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CN118248896A - 气体处理部件 - Google Patents

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CN118248896A
CN118248896A CN202311758776.5A CN202311758776A CN118248896A CN 118248896 A CN118248896 A CN 118248896A CN 202311758776 A CN202311758776 A CN 202311758776A CN 118248896 A CN118248896 A CN 118248896A
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counter
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CN202311758776.5A
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J-P·H·汉森斯
M·迪比松
M·路西克
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Poselle Flanders
Original Assignee
Poselle Flanders
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Abstract

本发明涉及一种气体处理部件。气体处理部件包括横流式热交换器和与所述横流式热交换器串联布置的逆流式热交换器。所述横流式热交换器和所述逆流式热交换器各自包括芯，所述芯包括热交换器板的堆叠，其中，所述横流式热交换器的所述热交换器板形成供第一气流通过所述横流式热交换器的第一通道，并且形成供第二气流通过所述横流式热交换器的第二通道。形成所述第一通道的相邻热交换器板之间的第一距离小于形成所述第二通道的相邻热交换器板之间的第二距离。

Description

气体处理部件
技术领域
本发明涉及气体处理部件，具体地说，涉及包括热交换器的气体处理部件。
背景技术
例如，从DE 20 2021 103 801U中，已知一种气体处理系统，该气体处理系统允许预热两个气流并且包括例如高温燃料电池在与气体处理系统结合使用时的操作的一般优化。
这种气体处理系统的优化取决于诸如例如热效率或成本和空间约束这样的若干参数。具体地说，高效热交换器是昂贵的。具有高热效率的热交换器常常产生高背压(压降)。这可以通过使热交换器尺寸更大来改善，但结果是成本增加。
因此，需要一种优化现有技术的气体处理系统的气体处理部件。具体地说，需要具有降低的成本和尺寸的高效气体处理部件。
发明内容
根据本发明，提供了一种包括横流式热交换器和与横流式热交换器串联布置的逆流式热交换器的气体处理部件。因此，逆流式热交换器相对于通过热交换器的流动方向布置在横流式热交换器的下游。横流式热交换器和逆流式热交换器各自包括芯，芯包括热交换器板的堆叠。横流式热交换器的热交换器板形成供第一气流通过横流式热交换器的第一通道，并且形成供第二气流通过横流式热交换器的第二通道。在横流式热交换器中，形成第一通道的相邻热交换器板之间的第一距离小于形成横流式热交换器的第二通道的相邻热交换器板之间的第二距离。
虽然若干参数可能影响热交换器堆叠的通道中的流动力学，但通道的横截面是一个主要特征。因此，在热交换器堆叠中，压降受到相邻板之间的距离进而通道的高度的强烈影响，其中气流在板之间流动。
利用大的第二通道，横流式热交换器中的第二气流的压降可以保持小。大的第二通道提供了高体积流量(特别是热气流)但压降小的通过。较小的第一通道通常用于低体积的第一流特别是冷气流，从而在利用横流式热交换器的第一通道通过横流式热交换器时的压降极小。
横流式热交换器通常具有低热效率，但可以以低成本制造。另外，第一气流可以被加热，由此冷却(可能仅略微冷却)第二热气流。
