SE462764B - Korrugerat keramiskt vaermevaexlarblock foer tvaerstroem, daer aendytornas konkava delar fyllts med keramiska fasta aemnen - Google Patents

Description

462 764 10 15 20 25 30 35 Eftersom sot, som ackumuleras under driften nedsätter mängden överförd värme, genomförs sotning endera från ingångsöppningen eller från utgångsöppningen för avgasen E, eller såväl från ingångs- som från utgångsöppningen för avgasen, i syfte att avlägsna avsatt sot. Kallt, varmt eller hett vatten, vattenånga etc kan lämpligen väljas som sotningsfluid J som sprutas in från ett sotningsrör 21, som visas i Fig. 7, varvid sotavlägsnandet genomförs endera medelst en separa- tionsaktion förorsakad av temperaturskillnaden mellan sotningsfluiden J och sot/värmeöverföringsytan, eller genom en separationsaktion förorsakad av en stötkraft från sotningsfluiden J som under tryck tillföres genom små hål mot sotet, varvid det allmänt anses att separationseffekten i den förstnämnda separeringsaktionen är beroende av det slags fluid som används och att separationseffekten i den senare separeringsaktionen är beroende av tryck och densitet hos fluiden.

Med hänvisning till Fig. 6 och när värmeöverföringsblock 20 instal- leras i en infattning 22, används en värmeöverföringsblockhållare 23 i varje hörn på värmeöverföringsblocket 20 och en packning 23a läggs mellan värmeöverföringsblocket 20 och värmeöverföringsblockhållaren 23.

Den korrugerade skivan ll och den plana skivan 12 tillhörande värme- överföringslementet 10, som visas i Fig. 4, består av keramiskt papper med en tjocklek av ca l mm. Om en sotningsstöt på 0.5-0.7 g/cmz upp- repade gånger anbringas medelst injektion av sotningsfluid J i syfte att avlägsna sot såsom visas i Fig. 7, kan vid en upprepning av denna stöt ca 400 gånger genomgående hål 1lC uppstå i övre änden av den korrugerade skivan ll, varvid (förbrännings-)luft för förbränning kan läcka igenom hålen l1C, vilket leder till att värmeutbyte omöjliggörs vilket medför en störning av värmeväxlarens funktion. Ã andra sidan och med hänvisning till Fig. 6 och eftersom endast den änden 20a av det keramiska pappersarket är i kontakt med packningen 23a av värmeöverföringsblocket 20, koncentreras däri en tätningskraft 10 15 20 25 30 35 462 764 så att änden av det keramiska arket bryts eller så att korrugeringen förstörs, varigenom tätningsverkan reduceras. Om en mjuk packning bestående av buntar av glasull, keramiskt papper eller liknande används, kommer packningen 23a att omsluta och omfatta änden 20a hos värmeöverföringsblocket 20 av korrugerat keramiskt material, varvid kontaktarean förstoras och koncentrationen av tätningskrafter lättas.

Emellertid passerar avgaser och förbränningsluft (luft) samtidigt det inre av packningen, varvid tätningsförmåga nedsätts.

KORT REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Upçfinningen avser att erbjuda en bärande konstruktion för ett korru- gerat keramiskt värmeöverföringsblock för en tvärströms värmeväxlare, hos vilken de korrugerade skivorna inte skadas genom stötar som sammanhänger med upprepad sotning. Uppfinningen avser även att erbjuda en bärande konstruktion för keramiska värmeöverföringsblock hos vilka en tätningskraft på en kontaktdel av packningen hos värmeöverförings- blocket fördelas i syfte att erhålla en bättre anslutning mellan packning och överföringsblock.

