KR20200011969A - 코팅 제거 시스템에 대한 사이클론 온도 제어 - Google Patents

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exhaust gas
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정영 손
에드윈 엘. 라우치
아우구스토 세자르 실바
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노벨리스 인크.
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Abstract

코팅 제거 시스템의 사이클론에 대한 사이클론 온도 제어 시스템은 제어기, 가스 이동기 및 완전 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 제어 밸브를 포함한다. 사이클론의 온도를 제어하는 방법은 사이클론의 사이클론 온도를 결정하는 단계 및 상기 사이클론 온도를 사이클론 임계 온도와 비교하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 사이클론 온도가 사이클론 임계 온도 미만일 경우 온도 제어 밸브를 개방시키고, 상기 코팅 제거 시스템의 애프터버너로부터의 가열된 가스 적어도 일부를 상기 코팅 제거 시스템의 킬른으로부터의 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내 상기 배기 가스의 온도를 증가시키는 단계를 포함한다.

Description

코팅 제거 시스템에 대한 사이클론 온도 제어
관련 출원 참조
본 출원은 2017년 5월 26일에 출원된 CYCLONE TEMPERATURE CONTROL FOR DECOATING SYSTEMS(코팅 제거 시스템에 대한 사이클론 온도 제어)라는 명칭의 미국 가 출원 번호 62/511,382의 이익을 주장하며, 이의 개시 내용은 이에 의해 그 전체가 참고용으로 통합된다.
기술분야
본 출원은 금속 재활용, 보다 구체적으로 금속 재활용을 위한 코팅 제거 시스템들에 관한 것이다.
금속 재활용 동안, 고철(예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금)은 분쇄, 파쇄, 절단 또는 다른 식으로 더 작은 금속 고철 조각으로 축소된다. 보통, 고철은 고철이 추가로 처리 및 복원되기 전에 코팅 제거 프로세스를 통해 제거되어야만 하는 오일, 페인트, 래커, 플라스틱, 잉크 및 접착제와 같은 다양한 코팅 뿐만 아니라 종이, 비닐 봉지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 설탕 잔류물 등과 같은 다양한 다른 유기 오염 물질을 가지고 있다.
코팅 제거 시스템으로 코팅 제거하는 동안, 유기 화합물은 열 분해되고 일부 유기 화합물은 코팅 제거 시스템의 분진 사이클론(dust cyclone)을 통해 다른 미세 분할된 물질(알루미늄 미립자, 점토, 유리, 안료와 같은 다양한 무기 물질 등)와 함께, 분진으로 응축되고 제거된다. 이러한 분진은 고농도의 유기 화합물 및 금속 분말과 같은 다른 가연성 물질이 함유되어 있기 때문에, 분진은 코팅 제거 시스템에서 방출될 때 자연 발화 및 분진 화재가 발생하기 쉽다. 이러한 화재는 물이나 소화기로도 소화시키기가 매우 어렵다. 게다가, 물이 분진을 적시는 데 사용되어 물과 분진의 슬러리 혼합물을 만드는 경우, 슬러리 혼합물의 함량으로 인해 혼합물을 폐기하는 데 비용이 많이 들 수 있고, 공정은 매일 필요한 물의 양으로 인해 비용이 많이 들 수 있으며, 혼합물은 잠재적인 안전 및 환경 문제를 야기할 수 있다.
본 특허에 사용된 "발명", "상기 발명", "이 발명” 및 "본 발명"이라는 용어는 본 특허 및 하기의 특허 청구범위의 모든 기술요지를 광범위하게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어들을 포함하는 표현들은 여기에 설명된 기술요지를 제한하거나 아래 특허 청구범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 특허에 의해 다뤄지는 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 내용이 아니라, 아래 청구범위에 의해 정의된다. 본 발명의 내용은 본 발명의 다양한 실시 예의 상위 수준의 개요이고 아래 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 섹션에서 더 설명되는 개념들 중 일부를 소개한다. 본 발명의 내용은 청구된 기술요지의 주요한 또는 본질적인 특징들을 확인하려는 것도, 따로 청구된 기술요지의 범위를 결정하기 위해 사용되기 위한 것도 아니다. 기술요지는 본 특허의 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면 및 각 청구항의 적절한 부분들을 참조하여 이해되어야 한다.
다양한 예에서, 코팅 제거 시스템은 분진 사이클론, 애프터버너 및 사이클론 온도 제어 시스템을 포함한다. 상기 분진 사이클론은 제어 가능한 범위 내로 유지되어야 하는 사이클론 온도를 갖고 코팅 제거 킬른으로부터 간접 제어되는 배기 가스 온도를 갖는 배기 가스를 수용하도록 그리고 상기 배기 가스로부터의 미립자 물질을 분진으로서 여과하도록 구성된다. 상기 애프터버너는 가열된 가스를 직접 제어되는 가열된 가스 온도로 생성하도록 구성된다. 상기 가열된 가스 온도는 상기 킬른 배기 가스 온도보다 높다. 상기 사이클론 온도 제어 시스템은 상기 사이클론 온도가 동작 동안 상기 사이클론으로부터 방출되는 분진의 최소 온도에 대응하는 최소 임계 사이클론 온도에 적어도 있도록 상기 애프터버너 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 코팅 제거 킬른으로부터의 상기 배기 가스와 선택적으로 혼합하도록 구성된다. 몇몇 예에서, 상기 분진 사이클론으로부터 방출된 분진은 종래 코팅 제거 시스템들에 비해 주변 공기에 노출될 때 발화하지 않거나 발화하는 경향이 감소된다.
