DE102017105685B4 - Recovery device - Google Patents
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Abstract
Rückgewinnungsvorrichtung (1) mit einem Einlass für einen Rauchgasstrom (2), mit einer Wärmetauschereinheit und einer eine Siphoneinheit aufweisende Kondensatauffangeinheit (12), wobei mittels der Wärmetauschereinheit im Rauchgasstrom (2) enthaltene Energie zurückgewonnen wird und in der Kondensatauffangeinheit (12) im Rauchgasstrom (2) enthaltener Wasserdampf kondensiert und gesammelt wird, und wobei eine Auslasseinheit vorgesehen ist, in welcher das kondensierte Wasser verdunstet und/oder verdampft und einem Luftstrom (7) zugeführt wird, und wobei die Auslasseinheit Mittel zur Verdampfung und/oder Verdunstung des kondensierten Wassers aufweist, welche Bestandteil der Wärmetauschereinheit sind oder dieser zugeordnet sind und welche ein Kapillareffektmaterial (15) und/oder eine Strahlungswärme abgebende Einheit umfassen.Recovery device (1) with an inlet for a flue gas stream (2), with a heat exchanger unit and a condensate collecting unit (12) having a siphon unit, the energy contained in the flue gas stream (2) being recovered by means of the heat exchanger unit and in the condensate collecting unit (12) in the flue gas stream ( 2) contained water vapor is condensed and collected, and wherein an outlet unit is provided in which the condensed water evaporates and / or evaporates and is fed to an air stream (7), and wherein the outlet unit has means for evaporation and / or evaporation of the condensed water which are part of the heat exchanger unit or are assigned to it and which comprise a capillary effect material (15) and / or a unit that emits radiant heat.
Description
Die Erfindung betrifft eine Rückgewinnungsvorrichtung und ein Verfahren zur Nutzung von Energie und/oder Wasser in einem Rauchgasstrom.The invention relates to a recovery device and a method for using energy and / or water in a flue gas stream.
Rückgewinnungsvorrichtungen zur Nutzung von Energie im Rauchgasstrom, die generell bei der Verbrennung von Gas, Erdöl, Holz oder sonstigen fossilen Brennstoffen entstehen, sind in Form von Wärmetauschereinheiten bekannt.Recovery devices for using energy in the flue gas stream, which generally arise when burning gas, petroleum, wood or other fossil fuels, are known in the form of heat exchanger units.
Die
Die
Um zusätzlich eine Befeuchtung der Verbrennungsluft mit einfachen konstruktiven Mitteln zu ermöglichen und so den Taupunkt des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes nach oben zu verschieben und eine bessere Ausnutzung der Kondensationsenthalpie zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass auf der Abgasseite der gemeinsamen Wandung Kondensatsammelbleche angeordnet sind, dass im Bereich eines jeden Kondensatsammelbleches zumindest eine die Abgasseite mit der Luftseite verbindende Bohrung angeordnet ist, und dass auf der Luftseite im Bereich jeder Bohrung eine Verteilvorrichtung für das Kondensat angeordnet ist.Die Verteilvorrichtung besteht bevorzugt aus einem eine Kapilarwirkung aufweisenden Vlies, mit der die Wandung auf der Luftseite verkleidet ist.In order to additionally enable humidification of the combustion air with simple constructive means and thus to shift the dew point of the water vapor contained in the exhaust gas upwards and to enable better utilization of the condensation enthalpy, it is provided that condensate collecting plates are arranged on the exhaust gas side of the common wall so that in the Area of each condensate collecting plate at least one hole connecting the exhaust gas side with the air side is arranged, and that a distribution device for the condensate is arranged on the air side in the area of each hole Air side is clad.
Auf diese Weise wir das aus dem Abgas auskondensierte Kondensat auf der Luftseite der Anordnung verdunstet.In this way, the condensate that has condensed out of the exhaust gas evaporates on the air side of the arrangement.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rückgewinnungsvorrichtung und ein Verfahren mit erhöhter Funktionalität bereitzustellen.The invention is based on the object of providing a recovery device and a method with increased functionality.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der unabhängigen Ansprüche vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The features of the independent claims are provided to solve this problem. Advantageous embodiments and expedient developments of the invention are described in the dependent claims.
