TW200412413A - Modular regenerative heat exchanger system and method therefor - Google Patents

Description

200412413 五、發明說明（1) 一、<發明所屬之技術領域> 術將熱量自 熱 本發明係'關於-種使用交流熱傳 .流體傳導至一冷流體之裝置及其方法。 一^、<先成技術> 長期以來，交流熱交換器被作為一 量自-熱流體傳導至一冷漭，。六 ？方法用於將熱 掸作情开》實為人轿《I ”L — 又々丨L…、父換器之理論及其 钿作價h為人所熟知並記載於習知 例如，授予史蒂文斯λ ^ τ 5 8 1 9 Λ S)的美國專利3, 2 2 父流熱交換器，其内有多個獨立之 ::室：狀；：了，電式巧制系統控制著熱、☆氣體流經 此種一埶丄以提供連續熱、+氣體流經該系統。然而 糾私卢痒、各夕^ 貝叩貴、佔用過多置放空間，而且 使p 4 π π ί 作條件下作業而言，不甚適用。因此 f衣式父流熱交換器（俗稱Ljungstrom wheel) 式交流熱交換器廣泛應用於電廠等應用場合 於諸多個製造商:、G Α “交流熱交換器可購自 居如A ir Preheater公司（美國）、 Howden公司（英國）以及其他公司。 然而，此等循環式交流熱交換器尚有諸多缺點。例如 ’他介”而賴於滑動密封元件將熱氣體與冷氣體分隔。誠如 習知技藝文獻所載者，例如授予Finnem〇re的美國專利6, $ 2 7，1 5 0、號中所記載，該等滑動密封元件會迅速磨 拍而‘致熱、冷氣間過大的交又洩漏。因此，該等密封元

第6頁 200412413 更換， 漏亦導 率。或 作時交 器之成 出於製 用於操 器操作 電薇中 式交流 流熱交 容量下 益損失 循環式 製造及 ，在用 流經循 流量導 進而導 積之速 頻繁地 者其他 之寄生 停機時間 寄生性電 需使用特 至最小。 度。 性考量， 氣體。其 會造成嚴 用兩或三 中任一元 修理之同 舉造成電 過夕以及保養成本過 2 ’肖耗’並降低錯爐 製的密封元件調節裝 此舉大大增加循環式 循環式交流熱交換器 龐大之尺寸在循環式 重之熱變形問題。由 個循環式交流熱交換 件之輕微故障，在須 ^ ’需要鍋爐停機或 能生產之重大損失以 器之龐 導致高 ，是時 交換器 式交流 環式交 終結果 式交流 外之清 量，同 大尺寸， 額的安裝 對鍋爐之 之氣體量 熱交換器 流熱交換 係傳熱效 熱交換器 理，通常 時降低鋼 五、發明說明（2) 件需要頻繁 高。交叉洩 燃料轉化效 置始可使操 交流熱交換 此外， 通常係製造 交流熱交換 於在一般的 器，故循環 對循環式交 者在5 0 % 及電廠之收 再者， 要大量現場 再其次 求量降低， 。減少後之 下降。此舉 質表面上存 以及需要更 機以及/或 流熱交換器 換總效率。 導致鍋爐 致過大的 者是，必 叉洩漏降 本及複雜 造之經濟 控大量之 運行期間 通常僅使 熱交換器 換器進行 運行。此 交流熱交換 安裝作業， 電低峰期間 環式交流熱 致流經循環 致煙灰在循 度增加。最 清理該循環 裝置進行額 性蒸汽消耗 使得通常需 成本。 兆瓦負荷需 遂大為減少 之氣流速度 器之散熱材 率之下降， 。使用吹煙 會增加該交 爐之燃料轉

200412413 五、發明說明（3) 因此，报明顯的，目前 供較低的交又洩漏並提供操 f熱交換器亦應提供在氣流 最佳之運行能力。此外，該 密封元件來隔開冷熱氣體， 保養成本，減少寄生性電力 熱交換器應使用較廉價、不 。此種交流熱交換器應利於 使用具有以上優點之交流 種較高效率下操作運行，且 者.。 二、〈發明内容〉 本發明之一個特點，熱 個可獨立運行且靜止的交流 具有回轉式傳熱扇形區段之 行狀況。於此交流熱交換器 來自熱氣體之熱量而被加熱 時間後，流往交流熱交換器 由冷氣體導入該交流熱交換 先前已加熱的散熱媒介物之 媒介物。於第二種時間段後 氣體流再被切斷，而再次由 模組内。以上循環可依需要 需要有一種交流熱交換器以提 控各種不同氣量之功能。該交 全關閉之整個範圍中形成大抵 交流熱交換器應不再需要滑動 藉以減少停機處理時間，降低 與蒸汽之消耗。再者，該交流 會熱變形、耐腐蝕之散熱材質 低價製造、運輸以及現場安裝 熱交換器進行處理，其將在一 其主要費用及運行成本為下降 氣體與冷氣體乃交替通過複數 熱交換器模組，藉以模擬一種 循環式交流熱交換器的操作運 模組中，散熱媒介物經由吸收 ，從而冷卻該熱氣體。於一段 模組之熱氣體流被切斷，而改 器模組内。該冷氣體經由吸收 熱量而被加熱，從而冷卻散熱 ，流往交流熱交換器模組之熱 冷氣體重新導入交流熱交換器 持續重複。熱、冷氣體流經各

200412413 五、發明說明（4) 交流熱交換器模組之時間段 |流經各靜止的交流熱交換器 i式傳熱扇形區段的循環式交 交流熱交換器模組之尺 組裝、測試以及經由公路及 場安裝者。該等交流熱交換 處之阻流器可控制熱、冷氣 移動係藉由氣動、液壓或者 交流熱交換器、模組内的 板者，其中耐火板更可構建 流經各交流熱交換器模組可 方向。各交流熱交換器模組 熱、冷氣體總流量中相等之 熱氣體的交流熱交換器模組 冷氣體的交流熱交換器模組 各交流熱交換器模組可 下流往交流熱交換器模組之 交流熱交換器模組處於熱、 ，藉由可人工選擇之交流熱 交換器模組可脫機供修理或 需求量減少而使氣體流量下 統控制器，交流熱交換器模 |交換器模組脫機，其餘交流 模擬循環式交流熱交換器之 t錯開，使得熱、冷氣體循序 模組’據此模擬一種具有回轉 流熱交換器之運行狀況。 寸可選擇為便於該模組在工廠 鐵路進行運輸，並且易於在現 器模組，其熱、冷氣體進出口 體之流動狀況。阻流器葉片之 電動致動器。 散熱媒介物係為金屬板或耐火 成多層之塊狀者。熱、冷氣體 •沿相同之方向或者彼此相反之 可處理流經交流熱交換系統的 量或者不等之量。此外，接收 之數量可相同於或不同於接收 之數量。 有一閒置運行模式，在此模式 熱、冷氣體被暫時切斷，其時 冷氣體交替間的過渡期。再者 交換器系統控制器，各交流熱 保養。或者是，凡因鍋爐供汽 降之時，藉由交流熱交換器系 組可自動脫機。儘管該交流熱 熱交換器模組可繼續運行，以 運行狀況。