与初始热的第二流的流量相比，被如此部分冷却的第二流具有较小的体积流量。因此，在随后的逆流式热交换器中，第二流的体积流量较小，因此通过逆流式热交换器的压降减小。使气体处理部件中的第三气流以相对于第二气流以逆流的方式通过逆流式热交换器。第三气流是通常在逆流式热交换器中具有低体积流量和相应的低压降的冷流。
逆流式热交换器由于其构造和工作原理而具有高的热效率。
通常，如果在横流式热交换器和逆流式热交换器中，两个热交换器的表面积与热传递系数的乘积相同，并且如果两个输入流具有相同的参数(诸如，成分、质量流量)，则逆流式热交换器的热效率与横流式热交换器相比好10％。
在本发明中，第二气流在横流式热交换器中被部分冷却，使得逆流式热交换器的尺寸可以减小，因为必须传递给第三气流的热量较少。
另外，可以通过提高逆流式热交换器的热效率来减小其尺寸。可以通过减小用于第二气流的第二通道的横截面来增加其热效率。虽然当减小通道横截面时压降通常变大，但在本气体处理部件中，这种压降升高是有限的：第二气流已在横流式热交换器中被部分冷却，使得通过逆流式热交换器的第二气流的流量降低。
已发现，通过在横流式热交换器中处理具有高体积流量的热气并随后在逆流式热交换器中处理部分冷却然后具有更低流量的热气，可以实现气体处理部件的总体改进。
总之，通过提供低成本、低效率的横流式热交换器，可以降低组合的气体处理部件的总压降并且降低逆流式热交换器的成本。一个大而昂贵的逆流式热交换器被低成本的横流式热交换器和更昂贵但小的逆流式热交换器的更具成本效益的组合所取代。
已发现，鉴于横流式热交换器中具有可接受的热效率的低压降，第一通道的高度与第二通道的高度之间的比率可以被优化。因此，可以通过选择热交换器板的距离来实现横流式热交换器的总体优化。
优选地，第二距离与第一距离的比率在1.2至6之间。更优选地，第二距离与第一距离的比率在1.5至4之间甚至更优选地1.5至3。相邻的热交换器板的距离或横流式热交换器中的第一通道与横流式热交换器中的第二通道的高度的比率分别已提供在最小化的压降条件下相对于热效率优化的结果。这种优化特别适用于在高于例如400摄氏度特别是高于800摄氏度的温度范围内具有大流量的热气体流的横流式应用。这优选地与例如具有环境温度的低流量冷气流相结合。
在横流式热交换器中，对于第一气流来说，第一通道的相邻热交换器板之间的距离优选地在1毫米和1.5毫米之间，更优选地为1毫米。
在横流式热交换器中，对于第二气流来说，第二通道的相邻热交换器板之间的距离优选地在2毫米和3毫米之间，更优选地为2毫米。
已知横流式热交换器与逆流式热交换器相比具有低热效率，并且具有低流动均匀性，特别是相对于横流式热交换器出口处的温度均匀性。
为了提高横流式热交换器的热效率，可以在相邻的热交换器板之间布置波纹板。
波纹板可以布置在横流式热交换器的第一通道中的相邻热交换器板之间或第二通道中的相邻热交换器板之间。波纹板可以布置在横流式热交换器的第一通道和第二通道中的相邻热交换器板之间。
优选地，波纹板布置在横流式热交换器的第一通道的各个相邻热交换器板之间。
优选地，波纹板布置在横流式热交换器的第二通道的各个相邻热交换器板之间。
优选地，波纹板布置在横流式热交换器的各个相邻热交换器板之间。
布置在通道中的波纹板产生湍流，并且增强与在通道中流动的气流的接触面积。
波纹板优选地由诸如例如金属(例如，不锈钢)这样的导热材料制成。
波纹板的厚度可以适应通道高度的尺寸，因此适应热交换器板之间的供波纹板布置在其间的距离。波纹板的厚度可以例如在0.4毫米和1.2毫米之间。
优选地，横流式热交换器的热交换器板是平板。
优选地，逆流式热交换器的热交换器板是平板。
平板有益于焊接并且可以以低成本制造。
热交换器板优选地由诸如例如金属(例如，不锈钢)这样的导热材料制成。
横流式热交换器与逆流式热交换器的热交换器板的厚度可以相同。优选地，逆流式热交换器的热交换器板的厚度略小于横流式热交换器的热交换器板的厚度。
横流式热交换器的热交换器板的厚度可以例如在0.15毫米和2毫米之间，更优选地在0.4毫米和1.2毫米之间，例如为1毫米。
逆流式热交换器的热交换器板的厚度可以例如在0.1毫米和2毫米之间，更优选地在0.15毫米和0.6毫米之间，例如为0.4毫米。