몇몇 예에서, 상기 사이클론 온도 제어 시스템은 제어기, 가스 이동기 및 완전 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 제어 밸브를 포함한다. 다양한 예에서, 코팅 제거 시스템의 분진 사이클론의 온도를 제어하는 방법은 상기 코팅 제거 시스템의 킬른으로부터의 배기 가스가 상기 코팅 제거 시스템의 상기 분진 사이클론에 진입하기 전 상기 배기 가스의 온도를 결정하는 단계 및 상기 배기 가스의 온도를 사이클론 임계 온도와 비교하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 배기 가스의 온도가 상기 사이클론 임계 온도 미만일 경우 상기 온도 제어 밸브를 개방시키고, 상기 가스 이동기를 턴 온시켜 상기 코팅 제거 시스템의 애프터버너로부터의 가열된 가스 적어도 일부를 상기 킬른으로부터의 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내며, 상기 배기 가스의 온도를 증가시키는 단계를 포함한다.
본 개시에서 설명된 다양한 구현 예는 추가적인 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들을 포함할 수 있으며, 여기에서 반드시 명시적으로 개시될 수는 없지만, 다음의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 첨부 도면들을 검토하면 당업자에게 명백할 것이다.　그러한 모든 시스템, 방법, 특징 및 이점은 본 개시 내에 포함되고 첨부된 청구범위에 의해 보호되는 것으로 의도된다.
다음의 도면들의 특징들 및 구성요소들은 본 개시의 일반적인 원리들을 강조하도록 도시된다. 도면들 전체에 걸쳐 대응하는 특징들 및 구성요소들은 일관성 및 명확성을 위해 참조 부호들을 매칭함으로써 표기될 수 있다.
도 1은 본 개시의 양태들에 따른 코팅 제거 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 코팅 제거 시스템에 대한 사이클론 온도 제어 처리를 도시한 흐름도이다.
본 발명의 예들의 기술요지는 법에 명시된 요건들을 충족하기 위해 여기서 구체적으로 설명되지만, 본 구체적인 내용은 반드시 본 청구범위의 범위를 제한하도록 의도되지는 않는다. 청구된 기술요지는 다른 방법들로 구체화될 수 있고, 상이한 요소들 또는 단계들을 포함할 수 있으며, 다른 기존의 또는 장차 기술들과 함께 사용될 수 있다. 본 설명은 개별적인 단계들의 순서 또는 요소들의 배열이 명백하게 설명될 때를 제외하고는 다양한 단계 또는 요소 사이 임의의 특정한 순서 또는 배열을 암시하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 개시의 양태에 따른, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 고철(metal scrap)에서 코팅을 제거하기 위한 코팅 제거 시스템(decoating system)(100)을 도시한다. 코팅 제거 시스템(100)은 일반적으로 킬른(kiln)(102), 사이클론(104)(또는 다른 적절한 고체/가스 분리기), 애프터버너(afterburner)(106)를 포함한다. 킬른(102)의 개시가 본 개시를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 킬른(102)에는 가스 진입을 위한 내부 튜브가 도시되어 있고 가스 입구 및 출구 모두 킬른의 동일한 측면에 있지만, 다양한 다른 유형의 킬른이 제공될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 다른 경우에, 내부 튜브를 생략하는 킬른이 제공될 수 있고, 가스 입구 및 가스 출구가 킬른의 대향 측면들 상에 있다. 다양한 다른 구성이 이용될 수 있다. 다른 구성요소 이를테면 재순환 팬(108), 열 교환기(110) 및 배기 시스템(112)은 코팅 제거 시스템(100)의 부품으로서 포함될 수 있다. 아래에 상세히 설명되는 바와 같이, 코팅 제거 시스템(100)은 사이클론(104) 내부의 온도를 제어하기 위한 사이클론 제어 시스템(120)을 포함한다.
코팅 제거 시스템(100)을 이용하는 코팅 제거 처리 동안, 고철(101)이 킬른(102)으로 공급된다. 킬른(102) 내로 가열된 가스(115)가 주입되어 킬른(102) 내의 온도를 상승시키고 금속 고철을 용융시키지 않고 유기 코팅물을 기화시키고/거나 열 분해시킨다. 많은 경우에, 코팅 제거 시스템(100) 내의 산소 농도는 유기 화합물이 점화되지 않도록 낮은 수준(이를테면 약 6% 내지 약 8% 산소)으로 유지된다. 예를 들어, 코팅 제거 시스템 내에서, 분위기(atmosphere)는 7% 산소일 수 있어서, 코팅 제거 처리로 인해 유기 화합물이 상승된 온도에 있더라도 그것들은 점화되지 않게 된다. 코팅 제거된 금속 고철(103)은 추가 처리 및 궁극적으로 새로운 알루미늄 제품으로 처리하기 위해 킬른(102)에서 제거된다. 고철이 킬른(102)를 통해 진행함에 따라, 그것은 가스에 의해 가열됨으로써, 상기 가스를 냉각시킨다. 이러한 열 프로파일은 이전에 기화되었던 특정 유기 화합물이 미립자 물질의 표면상으로 재응축하게 한다.
