CZ2002584A3 - Topný element pro regenerativní tepelný výměník a způsob výroby topného elementu - Google Patents

Description

Topný element pro regenerativní tepelný výměník a způsob výroby topného elementu

Oblast techniky

Vynález se týká topného elementu pro regenerativní tepelný výměník, vytvořeného jako profilovaný ocelový plech.

Dosavadní stav techniky

Takové topné elementy jsou všeobecně známy. Množina topných elementů tvoří akumulační hmotu regenerativního tepelného výměníku. Akumulační hmota, potřebná pro přenos tepla, je při použití v korozivních a/nebo prach obsahujících proudech plynů podrobena zvláštním provozním namáháním. To se kupříkladu vztahuje na akumulační hmotu na studené straně předehřívačů vzduchu, kde teplota akumulační hmoty leží alespoň občas pod rosným bodem kyseliny sírové, a ve spojení s polétavým prachem se vytvářejí korozivní povlaky. V předehřívačích plynů k opětovnému ohřívání čistých plynů z praček kouřových plynů, kde se doplňkově ke kyselině a prachu usazují na topných plochách sorpční nebo neutralizační prostředky a produkty z čisticích zařízení na kouřové plyny, vznikají podobné problémy. Akumulační hmota musí být proto dostatečně odolná proti korozi, a povlaky by měly být pokud možno snadno odstranitelné pomocí ofukování nebo oplachování. Pro takové použití jsou známy akumulační hmoty ze smaltovaných profilů z ocelových plechů, nebo akumulační materiály z umělé hmoty, viz spis DE 32 07 213 C2.

Smaltované ocelové plochy mají tu nevýhodu, že smalt je sice relativně dobře odolný proti kyselinám, jako je kyselina sírová a kyselina solná, avšak proti kyselině fluorovodíkové, vyskytující se také v kouřových plynech, je nestálá, a i • · zásaditému napadení kupříkladu vlivem srážení neutralizačních prostředků (aditiva nebo sorpční prostředky) pro tvoření kyselých plynů neodolává dostatečně dlouho, a povlaky vzhledem k relativně dobré smáčitelnosti smaltu více nebo méně pevně ulpí. Akumulační materiál z levné umělé hmoty se osvědčil jen částečně. Následkem komplexního namáhání (namáhání změnou teploty, chemickým napadením) materiál příliš rychle křehne a stává se kazovým. Kvůli relativně nízké mechanické pevnosti nemohou být akumulační hmoty z umělé hmoty čištěny ani obvyklými ofukovacímí nebo oplachovacími tlaky. Další nevýhodou je nízká tepelná akumulační kapacita a tepelná vodivost umělých hmot, což je při použití umělých hmot jako akumulačního materiálu z hlediska vedení tepla nepříznivé, a musí být vyrovnáváno většími akumulačními hmotami.

Aby se problém křehnutí a stárnutí umělé hmoty obešel, byly navrženy akumulační materiály z fluorovaných polymerů, jako je PTFE, známé ze spisu DE 195 12 351 C1. Fluorované polymery jsou téměř chemicky inertní a je u nich známa další výhoda, že zejména dobře odpuzují nečistoty. Materiál je ve srovnání se smaltovanými ocelovými plechy ale zřetelně dražší, a nedá se hospodárně vyrábět v libovolném tvaru a rozměru. Z těchto důvodů se použití akumulačních hmot, které sestávají zcela z fluoroplastů, omezuje na použití jako ochlazující vrstvy s výškou vrstvy cca 300 mm, což dále vyžaduje dodatečné nádrže s akumulační hmotou a tím další konstrukční náklady. Kromě toho mají fluoroplasty také nevýhodu malé tepelné akumulační kapacity a tepelné vodivosti, a nemohou být hospodárně vytvářeny ve tvaru profilu, příznivém pro přenos tepla.

Úkolem vynálezu je proto vytvoření topného elementu výše uvedeného typu, který je odolný i proti kyselině fluorovodíkové, má vlastnosti podporující odpuzování nečistot, a navzdory tomu má dobrou tepelnou akumulační kapacitu, popřípadě tepelnou vodivost.

• · ·«·* · ♦ ♦♦ · ·

Podstata vynálezu

Tento úkol řeší topný element pro regenerativní tepelný výměník, který je vytvořen jako profilovaný ocelový plech, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ocelový plech je smaltován a smaltovaný povrch je opatřen potahem z fluoroplastu.

Smaltováním se vytváří ochrana proti korozi. Propustnost fluoroplastu (PTFE) nemá proto tak velký význam, takže postačí tenká vrstva PTFE. Ta zajišťuje antiadhezní vlastnosti a na základě malé tloušťky vrstvy ovlivňuje tepelnou akumulační kapacitu a tepelnou vodivost jen nepodstatně.

Tloušťka vrstvy je podle výhodného provedení 10 až 50 pm, protože přibližně až do této tloušťky vrstvy může být PTFE nanášen v jednom pracovním cyklu.

Ke zvýšení korozní ochrany je smaltovaná vrstva zhotovena v provedení odolném proti kyselinám.

