WO2000045101A2 - Wärmetauscherpaket für regenerative wärmetauscher mit integrierter korrosionsresistenter kalt-end-lage - Google Patents

Wärmetauscherpaket für regenerative wärmetauscher mit integrierter korrosionsresistenter kalt-end-lage Download PDF

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WO2000045101A2
WO2000045101A2 PCT/IB2000/000064 IB0000064W WO0045101A2 WO 2000045101 A2 WO2000045101 A2 WO 2000045101A2 IB 0000064 W IB0000064 W IB 0000064W WO 0045101 A2 WO0045101 A2 WO 0045101A2
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Rolf Mutti
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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 heat exchanger packages which are used in regenerative heat exchangers, e.g. Air preheaters, regenerative gas preheaters, are used in large combustion plants and exhaust gas cleaning systems.
  • the invention is particularly intended for use in regenerative heat exchangers with a so-called "cold end below".
  • Structured heat exchanger plates are clamped between two solid head plates under pressure.
  • Drawstrings are attached to the head plates above and below the heat exchanger plates.
  • the invention aims to remedy the disadvantages mentioned above. This is solved with the features contained in the characterizing part of claim 1.
  • a special embodiment of the invention which corresponds to US Pat. No. 3,874,442
  • at least the tensioning straps and optionally also the holding frames are fixed outside the zone of greatest corrosion.
  • two head plates are connected by means of tie rods, i.e. Tension rods, tension bands or tension bands, held together.
  • these cold-end tie rods are moved away from the usual extreme position at the cold end of the heat exchanger package to the warm side and are therefore outside the zone of greatest corrosion.
  • the heat exchange medium is not only between the upper and lower tie rods, but also under the cold-end tie rod, in a so-called cold-end position.
  • This cold-end layer is fixed thanks to the thickness of the head plates, although it is in the highly corrosive area. Since the cold-end tie rod is offset outside of this cold-end position towards the warm end, it is protected from corrosion and can perform its task as part of the support structure with increased service life.
  • the space between the head plates, below the cold-end tie rods is used to accommodate a cold-end layer made of a particularly highly corrosion-resistant material (such as thermoplastics, reinforced thermosets, ceramics, etc.).
  • the lower end forms a corrosion-resistant or corrosion-resistant support structure which is adapted to the requirements of the respective cold-end position.
  • the protrusion of the head plates beyond the lower tie rods can be protected against corrosion in one of the common methods (e.g. vortex sintering, modified thermosets, rubber coating, etc.). Due to the new arrangement of the cold-end tie rods on the head plates, this corrosion-protected part of the head plates is outside the area of the final assembly of the Heating packages (e.g. by screwing or thermal joining, such as welding), can be influenced, ie damaged.
  • one of the common methods e.g. vortex sintering, modified thermosets, rubber coating, etc.
  • the heat exchange media and the cold-end position are fixed at the same time, and the cold-end position is adjusted by the corrosion-resistant or corrosion-resistant support structure which is adapted to it secured.
  • This support structure can either be inserted into recesses in the head plates or rest on lugs that are attached to the head plates. A connection by welding or screws that would damage the corrosion protection is not necessary.
  • FIG. 1 is an overall view of a heat exchanger package
  • FIG. 2 is an exploded view of a heat exchanger package with a tie rod and holding frame resting on lugs
  • FIG. 3 is an exploded view of a heat exchanger package with more than one tie rod and inserted support structure, that is, a support structure with rods.
  • FIG. 4 is an exploded view of a heat exchanger package with a tie rod, and plugged support structure with only one rod.
  • a heat exchanger package 7 is provided with two head plates 1 and 1 '.
  • the head plates 1 and 1 ' can be of different widths.
  • Known heat exchange media 3 are pressed between the plates 1 and 1 '.
  • upper tie rods 2 and lower tie rods 4 are fixed to the plates in a manner known per se.
  • the upper tie rods 2 are usually provided with lifting holes 8; the ends of the lower tie rods 4 are fastened in bores 9, which are made in the plates 1, 1 'or are butt-fastened to the head plates 1, 1', usually by welding.
  • the lower tie rods 4 are attached to the lower, the so-called cold end of the plates 1, 1 '. As a result, the lower tie rods 4 are substantially exposed to corrosion.
  • fastenings of the lower tie rods are mounted higher in or on the plates 1, 1 ', i. H. outside the zone of highest corrosion.
  • tie rods protects the tie rods 2 and 4 from corrosion, and not only the upper tie rods 2.
  • the height of the heat exchange media 3 is adapted to the distance between the upper tie rods 2 and the middle tie rods 4.
  • the support structure consists of a corrosion-protected holding frame 10, which rests on lugs 11. These lugs 11 are attached to both plates 1 and 1 '. The lower,
  • Tie rods 4 at risk of corrosion are above the zone with high Corrosion risk attached and do not need special corrosion protection.
  • the cold end layer 5 is made of highly corrosion-resistant material and rests on the corrosion-protected holding frame 10.
  • FIG. 3 has two upper tie rods 2 and two lower tie rods 4 which are fastened into the bores 9 (e.g. by welding). These holes are made high enough in the plate 1, 1 'to ensure that the tie rods 4 remain outside the so-called cold end of the heat exchanger package.
  • the rods 6, which form the holder for the integrated cold-end position in the embodiment in FIG. 3, are made from highly corrosion-resistant material or are surface-coated in a conventional process.
  • the length of the bars 6 corresponds to the maximum length of the package after assembly.
  • the holes 13 and 15 are provided in the lowermost part of the plate 1, 1 'and serve to receive the two rods.
  • the heat exchanger medium and the cold end position are simultaneously pressed in between the head plates 1 and 1 ', the rods 6 are pushed into the holes 13 and 15 (or a holding frame 10 on the lugs 11 placed) and the tie rods 2 and 4 attached to the head plates 1 and 1 '.
  • FIG. 4 shows a similar embodiment with a plugged support structure, but which only contains a rod 6, a middle tie rod 4 and an upper tie rod 2. This shape is adapted for narrow heat exchanger packages.

