KR19990084837A - 고온 고압의 공기 대 공기 열교환기 및 그 내에 유용한 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온 고압의 열교환기 세그먼트와, 고온 고압의 열교환기를 형성하는 상기 세그먼트의 조합과, 상기 열교환기용 신규한 팬 조립체와, 상기 열교환기를 활용하는 시스템 및 산업적 프로세스에 관한 것이다.

Description

고온 고압의 공기 대 공기 열교환기 및 그 내에 유용한 조립체

본 발명은 고온 고압의 공기 대 공기 열교환기(high temperature, high pressure air-to-air heat exchanger) 및 그 내에 유용한 신규한 조립체에 관한 것이다.

또한, 열교환기 세그먼트와, 신규한 세라믹 튜브 및 팬 조립체와, 다중 통로 구조를 갖는 열교환기와, 표준 보일러 플랜트의 사용을 감소시키거나 또는 제거하도록 프로세스에 상기 열교환기를 활용하는 방법이 개시되어 있다.

본 발명의 열교환기는 표준 열교환기가 아니며, 다른 장점들중에서도 현저한 작동 효율을 갖는 신규하고 독특한 열교환기이다.

많은 산업적 프로세스에 있어서, 열교환기는, 대기에 부가되는 물질이 보다 적어야 되는 환경적 견지에서 스택으로부터 나오는 연소 생성물을 감소시킨다. 또한, 본 발명의 신규한 열교환기는 세라믹 튜브의 매연 및 슬래그를 날려버리거나 녹여버릴 수 있는 능력을 갖는다. 본 발명의 열교환기는 본 발명의 신규한 구성 요소에 기인하여 밀봉 누출이 적거나 또는 전무하며, 튜브 시트 대 튜브 셸 누출이 적거나 또는 전무하며, 또한 전체적으로 튜브 시트 및 튜브를 통한 누출이 적다.

고온, 고압 장치에 대한 가장 유망한 시장은, 압력하에서 청정 공기를 간접적으로 가열하여 가스 터빈에 직접 보내기 위하여 고온, 고압 장치를 사용하는 분야이다. 이것은 발전시 보일러 플랜트에 대한 요구를 전적으로 제거한다. 현재, 플루 가스를 세정하지 않고 또는 증기 보일러를 사용하지 않고 연료로서 중유(heavy oil), 또는 오염된 오일, 나무 또는 쓰레기/음식 찌꺼기를 사용하여 발전하는 실제적인 방법이 존재하지 않는다. 천연 가스와 같은 청정 연료의 연소로부터 직접 플루 가스를 사용하여 가스 터빈을 구동하는 것은 가능하지만, 이것은 이용가능한 가장 고가의 화석 연료이다.

산업체 및 소단위의 자치제(small municipalities)는 중유, 플라스틱, 종이, 판지, 나무 및 음식 찌꺼기 등의 물질을 발생원으로 소각할 수 있어야 하며, 또한 그 뒤 제조 공정에 직접 재사용될 수 있으며/또는 전기적 그리드에 공급될 수 있는 전력을 발생시킬 수 있어야 한다. 이러한 수단에 의해, 보일러 플랜트가 요구되지 않으며, 이것은 수처리 및 이러한 보일러 플랜트의 연속적인 운전에 대한 필요성을 제거한다(보일러 플랜트는 가동 중단 및 재가동이 매우 어렵다).

가장 최근의 열교환기의 설계와는 달리, 본 발명의 열교환기는 튜브 시트 플러그를 필요로하지 않거나 사용하지 않으며, 이에 따라 그 비용이 절약된다. 모든 튜브 선형 팽창은 셸 팽창에서 제어되므로 세라믹 슬립 팽창 조인트가 요구되지 않으며, 이에 따라 튜브 대 튜브 시트 누출이 감소된다.

또한, 중앙 배플(baffle) 부근 또는 그 내에 신규한 슬립 조인트를 사용함으로써, 개개의 투브가 용이하게 대체될 수 있다. 본 발명의 유일한 단점은 튜브가 열교환기내에 삽입됨으로써 대체되어야만 한다는 것이다.

간접 공기 대 공기 기술을 사용하는 세라믹 또는 금속 열교환기는 고온의 플루 가스로부터 열에너지를 추출하여 이 열에너지를 광범위한 적용에 제공하는 장치이다. 추출이 행해지는 소스는 대개 산업용 노(furnace)로부터의 고온 폐기 가스와 같은 어떤 종류의 폐기 가스이다.

일반적으로, 종래의 셸 및 튜브 열교환기는, 당해 분야에 있어서 튜브 시트로 알려진 것에 의해 그 단부가 지지되는 일련의 튜브를 활용한다. 대기가 튜브를 통해 흐르거나 튜브를 통해 가압되며, 연소 플루 가스의 통상적 생성물인 고온 가스의 교차 흐름이 튜브의 외측 표면 위를 가로지르는 흐름내로 유동되어 튜브를 통해 흐르는 공기를 가열한다.

공지된 대부분의 열교환기는 지지 튜브 시트와 외측 하우징 또는 케이싱의 내측 벽 사이에 형성된 플리넘(plenums)내로 들어가는 측면이 직선인 튜브를 적용한다. 플리넘은 대기를 내부 열교환기 구조내의 다른 영역으로 운반하도록 설계되는데, 내부 열교환기 튜브 구조는 공기가 다시, 가열된 폐기 가스가 통과하는 중앙 챔버를 통해 흐르도록 하는 다른 튜브 세트를 적용한다. 따라서, 열교환기는 통상적으로 대기와 폐기 가스의 작동 유동 길이 및 플리넘 사이의 대기의 유동을 증가시키도록 적층되거나 또는 서로 고정되며, 튜브는 시스템내의 압력 손실을 야기한다. 이러한 압력 손실은 대기 유동의 소정 속도를 유지하기 위하여 대기를 이동시키는 팬의 마력을 증가시킴으로써 극복되어야만 한다. 이러한 압력 손실은 또한 보다 높은 압력에서의 작동을 어렵게 하며, 그 결과 종래의 열교환기는 고압에서 작동되지 않는다. 열교환기를 고압에서 작동하려고 시도하면, 심각한 누출이 발생된다. 이러한 압력 손실은 또한 대기측으로부터 가스측 서브 시스템으로의 기밀 상태 유지를 어렵게 한다. 누출의 발생은 대기의 유동을 감소시킬 뿐만아니라 공기가 가스내로 유입되어 전체적인 열전달 효율을 감소시킨다. 또한, 이러한 유형의 열교환기내에는 심한 작동 온도 손실이 발생된다. 종래의 열교환기의 작동시 공기측 온도는 약 800℉ 내지 약 1200℉의 범위이며, 본 발명의 열교환기의 사용에 의해 허용된 온도는 800℉ 내지 2400℉의 범위일 수 있다. 또한, 종래의 세라믹 열교환기의 작동시 청정 공기측 온도는 0.25 psig 내지 2 psig의 범위이며, 본 발명의 열교환기의 사용에 의해 허용된 압력은 약 0 psig 내지 250 psig의 범위일 수 있다. 따라서, 본 발명의 목적을 위하여 "고압"이 의미하는 바는 약 0(0보다 약간 큼) psig 내지 250 psig의 범위의 압력이며, 공기측 "고온"이 의미하는 바는 1200℉ 내지 2400℉의 범위의 온도이다.열교환기에서 가장 비효율적인 한 형태는 누출이 매우 많은 튜브 시트와 튜브의 접속부에서 발생된다. 또한, 튜브 시트 자체가 팽창되며, 팽창시 튜브 시트는 튜브 시트가 정렬로부터 벗어나도록하여 보다 많은 누출을 야기하는 비제어된 상태로 팽창된다.

본 발명의 많은 장점 및 이점은, 질화물-결합 실리콘 탄화물 돔 벽돌(nitride-bonded silicon carbide dome bricks); 체커형(checker type) 질화물-결합 실리콘 탄화물 특수 벽돌; 고 알루미나 내열성 기공석(high alumina refractory skewbacks); 열교환기의 팬 밀봉부상의 고밀도 저다공성 세라믹 코팅; 신규한 팬 밀봉 소켓 조립체(pan sea socket assembly); 사용된 세라믹 튜브상의 튜브 대 튜브 접속 슬리브; 및 외부 압축 스프링이 장착된 튜브 팽창 허용 장치 등에 기인한 것이며, 이들은 이하에 상세히 설명된다.

이러한 종래 문제의 일부를 극복하기 위한 수단이 본 출원인에 의해 1995년 10월 26일 출원된 발명의 명칭이 "Low to Medium Pressure High Temperature All-Ceramic Air-to-Air Indirect Heat Exchangers With Novel Ball Joints and Assemblies"인 미국 특허 출원 제 08/548,575 호 및 본 출원인에 의해 1996년 3월 28일 출원된 발명의 명칭이 "Heat Exchangers With Novel Ball Joints and Assemblies And Processes Using Such Heat Exchangers"인 미국 특허 출원 제 08/625,569 호 에 기재되어 있다.