优选地，横流式热交换器与逆流式热交换器的热交换器板是平板。
平坦的热交换器板可以具有光滑的平面表面，或者可以包括表面结构以优化热交换器中的流动引导。特别地，逆流式热交换器的热交换器板可以包括表面结构。表面结构可以是例如小突起或凹槽，例如诸如例如表面波纹这样的规则结构。
优选地，具有表面结构的热交换器板仅设置在逆流式热交换器中。
横流式热交换器包括第一入口和第一出口，第一流经由第一入口和第一出口进入和离开横流式热交换器。横流式热交换器还包括第二入口和第二出口，第二气流经由第二入口进入横流式热交换器，并且第二气流经由第二出口离开横流式热交换器。
优选地，偏转板布置在横流式热交换器的第二出口处，以用于使在第二出口处离开横流式热交换器的第二气流的一部分偏转。
横流式热交换器一般在热交换器出口处具有低的流动均匀性，特别是低的温度均匀性。由于温度差异，导致在横流式热交换器的不同通道中的部分流之间也出现压降差异。
已发现，布置在横流式热交换器出口处的偏转板可以改善流动均匀性。偏转板使转出口气流的一部分偏转，并且在横流式热交换器出口处或紧接该出口下游的整个气流中引起湍流。在本发明的气体处理部件中，离开横流式热交换器的各个第二通道的第二气流的一部分被偏转板偏转，并且与从横流式热交换器的同一第二通道和其他第二通道离开横流式热交换器的第二气流的其他部分相混合。如此均匀的第二气流此时可以进入逆流式热交换器。
偏转板覆盖横流式热交换器出口的一部分。该部分大得足以实现所期望的湍流和后续的流动均匀性。另外，所述部分足够小，以便仅在一定程度上阻碍第二气流，目的是不引起不期望的压降。
优选地，偏转板覆盖横流式热交换器的第二出口的30％和70％之间。更优选地，偏转板覆盖40％和60％之间，甚至更优选地，偏转板覆盖横流式热交换器的第二出口的45％至50％。
这些覆盖范围提供了良好的流动均匀性，并且压降极小。
第二气流的一部分的偏转使第二气流的一部分偏离横流式热交换器中的原始流动方向，特别地偏离横流式热交换器出口处的气流方向。然而，通过整个气体处理部件的主流动方向(例如自上而下的方向)优选地保持相同。
第二气流的一部分的偏转可以是若干度。第二气流的一部分的偏转优选地大于50度。优选地，第二气流的一部分的偏转具有最大90度。
优选地，偏转板被布置为将第二气流的一部分偏转90度。这可以例如通过将端盖形式的偏转板附接在横流式热交换器的出口的一部分上方来实现。
因此，可以利用非常有效且节省空间和成本的偏转板的设置和布置来实现第二气流的良好流混合。
优选地，偏转板是封闭板。“封闭板”在这里被理解为在偏转板的覆盖横流式热交换器的第二通道的出口的部分中不包括开口的偏转板。由此，可以保证将要偏转的第二气流的一部分被完全偏转。
优选地，偏转板是平坦板。
优选地，偏转板布置在横流式热交换器的第二出口和逆流式热交换器的第二入口之间。优选地，偏转板被布置为当第二气流正在离开横流式热交换器时，使第二气流在侧向方向或与第二气流的流动方向基本上垂直的方向上偏转。然后，部分偏转的第二气流与未被偏转板偏转的第二气流的其余部分相混合。如此均匀且在横流式热交换器中部分冷却的第二气流随后进入逆流式热交换器。第二气流进入由逆流式热交换器的热交换器板堆叠形成的第二通道。
优选地，偏转板布置在横流式热交换器的第二通道的出口的一部分和逆流式热交换器的第二通道的入口的一部分之间。
偏转板布置在横流式热交换器的第二通道的出口的仅仅一部分和逆流式热交换器的第二通道的入口的仅仅一部分之间。
通过覆盖逆流式热交换器的一些入口，第二气流不仅相对于温度是均匀的，偏转板还支持第二气流分布到逆流式热交换器的不同的第二通道。另外，偏转板充当压力均衡器。
通过均匀气流的供应，可以充分地利用高效逆流式热交换器的热效率。
可以通过横流式热交换器的通道针对逆流式热交换器的通道的特定布置来进一步改善离开横流式热交换器的数个第二通道的第二气流的流混合。
通过横流式热交换器的不同第二通道的部分第二气流可以在它们的通道出口处具有显著的温度差，并且离开横流式热交换器的第二气流可以表现出低流动均匀性。通过将两个后续热交换器的板堆叠的布置相对于彼此旋转，可以改善流动均匀性，因为离开上游热交换器的部分气流被引导进入并分到后续热交换器的不同通道中。