Abstract

Die Erfindung behandelt ein Wärmetauscherpaket (7) für regenerative Wärmetauscher, wie sie vor allem in Grossfeuerungsanlagen und Abgasreinigungsanlagen eingesetzt werden. Das Wärmetauscherpaket (7) enthält eine Stützkonstruktion gebildet aus Kopfplatten (1, 1') und Zuganker (2, 4), wobei der Kalt-End-seitige Zuganker (4) ausserbalb der Zone der höchsten Korrosion liegt.

Description

Wärmetauscherpaket für regenerative Wärmetauscher mit spezieller Kalt-End- Ausbildung und integrierter Kalt-End-Lage
Die Erfindung betrifft Wärmetauscherpakete die in regenerativen Wärmetauschern wie z.B. Luftvorwärmern, regenerativen Gasvorwärmern, in Grossfeuerungsanlagen und Abgasreinigungsanlagen eingesetzt werden. Die Erfindung ist insbesondere zum Einsatz in regenerativen Wärmetauschern mit sogenannten "Kalt-Ende unten" gedacht.
Die heute übliche Konstruktion der Wärmetauscherpakete gestaltet sich wie folgt:
Zwischen zwei massiven Kopfplatten werden strukturierte Wärmetauscherbleche unter Druck eingespannt. Zugbänder sind jeweils ober und unterhalb der Wärmetauscherbleche an den Kopfplatten angebracht.
Eine weitere Möglichkeit zeigt das US-Patent no. 3.874.442. In diesem Patent werden Wärmetauschermedien mittels Spannbändern auf einem Halterahmen fixiert.
Generell kann der betroffene Wärmetauscherpaket mit dem Oberbegriff des Ansprüche 1 beschrieben werden.
Der wesentliche Nachteil all dieser Konstruktionen ist die mangelnde Beherrschung der Korrosionsproblematik im Bereich des sogenannten Kalt-Endes der Wärmetauscherpakete. Die meist hoch korrosiven Gase, die zur Aufwärmung der Wärmetauscherpakete genutzt werden, führen heute zu Problemen hinsichtlich der Korrosion des Kalt-Endes, und somit zu entschiedenen Verkürzungen in der nutzbaren Lebensdauer der Wärmetauscherpakete und zu kostenintensiven Unterhaltsmassnahmen.
Die Erfindung stellt sich zur aufgäbe, die oben-erwähnte Nachteile zu beseitigen. Dies wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Markmalen gelöst. Im einer besondere Ausführungsform der Erfindung, die dem US-Patent 3.874.442 entspricht, werden mindestens die Spannbänder und beliebig auch die Halterahmen ausserhalb der Zone der höchsten Korrosion fixiert.
In einer besondere Ausführungsform der Erfindung, sind zwei Kopfplatten mittels Zuganker, d.h. Zugstäbe, Zugbänder oder Spannbänder, zusammengehalten.
In einer besondere Ausfuhrungsform der Erfindung werden diese Kalt-End- seitigen Zuganker weg von der üblichen Extremposition am Kalt-Ende des Wärmetauscherpaketes, zur warmen Seite hin versetzt und liegen somit außerhalb der Zone der höchsten Korrosion. Das Wärmetauschermedium befindet sich nicht nur zwischen oberem und unterem Zuganker, sondern auch under dem Kalt-End- seitigen Zuganker, in einer sogennante Kalt-End-Lage. Diese Kalt-End-Lage ist dank der Stärke der Kopfplatten fixiert, obwohl sie im hochkorrosiven Bereich liegt. Da der Kalt-End-seitige Zuganker ausserhalb dieser Kalt-End-Lage zum Warmen-Ende hin versetzt ist, ist er von der Korrosion geschützt und kann seine Aufgabe als Teil der Stützkonstruktion mit erhöhter Lebensdauer erfüllen.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird der Raum zwischen den Kopfplatten, unterhalb der Kalt-End-seitigen Zuganker, zur Aufnahme einer Kalt-End-Lage aus besonders hoch korrosionsfestem Material (wie z.B. Thermoplaste, verstärkte Duroplaste, Keramik usw.) genutzt. Der untere Abschluß bildet eine der Erfordernisse der jeweiligen Kalt-End-Lage angepaßte, korrosionsgeschützte oder korrosionsfeste Stützkonstruktion.
Der Überstand der Kopfplatten über die unteren Zuganker hinaus kann, in einem der gängigen Verfahren, gegen Korrosion geschützt werden (z.B. Wirbelsintern, modifizierte Duroplaste, Gummierung usw.). Durch die neue Anordnung der Kalt-End-seitigen Zuganker an den Kopfplatten liegt dieser korrosionsgeschützte Teil der Kopfplatten ausserhalb des Bereichs der durch die Endmontage der Heizpakete, (z.B. durch Schrauben oder thermisches Fügen, wie Schweissen), beeinflusst d. h. beschädigt werden kann.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, werden beim Zusammenfügen des Wärmetauscherpaketes mittels der korrosionsgeschützen Kopfplatten und der oberen und unteren Zuganker gleichzeitig die Wärmetauschermedien wie auch die Kalt-End-Lage fixiert und die Kalt-End- Lage durch die ihr angepasste, korrosionsgeschützte oder korrosionsfeste Stützkonstruktion gesichert. Diese Stützkonstruktion kann entweder in Aussparungen der Kopfplatten eingesteckt werden oder auf Knaggen die an den Kopfplatten befestigt sind aufliegen. Eine Verbindung durch Schweissen oder Schrauben die den Korrosionsschutz beschädigen würde, ist nicht erforderlich.