상술된 많은 문제를 갖는 종래의 열교환기는 다음의 하나 또는 그 이상의 특허에 개시되어 있다: 1923년 1월 11일 공고된 영국 특허 제 191 175 호; 1979년 9월 5일 공고된 영국 특허 제 2 015 146 호; 1922년 9월 12일 특허된 로렌스의 미국 특허 제 1 429 149 호; 1931년 7월 7일 특허된 로빈슨의 미국 특허 제 1 813 125 호; 1934년 9월 18일 특허된 템플리튼의 미국 특허 제 1 974 402 호; 1962년 1월 30일 특허된 보크의 미국 특허 제 3 019 000 호; 1968년 10월 22일 특허된 라이온의 미국 특허 제 3 406 752 호; 1969년 3월 4일 특허된 크로스비의 미국 특허 제 3 431 370 호; 1972년 7월 11일 특허된 리스토우의 미국 특허 제 3 675 710 호; 1975년 12월 2일 특허된 로울러 등의 미국 특허 제 3 923 314 호; 1977년 2월 1일 특허된 맥클로스키의 미국 특허 제 4 005 514 호; 1977년 4월 19일 특허된 본비시니의 미국 특허 제 4 018 209 호; 1978년 8월 15일 특허된 헤인의 미국 특허 제 4 106 556 호; 1978년 10월 31일 특허된 로우스의 미국 특허 제 4 122 894 호; 1981년 7월 21일 특허된 콤프의 미국 특허 제 4 279 293 호; 1984년 3월 22일 특허된 로우스의 미국 특허 제 4 449 575 호; 및 1986년 12월 30일 특허된 그레이엄의 미국 특허 제 4 632 181 호.

개시되고 청구된 본 발명은 고온 고압의 열교환기 세그먼트, 신규한 고온 고압의 열교환기를 형성하는 상기 세그먼트의 조합, 상기 열교환기에 사용되는 신규한 팬 조립체, 및 상기 열교환기를 활용하는 시스템 및 산업적 프로세스에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예는 (I) 다층 공기 유입 또는 방출 조립체를 포함하는 신규한 고온 고압의 열교환기 스프링 장착 돔 세그먼트에 관한 것으로, 상기 다층 공기 유입 또는 방출 조립체에는 공기 유입 또는 방출 표면과 베이스와 공기 유입 또는 방출 단부를 갖는 질화물-결합 공기 유입 또는 방출, 실리콘 탄화물, 벽돌 어레이인 제 1 층이 있다. 베이스는 본질적으로 원형 구조를 가지며 공기 유입 또는 방출 표면은 고밀도의 저다공성 세라믹 코팅으로 피복된다.

어레이는 공기 유입 또는 방출 표면으로부터 베이스를 통해 연장하는 다수의 개구를 가지며, 베이스는 다수의 팬 개구를 갖는다. 각각의 팬 개구는 본질적으로 어레이내의 각 개구와 정렬되어 있다.

제 1 또는 외측 벽돌 층은 다수의 구멍과 배면을 갖는다. 다수의 슬롯 및 배면을 갖는 제 2 외측 벽돌층이 있으며, 슬롯 및 구멍은 경량의 주조성 단열 알루미나 내열물질로 충전되어 있다. 마지막으로, 다층 공기 유입 또는 방출 조립체에는, 뮬라이트 니열물로 형성되며 배면을 갖는 제 3 외측 층이 있다.

다른 구성 요소(b)는 대형 중앙 개구를 갖는 2층의 외측 돔이며, 외측 돔은 내측층과 외측층을 갖는다. 내측층은 고온형 주조성 단열물이며 외측층은 외측 표면을 가지며 저온형 주조성 단열물이다. 내측층 및 외측층은 본질적으로 정열된 배면을 갖는다.

또 다른 구성 요소(c)는 말단부(distal end)와 근단부(near end)를 갖는 제 1 스틸 셸이다. 제 1 스틸 셸은 2층 외측 돔의 외측 표면 전체를 본질적으로 덮고 있으며 본질적으로 벽돌층의 외측층의 외측 표면과 본질적으로 일치한다. 제 1 스틸 셸은 제 1 스틸 셸의 말단부에 고정 부착되어 이것을 덮고 있는 스틸 플레이트를 가지며, 스틸 플레이트는 공기가 2층의 외측 돔내로 흐르도록 하는 대형 중앙 개구를 갖는다. 스틸 셸은 적용가능한 ASTM 소성 압력 용기 코드에 충족되도록 설계된다.

또 다른 구성 요소(d)는 스틸 셸의 근단부에 의해 형성된 라인에서 열교환기를 둘러싸는 2중벽 스틸 플랜지이다. 스틸 플랜지는 정면과 배면을 가지며, 2중벽 스틸 플랜지는 내측 에지와 외측 에지를 갖는다. 스틸 플랜지는 내측 에지가 스틸 셸의 근단부에 고정된다.

또 다른 구성 요소(e)는 제 1 스틸 플랜지의 정면에 고정되고 또한 그 근단부 부근의 제 1 스틸 셸의 외측 표면에 고정되어 제 1 스틸 플랜지와 제 1 스틸 셸 사이에 브레이스(brace)를 형성하는 제 1 스틸 바이다.

구성 요소(f)는 제 1 스틸 셸의 내측 표면과 제 1 스틸 셸의 근단부 부근에 고정된 고합금 플래싱(flashing)이며, 고합금 플래싱은 말단 에지를 가지며 2층의 외측 돔층의 정열된 표면을 덮고 있다. 고합금 플래싱의 말단 에지는 제 1 외측 벽돌층과 제 2 외측 벽돌층 사이에 삽입된다.

열교환기의 부분 (II)은 라운드 형상을 갖는 다층의 중심체이다. 다층의 중심체에는, 외측 표면을 갖는 제 1 단열 내화 벽돌 라이닝과, 외측 표면을 가지며 제 1 단열 내화 벽돌층의 외측 표면에 본질적으로 부합하는 제 2 단열 내화 벽돌층과, 외측 표면을 가지며 제 2 단열 내화 벽돌층의 외측 표면에 본질적으로 부합하는 제 3 단열 내화 벽돌층이 있다.

부분 (II)의 제 3 단열 내화 벽돌층의 외측 표면에 본질적으로 부합하며 그것을 덮는 외측 표면을 갖는 제 2 스틸 셸이 있다. 제 2 스틸 셸은 근접 에지와 말단 에지를 가지며, 또한 제 2 스틸 셸의 근접 단부에 의해 형성된 라인에서 열교환기 세그먼트를 둘러싸는 2중벽의 제 2 스틸 플랜지를 갖는다. 제 2 스틸 플랜지는 내측 에지와 외측 에지를 가지며, 그 내측 에지가 제 2 스틸 셸의 근접 단부에 고정된다.

제 1 스틸 플랜지와 제 2 스틸 플랜지는 내측 표면을 갖는 편평한 스틸 커버에 의해 그 각각의 외측 에지 부근이 서로 고정되어, 편평한 스틸 커버, 제 1 스틸 플랜지, 제 2 스틸 플랜지 및 공기 유입 또는 방출 조립체의 제 3 외측 층이 열교환기 세그먼트를 둘러싸는 터널을 형성하여 "기공석"을 형성한다. 기공석은 공기 압력으로부터의 힘을 돔을 통해 보강 지지 스틸 셸로 전달한다.

스틸 셸의 내측 표면은 얇은 층의 세라믹 섬유 매트로 덮여지며 터널은 뮬라이트 내열물로 충전된다.

제 1 내화 벽돌 라이닝의 배면, 제 2 단열 내화 벽돌층 및 제 3 단열 내화 벽돌층은 세라믹 섬유판으로 층을 이룬다. 섬유판은 배면을 가지며 세라믹 섬유 매트가 뮬라이트 내열물의 제 3 외측층의 대향 영역에 걸쳐 배면에 대해 층을 이루고 있다. 세라믹 섬유 매트는 터널내의 노출된 모든 뮬라이트 내열물을 덮도록 구성된다.

제 2 편평 스틸 바가 제 2 스틸 플랜지의 배면 및 제 2 스틸 셸의 근접 에지 부근의 외측 표면에 고정되어 제 2 스틸 플랜지와 제 2 스틸 셸 사이에 제 2 브레이스를 형성한다.

또한, 플루 가스의 유입 및 방출을 위한 플루 가스 포트가 있으며, 이러한 포트는 열교환기로의 플루 가스 유입 또는 방출이 열교환기 세그먼트 세라믹 튜브를 통한 공기의 흐름에 대해 본질적으로 수직이 되도록 구성된다. 또한 상기 포트는 라운드 형상으로 구성된다. 이것은 외측 표면을 갖는 제 1 단열 내화 벽돌 라이닝, 외측 표면을 가지며 본질적으로 제 1 단열 내화 벽돌층의 외측 표면에 부합되는 제 2 단열 내화 벽돌층, 및 외측 표면을 가지며 본질적으로 제 2 단열 내화 벽돌층에 부합되는 제 3 단열 내화 벽돌층으로 형성되며, 이러한 모든 층은 연속적이며 본질적으로 돔내의 동일한 층으로 연속된다.

말단부와 근단부를 갖는 제 3 스틸 셸이 있으며, 상기 제 3 스틸 셸은 플루 가스 포트의 전체 외측 표면을 덮으며 본질적으로 제 3 단열 내화 벽돌층의 외측 표면에 부합된다. 제 3 스틸 셸은 제 3 스틸 셸의 말단부에 고정 부착되어 그것을 덮는 제 2 스틸 플레이트를 가지며 제 2 스틸 플레이트는 그것을 관통하여 플루 가스가 중심체내로 흐르도록 하는 대형의 중앙 개구를 갖는다.

제 2 스틸 셸은 그 말단부 부근의 외측 표면상에 고정되어 그것을 둘러싸는 L-형상의 스틸 바를 가지며, L-형상의 스틸 바는 수직벽 및 수평벽을 갖는다. 수직벽은 본질적으로 그 중심에 위치되어 그것을 관통하는 다수의 개구를 갖는다.

제 2 스틸 셸은 그 말단부 부근의 내측 표면상에 고정된 편평 금속판을 가지며, 편평 금속판은 제 2 스틸 시트의 내측에 부합된다.

근단부와 말단부를 갖는 다수의 세라믹 튜브가 있다. 각각의 세라믹 튜브는 그 근단부가 정렬되며 실리콘 벽돌 어레이내의 팬 개구내에 삽입된다. 세라믹 튜부는 중앙 배플벽에 의해 그 말단부상에 지지된다.