기화된 유기 화합물 및 미립자 물질을 함유하는 배기 가스는 덕트(114)를 통해 킬른(102)을 빠져 나가며, 이는 킬른(102)를 사이클론(104)에 연결한다. 사이클론(104) 내에서, 응축된 유기 화합물 미립자를 함유하는 더 큰 미립자는 다른 미세 분할된 물질(알루미늄 미립자, 점토, 유리, 안료와 같은 다양한 무기 물질 등)과 함께 분진으로서 배기 가스에서 제거되고 궁극적으로 폐기를 위해 사이클론(104)에서 방출된다. 배기 가스는 사이클론(104)으로부터, 애프터버너(106)로 보내진다. 애프터버너(106)는 배기 가스 내에 남아 있는 유기 화합물을 소각하고, 가열된 가스를 궁극적으로 배기 시스템(112)(예를 들어, 백하우스(baghouse)) 또는 분위기로 이어지는 덕트(116) 내로 방출한다. 애프터버너(106)는 가스를 가열하는 고온 공기 버너(119) 또는 다른 적절한 디바이스를 포함할 수 있다. 덕트(116) 내의 가열된 가스의 온도는 덕트(114) 내의 킬른(102)로부터의 배기 가스의 온도보다 높다. 예를 들어, 다양한 경우에, 덕트(114) 내의 배기 가스의 온도는 일반적으로 약 250℃ 내지 약 400℃이지만, 덕트(116) 내의 가열된 가스의 온도는 일반적으로 약 700℃ 내지 약 900℃이다. 애프터버너(106)를 빠져 나가는 가열된 가스의 일부는 임의로 재순환 덕트(118)를 통해 다시 킬른(102)으로 재순환된다. 다양한 예에서, 가스가 다시 킬른(102)으로 재순환되기 전에, 애프터버너(106)로부터 가열된 가스의 온도를 냉각시키기 위해 냉각 디바이스(113)(예를 들어, 물 분무기)가 제공된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 예에서, 덕트(116)를 통해 애프터버너(106)를 빠져 나가는 배기 가스는 배기 가스의 온도를 감소시키는 열 교환기(110)를 통해 보내진다. 다양한 예에서, 열 교환기(110)를 빠져 나가는 냉각된 배기 가스의 일부는 가스 이동기(105)를 통해 다시 킬른(102)으로 재순환될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 열 교환기(110)를 빠져 나가는 냉각된 배기 가스의 일부는 계속해서 애프터버너(106) 내 분위기를 제어하면서, 과잉 유기 화합물이 처리될 때 과열을 방지하기 위해 냉각 공기(121)로서 가스 이동기(107)를 통해 다시 애프터버너(106)로 재순환될 수 있다. 다양한 예에서, 유기 화합물을 발화시키고 애프터버너(106)(가스 이동기(109)) 및 버너 발화(가스 이동기(111)) 내 분위기를 제어하기 위해 산소를 공급하기 위한 추가 가스 이동기(109 및 111)가 제공된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 사이클론(104)의 온도를 제어하기 위해, 코팅 제거 시스템(100)은 사이클론 제어 시스템(120)을 포함한다. 사이클론 제어 시스템(120)은 온도 제어 밸브(122), 덕트(116)를 덕트(114)와 연결하는 온도 제어 덕트(124) 및 가스 이동기(126)를 포함한다. 제어기(128)는 온도 제어 밸브(122) 및 가스 이동기(126), 뿐만 아니라 사이클론(104)의 입구, 덕트(114)를 따라 온도 제어 덕트(124)및 사이클론(104)과의 접합부 사이 또는 사이클론(104)의 온도를 검출하기 위한 다른 적절한 위치의 하나 이상의 온도 센서(도시되지 않음)와 통신한다. 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 제어기(128)는 사이클론 온도가 임계 사이클론 온도 이상이 되도록 사이클론 온도를 제어하도록 구성된다.
가스 이동기(126)는 유체 흐름을 강제적으로 이동시키거나 보내는 팬 또는 다른 유사한 메커니즘이다. 가스 이동기(126)는 가열된 가스가 상승된 온도에서 애프터버너(106)를 빠져 나가기 때문에 높은 작동 온도에서 동작하도록 구성된다. 예를 들어, 가스 이동기(126)는 최대 약 800℃ 온도, 최대 약 1000℃의 온도, 또는 가스 이동기가 애프터버너(106)로부터의 가열된 가스를 수용할 수 있도록 다양한 다른 온도에서 동작하도록 구성될 수 있다.
온도 제어 밸브(122)는 완전 개방 위치와 폐쇄 위치 사이 다양한 위치로 이동 가능하다. 개방 위치 또는 부분 개방 위치에서, 덕트(116)로부터 가스 이동기(126)를 통해 온도 제어 밸브(122) 및 온도 제어 덕트(124)를 통해 덕트(114)로 유로가 획정된다. 개방 위치에서, 가스 이동기(126)는 애프터버너(106)로부터 가열된 가스의 적어도 일부를 온도 제어 덕트(124)를 통한 유로를 따르도록 그리고 궁극적으로 덕트(114)의 킬른(102)으로부터의 배기 가스와 혼합하는 데로 강제적으로 보낸다. 폐쇄 위치에서, 온도 제어 밸브(122)는 애프터버너(106)로부터 가열된 가스가 온도 제어 덕트(124)를 통해 흐르는 것을 방지한다. 폐쇄 위치에서, 가스 이동기(126)는 임의로 턴 오프된다.