第9頁 200412413 五、發明說明（5) 另一特點，本發明包括有一交流熱交換器系統控制器 。該交流熱交換器系統控制器可為一電子程式化電腦，其 可執行電腦代碼以操控各交流熱交換器模組，並使各交流 熱交換器模組之運行狀態錯開，藉以模擬循環式交流熱交 換器之運行狀況。該交流熱交換器系統控制器可包括有一 閒置運行模式以及器件，該器件可用於如上所述地以人工 方式或者自動方式選擇一交流熱交換器模組進行脫機作業 〇 、 再另一特點，本發明包括有一種可運行大量的可獨立 運行的交流熱交換器模組之方法，以模擬循環式交流熱交 換器之操作·運行狀況。該方法包括令第一種氣體通過一交 流熱交換器模組，歷時第一種時間段；而後任選地閒置之 ，歷時一短時間段；繼後令第二種氣體通過該交流熱交換 器模組，歷時第二種時間段。各交流熱交換器模組之運行 狀態錯開，藉以模擬循環式交流熱交換器之運行狀況。此 外，當其餘交流熱交換器模組運行時，該第一種氣體與第 二種氣體之運行時間段可保持相同或改變之。 四 <實施方式> 請參第1A與第2圖，第1A圖顯示依據本發明的單 一個交流熱交換器模組之局部剖出立體圖，而第2則顯示 複數個第1 A圖之交流熱交換器模組組合成交流熱交換器 系統1 0 0之情形。 如第2圖中所示，交流熱交換系統1 0 0由大量交流

第10頁 200412413 五、發明說明（6) 熱交換器模組組成。作為一示例，第2圖顯示五個交流熱 交換器模組，且以圖號1 、2 、3 、4以及5分別表示之 。該五個交流熱交換器模組可彼此相同，或者可依設計要 求而有些許之變化。 第1 A圖顯示一典型的交流熱交換器模組（即本例中 交流熱交換器模組1 )之細部構造。交流熱交換器模組1 顯示為一構建成一 Η形殼體1 h ，其内有一中段1 . 1以 及諸導管1 .3 、1 .4、1 .5與1 .6 。殼體1 h可由碳 鋼或不銹鋼，.亦或其他適切之材質製成，而且可於其外部 或内部絕緣，藉以減少熱量之損耗。如第1 A圖中交流熱 交換器模組之剖出圖所呩，中段1 . 1構建成一箱體，其 具有一敞開之頂部與底部，以及一右側面1 . 1 r 、一左 側面1 . 1 1 、一前側面1 . 1 f與一後側面1 . 1 b 。 一散熱媒介物1 . 2容置於該中段1 . 1内。散熱媒介 物1 . 2受支承於散熱媒介物支座1 .7上，後者位置則接 近中段1 . 1之下端。散熱媒介物1 . 2可為任何標準的散 熱媒介物，凡適用於傳統交流熱交換器内者即可。例如， 其可以為係授予Spokoyny等的美國專利5 ，3 1 8 ，1 0 2 中所述之結構型金屬板。或者是，其可以由諸如陶瓷器或 者陶器之類耐火材質製成。作為一示例，其可以係陶瓷質 結構型媒介塊體，諸如可購自美國Lantec Products公司 ，商標名為 Multi-Layered Monolith Media (MLM0)且授 予郎（Lang)等之美國專利5，8 5 2 ，6 3 6號中所述者 。或者是，其可以為任意封裝形式，諸如亦可購自美國 200412413 五、發明說明（7)

Lantec Products公司之陶瓷質鞍形件，或者金屬桿、金 屬球或得以注入而形成儲熱底座之其他形狀。散熱材質之 所有此些形式均為業内悉知者。 中段1 . 1内高於散熱媒介物1 . 2之上部自由容積部 分於第1 A中以圖號1 . 1 X加以表示。 散熱媒介物支座1 . 7可為得以支承散熱媒介物1 .2 之任何器件，諸如能夠支承散熱媒介物1 .2同時讓熱或 冷氣體得以流入散熱媒介物1 . 2之柵格或者有孔板。此 種支承器件乃詳盡記載於習知技藝文獻中，例如授予 Truppi等的美國專利5，7 7 0，1 6 5號中。 中段1 . 1内低於散熱媒介物支座1 . 7之下部自由容 積部分，於第1 A中以圖號1 . 1 y加以表示。 殼體1 h之垂直臂以及支腳分別構建成導管1 .3 、1 . 4 、1 . 5及1 .6 ，以分別供熱、冷氣體流流入以及流出 殼體1 h 。儘管第1 A、1 B、1 C及2圖中該等導管顯示成 正方形或矩形截面，然而其亦可以為圓形或者任何其他形 狀之截面。導管1 .3具有一敞開端1 . 3 . 1 ，據以讓熱 氣體Η流入殼體1 h 。同樣，導管1 . 6具有一敞開端1 · 6 · 1 ，據以讓已冷卻之熱氣體（顯示成Η ’）流出殼體1 h 〇 一流量控制機構位於導管1 . 3 ，以控制熱氣體進入 殼體1 h之流量。於第1 A圖中，流量控制機構顯示成一 蝶形阻流器1 .3 . 2 。然而，該流量控制機構亦可以為任 何其他阻流閥裝置，諸如一提升式阻流閥（如第1 B圖中

第]2頁 200412413 五、發明說明（8) 所示）、一閘門式阻流器、一兩向換位式阻流器（如第1 C圖中所示），或者可以控制氣體流量之任何其他裝置。 此種流量控制裝置乃係業内悉知者，而.且可購自多個美國 製造商，諸如 Precision Engineered Product s公司、 Mosser Dampers公司、Bachmann Dampers 公司以及其他 公司。 同樣，一蝶形阻流器1 . 6 . 2顯示位於導管1 . 6 内，以供控制已冷卻之熱氣體Η ’排出殼體1 h之流量。 於交流熱交換器模組1之運行期間，熱氣體Η進入進 氣口 1 · 3 . 1而入導管1 . 3 ，並流經開啟之阻流器1 . 3 .2 .而進入中段1 .1之上部容稽部分1 .1 X。該熱氣體 Η隨即向下流經散熱媒介物1 . 2。由於散熱媒介物1 .2 相對於熱氣體Η而言較冷，其係因原先有冷氣體C流經之 故（下文將述），故熱氣體Η將其熱量傳給傳熱媒介物1 .2 。因此散熱媒介物1 . 2即被加熱，同時熱氣體Η則被 冷卻成已冷卻之熱氣體Η ’。已冷卻之熱氣體Η ’隨後向下 流經媒介物支座1 . 7 ，進入中段1 . 1之下部容積部分1 .1 y 。該已冷卻之熱氣體Η ’隨後流入導管1 . 6 ，並流 過開啟之阻流器1 .6 . 2而至出氣口 1 .6 . 1 ，由此其離 開殼體1 h。 同樣地，殼體1 h之導管1 . 5具有一敞開端1 .5 . 1 ，以此讓冷氣體C流入殼體1 h内。同樣，導管1 .4 具有一敞開端1 . 4. 1 ，以此讓已加熱之冷氣體（顯示成 C ’）流出殼體1 h 。阻流器1 .5 . 2位於導管1 . 5内，

