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Vorrichtung zum Kühlen ünd Reinigen heißer, staub- und/oder teer-
bzw. ölhaltiger Gase mittels im Kreislauf wandernden Wärmeträgern Es ist bekannt,
den Wärmeaustausch zwischen heißen und davon verschiedenen kalten Gasen bzw. Dämpfen
mit Wärmeträgern dadurch durchzuführen, daß die Wärmeträger zwei übereinander angeordnete,
durch einen engen Durchlaß miteinander verbundene schachtähnliche Kammern durchlaufen,
in deren oberer sie im Gleich- oder Gegenstrom durch das heiße Gas erhitzt werden,
in heißem Zustand den engen Durchlaß passieren und in der unteren Kammer ihre Wärme
auf .ein anderes, kalt einströmendes Gas bzw. Dampf übertragen und dieses damit
aufheizen. Es ist auch bekannt, in einer derartigen Wärmeaustauschvorrichtung aus
dem wärmeabgebenden heißen Gas gleichzeitig darin enthaltene Verunreinigungen in
der Wärmeträgerschicht abzuscheiden. Die Abtrennung der Verunreinigungen von den
Wärmeträgern geschieht bei den bekannten Verfahren z. B. in dem engen Durchlaß zwischen
der Aufheiz- und Abkühlkammer für die Wärmeträger oder in einer besonderen Reinigungszone.
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Es sind weiter Vorrichtungen bekannt, bei welchen zwei Teilströme
kalter Wärmeträger in zwei oberen Kammern, welche durch einen engen Durchlaß mit
einer unteren Kammer verbunden sind, durch zwei verschieden geartete Gasströme vorerh.itzt
und in der dritten unteren Kammer gemeinsam hocherhitzt werden. Weiterhin ist es
bekannt, die Wärmeträger an Siebwänden zu führen und heiße Gase im Ouerstrom zu
ihrer Flußrichtung zu führen.
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Trotzdem es naheliegend war, diese Art der Wärmeübertragung auch zur
Kühlung heißer, staub-und/oder teer- bzw. ölhaltiger Gase zu verwenden, wie sie
z. B. bei der Gaserzeugung durch. Entgasung oder Vergasung anfallen, hat eine derartige
Kühlung nur geringen Eingang in die Technik gefunden. Die Gründe sind vorwiegend
darin zu suchen, daß die Kühlung hocherhitzter. staub- bzw. aschehaltiger Gase fast
immer zum Ansintern von niedrigschmelzenden Staubbestandteilen an die Wärmeträger
führte, die zur Stockung der gleichmäßigen Bewegung der Schüttung der Wärmeträger
führte. Die Kühlung teerhaltiger Gase führte durch Teer-, Pech- und Staubabscheidungen
auf den Wärmeträgern zu Störungen durch Verkleben der Wärmeträger bzw. gelang die
Gewinnung des Teeres nicht oder in unzureichendem Ausmaß. Weiter verursachte der
Transport der Wärmeträger erheblichen Abrieb, so daß die Betriebskosten trotz der
Einfachheit der Anlagen hoch waren.
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Der Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Kühlen und Reinigen
heißer, staub- und/oder teer-bzw. ölhaltiger Gase: mittels im Kreislauf wandernden
kleinstückigen Wärmeträgern mit Rückgewinnung der von den heißen Gasen zugeführten
Wärme durch Abgabe an andere Gase oder Dämpfe und Reinigung der Wärmeträger, wobei
diese eine oder zwei von den heißen Gasen durchströmte Kammern durchwandern und
in erhitztem Zustand durch einen engen Durchlaß in eine untere Kammer strömen. Hierbei
durchströmen die heißen, wärmeabgebenden und zu reinigenden Gase hintereinander
zwei Teilströme der Wärmeträger, und zwar den ersten Teilstrom im Gleich-oder Ouerstrom
und den zweiten Teilstrom im Gegenstrom; durch Regulierung der Wärmeträgerteilströme
kann die Temperatur der in die untere Kammer eintretenden Wärmeträger auf einen
zwischen der Temperatur der kalten Wärmeträger und der der heißen Gase liegenden
Wert eingestellt werden.