온도 제어 덕트(124)를 통해 흐르는 가열된 가스의 양은 온도 제어 밸브(122)의 위치에 의존한다. 예를 들어, 완전 개방 위치에서, 최대 가열된 가스량이 온도 제어 덕트(124)를 통해 흐를 수 있고, 다른 한편으로는, 부분 개방 위치(예를 들어, 폐쇄 위치와 완전 개방 위치 사이의 중간)에서, 감소된 양의 가열된 가스가 온도 제어 덕트(124)를 통해 흐를 수 있다.
사이클론 제어 시스템(120)이 없는 경우, 일반적으로 사이클론(104)의 온도를 독립적으로 제어할 수 있는 능력은 없고, 사이클론 온도는 일반적으로 그것이 덕트(114)로 킬른(102)을 빠져나가는 배기 가스의 온도에 의존한다. 보다 구체적으로, 배기 가스가 킬른(102)을 빠져 나갈 때 그것의 온도에 비해 사이클론 온도를 독립적으로 증가시킬 수 있는 능력이 없다. 킬른(102)의 온도는 몇몇 경우에 온도가 증가된(그에 따라 사이클론 온도가 증가된) 배기 가스를 생성하기 위해 상승될 수 있지만, 킬른(102)을 장기간 상승된 온도에서 동작시키면서 테르밋팅(thermitting)(킬른(102) 내 금속의 연소) 및 킬른(102)에 대한 다른 손상의 위험이 증가한다.
도 2는 사이클론 제어 시스템(120)을 이용한 사이클론(104)의 온도를 제어하기 위한 방법의 예를 도시하는 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 사이클론 제어 시스템(120)은 킬른(102)이 동작하는 동안 사이클론의 온도를 제어한다. 킬른(102)이 블록(202)에서 동작하는 경우, 블록(204)에서, 제어기(128)는 다른 위치들 중에서도, 사이클론(104)의 유입구 또는 덕트(114)를 따라 온도 제어 덕트(124) 및 사이클론(104)과의 접합부 사이 위치와 같은 하나 이상의 센서를 통해 사이클론 온도를 검출 및 결정한다. 사이클론 온도를 검출한 후, 제어기(128)는 검출된 온도가 임계 사이클론 온도 이상인지를 결정한다.
전통적으로, 사이클론 온도는 분진이 코팅 제거 시스템(100)에서 방출되고 주변 공기에 노출될 때 발화되기 쉬운 분진 온도를 갖는 분진과 상관되는 온도이다. 예를 들어, 응축된 유기 화합물이 사이클론으로부터 분진으로서 주변 공기의 존재(약 21% 산소)로 방출될 때, 분진의 온도는 분진의 연소로 이어진다. 이러한 분진 화재는 물이나 소화기로도 소화시키기가 매우 어렵다. 게다가, 물이 분진을 적시는데 사용되어 물과 분진의 슬러리 혼합물을 만드는 경우, 슬러리 혼합물의 함량으로 인해 혼합물을 폐기하는 데 비용이 많이 들 수 있고, 공정이 매일 필요한 물의 양으로 인해 비용이 많이 들 수 있으며, 혼합물은 잠재적인 안전 및 환경 문제를 야기할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 사이클론 분진 처리가 화재의 위험을 줄이려면 사이클론 온도가 낮을수록 좋다고 생각했지만, 실험 후에 사이클론 온도가 낮아지면 분진 화재가 발생하는 것으로 나타났다. 놀랍게도, 전통적인 사고에 반직관적으로 분진 화재를 줄이는 핵심은 사이클론 온도를 높여 분진에서 더 많은 유기 화합물을 제거하는 것이었다. 사이클론 온도가 임계 사이클론 온도 이상이 되도록 제어함으로써, 충분한 유기 화합물이 분진으로부터 플래시 오프되고 사이클론(104)으로부터 방출된 사이클론 분진의 온도가 주변 공기에 노출될 때 사이클론의 발화를 감소시키거나 방지하는 분진 온도에 있다.
다양한 예에서, 임계 사이클론 온도는 약 330℃ 초과 내지 약 550℃의 온도, 이를테면 약 340℃ 내지 약 415℃의 온도, 이를테면 약 350℃ 내지 약 385℃의 온도, 이를테면 약 370℃의 온도이다. 다양한 예에서, 이러한 임계 사이클론 온도는 약 240℃ 내지 약 500℃, 이를테면 약 250℃ 내지 약 310℃, 이를테면 약 300℃의 분진 온도와 대응한다.
