetyllä valinnalla suunnat S2 ja S1 ovat vastakkaiset, joten kulma a on 180 astetta. Näin ollen kuvassa 1h3 putken toinen osa 240 kaartuu enemmän kuin 90 astetta.

Kuvan 1a suoritusmuodossa - mainittu lämmönvaihdinputki 200 jatkuu siten, että toinen osa 240 lämmön-vaihdinputkesta jatkuu mainitusta laitteen seinämän ensimmäisestä alueesta 122 mainittuun laitteen seinämän toiseen alueeseen 124, siten, että - mainitulla lämmönvaihdinputken toisella osalla 240 on keskiakseli, jolla on kussakin pisteessään keskiakselin suuntaa tai suunnan muutosta kuvaava kaarevuussäde, joka on ainakin 25 cm, ainakin 50 cm, ainakin 1 m, ainakin 5 m, ja edullisimmin ainakin 10 m.

Myös suuri kaarevuussäde saa aikaan sen, että taivutettaessa kerros-rakenteista putkea ulkoputken 220 ja sisäputken 210 väliin jää joka kohdassa väliainekerros 230. Lisäksi tällainen suhteellisen suora putki on helpommin järjestettävissä itsekantavaksi.

Eräässä suoritusmuodossa laitteen seinämän (kuten seinän) ensimmäinen alue 122 sijaitsee laitteen seinän toisesta alueesta 124 nähden virtauskanavan 115 vastakkaisella puolella. Eräässä suoritusmuodossa laitteen ensimmäinen seinä 112 on vastakkainen kattilan toiselle seinälle 114.

Eräässä suoritusmuodossa kattilan seinämän ensimmäinen alue 122 ja kattilan seinämän toinen alue 124 ovat keskenään saman suuntaiset, tai alueiden suuntaisten tasojen välinen kulma on alle 45 astetta, kuten alle 30 astetta tai alle 15 astetta. Seinämien alueet voivat olla myös kohtisuorat, esimerkiksi jos lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa jatkuu kahden kulmittain olevien seinien välillä.

Putken toisen osan 240 jatkumista virtauskanavassa 115 voidaan kuvata yhdellä tai useammalla seuraavista: - toisen osan 240 kaartumisen, erityisesti kaartumiskulman (kulma a) avulla, ja - toisen osan 240 keskiakselin kaarevuussäteen avulla.

Esimerkiksi toinen osa 240 voi kaartua korkeintaan 45 astetta siten, että kaarevuussäde on ainakin 1 m.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa, kuten kuvissa 1a ja 2 on havainnollistettu, - lämmönvaihdinputken osa 240 jatkuu suoraan mainitusta kattilan seinämän ensimmäisestä alueesta 122 mainittuun kattilan seinämän toiseen alueeseen 124. Tässä suoritusmuodossa lämmönvaihdinputken osalla 240 on kaikissa pisteissään pituussuunta, joka on yhdensuuntainen mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen pituussuunnan kanssa. Kuten edellä on esitetty, lämmönvaihdin-putki 200 voi kaartua virtauskanavassa 215; esimerkiksi alle 90 astetta, tai kaarevuussäteen mukaisesti, mutta valmistusteknisesti kaartuminen ei ole edullista. Valmistusteknisesti on edullista, että sisäputki 220 on työnnettävissä ulkoputken 220 läpi sen pituussuuntaisesti. Tämä toteutuu esimerkiksi, kun ulkoputki 220 on suora.

Kuten edellä ja kuvassa 1a on esitetty, ensimmäinen osa 202 voi koostua toisesta osasta 240. Viitaten kuvaan 1b, lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 ei välttämättä koostu lämmönvaihdinputken toisesta osasta. Kuvan 1 b suoritusmuodossa - terminen laite 100 käsittää ensimmäisen seinämän 112 viereistä eristettä 255, joka jatkuu mainitusta laitteen seinämän ensimmäisestä alueesta 122 kaasujen virtauskanavaan 115, - mainittu ensimmäisen seinämän 112 viereinen eriste 255 on järjestetty eristämään ainakin lämmönvaihdinputken 200 sisäputkea 210 kaasujen virtaus-kanavasta 115, - terminen laite 100 käsittää toisen seinämän 114 viereistä eristettä 257, joka jatkuu mainitusta laitteen seinämän toisesta alueesta 124 kaasujen virtaus-kanavaan 115, - mainittu toisen seinämän viereinen eriste 257 on järjestetty eristämään ainakin lämmönvaihdinputken sisäputkea 210 kaasujen virtauskanavasta 115 ja - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa 240 jatkuu mainitusta laitteen ensimmäisen seinämän viereisestä eristeestä 255 mainittuun laitteen toisen seinämän viereiseen eristeeseen 257. Tällaista eristettyä rakennetta on havainnollistettu kuvassa 1g2, jossa sisäputkea 210 eristää vain (ensimmäisen tai toisen) seinämän viereinen eriste 255, 257.

On selvää, että eristettä voidaan käyttää vaihtoehtoisesti vain jommankumman, esimerkiksi ensimmäisen seinämän yhteydessä (ei esitetty kuvassa). Tällöin - terminen laite 100 käsittää seinämän viereistä eristettä 255, joka jatkuu mainitusta laitteen seinämän ensimmäisestä alueesta 122 kaasujen virtaus-kanavaan 115, - mainittu seinämän viereinen eriste 255 on järjestetty eristämään ainakin lämmönvaihdinputken sisäputkea 210 kaasujen virtauskanavasta 115 ja - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa 240 jatkuu mainitusta laitteen seinämän viereisestä eristeestä 255 mainittuun laitteen seinämän toiseen alueeseen 124.

Vaihtoehtoisesti on mahdollista esimerkiksi, että - terminen laite 100 käsittää seinämän viereistä eristettä 255, joka jatkuu mainitusta laitteen seinämän ensimmäisestä alueesta 122 kaasujen virtaus-kanavaan 115, - mainittu seinämän viereinen eriste 255 on järjestetty eristämään ainakin lämmönvaihdinputken sisäputkea 210 kaasujen virtauskanavasta 115, - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan sisäputki on kaasujen virtauskanavasta eristämätön yhdellä eristämättömällä alueella 270 siten, että - mainittu eristämätön alue 270 jatkuu laitteen seinämän toisesta alueesta 124 kaasujen virtauskanavaan 115 ja - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa 240 jatkuu mainitusta laitteen seinämän viereisestä eristeestä 255 mainittuun eristämättömään alueeseen 270.

Eristämättömän alueen 270 pituus on edullisesti lyhyt, kuten edellä on esitetty.

Viitaten kuvaan 1c, on mahdollista, että lämmönvaihdinputki käsittää mutkan, tai taitteen, mahdollisesti jyrkänkin mutkan. Kuten edellä on esitetty, tällaisessa mutkassa on kuitenkin hyvin vaikea varmistua kerrosrakenteisen putken paikallisesta lämmönjohtavuudesta, sillä väliainekerroksen 230 (kuvat 1g1 ja 1g4) paksuus on vaikeasti kontrolloitavissa. Tällöin kuvan 1c mukaisesti lämmönvaihdinputki käsittää ensimmäisen toisen osan 240 ja toisen toisen osan 240b. Näitä toisia osia 240 ja 240b kuvaavat edellä esitetyt, toista osaa koskevat, piirteet, kuten suoruus ja kerrosrakenne. Tällöin lämmönvaihdinputki käsittää lämpöeristetyn osan 250, jossa osassa 250 putken ensimmäinen osa 202 voi kaartua jyrkästikin. Lämpöeristetyssä osassa 250 eriste 260 (kuvat 1g3 ja 1g4) voi eristää pelkkää sisäputkea 210 kaasujen virtauskanavasta 115, kuten kuvassa 1g3, tai lämpöeriste 260 voi eristää ulkoputkea 220 kaasujen virtauskanavasta 115, kuten kuvassa 1g4. Näissä suoritusmuodoissa - mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 käsittää mainitussa kaasujen virtauskanavassa 115 lämpöeristetyn osan 250, jossa lämpö-eristetyssä osassa 250 o sisäputkea 210 ei ympäröi ulkoputki, ja mainitussa lämpöeristetyssä osassa 250 sisäputki 210 on lämpöeristetty lämpöeristeen 260 avulla virtauskanavan 115 kaasuista; kuvan 1g3 mukaisesti; tai o sisäputkea 210 ympäröi ulkoputki 220, ja mainitussa lämpöeristetyssä osassa 250 ulkoputki 220 on lämpöeristetty lämpöeristeen 260 avulla virtauskanavan 115 kaasuista; kuvan 1g4 mukaisesti.

Seinämän viereisenä eristeenä 255,257 ja/tai lämpöeristävän alueen 250 eristeenä 260 voidaan käyttää esimerkiksi keräämiä, laastia, tai kittiä. Eristeen (255, 257, 260) lämmönjohtavuus κ on edullisesti alle 75 W/mK (Wattia metriä ja Kelviniä kohden), edullisemmin alle 50 W/mK tai vielä edullisemmin alle 10 W/mK; missä lämmönjohtavuudet on annettu huoneenlämpötilassa 20 °C. Esimerkiksi eristeenä voidaan käyttää laastia. Esimerkiksi tässä tapauksessa eristeen (255, 257, 260) lämmönjohtavuus voi olla alle 2,5 W/mK. Esimerkiksi joidenkin keraamien lämmönjohtavuus on joitakin kymmeniä W/mK, kuten pii-karbidin (SiC) 60 W/mK ja alumiinioksidin (AI2O3) 32 W/mK, ja piinitridi (S13N4) 20 W/mK. Eristeen (255, 257, 260) paksuus t on edullisesti ainakin 0,5 mm, edullisemmin ainakin 1 mm, ja vielä edullisemmin ainakin 2 mm. Keraami-pinnoite voi olla tarvittaessa ohut. Edullisesti laastia tai kittiä käytettäessä pinnoite on paksumpi. Tällöin lämmönvaihdinputken ulkopinta voidaan varustaa ulokkeiden, kuten tappien, avulla pitämään eriste paikallaan. Näin voidaan toimia erityisesti seinämän viereistä eristettä 255, 257 kiinnitettäessä. Tässä tapauksessa eristeen paksuus voi olla esimerkiksi 10 mm - 30 mm. Eräässä suoritusmuodossa seinämän viereinen eriste 255, 257 on kiinnitetty lämmön-vaihdinputkeen (ulkoputkeen tai sisäputkeen) ulokkeiden avulla.

Eriste 255, 257, 260, esimerkiksi massaus tai keraami voidaan valita siten, että eriste 260 on lämmönkestävä ja sen avulla saavutetaan haluttu lämmönsiirto-taso virtauskanavasta 115 lämmönsiirtoputkeen 200. Haluttu lämmönsiirtotaso voi riippua esimerkiksi lämmönsiirtoputken sijainnista. Esimerkiksi paksuus ja lämmönjohtavuus voidaan valita siten, että eristekerroksen lämmönjohtokyky (eli konduktanssi), joka määrittyy lämmönjohtavuuden κ ja paksuuden t avulla kaavalla κ/t, on korkeintaan 80 000 W/m2K, edullisemmin korkeintaan 30 000 W/m2K; missä lämmönjohtavuus κ on annettu huoneenlämpötilassa 20 °C. Lisäksi eristeen (255, 257, 260) tulee kestää käyttölämpötilaa vastaavia lämpötiloja. Edullisesti (255, 257, 260) kestää sulamatta, palamatta yli 900 °C, kuten yli 1000 °C lämpötiloja; valinnaisesti eristeen ei tarvitse kestää yli 1500 °C:n lämpötiloja.

