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Verfahren zur Kühlung von heissen Abgasen und
Kühlkamin zur Durchführung des Verfahrens
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die Rohre des Kühlkamins zirkuliert. Anderseits soll es möglich sein, im Winter Einsparungen zu erzielen, indem Dampf zu Heizungszwecken verwendet wird, der beim Kühlkamin anfällt. Wenn hingegen im Sommer ein solcher Dampf nicht erforderlich ist, soll es möglich sein, auch einen schwankenden Bedarf zu decken. Es soll daher bei einem Kühlkamin eine Regeleinrichtungg vorgesehen sein, die das Flüssigkeits-Dampf-Verhältnis der in den Rohrwänden des Kühlkamins zirkulierenden Flüssigkeit beeinflusst, so dass der Anlage kein Dampf, die maximale Dampfmenge oder jede geringere Dampfmenge entnommen werden kann.
Ferner soll eine Einrichtung geschaffen werden, welche in existierenden Anlagen bei geringfügigster Veränderung derselben verwendet werden kann. Schliesslich besteht ein weiteres Ziel der Erfindung auch darin, eine Einrichtung vorzusehen, welche obige Zielstellungen erfüllt, indem nur einfache grobe Elemente verwendet werden, wobei jedoch ein breiter Bereich von Regelmöglichkeiten zu genauen Bedingungen und minimalen Kosten erreicht wird.
Erfmdunggemäss ist hiezu vorgesehen, dass der Kühlkamin von zwei Kühlmedien durchströmt wird, wobei das zweite Kühlmedium, insbesondere Luft, in Räumen zwischen den Kanälen des ersten Kühlmediums und der Kaminaussenwand mengenmässig steuerbar strömt und hiebei zumindest einen Teil der vom ersten Kühlmedium insbesondere Wasser oder Wasser-Dampf-Gemisch, aus den Abgasen
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dadurch gekennzeichnet, dass er aus vom ersten Kühlmedium durchströmten Rohrwänden gebildet ist, die in ihrem Inneren Zirkulationseinrichtungen zur Umwälzung des ersten Kühlmediums über den ganzen Rohrquerschnitt aufweisen,
und an deren gegen die Kaminaussenwand gerichtete Aussenseite zumindest über einen Teil ihrer Länge Rippen zur Verbesserung des Wärmetausches gegenüber dem zweiten Kühlmedium vorgesehen sind und einen Teil der Kanalwandung für das zweite Kühlmedium bilden.
In den Zeichnungen ist die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in zwei Ausführungsformen beispielsweise wiedergegeben. Darin stellt Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsmöglichen Einrichtung dar, wobei ein Teil des Flüssigkeitskreislaufes diagrammatisch (in
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teilweise Schnittansicht der Einrichtung nach der Linie 3-3 in Fig. l in vergrössertem Massstab wieder. Fig. 4 lässt eine teilweise Perspektivansicht einer andern Ausführungsform einer erfindungsgemässen Einrichtung erkennen. Fig. 5 stellt einenn Seitenriss der Einrichtung nach Fig. 4 dar. Fig. 6 veranschaulicht einen Querschnitt der Einrichtung nach Fig. 4, wobei das Winkelverhältnis zwischen den Kühlrippen deutlicher gezeigt wird.
In Ausführung des Verfahrens wird der Kühlkamin von zwei Kühlmedien durchströmt, wobei das zweite Kühlmedium, insbesondere Luft, das erste, insbesondere Wasser oder Wasserdampfgemisch, kühlt.
Dabei wird das zweite Kühlmedium in geschlossenen Kanälen an der Aussenseite des Kamins geführt.
Zur Erreichung eines guten Wirkungsgrades strömt das Kühlmedium an der Kühlkaminaussenseite abwärts ; an der tiefsten Stelle wird es umgelenkt und fliesst sodann zwischen dem ersten Kanal und jenem des Kühlwassers ab. Es strömen so in einer mit Rohren ausgekleideten Einrichtung, beispielsweise einem Kühlkamin auf beiden Seiten der Rohre, welche von Wasser bzw. Dampf-Wasser-Gemisch durchströmt werden, gasförmige Medien. Es wird also auf der einen Seite insbesondere auf der Kaminaussenwand Luft zur Kühlung des in den Rohren strömenden Mediums in geschlossenen Kanälen geführt und auf der andern Seite im Inneren des Kamins in an sich bekannter Weise das zu kühlende heisse Gas strömen gelassen.
Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, mehr als zwei Kühlmedien vorzusehen, die jeweils durch ein folgendes Kühlmedium, vorzugsweise gesteuert, gekühlt werden.
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l).Kamins--10--. Dieser geneigte Teil--40--des Kamins weist einen unteren Einlass--12--auf, und steht an seinem oberen Ende mit dem vertikalen Teil--42--in Verbindung.
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umwälzt. Das Flüssigkeits-Dampf-Verhältnis der innerhalb der Rohre der Rohrwände des Kühlkamins --10-- strömenden Flüssigkeit wird erfindungsgemäss mittels einer Einrichtung geregelt, welche im folgenden beschrieben wird.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Rohrwände des Kühlkamins-10--, dessen Querschnitt quadratisch oder rechteckig ist, aus Rohren --50-- zusammengesetzt, die aus geeignetem Material bestehen und aneinandergeschweisst sind, wobei zwischen den Rohren --50-- Streifen --52-- angeordnet sein können. Die Rohre-50-können einen Durchmesser von etwa
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Kamins gerichtet.
Innerhalb der Rohre --50-- befinden sich spiralförmig verdrehte Blechstreifen-58-, welche dazu dienen, den Dampf, der sich im Bereich der Innenfläche --54-- der Rohrwand des Kamins bildet, richtungsmässig nach aussen in den Bereich der Aussenfläche--56--der Rohrwand zu leiten, so dass der Dampf mit der kühleren Aussentemperatur in Berührung kommt und im Bereich der Aussenfläche --56-- der Kaminwand kondensiert.
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ein V-förmiger Kanal --64-- befestigt und erstreckt sich entlang desselben an dessen Aussenfläche --56--.
Die äusseren Ränder der Kanäle-64-sind an einem hohlen Wandaufbau --66-- befestigt, welcher innere flache Wände --68--, welche an die äusseren Ränder der Kanäle-64- angeschlossen sind, und äussere flache Wände-70-aufweist, welche mit den Wänden --68-- das hohle Innere des Wandaufbaus--66--begrenzen. Die inneren Wände--68--enden an ihren Anschlussenden in nach aussen gerichteten Flanschen-72-, die an die äussere Wand-70angeschlossen und durch Asbestisolierstreifen-74-voneinander getrennt sind. Zusätzlich sind Stützglieder, wie Z.B. Streifen --76--, an den Innenrändern einzelner Streifen--52--befestigt ; an
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Durch diese Konstruktion sind an der Aussenseite der Rohrwand des Kamins durch die Aussenfläche--56--der Rohrwände und die Aussenfläche der Kanalwände --62-- begrenzte
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unten offene Enden auf, so dass eine Regelung der Kondensation des Dampfes in den Rohren-50eintritt, wenn Kühlluft in Längsrichtung durch diese Durchlässe geführt wird ; so ist es möglich, das Flüssigkeits-Dampf-Verhältnis der Flüssigkeit innerhalb der Rohre --50-- zu regeln.
Zur Durchführung dieser Regelung sind im Bereich des oberen Endes des Kamins, wo dieser mit einer Abgasleitung --90-- in Verbindung steht, Gebläse --92-- angeordnet, die von Elektromotoren angetrieben werden, wie dies schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Die Auslässe der Gebläse --92-- stehen mit Leitungen --94-- in Verbindung, die zu Sammelrohren-96führen, welche ihrerseits mit den unteren Enden der Durchlässe --80,82 und 84-in Verbindung stehen ; die Auslässe der Gebläse-92-sind mit Drosseleinrichtungen --98-- versehen, so dass der
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von Hand aus oder durch geeignete Fernsteuerung in jede geeignete Winkelstellung gebracht werden können.
Unter der Annahme, dass die Drosseleinrichtungen--98--voll geöffnet und alle Gebläse
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entweicht aus deren offenen Enden, wie dies durch die Pfeile--100--in Fig. 1 dargestellt ist. Dabei wird im wesentlichen der gesamte Dampf kondensiert, der sich innerhalb der Rohre --50-- bildet, so
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dass im Kessel --32-- sehr wenig Dampf für andere Zwecke verfügbar ist ; praktisch besteht eine kontinuierliche Zirkulation heissen Wassers --36-- durch das ganze System hindurch, wobei im wesentlichen kein für andere Zwecke verfügbarer Dampf erzeugt wird.