그 각각에 내포된 세라믹 튜브가 세라믹 튜브의 말단부에서 정렬되며 공통 중앙 배플벽에 의해 지지되도록 그 각각의 단부가 정렬된, 상술된 바와 같은 두 개의 열교환기 세그먼트의 조합을 포함하는 고온 고압의 공기 대 공기 열교환기인 본 발명의 다른 실시예가 개시되어 있다.

본질적으로 수직벽과 수평벽의 교차점에 있는 L-형상의 스틸 바의 내측 표면에 부착된 다수의 금속 스프링과, L-형상의 스틸 바를 따라 이격되며 수직벽의 중앙에 위치된 각각의 구멍에 정렬되는 다수의 고정구가 있다.

제 2 편평 금속판은 하나의 제 2 스틸 시트의 내측에 부합되지만 그 에지중 하나상의 상기 스틸 시트에 고정되지는 않는다.

이러한 구성에 있어서, 모든 인접한 단열 내화 벽돌 표면은 그들 사이에 붕괴가능한 세라믹 섬유를 갖는다.

본 발명의 또 다른 실시예는 상술된 열교환기용 팬 조립체이다. 신규한 팬 조립체는 공기 유입 또는 방출 표면과 내측 표면을 갖는 베이스를 갖는 질화물-결합 실리콘 탄화물 벽돌 어레이인 구성 요소(A)의 조합을 포함한다.

상기 어레이는 공기 유입 또는 방출 표면으로부터 배면을 통해 연장하는 다수의 팬 개구를 가지며, 팬 개구는 내측 표면을 갖는다.

각각의 팬 개구는 외측 표면을 갖는 원형 하우징을 가지며 상기 하우징은 그 외측 표면이 팬 개구의 내측 표면에 모르타르로 접합되어 있다. 하우징은 중심축, 전방 개구, 및 후방 개구를 가지며, 전방 개구 및 후방 개구는 하우징의 중심축과 공통인 중심축을 갖는다. 하우징내의 전방 개구는 어레이내의 개구와 크기가 같으며, 후방 개구는 전방 개구보다 크다. 또한, 하우징의 내측 표면과 접촉하는 붕괴성의 약한 세라믹 섬유 중심조정 링이 있다.

다른 구성 요소(B)는 그 일단부상에 모르타르 접합된 세라믹 칼라를 갖는 세라믹 튜브이다. 칼라는 정면과 전방 개구 및 후방 개구를 가지며 전방 개구는 원형 하우징의 개구보다 작은 크기를 갖는다. 후방 개구는 전방 개구보다 크며 세라믹 튜브의 단부를 수용할 수 있다. 세라믹 튜브 단부와 세라믹 칼라의 후방 개구으 내측사이의 계면은 모르타르 접합되어 있으며, 정면은 그 내에 원형 채널을 가지며 채널은 밀봉 링을 내포한다.

마지막으로, 상술된 열교환기가 사용되는 산업용 시스템이 개시되어 있다. 산업용 시스템은 연소성 폐기물로부터 전기적 에너지를 발생시키기 위한 개선된 시스템이며, 상기 시스템은 적어도 (A) 고압의 청정 공기 공급기; (B) 적어도 하나의 합금 열교환기; (C) 연소성 폐기물 운반 수단; (D) 연소성 폐기물용 연소실; (E) 팽창 터빈; (F) 발전기; (G) 산 중화 세척기(scrubber); 및 (H) 본 명세서에 개시된 바와 같은 적어도 하나의 고온 세라믹 열교환기의 조합을 포함한다.

도 1은 본 발명의 열교환기의 측면도,

도 2는 도 1의 C-C선을 따라 취한 본 발명의 열교환기의 단면도,

도 3는 본 발명의 열교환기 세그먼트를 나타내는 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면도,

도 4는 도 1의 B-B선을 따라 취한 부분 확대 단면도,

도 5는 도 4의 G 부분으로부터 취한 팬 밀봉 조립체의 확대 단면도,

도 6은 도 2의 F 부분의 확대 단면도,

도 7은 본 발명의 열교환기의 평면도,

도 8은 도 2의 G-G선을 따라 취한 브릭 배열 및 3개의 브릭 단열층의 단면도,

도 9는 플루 가스의 다중 통과를 허용하는 공통 덕트를 갖는 본 발명의 열교환기의 평면도.

도 10은 연소성 폐기물로부터 전기적 에너지를 발생시키는 시스템의 개략도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 열교환기 2 : 열교환기 세그먼트

4 : 질화물-결합 실리콘 탄화물 원형 벽돌 어레이

5 : 공기 유입 또는 방출 표면 6 : 벽돌

7 : 관통된 개구 8 : 베이스

13: 제 1 단열 벽돌층 17: 제 2 단열 벽돌층

23: 제 3 단열 벽돌층 24: 2층의 외측 돔

30: 제 1 스틸 셸 35: 제 1 스틸 플랜지

41: 제 1 스틸 바 42: 고합금 플래싱

52: 제 2 스틸 셸

69: 플루 가스의 유입 또는 방출용 플루 가스 포트

101: 팬 조립체

이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 열교환기의 측면도가 도시되어 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3에는 본 발명의 열교환기 세그먼트가 도시되어 있으며 공기 유입 또는 방출 표면(5)과 본질적으로 편평한 원형 베이스(8)를 갖는 질화물-결합 실리콘 탄화물 원형 벽돌 어레이(4)인 제 1 층(a)을 포함하는 복합 요소인 다층 공기 유입 또는 방출 조립체(I)가 도시되어 있다. 실리콘 탄화물 벽돌 어레이(4)는 실리콘 탄화물 벽돌로 구성되며, 각각의 벽돌은 그 길이에 걸쳐 관통된 개구(7)를 가지며 베이스(8)를 관통하여 연장한다. 이러한 벽돌(6)은 쑤셔 넣어진 실리콘 탄화물 세라믹 형태이며, 제조시 이들은 각각 관통된 개구의 절반을 가지며 이들이 어레이(4)내에서 서로 모르타르 접합될 때 절반의 개구가 관통된 개구(7)를 형성한다. 고 알루미나 내열물과는 대조적으로, 이러한 실리콘 탄화물이 사용되는데, 이는 작동중 열교환기의 온도가 증가됨에 따라 실리콘 탄화물이 보다 강해지기 때문이다.

실리콘 탄화물이 높은 K-인자(factor)를 가지며 따라서 이러한 용도에 유리하지만, 이러한 높은 K-인자는 또한 이러한 재료로 제조된 튜브 시트가 열교환기를 덮고 있는 스틸 셸에 상당한 열을 전달할 수 있다는 점에서 불리한 면이 있다. 그러나 본 발명자는 상기 및 기타 문제를 언급하였으며, 이하의 설명으로부터 확인되는 바와 같이 상기 문제를 해결하였다. 도 8에는 상술된 벽돌 어레이와 단열 층의 단면도가 도시되어 있다. 도 8은 도 2의 G-G선을 따라 취하여 졌으며, 벽돌 어레이(4), 개개의 벽돌(6), 제 1 단열 벽돌층(13), 제 2 단열 벽돌층(17), 및 제 3 단열 벽돌층(23)을 나타낸다.

본 발명의 목적을 위하여, 공기 유입 또는 방출 표면(5) 전체가 고밀도 저다공성 세라믹 코팅(9)으로 피복되어 있다. 이러한 코팅은 벽돌 사이의 접합부(10)를 따라 관통된 개구(7)내로 아래로 코팅된다. 이러한 코팅(9)은 실리콘 탄화물과 동일한 팽창 특성을 가지므로, 코팅(9)과 벽돌(6)의 팽창 및 수축률은 열교환기의 작동동안 동일하다.

베이스(8)는 그 내에 팬 개구(12)가 위치된 배면(11)을 갖는다. 팬 개구(12)는 관통된 개구(7)보다 직경이 크며, 후술될 팬 조립체(118)의 일부를 수용하도록 의도된다. 각각의 팬 개구(12)는 어레이(4)의 각각의 관통된 개구(7)와 본질적으로 축방향으로 정렬된다.

다층의 공기 유입 또는 방출 조립체에 있어서, 그것을 관통하는 다수의 구멍을 갖는 제 1 외측 벽돌층(13)이 있으며, 이러한 층(13)은 후측 표면을 갖는다. 구멍(14)은 경량의 단열 주조성 알루미나(16)로 충전되며, 이는 돔으로부터 벽돌을 통하여 스틸 셸로 추력을 전달하도록 층(13)의 강도를 유지하며 실리콘 탄화물의 무게 및 K-인자를 감소시켜 열교환기(1)의 스틸 셸에 도달하는 열량을 감소시키기 위한 것이다.

또한, 다수의 슬롯(18) 및 배면(19)을 갖는 제 2 외측 벽돌층(17)이 있다. 제 1 외측 벽돌층(13)에서와 같이, 슬롯(18)은 동일한 이유로 경량의 단열 주조성 알루미나(20)로 충전된다. 따라서, 제 1 외측 벽돌층(13)과 제 2 외측 벽돌층(17)은 어느 정도 단열 특성을 갖는 구조적으로 강한 실리콘 탄화물 형태를 이룬다.

또한, 이러한 다층 구성 요소에는, 뮬라이트로 구성된 제 3 층(21)이 있다. 이 층은 또한 배면(22)을 갖는다. 마지막으로, 터널과 관련하여 후술될 제 4 층(23)이 있다.

부분 (I)의 구성 요소(b)는 그것을 관통하는 대형 중앙 개구(25)를 갖는 2층의 외측 돔(24)이다. 외측 돔(24)은 내부층(26) 및 외부층(27)을 가지며, 내부층(26)은 고온형 주조성 단열재로 제조된다. 외부층(27)은 외측 표면(28)을 가지며 저온형 주조성 단열재로 구성된다. 내부층 및 외부층(26, 27)은 본질적으로 정렬된 배면(29, 29')을 갖는다.