Viitaten kuvaan 1 d, eräässä suoritusmuodossa, joka käsittää lämpöä eristävän alueen 250, lämmönvaihdinputki on po. alueella eristetty sekä eriste-materiaalin että suojan 252 avulla. Eristemateriaalina voi toimia laasti tai kitti, kuten edellä on kuvattu. Lisäksi suojana 252 voi toimia esimerkiksi lämpöä kestävä, ylhäältä ainakin osittain avoin kappale, kuten kaukalo tai laatikko. Ylhäältä ainakin osittain avoin kappale voi olla esimerkiksi metallinen kaukalo tai laatikko. Lämmönvaihdinputken 200 kaartuva osa voidaan järjestää po. kappaleen 252 sisään, ja laasti tai kitti voidaan valaa laatikkoon, jolloin laasti tai kitti toimii eristeenä 260. Tällainen ratkaisu on helppo toteuttaa, ja lisäksi ylhäältä avoin kappale 252 suojaa lämmönvaihdinputken 200 ja kappaleen 252 väliin jäävää eristemateriaalia 260.

Edullisesti tällaisella kaartuvalla eristävällä alueella 250 lämmönvaihdinputki 200 ei käsitä ulkoputkea 220. Tämä johtuu siitä, että lämmönvaihdinputki yleensä valmistetaan suorasta putkesta taivuttamalla. Taivutuksen aikaiset vauriot, kuten mikromurtumat tapahtuvat erityisesti taipuvassa kohdassa. Jos ulkoputkea 220 ei käytetä taivutettavalla kohtaa, on sisäputken 210 taivutetun kohdan kunto taivutuksen jälkeen helpommin varmistettavissa, kuin sellaisen rakenteen kunto, jossa sisäputki 210 jäisi ulkoputken 220 sisään.

Kuten kuvista 1a - 1c on havaittavissa, näissä suoritusmuodoissa - ainakin sisäputki 210 jatkuu mainitusta seinämän ensimmäisestä alueesta 122 kaasujen virtauskanavan 115 ulkopuolelle ja - ainakin sisäputki 210 jatkuu mainitusta seinämän toisesta alueesta 124 kaasujen virtauskanavan 115 ulkopuolelle.

Kuvien 1 a — 1 f mukaisesti ainakin osa lämmönvaihdinputkesta 200, erityisesti toinen osa 240, on järjestetty seinämien 112, 114 rajaamaan kaasujen virtaus-kanavaan 115 ja siten ainakin osa po. lämmönvaihdinputkesta, erityisesti sen toisesta osasta 240, on järjestetty etäisyyden päähän seinämistä 112, 114. Tällainen etäisyys voi olla esimerkiksi yli 15 cm, kuten yli 50 cm tai yli 1 m. Näin ”lämmönvaihdinputkella 200” ei tarkoiteta seinämällä 112, 114 mahdollisesti kulkevaa lämmönvaihdinputkea. Tyypillisesti polttokattila käsittää useita kuvatun kaltaisia lämmönvaihdinputkia ja/tai niiden osia, jotka muodostavat lämmönvaihtimen, kuten tulistimen. Lämmönvaihdin ei kuitenkaan välttämättä ole virtauskanavaan 115 sijoitettu erillinen yksikkö, sillä sisäputki 210 voi jatkua myös virtauskanavan 115 ulkopuolella seinämän (tai seinämien) alueille 122 ja 124 sijoittuvien läpivientien ansiosta. Jos alueet 122 ja 124 ovat toisilleen vastakkaiset tai kulmittaiset, alueiden 122 ja 124 välinen etäisyys voi olla esimerkiksi ainakin 0,5 m, kuten ainakin 1 m, tyypillisesti ainakin 2 m tai ainakin 3 m. Kuvien 1a - 1c mukaisissa suoritusmuodoissa alueiden 122 ja 124 välinen etäisyys voi olla esimerkiksi 1 m - 10 m, edullisesti 3 m - 6 m. Lyhyt etäisyys takaa rakenteen riittävän tukevuuden, toisaalta pitkä etäisyys takaa riittävän lämmön talteenottokapasiteetin. Näissä suoritusmuodoissa myös toisen osan 240 pituus voi olla edellä kuvatusti esimerkiksi 1 m - 10 m, edullisesti 3 m-6 m. Näissä suoritusmuodoissa lämmönvaihdinputken ensimmäiseen osaan 202, kohdistuu merkittäviä leikkausvoimia, sillä putket suuntautuvat oleellisen kohtisuorasti painovoimaan nähden.

Vielä eräitä suoritusmuotoja on kuvattu kuvissa 1d ja 1e. Näissä suoritusmuodoissa lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 kaartuu 180 astetta, mutta kaarre on kuvan 1c mukaisesti suojattu eristeellä 260, eli lämmön-vaihdinputken ensimmäinen osa 202 käsittää mainitussa kaasujen virtaus-kanavassa 115 lämpöeristetyn osan 250. Mainittu lämpöeristetty osa 250 jakaa mainitun ensimmäisen osan 202 kahdeksi toiseksi osaksi: ensimmäiseksi toiseksi osaksi 240 ja toiseksi toiseksi osaksi 240b. Kuvissa 1 d ja 1 e laitteen ensimmäisenä seinämänä toimii laitteen katto.

Kuvan 1d mukaisessa suoritusmuodossa - mainittu ensimmäinen seinämä 112 käsittää laitteen seinämän ensimmäisen alueen 122, ja - terminen laite 100 käsittää seinämän viereistä eristettä 255, joka jatkuu mainitusta laitteen seinämän ensimmäisestä alueesta 122 kaasujen virtaus-kanavaan 115, - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa 240 jatkuu mainitusta laitteen seinämän viereisestä eristeestä 255 mainittuun lämpöeristettyyn osaan 250 saakka, ja - mainittu seinämän viereinen eriste 255 on järjestetty eristämään ainakin lämmönvaihdinputken sisäputkea 210 virtauskanavasta 115.

Kuvan 1e mukaisessa suoritusmuodossa puolestaan - mainittu ensimmäinen seinämä 112 käsittää laitteen seinämän ensimmäisen alueen 122, ja - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa 240 jatkuu mainitusta laitteen seinämän ensimmäisestä alueesta 122 mainittuun lämpöeristettyyn osaan 250.

Kuvassa 1f lämmönvaihdinputki 200 käsittää kaksi ensimmäistä osaa; ensimmäisen ensimmäisen osan 202a ja toisen ensimmäisen osan 202b. Kumpikin ensimmäinen osa 202a, 202b käsittää erään toisen osan, esimerkiksi ensimmäinen ensimmäinen osa 202a käsittää ensimmäisen toisen osan 240 ja toinen ensimmäinen osa 202b käsittää toisen toisen osan 240b. Kuvassa 1f rakenteen katto toimii ensimmäisenä seinämänä 112. Terminen laite käsittää nokan, ja kumpikin ensimmäinen osa 202a, 202b jatkuu seinämästä 112 nokkaan 180. Kumpikin ensimmäinen osa 202a, 202b käsittää seinämän viereistä eristettä 255, 257 kummassakin päässään. Toiset osat 240 ja 240b jatkuvat eristeiden välillä. Eriste 257 jatkuu nokasta 180 kaasujen virtaus-kanavaan. Nokka 180 muodostaa toisen seinämän 114.

Kuvien 1 d — 1 f mukaisissa suoritusmuodoissa toisen osan 240 pituus voi olla edellä kuvattua selvästi pidempikin. Esimerkiksi toisen osan pituus voi olla 1 m - 25 m, edullisesti 3 m - 15 m. Näissä suoritusmuodoissa lämmönvaihdin-putken ensimmäiseen osaan 202, 202a, 202b ei kohdistu merkittäviä leikkaus-voimia, sillä putket suuntautuvat pieneen kulmaan painovoimaan nähden.

Edullisesti, ja kuten kuvissa 1a, 1 e ja 2 on esitetty, mainittu lämmönvaihdin-putken toinen osa 240, 240b jatkuu mainitusta laitteen seinämän ensimmäisestä alueesta mainittuun kaasujen virtauskanavaan. Tällä saavutetaan se etu, että ainakin lämmönvaihdinputken seinämän viereinen osa on eristetty kaasujen virtauskanavasta ainakin ulkoputken avulla. Ulkoputken 220 on havaittu olevan korroosiosuojauksen kannalta pitkäikäisempi ja helpommin huollettava (esim. vaihdettava) ratkaisu kuin eristeen 255 käyttäminen. Vielä lisäksi rakennetta voidaan tällöin mekaanisesti tukevoittaa liittämällä, kuten hitsaamalla, ulkoputki kiinni seinämään. Tällaisella rakenteella on eräitä teknisiä etuja.

Ensinnäkin väliainekerros 230 eristää termisesti sisäputkea 210 ulkoputkesta 220. Tällöin lämmön siirtyminen ulkopuolelta sisäputkeen 210 ja edelleen lämmönsiirtoväliaineeseen on heikkoa. Tästä johtuen lämpöhäviöt tällaisessa putkessa tapahtuvat suurimmissa määrin väliainekerroksessa 230, eikä sisä-putkessa 210. Näin ollen, vaikka lämmönsiirtoputki 200 asetetaan ympäristöön (kanavaan 115), jossa vallitsee erittäin korkea lämpötila, jolloin lämmönvaihdinputken 200 pintalämpötila nousee korkeaksi, sisäputken 210 lämpötila ei nouse liian korkeaksi sisäputken materiaalin suunnittelusääntöjä ajatellen. Vastaavasti, jos sisäputken 210 sisäpinnan lämpötilaa halutaan nostaa johtuen siitä, että halutaan muodostaa kuumempaa lämmönsiirtoväliainetta, voidaan kuvan 1g1 mukaisella kerrosrakenteella, erityisesti säätämällä väli-ainekerroksen 230 paksuutta, varmistaa se, että sisäputken 210 ulkopinnan lämpötila ei nouse liian korkeaksi materiaalin kestoa ajatellen. Koska käytön aikana sisäputki 210 pitää sisällään paineen alaista lämmönsiirtoväliainetta, tulee sisäputken 210 kestää vastaava paine. Tunnetusti korkeassa lämpötilassa materiaalit kestävät painetta huonommin kuin matalassa lämpötilassa. Edellä mainittu liian korkea” lämpötila viittaa lämpötilaan, jossa sisäputki 210 ei enää kestä sisällään vallitsevaa painetta. Vastaavasti väliainekerroksen 230 ei tarvitse kestää painetta, koska sisäputki 210 kantaa paineen. Vielä lisäksi ulkoputken 220 ei tarvitse kestää painetta. Kaasujen virtauskanavassa mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 tai mainitun lämmönvaihdin-putken ensimmäisen osan 202 sisäputki 210 on koko matkaltaan tai lähes koko matkaltaan eristetty kaasujen virtauskanavasta mainitun ulkoputken ja/tai eristeen avulla, kuten edellä on esitetty. Tällöin vältetään se, että paikallisesti esimerkiksi eristämättömässä kohdassa sisäputken lämpötila nousisi liian korkeaksi vallitsevalle painetasolle. Lisäksi vältetään se, että sisäputken ulkopinnalle tiivistyisi korrosoivaa ainetta. Ratkaisu voi käsittää edellä esitetyllä tavalla eristämättömiä alueita 270 (kuva 1 i). Edullisesti tällaisia alueita on kuitenkin ainoastaan muiden lämpöpintojen läheisyydessä, kuten seinämän 112, 114 läheisyydessä. Tätä on kuvattu tarkemmin aiemmin. Edullisesti kaikkien eristämättömien alueiden 270 kaikkien kohtien etäisyys termisen laitteen lämpöpinnoista (pois lukien lämmönvaihdinputki 200 itse) on korkeintaan 15 cm; edullisemmin korkeintaan 10 cm. Tällaisella kohtaa virtaus-kanavan 115 kaasujen lämpötila on tyypillisesti selvästi matalampi kuin virtauskanavan keskellä.

Toiseksi ulkoputki 220 suojaa sisäpuolisia rakenteitaan, eli väliainekerrosta 230 ja sisäputkea 210 korroosiolta ja mekaaniselta kulumiselta. Ulkoputki 220 on edullisesti yhtenäinen, jolloin ulkoputki suojaa tehokkaasti väliainekerrosta 230 ja sisäputkea 210 mekaaniselta kulumiselta. Tällainen yhtenäinen ulkoputki 220 on esimerkiksi saumaton. Lisäksi tai vaihtoehtoisesti tällainen yhtenäinen ulkoputki 220 on esimerkiksi reiätön. Vielä lisäksi ulkoputki 220 voi suojata eristekerrosta 230 ja sisäputkea 210 ainakin koko savukaasujen virtauskanavan 115 matkalta. Näin ollen putken toinen osa 240 käsittää edullisesti yhtenäisen ja koko matkaltaan jatkuvan ulkoputken 220. Vielä edullisemmin tällainen toinen osa jatkuu koko ensimmäisen osan 202 matkalla.