제어기(128)가 사이클론 온도가 임계 사이클론 온도 미만이라고 결정할 경우, 블록(212)에서, 제어기(128)는 온도 제어 밸브(122)와 통신하고 온도 제어 밸브(122)를 폐쇄 위치에 있지 않도록 이동시킨다. 몇몇 예에서, 온도 제어 밸브(122)가 개방되는 정도(예를 들어, 부분 개방 위치 또는 완전 개방 위치)는 검출된 온도와 임계 사이클론 온도 간 차이, 사이클론 내 원하는 온도 증가 속도 또는 제어기(128)에 의해 결정되고/거나 사이클론 제어 시스템(120)의 사용자에 의해 입력되는 다양한 다른 요인에 의존할 수 있다. 블록(214)에서, 제어기(128)는 가스 이동기(126)가 동작하도록 그리고 그에 따라 애프터버너(106)로부터 가열된 가스의 적어도 일부를 덕트(116)로부터 온도 제어 덕트(124)로 전환시키도록 가스 이동기(126)와 통신한다. 블록들(212 및 214)이 순차적으로 도시되어 있지만, 다양한 예에서, 블록들(212 및 214)에서의 동작들은 동시에 또는 역순으로 발생할 수 있다. 온도 제어 밸브(122)를 개방시키고 가스 이동기(126)에 의해 온도 제어 덕트(124)를 통한 덕트(116)로부터의 애프터버너 가열된 가스를 보냄으로써, 애프터버너 가열된 가스는 킬른(102)로부터의 배기 가스와 혼합되어 그것이 사이클론(104)에 진입하기 전에 배기 가스의 온도를 증가시킴으로써, 사이클론 온도를 증가시킨다. 온도 제어 밸브(122)가 폐쇄 위치로부터 개방되고 가스 이동기(126)가 애프터버너 가열된 가스의 적어도 일부를 덕트(116)로부터 온도 제어 덕트(124)를 통해 덕트(114)로 보낸 후, 동작은 블록(202)으로 되돌아간다.
제어기(128)가 블록(206)에서 사이클론 온도가 임계 사이클론 온도를 초과한다고 결정할 경우, 블록(208)에서, 제어기(128)는 온도 제어 밸브(122)가 폐쇄 위치(예를 들어, 부분 개방 위치 또는 완전 개방 위치)에 있지 않은지 결정한다. 온도 제어 밸브(122)가 폐쇄 위치에 있을 경우, 동작은 블록(202)으로 되돌아간다. 온도 제어 밸브(122)가 폐쇄 위치에 있지 않은 경우, 블록(210)에서, 제어기(128)는 온도 제어 밸브(122)와 통신하여 블록(202)으로 돌아 가기 전에 온도 제어 밸브(122)를 폐쇄 위치에 위치시킨다. 몇몇 경우에, 제어기(128)는 또한 온도 제어 밸브(122)가 폐쇄 위치에 있을 때 가스 이동기(126)를 턴 오프하도록 가스 이동기(126)와 임의로 통신한다. 다양한 예에서, 동작은 제어기(128)가 킬른(102)이 더 이상 블록(202)에서 운전되지 않는다고 결정할 때까지 계속된다.
다양한 다른 예에서, 온도 제어 덕트(124)를 통한 가스 흐름은 가스 이동기(126)가 가스를 온도 제어 덕트(124)로 보내는 속도 또는 레이트를 조절함으로써 제어된다. 그러한 경우들에, 제어기(128)는 애프터버너 가열된 가스 흐름을 허용하거나(예를 들어, 정상 작동 조건 동안) 가스 흐름을 방지하기 위해(예를 들어, 비정상적인 작동 조건 또는 비상 상황 동안) 제어 밸브(122)를 개폐하도록 구성될 수 있다. 이러한 예들에서, 가스 이동기(126)는 가스 이동기(126)가 가스를 온도 제어 덕트(124)로 보내는 속도 또는 레이트를 변화시키기 위한 인버터 또는 다른 적절한 메커니즘을 포함할 수 있다.
가스 이동기(126)를 이용한 온도 제어 덕트(124)를 통한 가스 흐름을 제어하는 방법은 킬른 배기 가스의 온도가 임계 사이클론 온도보다 높은지 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 킬른 배기 가스의 온도가 임계 사이클론 온도를 초과하지 않는 경우, 가스 이동기(126)의 속도는 점차 증가되어 더 많은 애프터버너 배기 가스를 사이클론(104)쪽으로 향하게 한다. 킬른 배기 가스의 온도가 임계 사이클론 온도를 초과하는 경우, 가스 이동기(126)의 속도는 점차 감소되어 더 적은 애프터버너 배기 가스를 사이클론(104)쪽으로 향하게 한다. 몇몇 예에서, 코팅 제거 시스템(100)의 시동 동작들 동안, 제어 밸브(122)는 폐쇄될 수 있고 가스 이동기(126)는 최소 속도로 운전된다. 그러한 예들에서, 제어 밸브(122)는 킬른 배기 가스 온도가 미리 결정된 온도에 도달할 때까지 폐쇄 상태로 유지될 수 있다. 비상 또는 비정상 상황 동안, 가스 이동기(126)가 그것의 속도를 감소시키면서 제어 밸브(122)는 폐쇄될 수 있다.
여기에 설명된 개념들에 따라 다양한 예시적인 유형의 추가적인 설명을 제공하는, "EC들"(예시적인 조합들, Example Combinations)로 명시적으로 열거된 적어도 일부를 포함하는 예시적인 예시의 집합이 이하에 제공된다. 이러한 예들은 상호 배타적이거나, 완전하거나 제한적이지 않고, 본 발명은 이러한 예시적인 예들에 제한되는 것이 아니라, 공고되는 청구범위 및 그 등가물의 범위 내에서 가능한 모든 변형 및 변경을 포함한다.
