DE4337895C2 - Rotationswärmetauscher zur Rückgewinnung von Wärme aus der Abluft von insbesondere Rauchgasentschwefelungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationswärmetauscher zur Rückgewinnung von Wärme aus der Abluft von insbesondere Rauchgasentschwefelungsanlagen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige Rotationswärmetauscher übertragen unter Verwendung einer geeigneten Speichermasse die Wärme von einem warmen Gas- (Rohgas-)strom an einen kälteren Gas-(Reingas-)strom. Bei diesen Wärmetauschern sind die die Speichermasse darstellenden Wärmetauscherplatten so angeordnet, daß sie einen Rotor bilden. Die Wärme wird vom warmen Gasstrom aufgenommen und an den kälteren abgeben. Bei den meisten Wärmetauschern wird ebenfalls ein Feuchte-Austausch bewirkt, was durch die Kondensation des Wasserdampfes auf der einen Seite und das Verdampfen auf der anderen Seite bedingt ist. Bedingt durch den Feuchtigkeitseinfluß, den Gehalt an aggressiven Gasen wie beispielsweise SO, NO und HCl sowie Stäuben und durch die meist hohen Temperaturen, bis zu etwa 135°C, herrscht im Bereich der Wärmetauscherplatten eine Korrosionsvorgänge besonders begünstigende Atmosphäre. Bei bekannten Wärmetauschern können die Wärmetauscherplatten aus metallischen Werkstoffen, meistens aus kohlenstoffhaltigen Stählen bestehen. Um die Wärmetauscherplatten gegen Korrosion zu schützen ist es üblich, diese mit einer Emailleschicht zu versehen. Bedingt durch die unvermeidbare Porosität der Emailleschicht unterliegt das darunter befindliche Stahlblech einer starken Korrosion. Damit ist der Schutz der aus metallischem Werkstoff bestehenden Wärmetauscherplatten nur bedingt gegeben und demzufolge deren regelmäßige Erneuerung erforderlich. Erfahrungsgemäß müssen derartige Wärmertauscherplatten nach einer Betriebs zeit von etwa vier Jahren vollständig ausgetauscht werden.

Aus der DE 39 04 170 A1 ist zum Schutz von Rauchgasentschwefelungsanlagen vor Korrosion vorgeschlagen worden, eine diffusionsdichte Schicht aus Metall mit einer Schicht aus einem Elastomer zusammenzufügen und den so hergestellten Schichtkörper auf die Bauteile der Anlage aufzuheben, die vor Korrosion geschützt werden sollen. Da dieser aufwendig herzustellende Materialverbund nur für Temperaturen im Bereich von 70°C geeignet ist, kann dieses Verbundsystem nur bedingt zur Herstellung von Wärmetauscherplatten verwendet werden.

Daneben ist aus der EP 0 167 938 B1 Verwendung von Kunststoffen bei extrudierten Hohlkammerprofilen für Regeneratoren bekannt. Da die dort herrschenden Temperaturen 150°C als oberste Grenze nicht überschreiten, werden dort Kunststoffe wie Polyethylen, Polysulfon und Polyätherimid eingesetzt, wobei diese Werkstoffe zur Herstellung von Hohlkammerprofilen verklebt oder mechanisch verbunden werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rotationswärmetauscher anzugeben, der bei einer gebrauchsvorteilhaften und preisgünstigen Bauform auch bei hohen Temperaturen und in einer aggressiven Umgebung verbesserten Korrosionsschutz und eine längere Lebensdauer aufweist.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß Wärmetauscherplatten eingesetzt wurden, welche aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Polyarylketon oder Polybenzimidazol bestehen. Sie weisen die geforderte Festigkeit und chemische Beständigkeit gegen aggressive Medien auf. Werden diesen Werkstoffen Kohlenstoffasern zugegeben, so erhöht sich ihre Wärmeleitfähigkeit soweit, daß sie als Wärmetauscherplatten in Wärmetauschern eingesetzt werden können. Die Kohlenstoffasern habe die Aufgabe der Erhöhung der Festigkeit der Platten bei insbesondere thermischer Überbelastung. Liegt der Anteil der Kohlenstoffasern in der Größenordnung von 68%, eignen sich derartige Werkstoffe besonders gut als Speichermasse zum Einsatz in Rotationswärmetauschern. Durch die niedrige Oberflächenhaftung dieser Werkstoffe setzen sich an der Oberfläche derartiger Wärmetauscherplatten keine oder nur sehr wenige Staubpartikel an, so daß die bei gattungsgemäßen Wärmetauschern notwendigen Spülprozesse mit heißem Wasser zur Entfernung der angesetzten Rückstände viel seltener durchgeführt werden müssen. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß das erfindungsgemäße Material leicht ist, wodurch kleinere Antriebe für den Wärmetauscher benötigt werden und woraus ein niedrigerer Energieaufwand resultiert. Darüberhinaus ist die Leitfähigkeit der erfindungsgemäß eingesetzten Werkstoffe bei gleicher Fläche höher als die Leitfähigkeit der herkömmlichen Werkstoffe. Derartige Rotationswärmetauscher sind somit höher belastbar, d. h. es ist ein höherer Durchsatz vom Austauschmedium möglich.