第13頁 200412413 五、發明說明（9) 以供控制冷氣體C流入殼體1 h之流量。同樣地，阻流器 1 · 4 · 2位於導管1 ·4内，以供控制已加熱之冷氣體C 排出殼體1 h之流量。於交流熱交換器模組1之運行期間 ，冷氣體C進入出進氣口 1 .5 .1而入導管1 .5 ，並流 經開啟之阻流器1 . 5 . 2 .而進入中段1 . 1之下部容積部 分1 . 1 y。冷氣體C隨即向上流經散熱媒介物支座1 . 7 而進入散熱媒介物1 . 2。 如上所述，由於散熱媒介物1 .2原先已為熱氣體Η 之氣流所加熱，故較之冷氣體C散熱媒介物1 .2處在相 對較高之溫度。因此散熱媒介物1 . 2將其熱量傳給冷氣 體C ，後者進而即被加熱成已加熱之冷氣體C ’。已加熱 之冷氣體C ’隨即流出已冷卻之散熱媒介物1 . 2而進入中 段1 . 1之上部容積部分1 . 1 X。該已加熱之冷氣體隨後 流入導管1 . 4 ，並流過開啟之阻流器1 . 4 . 2而至出氣 口 1.4.1 ，由此其離開殼體lh。 阻流器 1 · 3 · 2 、1 . 4 · 2 、1 . 5 · 2 以及 1 · 6 · 2 可均為同一類型，諸如蝶形阻流器，或者可為不同之類型 ，諸如兩向換位式阻流器（如第1 C圖中所示）或提升式 阻流閥（如第1 B圖中所示），其均不偏離本發明之精神 。再者，如第3圖中所示，各個致動器1.3a 、1.4a 、1 5 a 、1 . 6 a可各操控一阻流器1 ·3 . 2 、1 ·4 · 2 、1 .5 .2以及1 .6 .2 。或者是，可以任何組合方式 組合使用一個或多個共用促動器來操控阻流器1 .3 · 2 、 1 . 4 .2 、1 . 5 . 2以及1 · 6 · 2 。眾所周知，對致動器

第14頁 200412413 五、發明說明（10) }·、3 a 、1 · 4 a 、1 5 a 、1 . Θ a可藉由電能或者高 壓流體諸如壓縮空氣、液壓流體之類進行操作。於交流換 熱器模組中使用致動器操控阻流器，此乃業内悉知者，、 。例如，可使用氣動或液壓致動器（可購自美國 Parker-Hannifln公司或其他製造商）或者電動致動器（可 購自美國Foxboro-Jordan公司或其他製造商）來傳動該等 阻流器。下文將述及，對此等致動器可藉由繼電器之^電 動控制邏輯，或者微處理器之類電腦控制器件亦或可程式 化之邏輯控制器，依據預先程式化之操作程式加以控制。 誠如交流熱交換器業内所悉知者，阻流 王.ν、ι.5.2以及“·2被操給 疋之¥刻，僅有熱氣體或冷氣體一種可流經殼體1匕。六 λπι熱父換為核組1之阻流l§ 1 · 3 · 2、1 g 2、1 2以及1 · 4 · 2為一交流熱交換器模組控制器工p所^ 制，後者將於第3圖與第5圖之敘述中予以詳細說明。^ ，交流熱交換器模組控制器1 P開啟阻流器丄· 3 . 2盥 • 6 · 2而關閉阻流器1 · 5 · 2與1 · 4 · 2 ，以使得僅有執 氣體Η流經原先被冷卻之散熱媒介丄.2。於第一種時^ 後、，即散熱媒介物1 · 2被加熱至所需之程度或者熱^又 Η被冷卻至所需之最大程度後，交流熱交換器模組杵 1 Ρ即關閉阻流器1 · 3 · 2與1 . 6 · 2 ，以切斷熱^體= ，使之不能流入殼體1 h。交流熱交換器模組控制器

Ik後開啟阻流為1 · 5 · 2與1 · 4 · 2 ，讓冷氣體c流入^ 體1 h。於第二種時間段後，即散熱媒介物丄· 2被冷卻μ

第】5頁 200412413 五、發明說明（11) 至所需之程度或者冷氣體C被加熱至所需之程度後，交流 熱交換器模組控制器1 P即關閉阻流器1 .5 . 2與1 .4 . 2 ，以切斷.冷氣體C ，使之不能流入殼體1 h。該第二種 時間段可以相等於或不等於第一種時間段。交流熱交換器 模組控制器1 P隨後開啟阻流器1 . 3 . 2與1 . 6 . 2 ，讓 熱氣體Η流入殼體1 h，藉以再次加熱被冷卻之散熱媒介 物1 .2 。交流熱交換器模組控制器1 p重複此種加熱與 冷卻散熱媒介物1 . 2之循環多次，使熱氣體Η與冷氣體 C交替流經交流熱交換器模組1 。 如第3圖所示，對於其他交流熱交換器模組2 、3、 4以及5 ，各分別設置有交流熱交換器模組控制器2 ρ、 3 p 、4 ρ以及5 ρ 。交流熱交換器模組控制器2 ρ 、3 p 、4 ρ以及5 ρ ，分別控制各個交流熱交換器模組2、 3 、4以及5的致動器之操作狀況。因此，相同於上文針 對交流熱交換器模組1所述之致動器操作程序，亦可針對 第二圖中之各交流熱交換器模組2 、3 、4以及5進行。 如此，各交流熱交換器模組1 、2 、3 、4以及5可作為 獨立之交流熱交換器進行運行，將熱量自熱氣體Η傳至冷 氣體C 。誠如下文參照第二圖所述及者，可獨立運行之交 流熱交換器模組1 、2 、3 、4以及5乃結合成一交流熱 交換器系統1 0 0 ，以模擬一循環式交流熱交換器之運行 狀況。 儘管交流熱交換器模組1之外形形態如上所述顯示成 Η形，然而在不偏離本發明精神之前提下亦可使用其他形

第]6頁 200412413 五、發明說明（12) 態。 如第2圖中如示，交流熱交換器模組2 、3 、4以及 5其結構與運行方式相同於交流熱交換器模組1 。因而.交 流熱交換器模組2具有散熱媒介物2 . 2、熱氣體進氣口 阻流器2 . 3 . 2 、已冷卻熱氣體出氣口阻流器2 .6 . 2 、 冷氣體進氣口阻流器2 .5 . 2 、以及已加熱冷氣體出氣口 阻流器2 .4 . 2 ;交流熱交換器模組3具有散熱媒介物3 .2 、熱氣體進氣口阻流器3 .3 . 2 、已冷卻熱氣體出氣 口阻流器3 .6 . 2 、冷氣體進氣口阻流器3 .5 . 2 、以及 已加熱冷氣體出氣口阻流器3 .4 . 2 ;交流熱交換器模組 4具有散熱媒介物4 .2 、熱氣體進氣口阻流器4 . 3 . 2 、已冷卻熱氣體出氣口阻流器4 .6 . 2 、冷氣體進氣口阻 流器4 . 5 . 2 、以及已加熱冷氣體出氣口阻流器4 .4 . 2 ;交流熱交換器模組5具有散熱媒介物5 .2 、熱氣體進 氣口阻流器5 . 3 . 2 、已冷卻熱氣體出氣口阻流器5 .6 . 2 、冷氣體進氣口阻流器5 .5 . 2 、以及已加熱冷氣體出 氣口阻流器5 .4 . 2 。 交流熱交換器模組2 、3 、4以及5並非必需相同於 交流熱交換器模組1 ，只要其具備前述交流熱交換器模組 1之主要特徵即可。如第2圖中如示，可設置公用導管匯 總管8 c 、8 c ’、8 h及8 h ’，以將冷氣體C 、已加熱 之冷氣體C ’、熱氣體Η、以及已冷卻之熱氣體Η ’分別循 之送至與收自於交流熱交換器系統1 0 0。各導管匯總管 具有各自之通氣口，分別連通交流熱交換器系統1 0 0中 200412413 五、發明說明（13) 各交流熱交 (例如，交 1、1 · 5 · 於第2 交換器系統 量之交流熱 交流熱交換 之流量以及 於第二圖所 熱交換器模 換器模 流熱交 1、以 圖中， 10 0 交換器 器模組 交流熱 示交流 組將分 另一示例為在一包 ，各模組 2 / Νπ 組將處理 — 1)1， 熱交換器 ，其大小 們的大小 的熱氣體 為適應電 別處理熱 各交 同。例如 將處理流 ，條件係" 流經該系 ，條件係π 模組處於 並非必需 甚至可製 或冷氣體 廠之場地 氣體總流 流熱交換 ，在不偏 組 1、2、 換器模組1 及 1 · 6 · 1 顯示五個交 。然而，顯 模組來構成 之數量，將 交換器系統 熱交換器系 別處理熱氣 含有π Ν π個 經該系統的 3、4以及5之各個 之通氣口 1 . 3. 1 、 通氣 1.4. 交流熱 任意數 0 0° 器模組 。因此 各交流 ---〇 糸統中 量之π 各模 統的熱氣體或冷氣體總流量之π 2 /( Ν Ν"為一奇整數，且假設其中有一交流 閒置狀態。然而，各交流熱交換器模組 製造成能等量處理熱氣體或冷氣體。他 成依能對有待該交流熱交換器系統處理 總量中不同量進行處理而定者。例如， 空間或其他要求，可設計四個模組來分 量之 10%、20%、30% 以及 40 器模組，亦無需如第2圖所示為彼此相 離本發明精神之前提下，熱冷氣體進氣 流熱交換器模 而易見的係亦 交流熱交換器 取決於各交流 1 0 0之總流 統1 0 0之情 體或冷氣體總 模組之交流熱 熱氣體或冷氣 組構成 可使用 系統1 熱交換 量需求 形下， 流量之 交換器 體總流 Ν"為一偶整數。另一種情況是