KORT FIGURBESKRIVNING Fig. 1 visar en perspektivskiss av en utföringsform av uppfinningen, _Fig. 2 visar en perspektivskiss av en annan utföringsform av uppfinningen, 4 Fig. 3 visar en delvis skuren perspektivskiss av utföringsformen enligt Fig. 2, Fig. 4 visar en perspektivskiss av ett korrugerat keramiskt värme- överföringselement, Fig. 5 visar en perspektivskiss av ett värmeöverföringsblock enligt .känd teknik, Fig. 6 visar en vy framifrån av en tvärströms värmeväxlare, och 462 764 10 15 20 25 30 35 Fig. 7 visar en perspektivskiss som illustrerar sotningsoperationen hos ett värmeöverföringsblock enligt känd teknik.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfínningen erbjuder, i en utföringsform, ett korrugerat keramiskt värmeöverföringsblock för tvärströms värmeväxlare i vilken ett flertal värmeöverföringselement, vart och ett uppbyggt av en korrugerad keramisk skiva och en plan skiva, är staplade i en mångfald skikt på så sätt att korrugeringsríktningen i intill varandra liggande element bildar en rät vinkel med varandra, kännetecknad av att keramiska fasta ämnen utfyller de konkava korrugeringsdelarna hos värmeöverförings- blocket, varvid nämnda delar är vända mot riktningen för sotnings- flödet avsett för avlägsnande av sot, som avsätts på värmeöverförings- ytorna i värmeöverföringsblocket. Uppfinningen erbjuder i en annan utföringsform ett korrugerat keramiskt värmeöverföringsblock för en tvärströms värmeväxlare i vilket en mångfald värmeöverföringselement, vart och ett bestående av en korrugerad keramisk skiva och en plan skiva, är lagda i ett flertal skikt på så sätt att korrugeringsrikt- ningen i bredvid varandra liggande element bildar en rät vinkel, kännetecknad av att keramiska fasta ämnen fyller den konkava delen av korrugeringen vid ett hörn som ansluter till en packning som anbringas när värmeöverföringsblocket installeras i en tätning.

I enlighet med uppfinningen och eftersom keramiska fasta ämnen fyller ut de konkava delarna av värmeöverföringsblocket förstärks korrugerat keramiskt papper hos värmeöverföringslementet, varigenom det keramiska pappret skyddas vid stötar i samband med sotningen, och eftersom keramiska fasta ämnen utfyller hörnen hos värmeöverföringsblocket som ansluter till en packning, fördelas en tätningskraft när värmeöver- föringsblocket installeras i en infattning, varigenom skador på värme- överföringsblocket förhindras.

Följande funktionskarakteristika krävs för keramiska fasta ämnen: först vattentäthet, syrabeständighet, värmebeständighet och stöt- beständighet med avseende på sotning samt beständighet mot värmechock St. 10 15 20 25 30 35 462 764 och i andra hand vidhäftning vid värmeöverföringsblocket i samband med fyllning i trånga utrymmen samt krympningsbeständighet efter uppvärm- ning.

I uppfinningen specificeras de keramiska fasta ämnena inte definitivt förutsatt att ovan angivna funktionskarakteristika uppfylls men företrädesvis utgörs de keramiska fasta ämnena av blandningar av exempelvis bindande material, aggregat, förstärkningsfibrer och viskositetsökande ämnen.

Bíndande material används för bindning av andra material och vidhäft- ning av dessa till konstruktionens väggar och utgörs företrädesvis av silikatbaserade bindemedel såsom silica gel, etylsilikat och alkali- silikat samt aluminiumhydroxidgel (almina sol), aluminiumfosfat och liknande material.

Aggregat som tillsätts i syfte att höja motståndet i samband med sotning samt tätnings- och andra egenskaper kan utgöras av icke organiska pulver för handelsbruk såsom kalciumkarbonat eller lera, men utgörs företrädesvis av kiselhaltigt pulver såsom kiselsten eller amorf kisel, C-glasflingor, glimmer, titanoxid, zirkoniumpulver eller liknande, särskilt om syrabeständighet krävs.

Förstärkningsfibrer att användas för motstånd mot värmekrympning och värmechock kan utgöras av E-glasfibrer, kaliumtitanatfibrer och walastonit (walastonite), men utgörs företrädesvis av C-glasfibrer, kiselglasfibrer, glasartiga antialkalinfibrer (anti-alkaline glassy fibers), särskilt när syrabeständighet krävs.

Viskositetökande ämnen, som kan tillsättas för att förebygga separa- tion mellan bindematerial och tillsatser och för att förebygga flyt- ning efter fyllning utgörs företrädesvis av metylcellulosa, karboxy- metylcellulosa, polyetenoxid, natriumalginat och andra organiska material,.eller bentonit, lera och andra oorganiska material. 462 764 lO 15 20 25 30 35 UTFÖRINGSFORMER Uppfinningen beskrivs i det följande medelst olika utföringsformer och med hänvisning till medföljande ritningar.

Fig. l visar en perspektivskiss av en utföringsform av uppfinningen.

Eftersom en keramisk korrugerad skiva ll och plan skiva 12 tillhörande ett värmeöverföringselement 10 är lika dem, som beskrivs med hänvis- ning till Fig. 4 och eftersom anordningen av värmeöverföringselementen i ett värmeöverföringsblock är lik den som beskrevs med hänvisning till Fig. 5, utesluts i detta sammanhang beskrivningen därav. I den utföringsform av uppfinningen som visas i Fig. l är hålutrymmet mellan den korrugerade skivan ll och den plana skivan l2 vid överdelen av värmeöverföringselementet 10 fyllt med keramiskt fast ämne 13. De keramiska fasta ämnena 13 fylls och bränns i detta fall under till- verkningen av det korrugerade keramiska värmeöverföringselementet 10.

Konstruktionen skyddar den korrugerade skivan ll mot stöt av sot i samband med sotning. På grund av denna anordning uppvisade korrugerade skivor ll underkastade stöt inte någon skada även efter anbringandet av en stötkraft av 0.5-0.7 g/cmz så många som tvåtusen (2000) gånger.

Följaktligen kunde kraftigare sotning vid ett högre fluidtillförsel- tryck möjliggöras. Det är en fördel om de delar som skall fyllas med keramiska fasta ämnen uppvisar en mjuk konvex form liknande ett tunntak eller en likbent triangulär form med låg höjd, varvid de fasta ämnena överskrider änden av elementet.

Fig. 2 och 3 utgör perspektivritningar av en annan utföringsform av uppfinningen. Eftersom konstruktionen av värmeöverföringsblocket 20, värmeöverföringselementen 10, de korrugerade skivorna ll och de plana skivorna 12 i denna utföringsform är lika dem som beskrivs med hän- visning till Fig. 1 och 5 har ytterligare detaljer i detta sammanhang utelämnats. En hållare 23 till värmeöverföringsblocket såsom förklarad med hänvisning till Fig. 6 anbringas vid varje hörn av värmeöver- föringsblocket 20 och däremellan placeras en packning 23a och ett flertal värmeöverföringsblock 20 anbringas på en infattning på sätt som visas i Fig. 6. I denna utföringsform av uppfinningen fyller fasta 1! 10 15 20 25 30 35 462 764 keramiska ämnen 14 ut utrymmet mellan den korrugerade skivan 11 och den plana skivan 12 i varje värmeöverföringselement 10, det vill säga i det område där värmeöverföringsblocket 20 är i kontakt med packningen 23a. I detta fall, fylls och bränns de keramiska fasta ämnena 14 under tillverkningen av värmeöverföringselementet 10. Med denna konstruktion elimineras koncentration av tätningskrafter på ändpartiet av det keramiska pappersarket, varigenom brott av änden av det keramiska pappersarket förhindras under inverkan av denna tätningskraft.

Vidare utgörs packningen 23a som används i detta fall företrädesvis av ark av poröst fluorgummi eller liknande med individuella porer med en parasiter på 60-70 % och härad till 1.5 kgf/amz i syfta att tacka dan grova ytan av fyllda keramiska fasta ämnen 14.

Dessutom kommer ytterligare specifika utföranden av värmeöverförings- block enligt uppfinningen att beskrivas nedan. Ett pappersark med 120 g/m2 i vikt och 1 mm tjocklek iordningställdes för behandling medelst en vanlig process med utgångspunkt från glasfibrer, som innehöll zirkonium (vanligtvis känd som alkalitåligt glas eller ARG-fiber) och ett bindemedel av polyvinylalkoholhartsbas med en beläggning av kisel- pulver uppgående till 300 g/ma. Detta pappersark underkastades en vanlig korrugeringsprocess, laminerades och limmades samman med korrugeringsriktningen (fluidgenomgångsriktning) växelvis förskjuten -90° och impregnerades därefter med en härdningslösning bestående av bindemedel (kolloidalt kisel) och fyllning (kiselpulver, C-glas- flingor) samt torkades till härdning och brändes, varvid denna process upprepades tre gånger för att bilda ett tvärströms keramiskt värme- överföringsblock med 300 mm i kubik (300 x 300 x 300 mm).

Detta block hade en väggtjocklek av 1.1 mm, våghöjden 9 mm, våglängden 15 mm och densiteten 400 kg/ma.

Därefter fylldes de konkava delarna (icke flödesgenomgångar) av motsvarande korrugering på fyra ytor av värmeöverföringsblocket med 462 764 10 15 20 25 30 35 keramiska fasta ämnen bestående av bindemedel (kolloidalt kisel), utfyllnad (kiselpulver, vitt kol /white carbon/) och viskositetökande material (metylcellulosa) för att bilda mjuka konvexdelar liknande ett tunntak samt torkades för härdning och brändes.

Ett antal (N) av blocken som tillverkats på detta sätt installerades på en infattning med packning anbringad till varje hörn av varje block, varvid packningen utgjordes av poröst skivat fluorgummi med en densitet av 0.4 kg/cma, en bredd av 20 mm och en tjocklek av 5 mm.

Blocken tätades från infattningens yttre för att anbringa ett yttryck av 1 kgf/cm: till packningarna.

Resultaten som erhölls i samband med sotningstest och läckagetest med dessa värmeöverföringsblock var betydligt bätte än de som erhålls med block enligt känd teknik. Värmeöverföringsblocken kan också fram- ställas på följande sätt: a) Glasfiber innehållande zirkonium kan ersättas av C-glas- fibrer. b) Blocken enligt utföringsformen kan dessutom behandlas med harts av sampolymerisat av tetrafluoretylenhexafluorpropylen (FEP).

I enlighet med uppfinningen ifylldes keramiska fasta ämnen i de delar där stöt- eller tätningskrafter uppstår i ett korrugerat keramiskt värmeöverföringsblock för tvärströms värmeväxlare, varigenom det korrugerade värmeöverföringsblocket skyddas mot sotningsskador under sotning och varigenom brott av ändarna av keramiskt pappersark hos värmeöverföringsblock förhindras.

Med hänsyn till att ett stort antal varierande och olika utförings- former av denna uppfinning kan utföras utan att man därför fjärmar sig från grundtanken och omfattningen av uppfinningen bör framhållas att denna uppfinning icke är begränsad till dess specifika utföringsformer utan endast av vad som definieras i efterföljande krav. p- (I

Claims (2)

1. 0 15 20 25 30 35 462 764 PATENTKRAV l. Korrugerat keramiskt värmeöverföringsblock (20) för en linjär tvär- strömsvärmeväxlare, i vilket ett flertal värmeöverföringselement, vart och ett bildat av en keramisk korrugerad skiva och en keramisk plan skivazcär staplade på så sätt att korrugeringsriktningen i intill varandra liggande element korsar varandra i rät vinkel, k ä n n e - t e c k n a t av att konkava delar av nämnda korrugering hos nämnda värmeöverföringsblock, som vetter mot en blåsande fluidumström för avlägsnande av sot som avsatts på värmeöverföringsytorna hos nämnda värmeöverföringsblock, är fyllda med keramiska fasta ämnen (13, 14), vilka konkava delar bildas mellan nämnda keramiska korrugerade skiva och nämnda keramiska plana skiva i rät vinkel mot flödesriktningen hos flödesströmmen för sotavlägsnandet, varvid nämnda keramiska fasta ämnen är vattensäkra, syraresistenta, värmeresistenta, motståndskraf- tiga mot slag från nämnda fluidumström, resistenta mot värmechocker, vidhäftande mot nämnda värmeöverföringsblock vid ifyllning i små utrymmen, samt motståndskraftig mot krympning vid upphettning.

2. Korrugerat keramiskt värmeöverföringsblock enligt krav l, k ä n - n e t e c k n a t av att nämnda överföringsblock är försett med hål- lare (23) för blockhörnen, vilka hållare är försedda med packningar (23a) anordnade vid och anliggande mot hörnen, varvid utrymmen mellan nämnda keramiska korrugerade skiva och nämnda keramiska plana skiva är fyllda med nämnda keramiska fasta ämnen (14).