JP2015132463A

JP2015132463A - 熱交換器流出物収集器

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Publication number: JP2015132463A
Application number: JP2015003894A
Authority: JP
Inventors: ペーターニルソンラース; Peter Nilsson Lars; ヴァイラントフリードリヒ; Weyland Friedrich
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2015-07-23
Anticipated expiration: 2035-01-13
Also published as: US20170131049A1; US20150198392A1; EP2896921A1; US9587894B2; KR20150084667A; JP6812090B2; CN104776738A; EP2896921B1; KR102212820B1; CN104776738B; ES2603003T3

Abstract

【課題】蓄積した物質がクリーニングされる熱伝達エレメントを備えた機器熱交換器を提供する。
【解決手段】熱伝達エレメントクリーニングシステムと、流出物収集器ホッパと、流出物収集器ホッパクリーニングシステムとを備えた主体の気−気熱交換器が提供される。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０は、熱伝達エレメント１３４から蓄積した物質を除去するために有効である。流出物収集器ホッパ１６２は、熱交換器１１０の熱伝達エレメント１３４から蓄積した物質を除去するために使用されたクリーニング流体を捕捉するために有効である。流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４は、流出物収集器ホッパ１６２の詰まりを防止するために流出物収集器ホッパ１６２からクリーニング流体によって、捕捉された蓄積した物質を除去するために有効である。
【選択図】図３

Description

本開示は、熱交換器流出物収集器、および熱交換器流出物収集器を製造および使用する方法に関する。特に、本開示は、煙道ガス処理システムの効率を高めかつ関連するコストを削減するための、煙道ガス処理システムに関連した再生式気−気熱交換器流出物収集器、再生式気−気熱交換器流出物収集器の製造方法、および再生式気−気熱交換器流出物収集器を使用する方法に関する。

気−気熱交換器（ＧＧＨ）は、未処理の比較的高温の煙道ガスから処理済みの比較的低温の煙道ガスへ熱を伝達するために、燃焼プラント脱硫システムにおいて一般的に使用されている。図１に示されたような従来の回転式気−気熱交換器１０は、ハウジング１４の内部１４ａに取り付けられたロータ１２を有する。ハウジング１４は、熱交換器１０を通る未処理煙道ガスＦＧの矢印２０によって示された流れのための、未処理煙道ガス入口ダクト１６と、未処理煙道ガス出口ダクト１８とを規定している。ハウジング１４は、さらに、熱交換器１０を通る処理済み煙道ガスＴＧの矢印２６によって示された流れのための、処理済み煙道ガス入口ダクト２２と、処理済み煙道ガス出口ダクト２４とを規定している。ロータ１２は、複数の半径方向の隔壁２８もしくはダイヤフラムを有しており、これらの隔壁もしくはダイヤフラムは、それらの間に、熱伝達エレメント３４のエレメント支持バスケット（フレーム）３２用の区画３０を形成している。回転式気−気熱交換器１０は、セクタプレート４０によって処理済み煙道ガスセクタ３８と未処理煙道ガスセクタ３６とに分割されている。セクタプレート４０は、ハウジング１４の開放した上端部４２および開放した下端部４４を“キャップ”し、ハウジング１４の内部１４ａにロータ１２を部分的に包囲するように延びている。

図２は、エレメント支持バスケット３２を示している。エレメント支持バスケット３２内には、幾つかの熱伝達エレメント３４が積層されている。分かりやすくするために図２には幾つかの熱伝達エレメント３４しか示されていないが、エレメント支持バスケット３２の内部３２ａは、通常、複数の熱伝達エレメント３４で満たされている。このように、熱伝達エレメント３４は、エレメント支持バスケット３２の内部３２ａに、間隔を置いた関係で、密に積層されており、これにより、熱伝達エレメント３４の間に、未処理煙道ガスＦＧまたは処理済み煙道ガスＴＧの流れが通るための通路４６を形成している。

図１および図２を参照すると、未処理の高温煙道ガスＦＧは、連続的に回転するロータ１２において熱伝達エレメント３４に熱を伝達する熱交換器１０の未処理ガスセクタ３６を通る流れ２０を有する。エレメント支持バスケット３２内の熱伝達エレメント３４は、矢印５０によって示したように、熱交換器１０の未処理煙道ガスセクタ３６から処理済み煙道ガスセクタ３８へ軸線４８を中心にして回転する。処理済み煙道ガスセクタ３８においては、処理済み煙道ガスＴＧは、熱伝達エレメント３４の間の流れ２６を有している。これにより、処理済み煙道ガスＴＧは、熱伝達エレメント３４によって加熱される。熱交換器１０の別の形式では、熱伝達エレメント３４は固定されている一方で、ハウジング１４の、未処理煙道ガス入口ダクト１６／未処理煙道ガス出口ダクト１８と、処理済み煙道ガス入口ダクト２２／処理済み煙道ガス出口ダクト２４とが、回転する。他の熱伝達エレメント３４の例として、米国特許第２５９６６４２号明細書、米国特許第２９４０７３６号明細書、米国特許第４３９６０５８号明細書、米国特許第４７４４４１０号明細書、米国特許第４５５３４５８号明細書および米国特許第５８３６３７９号明細書が参照される。

