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Die
Erfindung betrifft einen regenerativen Luft- oder Gasvorwärmer mit
ortsfest angeordneten Speichermassen und mit einem drehbaren, mit
Anschlussstutzen jeweils für
Luft/Gas und Abgas versehenen Gehäuse oder mit drehbar angeordneten Speichermassen
und einem ortsfest angeordneten, jeweils mit Anschlussstutzen für Luft/Gas
und Abgas versehenen Gehäuse,
wobei die Speichermassen abwechselnd dem Abgasstrom oder dem vorzuwärmenden
Gas- oder Luftstrom aussetzbar sind, wobei der Abgasstrom und der
Reingasstrom parallel und weitestgehend voneinander getrennt durch
das Gehäuse
und durch die Speichermassen geführt
sind und wobei wenigstens ein Radialabdichtsystem zur Trennung der
parallelen Gasströme
vorgesehen ist.
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Regenerativ-Wärmetauscher,
bei denen mittels beweglicher Wärmespeichermassen
Wärme aus einem
Abgasstrom aufgenommen und die aufgeheizten Wärmespeichermassen in einen
Luft- oder Gasstrom gebracht werden, der dann die in den Wärmespeichermassen
gespeicherte Wärme
zu seiner Vorwärmung
aufnimmt, sind bekannt. Hier wird zwischen zwei verschiedenen Grundbauarten
unterschieden, nämlich
einerseits mit rotierenden Speichermassen und andererseits mit feststehend
angeordneten Speichermassen. Im ersteren Fall sind die Speichermassen
in einem Rotor angeordnet, der sich innerhalb eines ortsfesten Gehäuses mit
ortsfest angeordneten Anschlussstutzen dreht. Alternativ hierzu
ist es bekannt, ein drehbares Gehäuse bzw. eine drehbare Haube
mit Anschlussstutzen vorzusehen. Innerhalb der drehbaren Haube bzw.
innerhalb des drehbaren Gehäuses
sind die Speichermassen in einem Stator angeordnet, der eine Art
kreissegmentförmigen
Rahmen mit Fächern
bildet, in die emaillierte oder kunststoffbeschichtete Heizbleche
als Speichermassen paketweise eingehängt sind.
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Solche
Gasvorwärmer
werden üblicherweise für die Wiederaufwärmung nachentschwefelter Rauchgase
verwendet, wobei das heiße
Abgas und das kalte Reingas parallel zueinander und im Gegenstrom
durch den Gasvorwärmer
geführt
werden. Dabei ist eine Abdichtung zwischen Abgas und Reingas zur
Verminderung von Leckagen und Kurzschlussströmen wichtig.
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Die
Abdichtung bekannter Gasvorwärmer der
eingangs genannten Art umfasst in der Regel wenigstens eine, bezogen
auf die Strömungsrichtung axial
wirkende, Umfangsabdichtung zwischen Rotor oder Stator und Gehäuse, wenigstens
eine radial wirkende Mantelabdichtung an wenigstens zwei diametral
gegenüberliegenden
Stellen des Gehäuses
zwischen Rotor oder Stator und Gehäuse sowie eine Radialabdichtung,
jeweils auf der heißen
und kalten Seite des Gasvorwärmers.
Die Mantelabdichtung wird üblicherweise
mittels einzelner Radialdichtplatten sowohl auf der heißen als
auch auf der kalten Seite des Gasvorwärmers bewerkstelligt.
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Eine
Radialabdichtung für
einen Gasvorwärmer
der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 690 15 484 T2 bekannt.
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Abgesehen
von dem in der
DE 690 15 484 beschrieben
Dichtsystem sind sogenannte Radialabdichtplatten die weitestverbreitete
Maßnahme
zur Radialabdichtung.
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Die
Dichtplatten sind zwischen Rotor und Gehäuse bzw. Stator und Drehhaube
angeordnet und bezüglich
des Rotors bzw. bezüglich
des Stators mit hierfür
vorgesehenen Verstellgliedern so verstellbar, dass der Leckagespalt
zwischen Rotor und Gehäuse
bzw. zwischen Stator und Haube minimiert wird.
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Da
sich der Rotor oder der Stator bei Betrieb des Gasvorwärmers temperaturbedingt
verformen, ist es zumindest auf der heißen Seite des Gasvorwärmers erforderlich,
die radialen Dichtplatten an die veränderte Form des in Draufsicht
schirmförmigen Rotors
bzw. Stators anzupassen.
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Der
Spalt zwischen den Radialabdichtplatten und dem Gehäuse bzw.
der Haube muss zusätzlich mittels
sogenannter Kompensatoren abgedichtet werden.