말단부와 근단부를 갖는 제 1 스틸 셸(30)이 있다. 제 1 스틸 셸(30)은 돔(24)의 외측 표면 전체를 본질적으로 덮고 있으며, 외측 표면(28)에 본질적으로 부합된다. 제 1 스틸 셸(30)은 말단부(31)에 고정 부착되어 그것을 덮고 있는 스틸 플레이트(33)를 가지며, 스틸 플레이트(33)는 대형 중앙 개구(34)를 갖는다.

스틸 셸(30)의 근단부(32)에 의해 형성된 라인(40)에서 열교환기(1)를 둘러싸는 2중벽 스틸 플랜지(35)가 있다. 스틸 플랜지(35)는 정면(37)과 배면(36)을 가지며, 스틸 플랜지(35)는 또한 내측 에지(38)와 외측 에지(39)를 갖는다. 스틸 플랜지(35)는 내측 에지(38)가 스틸 셸(30)의 근단부(32)에 용접 등에 의해 고정된다.

제 1 스틸 플랜지의 정면(37)에 고정되고 또한 제 1 스틸 셸(30)의 외측 표면에 고정된 제 1 스틸 바(41)가 있다. 제 1 스틸 바(41)는 돔(24)을 둘러싸며 구성 요소용 브레이스를 제공한다.

제 1 스틸 셸(30)의 근단부(32) 부근의 지점(43)에서 제 1 스틸 셸(30)의 내측 표면에 고정된 고합금 플래싱(42)이 제공된다. 고합금 플래싱(42)은 말단 에지(44)를 가지며 층(26, 27)의 정열된 배면(29, 29')을 덮는다. 고합금 플래싱(42)의 말단 에지(44)는 제 1 외측 벽돌층(13)과 제 2 외측 벽돌층(17) 사이에 삽입되어 제위치에 고정된다. 이것은 열교환기(1)를 구성하는 동안에 수행된다. 이러한 고합금 경-게이지(light-guage) 스틸 플래싱은 제 1 스틸 셸(30)에 완전-시임 용접된다. 압력 용기 및 열교환기는, 특히 노화되었을 때, 고온의 가스가 접합부 및 틈새를 통해 흐르도록 하는 경향을 갖는 내열성 라이닝을 내포한다. 본 발명의 고합금 플래싱은 고온 고압을 취하여 모든 흐름을 청정 공기 고온 가스측으로부터 노측으로 지향시키며, 이 경우 오염이 영향을 주지않는다.

열교환기 세그먼트(2)의 구성 요소 (II)는 라운드 형상을 갖는 다층의 중심체(45)이며, 이러한 다층의 중심체에는, 외측 표면(47)을 갖는 제 1 단열 내화 벽돌 라이닝(46)과, 제 1 단열 내화 벽돌층의 외측 표면(47)에 본질적으로 부합하는, 외측 표면(49)을 갖는 제 2 단열 내화 벽돌층(48)과, 외측 표면(51)을 가지며 제 2 단열 내화 벽돌층(48)의 외측 표면(49)에 본질적으로 부합하는 제 3 단열 내화 벽돌층(50)이 있다.

이러한 다층 구성 요소를 덮고 있는 것은 외측 표면(53)을 갖는 제 2 스틸 셸(52)이다. 제 2 스틸 셸(52)은 제 3 단열 내화 벽돌층(50)의 외측 표면에 본질적으로 부합하며 그것을 덮고 있다. 제 2 스틸 셸(52)은 근단부(54)와 말단부(55)를 갖는다.

제 2 스틸 셸(52)은 제 2 스틸 셸(52)의 근단부(54)에 의해 형성된 라인(57)에서 열교환기 세그먼트(2)를 둘러싸는 2중벽의 제 2 스틸 플랜지(56)를 갖는다. 제 2 스틸 플랜지(56)는 내측 에지(58)와 외측 에지(59)를 가지며, 그 내측 에지(58)가 제 2 스틸 셸(52)의 근단부(54)에 고정된다.

제 1 스틸 플랜지(35)와 제 2 스틸 플랜지(56)는 내측 표면(60)을 갖는 편평한 스틸 커버(59)에 의해 그 각각의 외측 에지 부근이 서로 고정되어, 편평한 스틸 커버(59), 제 1 스틸 플랜지(35), 제 2 스틸 플랜지(56) 및 공기 유입 또는 방출 조립체(3)의 제 3 외측층이 열교환기 세그먼트(2)를 둘러싸는 터널(61)을 형성한다. 이러한 장치는 "기공석" 조립체로 알려져 있으며, 당해 산업 분야에는 일반적이다. 터널(61)은 장치의 이 지점에 단열성을 제공하도록 고밀도의 고 알루미나 내열물로 충전된다. 셸 부근의 온도가 낮기 때문에, 고 알루미나 물질은 변형되지 않으며, K-인자는 열교환기 내측의 실리콘 탄화물의 K-인자의 10분의 1이다.

편평한 스틸 커버(59)의 내측 표면(60)은 붕괴성 세라믹 섬유(63)로 덮여진다. 작동중, 돔(24)은 온도가 증가함에 따라 원주방향으로 팽창한다. 기공석과 플랜지 사이에 타이트한 밀봉이 유지되며, 단열재(63)가 붕괴되어 팽창을 흡수한다.

제 1 내화 벽돌 라이닝(46), 제 2 단열 내화 벽돌층(48), 및 제 3 단열 내화 벽돌층(50)의 배면(29, 29')은 세라믹 섬유판(64)으로 층을 이루고 있다. 세라믹 섬유판(64)은 배면(65)을 가지며, 배면(65)은, 뮬라이트(21)의 제 3 외측층의 대향 영역에 걸쳐 배면(65)에 대해 층을 이루는 세라믹 섬유 매트(66)를 갖는다. 세라믹 섬유 매트(66)는 터널(61)내의 모든 노출된 알루미나 충전재(62)를 덮도록 구성된다.

제 2 스틸 플랜지(56)의 배면상에 고정된 제 2 편평 스틸 바(67)가 있으며, 제 2 편평 스틸 바(67)는 또한 제 2 스틸 셸(52)의 근접 에지(54) 부근의 외측 표면(53)에 고정되어 제 2 스틸 플랜지(56)와 제 2 스틸 셸(52) 사이에 제 2 브레이스(68)를 형성한다.

유입 조립체(3)에 수직하게 중심체(45)의 벽으로부터 연장하고 있는 것은 플루 가스의 유입 또는 방출용 플루 가스 포트(69)이다. 플루 포트(69)는 열교환기 세그먼트(2)로의 플루 가스 유입 또는 방출이 열교환기 세그먼트(2)를 통과하는 공기의 흐름에 대해 본질적으로 수직이 되도록 구성된다. 포트(69)는 중심체(45)의 제 1 단열 벽돌 라이닝(46)과 본질적으로 균등한 제 1 단열 내화 벽돌 라이닝(70)이 존재하는 라운드 형상을 갖도록 구성된다. 제 1 단열 내화 벽돌 라이닝(70)은 외측 표면(71)을 갖는다. 또한, 외측 표면(73)을 갖는 제 2 단열 내화 벽돌층(72)이 있으며, 제 2 단열 내화 벽돌층(72)은 제 1 단열 내화 벽돌층(70)의 외측 표면에 본질적으로 부합한다. 또한, 외측 표면(75)을 갖는 제 3 단열 내화 벽돌층(74)이 있으며, 이것은 제 2 단열 내화 벽돌 표면(73)에 본질적으로 부합한다.

이러한 단열 벽돌의 조립체를 덮고 있는 것은 다른 제 3 스틸 셸(76)이다. 제 3 스틸 셸(76)은 말단부(77)와 제 2 스틸판(78)을 가지며, 제 2 스틸판(78)은 제 3 스틸 셸(76)의 말단부(77)에 고정 부착되어 그것을 덮고 있다. 제 2 스틸판(78)은 그것을 관통하는 대형 중앙 개구(79)를 구비하여 플루 가스가 중심체내로 또는 중심체 바깥으로 흐르도록 한다.

제 2 스틸 셸(52)은 그 말단부(55) 부근의 외측 표면(53)상에 고정되어 그것을 둘러싸는 L-형상의 스틸 바(80)를 구비하는 바, 상기 스틸 바(80)는 수직벽(81)과 수평벽(82)을 구비한다. 수직벽(81)은 고정구(84)를 수용하도록 그것을 관통하는 중앙 개구(83)를 갖는다. 또한, 제 2 스틸 셸(52)은 그 말단부(55) 부근의 내측 표면(58)상에 고정된 편평한 금속판(85)을 구비하는 바, 상기 편평한 금속판(85)은 제 2 스틸 셸(52)의 내측에 부합한다.

또한, 열교환기 세그먼트(2)는 근단부(87)와 말단부(88)를 갖는 다수의 세라믹 튜브(86)를 내포한다. 각각의 세라믹 튜브(86)는 그 근단부(87)가 정렬되어 있으며, 실리콘 탄화물 벽돌 어레이(4)의 팬 개구(12)내에 삽입된다. 세라믹 튜브(86)의 말단(88)은 도 2에 도시된 바와 같이 중앙 배플벽(89)에 의해 지지된다.

도 2 에 또한 도시된 것은, 전술된 바와 같은 두 개의 열교환기 세그먼트(2)의 조합을 포함하는 고온 고압의 공기 대 공기 열교환기(1)의 평단면도로서, 두 개의 열교환기 세그먼트(2)는 그 각각에 수용된 세라믹 튜브(86)가 세라믹 튜브 말단부(88)에서 정렬되어 공통 배플벽(89)에 의해 지지되도록 그 각각의 단부가 정렬되어 있다(도 6에 보다 상세히 도시됨).