気−気熱交換器１０の作動中、エレメント支持バスケット３２における熱伝達エレメント３４は、例えば、重金属、炭素、硫酸、石灰、石灰石および類似の物質などの、フライアッシュおよび物質を、煙道ガス流から熱伝達エレメントの表面に蓄積させる。エレメント支持バスケット３２における熱伝達エレメント３４の表面における物質の増大する蓄積は、熱交換１０において、対応する増大した圧力降下を生じる。エレメント支持バスケット３２における熱伝達エレメント３４からの蓄積した物質の除去は、通常、高圧水洗浄を使用して行われる。熱伝達エレメント３４の表面からの蓄積した物質のクリーニングまたは除去は、対応して、熱交換器１０における上述の圧力降下を排除する。これにより、熱伝達エレメント３４の表面からの蓄積した物質の除去は、熱交換器１０の流れ圧力を、物質蓄積前の水準に戻す。しかしながら、熱伝達エレメント３４から蓄積した物質を除去するための熱伝達エレメント３４のクリーニングのプロセスの間、除去された蓄積した物質が、煙道ガス流によって再び運搬され、煙道ガス流に再び入り込む。このように、気−気熱交換器１０から再び運搬された蓄積した物質は、場合によっては、気−気熱交換器１０からの未処理煙道ガスＦＧの流れに関して下流に配置された関連する海水煙道ガス脱硫スクラバ（図示せず）に入り込み、少なくとも部分的に収集される。海水煙道ガス脱硫スクラバから、例えば、重金属、炭素、硫黄化合物および類似の物質を含んだ蓄積した物質は、関連する海水処理プラントに進入し、場合によっては海へ排出される。煙道ガス流において再び運搬され、場合によっては環境中へ排出される、気−気熱交換器１０からの蓄積した物質を低減または排除するための解決手段が必要とされている。

米国特許第２５９６６４２号明細書米国特許第２９４０７３６号明細書米国特許第４３９６０５８号明細書米国特許第４７４４４１０号明細書米国特許第４５５３４５８号明細書米国特許第５８３６３７９号明細書

したがって、気−気熱交換器から解離または除去された蓄積した物質が煙道ガス流において再び運搬され、場合によっては環境中へ排出されることなしに、与えられた熱伝達量においてより小さな圧力降下を提供するために、蓄積した物質がクリーニングされる熱伝達エレメントを備えた気−気熱交換器が必要とされている。

図３から図５において、本開示は、エレメント支持バスケット１３２と、熱伝達エレメント１３４と、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、流出物収集器ホッパ／トレー１６２と、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４とを備える気−気熱交換器１１０に向けられている。同様に、本開示は、エレメント支持バスケット１３２と、熱伝達エレメント１３４と、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、流出物収集器ホッパ／トレー１６２と、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４とを備える主体の気−気熱交換器１１０を製造する方法、およびエレメント支持バスケット１３２と、熱伝達エレメント１３４と、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、流出物収集器ホッパ／トレー１６２と、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４とを備える主体の気−気熱交換器１０を使用する方法を提供する。

主体の気−気熱交換器１１０は、図１に示された上述の従来の熱交換と共通の多くの特徴を有する。したがって、分かりやすくするために、図１の特徴と共通の図３の特徴は、図１で使用された符号の前に数字“１”を付した参照符号を有する。

前述のように、主体の気−気熱交換器１１０は、複数の熱伝達エレメント１３４を備えたエレメント支持バスケット１３２を有する。熱伝達エレメント１３４は、エレメント支持バスケット１３２内に配置されている。熱伝達エレメント１３４は、熱伝達エレメント１３４の間に間隔を形成するように成形されており、以下でさらに詳しく説明されるように、熱伝達エレメント間の接触によって形成された、熱伝達エレメントの間のチャネルまたは通路１４６を閉鎖および形成するように機能する。熱伝達エレメント１３４の間の接触は、熱伝達面積または表面を最大化するように最小限にされている。主体の気−気熱交換器１１０は、上述の従来技術の気−気熱交換器と比較して少なくとも熱伝達率を維持するとともに、圧力降下を大幅に減じ、かつ蓄積した物質の再運搬および潜在的な海への排出を減じ、これにより、コストを削減し、気−気熱交換器の性能効率を高める。

要するに、主体の気−気熱交換器１１０は、複数の熱伝達エレメント１３４をそれぞれ支持するエレメント支持バスケット１３２を有する。熱伝達エレメント１３４は、熱伝達エレメント１３４の間に間隔を形成するように製造されており、熱伝達エレメントの間に流体ＦＧ／ＴＧが通流するための閉鎖された通路１４６を形成するように機能する。主体の気−気熱交換器１１０を通る未処理煙道ガスＦＧの流れに関して下流には、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、流出物収集器ホッパ／トレー１６２と、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４とが配置されている。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０は、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａから蓄積した物質を除去するために使用され、これにより、蓄積した物質によって生ぜしめられる圧力降下を回避する。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０には、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａからクリーニングまたは除去された蓄積した物質を収集する流出物収集器ホッパ／トレー１６２が関連している。流出物収集器ホッパ／トレー１６２には、同様に、流出物収集器ホッパ／トレー１６２のクリーニングおよび流出物収集器ホッパ／トレー１６２の詰まりの防止のために、ホッパクリーニングシステム１６４が備えられている。

