JP4852534B2 - 製鋼用熱交換器システム - Google Patents
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Description
本出願は、2001年9月19日付で出願した米国仮特許出願第60/323,265号の利益を主張する2002年9月11日付出願の米国特許出願第10/238,971号の一部継続出願である2004年4月20日付出願の米国特許出願第10/828,044号を優先権主張する。これら全ての出願を本明細書に援用する。
10 熱交換器システム
12 シェル
14 電極棒
16 排気システム
18 作業台
20 ロッカ傾斜機構
22 傾斜シリンダ
24 皿型炉床
26 円柱形側壁
28 流れ口
30 流れ口扉
32 円柱形円形天盤
34 空気
36 熱ヒュームガス
38 タップ部
40 水冷パネル
41,43 パネル
44 ヒューム排気ガスダクト
45 エルボダクト
46 通気孔
48 風箱(排ガス室)
49 炉内壁
50 波状巻き配管
52 リンケージ
53 U状エルボ
54 パネル(フランジ)
56 吸込口
58 吹出口
60 ブラケット
62 サポート部材
64 ブラケット
66 スモークリング
80 冶金炉
82 リンケージ
84 吸気マニホルド
86 排気マニホルド
90 リサイクル吹出し口
92 ベース
93−95 壁(プレート)
96 細長いリッジ
120 前板
122 チャネル
124 バッフル
125 噴射ノズル
126 エッジ
Claims (68)
- 熱交換器システムであって、
その内部を加熱する手段を有し、華氏4000度〜華氏5000度(2204℃〜2760℃)の温度範囲の排気ガスを排出する炉と、
吸込口と吹出口を有する少なくとも1つの波形屈曲配管の熱交換パネルと、
少なくとも1つのパネルの吸込口と流体連通する吸入マニホルドと、
少なくとも1つのパネルの吹出口と流体連通する排出マニホルドと
を備え、
前記配管はその中を冷却液が流れるように構成され、
前記配管はその上を前記炉からの熱排気ガス流が流れるように配置され、
前記波形屈曲配管が切断された複数の連結チューブを並列に取り付けて含み、
少なくとも1つのパネルを形成している前記連結チューブが連結部材で互いに固定されており、前記連結部材は隣接したチューブの長さの少なくとも一部で前記隣接チューブ間に隙間ができるように前記隣接チューブを離間させていることを特徴とする熱交換器システム。 - 前記少なくとも1つのパネルが、壁の内側に設置され、前記壁の外側にある前記排出及び前記吸入マニホルドと流体連通していることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器システム。
- 前記壁が湾曲しており、製鋼炉、炉蓋、排気口、排気ダクトの直線部及び排気ダクトの湾曲部とからなることを特徴とする請求項2に記載の熱交換器システム。
- 少なくとも1つのパネルが前記壁の湾曲に相当するように、前記連結チューブが角度のあるリンケージで互いに固定されていることを特徴とする請求項3に記載の熱交換器システム。
- 複数の前記少なくとも1つパネルが前記炉の排気ダクトの内側周囲に設置され、前記複数の少なくとも1つのパネルが前記排気ダクトの外側を取り囲む前記吸入マニホルドから冷却液を個別に供給され、各パネルが、前記冷却液を前記排気ダクトの外側を取り囲む前記排出マニホルドへ戻すことを特徴とする請求項4に記載の熱交換器システム。
- 複数の少なくとも1つのパネルが前記炉蓋の内側周囲に設置されており、各パネルが前記炉蓋の外側にある前記吸入マニホルドから個別に冷却液を供給され、各パネルが冷却液を前記炉蓋の外側にある前記排出マニホルドに戻すことを特徴とする請求項4に記載の熱交換器システム。