Anderseits ist es möglich, die Drosseleinrichtungen--98--zu schliessen oder einfach den Betrieb der Gebläse --92-- einzustellen. In diesem Fall wird praktisch die gesamte Flüssigkeit in den Rohren --50-- in Dampf verwandelt, so dass in diesem Fall eine grosse Dampfmenge im Kessel - -32-- zur Verfügung steht, Die Dampfmenge wird über die Leitung --102-- entnommen und kann für jeden gewünschten Zweck verwendet werden.
Wenn schliesslich nur ein Teil der Dampferzeugungskapazität der Einheit erforderlich ist, können die Drosseleinrichtungen--98--auf Zwischenlagen eingestellt werden, so dass das Flüssigkeits-Dampf-Verhältnis so reguliert wird, dass ein Wert zwischen den Extremen nur Flüssigkeit oder nur Dampf erhalten wird.
So ist es möglich, die Kondensation innerhalb der Rohre-50-zu regeln, um aus dem Kessel --32-- die erforderliche Dampfmenge entnehmen zu können.
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In Fig. l sind Sekundär-Luftdüsen-25-dargestellt. Statt der Verwendung der Drosseleinrichtungen --98-- können auch Motore mit variabler Drehzahl für die Gebläse vorgesehen werden, um dieselben Resultate zu erzielen, die mit den Drosseleinrichtungen -98-- erreicht werden,
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, stehen zwei der oben beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten Einrichtungen in Verbindung mit einer gemeinsamen Abgasleitung--90--. An dieser schliesst eine Leitung --110-- an, welche die Abgase den Gaswäschern und Entstaubungseinrichtungen u. dgl. zuführt.
Mit der beschriebenen Einrichtung ist es möglich, die Abgase verlässlich zu kühlen, um sie der Waschanlage, Entstaubungsanlage u. dgl. zuzuführen, wobei die Dampferzeugung nach Belieben zwischen zwei Extremen geregelt werden kann. Die oben angeführten Einrichtungen müssen nicht als Rippen und hohle Waande--66--, ausgebildet sein.
Die Rohre--50--, welche die Rohrwände des Kamins bilden und Spiralstreifen--58--enthalten, können, wie in Fig. 4 bis 6 dargestellt, an ihren Aussenflächen auch sich in Längsrichtung erstreckende, einfach verlängerte Platten-112- aufweisen, welche mit Querschlitzen --114-- ausgebildet sind (Fig. 5), so dass jede Platte-112-
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den Rohren--50--gebogen, so dass die aufeinanderfolgenden Plattenteile sich in verschiedenen Winkeln zueinander etwa in einer in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Anordnung erstrecken, worin der erste, zweite und dritte aufeinanderfolgende Plattenteil jeweils in verschiedenen Winkeln liegt, wie es die Fig. 4 und 6 zeigen. Diese Winkel können sich periodisch wiederholen.
Gegebenenfalls können die aufeinanderfolgenden Plattenteile--116--gleich und entgegengesetzt mit Bezug auf eine zentrale Ebene gebogen werden, so dass jeder zweite Plattenteil--116--sich auf einer Ebene befindet, während die verbleibenden Plattenteile -116-- auf einer andern Ebene angeordnet sind, so dass die Plattenteile die Wände eines V-förmigen Kanals darstellen, ähnlich der Darstellung in Fig. 3.
Auf jeden Fall sind für mehrere platten --112-- die entsprechenden Teile --116-- jeweils an denselben Höhen angeordnet, so dass an jeder gegebenen Höhe eine horizontal sich erstreckende Serie von Plattenteilen--116--im selben Winkel gebogen ist, wie dies in Fig. 4 ersichtlich ist.
Durch diese Einrichtung formen die Rippen --112-- ebenfalls verlängerte Durchlässe, durch welche die Kühlluft von den Gebläsen, wie oben beschrieben getrieben wird, um den Dampf innerhalb der Rohre--50--im vorbestimmten Ausmass zu kondensieren. Die erfindungsgemässe Einrichtung ermöglicht die Einführung der oben beschriebenen Einheiten zwecks Kühlung von Abgasen, und dort, wo die Einheit mit einer Einrichtung verwendet wird, welche bereits einen eigenen Dampferzeuger aufweist, kann sie so eingestellt werden, dass sie keinen Dampf erzeugt, es sei denn, dass der Dampf für irgendwelche Zwecke, wie z. B. Heizung im Winter, Betätigung von Turbinen oder von Zweiganlagen od. dgl. gewünscht wird.
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