上述の特徴を有する気−気熱交換器１１０を製造する方法も提供される。この方法は、エレメント支持バスケット１３２と、エレメント支持バスケット１３２内に支持するための、剛性の材料シートから製造および寸法決めされた熱伝達エレメント１３４とを備える気−気熱交換器１１０を提供することを含む。製造された熱伝達エレメント１３４は、流体ＦＧ／ＴＧが通流するための閉鎖された通路１４６を形成するように、熱伝達エレメント１３４の間に規定された間隔を有しながらエレメント支持バスケット１３２内に配置される。気−気熱交換器１１０を通る未処理煙道ガスＦＧの流れに関して下流には、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、流出物収集器ホッパ／トレー１６２と、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４とが設けられている。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０は、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａから蓄積した物質を除去するために使用され、これにより、さもなければ蓄積した物質によって生ぜしめられるあらゆる圧力降下を低減または回避する。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０には、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａからクリーニングまたは除去された蓄積した物質を収集する流出物収集器ホッパ／トレー１６２が関連している。流出物収集器ホッパ／トレー１６２には、同様に、流出物収集器ホッパ／トレー１６２のクリーニングおよび流出物収集器ホッパ／トレー１６２の詰まりの防止のために、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４が備えられている。

さらに、エレメント支持バスケット１３２を備える気−気熱交換器１１０を提供することを含む、気−気熱交換器１１０を使用する方法が提供される。エレメント支持バスケット１３２内には、熱伝達エレメント１３４が、流体ＦＧ／ＴＧが通流するための閉鎖された通路１４６を形成するように配置されている。これにより、流体ＦＧ／ＴＧは、閉鎖された通路１４６を通流し、未処理煙道ガスＦＧから処理済み煙道ガスＴＧへ熱を伝達する。気−気熱交換器１１０を通る未処理煙道ガスＦＧの流れに関して下流には、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、流出物収集器ホッパ／トレー１６２と、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４とが設けられている。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０は、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａから蓄積した物質を除去するために使用され、これにより、さもなければ蓄積した物質によって生ぜしめられるあらゆる圧力降下を低減または回避する。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０には、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａからクリーニングまたは除去された蓄積した物質を収集する流出物収集器ホッパ／トレー１６２が関連している。流出物収集器ホッパ／トレー１６２には、同様に、流出物収集器ホッパ／トレー１６２の詰まりを防止するために、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４が備えられている。

主体の気−気熱交換器１１０およびそれに関連する方法の別の目的および特徴は、以下の詳細な説明および請求項から明らかになるであろう。

熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、流出物収集器ホッパ／トレー１６２と、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４とを備えた主体の気−気熱交換器１１０は、添付の図面を参照して以下でより詳細に開示される。

従来の気−気熱交換器の、部分的に省略された概略的な斜視図である。幾つかの熱伝達エレメントを有する従来のエレメント支持バスケットの概略的な平面図である。主体の開示による気−気熱交換器１１０の、部分的に省略された概略的な斜視図である。主体の開示による、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、流出物収集器ホッパ１６２と、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４との部分的に省略された概略的な斜視図である。主体の開示による図３の気−気熱交換器１１０とともに配置された、図４の熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、流出物収集器ホッパ１６２と、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４との部分的に省略された概略的な斜視図である。

上述のように、図１は、エレメント支持バスケット３２を備える従来の気−気熱交換器１０を示している。図２には、分かりやすくするために幾つかの熱伝達エレメント３４だけを有するように示されたエレメント支持バスケット３２が示されている。

図３には、本発明の気−気熱交換器１１０が示されている。上述のように、主体の気−気熱交換器１１０は、図１に示された上述の従来の熱交換と共通の多くの特徴を有する。したがって、分かりやすくするために、図１の特徴と共通の図３の特徴は、図１で使用された符号の前に数字“１”を付した参照符号を有する。

本発明の気−気熱交換器１１０は、未処理の高温燃焼煙道ガスＦＧから処理済み煙道ガスＴＧへ熱を伝達し、処理の前に未処理の煙道ガスＦＧを冷却するために使用される。以下では“交換器１１０”とも称される気−気熱交換器１１０は、ハウジング１１４の内部１１４ａに取り付けられたロータ１１２を有する。ハウジング１１４は、交換器１１０を通る未処理煙道ガスＦＧの矢印１２０によって示された流れのための、未処理煙道ガス入口ダクト１１６と、未処理煙道ガス出口ダクト１１８とを規定している。ハウジング１１４は、さらに、交換器１１０を通る処理済み煙道ガスＴＧの矢印１２６によって示された流れのための、処理済み煙道ガス入口ダクト１２２と、処理済み煙道ガス出口ダクト１２４とを規定している。ロータ１１２は、複数の半径方向の隔壁１２８もしくはダイヤフラムを有しており、これらの隔壁もしくはダイヤフラムは、それらの間に、熱伝達エレメント１３４を支持するためのエレメント支持バスケット（フレーム）１３２用の区画１３０を形成している。交換器１１０は、セクタプレート１４０によって処理済み煙道ガスセクタ１３８と未処理煙道ガスセクタ１３６とに分割されている。セクタプレート１４０は、ハウジング１１４の開放した上端部１４２および開放した下端部１４４を“キャップ”し、ハウジング１１４の内部１１４ａにロータ１１２を部分的に包囲するように延びている。