- 複数の少なくとも1つのパネルが前記炉壁の内側周囲に設置され、各パネルが前記炉壁の外側を取り囲む前記吸入マニホルドから前記冷却液を個別に供給され、各パネルが個別に前記冷却液を前記炉壁の外側を取り囲む前記排出マニホルドへ戻すことを特徴とする請求項4に記載の熱交換器システム。
- 複数の少なくとも1つのパネルが前記スモークリング排気口の内側周囲に設置され、各パネルが、前記スモークリング排気口の外側を取り囲む前記吸入マニホルドから個別に冷却液を供給され、各パネルが冷却液を前記スモークリング排気口の外側を取り囲む前記排出マニホルドへ戻すことを特徴とする請求項4に記載の熱交換器システム。
- 前記排気ダクトは一定の長さを有し、前記連結チューブが、前記排気ダクト内で長手方向に装着されていることを特徴とする請求項5に記載の熱交換器システム。
- 複数の排気ダクトは一連となっており、前記排気ダクト内のパネルや前記排気口が、炉から排出される熱ガス流の温度を華氏4,000度〜5,000度(2204℃〜2760℃)から華氏200度〜350度(93℃〜177℃)へ下げることを特徴とする請求項3に記載の熱交換器システム。
- 前記連結チューブがスプラインを具備していることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器システム。
- 前記スプラインチューブが表面積の増加、スラグの収集及び応力集中を減少させるために細長いリッジを具備することを特徴とする請求項1に記載の熱交換器システム。
- 前記吸入マニホルドに連結した冷却用給水をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器システム。
- 前記少なくとも1つの波形屈曲配管のパネルが、アルミニウム青銅合金から成ることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器システム。
- 前記合金が、最低89質量%以上95質量%未満の銅を含むことを特徴とする請求項14に記載の熱交換器システム。
- 前記アルミニウム青銅合金がCu、Al、Sn及びFeを含むことを特徴とする請求項14に記載の熱交換器システム。
- 前記排気ダクトの形及び大きさは所望の表面積が得られるような寸法に作られており、前記排気ダクトが既知の冷却容量を有することを特徴とする請求項10に記載の熱交換器システム。
- 前記波形屈曲配管がアルミニウム青銅合金から成ることを特徴とする請求項10に記載の熱交換器システム。
- 華氏4000度〜華氏5000度(2204℃〜2760℃)の温度範囲の排気ガスを排出可能な炉との使用に適合した熱交換器システムであって、
吸込口と吹出口を有する、底板に取付けられている少なくとも1つの波形屈曲配管のパネルと、
少なくとも1つのパネルの吸込口と流体連通する吸入マニホルドと
少なくとも1つのパネルの吹出口と流体連通する排出マニホルドとを備え、
前記配管はその中を冷却液が流れるように構成され、
前記配管はその上を前記炉からの熱排気ガス流が流れるように配置され、
前記波形屈曲配管が実質上切断された複数の連結チューブを並列に取り付けた組立であり、
少なくとも1つのパネルを形成している前記連結チューブが、連結部材で互いに、そして前記底板に固定されており、前記連結部材は隣接したチューブの長さの少なくとも一部で前記隣接チューブ間に隙間ができるように前記隣接チューブを離間させていることを特徴とする熱交換器システム。 - 前記少なくとも1つのパネルが、壁の内側に設置されており、前記壁の外側にある前記排出及び前記吸入マニホルドと流体連通していることを特徴とする請求項19に記載の熱交換器システム。
- 前記壁が湾曲しており、製鋼炉、炉蓋、排気口、排気ダクトの直線部及び排気ダクトの湾曲部とからなることを特徴とする請求項20に記載の熱交換器システム。
- 前記底板が湾曲しており、前記少なくとも1つのパネルが前記壁の湾曲に相当するよう前記連結チューブが角度のあるリンケージで互いに固定されていることを特徴とする請求項21に記載の熱交換器システム。