第18頁 200412413 五、發明說明（14) 口與出氣口之位置可予變更 〇 此外，針對任何應用場 運輸時對外形尺寸之限制， 模組之大小及數量。作為一 交換器模組之外形尺寸當小 高，以便於經公路或鐵路運 一製造間内製造交流熱交換 交換器模組即可在製造間内 及散熱媒介物完整組裝。已 遂可經公路或鐵路，方便地 。各完整組裝之交流熱交換 裝至所需位置之適切處，以 熱交換器系統。 為經濟效益、製造與組 器模組最好相同。此舉將大 造，並且如上所述有利於交 交換器系統。此一大優點遠 器，蓋因循環式交流熱交換 因而需要大量現場作業而耽 流熱交換器模組，將大大減 成本及時間。 使用交流熱交換器模組 密封型阻流器來控制流量。 ，以因應電廠管道之佈局要求 合建造一交流熱交換器系統， 亦決定著所需的交流熱交換器 項實用性考量因素，各交流熱 於180英吋寬，168英吋 輸。此種幾何尺寸極有利於在 器模組。於此情形下，交流熱 與阻流器、致動器、控制器以 完整組裝之交流熱交換器模組 運送至電廠或者其他安裝場所 器模組，隨後可在安裝場地吊 提供如第2圖所示完整的交流 裝之方便考量，各交流熱交換 為加快交流熱交換器模組之製 流熱交換器模組組裝成交流熱 勝於現有之循環式交流熱交換 器體積龐大，難以單件運輸， 誤安裝。使用本發明所述之交 少安裝交流熱交換器所需之總 之另一優點，乃在於使用壓力 誠如前文論及授予F i η n e m 〇 r e 200412413 五、發明說明（15)

之美國專利中所述，循環式交流熱交換器具有一嚴重問題 ，從而使熱氣體交叉洩漏至冷氣體中，反之亦然。例如， 今已知在電廠锅爐所用的循.環式交流熱交換器中，其典型 的滑動式密封元件在使用較短一段時期後即會使近2 0 % 至2 5 %的正在燃燒中之空氣淹漏至煙氣氣流中。此時， 該循環式交流熱交換器之熱效率急劇下降，而使循環式交 流熱交換器之運行狀況變得不合經濟性，遂必需更換密封 元件。此外，該洩漏造成一種對電力之寄生性耗用，數額 高達該電廠所發電力之1 0 %，目的只係為了將所洩漏且 無用的燃燒中之空氣升壓至該鍋爐運行所需之靜壓力。更 換密封元件則需要電廠停機，而導致電廠之停產及不良之 營運。 對照上述之情形，本發明交流熱交換器模組中所使用 之阻流器於其使用壽命期間，熱冷氣體間之洩漏幾可忽略 (預計小於0 · 5 % )。而且，此些阻流器無任何滑動元 件，無需頻繁更換。從而，停機時間可減少，導致更良性 之營運以及電廠利用率之提升。

使用前述交流熱交換器模組之另一優點，乃係散熱材 質為靜止不動者。因此，在循環式交流熱交換器中用來對 内含散熱材質的之轉輪進行循環的複雜機械驅動系統，便 不再需要。 交流熱交換器系統1 0 0可運行成如表1所示，以模 擬一循環式交流熱交換器之運行狀況，該表顯示交流熱交 換器模組1 、2 、3 、4以及5之運行程序。於表1中，

第20頁 200412413 五、發明說明（16) 加熱=加熱底座，其間熱氣體阻流器開啟，讓熱氣體進入 散熱媒介物底座以”加熱”底座，同時冷氣體阻流器關閉， 以防止冷氣體流入該底座；冷卻=冷卻底座，其間冷氣體 阻流器開啟，讓冷氣體進入散熱媒物介底座以”冷卻"底座 ’同時熱氣體阻流器關閉，防止熱氣體流入該底座；閒置 =閒置底座’其間所有阻流器均關閉，防止冷氣體或熱氣 體流入該底座；過渡=過渡底座，其間熱氣體阻流器正自 開啟位置或關閉位置移動至關閉位置或開啟位置，或者其 間冷氣體阻流器正自開啟位置或關閉位置移動至關閉位置 或開啟位置。 七=表1中’各模組所在之列表示的係控制器操控該交 流熱父換為模組之狀況，同時整表1所表示的係控制器1 0 2 P #控父流熱交換器系統1 〇 〇之狀況。用於控制各 個爪熱父換器模組之控制邏輯流程，乃使用第5圖中控 制j流熱交換器模組i之控制邏輯流程為例顯示。用於控 制又⑽熱父換為系統丄0 0之控制邏輯流程，則示於第4 S w ”、、員而易見’儘管表1顯示的係一種内含5個交流熱交 、 模、、且之父々IL熱父換器系統，使用相同之邏輯原理，可 適用於任意奇數個（大於或等於3 )交流熱交換器模組之 運用。 表1 父流熱父換器模組編號1 2 3 4 5 模組控制器編號 P 2 p 3 p 4 p 5 p 才果組運仃模式 加熱加熱閒置冷卻冷卻