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Die Verwendung von Gleichstrom und Gegenstrom in Verbindung mit einer
eingestellten Zwischentemperatur ist für die Kühlung hocherhitzter, staubhaltiger,
insbesondere Brennstoffaschen enthaltender Gase von größter Wichtigkeit, weil die
Berührung dieser Gase mit Wärmeträgern von nicht viel niedrigerer Temperatur, wie
sie nach dem reinen Gegenstromprinzip erfolgt, zum Aufsinteni des Staubes bzw. der
Brennstoffasche auf die Wärmeträger führt. Es wurde erkannt, daß die Ansinterungen
zu Störungen bzw. zur völligen Blockierung des Wärmeträgerflusses- durch die Kammern
führen, wenn die Abkühlung der Gase an Wärmeträgern erfolgt, - welche eine Temperatur
haben, welche über der der-niedrigstschmelzenden Bestandteile des Gases liegt. -Durch
die sofortige Abkühlung des heißen, zu kühlenden Gases an den kalten Wärmeträgern
des Gleich-oder Querstromteiles der oberen Kammer(n) werden
Ansinterungen
mit Sicherheit vermieden, wenn die Zwischentemperatur, auf die die Wärmeträger vor
Eintritt in die untere Kammer gebracht werden, unter der Schmelztemperatur der niedrigstschmelzenden
Bestandteile der im abzukühlenden Gas befindlichen Staub- oder Ascheanteile liegt.
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In gleicher, vorteilhafter Weise wirkt die Verwendung von Gleichstrom
und Gegenstrom in Verbindung mit einer eingestellten Zwischentemperatur der Wärmeträger
auch bei der Kühlung von Gasen, welche Staub und Teer enthalten. Hierbei werden
an den kalten Wärmeträgern vorübergehend flüssige Teerbestandteile zur Kondensation
gebracht, welche den im Gas befindlichen Staub in gleichem Sinne wie die ölbenetzte
Oberflächenschicht eines Staubfilters abscheiden, so daß in der anschließend im
Gegenstrom durchlaufenen Wärmeträgersäule nur mehr nahezu vollkommen staubfreie
Teerdämpfe neben Gas vorhanden sind, welche dann kondensiert werden können. Hierbei
ist es möglich, durch Anwendung von Wärmeträgern mit geeigneter Temperaturleitfähigkeit
zu erreichen, daß die kalten Wärmeträger vorerst durch Kondensation von Teerbestandteilen
oberflächlich mit einer staubbindenden Schicht überzogen werden, welche im Zuge
der weiteren Erwärmung der Wärmeträger durch den Austausch mit dem heißen, teerhaltigen
Gas, nachdem sie ihre Staubbindeeigenscbaften ausgeübt hat, wieder verdampft wird
bzw. sogar bis zum Verbleiben eines keine destillierbaren flüssigen Anteile enthaltenden
halbkoksartigen Überzugs entgast wird, und so die Wärmeträger die Zwischentemperatur
erreicht haben, mit welcher sie in die untere Kammer fließen.
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Die Einstellung dieser Zwischentemperatur der Wärmeträger ist mit
den weiter unten angegebenen Maßnahmen leicht zu treffen, womit sowohl eine weitgehende
Staubfreiheit der in die Gegenstromkammer einströmenden Gase bzw. Dämpfe erzielt
wird, als auch Verluste an destillierbaren Bestandteilen vermieden werden. Die mit
der Zwischentemperatur durch den Durchlaß in die untere Kammer wandernden Wärmeträger
geben ihre Wärme an das ihnen von unten entgegenströmende aufzuheizende Gas bzw.
den aufzuheizenden Dampf ab.
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Es ist bekannt, durch Dampfsperren im Durchlaß zu verhindern, daß
sich das die oberen) Wärmeträgersäule(n) durchströmende Gas bzw. Dampf mit dem die
untere Kammer durchströmenden Gas bzw. Dampf mischt.