전체 스틸 셸(52)은, L-형상 바의 외측상에 또한 고정구상에 압축 스프링(124)에 의해 스프링 장착된 다수의 접속 고정구(90)를 갖는 한 쌍의 L-형상 각도 프레임(80)으로 둘러싸여 있다. 고정구(90)의 각 단부는 조절 수단(126)을 가지며, 이러한 조절 수단(126)은 예컨대 나사산이 형성된 고정구에 나사체결되어 각도 프레임(80)의 일측에 대해 스프링(124)을 압축시키는 단순한 형태의 너트일 수 있다. 각도 프레임은 수직벽(92)과 수평벽(93)을 가지며, 수평벽(93)은 제 2 스틸 셸(52)의 외측 표면(53)에 용접되거나 또는 다른 방법으로 고정된다. 수직벽(92)은 그것을 관통하는 다수의 개구(94)(도 2에서 가상적으로 도시됨)를 구비하여 다수의 접속 고정구(90)를 수용한다. 벨로우즈 팽창 조인트(125)는 수평벽(93)이 제 2 스틸 셸(52)의 외측 표면(53)에 고정된 지점 및 본질적으로 고정구(90)가 L-형상의 각도 프레임(80)상에 위치되는 지점에서 각각의 수직벽(92)에 확고히 고정되는 각각의 단부(95)를 가지며, 열교환기(1)가 정렬 및 조립된 후에, 튜브 대 튜브 시트 및 튜브 대 튜브 고정구가 모두 미세하게 회전되어 스프링(124)을 미세한 압축 상태로 유지한다(도 6에 보다 상세히 도시됨).

공기측 온도가 거의 작동 온도로 가열되고 열교환기(1)가 대기압으로 또는 대기압 부근에 있는 경우, 장치는 누출에 대해 점검된다. 열교환기(1)가 온도에 도달될 때, 공기는 최대 약 2000℉로 예열되고 세라믹 튜브(86)는 그 길이가 평균 약 1/2" 내지 3/4"만큼 팽창된다. 이러한 팽창은 스틸 셸 주변에 있는 스프링(124)에 의해 흡수된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 지점(58)에는 제 2 스틸 플랜지(56)의 내측 에지가 도시되어 있다. 지점(120)에서 내측 에지(58)에 고정된 것은 편평한 스틸판(85)으로서, 지점(121)의 그 대향 에지(97)는 스틸 셸(52)에 고정되지 않으며, 스틸 셸(52)의 내측 표면과 정합적으로 슬라이딩되도록 되어 있다. 이러한 장치는, 도 2의 D-D선에 의해 도시된 바와 같이, 각각의 열교환기 세그먼트(2)의 중심체가 본질적으로 열교환기(1)의 중심축선(98)을 따라 이동하도록 하며, 고정구(90)는 세그먼트(2)가 서로 완전 분리되지 않도록 한다. 이러한 작동중 각각의 열교환기 세그먼트(2)의 각 내화 벽돌 라이닝이 만나는 계면에는, 내화 벽돌의 압축을 서로 흡수하도록 돕는 세라믹 섬유 매트 개스킷(99)이 위치되어 있다. 이것은 도 2에 도시되어 있으며, 도 6에 보다 상세히 도시되어 있다. 명료성을 위해, 도 2에는 하나의 세라믹 튜브(86)만이 도시되어 있다.

열교환기(1)의 특정 구조에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같은 금속 합금 고정 장치(100)가 사용된다. 이러한 고정 장치는 이들이 열교환기(1)의 구조중에 형성되기 때문에 층들(26, 27) 사이에 설치된다.

팬 조립체(101)는 도 2에 개략적으로 도시되어 있으며, 도 5에 상세히 도시되어 있다. 팬 조립체(101)는 제 1 벽돌 어레이(4)의 베이스내에 구조된다. 도 5를 참조하면, 확대된 팬 조립체(101)를 도시하기 위하여 절개된 벽돌 어레이(4)의 일부가 도시되어 있다.

팬 조립체(101)는 배면(11)을 갖는 질화물 결합 실리콘 탄화물 벽돌 어레이(4)를 포함한다. 각각의 팬 조립체(101)에 대하여, 베이스(8)의 배면(11)내에 팬 개구(12)가 있다. 팬 개구(12)는 내측 표면(103)을 갖는다. 팬 개구(102)내에는 외측 표면(105)을 갖는 원형 하우징(104)이 위치되어 있으며, 원형 하우징(104)은 모르타르(106)를 사용하여 그 외측 표면(105)이 내측 표면(103)에 모르타르 결합되어 있다. 모르타르(106)의 목적은 돔 조립체에 허용 공차를 부여하는 어레이(4)의 외주변 주위에 모르타르 접합을 제공하는 것이며, 또한 그것이 별개의 부분인 경우 팬 조립체의 내부를 세라믹 코팅(9)으로 피복하는 용이한 수단을 제공하는 것이다. 원형 하우징(104)은 도 5의 E-E선으로 도시된 바와 같은 중심축(109)을 가지며, 또한 전방 개구(107) 및 후방 개구(108)를 갖는다. 이러한 개구(107, 108)는 하우징 중심축(109)과 공통인 중심축을 갖는다.

전방 개구(107)는 어레이(4)의 관통 개구(7)와 크기가 일치하며, 후방 개구(108)는 전방 개구(107)보다 크기가 크다. 세라믹 튜브(86)의 근단부(87)에 모르타르 접합된 세라믹 칼라(110)가 있다. 칼라(110)는 본 발명에서의 사용을 수용하도록 조절된 치수를 갖도록 제조된다. 칼라(110)의 내측 반경은 세라믹 튜브(86)의 내경보다 작음을 주목하기 바란다. 이것은 세라믹 튜브 단부(86)로부터의 추력의 일부를 분산시킨다. 칼라(110)는 전방 표면(11), 전방 개구(112), 및 후방 개구(113)를 각각 갖는다. 전방 개구(112)는 원형 하우징(104)의 개구(108)보다 작은 크기를 가지며, 후방 개구(113)는 전방 개구(112)보다 크며 세라믹 튜브 단부(87)를 수용할 수 있도록 되어 있다. 세라믹 튜브(86)와 세라믹 칼라(110)의 후방 개구(113)의 내측 사이의 계면은 모르타르(106)에 의해 모르타르 접합되어 있다. 칼라(110)와 개구(108)의 내측 표면사이에는 붕괴성 세라믹 섬유 개스킷 또는 링(116)이 위치되어 구성하는 동안에 조립체를 중앙에 유지시킨다. 이러한 링(116)은 또한 튜브(86)가 팬내에서 뒤틀리고 회전될 수 있도록 하여 조립체를 효과적으로 주문에 맞출 수 있다. 본질적으로 이러한 링(116)으로부터는 밀봉을 기대할 수 없다. 이것은 구성되는 동안 부분적으로 변형되어, 열교환기(1)가 소성된 후에, 형상을 유지하여 조립체를 중앙에 유지할 것이다.

칼라(110)와 돔(24) 사이 및 튜브(86)와 칼라(110) 사이에 누출이 없는 것이 본 발명의 본질적 특징이다. 이들 표면은, 타이트한 슬립형 표면을 제공하는 공기 또는 열 경화성인 고온 글레이즈(glaze)(117)로 밀봉된다.

칼라(110)의 전방 표면(111)은 원형 채널(114)을 내포하며 밀봉 링(115)이 원형 채널(114)내에 위치된다.

도 6을 참조하면, 튜브 대 튜브 슬립 밀봉부(118)의 세부를 나타내는 배플벽(89)의 확대부가 도시되어 있다. 배플벽(89)은 그 주 기능이 세라믹 튜브(86)의 말단부(88)를 지지하는 세라믹 벽이다. 이러한 지지는 슬립 밀봉부(118)에 의해 제공되며 배플벽(89)을 관통하며 세라믹 튜브(86)의 말단부(88)에 정렬되는 다수의 개구(122)를 포함한다. 개구(122)내에 위치되는 것은 세라믹 슬립 링(123)으로, 이것은 개구(122)내에 모르타르 접합되지 않거나 고정되지 않는다. 세라믹 튜브(86)는 슬립 링(123)에 의해 본딩없이 지지되며, 열교환기(1)가 충분히 냉각되었을 때, 슬립 링(123)이 세라믹 튜브(86)의 외측 표면을 따라 개구(122)로부터 멀어지도록 철수될 수 있도록 개구(122)내에 유지 및 지지되며, 그 뒤, 세라믹 튜브(86)가 위로 열교환기(1) 바깥으로 이동되도록 한다. 일단 말단부(88)가 슬립 링(123)으로부터 벗어나면, 세라믹 튜브(86)는 그 말단부(87)가 그 자리로부터 해제되어 슬립 링(123)과 함께 전체 튜브(86)가 열교환기(1)의 내부로부터 제거될 수 있음을 이해하여야 한다. 이것은 세라믹 튜브(86)의 용이한 제거 및 대체를 허용한다.

도 9는 본 발명의 열교환기(1)의 평면도로서, 열교환기(1)가 공통 덕트(127)에 의해 결합되어 열교환기(1)를 통과하는 플루 가스의 다중 통로를 제공한다. 도 9에는 또한 스프링(124), 벨로우즈 조인트(91), 고정구(90), 돔(24), 스틸판(33), 중심체(450 및 플루 포트(69)가 도시되어 있다.

도 10을 참조하면, 연소성 폐기물을 전기 에너지로 변환하기 위한 개선된 시스템의 개랴적 다이어그램이 도시되어 있으며, 폐기물 또는 기타 저급의 연소성 물질로부터 발생된 열로부터 동력을 발생시키기 위한 프로세스 플로우 다이어그램이 도시되어 있다.