当从横流式热交换器通过到逆流式热交换器时以及在逆流式热交换器中，部分气流继续在基本上相同的方向上流过横流式热交换器。由此，在这些部件上第二气流的压降被最小化。由于部分气流分布到逆流式热交换器中的不同通道中，可以实现第二气流的进一步流混合和均匀化。
优选地，横流式热交换器的热交换器板的平面垂直于逆流式热交换器的热交换器板的平面布置。通过该措施，逆流式热交换器中的第二气流的流动方向可以与前面的横流式热交换器中的第二气流的流动方向相同或平行。然而，来自横流式热交换器的个体部分流被分布到逆流式热交换器中的数个通道。
优选地，气体处理部件被布置为使得第二气流在横流式热交换器中以及在逆流式热交换器中是自上而下的流。
优选地，横流式热交换器的入口和出口布置在横流式热交换器的相对端部处。
优选地，逆流式热交换器的第二入口和第二出口布置在热交换器的相对端部处。
通过该布置，可以使用热交换器板的整个延伸范围来用于热交换。
优选地，横流式热交换器的第二入口和第二出口布置在横流式热交换器的顶部和底部处。
优选地，逆流式热交换器的第二入口和第二出口布置在逆流式热交换器的顶部和底部处。
通过提供穿孔板可以进一步改善气流均匀性。穿孔板可以设置在热交换器的入口或出口处，以使入口气流或出口气流均匀。
优选地，穿孔板布置在热交换器的入口处。
优选地，穿孔板被布置为覆盖横流式热交换器的第一入口或第二入口。
优选地，穿孔板被布置为覆盖横流式热交换器的第一入口和第二入口。
穿孔板中的穿孔可以具有任何形状。然而，优选地，穿孔板的穿孔具有修圆形状，优选地圆形形状。
穿孔的横截面可以在例如2毫米和5毫米之间，更优选地在3毫米和4毫米之间。
优选地，穿孔板因布置在穿孔板中的所有穿孔的总和而开口30％和50％之间。更优选地，穿孔板因布置在穿孔板中的所有穿孔的总和而开口40％和45％之间。
设置在气体处理部件的一个或全部热交换器处的穿孔板在设置在穿孔板中的穿孔的布置、数量和尺寸方面可以是相同的。优选地，穿孔板中的穿孔的数量、尺寸和布置适应热交换器中的通道的横截面尺寸和数量并且可以根据其而变化。
优选地，在横流式热交换器的出口处没有布置穿孔板。
在横流式热交换器的出口处设置偏转板已在流动均匀性和成本方面提供了良好效果。
因此，优选地，可以省略后续的逆流式热交换器的第二入口处的穿孔板。
横流式热交换器与逆流式热交换器的连接优选地以简单且热效率高的方式进行。例如，气体处理部件可以包括连接横流式热交换器与逆流式热交换器的连接锥，并且弥补了两个部件的尺寸差异。
如果设置了不止一个逆流式热交换器，则连接锥优选地连接横流式热交换器以及不止一个逆流式热交换器。
优选地，连接锥被布置为覆盖横流式热交换器的横向侧部和逆流式热交换器的第二入口。
气体处理部件可以包括一个横流式热交换器和与横流式热交换器串联并位于其下游的一个逆流式热交换器。
虽然横流式热交换器优选地具有如上所述的具有特定通道尺寸比的简单设置，但逆流式热交换器可以例如如EP3217132B1中描述地构造。特别是相对于用于实现热交换最大的逆流式状态的板布置、入口开口和出口开口的位置，参考如在EP3217132B1中描述的逆流式热交换器的构造。
气体处理部件可以包括两个或更多个逆流式热交换器，其中，两个或更多个逆流式热交换器中的每一个与横流式热交换器串联地布置。优选地，气体处理部件包括两个至六个逆流式热交换器，更优选地两个至四个逆流式热交换器，例如，与横流式热交换器串联布置的两个逆流式热交换器。在包括不止一个逆流式热交换器的气体处理部件的实施例中，逆流式热交换器优选地相对于从横流式热交换器进入逆流式热交换器中的第二流彼此并行/平行地布置。
优选地，两个或更多个逆流式热交换器中的至少两个在构造上是相同的。更优选地，两个或更多个逆流式热交换器在构造上全都是相同的。
优选地，两个或更多个逆流式热交换器相对于横流式热交换器对称地布置。
在气体处理部件的优选实施例中，横流式热交换器布置在逆流式热交换器的竖直(vertically)上方，使得逆流式热交换器中和横流式热交换器中的第二气流的流动方向对应于自上而下的流动方向。这种布置允许通过气体处理部件的第二气流整体改善。它还允许气体处理部件的紧凑设计，特别是如果存在不止一个逆流式热交换器的话。