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Die beschriebene Vorrichtung hat den Vorzug, daß durch die mit der
eingestellten Zwischentemperatur in die untere Kammer eintretenden Wärmeträger die
Temperatur des ausziehenden Stromes des zu erhitzenden Gases oder Dampfes genau
festgelegt werden kann, weiter schlägt sich der Staub, welcher im abzukühlenden
Gas vorhanden war, ganz oder zum Teil auf den Wärmeträgern nieder und wird durch
die mit der Niederschlagung verbundene Agglomeration, wenn in der unteren Kammer
nicht zu große Gasgeschwindigkeiten verwendet werden, in dieser auch nicht oder
nur in geringem Umfang vom zu erhitzenden Gas bzw. Dampf aufgenommen.
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Diese Tatsache vereinfacht außerordentlich die Gewinnung der fühlbaren
Wärme des aufzuheizenden Gases, wenn sie durch Heizflächen - wie z. B. beim Abhitzedampfkessel
- geschieht, da man weder Verstaubung noch Verkrustung der Heizflächen zu fürchten
hat und daher diese Heizflächen in vergleichsweise kleinen Räumen mit großem Wirkungsgrad
anwenden kann. Besondere Vorteile ergeben sich ferner, wenn das aufzuheizende Gas
bzw. der aufzuheizende Dampf direkt in dem Prozeß verwendet werden kann, welcher
das abzukühlende Gas geliefert hat, z. B. als Vergasungsmittel bei einem Brennstoffvergasungsprozeß.
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Die Folge einer solchen Staubfreiheit sowohl des teilweise oder ganz
gekühlten Gases und/oder des aufzuheizenden Gases ist jedoch, daß den Wärmeträgern
der Staub des zu kühlenden Gases anhaftet, welcher bei ihrer Kreislaufführung von
neuem in sie eingebracht werden könnte. Damit ergibt sich die Notwendigkeit zur
Wärmeträgerreinigung.
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Es wurde gefunden, daß diese Reinigung in besonders vorteilhafter
Weise dadurch erzielt wird, da.B man sie mit einem an sich bekannten, hydraulischen
Transport der Wärmeträger verbindet. Hierbei werden die aus der unteren Kammer unten
austretenden Wärmeträger erfaßt und hydraulisch auf eine Höhe gehoben, welche es
gestattet, sie nach Trennung von der hydraulischen Hebeflüssigkeit, vorzugsweise
Wasser, wieder in die beiden oberen schachtartigen Kammern der Vorrichtung einzuführen.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung kann in verschiedener Form ausgeführt
werden. Sie kann beispielsweise aus zwei nebeneinander angeordneten oberen Kammern
und einer damit verbundenen dritten, unteren Kammer bestehen. Auf die oberen Kammern
werden zwei Teilströme kalter Wärmeträger aufgegeben, mit deren Menge sich die Temperatur
der Wärmeträger, welche in die dritte, untere Kammer einfließen, auf eine bestimmte
Zwischentemperatur einstellen läßt, welche zwischen der höchsten Temperatur der
abzukühlenden Gase und der Temperatur der kalten Wärmeträger liegt.
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Diese Zwischentemperatur hängt davon ab, welche Wärmeträgermenge jeweils
dem abzukühlenden Gas in der einen und in der anderen Kammer zur Verfügung gestellt
wird. Das Verhältnis dieser Wärmeträgermengen wird annähernd schon durch die verschiedenen
Querschnitte der Kammern bei gleicher Höhe eingestellt. Es kann weiter durch eine
verschiedene Höhe der Wärmeträgersäulen eingestellt werden, welche nur zum Teil
das Gesetz der kommunizierenden Röhren befolgen.
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Bei gleicher Höhe der Wärmeträgersäulen in der einen und in der anderen
oberen Kammer wird weiter erfindungsgemäß durch eine Zunge das Verhältnis reguliert,
in welchem aus diesen Kammern die Wärmeträger in die dritte, untere Kammer fließen.