Kolmanneksi, koska edellä kuvatulla tavalla ulkoputken 220 pintalämpötila on korkea, ei sen pintaan tiivisty korroosiota edistäviä aineita, kuten suoloja.

Sama koskee myös eristettyä aluetta 250. Suolat kondensoituvat savukaasuista lämpöpinnoille silloin, kun niiden höyryn osapaine savukaasussa ylittää kylläisen höyryn paineen. Kylläisen höyryn paine taas riippuu merkittävästi lämpötilasta. Polttoprosessissa muodostuu savukaasuihin höyryfaasissa olevia suoloja sellaisia määriä, että kondensoitumista tapahtuu, tyypillisesti esimerkiksi silloin, kun lämpöpinnan lämpötila on alle 500 °C, alle 550 °C, tai alle 600 °C. Vastaavasti kondensoitumista ei tapahdu, jos lämpöpinnan pinta-lämpötila on korkeampi. Edullisesti käytön aikana lämmönvaihdinputken 200 ulkoputken 220 ulkopinnan lämpötila on ainakin 550 °C, ainakin 600 °C tai ainakin 650 °C, kuten noin 670 °C tai enemmän. Eräässä termisen laitteen käytössä - annetaan lämmönsiirtoväliaineen virrata mainitussa sisäputkessa, siten, että - ulkoputken ulkopinnan lämpötila on yli 600 °C.

Lisäksi edullisesti käytetään lämmönsiirtoväliaineena höyryä.

Muita lämpöpintoja lähellä olevien eristämättömien alueiden 270 osalta todetaan, että matalammissa lämpötiloissa korroosio-ongelma vähenee edellä kuvatuista syistä johtuen.

Neljänneksi, rakenne mahdollistaa sellaisten polttoaineiden käytön, joissa on tavanomaista korkeampi raskasmetalli- tai klooripitoisuus. Kuten edellä on esitetty, ulkoputken 220 ulkopinnan lämpötila nousee eristekerroksen 230 ansiosta korkeaksi. Tällöin raskasmetallien ja/tai kloridien (mm. NaCI, KCI) kondensoituminen ulkoputken 220 ulkopinnalle estyy, tai ainakin vähenee erittäin merkittävästi. Näin ollen kattilaa 100 on mahdollista käyttää pitkiäkin aikoja ilma huoltoa, vaikka savukaasujen raskasmetalli- ja/tai kloridipitoisuudet olisivat suurempia, kuin tunnetuiden kattiloiden savukaasuissa. Tämä edelleen mahdollistaa mainittujen polttoaineiden käytön kattilassa.

Viidenneksi, vaikka lämmönvaihdinputken 200 esitetty kerrosrakenne lisää lämmönvaihdinputken 200 massaa, esitetty rakenne kantaa lämmönvaihdinputken 200 massan, sillä lämmönvaihdinputken 200 toinen osa 240 jatkuu savukaasujen virtauskanavassa 115 suurin piirtein samaan suuntaan koko pituudeltaan, tai ei tee jyrkkiä mutkia, kuten edellä on tarkemmin kuvattu. Jos putken toinen osa 240 mutkittelisi savukaasujen virtauskanavassa 215, kohdistaisi lämmönvaihdinputken toinen osa 240 melko suuren momentin tukirakenteisiinsa, tai virtauskanavaan 115 tulisi asentaa erillisiä tukirakenteita. Tästä tukemisesta johtuen toisen osan 240 pituus on edullisesti lyhyehkö, ainakin silloin, kun toinen osa on vaakasuuntainen, kuten jäljempänä esitetään.

Edullisesti putket 210, 220 ovat poikkileikkaukseltaan ympyrän muotoisia. Tällaiset putket ovat valmistusteknisesti helppoja valmistaa, ja lisäksi kestävät painetta paremmin kuin muun muotoiset putket.

Sisäputken 210 sisähalkaisija voi olla esimerkiksi 30 mm - 60 mm, kuten 40 mm - 50 mm, edullisesti noin 45 mm, kuten 42 mm - 46 mm. Sisäputken kuoren paksuus voi olla esimerkiksi 4,5 mm - 7,1 mm. Kuoren paksuudella tarkoitetaan putken seinämän paksuutta, eli ulkohalkaisijan ja sisähalkaisijan erotuksen puolikasta. Sisäputki 210 voi käsittää esimerkiksi terästä. Sisäputki 210 voi käsittää esimerkiksi ferriittistä tai austeniittista terästä. Edullisesti sisäputki 210 käsittää austeniittista terästä. Väliainekerroksen 230 paksuus on edullisesti 0,5 mm - 4 mm, kuten 1 mm -2 mm. Väliainekerros voi käsittää kiinteää, nestemäistä tai kaasumaista väliainetta. Väliainekerros voi käsittää ainakin yhtä seuraavista kaasu (kuten savukaasu, ilma, synteesikaasu, pyrolyysihöyry), kitti, ja keraami. Edullisesti väliainekerros käsittää kittiä, ja kitti kerroksen paksuus on 1 mm - 2 mm. Kitti voidaan valita esimerkiksi siten, että kitti kestää (mm. palamatta ja/tai sulamatta) ainakin yli 700 °C lämpötiloja; mahdollisesti kuitenkin korkeintaan 1000 °C lämpötiloja.

Ulkoputken 220 sisähalkaisija on mitoitettu sisäputken 210 ulkohalkaisijan ja väliainekerroksen 230 paksuuden mukaisesti. Koska väliainekerros 230 voi käsittää kaasua, ulkoputken 220 sisähalkaisijan kasvattaminen lisää eriste-kerroksen 230 paksuutta, jos sisäputken 210 ulkohalkaisijaa ei kasvateta vastaavasti. Ulkoputken 220 sisähalkaisija voi olla esimerkiksi 35 mm -70 mm. Ulkoputken 220 kuoren paksuus voi olla esimerkiksi 4,5 mm - 7,1 mm. Ulkoputki 220 voi käsittää esimerkiksi terästä. Ulkoputki 220 voi käsittää esimerkiksi ferriittistä tai austeniittista terästä. Edullisesti ulkoputki 220 käsittää austeniittista terästä.

Tyypillisesti termisessä laitteessa, kuten polttokattilassa, lämpötila riippuu sijainnista, ja erityisesti korkeudesta tuli pesästä 110 katsoen. Kuvissa 1a -1c ja kuvassa 2 - mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 on vaakasuuntainen, tai mainitun ensimmäisen osan 202 pituussuunta muodostaa jokaisessa pisteessään vaakatason kanssa kulman, joka on alle 30 astetta. Kulma voi myös olla esimerkiksi alle 20 astetta, alle 10 astetta tai alle 5 astetta. Termi ”vaakasuuntainen” tarkoittaa vaakatasossa olevaa linjaa, kuten vaakatasossa kaartuvaa putkea tai vaakasuoraa putkea. Termi ”jokainen piste” täsmentää sitä, että putken pituussuunta riippuu tarkastelupisteestä, jos putki ei ole suora. Tällä saavutetaan se etu, että tällöin koko lämmönvaihdinputken toisen osan 240 ulkoputki 220 on oleellisesti samassa lämpötilassa. Toisen osan 240 korkeussuuntaisella sijoituksella voidaan varmistaa se, että koko ulkoputki on samassa, riittävän korkeassa lämpötilassa korrosoivien aineiden tiivistymisen kannalta. Kun koko lämmönvaihdinputken 200 toinen osa 240 on oleellisesti saman lämpöisessä paikassa, on rakenteen mitoittaminen siten, että toisaalta mahdollistetaan kuuman lämmönsiirtoväliaineen tuottaminen ja toisaalta ei ylitetä tai aliteta materiaalien käyttölämpötiloja paikallisestikaan, huomattavasti helpompaa kuin tilanteessa, jossa lämmönvaihdinputket olisivat suuntautuneet esimerkiksi pystysuuntaan (kuvat 1 d ja 1 e) tai muuhun suuntaan (kuva 1 f). Mainittakoon, että vaikka toinen osa 240 (tai toiset osat 240, 240b) olisivat vaakasuuntaisia, virtauskanavan 115 ulkopuolella oleva osa putkesta 200 voi olla muun suuntainen, kuten pystysuuntainen kuvan 2 mukaisesti.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa lämmönvaihdinputken 200 ensimmäisen osan 202 pituus on esimerkiksi alle 6 m, jolloin lämmönvaihdinputken 200 ensimmäinen osa 202 on itsekantava myös vaakatasoisessa suunnassa. Itse-kantavalla tarkoitetaan rakennetta, joka on tuettu ainoastaan päistään. Tällöin savukaasujen virtauskanavassa 115 ei tarvita erillisiä tukirakenteita putken ensimmäistä osaa 202 varten. Lämmönvaihdinputki 200, erityisesti sisäputki 210, tulee tuetuksi ensimmäiseen ja toiseen alueeseen (122, 124), joista sisäputki viedään seinämän tai seinämien läpi. Ensimmäisen osan 202 pituus on edullisesti korkeintaan 5 m, ja edullisemmin korkeintaan 4,5 m. Riittävän lämmönsiirtotehon aikaansaamiseksi ensimmäisen osan 240 pituus on edullisesti ainakin 1 m, kuten ainakin 2 m, ja edullisemmin ainakin 3 m. Ensimmäisen osan 240 pituus voi olla esimerkiksi noin 4 m. Se, mitä tässä on sanottu ensimmäisen osan 202 pituudesta pätee myös toisen osan 240 pituudelle.

Itsekantavassa rakenteessa lämmönvaihdinputkia 200 tai sen osia ei ole myöskään tarpeen tukea toisiinsa savukaasujen virtauskanavassa 115. Eräässä suoritusmuodossa lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 jatkuu vapaasti virtauskanavassa 115. Tällöin lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 ei ole tuettu muuhun rakenteeseen, kuten termisen laitteen 100 seinään (112, 114), termisen laitteen 100 kattoon, toiseen lämmön-vaihdinputkeen 200, saman lämmönvaihdinputken 200 toiseen ensimmäiseen osaan 202b tai saman lämmönvaihdinputken 200 toiseen toiseen osaan 240b. Tällainen vapaasti jatkuva rakenne on valmistusteknisesti helpompi toteuttaa kuin tuettu rakenne. Lisäksi vapaasti jatkuvassa rakenteessa ei ole tukirakenteita, jotka johtaisivat lämpöä lämmönvaihdinputkeen. Tukirakenteiden läsnäolo edelleen hankaloittaisi sopivan käyttölämpötilan suunnittelua ja termisen laitteen huoltoa.

Esitetyllä ratkaisulla on mahdollista nostaa lämmönvaihdinputken 200 ui ko-putken 220 ulkopinnan lämpötilaa niin korkeaksi, että sen pinnalle ei tiivisty korroosiota aiheuttavia aineita, kuten raskasmetalleja ja/tai alkalisuoloja, erityisesti natriumkloridia (NaCI) tai kaliumkloridia (KCI). Käytön aikana putken 200 ulkopinnan lämpötila on edullisesti korkea, kuten edellä on kuvattu. Vastaavasti käytön aikana sisäputken 210 sisällä virtaavan lämmönsiirtoväli-aineen, kuten höyryn, lämpötila on esimerkiksi ainakin 500 °C, kuten ainakin 530 °C, ja edullisesti ainakin 540 °C. Eräässä termisen laitteen käytössä - annetaan lämmönsiirtoväliaineen virrata mainitussa sisäputkessa 210, - käytetään lämmönsiirtoväliaineena höyryä ja - sisäputkessa 210 virtaavan lämmönsiirtoväliaineen lämpötila on ainakin 500 °C, edullisesti ainakin 530 °C. Tällaisessa käytössä sisäputken 210 lämpötila on esimerkiksi välillä 500 °C -700 °C ja edullisesti välillä 500 °C - 600 °C. Näiden arvojen saavuttamiseksi edellä on esitetty eräitä mittoja. Lisäksi termisen laitteen 100 eräässä suoritusmuodossa keksinnön mukainen lämmön-vaihdinputki on sijoitettu muihin lämmönsiirtoputkiin ja virtaussuuntiin nähden siten, että mainitut lämpötila-arvot täyttyvät. Eräissä suoritusmuodoissa kuvattu lämmönsiirtoputken ensimmäinen osa sijoitetaan haluttuun lämpötila-vyöhykkeeseen termisessä laitteessa 100 valiten mainitulle putken ensimmäiselle osalle 202 haluttu korkeusasema termisessä laitteessa 100, kuten kattilassa.