さらに図３を参照すると、高温の未処理の煙道ガスＦＧは、交換器１１０のガスセクタ１３６を通る流れ１２０を有しており、連続的に回転するロータ１１２において熱伝達エレメント１３４に熱を伝達する。エレメント支持バスケット１３２の内部１３２ａにおける熱伝達エレメント１３４は、矢印１５０によって示したように、交換器１１０の未処理煙道ガスセクタ１３６から処理済み煙道ガスセクタ１３８へ、軸１４８を中心にして回転する。処理済み煙道ガスセクタ１３８においては、処理済み煙道ガスＴＧは、熱伝達エレメント１３４の間の流れ１２６を有している。これにより、処理済み煙道ガスＴＧは、熱伝達エレメント１３４によって加熱される。気−気熱交換器の別の形式では、熱伝達エレメント１３４は固定されている一方、ハウジング１１４の、未処理煙道ガス入口ダクト１１６／未処理煙道ガス出口ダクト１１８と、処理済み煙道ガス入口ダクト１２２／処理済み煙道ガス出口ダクト１２４とが、回転する。上述のように、本発明の交換器１１０には、表面１３４ａを有する複数の熱伝達エレメント１３４を支持するエレメント支持バスケット１３２が備えられている。通常、各エレメント支持バスケット１３２は、約５０〜約２００の熱伝達エレメント１３４を支持する。しかしながら、分かりやすくするために、エレメント支持バスケット１３２は、幾つかの熱伝達エレメント１３４を有するように図３に示されている。

図４には、主体の熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａからクリーニングまたは除去された蓄積した物質を収集する流出物収集器ホッパ／トレー１６２と、流出物収集器ホッパ１６２のクリーニングおよび流出物収集器ホッパ１６２の詰まりの防止のための流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４とが示されている。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０は、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４に流体接続された管１６６を有する。流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４を介して、管１６６は、流体供給源１６８に流体接続されている。流体供給源は、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４との両方に水などのクリーニング流体Ｆを提供する。これに代えて、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０の管１６６は、流体供給源１６８以外の別個の専用の流体供給源（図示せず）に流体接続されていてもよい。この場合、管１６６は、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４に流体接続されることなく、別個の専用の流体供給源に直接に流体接続される。別の択一例として、やはり流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４への流体接続なしに、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０の管１６６が流体供給源１６８に直接に流体接続されてもよい。主体の熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０は、さらに、管１６６から鉛直方向上方へ延び、かつ管１６６と流体接続された複数の間隔を置いて配置されたノズル１７０を有している。各ノズル１７０はオリフィス１７２を有しており、このオリフィス１７２を通って、水などの流体Ｆが、流体供給源１６８から、管１６６を通り、ノズル１７０を通り、オリフィス１７２から、約４００ｂａｒ〜約７００ｂａｒまたは約５００ｂａｒの圧力で、毎時約１分間から５分間または毎時約２分間だけ、熱伝達エレメント１３４のクリーニングのために流過する。このように、主として流過する未処理の煙道ガスＦＧによっておよび未処理の煙道ガスＦＧから、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａからこの表面１３４ａに堆積した蓄積した物質をクリーニングするために、管１６６は、未処理の煙道ガス出口ダクト１１８内に、流体Ｆがノズル１７０から上方へ、閉鎖された通路１４６内を流れるために配置されている。ノズルから、閉鎖された通路１４６内へ、上方へ流れる流体Ｆは、閉鎖された通路１４６から下方へ排出され、蓄積した物質を流出物収集器ホッパ１６２内へ搬送する。熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａをクリーニングするために、流体Ｆがノズル１７０から、閉鎖された通路１４６内を上方へ流れるための、未処理煙道ガス出口ダクト１１８内に配置された管１６６の代わりにまたはこの管１６６に加えて、管１６６は、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａをクリーニングするために、流体Ｆがノズル１７０から、閉鎖された通路１４６内を下方へ流れるために、未処理煙道ガス入口ダクト１１６内に配置されていてよいまたは付加的に配置されていてよい。ノズル１７０から下方へ、またはノズル１７０から上方および下方へ、閉鎖された通路１４６内へ流れる流体Ｆは、閉鎖された通路１４６から下方へ排出され、蓄積した物質を流出物収集器ホッパ１６２内へ搬送する。