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Eine solche Regelung ist auch deshalb von Vorteil, weil die Schwankungen
in Temperatur und Menge des Gases viel zu schnell erfolgen können, als daß sie durch
einen beschleunigten oder verzögerten Durchsatz insgesamt an Wärmeträgern ausgeglichen
werden könnten, da im praktischen Betrieb immer ein großer Unterschied zwischen
der Gasgeschwindigkeit und der Wärmeträger-Fließgeschwindigkeit vorliegt. Daraus
folgt, daß es praktisch nicht möglich ist, die erforderliche oder gewünschte Zwischentemperatur
dadurch einzustellen, daß man sie durch entsprechend schnelleren oder langsameren
Wärmeträgerzufluß unter Anwendung einer oberen Kammer bewirkt. Durch diese Maßnahmen
hat man es also in der Hand, trotz Schwankungen der Temperatur und der Menge der
heißen, abzukühlenden Gase die Wärmeträger mit einer bestimmten, als notwendig erkannten
Zwischentemperatur in die dritte, darunterliegende Kammer einfließen zu lassen.
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Der Vorteil der Anordnung von zwei Wärmeträgerteilströmen liegt weiter
darin, daß sie es ermöglicht,
die abzukühlenden Gase zuerst im Gleichstrom
mit kalten Wärmeträgern in Berührung zu bringen, sie bzw. die Wärmeträger auf eine
Zwischentemperatur zu bringen und die Gase dann im Gegenstrom in der zweiten oberen
Kammer weiter abzukühlen.
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Abb.l zeigt schematisch eine solche Durchführungsform der Erfindung
mit zwei oberen Kammern. Die zu kühlenden, heißen Gase bzw. Dämpfe treten bei 1
in die erste obere Kammer 2 ein und werden im Gleichstrom mit den von oben in die
Kammer 2 eintretenden Wärmeträgern abgekühlt. Sie treten bei 3 mit der ihnen durch
die angebotene Wärmeträgermenge erteilten Zwischentemperatur von unten in die Kammer4
ein, in der sie im Gegenstrom zu den auf die Kammer 4 aufgegebenen Wärmeträgern
weiter abgekühlt werden, und verlassen diese bei 5 in gekühltem Zustand. Die aus
Kammer 2 und 4 abfließenden Wärmeträger vereinigen sich im Durchlaß 3 und strömen
durch den Verbindungsschlauch 6 in die dritte, untere Kammer 7 ein. Hier werden
durch ein anderes Gas bzw. einen anderen Dampf, welche bei 8 eintreten und bei 9
die Kammer 7 verlassen, die Wärmeträger herabgekühlt. Die Regulierung der Zwischentemperatur
der Wärmeträger wird zusätzlich erleichtert durch die schwenkbare Zunge 10, welche
je
nach Bedarf die Wärmeträgergeschwindigkeit im Gleichstrom- oder Gegenstromteil
beschränkt.
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Für den Betrieb der Vorrichtung ist es zweckmäßig, die Wärmeträger
mit einer möglichst niedrigen Temperatur in die oberen Wärmeaustauschkamrnern einzuhringen.
Dies geschieht dadurch, daß kalte hydraulische Hebeflüssigkeit verwendet wird. Hierbei
ist es weiterhin besonders vorteilhaft, die von der Hebeflüssigkeit getrennten Wärmeträger
mit einem Luftstrom von Außentemperatur von den letzten Resten der hydraulischen
Hebeflüssigkeit zu trocknen. Hierdurch erlangen die Wärmeträger die Temperatur der
psychometrischen Verdunstung und können daher mit einer Temperatur in die oberen
Kammern eingebracht werden, welche unter der Außentemperatur bzw. unter der Temperatur
der Hebeflüssigkeit liegt.