터빈(158)의 방출측으로부터의 팽창된 공기(134)와 함께, 거의 연소 공기에 요구되는 양의 여과된 공기(142)가 (146)을 통해 압축기(143)로 흐르고 압축기(143)에서 약 200 psig로 압축된 뒤, (144)를 통해 금속 합금 열교환기(135)로 이동되어 본 발명의 세라믹 튜브 열교환기(본 다이어그램에서 박스(132)로 표시됨)로부터의 냉각 공기 스트림(136)과 교환된다. 금속 합금 구조의 열교환기(135)가 사용될 수 있는데, 이는 세라믹 튜브 방출측의 교환된 공기가 금속 합금이 심각한 저하없이 연속적으로 작동할 수 있는 온도(약 1600℉)이거나 또는 그 미만이기 때문이다. 공기 스트림(144)이 스트림(136)을 통해 흘러서 연소 공기(137)를 형성함을 주목하여야 한다. 본 발명에서 요구되는 것은 아니지만, 대기압의 공기(139)가 압축기(143)로 유입되기 전에 (140)을 통해 공기 필터(141)로 유동될 수 있다. 전 공정이 수행될 때까지, 외부 전원(159)이 압축기(143)용 주파수 제어 장치(160)에 동력을 부여하기 위해 요구된다. 프로세스 작동중에, 압축기(143)는 프로세스에서 발생된 동력(145)의 일부로부터 구동될 수 있다.

연소 공기(138) 및 연소성 폐기물(128)로부터의 연소성 연료(129)는 연소실(130)로 공급된다. 이러한 연소실(130)은 연료의 성질에 따라 회전식 킬른 또는 고정 챔버 등일 수 있다. 연소실(130)로부터의 가열된 가스("오염 공기")는 (유입되는) 청정 공기(133) 및 (배출되는) 스트림(133)과 간접적으로 교환된다. 가열된 "청정" 공기(133)는 커플링(156)에 의해 발전기(155)를 구동시키는 터빈(158)내에서 팽창되어, 전기 에너지(162)를 발생시킨다. 이러한 동력(157)은 동력 그리드 및/또는 다른 프로세스에 사용되는 다른 것에 보내질 수 있다.

터빈의 방출측으로부터의 "청정" 공기는 합금으로 구조된 열교환기(135)로 보내지고, 그 뒤 공기 압축기(143)으로 보내져서, 프로세스 사이클을 계속적으로 수행한다. "오염된" 플루 가스 스트림(136)은 합금으로 구조된 열교환기(135)로 보내진 뒤 (147)을 통해 공기 오염 제어 시스템으로 보내지며, 이곳에서 석회(lime)(150)를 이용하여 건조 중화 세척기(148)내에서 중화된다. 이 때 공기 스트림(151)으로부터의 미립자를 세척할 필요가 있는 경우, 이것은 미립자 분리기(152)를 사용하여 달성될 수 있으며, 그 뒤 방출 공기(153)가 유도된 견인 팬(154) 등에 의해 대기에 청정 공기로 방출된다. 중화제(148)로서의 석회(150)에 의해 중화된 건조 공기는 연소 재(combustion ash)와 혼합되어 재 처리를 제공할 수 있다. 폐기물이 점점 약해져서 폐기물 처리가 행해진다.

본 발명의 신규한 열교환기는 세라믹 튜브의 매연 및 슬래그를 날려버리거나 녹여버릴 수 있는 능력을 갖는다. 본 발명의 열교환기는 본 발명의 신규한 구성 요소에 기인하여 밀봉 누출이 적거나 또는 전무하며, 튜브 시트 대 튜브 셸 누출이 적거나 또는 전무하며, 또한 전체적으로 튜브 시트 및 튜브를 통한 누출이 적다.

Claims (14)

1. 고온 고압의 공기 대 공기 스프장 장착 돔 열교환기 세그먼트에 있어서,

   (I) 다층 공기 유입 또는 방출 조립체로서, 상기 다층 공기 유입 또는 방출 조립체는:

   (a) 공기 유입 또는 방출 표면과 베이스와 공기 유입 또는 방출 단부를 갖는 질화물-결합 공기 유입 또는 방출 실리콘 탄화물 벽돌 어레이로서, 상기 어레이는 본질적으로 원형 구조를 가지며, 상기 공기 유입 또는 방출 표면은 고밀도의 저다공성 세라믹 코팅으로 피복되며, 상기 어레이는 공기 유입 또는 방출 표면으로부터 베이스를 통해 연장하는 다수의 개구를 가지며, 상기 베이스는 그 각각이 본질적으로 상기 어레이내의 상기 각각의 개구와 정렬되는 다수의 팬 개구(pan openings)를 가지며,

   제 1 외측 벽돌층이 다수의 구멍과 배면을 가지며;

   제 2 외측 벽돌층이 다수의 슬롯 및 배면을 가지며, 상기 슬롯 및 구멍은 경량의 주조성 단열 알루미나 내열물질로 충전되어 있으며;

   제 3 외측 층이 뮬라이트 벽돌(mullitie)로 구성되고 배면을 갖는, 상기 어레이와;

   (b) 그것을 관통하는 대형 중앙 개구를 갖는 2층의 외측 돔(two-layered outer dome)으로, 상기 외측 돔은 내측층과 외측층을 가지며, 상기 내측층은 고온형 주조성 단열체이며 상기 외측층은 외측 표면을 가지며 저온형 주조성 단열체이며, 상기 내측층 및 외측층은 본질적으로 동일한 평면내에 놓이는 배면을 갖는, 상기 2층의 외측 돔과;

   (c) 말단부(distal end)와 근단부(near end)를 갖는 제 1 스틸 셸로서, 상기 제 1 스틸 셸은 상기 2층의 외측 돔의 외측 표면 전체를 본질적으로 덮고 있으며 상기 돔의 상기 외측층의 상기 외측 표면과 본질적으로 부합하며, 상기 제 1 스틸 셸은 상기 제 1 스틸 셸의 말단부에 고정 부착되어 그것을 덮고 있는 스틸 플레이트를 가지며, 상기 스틸 플레이트는 공기가 상기 2층의 외측 돔내로 또는 그 바깥으로 흐르도록 하는 대형 중앙 개구를 갖는, 상기 제 1 스틸 셸과;

   (d) 상기 스틸 셸의 근단부에 의해 형성된 라인에서 상기 열교환기를 들러싸는 2중벽 스틸 플랜지로서, 상기 스틸 플랜지는 정면과 배면을 가지며, 상기 2중벽 스틸 플랜지는 내측 에지와 외측 에지를 가지며, 상기 스틸 플랜지는 상기 스틸 셸의 근단부 및 그 내측 에지에 고정되는, 상기 스틸 플랜지와;

   (e) 상기 제 1 스틸 플랜지의 정면에 고정되고 또한 상기 제 1 스틸 셸의 근단부 부근의 외측 표면에 고정되어 상기 제 1 스틸 플랜지와 상기 제 1 스틸 셸 사이에 브레이스(brace)를 형성하는 제 1 스틸 바와;

   (f) 상기 제 1 스틸 셸의 내측 표면과 상기 제 1 스틸 셸의 근단부 부근에 고정된 고합금 플래싱(high alloy, metal flashing)으로서, 상기 고합금 플래싱은 말단 에지를 가지며 상기 2층의 외측 돔층의 정열된 표면을 덮고 있으며, 상기 고합금 플래싱의 말단 에지는 상기 제 1 외측 벽돌층과 상기 제 2 외측 벽돌층 사이에 삽입되는 상기 고합금 플래싱을 구비하는, 상기 다층 공기 유입 또는 방출 조립체와;

   (II) 본질적으로 라운드 형상을 갖는 다층의 중심체로서, 외측 표면을 갖는 제 1 단열 내화 벽돌 라이닝과, 외측 표면을 가지며 상기 제 1 단열 내화 벽돌 라이닝의 외측 표면에 본질적으로 부합하는 제 2 단열 내화 벽돌 라이닝과, 외측 표면을 가지며 상기 제 2 단열 내화 벽돌 라이닝의 외측 표면에 본질적으로 부합하는 제 3 단열 내화 벽돌 라이닝이 있으며;

   상기 제 3 단열 내화 벽돌 라이닝의 외측 표면에 본질적으로 부합하며 그것을 덮는 외측 표면을 갖는 제 2 스틸 셸로서, 상기 제 2 스틸 셸은 근접 에지와 말단 에지를 가지며, 상기 제 2 스틸 셸은 상기 제 2 스틸 셸의 근접 단부에 의해 형성된 라인에서 상기 열교환기 세그먼트를 둘러싸는 2중벽의 제 2 스틸 플랜지를 가지며, 상기 제 2 스틸 플랜지는 내측 에지와 외측 에지를 가지며 그 내측 에지가 상기 제 2 스틸 셸의 근접 단부에 고정되며;

   상기 제 1 스틸 플랜지와 상기 제 2 스틸 플랜지는 내측 표면을 갖는 편평한 스틸 커버에 의해 그 각각의 외측 에지 부근이 서로 고정되어, 상기 편평한 스틸 커버, 상기 제 1 스틸 플랜지, 상기 제 2 스틸 플랜지 및 상기 공기 유입 또는 방출 조립체의 상기 제 3 외측 층이 상기 열교환기 세그먼트를 둘러싸는 터널을 형성하며;

   상기 스틸 셸의 내측 표면은 세라믹 섬유 매트로 덮여지며 상기 터널은 주조성 뮬라이트(castable mullite)로 충전되며;

   상기 제 1 내화 벽돌층, 상기 제 2 단열 내화 벽돌층 및 상기 제 3 단열 내화 벽돌층의 배면들은 세라믹 섬유판으로 층을 이루고 있으며, 상기 섬유판은 배면을 가지며, 세라믹 섬유 매트가 상기 뮬라이트의 제 3 외측 층의 대향 영역에 걸쳐 상기 세라믹 섬유판의 배면에 대해 층을 이루고 있으며, 상기 세라믹 섬유 매트는 상기 터널내의 노출된 모든 뮬라이트 내열물을 덮도록 구성되며;