流出物収集器ホッパ１６２は、第１の閉鎖された端部１７６と、反対側の第２の閉鎖された端部１７８とを備える延在したダクト１７４を有する。延在したダクト１７４の外側１７４ａには、少なくとも２つの支持ブラケット１８０が間隔を置いて配置されている。支持ブラケット１８０は、支持ブラケット１８０を貫通するねじ山付き取付け手段（図示せず）または類似の手段を使用することによって、流出物収集器ホッパ１６２を、未処理煙道ガス出口ダクト１８８の下方に、かつ少なくとも部分的に未処理煙道ガス出口ダクト１８８内に支持および取外し可能に固定するために使用される。延在したダクト１７４は、互いに反対側のホッパ端部１８８の間に接続された、互いに反対側のホッパ壁部１８６によって規定された互いに反対側の延在した側１８４を備える、開放したトップチャネル１８２を有する。互いに反対側のホッパ端部１８８ののうちの第１のホッパ端部１９０は、第１の閉鎖された端部１７６と一体に形成されていてよい。互いに反対側のホッパ壁部１８６は、開放したトップチャネル１８２から上方および外方へ延びている。したがって、互いに反対側のホッパ壁部１８６の上縁１９２の間の距離は、互いに反対側のホッパ壁部１８６の間の約２５〜５０°の角度または約３４°の角度だけ、ホッパ壁部１８６の底部取付け縁部１９４の間の距離よりも大きい。互いに反対側のホッパ端部１８８のうちの第２のホッパ端部１９６から開放したトップチャネル１８２に向かって上方および内方へ端部フランジ１９８が延びている。端部フランジ１９８は、互いに反対側の側部フランジ２０２に固定して取り付けられた互いに反対側の側縁２００を有している。互いに反対側の側部フランジ２０２は、同様に、互いに反対側のホッパ壁部１８６から開放したトップチャネル１８２に向かって上方および内方へ延びている。端部フランジ１９８と、結合された互いに反対側の側部フランジ２０２とは、端部フランジ１９８の上縁２０４と、互いに反対側の側部フランジ２０２の上縁２０６とが、流体Ｆおよび蓄積した物質の捕捉のために熱伝達エレメント１３４の所望の距離内にあるように、寸法決めされている。図５に最もよく示されているように、流出物収集器ホッパ１６２は、少なくとも部分的に取外し可能に未処理煙道ガス出口ダクト１１８内に固定されている。互いに反対側のホッパ壁部１８６および互いに反対側のホッパ端部１８８のみが煙道ガス出口ダクト１１８内に配置されるように、流出物収集器ホッパ１６２を、未処理煙道ガス出口ダクト１１８のすぐ下方に取外し可能に固定されるように配置するなどの、その他の択一的な配列が可能である。流出物収集器ホッパ１６２が、熱伝達エレメント１３４からの蓄積した物質の除去のための熱伝達エレメント１３４のクリーニングの後、熱伝達エレメント１３４の間の閉鎖された通路１４６から下方へ流れる流体Ｆおよび蓄積した物質を捕捉する限り、あらゆるこのような所望の配列が可能である。延在したダクト１７４は、ロータ１１２の底部２０８および熱伝達エレメント１３４に関して約５〜２０°の角度または約１０°の角度で、未処理煙道ガス出口ダクト１１８内にまたは未処理煙道ガス出口ダクト１１８の下方に配置されている。第１の閉鎖された端部１７６から、反対側の第２の閉鎖された端部１７８まで、約５°〜約２０°または約１０°の下方へ向かう傾斜を有するように延在したダクト１７４を配置することによって、流出物収集器ホッパ１６２によって捕捉された流体Ｆおよび蓄積した物質は、第１の閉鎖された端部１７６から、反対側の第２の閉鎖された端部まで流れる。第２の閉鎖された端部１７８には、流体Ｆおよび蓄積した物質を廃棄または使用のために必要に応じて排出除去および処理するための、排出部または出口ポート２１０が設けられている。

流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４は、流体供給源１６８と、第１の閉鎖された端部１７６を貫通する延在したダクト内部１７４ｂとの間に流体接続された管２１２を有する。延在したダクト内部１７４ｂ内において、管２１２は、自由端部またはノズル２１４を有する。水などの流体Ｆが、流体供給源１６８から管２１２を介して延在したダクト内部１７４ｂ内へ、約４００ｂａｒ〜約７００ｂａｒまたは約５００ｂａｒの圧力で、毎時約１分間から５分間または毎時約２分間だけ流過し、流出物収集器ホッパ１６２をクリーニングし、流出物収集器ホッパ１６２の詰まりを防止する。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０からの流体Ｆの噴霧と、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４からの流体Ｆの噴霧とは、弁（図示せず）によって制御されてよく、これにより、流体供給部１６８の起こりえる容量制限に応じて、所望のように順次にまたは同時に作動する。

試験は、驚くべきことに、ここで開示された熱伝達エレメント１３４のクリーニングが、同じ熱伝達量および流体ＦＧ／ＴＧ流を維持しながら、蓄積した物質によって生ぜしめられる圧力降下を大幅に（約１４％）低下させることができることを示した。これは、大幅なコスト削減に転換する。なぜならば、交換器１１０を流過するときの未処理煙道ガスＴＧおよび処理済み煙道ガスＦＧの圧力降下を減じることは、処理済み煙道ガスＴＧおよび未処理煙道ガスＦＧを交換器１１０に流過させるために使用されるファン（図示せず）によって消費される電力を減じるからである。

上述の特徴を有する気−気熱交換器１１０を製造する方法も提供される。この方法は、エレメント支持バスケット１３２と、エレメント支持バスケット１３２内に支持するための、剛性の材料シートから製造および寸法決めされた熱伝達エレメント１３４とを備える気−気熱交換器１１０を提供することを含む。製造された熱伝達エレメント１３４は、流体Ｆが通流するための閉鎖された通路１４６を形成するように、熱伝達エレメント１３４の間に規定された間隔を有しながらエレメント支持バスケット１３２内に配置される。気−気熱交換器１１０を通る未処理煙道ガスＦＧの流れに関して下流には、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、流出物収集器ホッパ１６２と、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４とが設けられている。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０は、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａおよび熱伝達エレメント１３４によって形成された通路１４６から蓄積した物質を除去するために使用され、これにより、さもなければ蓄積した物質によって生ぜしめられるあらゆる圧力降下を低減または回避する。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０には、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａおよび通路１４６からクリーニングまたは除去された蓄積した物質を収集する流出物収集器ホッパ１６２が関連している。流出物収集器ホッパ１６２には、同様に、流出物収集器ホッパ１６２のクリーニングおよび流出物収集器ホッパ１６２の詰まりの防止のために、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４が備えられている。