Kuvassa 2 on esitetty eräs edullinen tapa valita mainittu haluttu korkeusasema ja sijoittaa lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202. Tässä suoritusmuodossa - terminen laite 100 käsittää useita muita lämmönsiirtoputkia, kuten tulistimet 154 ja 156, kaasujen virtauskanavan 115 seinämien sisäpuolella lämmön talteen ottamiseksi, - mainittu lämmönvaihdinputki 200 ja mainitut muut lämmönsiirtoputket (154, 156) muodostavat yhtenäisen lämmönsiirtoväliaineen virtauskanavan lämmönsiirtoväliaineen kuumentamiseksi, ja - mainittu lämmönsiirtoväliaineen virtauskanava käsittää lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa viimeisenä kaasujen virtauskanavaan 115 sijoitettuna lämmönsiirtoelementtinään mainitun lämmönvaihdinputken 200 erään ensimmäisen osan 202b. Koska eri ensimmäiset osat voidaan nimetä halu-tusti, voi tällaisena ensimmäisenä osana toimia mainittu ensimmäinen osa 202 (ei esitetty kuvassa).

Esimerkiksi kuvassa 2 mainittu lämmönsiirtoväliaineen virtauskanava käsittää tulistimet 154 ja 156 sekä lämmönvaihdinputken 200, mm. sen toiset osat 240 ja 240b. Kuvassa 2 toiset osat 240 ovat myös ensimmäisiä osia 202; seinämän viereistä eristettä (255, 257) ei ole esitetty. Tällöin eräs lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa (kuvassa osa 202b) on juuri mainitun kierron viimeinen kaasujen virtauskanavaan 115 sijoitettu lämmönsiirtoelementti, kuten lämmönvaihdinputki tai lämmönsiirtoputki. Tällaisesta ensimmäisestä osasta 202b, joka käsittää kuvassa 2 toisen toisen osan 240b, kuumennettu lämmönsiirto-väliaine johdetaan paluukierron 420 kautta esimerkiksi energiantuotantoon.

Mainitun ensimmäisen osan 202 jälkeen kuumennettua lämmönsiirtoväli-ainetta ei johdeta kaasujen virtauskanavassa olevaan lämmönsiirtoelementtiin (kuten lämmönsiirtoputkeen tai lämmönvaihdinputkeen).

Eräs toinen edullinen korkeusasema toteutuu myös kuvan 1d mukaisessa suoritusmuodossa. Tässä suoritusmuodossa - terminen laite 100 käsittää useita muita lämmönsiirtoputkia 152, 156 kaasujen virtauskanavan 115 seinämien sisäpuolella lämmön talteen ottamiseksi, - mainittu lämmönvaihdinputki 200 ja mainitut muut lämmönsiirtoputket 152, 156 muodostavat yhtenäisen lämmönsiirtoväliaineen virtauskanavan lämmön-siirtoväliaineen kuumentamiseksi, ja - mainittu lämmönsiirtoväliaineen virtauskanava käsittää lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa viimeisen kaasujen virtauskanavaan sijoitetun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan 202 ja ainakin yhden sitä lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa seuraavan kaasujen virtauskanavaan sijoitetun lämmönsiirtoputken (kuten putken 152 kuvassa 1 d) ja - mainittu viimeinen lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 on järjestetty ulkoputken 220 ulkopuolella virtaavan kaasun virtaussuunnassa ennen mainittuja sitä lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa seuraavia kaasujen virtaus-kanavaan sijoitettuja lämmönsiirtoputkia (putki 152 kuvassa 1 d).

Esimerkiksi kuvassa 1d mainittu lämmönsiirtoväliaineen virtauskanava käsittää tulistimet 152 ja 156 sekä lämmönvaihdinputken 200, mm. sen toiset osat 240 ja 240b. Kuvassa 1d ensimmäinen osa 202 käsittää toiset osat 240 ja 240b. Tällöin kuvassa 1d esitetty ensimmäinen osa 202 on lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa viimeinen kaasujen virtauskanavaan sijoitettu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202. Lisäksi lämmönsiirtoväliaineen virtauskanava käsittää mainittua osaa 202 lämmönsiirtoväliaineen virtaus-suunnassa seuraavan kaasujen virtauskanavaan sijoitetun lämmönsiirto-putken 152. Kuvassa 1d viimeinen lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202, eli ensimmäinen osa 202, on järjestetty ulkoputken 220 ulkopuolella virtaavan kaasun virtaussuunnassa ennen mainittuja sitä lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa seuraavia lämmönsiirtoputkia 152. Kaasujen virtaussuuntaa on havainnollistettu nuolilla 175. Selvästi putki 152 on kaasujen virtaussuunnassa putken 200 jälkeen. Tällaisessa käytössä mainitun väliainekierron eräs viimeisen lämmönvaihdin-putken ensimmäisen osan 202 jälkeen tuleva eristämätön lämmönsiirtoputki voi olla sijoitettu savukaasujen virtauskanavassa alueelle, jonka lämpötila on esimerkiksi alle 500 °C. Kun lisäksi mainitussa viimeisessä lämmönvaihdin-putken ensimmäisessä osassa 202 kuumennetun väliaineen lämpötila on edullisesti ainakin 500 °C, ei kondensoitumista tapahdu eristämättömän putken pinnalle. Eräässä käytössä - mainitussa lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa viimeisessä kaasujen virtauskanavaan sijoitetussa lämmönvaihdinputken ensimmäisessä osassa 202 kuumennetaan lämmönsiirtoväliainetta ensimmäiseen lämpötilaan, - ainakin jokin mainittu sitä lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa seuraava lämmönsiirtoputki 152 on järjestetty kaasujen virtaus-kanavaan alueelle, jolla vallitsee toinen lämpötila, ja - toinen lämpötila on korkeintaan ensimmäisen lämpötilan verran. Tällöin kerrosrakenteinen lämmönvaihdinputki 200, erityisesti viimeinen kaasujen virtauskanavaan sijoitettu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202, 202b, on järjestetty kuumempaan paikkaan kuin muut lämmönsiirtoputket. Viimeisessä kaasujen virtauskanavaan sijoitetussa lämmönvaihdinputken ensimmäisessä osassa 202, 202b kuumennettu lämmönsiirtoväliaine on tällaisessa ratkaisussa tyypillisesti niin kuumaa, että korrosoivien aineiden tiivistymistä tämän jälkeen tulevien lämmönsiirtoputkien pinnalle ei merkittävästi tapahdu. Jos lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa viimeisenä kaasujen virtauskanavaan 115 sijoitettuna lämmönsiirtoelementtinä on kuvatunkaltainen suojattu rakenne, ei rakenteessa ole tämän jälkeisiä lämmönsiirtoputkia, joiden pinnalle kondensoituisi korrosoivia aineita.

Edullisesti lämmönvaihdinputki 200 on järjestetty lähelle lämmön muodostumiskohtaa. Esimerkiksi polttokattilassa arinaa 102 lähimmän (savukaasujen virtaussuunnassa) kerrosrakenteisen lämmönvaihdinputken 200 ensimmäisen osan 202 etäisyys arinasta 102 voi olla toisaalta ainakin 5 m tai ainakin 10 m riittävän suuren tulipesän 110 varmistamiseksi. Toisaalta erään kerrosrakenteisen lämmönvaihdinputken 200 ensimmäisen osan 202 etäisyys arinasta 102 voi olla esimerkiksi korkeintaan 50 m, korkeintaan 40 m tai korkeintaan 35 m lämmönvaihdinputken 200 käytönaikaisen ympäristön kuumuuden varmistamiseksi. Vastaavasti termisessä laitteessa 100 lämmönvaihdinputken 200 ensimmäisen osan 202 korkeus maan pinnasta voi olla esimerkiksi korkeintaan 50 m, korkeintaan 40 m tai korkeintaan 35 m. Vastaavasti termisessä laitteessa 100 lämmönvaihdinputken 200 ensimmäisen osan 202 korkeus maan pinnasta voi olla esimerkiksi ainakin 5 m tai ainakin 10 m.

Viitaten kuvaan 2, erään suoritusmuodon mukainen terminen laite käsittää - lisäaineen syöttövälineet 300 prosessin lisäaineen, kuten polttoprosessin lisäaineen, syöttämiseksi esimerkiksi tulipesään tai prosessialueelle, joista - lisäaineen syöttövälineistä 300 osa sijaitsee kaasujen virtauskanavassa 115 ja - mainittu osa lisäaineen syöttövälineistä 300 on kaasujen virtaussuunnassa mainitun lämmönvaihdinputken 200 mainitun tai erään ensimmäisen osan 202 jälkeen. Tällä saavutetaan se etu, että lisäaine tulee syötetyksi vasta lämmönvaihdin-putkella 200 jäähdytettyihin savukaasuihin, jolloin lisäaineiden vaikuttavuus paranee.

Lisäaine on edullisesti nestemäistä, esimerkiksi reagoivan aineen vesiliuosta. Välineet 300 käsittää putken tai vastaavan nestemäisen lisäaineen syöttämiseksi kaasujen virtauskanavaan 115 ja yhden tai useampia suuttimia 310. Edullisesti syöttövälineet 300 jatkuvat virtauskanavan 115 läpi sen koko matkalta eräässä suunnassa, jolloin lisäainetta voidaan syöttää oleellisesti koko virtauskanavan alueelle sen poikkileikkaussuunnassa.

Lisäaine käsittää esimerkiksi ainakin yhtä seuraavista ammoniakki (Nhh), ammoniumioni (NhV), rautasulfaatti (Fe2(S04)s), rautasulfaatti (FeSCU), alumiinisulfaatti (A^SCUh), ammoniumsulfaatti ((NFU^SCU), ammonium-vetysulfaatti ((NFUjHSCU), rikkihappo (H2SO4), ja rikki (S) sekä näiden vesi-liuokset. Edullisesti lisäaine käsittää ammoniakkia (NH3) tai ammoniumioneja (NH4+). Eräs tapa käyttää polttokattilaa 100 on syöttää mainituilla lisäaineen syöttövälineillä polttokattilaan lisäainetta, joka käsittää ammoniakkia (NH3) tai ammoniumioneja (NH4+). Eräässä termisen laitteen käytössä - syötetään mainituilla lisäaineen syöttövälineillä termiseen laitteeseen lisäainetta, joka - lisäaine käsittää ainakin yhtä seuraavista ammoniakki (Nhh), ammoniumioni (NH4+), (Fe2(S04)3), (FeS04), (AI2(S04)3), ((NH4)2S04), ((NH4)HS04), (H2S04), ja rikki (S) sekä näiden vesiliuokset. Eräässä edullisessa suoritusmuodossa lisäaine käsittää ammoniakkia (Nhh) tai ammoniumioneja (NH4+).