- 複数の前記少なくとも1つのパネルが前記排気ダクトの内側周囲に設置され、各パネルが前記排気ダクトの外側を取り囲む前記吸入マニホルドから冷却液を個別に供給され、各パネルが、前記冷却液を前記排気ダクトの外側を取り囲む前記排出マニホルドへ戻すことを特徴とする請求項22に記載の熱交換器システム。
- 複数の前記少なくとも1つのパネルが前記炉蓋の内側周囲に設置されており、各パネルが前記炉蓋の外側にある前記吸入マニホルドから個別に冷却液を供給され、各パネルが冷却液を前記炉蓋の外側にある前記排出マニホルドに戻すことを特徴とする請求項22に記載の熱交換器システム。
- 複数の前記少なくとも1つのパネルが炉壁の内側周囲に設置され、各パネルが前記炉壁の外側を取り囲む前記吸入マニホルドから前記冷却液を個別に供給され、各パネルが個別に前記冷却液を前記炉壁の外側を取り囲む前記排出マニホルドへ戻すことを特徴とする請求項22に記載の熱交換器システム。
- 複数の前記少なくとも1つのパネルがスモークリング排気口の内側周囲に設置され、前記少なくとも1つのパネルのそれぞれが、前記スモークリング排気口の外側を取り囲む前記吸入マニホルドから個別に冷却液を供給され、各パネルが、冷却液を前記スモークリング排気口の外側を取り囲む前記排出マニホルドへ戻すことを特徴とする請求項22に記載の熱交換器システム。
- 前記排気ダクトは一定の長さを有し、前記連結チューブが前記排気ダクト内で長手方向に装着されていることを特徴とする請求項23に記載の熱交換器システム。
- 炉から排出される熱ガス流の温度を華氏4,000度〜5,000度(2204℃〜2760℃)から華氏200度〜350度(93℃〜177℃)へ下げるために、一連となった複数の排気ダクトをさらに備えることを特徴とする請求項21に記載の熱交換器システム。
- 前記連結チューブがスプラインを具備していることを特徴とする請求項19に記載の熱交換器システム。
- 前記スプラインチューブが、表面積の増加、スラグの収集及び応力集中を減少させるために細長いリッジを具備することを特徴とする請求項19に記載の熱交換器システム。
- 前記吸入マニホルドに連結した冷却用給水をさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の熱交換器システム。
- 前記少なくとも1つの波形屈曲配管のパネルが、アルミニウム青銅合金から成ることを特徴とする請求項19に記載の熱交換器システム。
- 前記合金が最低89質量%以上95質量%未満の銅を含むことを特徴とする請求項32に記載の熱交換器システム。
- 前記アルミニウム青銅合金がCu、Al、Sn及びFeを含むことを特徴とする請求項32に記載の熱交換器システム。
- 前記排気ダクトの形及び大きさが所望の表面積が得られるような寸法に作られており、前記排気ダクトが既知の冷却容量を有することを特徴とする請求項27に記載の熱交換器システム。
- 前記波形屈曲配管がアルミニウム青銅合金から成ることを特徴とする請求項27に記載の熱交換器システム。
- 前記アルミニウム青銅合金管は押し出し成形されていることを特徴とする請求項32に記載の熱交換器システム。
- 熱交換器システムであって、
その内部を加熱する手段を有し、華氏4000度から華氏5000度(2204℃〜2760℃)の温度範囲の排気ガスを排出する炉と、
吸込口と吹出口を有し、前板と底板を通る波形屈曲チャネルの少なくとも1つの熱交換パネルと、
前記少なくとも1つのパネルの前記吸込口と流体連通する吸入マニホルドと
前記少なくとも1つのパネルの前記吹出口と流体連通する排出マニホルドとを備え、
前記配管は冷却液がチャネルを流れるように構成され、
前記配管はその上を前記炉からの熱排気ガス流が流れるように配置され、