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Eine
wirkungsvolle radiale Abdichtung bei einem Gasvorwärmer der
eingangs genannten Art dient, wie zuvor erwähnt, der Minimierung der Leckage
von der Rohgasseite zur Reingasseite. Bei den bekannten Abdichtsystemen
mit Abdichtplatten beträgt
der Leckagevolumenstrom etwa 3%. Jede Verringerung des Le ckagevolumenstroms
verbessert den Gesamtwirkungsgrad einer Rauchgasreinigung unter
Verwendung eines Gasvorwärmers
der vorgenannten Art.
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Die
zuvor beschriebene Abdichtung ist aufwendig und wenig effektiv.
Das Spaltmaß der
bekannten Abdichtung ändert
sich sowohl beim Anfahren des Gasvorwärmers als während des Betriebs, beispielsweise
durch das sogenannte "Wachsen" des Rotors durch
anhaftende Verunreinigungen. Die Stirnseiten der Stahlplatten des
Rotors oder Stators nutzen sich gegebenenfalls ab, so dass die Standzeit des
Rotors/Stators verringert wird. Da die Korrosionsbeständigkeit
der Stahlplatten auf der Kaltseite des Gasvorwärmers in Rauchgasentschwefelungsanlagen
gewährleistet
sein muss, sind die die Speichermasse bildenden Platten beispielsweise
mit Epoxidharz beschichtet. Die Beschichtung nutzt sich bedingt
durch die Art der Abdichtung ab. Hierdurch wird ebenfalls die Standzeit
des Rotors/Stators verringert.
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Bei
dem in der
DE 690
15 484 T2 beschriebenen Dichtungselement ist vorgesehen,
dass die Dichtungsoberfläche
zum gleitenden Eingriff mit dem Rotor aus einem anorganischen Glas
oder einem verschleißfesten
Keramikmaterial mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten
besteht. Durch diese Maßnahme
wird ebenfalls die Standzeit des Rotors/Stators verringert, da dessen
Verschleiß in
gleichem Maße
zunimmt wie der Verschleiß des Dichtungselements
abnimmt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen rotierenden regenerativen
Luft- oder Gasvorwärmer
der eingangs genannten Art in bezug auf die Abdichtung so zu verbessern,
dass die zuvor erwähnten
Nachteile weitestgehend vermieden werden.
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Der
Gasvorwärmer
gemäß der Erfindung zeichnet
sich dadurch aus, dass als Abdichtsystem mindestens ein flexibler
Dichtungsvorhang vorgesehen ist, der sich zwischen dem Gehäuse und
einer Speichermassenaufnahme in Form eines Rotors oder Stators erstreckt.
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Ein
solcher Dichtungsvorhang kann sich radial etwa über dem gesamten Durchmesser
des Rotors oder Stators erstrecken und auf diesem aufliegen.
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Der
Dichtungsvorhang stellt eine wesentliche Vereinfachung der bisher
bekannten, komplizierten und aufwendigen Abdichtsysteme dar. Die
Dichtlippe bzw. der Dichtvorhang passen sich aufgrund der eigenen
Elastizität
selbsttätig
der Geometrie des Rotors/Stators an. Eine dichtende Anlage ist durch ein
entsprechend gewähltes Übermaß auch bei Änderungen
der Topographie der Stirnseite des Rotors/Stators gewährleistet.
Dadurch wird für
alle Betriebsfälle
ein Minimum an Leckage gewährleistet. Zweckmäßigerweise
ist jeweils mindestens ein Dichtungsvorhang auf der heißen Seite
und auf der kalten Seite des Rotors oder Stators vorgesehen.
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Der
Dichtungsvorhang kann als Schürze
aus gummielastischem Material ausgebildet sein, deren Höhe größer als
der abzudichtende Spalt ist. Je nach verwendetem Material ist sowohl
Temperatur- als auch Korrosionsbeständigkeit gewährleistet.
Wird beispielsweise EPDM oder ein anderes gummielastisches Material
für den
Dichtungsvorhang verwendet, sind Dauergebrauchstemperaturen von
mehr als 200°C
erreichbar, so dass der Dichtungsvorhang sowohl auf der heißen als
auch auf der kalten Seite des Gasvorwärmers vorgesehen sein kann.
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Der
Leckagevolumenstrom lässt
sich mit dem Dichtungsvorhang gemäß der Erfindung auf etwa 1,5–2% reduzieren.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der Dichtungsvorhang bezüglich des
abzudichtenden Spalts verstellbar ist.
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Zusätzlich zu
der zuvor beschriebenen Radialabdichtung kann an zwei diametral
gegenüberliegenden
Stellen zwischen Gehäuse
und Rotor oder Stator eine Mantelabdichtung vorgesehen sein, die als
Dichtlippe ausgebildet ist, deren Höhe größer ist als die Weite des abzudichtenden
Spalts.