Způsob výroby popsaného topného elementu zahrnuje následujícími kroky: ocelové svitky se pomocí profilových válců profilují a z nich se podle požadovaných rozměrů řežou topné elementy. Topný element se smaltuje a nanáší se fluoroplast.

Překvapivě se ukázalo, že tenká vrstva fluoroplastu o tloušťce kupříkladu 10 až 50 pm dostatečně dobře ulpí na smaltu bez dalšího předchozího opracování smaltovaného povrchu.

Ke zlepšení adheze může být provedeno zdrsnění smaltované vrstvy.

• ·

S výhodou může být vrstva fluoropíastu vytvořena jako jednovrstvá nebo dvouvrstvá.

Se smaltovanými a potahem fluoropíastu opatřenými profily topných elementů se dá obzvláště hospodárným způsobem realizovat akumulační hmota, která je odolná proti korozí a dobře odpuzuje nečistoty, a nemá žádné tepelně technické a konstrukční nevýhody nebo omezení provozní omezení, protože mohou být použity profily ocelových plechů, které jsou optimalizované a osvědčené s ohledem na výměnu tepla, tlakovou ztrátu a mechanickou stabilitu. Tenká fluoroplastová vrstva ovlivňuje tepelný přenosový výkon jen nepodstatně, prakticky vůbec. Výhodou způsobu je, že fluoroplastový potah se může nanášet pomocí zařízení, obvyklých pro smaltování topných plechů a nejsou tedy pro výrobu potřebná žádná dodatečná zařízení.

Topné elementy podle vynálezu snižují nebezpečí usazování nečistot, snižují, nebo dokonce zcela zabraňují vytváření znečištěných vrstev, zvyšujících tlakovou ztrátu. To přináší provozní výhody, protože potom mohou být zkracovány intervaly čištění, potřebné při dosahování maximálně přípustné tlakové ztráty a tím také vznikají menší množství odpadní vody. Jestliže se navzdory tomu vytvářejí povlaky, tak tyto ulpívají na fluoropíastu jen málo a dají se odstraňovat menším ofukovacím nebo oplachovacím tlakem, a proto s menšími množstvími ofukovacího média a oplachovací vody.

Z důvodů lepší hospodárnosti kotelny se u předehřívačů vzduchu usiluje o co možná nejnižší výstupní teplotu kouřových plynů (teploty kouřového plynu po projití tepelným výměníkem) a tím také o co možná nejnižší ochlazovací teplotu tepelného výměníku. Pro kouřové plyny obsahující prach byly dosud kvůli rychlému tvoření povlaku a špatné možnosti čištění stanoveny hranice. Provedení

podle vynálezu zabraňuje tvoření povlaku při extrémním nedosažení rosného bodu, nebo je alespoň lépe zvládnutelné, což nakonec připouští výhodnější pokles teploty kouřových plynů. Nižší teplota kouřových plynů znamená vyšší stupeň účinnosti kotle a tím menší emise CO2, a zařízení (elektrické filtry, zařízení na čištění kouřových plynů), uspořádaná za předehřívačem vzduchu, mohou být konstruována menší.

Také u regenerativních tepelných výměníků na zařízeních k selektivní redukci oxidů dusíku (SCR-De NOx) se dají povlaky síranů amonných, tvořící se na horké vrstvě, popřípadě střední vrstvě, snadněji čistit kombinací potahů podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na základě jednoho příkladu provedení je dále popsán topný element podle vynálezu a způsob výroby takového topného elementu.

Topný element sestává z ocelového plechu, který se po profilování připraví pomocí odmašťování nebo moření pro smaltování. Po smaltování smaltem, který je odolný proti kyselinám, se bez předchozího opracování smaltovaného povrchu kupříkladu pomocí nastříkání nanese, vysuší a temperuje fluoroplast (například PTFE), v tloušťce vrstvy 10 až 50 pm. Ke zlepšení adhezní síly se může před nanesením vrstvy fluoroplastu provést zdrsnění smaltovaného povrchu, například lehkým otryskáváním pískem, mořením kyselinou fluorovodíkovou nebo zásadou.

Potah může být nanesen v jedné nebo ve více vrstvách. Podle jednoho výhodného příkladu provedení se na smalt nanáší bez předchozího opracování základní nátěr fluorovaných polymerů a na něj krycí vrstva fluorovaných polymerů.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Topný element pro regenerativní tepelný výměník, který je vytvořen jako profilovaný ocelový plech, vyznačující se tím, že ocelový plech je smaltován a smaltovaný povrch je opatřen potahem z fluoroplastu.
2. 2. Topný element podle nároku 1, vyznačující se tím, že potah fluoroplastu má tloušťku vrstvy 10 až 50 pm.
3. 3. Topný element podle nároku 1, vyznačující se tím, že smaltovaný povrch je vytvořen odolný proti kyselinám.
4. 4. Způsob výroby topného elementu pro regenerativní tepelné výměníky podle nároku 1, vyznačující se tím, že se pomocí profilových válců profilují ocelové svitky a z nich se podle požadovaných rozměrů nařeže topný element, poté se ocelový plech smaltuje a nanese se potah fluoroplastu.
5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se smaltovaný povrch ocelového plechu zdrsní,
6. 6. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se potah fluoroplastu nanese v jedné nebo více vrstvách.