前記波形屈曲チャネルが実質上、冷却液を送る前板と底板の間に設置されたバッフルの組合せであることを特徴とする熱交換器システム。 - バッフルの長手方向のエッジが、隣接するバッフルと等距離になるよう前板の裏側に垂直方向に設置され、前記底板で覆われるように前記バッフルの組合せが設置され、派生チャネルが設置されたチューブを真似ていることを特徴とする請求項38に記載の熱交換器システム。
- 前記少なくとも1つのパネルが壁の内側に設置され、前記壁の外側にある前記排出及び前記吸入マニホルドと流体連通していることを特徴とする請求項39に記載の熱交換器システム。
- 前記壁が、例として製鋼炉の壁、炉蓋、スモークリング排気口、排気ダクトの直線部及び排気ダクトの湾曲部と同様に湾曲している、もしくは前記壁が従来風箱として採用されるのと同じように直線であることを特徴とする請求項40に記載の熱交換器システム。
- 複数の前記少なくとも1つのパネルが、排気ダクトの内側周囲に設置され、各パネルが前記排気ダクトの外側を取り囲む前記吸入マニホルドから冷却液を個別に供給され、各パネルが、前記冷却液を前記排気ダクトの外側を取り囲む前記排出マニホルドへ戻すことを特徴とする請求項40に記載の熱交換器システム。
- 複数の前記少なくとも1つのパネルが炉蓋の内側周囲に設置されており、各パネルが前記炉蓋の外側にある前記吸入マニホルドから個別に冷却液を供給され、各パネルが冷却液を前記炉蓋の外側にある前記排出マニホルドに戻すことを特徴とする請求項40に記載の熱交換器システム。
- 複数の前記少なくとも1つのパネルが炉壁の内側周囲に設置され、各パネルが前記炉壁の外側を取り囲む前記吸入マニホルドから前記冷却液を個別に供給され、各パネルが個別に前記冷却液を前記炉壁の外側を取り囲む前記排出マニホルドへ戻すことを特徴とする請求項40に記載の熱交換器システム。
- 複数の前記少なくとも1つのパネルが前記スモークリング排気口の内側周囲に設置され、各パネルが、前記スモークリング排気口の外側を取り囲む前記吸入マニホルドから個別に冷却液を供給され、各パネルが、冷却液を前記スモークリング排気口の外側を取り囲む前記排出マニホルドへ戻すことを特徴とする請求項41に記載の熱交換器システム。
- 炉から排出される熱ガス流の温度を華氏4,000度〜5,000度(2204℃〜2760℃)から華氏200度〜350度(93℃〜177℃)へ下げるために、一連となった複数の排気ダクトをさらに備えることを特徴とする請求項38に記載の熱交換器システム。
- 前記前板がアルミニウム青銅合金から成ることを特徴とする請求項38に記載の熱交換器システム。
- 前記バッフルの組合せがアルミニウム青銅合金から成ることを特徴とする請求項47に記載の熱交換器システム。
- 前記合金が最低89質量%以上95質量%未満の銅を含むことを特徴とする請求項48に記載の熱交換器システム。
- 前記アルミニウム青銅合金がCu、Al、Sn及びFeを含むことを特徴とする請求項48に記載の熱交換器システム。
- 前記炉が、製鉄や製鋼炉、変換器、製紙炉、石炭及びガス火力発電炉、そして排気ガスを生む他の炉の一つであることを特徴とする請求項38に記載の熱交換器システム。
- 前記熱交換器システムが、製鉄や製鋼炉用の炉壁への結合するようになっていることを特徴とする請求項38に記載の熱交換器システム。
- 前記炉が、製鉄や製鋼炉、変換器、製紙炉、石炭及びガス火力発電炉、そして排気ガスを生む他の炉の一つであることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器システム。
- 前記熱交換器システムが、製鉄や製鋼炉用の炉壁へ結合するようになっていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器システム。
- 前記炉が、製鉄や製鋼炉、変換器、製紙炉、石炭及びガス火力発電炉、そして排気ガスを生む他の炉の一つであることを特徴とする請求項19に記載の熱交換器システム。
