再生式换热器及其径向密封件及用于分离气态介质的方法技术

技术编号:2494119 阅读:219 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
用于气态介质热交换的再生式换热器、用于再生式换热器的径向密封件和用于在再生式换热器中分离气态介质的方法。再生式换热器的储热体包括径向延伸的多个扇形壁,扇形壁将储热体再分成为扇形区。在径向上前后设置的至少两个储热室设置在扇形区之内,储热室设置用于气态介质流过。为了分离气体流,径向密封件进一步设置在储热体的正面上,密封件形成用于储热室的覆盖表面,并且在再生式换热器运行时以交替的方式覆盖储热室,径向密封件和储热体相互之间是可旋转的。为了防止施加在单独的气体区域之间的储热体上的压差引起的振动,径向密封件设置为在扇形区的前后设置的储热室中,径向密封件在任何旋转位置至多部分地覆盖至少一个储热室的开口。

【技术实现步骤摘要】
狄领域本专利技术涉及一种根据权利要求1前序描述的再生式换热器,和供根据权利要求8前序描述的再生式换热器使用的径向密封件。本专利技术 进一步涉及一种根据权利要求11前序描述的用于在再生式换热器中分 离气态介质的方法。背素技术在这种已知型式的换热器中,通常设置有圆柱形的储热体,设置 其以允许气态介质流通。所述储热体被径向延伸的壁被分成扇形区, 该径向延伸的壁在下文中被称为扇形壁。扇形壁基本上从储热体的纵 轴连续延伸到储热体边缘,并且平行于纵轴排列或处于具有该纵轴的 平面。由于构造和成本效果的原因,扇形壁通常在储热体中均匀分布, 以便获得相同形式和相同体积的扇形区。因为储热体部分地具有20m 及更大的直径,因为构造的原因,通过引入进一步的壁将扇形区再分 为若干储热室,其使气态介质流过。若干储热室通常在储热体径向上 在扇形区内前后设置。大体上,存在用于气态介质之间热交换的回热式或再生式换热器 系统。在回热式换热器情况下,放热介质的流动直接应用到一个或若 干吸热介质的流动,并且热量直接通过隔壁传递。在再生器的情况下, 热量借助于储热中间介质传递。这种储热中间介质设置在储热体的储 热室中的再生式换热器中。这些经常涉及到堆叠的钢板层,必要时其可以上釉。它们经常i殳置为吊篮系统(basket system),其在储热室 中可以整体插入,并且填满储热室。作为替换物,陶瓷体或由塑料制 成的加热面部分地用作储热中间介质。在已知换热器的情况下,储热体固定设置或相对于其纵轴可转动 地设置。第一外壳相关作为"定子"并且后面的外壳作为"转子"。在具有 转子的热交换器中,包括固定在转子壳体上的气体管道连接的转子壳 体以固定的方式设置,以便转子通过不同气体流时旋转。然而,在具 有定子的热交换器中,旋转气体管道连接是所谓的旋转罩,设置在定 子的两个正面上。在两种的变化中,,所有的现有气体以交替的方式流 流过储热体的不同区域。放热气态介质从一 面到另 一 面流过储热体,并且由此加热加热元 件,加热元件设置在单独的储热室中并且储存这种热量。而且, 一个 或若干吸热气态介质流过储热体,这也发生在从一面到另一面。由于 转子或旋转罩的旋转,加热的加热元件通过冷气体流并且由此加热冷 气体流。在发电厂领域中,热的放热废气流和冷的吸热气流经常被引导通 过储热体。这涉及空气预热的过程。然后加热的空气被点火并且然后 相应地成为燃烧空气。由热交换器增加热量的燃烧空气成为燃料中能 量的一部分,由此减少用于点火的所需燃料量。因此减少了点火中释放出的C02的量。此外,所述的换热器还可以用于气体预热。在换热器被设置作为 所谓的DeS0x发电厂的情况下,例如,具有高S0x含量的热的天然气 体被冷却,并且具有低S0x含量的清洁气体被加热。在所谓的DeN0x发电厂的情况下,具有低N0x含量的热的清洁气体被冷却,并且具有 高N0x含量的天然气体被加热。放热气体流和吸热气体流通常被引导在根据逆流原理的路线中以 彼此相对流动通过储热体。吸热气体在一侧被引导出储热体,在此侧 放热气体被引入储热体。这被认为是热交换器的热侧。热侧的相对侧, 冷却的放热气体被排出并且冷的吸热气体被注入。这是相应的冷侧。 在设置例如用于空气预热再生式换热器的情况下,其包括位于热側的 气体入口和空气出口,以及位于冷侧的气体出口和空气进口 。废气流 过从热交换器热侧延伸到冷侧的废气区域,而燃烧空气流过从冷侧延 伸到热侧的燃烧空气区域。在储热室中设置热交换器体的再分(subdivision)以避免不同气 体流相互混合。放热和吸热气体同时引导通过相互分离的不同室。为 了确保位于储热室中的储热中间介质的通过流或环绕流,储热室在储 热体的正面具有开口。为了使不同气流相互分离,在储热体正面设置一个或若干径向密 封件。径向密封件经常设置为条(strip)或梁(beam),并且跨过储 热体的直径垂直延伸到热交换器体的转动轴或纵轴。