[发明专利]带由碳和石墨材料制成的热交换器板或管的旋转热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据主权利要求的前序部分的用于回收来自废气的热的旋转热交换器。

背景技术

这样的旋转热交换器通过使用适当的蓄热块将热从热的未处理气流传递至较冷的净化气流。多个加热元件形成再生热交换器的蓄热块。在这些热交换器中，代表蓄热块的热交换器板或热交换器管被以使得它们形成转子(1)的方式设置。热被从热的气流提取，并且被释放给较冷的气流。

在大部分热交换器中，还发生一方面由蒸汽的冷凝和另一方面由蒸汽的蒸发造成的湿气交换。

由于湿气、腐蚀性气体成分例如SO₂、SO₃、HCl、氮氧化物(NO_x)和灰尘的影响，且由于通常的高温(高达200℃以上)，特别有利于腐蚀过程的气氛在热交换器板或热交换器管的区域中盛行。

在已知的热交换器中，热交换器板或热交换器管能够由金属材料制成，通常由含碳的钢制成。为了保护热交换器板或热交换器管免受腐蚀，通常为含碳的钢提供瓷釉层。

瓷釉板的老化可由钢和瓷釉的材料组合来解释，由于不同的热膨胀系数，钢和瓷釉的材料组合不适于频繁的负载变化。

作为瓷釉层的这种不可避免的老化和相关的多孔性的结果，位于下面的钢板受到高程度的腐蚀。出于该原因，只能在有限的范围内提供对由金属材料制成的热交换器板或热交换器管的保护，且因此它们的经常性的更新是必需的。根据本发明，这样的热交换器板或热交换器管在大约四年的运行时间后必须被完全替换。

当使用含有灰尘的气流时，再生热交换器所需的蓄热块受到进一步的运行要求。以锅炉设备上的空气预热器或烟道气清洁设备上的气体预热器的蓄热块为例，其中蓄热块的温度至少局部地和/或临时地低于烟道气露点，并与飞尘和/或其它烟成分(用于烟道气清洁的添加剂、制剂)一起形成蓄热块上或加热元件的加热表面上的沉积物。所述沉积物增加了蓄热块的通流的压力损失，且在最坏的情况下会导致再生热交换器的完全阻断/阻塞。

为了改善防尘性并增加耐腐蚀性，提出了在涂了瓷釉的加热元件的表面设置氟塑料涂层(US6648061)。氟塑料诸如PTFE的抗粘性是已知的，但是这种涂层的相对低的耐侵蚀性是缺点。由于有限的耐侵蚀性，具有氟塑料涂层的加热元件用在暴露于含有颗粒的烟道气的再生热交换器例如燃煤蒸汽发生器上的空气预热器中不能具有令人满意的使用寿命。烟道气中的飞尘成分的量能够多于20g灰尘/Nm³，具有超过10m/s的流率。

再生热交换器包括多个加热元件或集热器，所述加热元件或集热器被热气体例如烟道气加热，然后所述加热元件或集热器将存储的热释放给较冷的流体例如空气或气体。这样的再生热交换器能够被用作例如锅炉设备和烟道气清洁设备中的空气预热器或气体预热器。

空气预热器根据现有技术被构成为使得冷端温度在所谓的弄脏温度(soiling temperature)以上。弄脏温度表示由于降至露点以下以及在烟冷凝物(硫酸和/或亚硫酸和/或其它酸)中的粘入的飞尘(灰烬)而能够较久地以经济上可接受的费用控制沉积物的形成的温度。例如由于氟塑料涂层而具有抗粘性的蓄热元件或由塑料制成的蓄热块因为在空气预热器中的腐蚀条件而不能具有令人满意的使用寿命，其还具有发生蠕变的趋势并显示出不利的蠕变行为。

相对低的连续运行温度也是塑料的劣势，这进一步地限制了它们的使用，而且一旦发生故障则存在安全风险。而且另外的安全风险是着火的风险。

尽管如此，出于经济原因，该相对低的连续运行温度优于降至露点以下。然而，这导致仍然较大的温度差和朝向污染的附加趋势，这需要进一步的清洁措施。

为了保护烟道气脱硫设备不受腐蚀，EP1475597提出向用于再生热交换器的加热元件的成型钢板设置防酸基底瓷釉层，并向其表面设置抗粘瓷釉涂层。然而，位于瓷釉层底下的钢板的腐蚀问题仍然不能因此而解决。另外，抗粘瓷釉是昂贵的。

还从DE4337895已知由碳纤维加强的聚丙烯酮或聚苯并咪唑制成的热交换器板的使用。由塑料制成的蓄热块是昂贵且不利的，因为它们具有低的热容量和热传导。甚至就由碳纤维加强的聚丙烯酮或聚苯并咪唑制成的热交换器板来说，热传导和存储热容量也受到限制，使得它们适于仅在有限的范围内用作在旋转热交换器中使用的蓄热块。

WO2001/045825继而公开了一种用于气体处理的方法和相关的热交换器装置，其中特别设计用于能量的回收和用于从废气或燃烧气体除去CO₂。