- 前記熱交換器システムが、製鉄や製鋼炉用の炉壁へ結合するようになっていることを特徴とする請求項19に記載の熱交換器システム。
- 熱交換器システムであって、
その内部を加熱する手段を有し、華氏4000度〜華氏5000度(2204℃〜2760℃)の温度範囲の排気ガスを排出する炉と、
複数の噴射ノズルを有し、前板から分かれて底板に設置された配管の少なくとも1つの熱交換パネルを備え、前記少なくとも1つのパネルが吸込口と吹出口を有しており、
前記少なくとも1つのパネルの前記吸込口と流体連通する吸入マニホルドと
前記少なくとも1つのパネルの前記吹出口と流体連通する排出マニホルド
とを備え、
前記配管は、その中を冷却液が流れて、ノズルを通って噴射されるように構成され、
前記配管は、前記前板上を前記炉からの熱排気ガス流が流れるように配置され、
前記噴射ノズルが前板の裏側に直接冷却液を散布し、そこで前板から冷却液に熱交換を行い、
前記前板がアルミニウム青銅合金から成ることを特徴とする熱交換器システム。 - 前記少なくとも1つのパネルが壁の内側に設置され、前記壁の外側にある前記排出及び前記吸入マニホルドと流体連通していることを特徴とする請求項57に記載の熱交換器システム。
- 前記壁が、例として製鋼炉の壁、炉蓋、スモークリング排気口、排気ダクトの直線部及び排気ダクトの湾曲部と同様に湾曲し、もしくは前記壁が従来風箱として採用されるのと同じように直線であることを特徴とする請求項57に記載の熱交換器システム。
- 複数の前記少なくとも1つのパネルが、前記炉の排気ダクトの内側周囲に設置され、各パネが前記排気ダクトの外側を取り囲む前記吸入マニホルドから冷却液を個別に供給され、各パネルが、前記冷却液を前記排気ダクトの外側を取り囲む前記排出マニホルドへ戻すことを特徴とする請求項57に記載の熱交換器システム。
- 冷却液の蓄積が複数のノズルを塞がないように、排水が常に下部へ向かうよう前記吹出口が、前記少なくとも1つのパネルの下端付近にあることを特徴とする請求項57に記載の熱交換器システム。
- 複数の前記少なくとも1つのパネルが前記炉蓋の内側周囲に設置されており、各パネルが前記炉蓋の外側にある前記吸入マニホルドから個別に冷却液を供給され、各パネルが冷却液を前記炉蓋の外側に配置されている前記排出マニホルドに戻すことを特徴とする請求項57に記載の熱交換器システム。
- 複数の前記少なくとも1つのパネルが前記炉壁の内側周囲に設置され、各パネルが前記炉壁の外側を取り囲む前記吸入マニホルドから前記冷却液を個別に供給され、各パネルが個別に前記冷却液を前記炉壁の外側を取り囲む前記排出マニホルドへ戻すことを特徴とする請求項57に記載の熱交換器システム。
- 複数の前記少なくとも1つのパネルが前記スモークリング排気口の内側周囲に設置され、各パネルが、前記スモークリング排気口の外側を取り囲む前記吸入マニホルドから個別に冷却液を供給され、各パネルが、冷却液を前記スモークリング排気口の外側を取り囲む前記排出マニホルドへ戻すことを特徴とする請求項59に記載の熱交換器システム。
- 複数の排気ダクトは一連となっており、前記排気ダクト内のパネルや前記スモークリング排気口が、炉から排出される熱ガス流の温度を華氏4,000度〜5,000度(2204℃〜2760℃)から華氏200度〜350度(93℃〜177℃)へ下げることを特徴とする請求項57に記載の熱交換器システム。
- 前記アルミニウム青銅合金がCu、Al、Sn及びFeを含むことを特徴とする請求項57に記載の熱交換器システム。
- 前記炉が、製鉄や製鋼炉、加工工場、製紙炉、石炭及びガス火力発電炉、そして排気ガスを生む他の炉の一つであることを特徴とする請求項38に記載の熱交換器システム。
- 前記アルミニウム青銅合金が押し出し成形であることを特徴とする請求項57に記載の熱交換器システム。
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