エレメント支持バスケット１３２を備える気−気熱交換器１１０を提供することを含む、気−気熱交換器１１０を使用する方法が提供される。エレメント支持バスケット１３２内には、熱伝達エレメント１３４が、流体ＦＧ／ＴＧが通流するための閉鎖された通路１４６を形成するように配置されている。これにより、未処理煙道ガスＦＧの処理の前に、流体ＦＧ／ＴＧは、閉鎖された通路１４６を通流し、未処理煙道ガスＦＧから処理済み煙道ガスＴＧへ熱を伝達する。気−気熱交換器１１０を通る未処理煙道ガスＦＧの流れに関して下流には、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、流出物収集器ホッパ１６２と、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４とが設けられている。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０は、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａおよび通路１４６から蓄積した物質を除去するために使用され、これにより、さもなければ蓄積した物質によって生ぜしめられるあらゆる圧力降下を低減または回避する。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０には、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａおよび通路１４６からクリーニングまたは除去された蓄積した物質を収集する流出物収集器ホッパ１６２が関連している。流出物収集器ホッパ１６２には、同様に、流出物収集器ホッパ１６２の詰まりを防止するために、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４が備えられている。

要するに、気−気熱交換器１１０であって、流体ＦＧ／ＴＧの流れが通過するための閉鎖された通路１４６を熱伝達エレメント１３４の間に形成するように配置された複数の熱伝達エレメント１３４をそれぞれ支持するエレメント支持バスケット１３２と、熱伝達エレメント１３４および通路１４６からの蓄積した物質の流体Ｆ噴霧クリーニングのために配置されかつ作動可能な、流体供給部１６８に流体接続された複数のノズル１７０を備える熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、熱伝達エレメント１３４および通路１４６から除去された噴霧された流体Ｆおよび蓄積した物質の収集のために配置されかつ作動可能な流出物収集器ホッパ１６２と、流出物収集器ホッパ１６２をクリーニングし、かつ流出物収集器１６２の詰まりを防止するために、流出物収集器ホッパ１６２からの流体Ｆおよび蓄積した物質の排出のために流出物収集器ホッパ１６２の流体Ｆ噴霧クリーニングのために作動可能な流体供給部１６８に流体接続された、排出部２１０を備える流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４と、を備えることを特徴とする、気−気熱交換器が提供される。流体供給部１６８からの流体Ｆは、好適には、水である。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０の流体Ｆ噴霧は、熱伝達エレメント１３４および通路１４６のクリーニングのために毎時約１分間から約５分間使用される約４００ｂａｒから約７００ｂａｒの圧力のものである。好適には、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０の流体Ｆの噴霧は、熱伝達エレメント１３４および通路１４６のクリーニングのために毎時約２分間使用される約５００ｂａｒの圧力のものである。流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４の流体Ｆの噴霧は、流出物収集器ホッパ１６２の詰まりを防止するための流出物収集器ホッパ１６２のクリーニングのために毎時約１分間から約５分間使用される約４００ｂａｒから約７００ｂａｒの圧力のものである。好適には、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４の流体Ｆの噴霧は、流出物収集器ホッパ１６２の詰まりを防止するための流出物収集器ホッパ１６２のクリーニングのために毎時約２分間使用される約５００ｂａｒの圧力のものである。

気−気熱交換器１１０を製造する方法であって、エレメント支持バスケット１３２を備える熱交換器１１０を提供し、流体ＦＧ／ＴＧの流れが通過するための閉鎖された通路１４６を熱伝達エレメントの間に形成するようにエレメント支持バスケット１３２内に配置および支持するために、剛性の材料シートから熱伝達エレメント１３４を製造し、熱伝達エレメント１３４および通路１４６からの蓄積した物質の流体Ｆ噴霧クリーニングのために配置されかつ作動可能な、流体供給部１６８に流体接続された複数のノズル１７０を備える熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０を提供し、熱伝達エレメント１３４および通路１４６から除去された噴霧された流体Ｆおよび蓄積した物質の収集のために配置されかつ作動可能な流出物収集器ホッパ１６２を提供し、流出物収集器ホッパ１６２をクリーニングし、かつ流出物収集器ホッパ１６２の詰まりを防止するために、流出物収集器ホッパからの流体Ｆおよび蓄積した物質の排出のために流出物収集器ホッパ１６２の流体Ｆ噴霧クリーニングのために作動可能な流体供給部１６８に流体接続された、排出部２１０を備える流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４を提供する、ことを含む、気−気熱交換器を製造する方法も提供される。流体供給部１６８からの流体Ｆは、好適には、水である。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０の流体Ｆ噴霧は、熱伝達エレメント１３４および通路１４６のクリーニングのために毎時約１分間から約５分間使用される約４００ｂａｒから約７００ｂａｒの圧力のものである。好適には、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０の流体Ｆの噴霧は、熱伝達エレメント１３４および通路１４６のクリーニングのために毎時約２分間使用される約５００ｂａｒの圧力のものである。流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４の流体Ｆの噴霧は、流出物収集器ホッパ１６２の詰まりを防止するための流出物収集器ホッパ１６２のクリーニングのために毎時約１分間から約５分間使用される約４００ｂａｒから約７００ｂａｒの圧力のものである。好適には、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４の流体Ｆの噴霧は、流出物収集器ホッパ１６２の詰まりを防止するための流出物収集器ホッパ１６２のクリーニングのために毎時約２分間使用される約５００ｂａｒの圧力のものである。

