EP0757219A2 - Heizblechpaket für Regenerativ-Wärmetauscher - Google Patents

Heizblechpaket für Regenerativ-Wärmetauscher Download PDF

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EP0757219A2
EP0757219A2 EP96111403A EP96111403A EP0757219A2 EP 0757219 A2 EP0757219 A2 EP 0757219A2 EP 96111403 A EP96111403 A EP 96111403A EP 96111403 A EP96111403 A EP 96111403A EP 0757219 A2 EP0757219 A2 EP 0757219A2
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Gerd Köster
Winfried Moll
Siegfried Schlüter
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Hamon Rothemuehle Cottrell GmbH
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Apparatebau Rothemuehle Brandt and Kritzler GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D19/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium
    • F28D19/04—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
    • F28D19/041—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier with axial flow through the intermediate heat-transfer medium
    • F28D19/042—Rotors; Assemblies of heat absorbing masses
    • F28D19/044—Rotors; Assemblies of heat absorbing masses shaped in sector form, e.g. with baskets

Definitions

  • the invention relates to a heating plate package for tangential or radial installation in trapezoidal segmented cells having heating surface supports of regenerative heat exchangers with fixed or revolving storage masses, which consists of a plurality of stacked profile sheets which are held together and leave flow channels between them.
  • the regenerative heat exchanger can be used for both air preheating (Luvos) and gas preheating (Gavos).
  • Air preheaters are used in power plant and industrial combustion systems to preheat the combustion air and gas preheaters in exhaust gas purification, for example in catalytic reactors, for preheating or in gas scrubbing for reheating.
  • the heat exchange between the outflowing hot gas and the air supplied in countercurrent is achieved either by a rotating heating surface support or - in the case of a fixed heating surface support - by means of hoods arranged on both sides of the storage masses and rotating continuously around a common axis.
  • the heating surfaces or storage masses of such regenerative heat exchangers consist of two differently profiled, e.g. 0.5 to 1.3 mm thick, optionally coated or enamelled steel sheets, which are bundled into packages according to the cell-like structure of the circular heating surface carrier and fit into the individual cells of the heating surface support can be used.
  • the heating plates are packaged by solid boxes or frame brackets, which are placed around the heating plates bundled into the package. In the case of the heater plates, which are mostly arranged tangentially due to the more stable package position, it is customary to hold the heater plate packages together at their head ends, which are parallel to the trapezoidal shape, by means of head plates which are connected to one another on the top and bottom by horizontally extending bars.
  • the heating plate packs are arranged in the gas flow direction, that is to say generally in a vertical direction.
  • the massive brackets With this construction of the heating plate packs, which has been known for a long time, the massive brackets not only increase the package weight, but also take up a considerable part of the available installation space, and this applies equally to tangentially or radially arranged sheet metal layers of the heating plate pack. Along with this, the free flow cross-section for the air or gas throughput is inevitably restricted.
  • the invention is therefore based on the object of simplifying a heating plate package of the type mentioned, in particular to provide a weight-saving package holder and improved flow.
  • the outer profile plate pairs which form quasi box girder provide for Sufficiently large stability, which is further supported by the fact that vertical outer spars of the profiled sheets are connected to horizontal spars on the top and bottom of the package, so that there is a belt-like spar wrap around the heating surface package.
  • the sandwich-like hollow box girder assembly of at least the two outer profiled sheets of the heating sheet bundle not only saves weight, but above all makes better use of the installation volume in the heating sheet support and thus increases the active heating area.
  • the profile sheets of the profile sheet pair (s) are fully capable of being used like all other heating sheets in the package as heating surfaces with the corresponding free cross sections in the entire area of the individual cells; the heating plate package thus offers higher heat outputs.
  • the blockage in the flow cross-sections of the individual cells is reduced, so that lower flow losses for the heat-exchanging media and a lower pressure drop can be achieved.
  • the flow cross-sections which are not restricted in the case of the hollow box girder sandwich composite, allow the heating plate stack to be moved on all sides, i.e. to be fully enclosed with pairs of profiled sheets and thus to promote even greater stability.
  • One embodiment of the invention provides that one profile sheet of the pair of profile sheets undulates and the other profile sheet is corrugated.
  • a pair of profiled sheets is therefore always composed of a stronger and a less corrugated profiled sheet, and if there are several pairs of profiled sheets on the corresponding package sides, the two types of profiled sheet are arranged alternately one on top of the other.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the profiled sheets are connected to one another by welding spots.
  • the two Sheets of a pair of profiled sheets or several pairs of profiled sheets can be connected to one another by the spot welding process in an automatic manufacturing process to form the dimensionally stable hollow box girder composite body and thus to form the package-enclosing brackets, at the points where the sheets touch each other at points.
  • the profiling of the undulated plate runs obliquely to that of the corrected plate.
  • Spot welding can take place as soon as the two profiled sheets, which can be produced, for example, by the method known from DE 41 22 949 A, lie one on top of the other.
  • two or more profile sheets can alternatively be connected to one another by means of screws or rivets, for example.
  • the end faces of the horizontal bars lie at the same height as the end faces of the radial walls of the cells of the heating surface support.
  • the large dimensional stability of the heating plate package achieved by the sandwich box sandwich composite creates the prerequisites for the level arrangement of the horizontal bars of the heating plate packages with the cell walls on the upper and lower end of the heating surface support. This results in an additional radial sealing contour and correspondingly less media leakage, depending on the number - usually two - of the parallel horizontal bars.