   제 2 편평 스틸 바가 상기 제 2 스틸 플랜지의 배면 및 상기 제 2 스틸 셸의 근접 에지 부근의 외측 표면에 고정되어 상기 제 2 스틸 플랜지와 상기 제 2 스틸 셸 사이에 제 2 브레이스를 형성하며;

   플루 가스의 유입 및 방출용 플루 가스 포트가 있으며, 상기 포트는 상기 열교환기 세그먼트로의 플루 가스 유입 또는 방출이 상기 열교환기 세그먼트 세라믹 튜브를 통한 공기의 흐름에 대해 본질적으로 수직이 되도록 구성되며, 또한 상기 포트는 라운드 형상으로 구성되어 외측 표면을 갖는 제 1 플루 단열 내화 벽돌 라이닝, 외측 표면을 가지며 본질적으로 상기 제 1 플루 단열 내화 벽돌층의 외측 표면에 부합되는 제 2 플루 단열 내화 벽돌층, 및 외측 표면을 가지며 본질적으로 상기 제 2 플루 단열 내화 벽돌층에 부합되는 제 3 플루 단열 내화 벽돌층이 존재하며;

   말단부와 근단부를 갖는 제 3 스틸 셸로서, 상기 제 3 스틸 셸은 상기 플루 가스 포트의 전체 외측 표면을 덮으며 본질적으로 상기 제 3 플루 단열 내화 벽돌층의 외측 표면에 부합되며, 상기 제 3 스틸 셸은 상기 제 3 스틸 셸의 말단부에 고정 부착되어 그것을 덮는 제 2 스틸 플레이트를 가지며, 상기 제 2 스틸 플레이트는 플루 가스가 중심체내로 또한 그 바깥으로 흐르도록 하는 대형의 중앙 관통 개구를 가지며;

   상기 제 2 스틸 셸은 그 말단부 부근의 외측 표면상에 고정되어 그것을 둘러싸는 L-형상의 스틸 바를 가지며, 상기 L-형상의 스틸 바는 수직벽 및 수평벽을 가지며, 상기 수직벽은 본질적으로 중앙 관통 개구를 가지며;

   상기 제 2 스틸 셸은 그 말단부 부근의 내측 표면상에 고정된 편평한 금속판을 가지며, 상기 편평한 금속판은 상기 제 2 스틸 시트의 내측에 부합되며;

   근단부와 말단부를 갖는 다수의 세라믹 튜브로서, 상기 각각의 세라믹 튜브는 그 근단부가 정렬되어 상기 실리콘 벽돌 어레이의 팬 개구내에 삽입되며;

   상기 세라믹 튜브는 배플벽(baffle wall)에 의해 그 말단부상에 지지되는, 상기 다층 중심체를 포함하는,

   고온 고압의 공기 대 공기 스프장 장착 돔 열교환기 세그먼트
2. 고온 고압의 공기 대 공기 스프링 장착 돔 열교환기에 있어서,

   (I) 그 각각에 내포된 세라믹 튜브가 상기 세라믹 튜브의 말단부에서 정렬되며 공통 배플벽에 의해 지지되도록 그 각각의 단부가 단부 대 단부로 정렬된, 청구항 1의 두 개의 열교환기 세그먼트와;

   (II) 본질적으로 상기 수직벽과 수평벽의 교차점에서 상기 L-형상의 스틸 바의 베이스에 부착된 벨로우즈 팽창 접합부와;

   (III) 상기 L-형상의 스틸 바를 따라 이격되며 상기 수직벽의 중앙 구멍에 각각 정렬되는 다수의 고정구의 조합을 포함하며, 상기 각각의 고정구는 근단부와 말단부를 가지며, 상기 근단부상의 조절 수단에 의해 조절가능하며, 상기 말단부상에 압축 스프링을 구비하며, 상기 스프링은 상기 말단부상에 위치된 제 2 조절 수단과 상기 L-형상의 스틸 바 사이에 위치되며;

   상기 고정구는 상기 열교환기 세그먼트를 서로 고정 및 지지하며;

   상기 제 2 스틸 시트중 하나에 부합하는 상기 제 2 편평한 금속판은 그 에지가 상기 스틸 시트에 고정되지 않으며,

   모든 인접 단열 내화 벽돌 표면은 그들 사이에 세라믹 내화 매트를 구비하는,

   고온 고압의 공기 대 공기 스프링 장착 돔 열교환기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 2층의 외측 돔(b)은 상기 제 1 스틸 셸에 고정된 합금강제의 Y-형 고정 기구에 의해 보유되는,

   고온 고압의 공기 대 공기 스프링 장착 돔 열교환기.
4. 열교환기용 팬 조립체에 있어서,

   (A) 공기 유입 또는 방출 표면과, 배면을 갖는 베이스를 구비하는 질화물-결합 실리콘 탄화물 벽돌 어레이로서,

   상기 어레이는 상기 베이스의 배면을 관통하는 다수의 팬 개구를 가지며, 상기 팬 개구는 내측 표면을 가지며;

   상기 각각의 팬 개구는 외측 표면을 갖는 원형 하우징을 가지며, 상기 하우징은 그 외측 표면이 상기 팬 개구의 내측 표면에 모르타르 접합되어 있으며, 상기 하우징은 중심축, 전방 개구, 및 후방 개구를 가지며, 상기 전방 개구 및 후방 개구는 하우징의 중심축과 공통인 중심축을 가지며, 상기 하우징내의 전방 개구는 상기 어레이의 개구와 크기가 같으며, 상기 후방 개구는 상기 전방 개구보다 크며;

   하우징의 내측 표면과 접촉하는 붕괴성의 약한 세라믹 섬유 링이 있는, 상기 어레이와,

   (B) 그 일단부상에 모르타르 접합된 세라믹 칼라를 갖는 세라믹 튜브로서, 상기 칼라는 정면, 전방 개구 및 후방 개구를 가지며, 상기 전방 개구는 상기 원형 하우징의 개구보다 작은 크기를 가지며, 상기 후방 개구는 상기 전방 개구보다 크고 상기 세라믹 튜브의 단부를 수용할 수 있으며, 상기 세라믹 튜브 단부와 상기 세라믹 칼라의 후방 개구의 내측 사이의 계면은 모르타르 접합되어 있으며, 상기 정면은 그 내에 원형 채널을 가지며, 상기 채널은 밀봉 링을 내포하는, 상기 세라믹 튜브의 조합을 포함하는,

   열교환기용 팬 조립체.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 밀봉 링은 세라믹 밀봉 링인,

   열교환기용 팬 조립체.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 밀봉 링은 고합금 밀봉 링인,

   열교환기용 팬 조립체.
7. 두 개의 열교환기 세그먼트의 조합을 포함하는 고온 고압의 공기 대 공기 스프장 장착 돔 열교환기에 있어서, 상기 각각의 열교환기 세그먼트는

   (I) 다층 공기 유입 또는 방출 조립체로서, 상기 다층 공기 유입 또는 방출 조립체는:

   (a) 공기 유입 또는 방출 표면과 베이스와 공기 유입 또는 방출 단부를 갖는 질화물-결합 공기 유입 또는 방출 실리콘 탄화물 벽돌 어레이로서, 상기 어레이는 본질적으로 원형 구조를 가지며, 상기 공기 유입 또는 방출 표면은 고밀도의 저다공성 세라믹 코팅으로 피복되며, 상기 어레이는 공기 유입 또는 방출 표면으로부터 베이스를 통해 연장하는 다수의 개구를 가지며, 상기 베이스는 그 각각이 본질적으로 상기 어레이내의 상기 각각의 개구와 정렬되는 다수의 팬 개구(pan openings)를 가지며,

   제 1 외측 벽돌층이 다수의 구멍과 배면을 가지며;

   제 2 외측 벽돌층이 다수의 슬롯 및 배면을 가지며, 상기 슬롯 및 구멍은 경량의 주조성 단열 알루미나 내열물질로 충전되어 있으며;

   제 3 외측 층이 뮬라이트 벽돌(mullitie)로 구성되고 배면을 갖는, 상기 어레이와;

   (b) 그것을 관통하는 대형 중앙 개구를 갖는 2층의 외측 돔(two-layered outer dome)으로, 상기 외측 돔은 내측층과 외측층을 가지며, 상기 내측층은 고온형 주조성 단열체이며 상기 외측층은 외측 표면을 가지며 저온형 주조성 단열체이며, 상기 내측층 및 외측층은 본질적으로 동일한 평면내에 놓이는 배면을 갖는, 상기 외측 돔과;

   (c) 말단부(distal end)와 근단부(near end)를 갖는 제 1 스틸 셸로서, 상기 제 1 스틸 셸은 상기 2층의 외측 돔의 외측 표면 전체를 본질적으로 덮고 있으며 상기 돔의 상기 외측층의 상기 외측 표면과 본질적으로 부합하며, 상기 제 1 스틸 셸은 상기 제 1 스틸 셸의 말단부에 고정 부착되어 그것을 덮고 있는 스틸 플레이트를 가지며, 상기 스틸 플레이트는 공기가 상기 2층의 외측 돔내로 또는 그 바깥으로 흐르도록 하는 대형 중앙 개구를 갖는, 상기 제 1 스틸 셸과;

   (d) 상기 스틸 셸의 근단부에 의해 형성된 라인에서 상기 열교환기를 들러싸는 2중벽 스틸 플랜지로서, 상기 스틸 플랜지는 정면과 배면을 가지며, 상기 2중벽 스틸 플랜지는 내측 에지와 외측 에지를 가지며, 상기 스틸 플랜지는 상기 스틸 셸의 근단부 및 그 내측 에지에 고정되는, 상기 스틸 플랜지와;