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Dies ist weiter von erheblicher Bedeutung, wenn das abzukühlende Gas,
welches die oberen Kammern der Vorrichtung durchströmt, durch Kondensation von Dämpfen
befreit werden soll, weil damit die Endkonzentration dieser Dämpfe im Gas erheblich
herabgesetzt werden kann und das Gas dadurch trockener vorliegt als bei der bekannten
indirekten Kühlung durch Flüssigkeiten von Außentemperatur, bei welcher ein erhebliches
Wärmegefälle zwischen Gas, Wand und Kühlflüssigkeit zugelassen werden muß, um nicht
zu technisch untragbaren Kühlflächengrößen zu gengen.
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Eine solche Kondensation von Dämpfen aus dem Gas fördert weiter die
Entfernung der letzten Staubanteile, welche von den oberflächlich feuchten Wärmeträgern
in der Art einer benetzten Schüttgutfilterschicht festgehalten werden.
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Die Verbindung der Reinigung mit dem hydraulischen Transport der Wärmeträger
sichert überdies die gleichzeitige Ausnutzung der Vorteile des hydrau= lischen Transportes
mit den Vorteilen einer besonders schonenden Reinigung.
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Erfahrungsgemäß wird beim mechanischen Transport, z. B. durch Becherwerke,
durch den zumindest für einen Anteil der Wärmeträger auftretenden freien Fall der
Wärmeträger aus mehr oder weniger großen Höhen aufeinander oder auf die Wand der
Transportvorrichtung immer ein Anteil der Wärmeträger in ihrer Lebensdauer verkürzt
bzw. zerstört. Bei der pneumatischen Förderung würde zwar auch die . Reinigung von
anhaftenden Staubanteilen erfolgen. Leider zeigt es sich, daß darüber hinaus sowohl
eine anteilig hohe Zerstörung der Wärmeträger durch die Beschleunigung mit dem pneumatisch
fördernden Gas erfolgt, als auch eine übermäßige Abriebsbildung der Wärmeträger
selbst und nicht nur die Beseitigung des anhaftenden Staubes eintritt.
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Hingegen vermeidet die hydraulische Förderung heftige Stöße der Wärmeträger
aufeinander, da deren Bewegung durch die Viskosität der Hebeflüssigkeit gebremst
ist. Diese verhindert jedoch nicht eine sanfte Reibung der Wärmeträgeroberflächen
gegeneinander, welche den anhaftenden Staub entfernt. Da gerade bei der Kreislaufführung
der Wärmeträger ein erheblicher Anteil der Betriebskosten deren zerstörter Anteil
ausmacht, liegt hier auch .ein erhebliches wirtschaftliches Moment vor.
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Es ist bekannt, aus einer Wärmeträgerschüttung, in welcher Kondensation
eintritt, einen Teil der die kondensierenden Dämpfe tragenden Gase abzuleiten und
durch indirekte Kühlung niederzuschlagen.
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Es wurde weiter gefunden, daß das Prinzip der im Kreislauf zur Kühlung
verwendeten Wärmeträger auch dazu verwendet werden kann, aus Gasen, welche Dämpfe,
wie z. B. Teerdämpfe, Öldämpfe, Wasserdämpfe u. dgl., enthalten, diese Dämpfe zu
kondensieren und in flüssiger Form von den Wärmeträgern zu trennen. Hierbei wird
die auf den Wärmeträgern durch Kondensation entstehende Flüssigkeitsschicht dadurch
in die Auffanggefäße getrieben, daß die Wärmeträger durch im Gegenstrom zum Gas
hintereinandergeschaltete Kammerteile geführt werden, in welchen die Wärmeträger
an Siebwänden vorbeigeführt werden und der Gasstrom selbst absatzweise im Ouerstrom
die auf den Wärmeträgern entstehende Flüssigkeitsschicht aus der Schüttung durch
die Siebwände austreibt, so daß das Kondensat in die Abscheidegefäße abfließt. Hierbei
wird zweckmäßig der Querschnitt der Wärmeträgersäule an jenen Stellen, wo größere
Flüssigkeitsansammlungen zu erwarten sind, verengt, um an diesen Orten eine höhere
Gasgeschwindigkeit zu erzielen, so daß nur sehr dünne Flüssigkeitshäute auf den
Wärmeträgern bleiben, welche im Zuge ihres späteren Transports in heißere Zonen
der Kammer verdampfen.