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Abstract

Ein Heizblechpaket (4) mit einer gewichtsparenden Pakethalterung und verbesserter Durchströmung, zum tangentialen bzw. radialen Einbau in trapezartig segmentierte Zellen aufweisende Heizflächenträger von Regenerativ-Wärmetauschern mit feststehenden oder umlaufenden Speichermassen, das aus einer Vielzahl aneinanderliegender, zusammengehaltener, zwischen sich Strömungskanäle freilassender Profilbleche (14, 15) besteht, besitzt an zumindest zwei einander gegenüberliegenden Paketseiten (18, 19) ein formstabil miteinander verbundenes Profilblechepaar, in dem mindestens die beiden äußeren Profilbleche (14, 15) sandwichartig miteinander verbunden sind. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Heizblechpaket zum tangentialen bzw. radialen Einbau in trapezartig segmentierte Zellen aufweisende Heizflächenträger von Regenerativ-Wärmetauschern mit feststehenden oder umlaufenden Speichermassen, das aus einer Vielzahl aufeinanderliegender, zusammengehaltener, zwischen sich Strömungskanäle freilassender Profilbleche besteht.
  • Der Regenerativ-Wärmetauscher läßt sich hierbei sowohl für die Luftvorwärmung (Luvos) als auch für die Gasvorwärmung (Gavos) einsetzen. Als Luftvorwärmer wird bei Kraftwerks- und Industriefeuerungsanlagen zur Vorwärmung der Verbrennungsluft und als Gasvorwärmer in der Abgasreinigung, bspw. bei katalytisch arbeitenden Reaktoren, zur Vorwärmung oder bei einer Gaswäsche zur Wiederaufwärmung genutzt. Der Wärmetausch zwischen dem abströmenden heißen Gas und der dazu im Gegenstrom zugeführten Luft wird entweder durch einen rotierenden Heizflächenträger oder - bei feststehendem Heizflächenträger - durch beidseitig der Speichermassen angeordnete, sich um eine gemeinsame Achse kontinuierlich drehende Hauben erreicht.
  • Die Heizflächen bzw. Speichermassen solcher Regenerativ-Wärmetauscher bestehen aus zwei unterschiedlich profilierten, bspw. 0,5 bis 1,3 mm dicken, gegebenenfalls beschichteten oder emaillierten Stahlblechen, die entsprechend dem zellenartigen Aufbau des kreisrunden Heizflächenträgers zu Paketen gebündelt und passend in die einzelnen Zellen des Heizflächenträgers eingesetzt werden. Die Heizbleche werden durch massive Kästen oder Rahmenhalterungen paketiert, die um die zu dem Paket gebündelten Heizbleche gelegt werden. Bei den wegen der stabileren Paketlage zumeist tangential angeordneten Heizblechen ist es üblich, die Heizblechpakete an ihren bezogen auf die Trapezform parallelen Kopfenden mittels Kopfplatten zusammenzuhalten, die an der Ober- bzw. Unterseite jeweils über horizontal verlaufende Holme miteinander verbunden sind. Die Heizblechpakete werden der Gasströmungsrichtung folgend, d.h. in der Regel vertikal angeordnet. Bei dieser seit langem bekannten Bauweise der Heizblechpakete erhöhen die massiven Halterungen nicht nur das Paketgewicht, sondern sie nehmen außerdem von dem zur Verfügung stehenden Einbauraum einen erheblichen Teil in Anspruch, und das gilt gleichermaßen für tangential oder radial angeordnete Blechlagen des Heizblechpaketes. Einhergehend damit wird unvermeidlich der freie Strömungsquerschnitt für den Luft- bzw. Gasdurchsatz eingeschränkt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Heizblechpaket der eingangs genannten Art zu vereinfachen, insbesondere mit einer gewichtssparenden Pakethalterung und verbesserter Durchströmung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an zumindest zwei einander gegenüberliegenden Paketseiten mindestens die beiden äußeren Profilbleche als sandwichartig, formstabil miteinander verbundenes Profilblechpaar ausgebildet sind. Bei einem Einbau eines tangential ausgerichtete Profilbleche aufweisenden Heizblechpaketes sind das die beiden zueinander parallelen Kopfseiten und beim Einbau mit in bezug auf den Heizflächenträger radial ausgerichteten Profilblechen sind folglich die entsprechend der Trapez form der Heizflächenträgerzellen zueinander divergierend verlaufenden Paketlängsseiten mit einem erfindungsgemäßen Profilblechepaar ausgebildet. Für die Heizblechpakete bedarf es somit keiner schweren Kopfplatten oder gar eines kompletten Umfangsgehäuses mehr, sondern die quasi Hohlkastenträger bildenden äußeren Profilblechepaare sorgen für eine ausreichend große Stabilität, die dadurch noch unterstützt wird, daß vertikale Außenholme der Profilbleche mit paketober- und paketunterseitigen Horizontalholmen verbunden sind, so daß sich eine gurtartige Holm-Umschlingung des Heizflächenpaketes ergibt.