EC 1. 코팅 제거 시스템으로서, 사이클론 온도를 갖는 분진 사이클론으로서, 코팅 제거 킬른으로부터 배기 가스를 수용하도록; 그리고 상기 배기 가스로부터의 미립자 물질을 분진으로서 여과하도록 구성된, 상기 분진 사이클론; 가열된 가스 온도로 가열된 가스를 생성하도록 구성된 애프터버너로서, 상기 가열된 가스 온도는 상기 사이클론 온도보다 높은, 상기 애프터버너; 및 상기 사이클론 온도가 동작 동안 적어도 사이클론 임계 온도에 있도록 상기 애프터버너 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 코팅 제거 킬른으로부터의 상기 배기 가스와 선택적으로 혼합하도록 구성된 사이클론 온도 제어 시스템을 포함하는, 코팅 제거 시스템.
EC 2. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅 제거 킬른을 더 포함하되, 상기 코팅 제거 킬른은: 가열 챔버; 진입 가스를 상기 가열 챔버로 수용하기 위한 가스 유입구; 상기 가열 챔버에서 상기 배기 가스를 배기하기 위한 가스 유출구; 고철을 상기 가열 챔버로 수용하기 위한 고철 유입구; 및 상기 가열 챔버에서 상기 고철을 방출하기 위한 고철 유출구를 포함하는, 코팅 제거 시스템.
EC 3. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 진입 가스의 적어도 일부는 상기 애프터버너로부터의 상기 가열된 가스의 적어도 일부를 포함하는, 코팅 제거 시스템.
EC 4. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 애프터버너는 상기 분진 사이클론으로부터의 상기 배기 가스를 가열함으로써 상기 가열된 가스를 생성하도록 구성되는, 코팅 제거 시스템.
EC 5. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 온도 제어 시스템은 상기 배기 가스가 상기 분진 사이클론에 진입하기 전 상기 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 배기 가스와 선택적으로 혼합하도록 구성되는, 코팅 제거 시스템.
EC 6. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 상기 분진이 주변 공기에 노출될 때 발화하지 않는 상기 분진 사이클론으로부터 방출된 상기 분진의 온도에 대응하는, 코팅 제거 시스템.
EC 7. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 330℃ 내지 약 550℃인, 코팅 제거 시스템.
EC 8. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 340℃ 내지 약 415℃인, 코팅 제거 시스템.
EC 9. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 350℃ 내지 약 385℃인, 코팅 제거 시스템.
EC 10. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 370℃인, 코팅 제거 시스템.
EC 11. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 온도 제어 시스템은: 제어기; 상기 가열된 가스를 상기 애프터버너로부터 유동하여 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내도록 구성된 가스 이동기; 및 완전 개방 위치와 완전 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 제어 밸브를 포함하는, 코팅 제거 시스템.
EC 12. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어기는: 상기 사이클론 온도를 결정하도록; 상기 사이클론 온도를 상기 사이클론 임계 온도와 비교하도록; 상기 사이클론 온도가 상기 사이클론 임계 온도 미만일 경우 상기 제어 밸브를 적어도 부분 개방 위치에 위치시키고 상기 가스 이동기를 턴 온 시켜 상기 애프터버너로부터의 상기 가열된 가스를 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내도록; 그리고 상기 사이클론 온도가 상기 사이클론 임계 온도 이상일 경우 상기 제어 밸브를 폐쇄 위치에 위치시키고 상기 가스 이동기를 턴 오프시키도록 구성되며, 상기 폐쇄 위치에서, 상기 제어 밸브는 상기 애프터버너로부터의 상기 가열된 가스의 흐름이 상기 배기 가스와 혼합하지 않게 방지하는, 코팅 제거 시스템.
EC 13. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 가스 이동기는 고온 서비스 팬인, 코팅 제거 시스템.
EC 14. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 고온 서비스 팬은 적어도 약 800℃의 온도로 동작하도록 구성되는, 코팅 제거 시스템.
EC 15. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 고온 서비스 팬은 약 1000℃ 이하의 온도로 동작하도록 구성되는, 코팅 제거 시스템.
EC 16. 코팅 제거 시스템의 분진 사이클론의 온도를 제어하는 방법으로서, 상기 코팅 제거 시스템의 상기 분진 사이클론의 사이클론 온도를 결정하는 단계; 상기 사이클론 온도를 사이클론 임계 온도와 비교하는 단계; 및 상기 사이클론 온도가 사이클론 임계 온도 미만일 경우 온도 제어 밸브를 개방시키고, 가스 이동기를 턴 온시키며, 배기 가스가 상기 분진 사이클론에 진입하기 전 상기 코팅 제거 시스템의 애프터버너로부터의 가열된 가스 적어도 일부를 상기 코팅 제거 시스템의 킬른으로부터의 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내 상기 배기 가스의 온도를 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
EC 17. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 온도 제어 밸브를 개방시키는 단계는 최대 가열된 가스량 미만이 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내지도록 상기 온도 제어 밸브를 부분 개방 위치에 위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
EC 18. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 온도 제어 밸브를 개방시키는 단계는 최대 가열된 가스량이 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내지도록 상기 온도 제어 밸브를 완전 개방 위치에 위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
EC 19. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 온도가 상기 사이클론 임계 온도를 초과할 경우 상기 온도 제어 밸브를 폐쇄시키고 상기 가스 이동기를 턴 오프하여 상기 가열된 가스가 상기 킬른으로부터의 상기 배기 가스와 혼합하지 않게 방지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
EC 20. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 330℃ 내지 약 450℃인, 방법.