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Auch
als Axialdichtung (Umfangsabdichtung) kann eine umlaufende, gummielastische
Dichtlippe vorgesehen sein, die gegen den Rotor oder Stator dichtend
anliegt.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Spaltabdichtung an einem regenerativen
Luft- oder Gasvorwärmer, in
Form eines den Dichtspalt zwischen Rotor oder Stator und Gehäuse zwischen
den Anschlussstutzen abdeckenden gummielastischen Vorhangs oder
einer Schürze,
deren Höhe
größer ist
als die Weite des abzudichtenden Spalts. Die Schürze besteht vorzugsweise aus
EPDM. Zweckmäßigerweise ist
diese zwischen abschnittsweise bzw. segmentweise angeordneten Klemmplatten
lösbar
befestigt und in der Länge
verstellbar.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels
erläutert.
Es zeigen:
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1 Eine
perspektivische Ansicht eines Gasvorwärmers nach der Erfindung.
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2 Eine
Schnittansicht des Gasvorwärmers
entlang der Linien II-II in 1.
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3 Eine
Schnittansicht entlang der Linien III-III in 4.
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4 Ein
Schnitt entlang der Linien IV-IV in 2.
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5 Eine
vergrößerte Ansicht
des Details V in 4.
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Der
in 1 dargestellte Gasvorwärmer 1 ist als regenerativer
Gasvorwärmer
mit rotierenden Speichermassen ausgebildet.
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Wie
einleitend bereits erläutert,
umfasst die Erfindung sowohl Gasvorwärmer mit rotierenden als auch
mit feststehenden Speichermassen, der grundsätzlich bekannten verschiedenen
Bauarten. Die Erfindung wird der Einfachheit halber nachstehend
nur in bezug auf eine dieser Bauarten erläutert.
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Der
in 1 dargestellte Gasvorwärmer 1 umfasst ein
ortsfest angeordnetes Gehäuse 2 mit
insgesamt vier Anschlussstutzen 3a, 3b, jeweils
für Reingas
und Rohgas. Der Gasvorwärmer 1 kann
beispielsweise zur Wiederaufwärmung
nass entschwefelter Rauchgase vorgesehen sein, wobei Rohgas und Reingas
parallel und voneinander getrennt durch den Gasvorwärmer 1 geführt werden
und das Rohgas seine Wärmeenergie
an die in dem Gasvorwärmer 1 angeordneten
Speichermassen abgibt. Die Speichermassen werden, wie nachstehend
noch beschrieben wird, abschnittsweise den Rohgasen zur Wärmespeicherung
und dem Strom des aufzuheizenden Reingases ausgesetzt.
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In 1 sind
die mit 3a bezeichneten Anschlussstutzen auf der Rohgasseite
angeordnet, die mit 3b bezeichneten Anschlussstutzen des
Gehäuses 2 auf
der Reingasseite. Das Gehäuse 2 wird
in der in 1 dargestellten Lage in Richtung
der dort eingezeichneten Pfeile auf der Rohgasseite von unten nach
oben und auf der Reingasseite von oben nach unten durchströmt.
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Die
in 1 dargestellte Oberseite des Gasvorwärmers 1 mit
der dem Betrachter zugewandten Seite der Anschlussstutzen 3a, 3b stellt
folglich die sogenannte "kalte" Seite des Gasvorwärmers 1 dar, die
entgegengesetzte Seite ist folglich die "heiße" Seite. Dies ist
insoweit von Bedeutung, als dass das abkühlende Rohgas saures Kondensat
erzeugt, was es notwendig macht, die verschiedenen Seiten des Gasvorwärmers 1 hinsichtlich
der Korrosionsbeständigkeit
unterschiedlich auszuführen.
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Innerhalb
des feststehend angeordneten Gehäuses 2 befindet
sich ein Rotor 4 als etwa zylindrische bzw. scheibenförmige Speichermassenaufnahme.
Der Rotor 4 umfasst sektorförmige Fächer 5, in die paketweise
plattenförmige
Speicherelemente 6 eingesetzt sind. Die die Speicherelemente 6 bildenden
Platten erstrecken sich in Gasdurchströmungsrichtung und sind somit
im Abstand voneinander angeordnet, so dass diese Gasdurchtrittsspalte
bilden. Die Speicherelemente 6 können in bekannter Art und Weise
als emaillierte Stahlbleche ausgebildet sein. Auf der kalten Seite
können
diese zumindest teilweise aus Kunststoff bestehen oder mit einer
Kunststoffbeschichtung versehen sein.