200412413 五、發明說明（17) 過渡加熱過渡冷卻冷卻 閒置加.熱加熱冷卻冷卻 過渡加熱加熱過渡冷卻 冷卻加熱加熱閒置冷卻 冷卻過渡加熱過渡冷卻 冷卻閒置加熱加熱冷卻 冷卻過渡加熱加熱過渡 冷卻冷卻加熱加熱閒置 冷卻冷卻過渡加熱過渡 冷卻冷卻閒置加熱加熱 過渡冷卻過渡加熱加熱 閒置冷卻冷卻加熱加熱 過渡冷卻冷卻過渡加熱 加熱冷卻冷卻閒置加熱 加熱過渡冷卻過渡加熱 加熱閒置冷卻冷卻加熱 加熱過渡冷卻冷卻過渡 加熱加熱冷卻冷卻閒置 加熱加熱過渡冷卻過渡 200412413 五、發明說明（18) 加熱加熱閒置冷卻冷卻 (本表起始處初始狀態） 請參表1，交流熱交換器系統控制器1 0 0 p指示令 交流熱交換器模組控制器1 P與2 p在交流熱交換器模組 1與2中分別開啟阻流器1 .3 . 2 、1 .6 . 2 、2 .3 . 2 以及2 · 6 . 2 ，而關閉阻流器1 ·4 · 2 、1 .5 . 2 、2 . 4 · 2以及2 . 5 . 2。為此，交流熱交換器模組1與2初 始時係處於π加熱’’模式，於此模式下熱氣體Η流經散熱媒 介物1 · 2以及2 · 2 。 交4 以#4間案 令組2 3時物時方 示模 · 5始介式制 指器4 、 初媒模控 Ρ換5 2 5熱熱他 ο交、 ·與散加其 ο熱2 6 4經，用 1流 4組流中使。 器交5 、模C統可同 制在4 2器體系亦不 控 Ρ 、 換氣制，段 統523交冷控而間 系與 ，4熱下之然時 器 Ρ 4器流式示。者 換4 4流交模所段兩 交器器阻此此1間式 熱制流閉為於表時模 流控阻關。，於式卻 交組啟而2式。模冷 ，模開， 模2卻與 地器別2 · 7 冷式 . 卻 5樣換分 5 於模 5 冷及 同交中 ·及"^同熱 熱5 5以於 1等加 流與及C\1處？段使

示因既等

交器處流熱 熱制係C加

指。下間間 第23頁 200412413 五、發明說明（19) 段（包括阻流器過渡期之持續時間），而Μ =所論交流熱 交換器模組閒置時，接收熱氣體的交流熱交換器模組之數 量。因此於表1中，若Ρ等於2 0秒，則Μ.將等於2而閒 置模式持續時間將等於1 0秒。 一如表1所反映者，用於操控交流熱交換器系統1 〇 0之控制器1 0 0 ρ ，乃設計成使得熱氣體Η在其得以流 入交流熱交換器模組2之前，可得以流入交流熱交換器模 組1 。因此在表1中，交流熱交換器模組1係先於交流熱 交換器模組2進入加熱模式。同樣地，如表1所反映者， 該用於操控交流熱交換器系統之控制器乃設計成使得冷氣 體C在其得以流入交流熱交換器模組5之前，可得以流入 交流熱交換器模組4 。因此在表1中，交流熱交換器模組 4係先於交流熱交換器模組5進入冷卻模式。 當交流熱交換器模組1達及其加熱模式時間段之終點 時，交流熱交換器系統控制器1 0 0 ρ指示令交流熱交換 器模組控制器1 Ρ關閉交流熱交換器模組1之阻流器1 . 3 . 2以及1 . 6 . 2 。同時，交流熱交換器系統控制器1 〇0 ρ亦指示令交流熱交換器模組控制器3 ρ開啟原先處 於閒置狀的交流熱交換器模組3之阻流器3 .3 . 2以及3 .6 . 2 。於開啟及關閉該等阻流器之際，交流熱交換器模 組1以及3乃處於一種過渡模式（表1中以π過渡"表示） 〇 交流熱交換器系統控制器1 0 0 Ρ與交流熱交換器模 組控制器1 ρ 、2 ρ 、3 ρ、4 ρ以及5 ρ並非必需位於

第24頁 200412413 五、發明說明（20) 相分離的物質器件中。例如，可使用單一個可程式化 控制器作為該交流熱交換器系統控制器以及該等交流 換器模組控制器，其中各.種控制器之功能位於一軟體 之不同部分。如此，交流熱交換器系統控制器1 0 0 寫成一主程式，以此調用子程式或次程式亦或次程序 者進而充當交流熱交換器模組控制器1 p 、2 ρ 、3 4 p以及5 p。 於交流熱交換器模組中，致動器之作動時間可調 使得開啟阻流器所需之持續時間等同於關閉阻流器所 持續時間。因此在表1中，當阻流器1 .3 . 2以及1 2全然關閉之時，阻流器3 . 3 . 2以及3. 6 . 2則全ί 啟。因此，無氣體流經交流熱交換器模組1 ，使之此 為一閒置的交流熱交換器模組。熱氣體此時流經交流 換器模組3 ，使之此時處於加熱模式。 當閒置時間段過後，交流熱交換器系統控制器1 Ρ執行一相同流程之操作，以將交流熱交換器模組4 卻模式轉變至閒置模式，並將交流熱交換器模組1自 模式轉變至冷卻模式。如上所述，交流熱交換器系統 器1 Ο Ο Ρ指示令交流熱交換器模組控制器4 ρ與1 交流熱交換器模組4内關閉阻流器4 .4 . 2以及4 .丨 ，並在交流熱交換器模組1内開啟阻流器1 .4 . 2以 • 5.2。 對所有交流熱交換器模組均進行上述運行流程， 交流熱交換器模組經歷一閒置模式、一加熱模式、一 邏輯 軌交 ,、、、 程式 ρ可 ，後 P 、 々々 JU、 即成 需之 .6 . !<、開 時成 埶交 0 0 自冷 閒置 控制 P在 i . 2 及1 使各 閒置 200412413 五、發明說明（21) 模式以及一冷卻模式。此種運行流程相似於一循環式交 熱交換器之運行流程。本發明之交流熱交換器系統因而 模擬循環式交流熱交換器之運行狀況，而絕無循環式交 熱交換器中前述固有之缺點。 儘管表1顯示之阻流器流程係用於内有奇數個（大 或等於3 )交流熱交換器模組之交流熱交換器系統，然 可改進出一種相似之流程，使適用於内有偶數個（大於 等於2 )交流熱交換器模組之交流熱交換器系統。然而 於此種交流熱交換器系統中無預先.設定之閒置運行模式 作為一例，表2顯示一種阻流器流程，供内有4個交流 交換器模組之交流熱交換器系統所用。 表2 交流熱交換器模組編號 1 2 3 4 模組運行模式 加熱加熱冷卻冷卻 過渡加熱過渡冷卻 冷卻加熱加熱冷卻 冷卻過渡加熱過渡 冷卻冷卻加熱加熱 過渡冷卻過渡加熱 加熱冷卻冷卻加熱 加熱過渡冷卻過渡 加熱加熱冷卻冷卻 (本表起始處初始狀態） 流 可 流 於 亦 或 執 t ''Λ 200412413 五、發明說明（22) 依據上述控制原理，當可設計出其他運行方案。例如 ，第2圖所示該五個交流熱交換器模組可依表1所示之阻 流器控制流程進行運行，以提供最大之熱效率，同時使熱 冷氣流之壓力波動或交叉洩漏為最小。 倘若其中一個交流熱交換器模組發生故障問題，則其 丨 他四個交流熱交換器模組可暫時依照表2之阻流器控制流 i 程暫作運行，因為每一交流熱交換器模組均可獨立運行。 i 此流程可保持運行熱效率，僅交叉洩漏與壓力波動方面暫 時增大。此乃一大優點，遠勝循環式交流熱交換器，蓋因 循環式交流熱交換器一旦其任一傳熱扇形區段出現問題， | 即需整機關停。 丨 同樣地，在夜間或其他時段，凡對電廠之電力需求量 丨 下降而使鍋爐在較小容量下運行之時，各個交流熱交換器 模組即可脫機。此乃一大優點，遠勝現今業内之循環式交 流熱交換器，蓋因在現今業内此種運行狀況通常導致流經 循環式交流熱交換器之熱、冷氣體流量及流速之下降。於 此種運行狀況下，煙灰積存於循環式交流熱交換器散熱媒 介表面之速度大為增加，需要更為頻繁地除炱而增加循環 式交流熱交換器之運行成本。 與循環式交流熱交換器形成對照，本發明模組化交流 熱交換器系統可設計成具有並運行於不定數量之交流熱交 換器模組下，以保持一種較高之設計流速，即使氣體之流