  • Durch den sandwichartigen Hohlkastenträgerverbund mindestens der beiden äußeren Profilbleche des Heizblechpaketes wird neben einer Gewichtseinsparung vor allem eine bessere Ausnutzung des Einbauvolumens im Heizflächenträger und damit eine Vergrößerung der aktiven Heizfläche erreicht. Denn im Gegensatz zu den herkömmlichen Kopfplattenanordnungen oder Umfangsrahmen sind die Profilbleche des bzw. der Profilblechepaare uneingeschränkt in der Lage, wie alle übrigen Heizbleche des Paketes als Heizflächen mit den entsprechenden freien Querschnitten im gesamten Bereich der einzelnen Zellen genutzt zu werden können; das Heizblechpaket bietet somit höhere Wärmeleistungen. Gleichzeitig verringert sich die Versperrung in den Strömungsquerschnitten der einzelnen Zellen, so daß sich geringere Strömungsverluste für die wärmeaustauschenden Medien und ein niedrigerer Druckabfall erreichen lassen. Die bei dem Hohlkastenträger-Sandwichverbund nicht eingeschränkten Strömungsquerschnitte erlauben es, das Heizblechpaket gegebenenfalls allseitig, d.h. umfangsgeschlossen mit Profilblechepaaren auszubilden und damit eine noch höhere Stabilität zu begünstigen.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das eine Profilblech des Profilblechepaares onduliert und das andere Profilblech korrugiert ist. Ein Profilblechpaar setzt sich somit stets aus einem stärker und einem weniger gewellten Profilblech zusammen, und bei mehreren Profilblechpaaren an den entsprechenden Paketseiten sind die beiden Profilblecharten regelmäßig wechselnd aufeinanderliegend angeordnet.
  • Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die Profilbleche durch Schweißpunkte miteinander verbunden sind. Die beiden Bleche eines Profliblechepaares oder mehrere Profilblechepaare lassen sich nach dem Punktschweißverfahren in einem automatischen Fertigungsprozeß zu dem formstabilen Hohlkastenträger-Verbundkörper und damit zu den paketumschließenden Halterungen miteinander verbinden, und zwar an den Stellen, an denen sich die Bleche punktweise berühren. Aus wärme- und strömungstechnischen Gründen verläuft nämlich die Profilierung des ondulierten Bleches schräg zu der des korrigierten Bleches. Das Punktschweißen kann geschehen, sobald die beiden Profilbleche, die sich bspw. nach dem durch die DE 41 22 949 A bekanntgewordenen Verfahren herstellen lassen, aufeinanderliegen. Statt durch Punktschweißen lassen sich zwei oder mehrere Profilbleche alternativ durch bspw. Schrauben oder Nieten miteinander verbinden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegen die Stirnflächen der Horizontalholme auf der gleichen Höhe wie die Stirnflächen der Radialwände der Zellen des Heizflächenträgers. Die durch den Hohlkastenträger-Sandwichverbund erreichte große Formstabilität des Heizblechpaketes schafft die Voraussetzung für die niveaugleiche Anordnung der Horizontalholme der Heizblechpakete mit den Zellenwänden an der oberen und unteren Stirnseite des Heizflächenträgers. Damit ergibt sich entsprechend der Zahl - meist zwei - der parallel verlaufenden Horizontalholme eine zusätzliche radiale Abdichtkontur und dementsprechend eine geringere Medienleckage. Denn es dichtet nicht mehr nur eine einzelne Zellenwand des Heizflächenträgers gegen die jeweiligen Radial-Dichtplatten ab, sondern weiterhin auch die parallel zu den Radialwänden der Zellen liegenden Halterungsflacheisen der Horizontalholme der Heizblechpakete, die fluchtend mit der Ober- und Unterkante des Heizflächenträgers abschließen. Die Horizontalholme erhöhen somit die Anzahl der Dichtlinien pro Radialdichtung und Zelle des Heizflächenträgers, wodurch sich der im Bereich dieser Dichtungen aufgrund des Druckgefälles übertretende Volumenstrom reduziert, was zu einer Leckageminderung beiträgt.