Weitere Ausführungsformen sind in den Ansprüche beschrieben.
Die Erfindung wird mit der folgenden detaillierten Beschreibung möglicher Beispiele in Zusammenhang mit den nachfolgend aufgeführten Figuren, verdeutlicht.
- Fig. 1 ist ein Wärmetauscherpaket in Gesamtansicht
- Fig. 2 ist eine Explosionszeichnung eines Wärmetauscherpaketes mit einem Zuganker und Halterahmen auf Knaggen aufliegend
- Fig. 3 ist eine Explosionszeichnung eines Wärmetauscherpaketes mit mehr als einem Zuganker und gesteckter Stützkonstruktion, das heisst eine Stützkonstruktion mit Stangen.
- Fig. 4 ist eine Explosionszeichning eines Wärmetauscherpaketes mit einem Zuganker, und gesteckter Stützkonstruktion mit nur einer Stange. Ein Wärmetauscherpaket 7 ist mit zwei Kopfplatten 1 und 1' versehen. Die Kopfplatten 1 und 1' könne unterschiedlich breit sein. Zwischen die Platten 1 und 1 ' werden an sich bekannte Wärmetauschermedien 3 gepresst.
Während des Einpressens der Wärmetauschermedien 3 zwischen den Platten 1 und 1' werden obere Zuganker 2 und untere Zuganker 4 an den Platten in an sich bekannter Weise fixiert.
Die oberen Zuganker 2 sind üblicherweise mit Hebelöcher 8 versehen ; die Enden der unteren Zuganker 4 werden in Bohrungen 9, die in die Platten 1,1' angebracht sind oder stumpf an den Kopfplatten 1, 1' befestigt, üblicherweise durch Schweissen.
Im herkömmlicher Wärmetauscherpakete sind die unteren Zuganker 4 am unteren, dem sogenannten Kalt-Ende der Platten 1,1' befestigt. Dadurch werden die unteren Zuganker 4 wesentlich zur Korrosion ausgesetzt.
Wie man es in den Figuren erkennen kann, sind in der speziellen Ausbildung des Kalt-Endes gemass der Erfindung Befestigungen der unteren Zuganker höher in oder an den Platten 1, 1' angebracht, d. h. ausserhalb der Zone der höchsten Korrosion.
Durch diese Anordnung der Zuganker werden die Zuganker 2 sowie 4 gut vor Korrosion geschützt, und nicht nur die oberen Zuganker 2.
Da die unteren Zuganker 4 höher angebracht werden, ist die Höhe der Wärmetauschermedien 3 an dem Abstand zwischen oberen Zuganker 2 und mittlere Zuganker 4 angepasst.
In die Ausführungsform der Figur 2 besteht die Stützkonstruktion aus einem korrosionsgeschützten Halterahmen 10, der auf Knaggen 11 aufliegt. Diese Knaggen 11 sind auf beide Platten 1 und 1' angebracht. Die unteren,
Korrosionsgefährdeten Zuganker 4 sind oberhalb der Zone mit hohem Korrosionrisiko angebracht und brauchen keinen speziellen Korrosionschutz. Die Kalt-End-Lage 5 ist aus hochkorrosionsfestem Material und ruht auf dem korrosionsgschützten Halterahmen 10.
Die Ausführrungsform der Figur 3 weist zwei obere Zuganker 2, und zwei untere Zuganker 4 auf die in die Bohrungen 9 befestigt sind (z.B. durch Schweissen). Diese Bohrungen sind hoch genug in den Platte 1, 1' angebracht, um zu gewähren, dass die Zuganker 4 ausserhalb des sogennanten Kalt-Endes des Wärmetauscherpakets bleiben.
Die Stangen 6, welche die Halterung für die integrierte Kalt-End-Lage in der Ausführungsform der Figur 3 bilden, werden aus hochkorrosionsfestem Material gefertigt, oder in einem gängigen Verfahren oberflächenbeschichtet. Die Länge der Stangen 6 entspricht der maximalen Länge des Pakets nach dem Zusammenbau. Die Löcher 13 und 15, sind in dem untersten Teil der Platte 1, 1' vorgesehen und dienen zur Aufnahme der beiden Stangen.
Beim Zusammenbau des Wärmetauscherpaketes mit integrierter Kalt-End-Lage werden gleichzeitig das Wärmetauschermedium sowie die Kalt-End-Lage zwischen den Kopfplatten 1 und 1' eingepresst, die Stangen 6 in den Löchern 13 und 15 eingeschoben (oder ein Halterahmen 10 auf den Knaggen 11 aufgelegt) und die Zuganker 2 und 4 an den Kopfplatten 1 und 1' befestigt.
Die Figur 4 zeigt eine ähnliche Ausführungsform mit gesteckter Stützkonstruktion, die aber nur eine Stange 6, einen mittleren Zuganker 4 und einen oberen Zuganker 2 enthält. Diese Form ist für schmale Wärmetauscherpakete angepasst.
Die Erfindung ist keinerwegs auf die beschriebene Ausführungsformen begrenzt.