さらに、気−気熱交換器１１０を使用する方法であって、エレメント支持バスケット１３２を備える熱交換器１１０を提供し、流体ＦＧ／ＴＧの流れが通過するための閉鎖された通路１４６を熱伝達エレメント１３４の間に形成するようにエレメント支持バスケット１３２内に熱伝達エレメント１３４を配置し、様々な温度の流体ＥＧ／ＴＧを、流体の間の熱伝達のために通路１４６に通過させ、熱伝達エレメント１３４および通路１４６からの蓄積した物質の流体Ｆ噴霧クリーニングのために配置されかつ作動可能な、流体供給部１６８に流体接続された複数のノズル１７０を備える熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０を使用し、熱伝達エレメント１３４および通路１４６から除去された噴霧された流体Ｆおよび蓄積した物質の収集のために配置されかつ作動可能な流出物収集器ホッパ１６２を使用し、流出物収集器ホッパ１６２をクリーニングし、かつ流出物収集器ホッパ１６２の詰まりを防止するために、流出物収集器ホッパからの流体Ｆおよび蓄積した物質の排出のために流出物収集器ホッパ１６２の流体Ｆ噴霧クリーニングのために作動可能な流体供給部１６８に流体接続された、排出部２１０を備える流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４を使用する、ことを含む、気−気熱交換器を使用する方法が提供される。流体供給部からの流体Ｆは、好適には、水である。熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０の流体Ｆ噴霧は、熱伝達エレメント１３４および通路１４６のクリーニングのために毎時約１分間から約５分間使用される約４００ｂａｒから約７００ｂａｒの圧力のものである。好適には、熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０の流体Ｆの噴霧は、熱伝達エレメント１３４および通路１４６のクリーニングのために毎時約２分間使用される約５００ｂａｒの圧力のものである。流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４の流体Ｆの噴霧は、流出物収集器ホッパ１６２の詰まりを防止するための流出物収集器ホッパ１６２のクリーニングのために毎時約１分間から約５分間使用される約４００ｂａｒから約７００ｂａｒの圧力のものである。好適には、流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４の流体Ｆの噴霧は、流出物収集器ホッパの詰まりを防止するための流出物収集器ホッパ１６２のクリーニングのために毎時約２分間使用される約５００ｂａｒの圧力のものである。

上述のように、熱交換器１０の形式からの熱交換器の別の形式では、熱伝達エレメント３４は固定されている一方、ハウジング１４の、未処理煙道ガス入口ダクト１６／未処理煙道ガス出口ダクト１８と、処理済み煙道ガス入口ダクト２２／処理済み煙道ガス出口ダクト２４とが、回転する。このような場合、主体の熱伝達エレメントクリーニングシステム１６０と、熱伝達エレメント１３４の表面１３４ａからクリーニングまたは除去された蓄積した物質を収集する流出物収集器ホッパ１６２と、流出物収集器ホッパ１６２のクリーニングおよび流出物収集器ホッパ１６２の詰まりの防止のための流出物収集器ホッパクリーニングシステム１６４とは、未処理煙道ガス出口ダクト１８とともに回転する。このように、流体供給源１６８に流体接続された管２１２は、所要の回転を許容するために連結部材２１４を有する。同様の手段は、同様に、出口ポート２１０からの流体Ｆの収集を提供するために実現されてよい。

典型的な実施の形態を参照して主体の交換機１０を説明したが、発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が加えられてよく、前記実施の形態の要素の代わりに均等物が代用されてよいことが理解されるであろう。加えて、発明の基本的な範囲から逸脱することなく、特定の機器、状況又は材料を本開示の教示に適応させるために、多くの変更が当業者によって認識されるであろう。さらに、第１、第２などの用語の使用は、いかなる順序又は重要性を示すものではなく、第１、第２などの用語は、１つの要素を別の要素と区別するために使用されている。したがって、開示は、考えられた最良の形態として開示された特定の実施の形態に限定されないが、添付の請求項の範囲に該当する全ての実施の形態を含むことが意図されている。

１０，１１０回転式気−気熱交換器、１２，１１２ロータ、１４，１１４ハウジング、１４ａ，１１４ａ内部、１６，１１６未処理煙道ガス入口ダクト、１８，１１８未処理煙道ガス出口ダクト、２０，１２０流れ、２２，１２２処理済み煙道ガス入口ダクト、２４，１２４処理済み煙道ガス出口ダクト、２６，１２６流れ、２８，１２８隔壁、３０区画、３２，１３２エレメント支持バスケット、３４，１３４熱伝達エレメント、１３４ａ表面、３６，１３６未処理煙道ガスセクタ、３８，１３８処理済み煙道ガスセクタ、４０セクタプレート、４２上端部、４４，１４４下端部、４６，１４６通路、４８，１４８軸線、１６０熱伝達エレメントクリーニングシステム、１６２流出物収集器ホッパ／トレー、１６４流出物収集器ホッパクリーニングシステム、１６８流体供給源、１７０ノズル、１７２オリフィス、１７４延在したダクト、１７４ａ外側、１７４ｂダクト内部、１７６第１の閉鎖された端部、１８０支持ブラケット、１８８ホッパ端部、１８２開放したトップチャネル、１８６ホッパ壁部、１９４底部取付け縁部、１９８端部フランジ、２００側縁、２０２側部フランジ、２０４，２０６上縁、２１０出口ポート、２１２管、２１４ノズル