根据本发明的气体处理部件的其中需要热回收和热气体处理的应用很多。气体处理部件特别适于必须处理特别是预热两个不同气流的应用。
气体处理部件的使用可以例如是在化学加工工业或发电中。热废气或排气可以除了用于热回收外还用于预热至少两个不同的气流。气体处理部件可以例如与至少一个燃料电池或燃料电池堆叠特别是诸如例如固体氧化物燃料电池这样的高温燃料电池组合地使用。
气体处理部件例如可以用于组合的热电(heat and power)系统。该热电系统可以例如由微型燃气涡轮机或斯特林(Stirling)发动机提供电力(power)。
本发明还涉及一种包括根据本发明并且如本文中描述的气体处理部件的气体处理系统。气体处理系统包括壳体，壳体包括数个开口，其中，气体处理部件布置在壳体中，并且可通过壳体中的数个开口与布置在壳体外部的气体源和气体接收器流体地连接。
气体处理部件和相应系统的紧凑性不仅相对于可用空间有利而且相对于成本和能量效率也是有利的。
小壳体具有可以向周围散发热量的较小表面。该热量因用于系统和能量回收而损失。另外，通常用隔热材料填充壳体中的空腔。空腔越小数量越少，需要的隔热材料越少。因此，可以降低材料成本。
优选地，壳体是包含隔热材料的绝缘盒。
优选地，用隔热材料填充壳体中的空腔。隔热材料可以是适于该目的的任何隔热材料。优选地，隔热材料是微孔隔热材料。优选地，隔热材料是隔热粉末，例如，具有低传导率的微孔粉末。这种材料使得能够良好地分布隔热材料，特别是分布在壳体中的小间隙和难以触及的部分中。
优选地，隔热材料包括小于0.07W/K*m的比热传导率。优选地，隔热材料以及在气体处理部件或气体处理系统中使用的材料耐高温。优选地，这些材料包括至少750摄氏度或950摄氏度的耐温性。
根据系统的应用种类，其他部件可以布置在壳体中或者从外部连接到壳体。
例如，催化燃烧器可以布置在壳体中，其可以与逆流式热交换器流体连接。
例如，重整器可以布置在壳体中，并且可以与横流式热交换器流体连接。
例如，至少一个燃料电池特别是诸如固体氧化物燃料电池(SOFC)这样的高温燃料电池可以连接特别是附接到壳体。在这种应用中，燃料电池的用完的阳极和阴极气体在气体处理部件中被处理。特别地，将要在燃料电池中使用的重整器的气体在横流式热交换器中预热。在逆流式热交换器中，燃料电池的已经稍微冷却的用完的阳极和阴极气体用于预热用于燃料电池的新鲜阴极气体。
利用根据本发明的气体处理部件，可以构造尺寸减小的非常紧凑的装置。横流式热交换器和逆流式热交换器的特定组合和设计允许以降低的总成本获得良好的热效率，这是由于尽管或因为个体元件的尺寸减小，整个气体处理部件上方的总压降也小。
本发明还涉及一种在根据本发明并且如本文中描述的气体处理部件中处理气体的方法。该方法包括以下步骤：提供第一气流和第二气流，并且让第一气流和第二气流以横流方式通过横流式热交换器。由此，第二气流被部分冷却并且第一气流被加热。该方法还包括：让离开横流式热交换器的第二气流通过逆流式热交换器；提供第三气流；以及让第三气流和第二气流以逆流方式通过逆流式热交换器。由此，第二气流被进一步冷却并且第三气流被加热。其中，横流式热交换器中的第一气流的质量流量在横流式热交换器中的第二气流的5％和50％之间。
优选地，横流式热交换器中的第一气流的质量流量在横流式热交换器中的第二气流的8％和40％之间。更优选地，横流式热交换器中的第一气流的质量流量在横流式热交换器中的第二气流的10％和30％之间。
优选地，横流式热交换器和逆流式热交换器中的第二气流的总压降不超过50毫巴。更优选地，横流式热交换器和逆流式热交换器中的总压降不超过35毫巴。最优选地，横流式热交换器和逆流式热交换器中的总压降不超过20毫巴。
优选地，横流式热交换器中的第二气流的总压降不超过10毫巴。更优选地，横流式热交换器中的第二气流的总压降不超过5毫巴。
优选地，第二气流是优选地在进入横流式热交换器之前具有400摄氏度和1000摄氏度之间的温度的热气流。优选地，在进入横流式热交换器之前，第二气流的温度在500摄氏度和850摄氏度之间。
优选地，第一气流和第三气流是例如具有环境温度的冷气流。
第一气流可以是例如天然气或其他气态燃料。
第三气流可以是例如空气或氧气。