第27頁 200412413 五、發明說明（23) 量下降時亦然。

例如，交流熱交換器系統可設計成具有並運行於七個 交流熱交換器模組下，以適應煙道排氣1 〇 〇 %流量，其 中煙道排氣通常係在日間由鍋爐產生。在夜間，由於對電 廠電力之需求下降，鍋爐在較小容量下運行之時，交流熱 交換器系統可在五或七個交流熱交換器模組下運行，以適 應已下降之煙道排氣量。數量已減的各交流熱交換器模組 以設計流量運行，可保持散熱材質内氣體之高流速。氣體 之高流速，進而使煙道排氣氣流中煙灰之類顆粒物質積存 於並堵塞散熱材質中流道之潛在可能性降至最小。清潔散 丨攀 熱媒介表面之頻繁度下降，導致用於吹炱之蒸汽或壓縮空 I ' ' j 氣耗用量減少，因吹炱作業造成的對散熱媒介之摩擦與撕 拉現象減少，以及運行與保養成本之降低。 交流熱交換器模組之數量，可應對鍋爐之運行容量以 人工方式或自動方式加以控制。如第3圖中所示，可使用 一鍋爐容量感應器件（B C M S ) 1 〇 〇 s對交流熱交換 器系統控制器1〇0 Ρ提供一訊號，以依據第4圖中所示 邏輯控制流程，調節運行中的交流熱交換器模組數量。鍋 爐容量感應器件1 0 0 s可以測量一種運行變量，諸如煤 燃料、液體燃料或天然氣燃料之燃燒率，或者被燃燒空氣 之流量，或者燃氣之流量，或者鍋爐之進水流量，或者電 網系統兆瓦負荷需求量，或者有關於鍋爐運行程度之任何 其他運行參數。此類系統乃係鍋爐業内知悉者。 鍋爐容量感應器件1 0 0 s隨即對交流熱交換器系統

200412413 五、發明說明（24) 控制器1 0 0 p提供一訊號，以指明鋼爐之運行程度。交 流熱交換器系統控制器1 0 0 p隨後基於預先程式化之運 算法則（其使模組數量與鍋爐運行程度相·關聯），確定最 佳運行所需之交流熱交換器模組數量。從而，交流熱交換 器系統控制器1 0 0 P自動調節運行中之交流熱交換器模 組數量，以於散熱媒介物中形成最佳流速，使熱傳導效率 以及煙灰積存減少效應為最大。 本系統之另一優點係為如有需要時選定的各個交流熱 交換器模組可自系統中隔離出供維修，同時鍋爐仍可在運 行中，無需關停錯爐或者整個交流熱交換器系統。由於使 用大量的交流熱交換器模組，取出個別模組使之退出運行 不會大為減少該锅爐之運行容量。例如，在十一個模組組 成之交流熱交換器系統中，可取出一個模組使之退出運行 丨 ，為此鍋爐運行容量之減少僅僅約為最大容量之2 0 %。 I 與之相比較，傳統鍋爐系統中通常使用兩個循環式交流熱 | 交換器。因此，當其中一個循環式交流熱交換器隔離出供 修理或維修時，該傳統鍋爐系統之容量即減少約5 0 %。 從而較之配備循環式交流熱交換器之傳統型鍋爐，配置本 發明所述模組式交流熱交換器系統之锅爐將形成一種較高 的年平均運行容量。 上述交流熱交換器系統亦可運行成具有不相等之流量 或不相等之加熱與冷卻時間段，或者兼而有之。如第6圖 之表3中一實例所示，一個八模組交流熱交換器系統可運 行成在任何時刻八個模組中四個在接收熱氣體、三個模組

第29頁 200412413 五、發明說明（25) 在接收冷氣體而其餘模組閒置。可以看出，該等交流熱交 換器模組可以運行成加熱時間段大於冷卻時間段。 或者如第6圖之表4中所示，該八模組交流熱交換器 系統可運行成在任何時刻八個模組中三個在接收熱氣體、 三個模組在接收冷氣體而其餘兩個模組閒置。於此情形下 ，該等交流熱交換器模組可以運行成使加熱時間段等於冷 卻時間段。 如第6圖之表5 、6 、7以及8中所示，可選擇加熱 、冷卻、閒置之任何組合來模擬一種具有可變數量、傳熱扇 形區段的循環式交流熱交換器之運行狀況。同樣，加熱與 冷卻時間段可持續保持與初始運行時一樣，或者可變化成 持續保持初始之總循環時間。從而如表5中一實例所示， 其中一個交流熱交換器模組處脫機狀態（標以”脫機”）、 三個交流熱交換器模組在加熱、三個交流熱交換器模組在 冷卻、一個交流熱交換器模組閒置。作為另一實例，在表 6中有四個交流熱交換器模組在加熱、三個交流熱交換器 模組在冷卻，而一個交流熱交換器模組處脫機狀態。如表 5及6所示，以減少數量的交流熱交換器模組運行，一新的 循環時間可縮短為7 0秒並維持原轉換時間之1 0秒。或者， 即使以減少數量的交流熱交換器模組運行，如以增加原轉 換至8 / 7 * 1 0或1 1 . 4 3秒，而循環時間仍可保持在8 0秒。 作為再一實例，在表7中有三個交流熱交換器模組在 加熱、三個交流熱交換器模組在冷卻，而兩個交流熱交換 器模組處脫機狀態。作為最後一實例者，在表8中有兩個

第30頁 200412413 五、發明說明（26) 交流熱交換器模組在加熱、三個交流熱交換器模組 ，而三個交流熱交換器模組處脫機狀態。 如表7及8所示，以減少數量的交流熱交換器模 ，一新的循環時間可縮短為6 0秒並維持原轉換時間 。或者，即使以減少數量的交流熱交換器模組運行 增加原轉換至8 / 6 * 1 0或1 3 . 3 3秒，而循環時間仍可4 8 0秒。一般情形而言，藉由增加轉換時間至（N / ( N -其中N等於所有原運行模組之總數目，而0同於處於 態之模組數，而S等於原轉換時間，則交流熱交換i 系統可保持原循環時間。 由以上諸例可明顯看出，於任何時刻，諸交流 器模組可在其加熱、冷卻、閒置以及脫機之任何組 下運行。此特徵尤有助於在不關停鍋爐或者交流熱 系統之情形下，對選定的交流熱交換器模組進行預 養或維修。此外，此特徵亦有助在低負荷狀態（因 電廠之要求而強制實施）下運行該交流熱交換器系 種可以運行不定數量交流熱交換器模組之特徵具有 運行優點，使之遠勝於循環式交流熱交換器，蓋因 交流換熱扇形區段之數量係設計成固定的。本發明 對锅爐之運行程度，讓不定數量之交流熱交換器模 上線或脫機，而不影響鍋爐或者交流熱交換器系統 運行狀況。 本文所述模組化之交流熱交換器系統，其他優 見於熟曉該項技藝之人士。當然亦應理解，以上所 在冷卻 組運行 之10秒 ，如以 F持在 0))氺 S 脫機狀 I模組 熱交換 合形式 交換器 防性保 電網對 統。此 極大的 後者之 付以應 組自動 之總體 點當顯 述實係 200412413 五、發明說明（27) 關於本發明之較佳實施例，在不偏離以下申請專利範圍所 提出的本發明精神與範圍之前提下，自可作出多種衍生形 態。 -