Der erfindungsgemäße Rotationswärmetauscher wird vorteilhafterweise im Klebverfahren hergestellt, wobei selbstverständlich auch herkömmliche Verfahren möglich sind. Die einzelnen Wärmetauscherplatten werden miteinander zu Plattenpaketen verbunden, aus denen der Rotor aufgebaut wird. Die für manche Einsatzgebiete notwendige Profilierung der Platten ist auch besonders einfach. Sie kann beispielsweise durch Tiefziehen der Platte erfolgen. Das Anpassen des Plattenprofils an den gegebenen Wärmetauscher kann sogar "Vor Ort" vorgenommen werden.

Zur Steigerung der Festigkeit ist es vorteilhaft, wenn kontinuierliche Kohlenstoffasern eingesetzt werden.

Die Lebensdauer eines erfindungsgemäßen Rotationswärmetauschers beträgt aufgrund der geschilderten Eigenschaften der eingesetzten Werkstoffe bis zu zehn Jahren.

Die erfindungsgemäßen Werkstoffe können in einem an sich bekannten Prepreg-Laminatverfahren hergestellt werden. Es können bis zu zehn Lagen der Werkstoffe miteinander verbunden werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß verwendeten Laminate ist deren besonders hohe Tiefziehfähigkeit, wodurch auch besonders preisgünstige profilierte Wärmetauscherplatten eingesetzt werden können. Der Einsatz von derartigen profilierten Wärmetauscherplatten ist sonst nur mit einem erheblichen Herstellungsaufwand verbunden.

Besonderes vorteilhaft ist der Einsatz von Wärmetauscherplatten die aus 1,20 mm dickem achtlagigen, mit Kohlenstoffasern verstärkten Laminat mit Polyarylketon als Bindemittel bestehen.

Die nachfolgenden Zeichnungen dienen zur Verdeutlichung der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 Eine perspektivische Darstellung eines Rotationswärme­ tauschers.

Fig. 2 Eine profilierte Wärmetauscherplatte.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher weist einen Zuführschacht 1 für ein Reingas und einen Abführschacht 2 für ein Rohgas auf. Der Rotor 3 befindet sich in einem Gehäuse 4 und unterhalb des Zu- bzw. Abführschachtes 1, 2. Die Wärmetauscherplatten 5 sind, in Plattenpaketen zusammengefaßt, sternförmig den Rotor 3 bildend angeordnet.

In Fig. 2 ist eine profilierte Wärmetauscherplatte 6 dargestellt. Die Profilierung der Wärmetauscherplatte erhöht ihre wirksame Oberfläche, wodurch der Wärmeaustausch erhöht wird.

Claims (4)

1. Rotationswärmetauscher zur Rückgewinnung von Wärme aus der Abluft von insbesondere Rauchgasentschwefelungsanlagen mit einer Speichermasse, bestehend aus als Rotor angeordneten Wärmetauscherplatten, welche die Wärme von warmem Gasstrom aufnehmen und an den kälteren Gasstrom abgeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherplatten (5) aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Polyarylketon oder Polybenzimidazol bestehen.

2. Rotationswärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffaseranteil zumindest 68% beträgt.

3. Rotationswärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherplatten (5) miteinander zu Plattenpaketen verklebt werden, aus denen der Rotor aufgebaut wird.

4. Rotationswärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Wärmetauscherplatten (6) in einem Tiefziehprozeß eine Raumform gegeben wird.