Die Erfindung betrifft eine Rückgewinnungsvorrichtung mit einem Einlass für einen Rauchgasstrom und umfasst eine Wärmetauschereinheit und eine Kondensatauffangeinheit. Mittels der Wärmetauschereinheit wird die im Rauchgasstrom enthaltene Energie zurückgenommen. In der Kondensatauffangeinheit wird im Rauchgasstrom enthaltener Wasserdampf kondensiert und gesammelt. Eine Auslasseinheit ist vorgesehen, in welcher das kondensierte Wasser verdunstet und/oder verdampft und einem Luftstrom zugeführt wird. Die Auslasseinheit weist Mittel zur Verdampfung und/oder Verdunstung des kondensierten Wassers auf, welche Bestandteil der Wärmetauschereinheit sind oder dieser zugeordnet sind. Ein Kapillareffektmaterial und/oder eine Strahlungswärme umfassen eine abgebende Einheit.The invention relates to a recovery device with an inlet for a flue gas flow and comprises a heat exchanger unit and a condensate collecting unit. The energy contained in the flue gas flow is withdrawn by means of the heat exchanger unit. The water vapor contained in the flue gas flow is condensed and collected in the condensate collection unit. An outlet unit is provided in which the condensed water evaporates and / or evaporates and is fed to an air flow. The outlet unit has means for evaporation and / or evaporation of the condensed water, which are part of the heat exchanger unit or are assigned to it. A capillary effect material and / or a radiant heat comprise an emitting unit.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Nutzung von Energie und/ oder Wasser in einem Rauchgasstrom.The invention also relates to a method for using energy and / or water in a flue gas stream.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, nicht nur in einem Rauchgasstrom enthaltene Energie sondern auch im Rauchgasstrom enthaltenes Wasser zurückzugewinnen.The basic idea of the invention is therefore to recover not only the energy contained in a flue gas stream but also water contained in the flue gas stream.
Hierbei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass im Rauchgasstrom beträchtliche Mengen an Wasser enthalten sind. So fallen zum Beispiel bei der Verbrennung von 1 m3 Erdgas etwa 1,5 1 Wasser an, bei der Verbrennung von einem Liter Heizöl fallen etwa 1,41 Wasser an.The invention is based on the finding that the flue gas flow contains considerable amounts of water. For example, when 1 m 3 of natural gas is burned, about 1.5 liters of water are produced; when one liter of heating oil is burned, about 1.41 of water are produced.
Die erfindungsgemäße Rückgewinnungsvorrichtung ist so ausgebildet, dass aus einem Rauchgasstrom, der beispielsweise durch einen Schornstein eines Gebäudes abgeführt wird, sowohl dort enthaltene Energie als auch dort enthaltenes Wasser rückgewonnen wird.The recovery device according to the invention is designed in such a way that both the energy contained there and the water contained there are recovered from a flue gas flow which is discharged, for example, through a chimney of a building.
Hierzu umfasst die erfindungsgemäße Rückgewinnungsvorrichtung neben einer Wärmetauschereinheit zur Energierückgewinnung aus dem Rauchgasstrom eine Kondensatauffangeinheit und eine Auslasseinheit. Das in der Kondensatauffangeinheit gesammelte kondensierte Wasser wird dann in der Auslasseinheit verdampft oder verdunstet und dann einem Luftstrom zugeführt, sodass dieser entsprechend befeuchtet wird.For this purpose, the recovery device according to the invention comprises, in addition to a heat exchanger unit for recovering energy from the flue gas flow, a condensate collecting unit and an outlet unit. The condensed water collected in the condensate collecting unit is then evaporated or evaporated in the outlet unit and then fed to an air flow so that it is appropriately humidified.
Ein derartig befeuchteter Luftstrom kann dann vorteilhaft zur Raumluftbefeuchtung in Räumen von Gebäuden genutzt werden. Vorteilhaft wird die Rückgewinnung von Energie aus dem Rauchgasstrom noch zusätzlich zur Heizung des Luftstroms genutzt. Die so befeuchtete Luft ist gesünder als trockene Luft, das heißt durch die Rückgewinnungsvorrichtung wird das Raumklima des jeweiligen Raumes verbessert. Das in der Rückgewinnungsvorrichtung kondensierte Wasser kann auch einer Kühlanlage oder einer Befeuchtungsanlage zugeführt werden.Such a humidified air stream can then advantageously be used for room air humidification in rooms of buildings. The recovery of energy from the flue gas flow is also advantageously used to heat the air flow. The air humidified in this way is healthier than dry air, that is, the indoor climate of the respective room is improved by the recovery device. The water condensed in the recovery device can also be fed to a cooling system or a humidifying system.
Die erfindungsgemäße Rückgewinnungsvorrichtung zeichnet sich durch einen kompakten und einfachen Aufbau aus, die demzufolge kostengünstig hergestellt werden kann.The recovery device according to the invention is characterized by a compact and simple structure, which can therefore be manufactured inexpensively.