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Bei
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel dreht
sich der Rotor 4 im Uhrzeigersinn, das unten in den Anschlussstutzen 3a eintretende
Rohgas durchströmt
den Rotor und tritt an der gegenüberliegenden Seite
des Gehäuses 2 durch
den obe ren Anschlussstutzen 3b wieder aus. Dabei gibt das
Rohgas seine Wärme
an die Speicherelemente 6 ab. Durch die Drehbewegung des
Rotors 4 sind die Speicherelemente 6 abwechselnd
dem Rohgasstrom und dem Reingasstrom ausgesetzt. Das kalte Reingas
tritt von oben durch den oberen Anschlussstutzen 3b in
das Gehäuse 2 ein
und verlässt
das Gehäuse 2 durch den
unteren Anschlussstutzen 3a auf der in 1 dargestellten
rechten Seite des Gasvorwärmers 1. Mit 7 ist
die Rotornabe des Gasvorwärmers 1 bezeichnet.
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Der
Gasvorwärmer 1 gemäß dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel
ist in den Zeichnungen stark vereinfacht dargestellt.
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Wie
eingangs bereits erörtert,
ist die radiale Abdichtung des Gasvorwärmers 1 zwischen der
Rohgasseite und der Reingasseite entscheidend für den Gesamtwirkungsgrad der
Rauchgasreinigung.
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Wie
dies aus einer Zusammenschau der 3 bis 5 ersichtlich
ist, wird erfindungsgemäß auf bekannte
Radialabdichtplatten verzichtet, stattdessen umfasst das Radialabdichtsystem
gemäß der Erfindung
einen Dichtungsvorhang 8, der als den gesamten Spalt 9 zwischen
dem Gehäuse 2 und
dem Rotor 4 abdeckende EPDM-Dichtlippe ausgebildet ist,
die jeweils auf der Stirnseite 10 des Rotors 4 aufliegt.
EPDM ist ein thermoplastisches Elastomer, das auch als Ethylen-Propylen-Dien-Monomer
bekannt ist. Anstelle von EPDM können
auch andere gummielastische Materialien, die temperatur- und säurebeständig sind,
Anwendung finden.
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Der
Dichtungsvorhang 8 erstreckt sich, wie dies aus 3 ersichtlich
ist, beiderseits der Rotornabe 7 über den gesamten Durchmesser
des Rotors 4 und liegt, wie dies aus 5 ersichtlich
ist, jeweils auf der Stirnseite 10 des Rotors bzw. auf
den Sektoren 11 auf. Durch den beiderseits der Rotornabe 7 angeordneten
Dichtungsvorhang 8 ergibt sich eine Art Dichtungslabyrinth
bzw. eine doppelte Abdichtung zwischen der Rohgas- und Reingasseite.
Der Einfachheit halber ist nur die Abdichtung auf der kalten Seite
des Gasvorwärmers 1 dargestellt.
Es ist selbstverständlich,
dass die Abdichtung sowohl auf der kalten als auch auf der heißen Seite
des Gasvorwärmers 1 vorgesehen
ist.
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Wie
insbesondere aus 5 ersichtlich ist, ist der Dichtungsvorhang 8 als
EPDM-Dichtlippe zwischen zwei Klemmplatten 12 fixiert,
die abschnittsweise an der Innenseite des Gehäuses 2 befestigt sind.
Diese können
beispielsweise über
nicht dargestellte Winkelprofile mit dem Gehäuse 1 verschweißt sein
und mittels Gewindebolzen so lösbar
sein, dass der Dichtungsvorhang 8 zwischen den Klemmplatten 12 verstellbar
ist.
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In 5 ist
der Dichtungsvorhang 8 vereinfacht so dargestellt, dass
dessen stirnseitige Kante etwa gerade auf der Stirnseite 10 des
Rotors 4 aufliegt. Die Höhe des Dichtungsvorhangs 8 wird
aber in der Regel so bemessen sein, dass dieser deutlich höher ist
als die Breite des Spalts 9, so dass der Dichtungsvorhang 8 eine
Kehle bildend auf der Stirnseite 10 des Rotors 4 aufliegt.
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Wie
eingangs bereits erwähnt,
kann auch die axiale Abdichtung des Gasvorwärmers in Form einer oder mehrerer
umfänglich
umlaufender Dichtlippen oder Dichtungsvorhänge vorgesehen sein. Schließlich kann
auch die an diametral gegenüberliegend angeordneten
Stellen des Gehäuses 2 vorgesehene Mantelabdichtung
so beschaffen sein.
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- 1
- Gasvorwärmer
- 2
- Gehäuse
- 3a
- Anschlussstutzen
- 3b
- Anschlussstutzen
- 4
- Rotor
- 5
- Fächer
- 6
- Speicherelemente
- 7
- Rotornabe
- 8
- Dichtungsvorhang
- 9
- Spalt
- 10
- Stirnseite
des Rotors
- 11
- Sektoren
- 12
- Klemmplatten