Claims

Ansprüche
1. Wärmetauscheφaket (7), mit Stützkonstruktion und Wärmetauschermedium (3), gekennzeichnet durch korrosionsschadensmindernde Ausführung.
2. Wärmetauscheφaket (7) gemass Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Stützkonstruktion einen korrosionsfesten Halterahmen (10) enthält.
3. Wärmetauscheφaket (7) gemass Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Stützkonstruktion Kopfplatten (1, 1') und Zuganker (2, 4) beinhaltet und dass mindestens ein Kalt-End-seitiger Zuganker (4) ausserhalb der Zone der höchsten Korrosion liegt.
4. Wärmetauscheφaket (7) gemass Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Kopfplatten (1, 1') Kalt-End-seitig einen Korrosionsschutz nach dem Stand der Technik erhalten, der bei der Endmontage nicht beschädigt wird, da in diesem Bereich keine Schweiss oder Schraubarbeiten erforderlich sind.
5. Wärmetauscheφaket (7) gemass Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß hochkorrosionsfeste Materialen (5) als Wärmetauschermedien im Bereich des Kalt-Endes als integrierte Kalt-End-Lage (5) genutzt werden.
6. Wärmetauscheφaket (7) gemass Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass eine korrosionsgeschützte Stützkonstruktion (6, 10) den Kalt-End-seitigen Abschluss der Kalt-End-Lage (5) bildet.
7. Wärmetauscheφaket (7) gemass Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die korrosionsgeschützte Stützkonstruktion (6, 10) aus mindestens einer Stange (6) besteht, die an eine der Kopfplatten (1) abgestützt wird.
8. Wärmetauscheφaket (7) gemass Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass die freie Ende (16) der mindestens einen Stange (6) durch ein Loch (15) in der anderen Kopfplatte (!') eingefügt wird. Wärmetauscheφaket gemass Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Stützkonsrucktion nicht durch ein Loch in der Kopfplatte fixiert wird, sondern auf, an den Kopfplatten angebrachten, korrisionsgeschützten Knaggen aufgelegt wird.
PCT/IB2000/000064 1999-01-28 2000-01-25 Wärmetauscherpaket für regenerative wärmetauscher mit integrierter korrosionsresistenter kalt-end-lage WO2000045101A2 (de)

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