第二气流可以是例如斯特林发动机、微型燃气涡轮机或诸如高温燃料电池例如固体氧化物燃料电池(SOFC)这样的燃料电池的废气气流。
优选地，第二气流在横流式热交换器中并且优选地还在逆流式热交换器中具有竖直的自上而下的流动方向。优选地，第二气流方向在横流式热交换器中以及在逆流式热交换器中基本上保持竖直/垂直。横流式热交换器中的第二气流方向基本上平行于逆流式热交换器中的第二气流方向。第二气流的流动方向可以偏离精确的竖直，特别是在热交换器上游或下游的歧管中，或者还有在横流式热交换器和逆流式热交换器之间的接口部件中。特别地，第二流的一部分可以在横流式热交换器的出口处被偏转板偏转(也参见上文)。
在本发明的优选实施方式中，上游布置的横流式热交换器包括用于两个流的笔直通道。用于两个流中的一个流的通道比用于该两个流中的另一个流的通道宽。因此，横流式热交换器的热效率低(热传递系数乘以表面积的乘积)，而且横流式热交换器中的压降非常低。后续的逆流式热交换器包括窄通道和小表面积。逆流式热交换器的通道包括弯管。这些特征提高了这种逆流式热交换器的成本还有压降，但带来了较大的热传递系数。
已描述与气体处理部件或气体处理系统相关的其他特征和优点。
附图说明
针对实施方式进一步描述本发明，利用以下附图来例示这些实施方式，其中：
图1示出了气体处理部件；
图2是图1的气体处理部件的俯视图；
图3示出了横流式(cross-flow)热交换器的细节；
图4是包括流均匀化特征的气体处理部件的侧视图；
图5示出了包括单个逆流式热交换器的气体处理系统的实施方式。
在附图中，将相同的附图标记用于相同或相似的元件。
具体实施方式
图1示出了包括横流式热交换器1和两个逆流式热交换器2的气体处理部件。两个逆流式热交换器2相对于第二气流200彼此并行/平行地布置并且与横流式热交换器1串联布置。第二气流200是具有高流量的热气流，例如，温度在700摄氏度和900摄氏度之间的废气气流。
横流式热交换器1和逆流式热交换器2布置在彼此上方，使得第二气流200通过气体处理部件执行自上而下的移动。
两个逆流式热交换器2在构造上是相同的。两个逆流式热交换器2彼此间隔地布置，从而在两个逆流式热交换器2之间的空间中留下供第三气流300离开逆流式热交换器2的空间。
偏转板5平行于横流式热交换器1的第二出口11布置并且覆盖第二出口11的一部分。
偏转板5布置在横流式热交换器1和两个逆流式热交换器2之间。偏转板5还覆盖逆流式热交换器2的第二入口20的一部分。
在图1中示出的实施方式中，两个逆流式热交换器与横流式热交换器1的第二出口11的平面和偏转板5的平面成角度地(at an angle)布置。利用成角度(或倾斜)的布置，可以为热交换器1、2的歧管和管道铺设提供额外的空间。
第二热气流200在气体处理部件的顶部处和横流式热交换器1的第二入口10处进入横流式热交换器1。第二气流在自上而下的方向上竖直地通过横流式热交换器1，并且在布置在横流式热交换器1的底部处的第二出口11处离开横流式热交换器。
第一冷流100(例如室温下的燃料或天然气)在第一入口12(在图1的其前侧部处)进入横流式热交换器1，并且垂直于第二气流200通过横流式热交换器1。第一流100作为预热的第一流100在横流式热交换器1的背侧(在图1中不可见)离开横流式热交换器1。
被部分冷却的第二气流200离开横流式热交换器1并且被偏转板5部分偏转。第二气流200的被部分偏转的部分与离开横流式热交换器的第二气流200的其余部分相混合。如此混合和均匀的第二气流200在布置在逆流式热交换器2的顶端处的逆流式热交换器2的第二入口20处进入两个逆流式热交换器2。第二气流200在自上而下的方向上通过逆流式热交换器2，并且在逆流式热交换器2的底部处的其相应的第二出口21处离开两个逆流式热交换器2。
第三冷流300(例如室温下的空气)在布置在逆流式热交换器2的侧部处的相应第三入口22处进入逆流式热交换器2。
每个第三气流300在自下而上的方向(由图1中的虚线指示)上平行于第二气流200通过相应的逆流式热交换器2。预热的第三气流300在布置在逆流式热交换器2的相应相对侧部处的相应第三出口23处离开逆流式热交换器2。
第二气流200的热量在逆流式热交换器2中有效地传递到第三气流300，从而预热所述第三气流300。