EC 21. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 340℃ 내지 약 415℃인, 방법.
EC 22. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 350℃ 내지 약 385℃인, 방법.
EC 23. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 370℃인, 방법.
EC 24. 코팅 제거 시스템의 분진 사이클론에 대한 사이클론 온도 제어 시스템으로서, 제어기; 가스 이동기; 및 완전 개방 위치와 완전 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 제어 밸브를 포함하며, 상기 제어기는: 상기 분진 사이클론의 사이클론 온도를 결정하도록; 상기 사이클론 온도를 사이클론 임계 온도와 비교하도록; 그리고 상기 사이클론 온도가 상기 사이클론 임계 온도 미만일 경우 상기 제어 밸브를 적어도 부분 개방 위치에 위치시키고 상기 가스 이동기를 턴 온 시켜 상기 코팅 제거 시스템의 애프터버너로부터의 가열된 가스를 상기 코팅 제거 시스템의 킬른으로부터의 배기 가스와 혼합하는 데로 보내도록 구성된, 상기 제어기를 포함하는, 사이클론 온도 제어 시스템.
EC 25. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어기는 상기 사이클론 온도가 상기 사이클론 임계 온도 이상일 경우 상기 제어 밸브를 폐쇄 위치에 위치시키고 상기 가스 이동기를 턴 오프시키도록 더 구성되며, 상기 폐쇄 위치에서, 상기 제어 밸브는 상기 애프터버너로부터의 상기 가열된 가스의 흐름이 상기 배기 가스와 혼합하지 않게 방지하는, 사이클론 온도 제어 시스템.
EC 26. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어기는 상기 사이클론 온도가 상기 사이클론 임계 온도 미만일 경우 최대 가열된 가스량이 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내지도록 상기 제어 밸브를 상기 완전 개방 위치에 위치시키도록 구성되는, 사이클론 온도 제어 시스템.
EC 27. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 가스 이동기는 고온 서비스 팬인, 사이클론 온도 제어 시스템.
EC 28. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 고온 서비스 팬은 적어도 약 800℃의 온도로 동작하도록 구성되는, 사이클론 온도 제어 시스템.
EC 29. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 고온 서비스 팬은 약 1000℃ 이하의 온도로 동작하도록 구성되는, 사이클론 온도 제어 시스템.
EC 30. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 330℃ 내지 약 450℃인, 사이클론 온도 제어 시스템.
EC 31. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 340℃ 내지 약 415℃인, 사이클론 온도 제어 시스템.
EC 32. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 350℃ 내지 약 385℃인, 사이클론 온도 제어 시스템.
EC 33. 선행하는 또는 후속한 예시적인 조합들 중 어느 하나에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 370℃인, 사이클론 온도 제어 시스템.
상술한 양태들은 구현의 가능한 예들일 뿐이며, 단지 본 개시의 원리들을 명확하게 이해하기 위해 제시된 것이다. 본 개시의 사상 및 원리로부터 실질적으로 벗어나지 않으면서 상술한 예(들)에 대해 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있다. 그러한 모든 수정 및 변형은 본 개시의 범위 내에 포함되고, 개별적인 양태들 또는 요소들 또는 단계들의 조합들에 대한 모든 가능한 청구범위는 본 개시에 의해 뒷받침되도록 의도된다. 또한, 여기에 뿐만 아니라 하기의 청구범위에서 특정 용어들이 사용되지만, 그것들은 일반적이고 설명적인 의미로만 사용되고, 설명된 발명도 다음의 청구범위도 제한하기 위한 목적은 아니다.

Claims (20)

  1. 코팅 제거 시스템으로서,
    사이클론 온도를 갖는 분진 사이클론으로서,
    코팅 제거 킬른으로부터 배기 가스를 수용하도록; 그리고
    상기 배기 가스로부터의 미립자 물질을 분진으로서 여과하도록 구성된, 상기 분진 사이클론;
    가열된 가스 온도로 가열된 가스를 생성하도록 구성된 애프터버너로서, 상기 가열된 가스 온도는 상기 사이클론 온도보다 높은, 상기 애프터버너; 및
    상기 사이클론 온도가 동작 동안 적어도 사이클론 임계 온도에 있도록 상기 애프터버너로부터의 상기 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 코팅 제거 킬른으로부터의 상기 배기 가스와 선택적으로 혼합하도록 구성된 사이클론 온도 제어 시스템을 포함하는, 코팅 제거 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 코팅 제거 킬른을 더 포함하되, 상기 코팅 제거 킬른은:
    가열 챔버;
    진입 가스를 상기 가열 챔버로 수용하기 위한 가스 유입구;
    상기 가열 챔버로부터 상기 배기 가스를 배기하기 위한 가스 유출구;
    고철을 상기 가열 챔버로 수용하기 위한 고철 유입구; 및