Viitaten edelleen kuvaan 2, eräs suoritusmuoto käsittää - ensimmäisen lämmönvaihtimen, joka käsittää mainitun lämmönvaihdin-putken 200 ja lisäksi useita lämmönvaihdinputkia 200, jotka käsittävät sisä-putkea 210, ainakin yhden ulkoputken 220 ja väliainekerroksen 230, joka jää ulkoputken ja sisäputken osan väliin, - toisen lämmönvaihtimen, joka käsittää useita lämmönsiirtoputkia, joka - ensimmäinen lämmönvaihdin on järjestetty kaasujen virtaussuunnassa ennen mainittua toista lämmönvaihdinta, joka - toinen lämmönvaihdin on etäisyyden päässä ensimmäisestä lämmön-vaihtimesta, jolloin toisen lämmönvaihtimen ja ensimmäisen lämmönvaihtimen väliin jää tila 350, - osa lisäaineen syöttövälineistä 300 sijaitsee kaasujen virtauskanavassa 115 ja - mainittu osa lisäaineen syöttövälineistä 300 on järjestetty mainittuun tilaan 350.

Esimerkiksi toinen lämmönvaihdin voi olla järjestetty termisen laitteen 100 prosessialueen 110 yläosaan, kuten kuvassa 2 on esitetty. Toinen lämmönvaihdin voi olla esimerkiksi tavanomainen putkipaketti käsittäen useita lämmönsiirtoputkia. Toinen lämmönvaihdin on eräässä suoritusmuodossa, kuvassa 2, sekundääritulistin 154.

Selvästi osa lisäaineen syöttövälineen putkista sijaitsee polttokattilan ulkopuolella. Lisäksi on ilmeistä, että muita lisäaineen syöttövälineitä voi sijaita polttokattilan muissa osissa.

Viitaten kuvaan 2, polttokattilan 100 eräs suoritusmuoto käsittää - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan 202, eli lämmönvaihdin-putken ensimmäisen ensimmäisen osan 202, - mainittu lämmönvaihdinputki käsittää toisen ensimmäisen osan 202b, joka jatkuu mainitussa kaasujen virtauskanavassa eräästä seinämästä (toinen seinämä 114, kuva 2) samaan tai muuhun seinämään (ensimmäinen seinämä 112, kuva 2), joka - toinen ensimmäinen osa 202b tai mainitun toisen ensimmäisen osan 202b sisäputki on koko matkaltaan eristetty kaasujen virtauskanavasta toisen ui ko-putken ja/tai eristeen avulla, ja - mainittu sisäputki 210 yhdistää mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen ensimmäisen osan mainittuun lämmönvaihdinputken toiseen ensimmäiseen osaan mainitun kaasujen virtauskanavan ulkopuolella. Tällöin sisäputki 210 on helppo ohjata takaisin kanavaan 115, eikä erillistä eristettyä aluetta 150 välttämättä tarvita, vaikka ensimmäiset osat jatkuvat suoraan virtauskanavassa 115.

On myös mahdollista, että toinen ensimmäinen osa 202b on ainoastaan lähes koko matkaltaan eristetty virtauskanavasta 115, kuten aiemmin on esitetty (ks. vaihtoehdot A, A1, A2 ja B aiemmin). Toinen ensimmäinen osa käsittää ainakin sisäputken, joka on edellä kuvatusti eristetty - ainakin suurimmaksi osaksi -kaasujen virtauskanavasta 115. Lisäksi toinen ensimmäinen osa voi käsittää, ja edullisesti käsittää, toisen toisen osan, jossa ulkoputki ympäröi toisen ensimmäisen osan sisäputkea.

Kuvassa 2 ensimmäinen ensimmäinen osa 202 jatkuu laitteen seinämän ensimmäisestä alueesta 122 mainittuun laitteen seinämän toiseen alueeseen 124 lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa ja toinen ensimmäinen osa 202b jatkuu mainitusta laitteen seinämän toisesta alueesta 124 mainittuun laitteen seinämän ensimmäiseen alueeseen 122 lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa.

Edellä kuvatusti ensimmäinen ensimmäinen osa 202 käsittää ensimmäisen toisen osan 240. Edullisesti myös toinen ensimmäinen osa 202b käsittää toisen toisen osan 240b. Lisäksi olisi mahdollista, että kumpi tahansa ensimmäisistä osista 202, 202b käsittäisi useita toisia osia, kuten kuvassa 1c on esitetty. Edullisesti osat 240, 240b jatkuvat suoraan savukaasukanavassa 115. Eräässä suoritusmuodossa - mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen toinen osa 240 jatkuu suoraan kaasujen virtauskanavassa, jolloin mainittu ensimmäinen toinen osa 240 jatkuu ensimmäiseen putkessa viilaavan väliaineen virtaussuuntaan suunnattuun pituussuuntaan Sx, - lämmönvaihdinputki käsittää toisen toisen osan 240b, joka jatkuu suoraan kaasujen virtauskanavassa, jolloin mainittu toinen toinen osa 240b jatkuu toiseen putkessa virtaavan väliaineen virtaussuuntaan suunnattuun pituussuuntaan -Sx, joka - toinen pituussuunta -Sx on vastakkainen ensimmäiselle pituussuunnalle Sx, ja - mainittu sisäputki 210 yhdistää mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen ensimmäisen osan 202 mainittuun lämmönvaihdinputken toiseen ensimmäiseen osaan 202b mainitun savukaasujen virtauskanavan 115 ulkopuolella.

Edullisesti vain sisäputki 210 yhdistää mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen ensimäisen osan 202 mainittuun lämmönvaihdinputken toiseen ensimmäiseen osaan 202b mainitun savukaasujen virtauskanavan 115 ulkopuolella, koska tällöin rakenne yksinkertaistuu. Luonnollisesti on mahdollista, että myös ulkoputki 220 jatkuu virtauskanavan 115 ulkopuolelle. Tällä ratkaisulla on se etu, että näin lämmönvaihdinputki 200, tai vastaava lämmönvaihdin, voidaan kytkeä laitteen 100 vesikiertoon siten, että meno- ja paluukierrot ovat kattilan samalla puolella; kuvissa 2 ja 5b vasemmalla puolella. Sama efekti saadaan aikaan myös käyttämällä eristettyä ja taivutettua putkea kuvien 1d ja 1e mukaisesti. Näissä suoritusmuodossa terminen laite käsittää - lämmönsiirtoväliaineen menokierron 410 lämmönsiirtoväliaineen syöttämiseksi lämmönvaihdinputkeen 200 ja - lämmönsiirtoväliaineen paluukierron 420 lämmönsiirtoväliaineen tuomiseksi lämmönvaihdinputkesta 200 ja - lämmönvaihdinputki 200 on liitetty menokiertoon 410 ja paluukiertoon 420 polttokattilan ensimmäisen seinämän 112 samalla puolella.

Edullisesti lämmönvaihdinputki 200 toimii polttokattilan 100 viimeisenä tulis-timena. Tällöin polttokattila käsittää - välineet lämmönsiirtoväliaineen johtamiseksi tertiääritulistimelta 156 mainittuun lämmönvaihdinputkeen 200. Tässä vaiheessa lämmönsiirtoväliaineena toimii tyypillisesti tulistettu höyry.

Jos terminen laitelOO käsittää kaksi tai useampia kuvatunkaltaisia eristettyjä ensimmäisiä osia 202 siten, että ainakin kahden lämmönvaihdinputken osan (202, 202b) väliin jää etäisyys kaasujen virtaussuunnassa, sijaitsevat osat (202, 202b) edullisesti myötävirran suuntaan kaasujen virtauskanavassa; sekä väliaineen myötävirran suuntaan, että kaasujen myötävirran suuntaan. Tarkemmin sanoen tällaisessa termisessä laitteessa - mainittu lämmönvaihdinputken toinen ensimmäinen osa 202b sijaitsee sisä-putkessa 210 virtaavan lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen ensimmäisen osan 202 jälkeen, ja - mainittu lämmönvaihdinputken toinen ensimmäinen osa 202b sijaitsee lämmönvaihdinputken ulkopuolella virtaavan kaasun virtaussuunnassa mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen ensimmäisen osan 202 jälkeen.

Esimerkiksi kuvassa 2 toinen ensimmäinen osa 202b sijaitsee ensimmäisen ensimmäisen osan 202 yläpuolella. Kun tulistettu höyry kulkee ensimmäisen ensimmäisen osan 202 sisäpuolelta toisen ensimmäisen osan 202b sisäpuolelle, vastaavana aikana kaasuja virtaa ylöspäin, eli ensimmäisen ensimmäisen osan 202 ulkopinnalta kohti toisen ensimmäisen osan 202b ulkopintaa. Tällaisessa järjestelyssä molemmat osat 202 ja 202b lämpenevät keskenään tasaisemmin kuin järjestelyssä, jossa osat 202, 202b olisivat virtauksiin nähden vastavirran suuntaan. Tasaisempi lämpeneminen pienentää aiheutuvia lämpöjännityksiä ja parantaa käyttöikää.

Edullisesti myös tertiääritulistin 156 on suunnattu myötävirran suuntaan, kuten kuvassa 2 on esitetty. Tertiääritulistimesta 156 ulos virtaavan lämmönsiirto-väliaineen virtaussuuntaa on havainnollistettu nuolella 405. Tertiääritulistimen 156 paluukierrosta tulistettu höyry johdetaan edelleen kerrosrakenteisen lämmönvaihdinputken 200 menokiertoon 410.

Termisen laitteen käytön aikana lämmönsiirtoväliaine ja savukaasu vihaavat edellä kuvatulla tavalla. Muuna aikana kattilassa 100 lämmönsiirtoväliaine ja savukaasu on järjestetty virtaamaan edellä kuvatulla tavalla. Virtaussuunta on termisestä laitteesta alan ammattimiehelle ilmeinen. Lämmönsiirtoväliaine virtaa syötöstä käyttöön, kuten voimantuottoon tai lämmönkäyttöön. Kaasut vihaavat prosessialueelta käyttöön, kuten lämmön talteenottoon tai poistoon.

Kuvassa 2 esitetyssä suoritusmuodossa - termisen laitteen, kuten polttokattilan, seinämä käsittää nokan 180 ja - mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 jatkuu mainitusta nokasta 180.

Kuvassa 2 nokka 180 käsittää mainitun laitteen seinämän toisen alueen 124. Alueita ja seinämiä voidaan nimetä vapaasti, joten nokka voisi käsittää vaihtoehtoisesti mainitun kattilan seinämän ensimmäisen alueen 122. Lisäksi kattilan ensimmäinen seinämä 112 voi käsittää nokan 180, tai jokin muu kattilan seinämä voi käsittää nokan 180.

Kun nokka 180 käsittää mainitun laitteen seinämän ensimmäisen 122 tai toisen 124 alueen, lämmönvaihdinputken 200 ensimmäisen osan 202 (tai 202b) jänneväli lyhenee, sillä nokka 180 suuntautuu kattilan seinämästä kaasujen virtauskanavaa 115 kohti. Näin nokka muodostaa seinämään ulokkeen, joka suuntautuu kaasujen virtauskanavaan. Nokka kaventaa kaasujen virtauskanavaa. Lyhyempi jänneväli tukevoittaa lämmönvaihdinputkien 200 rakennetta. Edellä esitettiin edullisia pituuksia lämmönvaihdinputken 200 ensimmäiselle osalle 202 ja toiselle osalle 240, joka pituus vastaa mainittua jänneväliä.

Kuvassa 3a on esitetty eräs tapa lämmönvaihdinputken 200 liittämiseksi termisen laitteen 100 ensimmäiseen seinämään 112 seinämän ensimmäisellä alueella 122. Liittäminen voidaan tehdä vastaavalla tavalla seinämän toisella alueella 124. Kuvassa 3a on esitetty seinämän ensimmäistä aluetta 122 ja sen lähialuetta sivultapäin nähtynä.