图2以俯视图示出了图1的气体处理部件。
横流式热交换器1布置在两个逆流式热交换器2的顶部上，几乎位于逆流式热交换器2之间。在图2中示出的示例中，横流式热交换器1被布置为横向移位到两个逆流式热交换器2的横向顶侧部。
横流式热交换器1仅以两个横向侧边缘安置在逆流式热交换器2上，然而，偏转板5布置在横流式热交换器1和逆流式热交换器2之间。
偏转板5被布置为覆盖横流式热交换器1的第二出口11的约一半。偏转板5仅覆盖逆流式热交换器2的第二入口20的一小部分。
横流式热交换器1和逆流式热交换器2的热交换器板30如虚线所指示地布置为堆叠。
横流式热交换器1的热交换器板30垂直于逆流式热交换器2的热交换器板30布置。在横流式热交换器1和逆流式热交换器2中，通过由热交换器板30形成的通道的第二气流200的流动方向是相同的。
通过热交换器板30这样旋转90度，从通道离开横流式热交换器1的第二气流200自动地分布到逆流式热交换器2中的数个第二通道。因此，可以实现流混合进而相对于温度和压力的第二流均匀性。
在图2中，横流式热交换器1的第一入口12和第二入口10各自设置有穿孔板6。穿孔板6设置有穿孔60的规则阵列。阵列中的穿孔60布置成平行的行。对于阵列中穿孔60的密排布置，邻近行中的穿孔60移位。
优选地，相同的穿孔板6用于横流式热交换器1的两个入口10、12二者。图3示出了图1的横流式热交换器1的前侧部的示意性设置。
数个热交换器板30平行且彼此靠近地布置。第一通道12和第二通道(在图3中未见)形成在相邻的热交换器板30之间。
波纹板35布置在通道中。波纹板25的波纹的峰到峰距离分别对应于通道高度或相邻的热交换器板30之间的距离120、130。
用于(从前到后)通过横流式热交换器1的第一冷气流100的第一通道12小于用于相对于第一气流100以横流方式(从上到下)通过热交换器的热气流200的第二通道。
通常，形成用于第二热气流200的第二通道的相邻热交换器板30的距离130比形成用于第一冷气流100的第一通道12的相邻板30之间的距离120大1.5至3倍，例如2倍。由此，可以显著地降低横流式热交换器1中的第二大热气流的压降。
例如，第二流的距离130是第一流的距离120的两倍。在优选实施方式中，板30在第二通道中的距离130为2mm，并且板30在第一通道中的距离120为1mm。
在图4中，示出了改善气体处理部件中的流均匀性的特征。
以上已描述布置在横流式热交换器1和逆流式热交换器2之间的偏转板5使离开横流式热交换器1的第二气流200的一部分偏转。鉴于由横流式热交换器1中的流动状态(flowregime)引起的温度和压力不均匀，偏转板5可以使第二气流200均匀。
另外，穿孔板6被布置为覆盖横流式热交换器1的第一入口12(在图4中未示出)和第二入口10。穿孔板6还被布置为覆盖逆流式热交换器2中的每一个逆流式热交换器的第三入口22中的每一个第三入口。
穿孔板6可以例如包括直径为3.5mm的孔，一行中相邻孔的中心彼此相距5mm地布设。
穿孔板6在输入气流中形成湍流，从而造成例如来自单个管、歧管或来自数个独立通道的并且优选地必须被均匀化或均匀地分布于所有入口通道并且优选地分布在相应热交换器的所有入口通道的整个长度上的气流的彻底混合。
在热交换器1、2中的任一者的第二出口处没有布置穿孔板6。
图5示出了包括布置在一个逆流式热交换器2上方的横流式热交换器1的气体处理部件。横流式热交换器1和逆流式热交换器2居中地布置在彼此上方。
偏转板5布置在横流式热交换器1和逆流式热交换器2之间。偏转板5覆盖横流式热交换器1的出口11的约50％。具有第二出口11的横流式热交换器1的底侧部、偏转板5的平面和具有第二入口20的逆流式热交换器2的顶侧部彼此平行地布置。
逆流式热交换器2的第三入口22设置有穿孔板6。覆盖第三入口22的穿孔板6中的穿孔60布置成12个平行的行，并且优选地具有在3mm和4mm之间的直径。
第三入口22和第三出口(在图5中不可见)布置在逆流式热交换器2的相对侧部。第三入口22布置在逆流式热交换器2的底部区域中，并且第三出口布置在逆流式热交换器2的顶部区域中。由此，第三气流300可以相对于第二气流200以逆流方式从逆流式热交换器2的底部向顶部流动，其中第二气流200以自上而下的方式从逆流式热交换器2的顶部向底部流动。