Claims

気−気熱交換器であって、
流体の流れが通過するための閉鎖された通路を熱伝達エレメントの間に形成するように配置された複数の熱伝達エレメントをそれぞれ支持するエレメント支持バスケットと、
前記熱伝達エレメントおよび前記通路からの蓄積した物質の流体噴霧クリーニングのために配置されかつ作動可能な、流体供給部に流体接続された複数のノズルを備える熱伝達エレメントクリーニングシステムと、
前記熱伝達エレメントおよび前記通路から除去された噴霧された流体および蓄積した物質の収集のために配置されかつ作動可能な流出物収集器ホッパと、
該流出物収集器ホッパをクリーニングし、かつ該流出物収集器ホッパの詰まりを防止するために、前記流出物収集器ホッパからの流体および蓄積した物質の排出のために前記流出物収集器ホッパの流体噴霧クリーニングのために作動可能な流体供給部に流体接続された、排出部を備える流出物収集器ホッパクリーニングシステムと、を備えることを特徴とする、気−気熱交換器。
前記流体供給部は、水である、請求項１記載の交換器。
前記熱伝達エレメントクリーニングシステムの流体噴霧は、前記熱伝達エレメントおよび前記通路のクリーニングのために毎時約１分間から約５分間使用される約４００ｂａｒから約７００ｂａｒの圧力のものである、請求項１記載の交換器。
前記熱伝達エレメントクリーニングシステムの流体噴霧は、前記熱伝達エレメントおよび前記通路のクリーニングのために毎時約２分間使用される約５００ｂａｒの圧力のものである、請求項１記載の交換器。
前記流出物収集器ホッパクリーニングシステムの流体噴霧は、該流出物収集器ホッパクリーニングシステムの詰まりを防止するための該流出物収集器ホッパクリーニングシステムのクリーニングのための毎時約１分間から約５分間使用される約４００ｂａｒから約７００ｂａｒの圧力のものである、請求項１記載の交換器。
気−気熱交換器を製造する方法であって、
エレメント支持バスケットを備える熱交換器を提供し、
流体の流れが通過するための閉鎖された通路を熱伝達エレメントの間に形成するように前記エレメント支持バスケット内に配置および支持するために、剛性の材料シートから前記熱伝達エレメントを製造し、
前記熱伝達エレメントおよび前記通路からの蓄積した物質の流体噴霧クリーニングのために配置されかつ作動可能な、流体供給部に流体接続された複数のノズルを備える熱伝達エレメントクリーニングシステムを提供し、
前記熱伝達エレメントおよび前記通路から除去された噴霧された流体および蓄積した物質の収集のために配置されかつ作動可能な流出物収集器ホッパを提供し、
該流出物収集器ホッパをクリーニングし、かつ該流出物収集器ホッパの詰まりを防止するために、前記流出物収集器ホッパからの流体および蓄積した物質の排出のために前記流出物収集器ホッパの流体噴霧クリーニングのために作動可能な流体供給部に流体接続された、排出部を備える流出物収集器ホッパクリーニングシステムを提供する、ことを含むことを特徴とする、気−気熱交換器を製造する方法。
前記流体供給部は、水である、請求項６記載の方法。
前記熱伝達エレメントクリーニングシステムの流体噴霧は、前記熱伝達エレメントおよび前記通路のクリーニングのために毎時約１分間から約５分間使用される約４００ｂａｒから約７００ｂａｒの圧力のものである、請求項６記載の方法。
前記熱伝達エレメントクリーニングシステムの流体噴霧は、前記熱伝達エレメントおよび前記通路のクリーニングのために毎時約２分間使用される約５００ｂａｒの圧力のものである、請求項６記載の方法。
前記流出物収集器ホッパクリーニングシステムの流体噴霧は、該流出物収集器ホッパクリーニングシステムの詰まりを防止するための該流出物収集器ホッパクリーニングシステムのクリーニングのための毎時約１分間から約５分間使用される約４００ｂａｒから約７００ｂａｒの圧力のものである、請求項６記載の方法。
気−気熱交換器を使用する方法であって、
エレメント支持バスケットを備える熱交換器を提供し、
流体の流れが通過するための閉鎖された通路を熱伝達エレメントの間に形成するように前記エレメント支持バスケット内に熱伝達エレメントを配置し、
様々な温度の流体を、該流体の間の熱伝達のために前記通路に通過させ、
前記熱伝達エレメントおよび前記通路からの蓄積した物質の流体噴霧クリーニングのために配置されかつ作動可能な、流体供給部に流体接続された複数のノズルを備える熱伝達エレメントクリーニングシステムを使用し、
前記熱伝達エレメントおよび前記通路から除去された噴霧された流体および蓄積した物質の収集のために配置されかつ作動可能な流出物収集器ホッパを使用し、
該流出物収集器ホッパをクリーニングし、かつ該流出物収集器ホッパの詰まりを防止するために、前記流出物収集器ホッパからの流体および蓄積した物質の排出のために前記流出物収集器ホッパの流体噴霧クリーニングのために作動可能な流体供給部に流体接続された、排出部を備える流出物収集器ホッパクリーニングシステムを使用する、ことを含むことを特徴とする、気−気熱交換器を使用する方法。
前記流体供給部は、水である、請求項１１記載の方法。
前記熱伝達エレメントクリーニングシステムの流体噴霧は、前記熱伝達エレメントおよび前記通路のクリーニングのために毎時約１分間から約５分間使用される約４００ｂａｒから約７００ｂａｒの圧力のものである、請求項１１記載の方法。
前記熱伝達エレメントクリーニングシステムの流体噴霧は、前記熱伝達エレメントおよび前記通路のクリーニングのために毎時約２分間使用される約５００ｂａｒの圧力のものである、請求項１１記載の方法。
前記流出物収集器ホッパクリーニングシステムの流体噴霧は、該流出物収集器ホッパクリーニングシステムの詰まりを防止するための該流出物収集器ホッパクリーニングシステムのクリーニングのための毎時約１分間から約５分間使用される約４００ｂａｒから約７００ｂａｒの圧力のものである、請求項１１記載の方法。