Kuvassa 3a esitetty kattilan seinämä 112 käsittää lämmönsiirtoputkia 510 lämmön talteen ottamiseksi. Seinämän läpi on ensimmäisellä alueella 122 viety sisäputkia 210a - 21 Of, jotka savukaasujen virtauskanavan 115 puolella on järjestetty ulkoputkien 220a,a - 220a,f ja 220b,a - 220b,f sisäpuolelle edellä kuvatulla tavalla. Näin ollen ulkoputket kuuluvat ensimmäisiin toisiin osiin 240a,x ja toisiin toisiin osiin 240b,x, missä x on a, b, c, d, e tai f. Vastaavasti sisäputki 21 Ox jakautuu ensimmäiseen ensimmäiseen osaan 202a,x ja toiseen ensimmäiseen osaan 202b,x. Ainakin osaa ensimmäisistä osista 202a,x ja 202b,x ympäröi ulkoputki 220a,x tai 220b,x, vastaavasti, edellä kuvatulla tavalla. Koska ulkoputket on liitetty alueisiin 122, 124, ja mainittujen alueiden lämpötila on matalampi kuin lämpötila virtauskanavassa 115, nousee ui ko-putkien 220 lämpötila siirryttäessä alueen 122, 124 läheisyydestä virtaus-kanavan keskiosiin. Tästä aiheutuu lämpötilagradientti ulkoputkeen, ja mainittu lämpötilagradientti saattaa heikentää ulkoputken 220 käyttöikää.

Kuvan 3a ja 3b mukaisessa suoritusmuodossa -termisen laitteen 100 seinämän ensimmäinen 122 tai toinen 124 alue käsittää kotelon 450, joka - kotelo 450 ulkonee termisen laitteen seinämästä, kuten ensimmäisestä 112 tai toisesta 114 seinämästä, mainitusta kaasujen virtauskanavasta 115 katsoen ulospäin, joka kotelo 450 käsittää läpiviennin mainitun sisäputken 210, 210a - 21 Oe viemiseksi termisen laitteen reaktioalueelta 110, kuten poltto-kattilan tulipesästä 110 tai kaasujen virtauskanavasta ulos 115, ja o jonka kotelon 450 sisäpintaan on liitetty mainittu ulkoputki 220, 220a -220e lämmönvaihdinputken 200 sisäputken 210 ja valinnaisesti väli-ainekerroksen 230 suojaamiseksi, o jonka kotelon 450 sisäpinnasta jatkuu seinämän viereistä eristettä 255, 257 termisen laitteen reaktioalueelle 110 tai kaasujen virtauskanavaan 115; tai o jonka kotelon 450 sisäpinnasta jatkuu mainittu ensimmäisen osan 202 eristämätön alue 470 (kuva 1 i) termisen laitteen reaktioalueelle 110 tai kaasujen virtauskanavaan 115.

Edullisesti ulkoputki 220 on liitetty tiiviisti kotelon 450 sisäpintaan, jotta savukaasukanavan 115 savukaasut eivät pääse kosketuksiin eristekerroksen 230 tai sisäputken 210 kanssa. Ulkoputki voi olla esimerkiksi hitsattu kiinni koteloon 450.

Myös kuvien 1b ja 1c mukaisissa suoritusmuodoissa voidaan käyttää koteloa 450. Tällöin - kotelon 450 sisäpinnasta jatkuu seinämän viereistä eristettä 255 kaasujen virtauskanavaan 115 lämmönvaihdinputken sisäputken suojaamiseksi.

Vielä lisäksi, kuvien 1 i ja 3b mukaisesti on mahdollista, että sisäputken 210 eristämätön alue 270 sijoittuu koteloon 450.

Kun kotelo 450 edellä kuvatusti ulkonee kattilan seinästä, kotelossa 450 kaasujen virtaus on erittäin hidasta verrattuna kaasujen virtauskanavan 115 virtaukseen. Tällöin kotelossa tapahtuu huomattavan vähän korroosiota aiheuttavaa kondensoitumista. Ensinnäkin, koska virtaus on vähäistä, kaasu-määrä, josta kondensoitumista voi tapahtua, pienenee. Tällöin kondensoitumi-nenkin vähenee. Toiseksi, koska kotelossakin kaasuista otetaan talteen lämpöä, niin kotelossa oleva kaasu jäähtyy kylmemmäksi kuin virtaus-kanavassa 115 virtaava kaasu. Tällaisilla kylmemmillä alueilla korroosio on hidasta, kuten edellä on esitetty.

Lisäksi lämpötila kotelossa 450 nousee reuna-alueelta kohti virtauskanavaa 115. Kotelollisessa ratkaisussa ulkoputken 220 lämpötila nousee selvästi pidemmällä matkalla kuin tilanteessa, jossa mainittua ulkonevaa koteloa ei olisi. Pidempi matka puolestaan tarkoittaa pienempää lämpötilagradienttia, mikä nostaa käyttöikää verrattuna ratkaisuun ilman mainittua koteloa. Korroosion vähentämiseksi ja lämpötilagradientin riittäväksi pienentämiseksi kotelon syvyys L (kuva 3b) voi olla esimerkiksi ainakin 10 cm, edullisemmin ainakin 15 cm tai ainakin 20 cm.

Kuvassa 3b on esitetty periaatekuvana kuvan 3a tilannetta päältä päin nähtynä. Kuvassa 3b mainitun kotelon 450 sisäpinnan ja mainitun ulkoputken 220 ulkopinnan väliin jää etäisyys d, jolloin mainittu ulkoputki 220 (ja siten myös sisäputki 210) on lämpöeristetty kattilan seinästä. Etäisyys d voi olla esimerkiksi ainakin 1 mm, ainakin 5 mm tai ainakin 10 mm. Kuten edellä on esitetty, kotelossa sisäputki 210 voidaan eräässä suoritusmuodossa eristää seinämän viereisen eristeen 255, 257 (kuvat 1b, 1c) avulla. Tässä suoritusmuodossa kotelon 450 sisäpinnan ja mainitun eristeen 255, 257 ulkopinnan väliin jää edullisesti etäisyys d, jolloin myös mainittu eriste on lämpöeristetty kotelosta. Etäisyys d voi tässäkin tapauksessa olla esimerkiksi ainakin 1 mm, ainakin 5 mm tai ainakin 10 mm. Edelleen eräässä suoritusmuodossa, jossa osa sisäputkesta on eristämätön, mainitun kotelon 450 sisäpinnan ja eristä-mättömän alueen 470 väliin jää etäisyys d. Tällöin sisäputki 210 on lämpö-eristetty termisen laitteen seinämästä. Tällainen etäisyys edelleen lämpö-eristää lämmönvaihdinputkea 200 kattilan seinästä (112, 114) ja lisää lämmön-vaihdinputken 200 käyttöiän odotetta, eli todennäköistä käyttöikää. Kuten myöhemmin esitetään, etäisyys d ei välttämättä ole vakio, jos esimerkiksi kotelon 450 sisäpinta kaareutuu. Etäisyydellä d tarkoitetaan ulkoputken 220 tai eristeen 260 ulkopinnan lyhintä etäisyyttä siitä janasta, joka muodostuu kotelon 450 yhtyessä kattilan siihen seinämään, josta kotelo 450 ulkonee (esim. ensimmäiseen seinämään 112, ks. kuvat 4a ja 4b). Väljemmin sanoen etäisyys d on ulkopinnan etäisyys laitteen 100 seinämästä 112 kotelon 450 virtauskanavan 115 puoleisessa päässä.

Edullisesti ainakin yksi kotelon 450 seinämistä ei käsitä lämmönsiirtoputkea 510, jotta kotelon lämpötila pysyisi korkeana. Tämä edelleen pienentää mainittua lämpötilaeroa. Rakennusteknisistä syitä johtuen yksi lämmönsiirto-putki 510’, joka normaalisuunnittelussa jatkuisi seinämässä 112 voidaan siirtää kotelon 450 ja lämmönvaihdinputkien 200 (210, 220) tieltä sivuun. Edullisesti tällaisen sivuun siirretyn lämmönsiirtoputken 510’ ja kotelon 450 väliin jää kuvan 3b mukaisesti etäisyys kotelon lämpöeristämiseksi myös mainitusta lämmönsiirtoputkesta. Tämä etäisyys, di (kuva 3b), voi olla esimerkiksi ainakin 1 mm tai ainakin 2 mm, kuten ainakin 5 mm.

Esitettyä koteloa 450 voidaan käyttää myös sellaisen lämmönvaihdinputken yhteydessä, joka ei käsitä ulkoputkea lainkaan, vaan ainoastaan ainakin osittain eristetyn ensimmäisen osa. Esitettyä koteloa 450 voidaan käyttää myös sellaisen lämmönvaihdinputken yhteydessä, joka ei käsitä oleellisen suoraan ulkoputkea. Tällainen terminen laite käsittää - ainakin ensimmäisen seinämän, joka rajaa kaasujen virtauskanavaa ja - lämmönvaihdinputken, joka käsittää ainakin sisäputken, josta lämmön-vaihdinputkesta ainakin lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa on sijoitettu mainittuun kaasujen virtauskanavaan ja jatkuu mainitussa kaasujen virtaus-kanavassa mainitusta ensimmäisestä seinämästä mainittuun ensimmäiseen seinämään tai erääseen toiseen seinämään, joka rajaa kaasujen virtaus-kanavaa siten, että (A) - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan 202 sisäputki 210 on joiltakin osin eristetty kaasujen virtauskanavasta 115 mainitun ulkoputken 220 ja/tai eristeen 260 avulla, ja - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan 202 sisäputki 210 on kaasujen virtauskanavasta 115 eristämätön yhdellä tai useammalla eristämät-tömällä alueella 270 (kuva 1i) siten, että (A1) - suurimmankaan ensimmäisen osan 202 eristämättömän alueen 270 pituus ei ylitä 15 cm:ä; edullisesti suurimmankaan eristämättömän alueen 270 pituus ei ylitä 10 cm:ä, missä pituus on mitattu sisäputken pituussunnan suuntaan; tai (A2) - kaikkien ensimmäisen osan 202 eristämättömien alueiden 270 kaikkien kohtien etäisyys termisen laitteen muista lämpöpinnoista (muista kuin lämmön-vaihdinputki 200 itse) on korkeintaan 15 cm; edullisesti korkeintaan 10 cm; tai (B) - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa tai mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan sisäputki on koko matkaltaan eristetty kaasujen virtauskanavasta ulkoputken ja/tai eristeen avulla.

Lisäksi - termisen laitteen seinämä käsittää kotelon, joka - kotelo ulkonee termisen laitteen seinämästä, mainitusta kaasujen virtaus-kanavasta katsoen ulospäin, joka - kotelo käsittää läpiviennin mainitun sisäputken viemiseksi termisen laitteen prosessialueelta tai kaasujen virtauskanavasta ulos.

Kotelon sisäpintaan voi olla liitetty mainittu ulkoputki. Kotelon sisäpinnasta voi jatkua seinämän viereistä eristettä kaasujen virtauskanavaan lämmönvaihdinputken sisäputken suojaamiseksi.

Kuvissa 4a ja 4b esitetään päältä päin nähtynä eräitä kotelon 450 suoritusmuotoja. Kuvissa kotelon seinämä 452 muodostaa koteloon 450 joustavan rakenteen, joka on järjestetty ottamaan vastaan termisen laitteen 100 ja lämmönvaihdinputken 200 lämpölaajeneminen.

Esimerkiksi kuvassa 4a esitetään päältä päin nähtynä periaatekuvana erästä koteloa 450. Kuvan 4a suoritusmuodossa - mainitun kotelon 450 ainakin yksi seinämä 452 muodostaa ainakin kaksi mutkaa 455, jolloin - mainittu kotelon 450 seinämä 452 muodostaa koteloon 450 joustavan rakenteen, joka on järjestetty ottamaan vastaan termisen laitteen 100, kuten kattilan 100, ja lämmönvaihdinputken 200 lämpölaajeneminen.

Kuvassa 4b esitetään edelleen suoritusmuoto, joka tehokkaammin ottaa vastaan lämpölaajenemisen. Kuvan 4b suoritusmuodossa - mainitun kotelon 450 ainakin yksi seinämä 452 muodostaa ainakin yhden taitteen 460, joka erkanee kotelon 450 seinämän linjasta, jolloin - mainittu taite 460 muodostaa koteloon 450 joustavan rakenteen, joka on järjestetty ottamaan vastaan termisen laitteen, kuten kattilan 100, ja lämmönvaihdinputken 200 lämpölaajeneminen. Taite 460 muodostaa kotelosta 450 palkeen, eli putkimaisen rakenteen, joka painettaessa lyhenee ja vedettäessä pitenee. Tällaisen paljemaisen kotelon 450 pituus on järjestetty muuttumaan lämpöjännitysten vaikutuksesta.