    상기 가열 챔버로부터 상기 고철을 방출하기 위한 고철 유출구를 포함하는, 코팅 제거 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 진입 가스의 적어도 일부는 상기 애프터버너로부터의 상기 가열된 가스의 적어도 일부를 포함하는, 코팅 제거 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 애프터버너는 상기 분진 사이클론으로부터의 상기 배기 가스를 가열함으로써 상기 가열된 가스를 생성하도록 구성되는, 코팅 제거 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 사이클론 온도 제어 시스템은 상기 배기 가스가 상기 분진 사이클론에 진입하기 전 상기 가열된 가스의 적어도 일부를 상기 배기 가스와 선택적으로 혼합하도록 구성되는, 코팅 제거 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 상기 분진이 주변 공기에 노출될 때 발화하지 않는 상기 분진 사이클론으로부터 방출된 상기 분진의 온도에 대응하는, 코팅 제거 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 330℃ 내지 약 550℃인, 코팅 제거 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 사이클론 온도 제어 시스템은:
    제어기;
    상기 애프터버너로부터의 상기 가열된 가스를 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내도록 구성된 가스 이동기; 및
    완전 개방 위치와 완전 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 제어 밸브를 포함하는, 코팅 제거 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 제어기는:
    상기 사이클론 온도를 결정하도록;
    상기 사이클론 온도를 상기 사이클론 임계 온도와 비교하도록;
    상기 사이클론 온도가 상기 사이클론 임계 온도 미만일 경우 상기 제어 밸브를 적어도 부분 개방 위치에 위치시키고 상기 가스 이동기를 턴 온 시켜 상기 애프터버너로부터의 상기 가열된 가스를 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내도록; 그리고
    상기 사이클론 온도가 상기 사이클론 임계 온도 이상일 경우 상기 제어 밸브를 폐쇄 위치에 위치시키고 상기 가스 이동기를 턴 오프시키도록 구성되며, 상기 폐쇄 위치에서, 상기 제어 밸브는 상기 애프터버너로부터의 상기 가열된 가스의 흐름이 상기 배기 가스와 혼합하지 않게 방지하는, 코팅 제거 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 가스 이동기는 적어도 약 800℃의 온도에서 동작하도록 구성된 고온 서비스 팬인, 코팅 제거 시스템.
  11. 코팅 제거 시스템의 분진 사이클론의 온도를 제어하는 방법으로서,
    상기 코팅 제거 시스템의 상기 분진 사이클론의 사이클론 온도를 결정하는 단계;
    상기 사이클론 온도를 사이클론 임계 온도와 비교하는 단계; 및
    상기 사이클론 온도가 사이클론 임계 온도 미만일 경우 온도 제어 밸브를 개방시키고, 가스 이동기를 턴 온시키며, 배기 가스가 상기 분진 사이클론에 진입하기 전 상기 코팅 제거 시스템의 애프터버너로부터의 가열된 가스 적어도 일부를 상기 코팅 제거 시스템의 킬른으로부터의 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내 상기 배기 가스의 온도를 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 온도 제어 밸브를 개방시키는 단계는 최대 가열된 가스량 미만이 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내지도록 상기 온도 제어 밸브를 부분 개방 위치에 위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 온도 제어 밸브를 개방시키는 단계는 최대 가열된 가스량이 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내지도록 상기 온도 제어 밸브를 완전 개방 위치에 위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 사이클론 온도가 상기 사이클론 임계 온도를 초과할 경우 상기 온도 제어 밸브를 폐쇄시키고 상기 가스 이동기를 턴 오프하여 상기 애프터버너로부터의 상기 가열된 가스가 상기 킬른으로부터의 상기 배기 가스와 혼합하지 않게 방지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 330℃ 내지 약 450℃인, 방법.
  16. 코팅 제거 시스템의 분진 사이클론에 대한 사이클론 온도 제어 시스템으로서,
    가스 이동기;
    완전 개방 위치와 완전 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 제어 밸브; 및
    제어기로서,
    상기 분진 사이클론의 사이클론 온도를 결정하도록;
    상기 사이클론 온도를 사이클론 임계 온도와 비교하도록; 그리고
    상기 사이클론 온도가 상기 사이클론 임계 온도 미만일 경우 상기 제어 밸브를 적어도 부분 개방 위치에 위치시키고 상기 가스 이동기를 턴 온 시켜 상기 코팅 제거 시스템의 애프터버너로부터의 가열된 가스를 상기 코팅 제거 시스템의 킬른으로부터의 배기 가스와 혼합하는 데로 보내도록 구성된, 상기 제어기를 포함하는, 사이클론 온도 제어 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 제어기는 상기 사이클론 온도가 상기 사이클론 임계 온도 이상일 경우 상기 제어 밸브를 폐쇄 위치에 위치시키고 상기 가스 이동기를 턴 오프시키도록 더 구성되며, 상기 폐쇄 위치에서, 상기 제어 밸브는 상기 애프터버너로부터의 상기 가열된 가스의 흐름이 상기 배기 가스와 혼합하지 않게 방지하는, 사이클론 온도 제어 시스템.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 제어기는 상기 사이클론 온도가 상기 사이클론 임계 온도 미만일 경우 최대 가열된 가스량이 상기 배기 가스와 혼합하는 데로 보내지도록 상기 제어 밸브를 상기 완전 개방 위치에 위치시키도록 구성되는, 사이클론 온도 제어 시스템.
  19. 청구항 16에 있어서, 상기 가스 이동기는 적어도 약 800℃의 온도에서 동작하도록 구성된 고온 서비스 팬인, 사이클론 온도 제어 시스템.
  20. 청구항 16에 있어서, 상기 사이클론 임계 온도는 약 330℃ 내지 약 450℃인, 사이클론 온도 제어 시스템.
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