Vorteilhaft hierbei ist insbesondere, dass durch die Zuführung des kondensierten Wassers zu dem Luftstrom keine Kondensatabführleitungen bei der Rückgewinnungsvorrichtung benötigt werden, wodurch deren Aufbau weiter vereinfacht wird.It is particularly advantageous here that the supply of the condensed water to the air stream means that no condensate discharge lines are required in the recovery device, which further simplifies its structure.
Die erfindungsgemäße Rückgewinnungsvorrichtung kann an eine bestehende Befeuchtungsanlage für einen Raum derart gekoppelt sein, dass der mit der Rückgewinnungsvorrichtung befeuchtete und beheizte Luftstrom dieser Befeuchtungsanlage zugeführt wird, wodurch deren Effizienz gesteigert wird. Da das kondensierte Wasser aus der Rückgewinnungsvorrichtung völlig rein ist, das heißt keine Mineralien enthält, kann dieses der Befeuchtungsanlage ohne Osmose-Filterung zugeführt werden.The recovery device according to the invention can be coupled to an existing humidification system for a room in such a way that the air stream humidified and heated by the recovery device is fed to this humidification system, thereby increasing its efficiency. Since the condensed water from the recovery device is completely pure, i.e. does not contain any minerals, it can be fed to the humidification system without osmosis filtering.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Kondensatauffangeinheit eine Siphoneinheit auf.According to an advantageous embodiment of the invention, the condensate collecting unit has a siphon unit.
Insbesondere ist Wasser aus dem Rauchgasstrom über einen Kondensatauffangring und eine Kondensatleitung der Siphoneinheit zugeführt.In particular, water from the flue gas flow is fed to the siphon unit via a condensate collecting ring and a condensate line.
Mit der Siphoneinheit, insbesondere dem Siphonrohr, wird ein besonders einfacher Auslauf des Kondensats aus dem Rauchgasstrom erzielt. Zudem wird damit verhindert, dass Abgase oder Partikel des Rauschgasstroms in den Luftstrom gelangen.With the siphon unit, in particular the siphon pipe, a particularly simple discharge of the condensate from the flue gas flow is achieved. In addition, this prevents exhaust gases or particles from the intoxicating gas flow from getting into the air flow.
Alternativ könnte das anfallende Kondensat auch über eine Pumpe gefördert werden.Alternatively, the resulting condensate could also be conveyed via a pump.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Siphoneinheit ein Siphonrohr auf und die Kondensatauffangeinheit weist eine Kondensatauffangschale auf.According to an advantageous embodiment, the siphon unit has a siphon pipe and the condensate collecting unit has a condensate collecting tray.
Das verdampfte beziehungsweise verdunstete Kondensat wird dann dem auszuleitenden Luftstrom zugeführt, sodass dieser vor Auslass aus der Rückgewinnungsvorrichtung befeuchtet wird. Dabei sind die Mittel zur Verdampfung und/oder Verdunstung entweder so dimensioniert oder so gesteuert, dass dem Luftstrom ein definiertes Maß an verdampftem beziehungsweise verdunstetem Kondensat zurückgeführt wird, sodass eine definierte Befeuchtung des Luftstroms gewährleistet ist.The evaporated or evaporated condensate is then fed to the air flow to be diverted so that it is humidified before it is discharged from the recovery device. The means for evaporation and / or evaporation are either dimensioned or controlled in such a way that a defined amount of evaporated or evaporated condensate is returned to the air flow, so that a defined humidification of the air flow is guaranteed.
Gemäß einer ersten Variante sind die Mittel zur Verdampfung und/oder Verdunstung von Kapillareffektmaterial gebildet, das heißt zur Verdampfung beziehungsweise Verdunstung des Kondensats wird die Kapillarwirkung dieser Materialien genutzt. Die Kapillareffektmaterialien befinden sich dann im Bereich des Luftstroms, sodass dieser die generierte Feuchtigkeit effizient aufnehmen kann.According to a first variant, the means for evaporation and / or evaporation are formed by capillary effect material, that is to say the capillary effect of these materials is used for evaporation or evaporation of the condensate. The capillary effect materials are then located in the area of the air flow so that it can efficiently absorb the generated moisture.
Besonders vorteilhaft bildet das Kapillareffektmaterial mit dem Wärmetauscherrohr eine Baueinheit.The capillary effect material particularly advantageously forms a structural unit with the heat exchanger tube.
Gemäß einer zweiten Variante ist eine Strahlungswärme generierende Einheit vorgesehen. Durch so generierte Wärmestrahlung wird das Kondensat gezielt verdampft beziehungsweise verdunstet. Durch die Strahlungsleistung kann die Menge des verdampften Kondensats exakt vergeben werden und damit der Grad der Befeuchtung des Luftstroms.According to a second variant, a radiant heat generating unit is provided. The heat radiation generated in this way specifically evaporates or evaporates the condensate. The amount of evaporated condensate and thus the degree of humidification of the air flow can be allocated precisely through the radiation output.