Kotelon 450 seinämän linjalla tarkoitetaan sellaista tasoa, joka parhaiten on sovitettavissa (taitteisen) kotelon seinämän muotoon. Kun kotelon seinämä käsittää taitteen 460, käsittää se ainakin kolme mutkaa 455 (ei esitetty viitenumeroin kuvassa 4b).

Kuvassa 4b kotelo 450 ulkonee (erkanee ulospäin) termisen laitteen 100 ensimmäisestä seinämästä 112. Taite 460 edelleen ulkonee kotelon 450 seinämän 452 linjasta siten, että taite 460 suuntautuu mainitun ensimmäisen seinämän 112 suuntaisesti. Taite voisi ulkonemisen sijaan erkaantua seinämän 452 linjasta koteloon 450 sisäänpäin. Lisäksi ainakin kahden taitteen tapauksessa ensimmäinen taite 460 voi erkaantua ulospäin (ulota) ja toinen erkaantua sisäänpäin. Kuvassa 4b kotelon 450 kumpikin esitetty kotelon seinämä käsittää kaksi taitetta 460.

Edellä termisen laitteen 100 ja lämmönvaihdinputken 200 lämpölaajenemisen vastaanottamisella tarkoitetaan sitä, että vaikka lämmönvaihdinputki 200 ja terminen laite 100 (kuten kattila, esimerkiksi kattilan seinä) laajenevat eri määrän, johtuen termisen laitteen 100 ja lämmönvaihdinputken 200 erilaisista käyttölämpötiloista ja/tai erilaisista lämpölaajenemiskertoimista, rakenteeseen ei muodostu merkittäviä lämpöjännityksiä, koska rakenne joustaa, eli ottaa vastaan lämpölaajenemisen. Tällaisessa rakenteessa ainakin osa kotelon 450 seinämästä 452 on järjestetty taipumaan lämpöjännityksien seurauksena. Kun kotelon seinämä 452 käsittää mutkan, lämpölaajenemisen seurauksena mutka suoristuu tai käyristyy lisää, mikä vaatii huomattavan paljon pienempiä jännityksiä, kuin esimerkiksi kotelon 450 suoran seinämän venyttäminen tai puristaminen kotelon seinämän suunnassa.

Kuvassa 5 on esitetty vielä eräs edullinen ratkaisu polttokattilassa. Kuva 5 esittää sivulta päin nähtynä lämmönvaihdinta, joka käsittää esitetyn kaltaisia lämmönvaihdinputkia 200 ja sen osia. Kuvan 5 osa lila on esitetty aiemmin kuvan 3a yhteydessä. Ratkaisu käsittää useita sisäputkia 210a-210f. Kukin sisäputki käsittää ensimmäisen ensimmäisen osan ja toisen ensimmäisen osan, esimerkiksi sisäputki 21 Of käsittää ensimmäisen ensimmäisen osan 202a,f ja toisen ensimmäisen osan 202b,f. Ensimmäiset osat 202a,f ja 202b,f koostuvat kuvatuista toisista osista 240a,f ja 240b, f (vastaavasti), eli po. toiset osat jatkuvat suoraan ja käsittävät ulkoputket 220a,f ja 220b,f vastaavasti. Lämmönvaihdinputki (kuten putki 200) jatkuu kattilan ensimmäisestä seinästä 112 vastakkaiseen seinään 114. Kuvassa 5 lämmönvaihdinputki jatkuu kattilan ensimmäisestä seinästä 112 vastakkaisen seinän 114 nokkaan 180, kuten kuvassa 2. Kuvassa 5 esitetty lämmönvaihdin käsittää useita kuvassa 1b esitettyjä kerrosrakenteisia lämmönvaihdinputkia 200, jotka jatkuvat suoraan savukaasujen virtauskanavassa 115 ja kääntyvät virtauskanavan 115 ulkopuolella, tässä tapauksessa nokan 180 sisällä (vrt. kuvat 2 ja 3a).

Ensimmäiselle alueelle 122 on järjestetty ensimmäinen kotelo 450a sisä-putkien 220, kuten sisäputken 21 Of, läpiviemiseksi savukaasujen virtaus-kanavan 115 ulkopuolelta virtauskanavaan 115. Lisäksi virtauskanavan 115 puolella sisäputket on järjestetty ulkoputkien 220, kuten ulkoputkien 220a,f ja 220b,f, sisään, kuten edellä on esitetty. Vastaavasti toiselle alueelle 124 on järjestetty toinen kotelo 450b sisäputken 210 tuomiseksi ulos virtauskanavan 115 puolelta nokan 180 sisään. Toinen kotelo 450b käsittää kaksi taitetta 460b lämpölaajenemisen vastaanottamiseksi.

Kuvassa 5 useita sisäputkia 220 viedään läpi saman kotelon kautta. On myös mahdollista, että kutakin yhden putken yhtä läpivientiä varten järjestetään yksittäiskotelo. Tällainen yksittäiskotelo voi käsittää edellä kuvatulla tavalla ainakin kaksi mutkaa 455, kuten taitteen 460. Tällä ratkaisulla saavutetaan se etu, että epätasaisessa käyttölämpötilassa kukin lämmönvaihdinputki 200 pääsee laajenemaan eri tavalla, sillä kukin yksittäiskotelo ottaa vastaan kunkin yhden putken osan 240, 240b lämpölaajenemisen.

Kuvan 5 suoritusmuoto voidaan toteuttaa myös yleisemmässä termisessä laitteessa. Yleisesti kuvien 1 - 5 esitetty terminen laite voi olla tyypiltään esimerkiksi - pyrolyysireaktori, - kaasutusreaktori tai - polttokattila, kuten leijukattila, esimerkiksi kerrosleijukattila tai kiertoleiju-kattila; edullisesti kerrosleijukattila.

Termisen laitteen lisäksi edellä on esitetty menetelmä lämmönsiirtoväliaineen kuumentamiseksi. Menetelmässä - tuotetaan termisen laitteen 100 avulla kuumennettua kaasua, - johdetaan mainittua kaasua kaasujen virtauskanavaan 115, - johdetaan lämmönsiirtoväliainetta lämmönvaihdinputkeen 200, josta ainakin lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 on sijoitettu kaasujen virtaus-kanavaan 115 ja jatkuu mainitussa kaasujen virtauskanavassa 115 mainitun virtauskanavan seinämästä (112, 114) mainitun virtauskanavan 115 samaan (112, 114) tai erääseen toiseen (114, 112) seinämään, ja joka mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa 202 käsittää lämmönvaihdinputken toisen osan 240, joka jatkuu mainitussa kaasujen virtauskanavassa 115, ja - otetaan talteen lämpöä lämmönsiirtoväliaineeseen mainitun lämmönvaihdinputken 200 avulla.

Menetelmässä käytetään lämmön talteenotossa sellaista lämmönvaihdin-putkea 200, että mainittu lämmönvaihdinputken 200 toinen osa 240 käsittää o ainakin osan sisäputkea 210 lämmönsiirtoväliaineen siirtämiseksi sisä-putken osan ensimmäisestä päästä toiseen päähän ja lämmön talteen ottamiseksi lämmönsiirtoväliaineeseen, o ulkoputken 220, joka ympäröi säteittäisesti mainittua sisäputken 210 osaa ja o väliainekerroksen 230, joka jää säteen suunnassa mainitun ulkoputken ja mainitun sisäputken osan väliin, ja - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa 240 jatkuu suoraan tai kaartuu vähemmän kuin 90 astetta ja (A) - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan 202 sisäputki 210 on joiltakin osin eristetty kaasujen virtauskanavasta 115 mainitun ulkoputken 220 ja/tai eristeen 260 avulla, ja - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan 202 sisäputki 210 on kaasujen virtauskanavasta 115 eristämätön yhdellä tai useammalla eristämättö-mällä alueella 270 (kuva 1 i) siten, että (A1) - suurimmankaan eristämättömän alueen 270 pituus ei ylitä 15 cm:ä; edullisesti suurimmankaan eristämättömän alueen 270 pituus ei ylitä 10 cm:ä, missä pituus on mitattu sisäputken pituussunnan suuntaan; tai (A2) - kaikkien eristämättömien alueiden 270 kaikkien kohtien etäisyys termisen laitteen muista lämpöpinnoista (muista kuin lämmönvaihdinputki 200 itse) on korkeintaan 15 cm; edullisesti korkeintaan 10 cm; tai (B) - mainitun lämmönvaihdinputken 200 ensimmäinen osa 202 tai mainitun lämmönvaihdinputken 200 ensimmäisen osan 202 sisäputki 210 on koko matkaltaan eristetty kaasujen virtauskanavasta 115 mainitun ulkoputken 240 ja/tai eristeen 260 avulla.

Menetelmän lämpötiloihin liittyviä piirteitä on esitetty edellä laitteen käytön yhteydessä. Menetelmän lisäainesyöttöön liittyviä piirteitä on esitetty edellä laitteen käytön yhteydessä. Menetelmässä käytettävien rakenteiden teknisiä piirteitä on esitetty edellä termisen laitteen piirteinä.

Claims (19)