第32頁 200412413 圖式簡單說明 五、< 圖式簡單說明> 第1 A、第1 B以及第1 C圖係立體圖，顯示一依據本發 明的交流熱交換器模組其不同實施例之細部構造。 第2圖係一交流熱交換器系統之立體圖，其中之交流熱交 換器系統係由複數個第1 A圖所示之交流熱交換器 模組組裝而成。 第3圖係一電氣控制示意圖，顯示用於第2圖交流熱交換 器系統之控制系統以及第1 A圖交流熱交換器模組 Ο "

第4圖係一流程圖，其顯示用於第2圖交流熱交換器系統 的控制系統之控制邏輯。 第5圖係一流程圖，其顯示用於第1 A圖交流熱交換器模 組的控制系統之控制邏輯。 第6圖顯示表3 、4 、5 、6 、7以及8 ，分別表示一交 流熱交換器系統中各交流熱交換器模組之不同運行 模式。 〈圖號說明〉

1、2、3、4、5 :交流熱交換器模組 1 h Η形殼體 1. 1中段 1 . 1 r 右側面 1. 1 1 左側面 1. 1f 前側面 1. 1 b後側面 Η熱氣體 Η’冷卻之熱氣體

第33頁 200412413 圖式簡單說明 c冷氣體 c ’加熱之冷氣體 1. 3、 1. 4、1. 5、 1. 6:導管 1 · 7 散熱媒介物支座 1 . 1 X中段上部自由容積部分 1. ly 中段下部自 由 容積 部分 1 · 4· 1 導 管 敞 開 端 1.3. 1 > 1.4.1' 1 · 5」、 1.6. 1 :進氣口 1. 3. 2、 1.4.2、 1· 5.2、 1.6. 2 :阻流器 1.3a 、1.4a、1. 5 a 、1. 6 a :致 動 器 1 P、 2p、3p、4p Λ 4ρ:模 組控 制 器 1.2、 2. 2、 3. 2、 4 • 2、 5. 2 : 散 熱媒介物 2· 4· 2m 3. 3.2、 3. 6. 2 、4乂 2〜 5 · 4. 2 、5. 6 · 2:出 氣口 阻流器 2. 3. 2m 3· 5.2、 4. 3. 2 、4. 5. 2、 5. 3. 2 、5. 5. 2 :進 氣口 阻流器 8c、 8c’、8h、8h’ 公用 導管 匯 總管 100 交流熱交換 器 糸統 1 00p 控制器 1 00 S 感 應 器件

第34.頁

Claims (1)

1. 200412413 六、申請專利範圍 <申請專利範圍> 1 ) 一種模組化熱交換器系統，用於以交流方式使熱量自 熱氣體傳導至冷氣體而回收熱氣體之熱量.，該交流熱 交換器系統包含有： 複數個可獨立運行之交流熱交換器模組，各交流熱交 換器模組之大小為可處理熱、冷氣體總設計量之一部 分量者，各交流熱交換器模組包含有： 散熱材質，其置於熱氣體與冷氣體流經該交流熱交換 器模組之路徑中，以及 一流量控制機構，其具有位於熱氣體與冷氣體流動路 徑中之開啟位置與關閉位置，用於控制熱氣體與冷氣 體流經該散熱材質之狀況，以及 一交流熱交換器模組控制器件，其有效連接於交流熱 交換器模組，以操控該交流熱交器模組之流量控制機 構，使熱氣體與冷氣體得以交替地流經該散熱材質， 以提供熱氣體中之熱量以交流方式熱傳導至該冷氣 體；以及 一交流熱交換器系統控制器件，其有效連接於各交流 熱交換器模組，使該等交流熱交換器模組控制器件依 序操控交流熱交換器模組，使熱氣體與冷氣體循序前 進流經各交流熱交換器模組，藉以模擬一種循環式交 流熱交換器之運行狀況。 2 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換器系統， 其中該交流熱交換器系統控制器件可自交流熱交換器

   200412413 六、申請專利範圍 系統内所存在有的交流熱交換器模組之總數中，選出 任意數量之交流熱交換器模組供運行。 3 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換器系統， 其中交流熱交換器模組之尺寸小於1 8 0英吋。 4 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換器系統， 其中該流量控制機構包含有至少一個氣流控制阻流器 ，該阻流器有一限流元件，其可於一開啟位置與一限 制位置間移動，以使氣體能夠或者限制氣體使之不能 夠流經該阻流器。 5 )如申請專利範圍第4項所述之模組化熱交換器系統， 尚包含有一增壓流體型致動器，該致動器連接於限流 元件，以促使該限流元件於其開啟位置與限制位置間 移動。 6 )如申請專利範圍第4項所述之模組化熱交換器系統， 尚包含有一電動型致動器，該致動器連接於限流元件 ，以促使該限流元件於其開啟位置與限制位置間移動 〇 7 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換器系統， 其中該散熱材質包括一種耐火材質。 8 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換器系統， 其中該散熱材質包括一種金屬材質。 9 )如申請專利範圍第7項所述之模組化熱交換器系統， 其中該耐火材質包括一種陶瓷材質。 1 0 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換器系統

   第36頁 200412413 六、申請專利範圍 ，其中熱氣體氣流在該散熱材質内總體上與冷氣體 氣流呈逆向流動。 1 1 )如申請專利範圍第1 ·項所述之模組化熱交換器系統 ，其中各交流熱交換器模組處理熱氣體總設計量中 之一份相等量額。 1 2 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換器系統 ，其中各交流熱交換器模組處理熱氣體總設計量中 之一份不相等量額。 1 3 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換器系統 ，其中各交流熱交換器模組處理冷氣體總設計量中 之一份相等量額。 1 4 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換器系統 ，其中各交流熱交換器模組處理冷氣體總設計量中 之一份不相等量額。 1 5 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換器系統 ，其中在交流熱交換器模組内所處理的熱氣體總設 計量中之量額等同於在該交流熱交換器模組内所處 理的冷氣體總設計量中之量額。 1 6 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換器系統 ，其中該等交流熱交換器模組橫垂於熱氣體與冷氣 體流動方向之剖面為矩形。 1 7 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換器系統 ，其中相同數量之交流熱交換器模組分別接收熱氣 體與冷氣體。