Besonders vorteilhaft weist die Wärmetauschereinheit ein Wärmetauscherrohr auf, das die Strahlungswärme abgebende Einheit ausbildet.The heat exchanger unit particularly advantageously has a heat exchanger tube which forms the unit that emits radiant heat.
Durch die Integration der Strahlungswärme abgebende Einheit in der Wärmetauschereinheit wird ein besonders kompakter Aufbau der Rückgewinnungsvorrichtung ermöglicht.The integration of the unit emitting radiant heat in the heat exchanger unit enables a particularly compact design of the recovery device.
Mit der erfindungsgemäßen Rückgewinnungsvorrichtung lassen sich Beheizungsvorrichtungen für Hallenheizungen und dergleichen realisieren, die einen sehr hohen feuerungstechnischen Wirkungsgrad erzielen. Diese Wirkungsgrade können im Bereich von 102 - 107 % liegen und damit weit oberhalb des vom Gesetzgeber geforderten Wirkungsgrades, der aktuell bei 91 % liegt.With the recovery device according to the invention, heating devices for hall heaters and the like can be implemented which achieve a very high degree of firing efficiency. These efficiencies can be in the range of 102 - 107% and thus far above the efficiency required by law, which is currently 91%.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen
-
1 Perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Rückgewinnungsvorrichtung. -
2 Schnittdarstellung der Rückgewinnungsvorrichtung gemäß1 mit einem diesen zugeordneten Schornstein.
-
1 Perspective view of an embodiment of the recovery device according to the invention. -
2 Sectional view of the recovery device according to1 with a chimney assigned to them.
Die
Wie
Der Rauchgasstrom
Die Rückgewinnungsvorrichtung
Der mittels der Wärmetauschereinheit erwärmte Luftstrom
Die Raumluft des Gebäudes hat im Winter typischerweise einen Feuchtigkeitsgehalt von 25 - 30 %. Eine derartig trockene Luft ist ungesund. Zur Verbesserung des Raumklimas des Raumes wird mit der erfindungsgemäßen Rückgewinnungsvorrichtung
Zur Rückgewinnung von im Rauchgasstrom
Die vorgenannten Komponenten bilden eine Kondensatauffangeinheit
Am Wäremetauscherrohr
Der mit der Rückgewinnungsvorrichtung
Alternativ kann das Kondensat einer Befeuchtungsanlage oder einer Kühlanlage zugeführt werden. Da das Kondensat, das in der Rückgewinnungsvorrichtung
Die Funktionalität der Rückgewinnungsvorrichtung
Weiterhin kann die Rückgewinnungsvorrichtung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- (1)(1)
- RückgewinnungsvorrichtungRecovery device
- (2)(2)
- RauchgasstromFlue gas flow
- (3)(3)
- Schornsteinchimney
- (4)(4)
- AbgaseintrittExhaust gas inlet
- (5)(5)
- AbgasaustrittExhaust outlet
- (6)(6)
- WärmetauscherrohrHeat exchanger tube
- (7)(7)
- LuftstromAirflow
- (8)(8th)
- Ventilatorfan
- (8a)(8a)
- Eintrittentry
- (9)(9)
- KondensatauffangringCondensate collecting ring
- (10)(10)
- KondensatleitungCondensate line
- (11)(11)
- SiphonrohrSiphon pipe
- (12)(12)
- KondensatauffangeinheitCondensate collecting unit
- (13)(13)
- KondensatauffangschaleCondensate collecting tray
- (14)(14)
- BefestigungenFortifications
- (15)(15)
- KapillareffektmaterialCapillary effect material
Claims (10)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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DE19518076A1 (en) | 1995-05-17 | 1996-11-21 | Juergen Dipl Ing Kuck | Chimney system for a condensing boiler |
US20090205490A1 (en) | 2008-02-19 | 2009-08-20 | Gas Technology Institute | Method and apparatus for humidifying air with water vapor extracted from moisture-laden flue gas |
-
2017
- 2017-03-16 DE DE102017105685.8A patent/DE102017105685B4/en active Active
Patent Citations (2)
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DE19518076A1 (en) | 1995-05-17 | 1996-11-21 | Juergen Dipl Ing Kuck | Chimney system for a condensing boiler |
US20090205490A1 (en) | 2008-02-19 | 2009-08-20 | Gas Technology Institute | Method and apparatus for humidifying air with water vapor extracted from moisture-laden flue gas |
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R020 | Patent grant now final |