其通常以平面方 式设置并且贯穿储热体的中心点。其通常由金属或其它材料制成,例 如塑料,并且可以整体地设置或由若干零件制成。径向密封件可以设置为在储热体的纵轴方向上可调,这意味着远 离储热体或朝向储热体。通常,径向密封件以用于补偿储热体由加热 引起的变形的方式设置。在径向密封件和储热体正面之间的密封缝隙 可以保持尽可能小,以便减少各种气流之间的渗漏。保持最小密封缝隙是必需的,以便确保储热体的旋转性(twistability )和相互之间 的径向密封。典型地径向密封件由两个或更多密封臂组成, 一个密封臂基本上 从转动轴延伸到储热体的外缘。密封臂的数量通常取决于各种现有的 气流。例如,如果在热交换器中使用转子作为储热体,两种气流流过 转子,两个密封臂都设置在冷侧和热侧二者上,并且在三种气流的情 况下设置三个密封臂,等等。因为径向密封件相对于转子的旋转运动 以固定的方式设置,储热室的开口在径向密封件以下旋转。在转子完 全旋转的情况下,转子表面的每个点都曾在每个密封臂以下和以上。在已知的再生式换热器中,径向密封件以这种方式净皮-没置,在任 何旋转位置一个扇形壁位于密封臂以下和以上,即在储热体和径向密 封件相互之间的任何随机的位置。因此,不同的气体区域,例如燃烧 空气区域和废气区域总是由从转动轴径向延伸到储热体边缘的扇形壁 分离。为了进一步减少不同气体区域之间的渗漏,已经提出了再生式换 热器,其中径向密封件被设置为使得两个扇形壁被设置成在热交换器 运行期间至少暂时高于和低于旋转臂。这样,在转子旋转或旋转罩旋 转的时候,扇形区和设置于其中储热室曾被密封臂完全覆盖。这样有 助于减少渗漏并提高热交换器效率。这种热交换器出现在DE 44 20 131 C2中,其中甚至在每个旋转位置都至少两个相邻的扇形壁设置在密封 臂之下。通过储热室连续的关闭和打开获得永久的机械振动。它们由储热 室的打开和关闭引起的不同压力条件引起,并且在径向密封件上以震动方式动作。这种过程称为密封件的"泵送(pumping)"。泵送的强度 以及径向密封件上的动作的强度取决于不同气流和密封的表面区域之 间的压差。因为这种过程不断地重复,增加了平均密封缝隙高度。而 且,径向密封件和热交换器体工作面的磨损和-皮损将显著增加。这些 因素导致渗漏增加。更大的渗漏意味着驱动用于传送烟道气或空气的 风扇的功率要求更高,这显示出再生式换热器效率的降低。除了这种 降低之外,更高的渗漏导致污染物排放增加,例如0)2, N0x, S02和粉 尘,其中任何一个都希望保持尽可能低。而且,废气残留物可以夹带 在在不同气体区域之间的径向密封件下延伸的渗漏流中,废气残留物 可以浸蚀径向密封件的表面,由此进一步减少径向密封条的紧密性。
技术实现思路
因此根据这个目的,本专利技术提供一种再生式换热器,以及供再生 式换热器使用的径向密封件,和用于在再生式换热器中分离气态介质 的方法,从而密封的泵送和由此产生的不同气体区域的渗漏和径向密 封件和储热体表面之间的磨损都被减少。这个目的根据权利要求1的再生式换热器实现。有益的实例在从 属于权利要求1的从属权利要求中示出。再生式换热器包括圆柱形储热体,其通过多个径向扇形壁被再分 成扇形区,每个扇形区包括在径向上前后设置的至少两个储热室。设 置储本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于气态介质热交换的再生式换热器,具有基本上圆柱形的储热体(10),所述储热体(10)包括多个基本上径向延伸的扇形壁(12),两个各自邻接的扇形壁(12)限定扇形区(15),并且在每个扇形区(15)内提供在储热体(10)的径向上前后设置的至少两个储热室(19),所述储热室(19)可以流过气态介质并且包括在储热体(10)正面区域内的气态介质流入和流出的开口,以及设置在储热体(10)正面上的至少一个径向密封件(20),所述径向密封件(20)设置成分离气态介质流并形成储热室(19)的开口的覆盖表面,径向密封件(20)和储热体(10)相对于彼此是可旋转的,并且径向密封件(20)设置成在运行时以交替方式完全地覆盖一个正面上的所有的储热室开口,其特征在于,径向密封件(20)以这样的方式设置,即在扇形区(15)的径向上前后设置的储热室(19)中,在储热体和径向密封件相互之间的任何旋转位置部分地至多覆盖至少一个储热室(19)的开口。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:弗尔克尔哈尔伯海因茨京特拉茨
申请(专利权)人:巴尔克有限公司
类型:发明
国别省市:DE[德国]

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