   (e) 상기 제 1 스틸 플랜지의 정면에 고정되고 또한 상기 제 1 스틸 셸의 근단부 부근의 외측 표면에 고정되어 상기 제 1 스틸 플랜지와 상기 제 1 스틸 셸 사이에 브레이스(brace)를 형성하는 제 1 스틸 바와;

   (f) 상기 제 1 스틸 셸의 내측 표면과 상기 제 1 스틸 셸의 근단부 부근에 고정된 고합금 플래싱(high alloy, metal flashing)으로서, 상기 고합금 플래싱은 말단 에지를 가지며 상기 2층의 외측 돔층의 정열된 표면을 덮고 있으며, 상기 고합금 플래싱의 말단 에지는 상기 제 1 외측 벽돌층과 상기 제 2 외측 벽돌층 사이에 삽입되는 상기 고합금 플래싱을 구비하는, 상기 공기 유입 또는 방출 조립체와;

   (II) 본질적으로 라운드 형상을 갖는 다층의 중심체로서, 외측 표면을 갖는 제 1 단열 내화 벽돌 라이닝과, 외측 표면을 가지며 상기 제 1 단열 내화 벽돌 라이닝의 외측 표면에 본질적으로 부합하는 제 2 단열 내화 벽돌 라이닝과, 외측 표면을 가지며 상기 제 2 단열 내화 벽돌 라이닝의 외측 표면에 본질적으로 부합하는 제 3 단열 내화 벽돌 라이닝이 있으며;

   상기 제 3 단열 내화 벽돌 라이닝의 외측 표면에 본질적으로 부합하며 그것을 덮는 외측 표면을 갖는 제 2 스틸 셸로서, 상기 제 2 스틸 셸은 근접 에지와 말단 에지를 가지며, 상기 제 2 스틸 셸은 상기 제 2 스틸 셸의 근접 단부에 의해 형성된 라인에서 상기 열교환기 세그먼트를 둘러싸는 2중벽의 제 2 스틸 플랜지를 가지며, 상기 제 2 스틸 플랜지는 내측 에지와 외측 에지를 가지며 그 내측 에지가 상기 제 2 스틸 셸의 근접 단부에 고정되며,

   상기 제 1 스틸 플랜지와 상기 제 2 스틸 플랜지는 내측 표면을 갖는 편평한 스틸 커버에 의해 그 각각의 외측 에지 부근이 서로 고정되어, 상기 편평한 스틸 커버, 상기 제 1 스틸 플랜지, 상기 제 2 스틸 플랜지 및 상기 공기 유입 또는 방출 조립체의 상기 제 3 외측 층이 상기 열교환기 세그먼트를 둘러싸는 터널을 형성하며;

   상기 스틸 셸의 내측 표면은 세라믹 섬유 매트로 덮여지며 상기 터널은 주조성 뮬라이트(castable mullite)로 충전되며,

   상기 제 1 내화 벽돌층, 상기 제 2 단열 내화 벽돌층 및 상기 제 3 단열 내화 벽돌층의 배면들은 세라믹 섬유판으로 층을 이루고 있으며, 상기 섬유판은 배면을 가지며, 세라믹 섬유 매트가 상기 뮬라이트의 제 3 외측 층의 대향 영역에 걸쳐 상기 세라믹 섬유판의 배면에 대해 층을 이루고 있으며, 상기 세라믹 섬유 매트는 상기 터널내의 노출된 모든 뮬라이트 내열물을 덮도록 구성되며;

   제 2 편평 스틸 바가 상기 제 2 스틸 플랜지의 배면 및 상기 제 2 스틸 셸의 근접 에지 부근의 외측 표면에 고정되어 상기 제 2 스틸 플랜지와 상기 제 2 스틸 셸 사이에 제 2 브레이스를 형성하며;

   플루 가스의 유입 및 방출용 플루 가스 포트가 있으며, 상기 포트는 상기 열교환기 세그먼트로의 플루 가스 유입 또는 방출이 상기 열교환기 세그먼트 세라믹 튜브를 통한 공기의 흐름에 대해 본질적으로 수직이 되도록 구성되며, 또한 상기 포트는 라운드 형상으로 구성되어 외측 표면을 갖는 제 1 플루 단열 내화 벽돌 라이닝, 외측 표면을 가지며 본질적으로 상기 제 1 플루 단열 내화 벽돌층의 외측 표면에 부합되는 제 2 플루 단열 내화 벽돌층, 및 외측 표면을 가지며 본질적으로 상기 제 2 플루 단열 내화 벽돌층에 부합되는 제 3 플루 단열 내화 벽돌층이 존재하며;

   말단부와 근단부를 갖는 제 3 스틸 셸로서, 상기 제 3 스틸 셸은 상기 플루 가스 포트의 전체 외측 표면을 덮으며 본질적으로 상기 제 3 플루 단열 내화 벽돌층의 외측 표면에 부합되며, 상기 제 3 스틸 셸은 상기 제 3 스틸 셸의 말단부에 고정 부착되어 그것을 덮는 제 2 스틸 플레이트를 가지며, 상기 제 2 스틸 플레이트는 플루 가스가 중심체내로 또한 그 바깥으로 흐르도록 하는 대형의 중앙 관통 개구를 가지며;

   상기 제 2 스틸 셸은 그 말단부 부근의 외측 표면상에 고정되어 그것을 둘러싸는 L-형상의 스틸 바를 가지며, 상기 L-형상의 스틸 바는 수직벽 및 수평벽을 가지며, 상기 수직벽은 본질적으로 중앙 관통 개구를 가지며;

   상기 제 2 스틸 셸은 그 말단부 부근의 내측 표면상에 고정된 편평한 금속판을 가지며, 상기 편평한 금속판은 상기 제 2 스틸 시트의 내측에 부합되며;

   근단부와 말단부를 갖는 다수의 세라믹 튜브로서, 상기 각각의 세라믹 튜브는 그 근단부가 정렬되어 상기 실리콘 벽돌 어레이의 팬 개구내에 삽입되며, 상기 열교환기 세그먼트는 그 각각에 내포된 상기 세라믹 튜브가 상기 세라믹 튜브 말단부에서 정렬되며 공통 배플벽에 의해 지지되도록 그 각각의 단부에서 단부 대 단부로 정렬되는, 상기 다층 중심체와;

   (II) 본질적으로 상기 수직벽과 수평벽의 교차점에서 상기 L-형상의 스틸 바의 베이스에 부착된 벨로우즈 팽창 접합부와;

   (IV) 상기 L-형상의 스틸 바를 따라 이격되며 상기 수직벽의 중앙 구멍에 각각 정렬되는 다수의 고정구의 조합을 포함하며, 상기 각각의 고정구는 근단부와 말단부를 가지며, 상기 근단부상의 조절 수단에 의해 조절가능하며, 상기 말단부상에 압축 스프링을 구비하며, 상기 스프링은 상기 말단부상에 위치된 제 2 조절 수단과 상기 L-형상의 스틸 바 사이에 위치되며;

   상기 고정구는 상기 열교환기 세그먼트를 서로 고정 및 지지하며;

   상기 제 2 스틸 시트중 하나에 부합하는 상기 제 2 편평한 금속판은 그 에지가 상기 스틸 시트에 고정되지 않으며,

   모든 인접 단열 내화 벽돌 표면은 그들 사이에 세라믹 내화 매트를 구비하는,

   고온 고압의 공기 대 공기 스프장 장착 돔 열교환기.
8. 제 1 항에 있어서,

   가스의 다중 통과를 허용하는 공통 덕트가 추가로 제공된,

   고온 고압의 공기 대 공기 스프장 장착 돔 열교환기 세그먼트.
9. 제 7 항에 있어서,

   가스의 다중 통과를 허용하는 공통 덕트가 추가로 제공된,

   고온 고압의 공기 대 공기 스프장 장착 돔 열교환기.
10. 제 7 항에 있어서,

    가스 및 공기의 다중 통과를 허용하는 하나 또는 그 이상의 공통 덕트가 추가로 제공된,

    고온 고압의 공기 대 공기 스프장 장착 돔 열교환기.
11. 연소성 폐기물로부터 전기적 에너지를 발생시키기 위한 개선된 시스템에 있어서,

    (A) 그것에 작동가능하게 결합된 합금 열교환기에 공기를 공급하기 위한 고압의 청정 공기 공급기와;

    (B) 적어도 하나의 합금 열교환기와;

    (C) 연소성 폐기물 운반 수단과;

    (D) 상기 연소성 폐기물 운반 수단이 결합되는 연소실과;

    (E) 청구항 7에 기재된 적어도 하나의 고온 세라믹 열교환기와;

    (F) 상기 고온 세라믹 열교환기로부터 공급된 열을 받아들이기 위한 팽창 터빈과;

    (G) 상기 팽창 터빈의 출력에 의해 구동되는 발전기와;

    (H) 상기 연소실(D)로부터 잔류물을 제거하기 위한 산 중화 세척기(scrubber)의 조합을 포함하는,

    연소성 폐기물로부터 전기적 에너지를 발생시키기 위한 개선된 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 공급 압축기로 상기 공기를 운반하기에 앞서, 대기압의 공기를 여과하기 위한 공기 필터를 추가로 포함하는 연소성 폐기물로부터 전기적 에너지를 발생시키기 위한 개선된 시스템.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 발전기에 의해 발생된 전원의 주파수를 증가시키기 위한 주파수 증가 장치를 추가로 포함하는,

    연소성 폐기물로부터 전기적 에너지를 발생시키기 위한 개선된 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 중화 세척기로부터 대기로 이동하는 공기 스트림으로터 미립자를 분리시키기 위한 미립자 분리기를 추가로 포함하는,

    연소성 폐기물로부터 전기적 에너지를 발생시키기 위한 개선된 시스템.