在图5中没有示出优选地也布置在横流式热交换器的两个入口处的穿孔板6。
在气体处理部件的示例性实施方式中，具有约900摄氏度温度的热气体在横流式热交换器1中被冷却至约600摄氏度。被部分冷却的该第二气流200在逆流式热交换器2中被进一步冷却至约150至200摄氏度。

Claims (15)

1.一种气体处理部件，所述气体处理部件包括横流式热交换器和与所述横流式热交换器串联布置的逆流式热交换器，其中，所述横流式热交换器和所述逆流式热交换器各自包括芯，所述芯包括热交换器板的堆叠，其中，所述横流式热交换器的所述热交换器板形成供第一气流通过所述横流式热交换器的第一通道，并且形成供第二气流通过所述横流式热交换器的第二通道，并且其中，形成所述第一通道的相邻热交换器板之间的第一距离小于形成所述第二通道的相邻热交换器板之间的第二距离。
2.根据权利要求1所述的气体处理部件，其中，所述第二距离与所述第一距离的比率在1.2至6之间，优选地在1.5至4之间，更优选地在1.5至3之间。
3.根据权利要求1或2所述的气体处理部件，其中，在所述横流式热交换器中，在相邻热交换器板之间布置有波纹板。
4.根据权利要求1或2所述的气体处理部件，其中，所述横流式热交换器包括供所述第二气流离开所述横流式热交换器的第二出口，并且其中，在所述横流式热交换器的所述第二出口处布置有偏转板，以使在所述第二出口处离开所述横流式热交换器的所述第二气流的一部分偏转。
5.根据权利要求4所述的气体处理部件，其中，所述偏转板覆盖所述横流式热交换器的所述第二出口的30％和70％之间，优选地覆盖所述横流式热交换器的所述第二出口的40％和60％之间，更优选地覆盖所述第二出口的50％。
6.根据权利要求1或2所述的气体处理部件，其中，所述偏转板布置在所述横流式热交换器的所述第二出口和所述逆流式热交换器的第二入口之间。
7.根据权利要求1或2所述的气体处理部件，其中，所述横流式热交换器的所述热交换器板的平面垂直于所述逆流式热交换器的所述热交换器板的平面布置。
8.根据权利要求1或2所述的气体处理部件，其中，穿孔板被布置成覆盖所述横流式热交换器的第一入口或第二入口。
9.根据权利要求1或2所述的气体处理部件，所述气体处理部件包括连接所述横流式热交换器与所述逆流式热交换器的连接锥。
10.根据权利要求1或2所述的气体处理部件，所述气体处理部件包括与所述横流式热交换器串联布置的两个或更多个逆流式热交换器，优选地两个至六个逆流式热交换器，更优选地与所述横流式热交换器串联布置的两个至四个逆流式热交换器，
其中，所述逆流式热交换器相对于从所述横流式热交换器流入所述逆流式热交换器中的所述第二气流彼此并行地布置。
11.根据权利要求1或2所述的气体处理部件，其中，所述横流式热交换器布置在所述逆流式热交换器的竖直上方。
12.一种气体处理系统，所述气体处理系统包括根据前述权利要求中任一项所述的气体处理部件和包括数个开口的壳体，其中，所述气体处理部件布置在所述壳体中，并且能通过所述壳体中的所述数个开口与布置在所述壳体外部的气体源和气体接收器流体地连接。
13.一种在根据权利要求1至11中任一项所述的气体处理部件中处理气体的方法，所述方法包括以下步骤：
提供第一气流和第二气流，并且让所述第一气流和所述第二气流以横流方式通过横流式热交换器；
让离开所述横流式热交换器的所述第二气流通过逆流式热交换器；以及
提供第三气流，并且让所述第三气流和所述第二气流以逆流方式通过所述逆流式热交换器，
其中，所述横流式热交换器中的所述第一气流的质量流量在所述横流式热交换器中的所述第二气流的5％和50％之间。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述横流式热交换器中的所述第一气流的所述质量流量在所述横流式热交换器中的所述第二气流的10％和30％之间。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述第二气流具有竖直的自上而下的流动方向。
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