1. Terminen laite (100), joka käsittää - ainakin ensimmäisen seinämän (112), joka rajaa kaasujen virtauskanavaa (115) ja - lämmönvaihdinputken (200), joka käsittää ainakin sisäputken (210), josta lämmönvaihdinputkesta (200) ainakin lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa (202) on sijoitettu mainittuun kaasujen virtauskanavaan (115) ja jatkuu mainitussa kaasujen virtauskanavassa (115) mainitusta ensimmäisestä seinämästä (112) mainittuun ensimmäiseen seinämään (112) tai erääseen toiseen seinämään (114), joka rajaa kaasujen virtauskanavaa (115), ja - mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa (202) käsittää lämmönvaihdinputken toisen osan (240), joka jatkuu mainitussa kaasujen virtauskanavassa (115), jossa - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa (240) käsittää o ainakin osan sisäputkea (210) lämmönsiirtoväliaineen siirtämiseksi sisäputken (210) ensimmäisestä päästä toiseen päähän ja lämmön talteen ottamiseksi lämmönsiirtoväliaineeseen, o ulkoputken (220), joka ympäröi säteittäisesti mainittua sisäputken (210) osaa ja o väliainekerroksen (230), joka jää säteen suunnassa mainitun ulkoputken (220) ja mainitun sisäputken (210) osan väliin, jossa termisessä laitteessa (A) - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan (202) sisäputki (210) on kaasujen virtauskanavasta (115) eristämätön yhdellä tai useammalla eristämättömällä alueella (270) siten, että - kaikkien ensimmäisen osan (202) eristämättömien alueiden (270) kaikkien kohtien etäisyys termisen laitteen (100) muista lämpöpinnoista on korkeintaan 15 cm; tai (B) - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa (202) tai mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan (202) sisäputki (210) on koko matkaltaan eristetty kaasujen virtauskanavasta (115) mainitun ulkoputken (220) ja/tai eristeen (230, 255, 257, 260) avulla, tunnettu siitä, että - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa (240) jatkuu suoraan tai kaartuu vähemmän kuin 90 astetta, - laitteen (100) seinämä (112, 114) käsittää ulokkeen, joka suuntautuu kaasujen virtauskanavaan (115) ja - mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa (202) jatkuu mainitusta ulokkeesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen terminen laite (100), jossa - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa (240) jatkuu mainitusta laitteen ensimmäisestä seinämästä (112) mainittuun kaasujen virtauskanavaan (115); edullisesti mainittu lämmönvaihdinputken toinen (240) osa käsittää mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan (202).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen terminen laite (100), jonka mainittu lämmönvaihdinputki (200) käsittää - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan (202, 202a), eli lämmönvaihdinputken ensimmäisen ensimmäisen osan (202a), - mainittu lämmönvaihdinputki (200) käsittää toisen ensimmäisen osan (202b), joka jatkuu mainitussa kaasujen virtauskanavassa (115) eräästä seinämästä (112, 114) samaan tai muuhun seinämään (112, 114), joka (i,a) - toinen ensimmäinen osa (202b) tai sen sisäputki (210) on kaasujen virtauskanavasta (115) eristämätön yhdellä tai useammalla eristämättömällä alueella (270) siten, että - kaikkien toisen ensimmäisen osan (202b) eristämättömien alueiden (270) kaikkien kohtien etäisyys termisen laitteen (100) muista lämpöpinnoista on korkeintaan 15 cm; tai (i.b) - toinen ensimmäinen osa (202b) tai mainitun toisen ensimmäisen osan (202b) sisäputki (210) on koko matkaltaan eristetty kaasujen virtauskanavasta (115) toisen ulkoputken (240b) ja/tai eristeen (230, 255, 257, 260) avulla, ja (ii) - mainittu sisäputki (210) yhdistää mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen ensimmäisen osan (202a) mainittuun lämmönvaihdinputken toiseen ensimmäiseen osaan (202b) mainitun kaasujen virtauskanavan (115) ulkopuolella.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen terminen laite (100), jossa - mainittu lämmönvaihdinputken toinen ensimmäinen osa (202b) sijaitsee sisä-putkessa (210) viilaavan lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen ensimmäisen osan (202a) jälkeen, ja - mainittu lämmönvaihdinputken toinen ensimmäinen osa (202b) sijaitsee lämmönvaihdinputken ulkopuolella viilaavan kaasun virtaussuunnassa mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen ensimmäisen osan (202a) jälkeen.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen terminen laite (100), jossa - mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa (202, 202a, 202b) käsittää mainitussa kaasujen virtauskanavassa (115) lämpöeristetyn osan (250), jossa lämpöeristetyssä osassa (250) o sisäputkea (210) ei ympäröi ulkoputki (220), ja mainitussa lämpöeristetyssä osassa (250) sisäputki (210) on lämpöeristetty lämpöeristeen (255, 257, 260) avulla virtauskanavan (115) kaasuista tai o sisäputkea (210) ympäröi ulkoputki (220), ja mainitussa lämpöeristetyssä osassa (250) ulkoputki (220) on lämpöeristetty lämpöeristeen (255, 257, 260) avulla virtauskanavan (115) kaasuista.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen terminen laite (100), jossa (A) - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa (240) jatkuu mainitusta laitteen ensimmäisestä seinämästä (112) mainittuun lämpöeristettyyn osaan (250) saakka tai (B) - terminen laite (100) käsittää seinämän viereistä eristettä (255, 257), joka jatkuu mainitusta laitteen ensimmäisestä seinämästä (112) kaasujen virtauskanavaan (115), - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa (240) jatkuu mainitusta laitteen seinämän viereisestä eristeestä (255, 257) mainittuun lämpöeristettyyn osaan (250) saakka, ja - mainittu seinämän viereinen eriste (255, 257) on järjestetty eristämään ainakin lämmönvaihdinputken sisäputkea (210) kaasujen virtauskanavasta (115).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen terminen laite (100), jossa - mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa (202, 202a, 202b) on vaakasuuntainen, tai mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan (202, 202a, 202b) pituussuunta muodostaa jokaisessa pisteessään vaakatason kanssa kulman, joka on alle 30 astetta.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen terminen laite (100), jossa - terminen laite (100) käsittää useita muita lämmönsiirtoputkia (154, 156) kaasujen virtauskanavan (115) seinämien sisäpuolella lämmön talteen ottamiseksi, - mainittu lämmönvaihdinputki (200) ja mainitut muut lämmönsiirtoputket (154, 156) muodostavat yhtenäisen lämmönsiirtoväliaineen virtauskanavan lämmönsiirtoväliaineen kuumentamiseksi, ja (A) - mainittu lämmönsiirtoväliaineen virtauskanava käsittää lämmönsiirto-väliaineen virtaussuunnassa viimeisenä kaasujen virtauskanavaan (115) sijoitettuna lämmönsiirtoelementtinään mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan (202) tai (B) - mainittu lämmönsiirtoväliaineen virtauskanava käsittää lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa viimeisen kaasujen virtauskanavaan (115) sijoitetun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan (202) ja ainakin yhden sitä lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa seuraavan kaasujen virtauskanavaan sijoitetun lämmönsiirtoputken (154, 156) ja - mainittu viimeinen lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa (202) on järjestetty ulkoputken (220) ulkopuolella virtaavan kaasun virtaussuunnassa ennen mainittuja sitä lämmönsiirtoväliaineen virtaussuunnassa seuraavia kaasujen virtauskanavaan sijoitettuja lämmönsiirtoputkia (154, 156).

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen terminen laite (100), joka käsittää - lisäaineen syöttövälineet (300) prosessin lisäaineen syöttämiseksi, joista - osa lisäaineen syöttövälineistä (300) sijaitsee kaasujen virtauskanavassa (115) ja - mainittu osa lisäaineen syöttövälineistä (300) on järjestetty kaasujen virtaus-suunnassa mainitun lämmönvaihdinputken (200) mainitun tai erään ensimmäisen osan (202, 202a, 202b) jälkeen.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen terminen laite (100), joka käsittää - ensimmäisen lämmönvaihtimen, joka käsittää mainitun lämmönvaihdinputken (200) ja lisäksi useita lämmönvaihdinputkia (200), jotka käsittävät sisä-putkea (210), ainakin yhden ulkoputken (220) ja väliainekerroksen (230), joka jää ulkoputken (220) ja sisäputken (210) osan väliin, - toisen lämmönvaihtimen (154, 156), joka käsittää useita lämmönsiirtoputkia (154, 156), - ensimmäinen lämmönvaihdin on järjestetty kaasujen virtaussuunnassa ennen mainittua toista lämmönvaihdinta, joka - toinen lämmönvaihdin on etäisyyden päässä ensimmäisestä lämmön-vaihtimesta, jolloin toisen lämmönvaihtimen ja ensimmäisen lämmönvaihtimen väliin jää tila (350), ja - mainittu osa lisäaineen syöttövälineistä (300) on järjestetty mainittuun tilaan (350).

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen terminen laite (100), jossa - termisen laitteen (100) seinämä (112, 114) käsittää kotelon (450), joka - kotelo (450) ulkonee termisen laitteen seinämästä (115), mainitusta kaasujen virtauskanavasta (115) katsoen ulospäin, joka - kotelo (450) käsittää läpiviennin mainitun sisäputken (210) viemiseksi termisen laitteen (100) prosessialueelta (110) tai kaasujen virtauskanavasta (115) ulos, ja jonka - (i) kotelon (450) sisäpintaan on liitetty mainittu ulkoputki (220), (ii) kotelon (450) sisäpinnasta jatkuu seinämän viereistä eristettä (255, 257) kaasujen virtauskanavaan tai (iii) kotelon (450) sisäpinnasta jatkuu mainittu ensimmäisen osan (202, 202a, 202b) eristämätön alue (470) kaasujen virtaus-kanavaan (115) lämmönvaihdinputken (200) sisäputken (210) suojaamiseksi.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen terminen laite (100), jossa - mainitun kotelon (450) sisäpinnan ja mainitun ulkoputken (220) ulkopinnan väliin jää etäisyys (d); - mainitun kotelon (450) sisäpinnan ja mainitun seinämän viereisen eristeen (255, 257) väliin jää etäisyys (d); tai - mainitun kotelon (450) sisäpinnan ja mainitun eristämättömän alueen (270) väliin jää etäisyys (d), jolloin mainittu sisäputki (210) on lämpöeristetty termisen laitteen (100) seinämästä, koska tällainen etäisyys (d) lämpöeristää lämmönvaihdinputkea (200) termisen laitteen (100) seinämästä (112, 114).

13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen terminen laite (100), jossa - mainitun kotelon (450) seinämä (452) muodostaa koteloon (450) joustavan rakenteen, joka on järjestetty ottamaan vastaan termisen laitteen (100) ja lämmönvaihdinputken (200) lämpölaajeneminen.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 13 mukainen terminen laite (100), joka terminen laite on tyypiltään - pyrolyysireaktori, - kaasutusreaktori tai - polttokattila, kuten leijukattila, esimerkiksi kerrosleijukattila tai kierto-leijukattila; edullisesti kerrosleijukattila.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 1 -14 mukaisen termisen laitteen (100) käyttö, tunnettu siitä, että - ulkoputken (220) ulkopinnan lämpötila on yli 600 °C.

16. Jonkin patenttivaatimuksen 1 -14 mukaisen termisen laitteen (100) käyttö, tunnettu siitä, että - annetaan lämmönsiirtoväliaineen virrata mainitussa sisäputkessa (210), - käytetään lämmönsiirtoväliaineena höyryä ja - sisäputkessa (210) virtaavan lämmönsiirtoväliaineen lämpötila on ainakin 500 °C, edullisesti ainakin 530 °C.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että - ulkoputken (220) ulkopinnan lämpötila on yli 600 °C.

18. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukaisen termisen laitteen (100) käyttö, tunnettu siitä, että - syötetään mainituilla lisäaineen syöttövälineillä (300) termiseen laitteeseen (100) lisäainetta, joka - lisäaine käsittää ainakin yhtä seuraavista ammoniakki (NH3), ammoniumioni (NH4+), rautasulfaatti (Fe2(S04)3), rautasulfaatti (FeS04), alumiinisulfaatti (Al2(S04)s), ammoniumsulfaatti ((NH4)2S04), ammoniumvetysulfaatti ((NH4)HS04), rikkihappo (H2S04), ja rikki (S) sekä näiden vesiliuokset.

19. Menetelmä lämmönsiirtoväliaineen kuumentamiseksi, jossa menetelmässä - tuotetaan termisen laitteen (100) avulla kuumennettua kaasua, -johdetaan mainittua kaasua kaasujen virtauskanavaan (115), - johdetaan lämmönsiirtoväliainetta lämmönvaihdinputkeen (200), joka käsittää ainakin sisäputken (210), josta lämmönvaihdinputkesta (200) ainakin lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa (202) on sijoitettu kaasujen virtauskanavaan (115) ja jatkuu mainitussa kaasujen virtauskanavassa (115) mainitun virtauskanavan seinämästä (112, 114) mainitun virtauskanavan (115) samaan tai erääseen toiseen seinämään (112, 114), ja joka mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa (202) käsittää lämmönvaihdinputken toisen osan (240), joka jatkuu mainitussa kaasujen virtauskanavassa (115), ja - otetaan talteen lämpöä lämmönsiirtoväliaineeseen mainitun lämmönvaihdinputken (200) avulla, jossa - mainittu lämmönvaihdinputken (200) toinen osa (240) käsittää o ainakin osan sisäputkea (210) lämmönsiirtoväliaineen siirtämiseksi sisäputken (210) osan ensimmäisestä päästä toiseen päähän ja lämmön talteen ottamiseksi lämmönsiirtoväliaineeseen, o ulkoputken (220), joka ympäröi säteittäisesti mainittua sisäputken (210) osaa ja o väliainekerroksen (230), joka jää säteen suunnassa mainitun ulkoputken (220) ja mainitun sisäputken (210) osan väliin; ja (A) - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäisen osan (202) sisäputki (210) on kaasujen virtauskanavasta (115) eristämätön yhdellä tai useammalla eristämättömällä alueella (270) siten, että - kaikkien ensimmäisen osan (202) eristämättömien alueiden (270) kaikkien kohtien etäisyys termisen laitteen muista lämpöpinnoista on korkeintaan 15 cm; tai (B) - mainitun lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa (202) tai mainitun lämmön-vaihdinputken ensimmäisen osan (202) sisäputki (210) on koko matkaltaan eristetty kaasujen virtauskanavasta (115) mainitun ulkoputken (220) ja/tai eristeen (230, 255, 257, 260) avulla, tunnettu siitä, että - mainittu lämmönvaihdinputken toinen osa (240) jatkuu suoraan tai kaartuu vähemmän kuin 90 astetta, - laitteen (100) seinämä (112, 114) käsittää ulokkeen, joka suuntautuu kaasujen virtauskanavaan (115) ja - mainittu lämmönvaihdinputken ensimmäinen osa (202) jatkuu mainitusta ulokkeesta. Patentkrav: