蜂窩塊和由其制造的尤其是針對發(fā)電站的煙氣清潔設(shè)施的熱交換器元件的制作方法

本發(fā)明涉及一種蜂窩塊，尤其是用于制造針對發(fā)電站的煙氣清潔設(shè)施的熱交換器元件的蜂窩塊，其中，蜂窩塊包括由塑料材料一體式地制造的本體，本體帶有許多彼此平行地布置的流動通道，流動通道通過通道壁彼此分隔，本發(fā)明還涉及一種熱交換器元件，其在使用根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊的情況下制造。

背景技術(shù)：

開頭提到的類型的蜂窩塊和由其制造的用于使用在發(fā)電站的煙氣清潔設(shè)施中的熱交換器元件例如由DE 195 12 351C1公知。在那里公開的蜂窩塊僅由聚四氟乙烯再生料制成，或者以混合另外的塑料的方式制成，并且必要時包含填料。

這些蜂窩塊雖然是足夠耐熱的，并且相對于在煙氣中包含的起腐蝕性作用的成分有抵抗力，但是為了可以經(jīng)濟地使用蜂窩塊，機械負(fù)載能力通常很小。此外，在制造中需要有使制造過程更貴的條件。

由這些蜂窩塊構(gòu)成的熱交換器元件尤其是設(shè)置用于使用在所謂的容克式熱交換器中。這些熱交換器在燃煤發(fā)電站或燃氣發(fā)電站中主要使用在煙氣脫硫設(shè)施(REA)中。除了使用在REA的區(qū)域中，容克式熱交換器在發(fā)電站中也還用于預(yù)加熱燃燒空氣(LUVO)或附加地加熱煙氣，為了選擇性催化脫硝(SCR)模塊中的最佳的反應(yīng)條件。在其使用在煙氣脫硫設(shè)施(REA)中時，清潔氣體流和原料氣體流在空間上分隔地反方向?qū)бㄟ^裝備有熱交換器元件的轉(zhuǎn)子。在有原料氣體或煙氣流過轉(zhuǎn)子的區(qū)域中，熱交換器元件被加熱，原料氣體或煙氣在此冷卻。在有清潔氣體沿相反的流動方向流過轉(zhuǎn)子的區(qū)域中，熱交換器元件將能量輸出到清潔氣體，清潔氣體的溫度在此上升，熱交換器元件在此又冷卻。

在冷卻原料氣體或煙氣時，原料氣體或煙氣可以達到所謂的露點(T_D)以下的溫度，在露點以下，在原料氣體或煙氣中包含的水蒸氣冷凝，并且和SO₃、HF和HCl的成分一起作為高腐蝕性的混合物凝聚在熱交換器元件的表面上。熱交換器轉(zhuǎn)子內(nèi)的位置(在該位置中，在常見的運行條件下低于露點T_D)被稱為冷端部位置(Kaltendlage)。

因此，除了耐熱性外，在轉(zhuǎn)子的這些區(qū)域中安裝的熱交換器元件也需要非常高的耐腐蝕性。因為必須定期從熱交換器元件中去除高腐蝕性的沉積物(通常與灰塵殘渣混合)，所以簡單的操縱和用于清潔熱交換器元件的高效的可行方案同樣在經(jīng)濟上是非常重要的。

替選地，在DE 84 19 655 U1中提出用于形成熱交換器元件的板形的元件，其在板形的陶瓷構(gòu)件上構(gòu)建，陶瓷構(gòu)件設(shè)有由聚四氟乙烯構(gòu)成的涂層。

基于陶瓷構(gòu)件，在熱交換器元件中僅得到受限的斷裂強度和進而很小實踐適用性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是提出一種蜂窩塊，可以由蜂窩塊經(jīng)濟地制造出帶有足夠好的機械特性的熱交換器元件，其滿足上面提到的要求。

該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過權(quán)利要求1的蜂窩塊解決。

由于選出的包括如下塑料的塑料材料，其中，該塑料包含大約80％重量％或更多份額的未經(jīng)處理的聚四氟乙烯(PTFE)和必要時包含大約20重量％或更少份額的與PTFE不同的高性能聚合物，而驚奇地得到的是，蜂窩塊不僅在比在DE 195 12 351 C1中描述的蜂窩塊明顯更少要求的制造條件下制造，而且根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊此外具有尤其是針對抗拉強度和斷裂伸長率的機械強度值，其明顯高于常規(guī)地制造的蜂窩塊的機械強度值。這同樣適用于由根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊制造的熱交換器元件。

優(yōu)選地，熔化熱為大約40J/g或更大的未經(jīng)處理的PTFE用作塑料。

優(yōu)選的PTFE材料的密度為大約2.1g/cm³或更大。

根據(jù)本發(fā)明使用的未經(jīng)處理的PTFE可以具有大約1重量％或更小的，優(yōu)選大約0.1重量％或更小的共聚用單體成分。帶有這種共聚用單體成分的未經(jīng)處理的PTFE材料通常在不添加外部材料(例如PFA)的情況下是可焊接的。典型的共聚用單體是六氟丙烯、全氟烷基乙烯醚、全氟-(2,2-二甲基-1,3-二氧雜環(huán)戊烯)和氯三氟乙烯。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用未經(jīng)處理的PTFE和必要時與PTFE不同的高性能聚合物，其平均原級顆粒大小D₅₀為大約10μm至大約200μm，優(yōu)選大約10μm至大約100μm。利用這些顆粒大小，在制造蜂窩塊時尤其是可以得到：

-好的表面特性，尤其是很小的粗糙深度和容易的可清潔性，

-可選地待加工的填料的均勻分布，

-帶有高抗拉強度和高斷裂伸長率的良好機械特性，

-甚至在應(yīng)用低的直至平均的擠壓力的情況下的良好機械特性。

由于相對于僅帶有顆粒大小為大約400μm或更大的未經(jīng)處理的PTFE而更小的結(jié)晶度可以得到燒結(jié)的PTFE，并且為此也考慮PTFE再生料。

在之前參考了原級顆粒大小，這是因為在顆粒積聚物在加工條件下分裂為其原級顆粒的前提條件下，帶有明顯更大的粒子大小的未經(jīng)處理的PTFE的顆粒積聚物也可以被加工。當(dāng)顆粒積聚物在大約150bar或更小的情況下分裂為原級顆粒時，例如可以使用帶有顆粒大小為100μm至3000μm的顆粒積聚物。

適當(dāng)?shù)奶盍习墙饘偬盍虾徒饘偬盍希鼈円部梢允褂迷诨旌衔镏?。作為填料考慮到顆粒形填料和纖維形填料。利用填料尤其是可以優(yōu)化根據(jù)本發(fā)明待使用的塑料材料的導(dǎo)熱性和熱容量，并且必要時也可以優(yōu)化根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊的機械特性。

塑料材料優(yōu)選地包含非金屬填料和/或金屬填料，其中，相應(yīng)的填料的平均顆粒大小D₅₀優(yōu)選為大約100μm或更小。

鑒于優(yōu)選地選出根據(jù)本發(fā)明待使用的塑料的原級顆粒大小，填料的顆粒大小鑒于力求達到的在塑料材料中的均勻分布而為大約2μm至大約300μm，優(yōu)選大約2μm至大約150μm。

一種或多種塑料的原級顆粒的平均顆粒大小D₅₀與填料的平均顆粒大小D₅₀的比優(yōu)選在大約1:2至大約2:1的范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，在塑料材料中包含有份額為直至大約80重量％，進一步優(yōu)選地份額為直至大約40重量％，在特定的實施方式中進一步優(yōu)選地直至大約35重量％的非金屬填料。由于金屬填料的更高的密度，在塑料材料中可以包含有份額為直至大約90重量％，優(yōu)選直至大約60重量％的金屬填料。

填料在塑料材料中的總體積份額可以最大為大約90體積％，但優(yōu)選應(yīng)該為大約50體積％或者更少，進一步優(yōu)選為大約40體積％或更少。

加工成蜂窩塊的塑料材料優(yōu)選具有大約10N/mm²或更大的抗拉強度(根據(jù)ISO 12086-2利用帶有橫截面為1x 5mm²的條帶形的檢驗體測量)。蜂窩塊的塑料材料的抗拉強度在條帶形的樣品體的情況下優(yōu)選為15N/mm²或更大，進一步優(yōu)選為大約20N/mm²或更大，更進一步優(yōu)選為大約25N/mm²或更大。通常，抗拉強度為大約35N/mm²或更小。在之前限定的抗拉強度范圍內(nèi)，在不帶有填料的塑料材料的情況下得到較高的值，而在帶有填料的塑料材料的情況下得到較低的值。

加工成蜂窩塊的塑料材料的斷裂伸長率(根據(jù)ISO 12086-2在條帶有橫截面為1x 5mm²的帶形的樣品體上測量)優(yōu)選為大約80％或更大，尤其是為大約100％或更大，進一步優(yōu)選為大約150％或更大，最優(yōu)選為大約200％或更大。

根據(jù)本發(fā)明，可以獲得帶有能被非常好地清潔的表面的蜂窩塊，其中，為此，蜂窩塊的表面的輪廓平均算術(shù)偏差Ra(根據(jù)DIN EN ISO1302沿蜂窩塊通道的縱向方向測量)為大約10μm或更小，優(yōu)選為大約5μm或更小。

優(yōu)選地，鑒于可清潔性，蜂窩塊的表面的粗糙深度Rz(根據(jù)DIN EN ISO 1302沿蜂窩體的蜂窩塊通道的縱向方向測量)為大約50μm或更小，尤其是為大約40μm或更小，優(yōu)選為大約30μm或更小，最優(yōu)選為大約20μm或更小。

根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊優(yōu)選具有帶有導(dǎo)熱性為大約0.3W/(m·k)或更大的塑料材料。

根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊優(yōu)選具有帶有熱容量為大約0.9J/(g·k)或更大的塑料材料。

針對導(dǎo)熱性和熱容量的之前推薦的值有利于在由蜂窩塊形成的熱交換器元件與流過的煙氣之間的高效的熱交換以及有利于熱交換器元件的存儲能力。

在根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊的幾何形狀中，各種各樣的設(shè)計方案是可行的。

根據(jù)優(yōu)選的幾何形狀，流體通道具有多邊形的，尤其是方形的或六邊形的橫截面。

蜂窩塊的流動通道的通道壁優(yōu)選具有大約0.8mm至大約2mm，更優(yōu)選地至大約1.6mm的厚度。

蜂窩塊的流動通道的敞開的橫截面優(yōu)選累計為蜂窩塊的底面的大約75％或更大。

本發(fā)明的蜂窩塊可以要么用作熱交換器元件，要么在其幾何形狀中通過切割調(diào)整地用作熱交換器元件。

通常需要帶有多個不同尺寸的底面的用于裝備轉(zhuǎn)子的熱交換器元件。

蜂窩塊可以經(jīng)濟地制造為帶有例如440mm x 450mm的底面和150mm的高度(相應(yīng)于流動通道長度)的單元。在另外的配置中，底面的尺寸為例如510mm x 525mm，而高度為250mm。流動通道幾何形狀例如可以具有六邊形的橫截面，其帶有大約7.2mm的棱邊長度。

如果需要更大的尺寸的熱交換器元件，那么可以以簡單的方式，在使用兩個或多個根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊的情況下制造出相應(yīng)需要的幾何形狀的熱交換器。

為此，兩個或多個蜂窩塊可以沿流動通道的縱向方向依次連接，用以改變流動通道長度。蜂窩塊的流動通道在此優(yōu)選對齊地取向。

替選地，在蜂窩體之間可以放置墊片，墊片在非對齊地布置的流動通道的情況下確保足夠的氣體流量。墊片例如可以安置在蜂窩體的角區(qū)域中。墊片與蜂窩體的連接可以機械地實現(xiàn)，例如借助形狀鎖合(Formschluss)和力鎖合(Kraftschluss)實現(xiàn)，或可以材料鎖合地(stoffschlüssig)實現(xiàn)，例如通過焊接或粘貼實現(xiàn)。

如果力求達到底面的擴大，那么蜂窩塊以流動通道平行并排取向地連接成熱交換器元件。

顯然地，多個蜂窩塊的連接也可以為了擴大底面和為了延長流動通道累積地進行。

蜂窩塊連接成能作為整體操縱的熱交換器元件可以機械地實現(xiàn)，例如借助形狀鎖合或力鎖合實現(xiàn)，或者可以材料鎖合地實現(xiàn)，例如通過粘貼或焊接實現(xiàn)。

熱交換器元件也可以在該情況下在其幾何形狀中通過切割或切鋸匹配要求，并且尤其是在垂直于流動通道的縱向方向的平面中楔形地構(gòu)造。

蜂窩結(jié)構(gòu)的在切割蜂窩塊或蜂窩體中分出的部分可以為了制造另外的熱交換器元件而順利地與蜂窩塊以上面已經(jīng)描述的方式連接。

附圖說明

本發(fā)明的這些設(shè)計方案和另外的有利的設(shè)計方案借助附圖在下面詳細闡述。其中：

圖1示出帶有煙氣清潔設(shè)施的燃煤發(fā)電站的示意圖；

圖2示出用于容納根據(jù)本發(fā)明的熱交換器元件的轉(zhuǎn)子的示意圖；

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊的示意圖；

圖4示出圖3的多個相互連接成更大的熱交換器元件的蜂窩塊的示意圖；

圖5示出在其底面幾何形狀中楔形地構(gòu)造的根據(jù)本發(fā)明的熱交換器元件的示意圖；和

圖6A和6B示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和根據(jù)本發(fā)明的分別帶有導(dǎo)熱涂料的材料樣品的照片。

具體實施方式

圖1示出帶有燃燒器12和煙氣清潔設(shè)施14的燃煤發(fā)電站10的示意圖。燃燒器12包括帶有燃燒室18的燃燒爐16，被碾碎的煤通過燃料供應(yīng)線路20輸送至燃燒室，燃燒空氣通過輸入線路22輸送至燃燒室。在燃燒室18上方，在燃燒爐16中布置有蒸汽產(chǎn)生器24，在蒸汽產(chǎn)生器中產(chǎn)生水蒸氣，用以運行蒸汽渦輪26。蒸汽渦輪26驅(qū)動未示出的發(fā)電機。在煤于燃燒室18中燃燒時形成的煙氣通過煙氣線路28導(dǎo)出燃燒爐16。

燃燒空氣通過輸入線路22在引入到燃燒爐16的燃燒室18中之前導(dǎo)引通過熱交換器30，并且在那里由通過煙氣線路28引入的煙氣加熱。熱交換器具有進氣區(qū)域32和煙氣區(qū)域34。在熱交換器30中，沿豎直方向看存在多個溫度區(qū)，其中，在其中煙氣的溫度下降到冷凝溫度(露點T_D)以下的區(qū)由于得到冷凝產(chǎn)物而特別具有腐蝕危險。

在熱交換器30中存在轉(zhuǎn)子36，轉(zhuǎn)子裝備有熱存儲和熱傳遞媒介，其在煙氣區(qū)域34中吸收在那里被導(dǎo)引穿過的煙氣的熱量，并且在經(jīng)過對置的進氣區(qū)域32時將熱量輸出到在那里流過的燃燒空氣上。煙氣的溫度在穿過熱交換器30時例如從大約250℃下降到大約160℃，而進氣的溫度從環(huán)境溫度例如上升到大約150℃。轉(zhuǎn)子36的直徑根據(jù)需要的熱交換器性能經(jīng)常在5m至25m的范圍內(nèi)。尤其是當(dāng)僅使用常規(guī)的、基于搪瓷的鋼板的媒介時，完全裝備有熱存儲和熱傳遞媒介的轉(zhuǎn)子的重量可以根據(jù)大小而定是1000噸和更重。

為了除塵，將冷卻的煙氣通過線路29輸送至靜電式顆粒分離器，隨后簡稱為ESP單元44。

在ESP單元44后，制備的(被大部分除塵的)煙氣通過線路48輸送至再生式熱交換器50，也簡稱為REGAVO，在其中，制備的煙氣例如從大約160℃進一步冷卻到大約90℃的溫度，或者更低。

熱交換器50包含裝備有熱存儲和熱傳遞媒介的轉(zhuǎn)子52，其吸收由被除塵的煙氣輸出的熱量，煙氣為此導(dǎo)引穿過熱交換器50的第一區(qū)域54，并且隨后通過線路62輸送至煙氣脫硫設(shè)施64。

被除塵的煙氣的溫度在穿過熱交換器50的第一區(qū)域54時從例如大約150℃下降到大約85℃至大約90℃。

來自于煙氣脫硫設(shè)施64的被脫硫的煙氣總是還具有在例如大約40℃至大約50℃的范圍內(nèi)的溫度，并且通過線路66，與未脫硫的煙氣對流地引導(dǎo)穿過熱交換器50的第二區(qū)域56，并且由此加熱到大約90℃至大約100℃。

線路68將脫硫的、再次加熱的煙氣從熱交換器50引導(dǎo)至煙囪70。通過重新加熱到大約90至大約100℃，煙氣具有足夠大的浮力，以便從煙囪進入到大氣中。

可選地，在煙氣脫硫設(shè)施(REA)和煙囪70之間，另外的模塊(未示出)整合到煙氣流中，用于煙氣的選擇性催化還原(SCR)。該另外的模塊也可以類似于REA，可以裝備有容克式熱交換器，以便提高催化劑的效果。

針對進氣加熱和在所示的和在許多不同的概念中的煙氣脫硫設(shè)施中，所謂的容克式氣體預(yù)熱器用作熱交換器，其裝備有轉(zhuǎn)子36或52，并承擔(dān)從煙氣區(qū)域至進氣區(qū)域的熱傳輸或從相應(yīng)的熱交換器30或50的第一區(qū)域至第二區(qū)域的熱傳輸。

圖2示意性地示出這種轉(zhuǎn)子，其形式為盤形的轉(zhuǎn)子100，其直徑可以是20m并且可以更大。盤形的轉(zhuǎn)子100的體積由柱形的外壁102限界，并且劃分為多個腔104、105、106、107、108、109，它們帶有基本上梯形的輪廓。劃分一方面借助多個徑向延伸的分隔壁110、112來實現(xiàn)并且另一方面借助同中心于外壁構(gòu)造的柱形壁114、115、116、117、118、119來實現(xiàn)。

腔104、105、106、107、108、109可以裝備有可更換的、在大小上匹配的熱交換器元件130，其由根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊形成。這種蜂窩塊或熱交換器元件遍布有許多流動通道，其平行于轉(zhuǎn)子100的軸向方向延伸。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊150，其帶有許多彼此平行地取向的流動通道152，流動通道彼此通過流動通道壁154分隔。

流動通道152的橫截面是六邊形的。在1.2mm的流動通道壁厚的情況下，在彼此對置的流動通道壁的間距為14.3mm的情況下(通道壁的延伸尺寸分別為大約7.2mm)，用于氣體流過蜂窩塊150的自由的橫截面為蜂窩塊150的底面的大約83％。比表面積為大約150m²/m³。

如果蜂窩塊底面的尺寸為450mm x 440mm，并且高度為150mm，那么蜂窩塊的重量為大約13kg(例如由Inoflon 230 PTFE初始積聚；原級顆粒大小D₅₀＝25μm；積聚顆粒大小D₅₀＝350μm；制造商Gujarat Fluorochemicals有限公司，印度)。

另外的帶有525mm x 510mm的底面和250mm的高度的實施方式具有大約34kg的重量(Inoflon 230PTFE初始積聚)。

替選地可以使用非積聚的未經(jīng)處理的PTFE(例如Inoflon 640；顆粒大小D₅₀＝25μm；制造商Gujarat Fluorochemicals有限公司，印度)，在需要時也可以在混合的范圍內(nèi)在非積聚的未經(jīng)處理的PTFE中均勻分布地添加形式為基于石墨或煤煙的導(dǎo)熱涂料的填料。在混合中出現(xiàn)的并且隨后積聚的顆粒比積聚的未經(jīng)處理的PTFE具有更小的堆積密度?；诟〉亩逊e密度，在上面提到的大小的蜂窩塊的情況下于是得到大約11kg或大約28kg的重量。

基于生產(chǎn)技術(shù)原因，熱交換器元件經(jīng)常不是一體式地制成，而是根據(jù)需要的大小，將多個，例如兩個或四個方形的蜂窩塊相互連接，尤其是相互焊接，并且然后通過切割成需要的楔形制造出熱交換器元件。

在圖4中示例性地示出蜂窩體200，其通過焊接四個蜂窩塊202、204、206和208得到，其中，在各個蜂窩塊202、204、206和208的相互接觸的側(cè)壁上使用PFA薄膜(例如由PFA 6515NZ制成，薄膜厚度為50μm；制造商Novoflon制造有限公司，Siegsdorf)，以便得到蜂窩塊相互間的安全的且可機械負(fù)載的連接。

利用該技術(shù)，可以由尺寸為440mm x 450mm的四個蜂窩塊202、204、206和208得到尺寸為870mm x 880mm的蜂窩體200。如果以大小為510mm x 525mm的蜂窩塊202、204、206和208開始，那么以該方式得到尺寸為1020mm x 1030mm的蜂窩體200。

在圖5中示意性地示出方形的蜂窩塊或還有蜂窩體250相對于具有梯形的底面的熱交換器元件252的切割圖，例如，該熱交換器元件通常在結(jié)合圖1描述的轉(zhuǎn)子30、50中或在結(jié)合圖2描述的轉(zhuǎn)子100中用作熱交換器元件130，或者在那里安裝到轉(zhuǎn)子腔中，并且可以為了嵌入式(in-line)清潔保留在那里，或者可以為了離線式(off-line)清潔也又被更換。

在切割中分出的蜂窩塊部分可以進一步使用，并且與另外的蜂窩塊連接，例如粘貼或焊接成熱交換器元件。

熱交換器元件由于通過(也呈其制備的、已除塵的形式的)煙氣導(dǎo)致的腐蝕性灰塵顆粒和煙氣的進入而必須被定期清潔，從而一方面對這些元件的簡單的和安全的操縱是特別重要的，另一方面對蜂窩結(jié)構(gòu)的簡單的清潔是特別重要的。蜂窩塊壁的抗拉強度和斷裂伸長率(根據(jù)ISO 12086-2測量)以及其表面特性，尤其是耐化學(xué)藥品作用能力和作為粗糙深度和輪廓平均算術(shù)偏差被測量的粗糙度(根據(jù)DIN EN ISO1302測量)在此是重要的。

鑒于煙氣的在熱交換器中出現(xiàn)的溫度為例如大約250℃，PTFE材料的耐熱性也是重要的。

針對包含熱交換器元件的轉(zhuǎn)子在熱量從其中一個氣體流傳遞到相應(yīng)沿逆流輸送的氣體流時的功效，所使用的熱存儲媒介和熱傳遞媒介的熱容量和導(dǎo)熱性的參數(shù)是決定性的。

基于這些觀點，本發(fā)明也考慮到選出塑料材料和必要時選擇填料來制造熱交換器元件或制造為了制造熱交換器元件而生產(chǎn)出的蜂窩塊。

隨后，蜂窩塊或由其制造的熱交換器元件的可根據(jù)本發(fā)明得到的有利的特性借助示例和比較示例詳細闡述。

示例和比較示例

在根據(jù)本發(fā)明的示例和比較示例中用于制造蜂窩塊的工具可以與在DE 195 12 351 C1中針對制造蜂窩塊的第二變型方案推薦的工具類似。

針對將根據(jù)本發(fā)明使用的、常規(guī)的塑料材料加工成帶有結(jié)合圖3的描述提到的尺寸的蜂窩塊的適當(dāng)?shù)臈l件(其也在隨后還將描述的根據(jù)本發(fā)明的示例1至5以及比較示例中使用)在于如下：

-在室溫的情況下以250bar(示例1和2以及比較示例V1和V2)或者120bar(示例3至6和比較示例V3和V4)將呈蜂窩塊形式填充的塑料材料壓縮成坯件；

-在空氣循環(huán)加熱爐中，在大約380℃的情況下燒結(jié)坯件500分鐘(所有的示例和比較示例)；

-將燒結(jié)的蜂窩塊受控地從大約380℃以大約0.35℃/min的冷卻速率(示例2和4至6以及比較示例V2和V4)冷卻到大約300℃；隨后可以更快地冷卻，例如以大約0.5℃/min的冷卻速率。

-將燒結(jié)的蜂窩塊受控地從大約380℃以大約0.35℃/min的冷卻速率(示例1和3以及比較示例V1和V3)冷卻到大約320℃；隨后更快地冷卻，例如以大約10℃/min的冷卻速率。

如實驗結(jié)果示出的那樣，從320℃的溫度就已經(jīng)開始的更快的冷卻原則上是可行的，然而是不推薦的，這是因為在溫度為320℃的情況下，凝膠狀地存在的PTFE的再結(jié)晶還沒有進行。這只有在溫度為大約312℃的情況下才發(fā)生。如果在320℃時已經(jīng)開始快速冷卻，那么可能導(dǎo)致不期望的、不受控的體積收縮，從而往往不能夠得到預(yù)定的構(gòu)件幾何形狀。

為了確定抗拉強度和斷裂伸長率，從蜂窩塊取出橫截面尺寸為1mm x 5mm和長度為60mm的樣品，并且其根據(jù)ISO 12086-2經(jīng)受檢驗方法。在檢驗時的自由的夾緊長度為23mm。

表面粗糙值Ra和Rz根據(jù)DIN EN ISO 1302在得到的蜂窩塊沿流動通道的縱向方向的壁表面上確定。

在使用初始的積聚的PTFE材料(例如Inoflon 230)和120bar的擠壓力的情況下，針對結(jié)合圖3描述的蜂窩塊150或由其制造的熱交換器元件得到360kg/m³的比重。該燒結(jié)的材料隨后也被稱為PTFE(白色)。

相反地，如果使用帶有基于石墨或煤煙制造的導(dǎo)熱涂料(例如Timrex C-therm TM002，顆粒大小D₅₀＝38μm；制造商TIMCAL有限公司，瑞士)的填料(3重量％)的非積聚的未經(jīng)處理的PTFE(例如Inoflon640)，那么首先，混合物(谷粒狀的微粒)必須由非積聚的未經(jīng)處理的PTFE和填料制成，以便確保填料在塑料材料中的均勻分布。隨后，非松散的混合物經(jīng)受造粒來制造積聚的顆粒。積聚物的在此得到的顆粒大小D₅₀例如可以在大約1mm至大約3mm的范圍內(nèi)。雖然積聚顆粒在壓縮(擠壓力例如為大約120bar)時分裂，但是由于這樣形成的、比積聚的未經(jīng)處理的PTFE具有更小的堆積密度的積聚物還是得到模具的更小的填充重量，并且因此得到蜂窩塊的更小的比重(大約300kg/m³)。

隨后，在名稱PTFE(黑色)的情況下也參考該燒結(jié)的材料。

驚奇地，盡管針對以填料改變的PTFE材料相對非填充的更緊密的PTFE材料存在更小的比重，但是還是得到更好的熱容量，其此外明顯超過聚丙烯或鋼的熱容量，并且可以與搪瓷鋼的熱容量類似(參見表1)。蜂窩塊的明顯更小的重量此外也有利于操縱。

之前提到的材料產(chǎn)生在直徑為21m的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈的情況下的不同的熱傳輸值，它們同樣在表1中列出。典型的轉(zhuǎn)子速度為大約40圈/小時至大約90圈/小時。

表1

相對于使用由鋼或搪瓷鋼構(gòu)成的熱存儲媒介和熱傳遞媒介，利用根據(jù)本發(fā)明的基于材料PTFE(白色)或PTFE(黑色)的熱交換器元件，在所謂的冷端部位置中，在比重同時明顯減小的情況下得到大于2倍的熱容量，這不僅在操縱媒介本身中，而且也在維護熱交換器中總體上表現(xiàn)出經(jīng)濟上的優(yōu)點。

針對隨后闡述的示例1至5，積聚的未經(jīng)處理的PTFE(Inoflon 230)用作塑料材料。

針對比較示例，代替在現(xiàn)有技術(shù)(DE 195 12 351C1)中推薦的PTFE再生料地，由于再加工性的原因使用預(yù)先燒結(jié)的PTFE(Inoflon510；顆粒大小D₅₀＝400μm；制造商：Gujarat Fluorochemicals有限公司，印度)，該預(yù)先燒結(jié)的PTFE在其加工特性中可以類似于PTFE循環(huán)料或再生料。

關(guān)于不同的參數(shù)的實驗結(jié)果在示例和比較示例中，在隨后的表2中列出。

*3重量％導(dǎo)熱涂料(Timrex C-Therm TM002)

針對根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊，從針對機械特性的這些值中得到相對根據(jù)DE 195 12 351 C1制造的蜂窩塊明顯更好的抗拉強度，也就是說，即使在比像在現(xiàn)有技術(shù)中推薦的那樣的高擠壓力的一半更小的情況下，并且也在很大的范圍內(nèi)不依賴于選擇的冷卻溫度曲線。

此外，在根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊中得到明顯更光滑的表面，其使更簡單地清潔來自煙氣的沉淀物成為可能。

因此，不僅對蜂窩塊或由其制造的熱交換器元件的操縱基于明顯改進的機械堅固性而得到改進，而且清潔也可以更有效地和更廉價地執(zhí)行。

總之，得到根據(jù)本發(fā)明的熱交換器元件相對在DE 195 12 351 C1中提出的熱交換器元件的明顯更經(jīng)濟的運行，甚至在考慮到用于制造熱交換器元件的初始材料的更高的成本的情況下。

圖6A和6B對比地示出在不同的放大圖中的兩個材料樣品，其中，在圖6A的情況下，材料樣品以帶有顆粒大小D₅₀為大約400μm的Inoflon 510(預(yù)先燒結(jié)的PTFE)和3重量％份額的帶有顆粒大小D₅₀為大約38μm的范圍的導(dǎo)熱涂料(Timrex C-therm TM002)的混合物為基礎(chǔ)來制造，而在圖6B的情況下，根據(jù)本發(fā)明合成的材料樣品以帶有原級顆粒大小D₅₀為大約25μm的未經(jīng)處理的的非積聚的PTFE(Inoflon640)和同樣3重量％的相同的導(dǎo)熱涂料的混合物為基礎(chǔ)而得到。

在兩種情況下，帶有外直徑為75mm和內(nèi)直徑為40mm的空心柱形的檢驗體以大約250bar的壓力受擠壓，隨后，在溫度為大約380℃的情況下，在240分鐘內(nèi)燒結(jié)。根據(jù)檢驗標(biāo)準(zhǔn)ASTM D 4894的預(yù)定參數(shù)以大約1℃/min的冷卻速率從大約380℃冷卻到室溫。

從柱形的樣品體分出帶有厚度為1mm的薄片，并且其在測量顯微鏡下檢驗(參見圖6A和6B的照片)。

在根據(jù)本發(fā)明合成的樣品的情況下，可以從柱形的檢驗體削去帶有厚度為1mm的薄膜，而比較樣品的機械強度和一致性很小，從而薄膜不能夠被削去。

從兩個樣品的比較(如在圖6A和6B所示的那樣)中，尤其是在放大圖中看到的是，利用PTFE再生料或類似的預(yù)先燒結(jié)的PTFE質(zhì)量作為初始材料，一方面不能夠得到導(dǎo)熱涂料在混合物中的均勻分布。

另一方面，基于PTFE再生粒的樣品的機械特性是不充分的，從而不能夠制造出在轉(zhuǎn)子運行時可以較長時間使用的熱交換器元件。這是特別重要的，因為PTFE材料作為這樣的熱交換元件由于其化學(xué)惰性而允許了熱交換器元件的非常長的運行時間。然而，非常長的運行時間(例如15年或更長)可以利用根據(jù)本發(fā)明的蜂窩塊或由其制造的熱交換器元件確保。