Claims (5)

  1. Heizblechpaket, zum tangentialen bzw. radialen Einbau in trapezartig segmentierte Zellen aufweisende Heizflächenträger von Regenerativ-Wärmetauschern mit feststehenden oder umlaufenden Speichermassen, das aus einer Vielzahl aneinanderliegender, zusammengehaltener, zwischen sich Strömungskanäle freilassender Profilbleche besteht,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an zumindest zwei einander gegenüberliegenden Paketseiten (18, 19) mindestens die beiden äußeren Profilbleche (14, 15) als sandwichartig, formstabil miteinander verbundenes Profilblechepaar (17) ausgebildet sind.
  2. Heizblechpaket nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das eine Profilblech (14) des Profilblechpaares (17) onduliert und das andere Profilblech (15) korrugiert ist.
  3. Heizblechpaket nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Profilbleche (14, 15) durch Schweißpunkte (16) miteinander verbunden sind.
  4. Heizblechpaket nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß vertikale Außenholme (20) der Profilbleche (14, 15) mit paketober- und paketunterseitigen Horizontalholmen (21) verbunden sind.
  5. Heizblechpaket nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stirnflächen (23) der Horizontalholme (21) auf der gleichen Höhe wie die Stirnflächen (24) der Radialwände (22) der Zellen (13) des Heizflächenträgers (4) liegen.
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