   第37頁 200412413 六、申請專利範圍 1 8 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換 ，其中不同數量之交流熱交換器模組分別接 體與冷氣體。 1 9 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換 ，其中該交流熱交換器模組控制器件包含有 運行模式，在此模式下該流量控制機構於熱 冷氣體先後交替流入交流熱交換器模組之間 閉，以大抵切斷熱氣體與冷氣體使之不能流 熱交換器模組。 2 0 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換 ，其中該交流熱交換器模組控制器件包含有 運行模式，於此模式下該流量控制機構關閉 間，以大抵隔離出一選定的交流熱交換器模 之隔絕於熱氣體及冷氣體。 2 1 )如申請專利範圍第2 0項所述之模組化熱交 統，其中當流往交流熱交換器系統的冷氣體 體之實際流量小於冷氣體與熱氣體之總設計 ，該選定的交流熱交換器模組運行於脫機運 〇 2 2 )如申請專利範圍第2 1項所述之模組化熱交 統，其中該選定的交流熱交換器模組運行於 行模式時，其餘交流熱交換器模組繼續循序 以繼續模擬循環式交流熱交換器之運行狀況 2 3 )如申請專利範圍第1項所述之模組化熱交換慕 器系統 收熱氣 器系統 一閒置 氣體與 暫時關 經交流 器系統 一脫機 一段時 組，使 換器系 與熱氣 流量時 行模式 換器系 脫機運 運行， 〇 ί糸統 200412413 六、申請專利範圍 ，其中該交流熱交換器系統控制器件包含有一電子 型可程式化電腦。 2 4)如申請專利範圍第2 3項所述之模組化熱交換器系 統，其中該電子型可程式化電腦可執行電腦代碼， 以此控制各交流熱交換器模組之運行狀態，藉以模 | 擬循環式交流熱交換器之運行狀況。 2 5 ) —種模組化熱交換器系統之控制器，其使用複數個 丨 . I 可獨立運行之交流熱交換器模組來模擬循環式交流 | 熱交換器之運行狀況，該控制系統包含有： ！ 一交流熱交換器模組控制器件，其有效連接於各個 可獨立運行之交流熱交換器模組，以使各個可獨立 運行之交流熱交換器模組運行成一種具有至少一加 丨 熱運行模式與一冷卻運行模式之交流熱交換器；以 及 一交流熱交換器系統總控制器件，其控制各個交流 熱交換器模組控制器件成使得該等加熱運行模式與 冷卻運行循序行進於各個可獨立運行之交流熱交換 器模組之間，藉以模擬一種具有加熱扇形區段與冷 卻扇形區段的循環式交流熱交換器之運行狀況。 2 6 )如申請專利範圍第2 5項所述之模組化熱交換器系 統之控制器，其中該交流熱交換器系統總控制器件 可自存在於該交流熱交換器系統内的交流熱交換器 模組之總數中，選出任意數量之交流熱交換器模組 供運行。

   第39頁 200412413 六、申請專利範圍 2 7 )如申請專利範圍第2 5項所述之模組化熱交換器系 統之控制器，其中各個交流熱交換器模組之控制器 件尚包含有一閒置運行模式，該模式亦循序行進於 各個交流熱交換器模組之間，藉以模擬一種具有一 閒置扇形區段的旋轉式交流熱交換器之運行狀況。 2 8 )如申請專利範圍第2 5項所述之模組化熱交換器系 統之控制器，其中各個可獨立運行的交流熱交換器 模組之控制器件尚包含有一脫機運行模式，該脫機 運行模式隔離出一選定的交流熱交換器模組，使之 隔絕於熱氣體及冷氣體，同時該交流熱交換器系統 總控制器件使其餘交流熱交換器模組依序運行，以 繼續模擬循環式交流熱交換器之運行狀況。 2 9 )如申請專利範圍第2 5項所述之模組化熱交換器系 統之控制器，其中該交流熱交換器系統總控制器件 包含有一電子型可程式化電腦。 3 0 )如申請專利範圍第2 9項所述之模組化熱交換器系 統之控制器，其中該電腦可執行電腦代碼，以此控 制各交流熱交換器模組之運行狀態，藉以模擬循環 式交流熱交換器之運行狀況。 3 1 ) —種模組化熱交換器之方法，用以運行模組化熱交 換器系統，具有ΠΜ π個可獨立運行的交流熱交換器 模組，其中"Μ "等於"Ν 1 + Ν 2 + Ν 3 π，其中π Ν 1 π、π Ν 2，，以及 π Ν 3 ” 為整數，且 π Ν 1 ”、π Ν 2 π分別界定出該等可獨立運行的交流熱交換器模

   第40頁 200412413 六、申請專利範圍 組中接收第一種氣體與第二種氣體之模組數量，而 該第一種氣體與第二種氣體則從熱氣體與冷熱氣體 組成之集合中選出，ΠΝ3 π係該等可獨立運行的交 流熱交換器模組中閒置模組之數量，其等於0或者 說，該方法包含之步驟有： a )令第一種氣體通過一選定之交流熱交換器模組 丨 ，歷時"P 1 π秒； b)令該選定的交流熱交換器模組閒置"Ρ3 ”秒， 其中 ΠΡ3Π 等於 ΠΝ3* (P1 + P2)/ (Ν 1 + Ν 2 ) π，其中ΠΡ 2 π於步驟（c )中丨· 界定； \ | C)令第二種氣體通過該選定的交流熱交換器模組 ： ，歷時ΠΡ 2 π秒； d )對各個選定的交流熱交換器模組重複步驟（a )、（b)以及（c)多次。 3 2 )如申請專利範圍第3 1項所述之模組化熱交換器之 方法，其中各個選定的交流熱交換器模組循序運行 ，並且各個選定的交流熱交換器模組之運行狀態相 對於其他交流熱交換器模組錯開。 _ 3 3 )如申請專利範圍第3 2項所述之模組化熱交換器之 方法，其中當” N 3 π等於1時，各個選定的交流熱 交換器模組之運行狀態與在先的交流熱交換器模組 之運行狀態錯開"（Ρ 1 + Ρ 2 + Ν 3 * Ρ 3 ) / (Ν 1 + Ν 2 + Ν 3 ) π秒。

   第41頁 200412413 六、申請專利範圍 3 4 )如申請專利範圍第3 2項所述之模組化熱交換器之 方法，其中當ΠΝ 1 π不等於ΠΝ 2 ”時，各個選定的 交流熱交換器模組之運行狀態與在先的交流熱交換 器模組之運行狀態錯開π ( Ρ 1 + Ρ 2 + Ν 3 * Ρ 3 ) / ( Ν 1 + Ν 2 + Ν 3 )丨丨秒。 3 5 )如申請專利範圍第3 1項所述之模組化熱交換器之 方法，尚包含之步驟有： e )使其中一選定的交流熱交換器模組與該等第一 種氣體與第二種氣體之氣流相隔離；以及 f )在一種低效運行模式下運行其餘模組，其中π Ν 1 "、ΠΝ 2 ”或ΠΝ 3 π減1 ，以調整成適應 該未運行之交流熱交換器模組，並且就所需可 執行步驟（d )多次。 3 6 )如申請專利範圍第3 5項所述之模組化熱交換器之 方法，其中若步驟（e )中隔離出之交流熱交換器 模組原處於接收第一種氣體的"Ν 1 π個交流熱交換 器模組之集合，則執行步驟（f )之前"Ρ 1 ”減小 至 π PI* (Ν— 1)/Ν1Π。 3 7 )如申請專利範圍第3 5項所述之模組化熱交換器之 方法，其中若步驟（e )中隔離出之交流熱交換器 模組原處於接收第一種氣體的π Ν 1 π個交流熱交換 器模組之集合，則執行步驟（f )之前” Ρ 1 π值不 變 〇

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