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Der Transport des Kondensats durch das abzukühlende Gas kann gegebenenfalls
durch Neigung der Wärmeträgersäule gegen die Senkrechte derart erleichtert werden,
daß das natürliche Bestreben der Flüssigkeit, an den Wärmeträgern herabzufließen,
die Transportrichtung des Gasstromes unterstützt bzw. daß die Transportrichtung
des Gasstromes gegen die Waagerechte geneigt ist.
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Weiter kann durch Zugabe von Wasserdampf, insbesondere in jener Kammer,
in welcher hochsiedende Kondensationsprodukte niedergeschlagen werden, die Abscheidung
der höhersiedenden Kondensationsprodukte erleichtert werden.
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Je nach dem Grad der Staubbeladung des die kondensierbaren Dämpfe
führenden Gasstromes wird man den Wärmeträgerstrom - bei Anwendung von zwei oberen
Kammern - in der ersten Kammer vom Gas im Gleichstrom oder im Querstrom durchströmen
lassen. Die Verbindung der beiden Wärmeträgerteilströme ermöglicht wieder, die in
die dritte, untere Kammer einfließenden Wärmeträger auf eine festgelegte, als günstig
bekannte Zwischentemperatur einzustellen, gegebenenfalls in Verbindung mit der Regulierung
durch die bereits beschriebene Zunge.
Diese Regelung der Zwischentemperatur
ist hier besonders wichtig, weil deren Schwankungen die Abscheidungszonen der kondensierenden
Dämpfe erheblich verschieben könnte.
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Abb. 2 zeigt schematisch eine solche Durchführungsform der Erfindung
mit zwei oberen Kammern. Die zu kühlenden heißen Gase bzw. Dämpfe treten bei 1 in
die. erste obere Kammer 2 ein und werden im Gleichstrom mit den von oben in die
Kammer2 eintretenden kalten Wärmeträgern geführt, die sie auf eine Zwischentemperatur
abkühlen. Die Gase bzw. Dämpfe treten dann bei 3 von unten in die Kondensationskammer
ein. Dies geschieht in der Weise, daß sie durch die Siebwand bei 11 treten und durch
den Überleitungskanal 12 in den ersten, zwischen Gasaustritt 12 und Siei>wand 111
liegenden Abscheidungskammerteil eintreten. Hier findet an den Wärmeträgern, die
ihnen (im Sinn der Richtung nach dem Gasaustritt bei 5) entgegenströmen, Kondensation
statt. Das Kondensat wird durch die durch den Überleitungskanal 12 ströinenden Gase
im schrägen Querstrom zur Richtung der abwärts wandernden Wärmeträger gegen die
Siebwand 111 getrieben, tritt durch diese durch und fließt über das dem Kammerteil
entsprechende Fallrohr 13 in den Auffangbehälter 14. Die Gase strömen nach Verlassen
der Schüttung nacheinander durch die nächsten Überleitungskanäle 121 und 122 zu
den von den Siebwänden 112 und 113 begrenzten nächsten Kammerteilen, um dort an
den jeweils etwas kälteren Wärmeträgern weitere Kondensatbildung und -transport
zu bewirken, und verlassen schließlich bei 5 die Kondensationskammer.
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Enthält das zu kühlende Gas keine sinternden Asehebestandteile sowie
keine Bestandteile, welche in der Gleichstromkammer eine vorübergehende Flüssigkeitshaut
auf den Wärmeträgern bilden können, die zur Staubabscheidung herangezogen werden
kann, so wird erfindungsgemäß das abzukühlende Gas zuerst im Querstrom zu den Wärmeträgern
geführt. Hiermit wird erreicht, daß die Gasgeschwindigkeit in der Wärmeträgerschicht
derart verlangsamt wird, daß diese Schicht wie ein trockenes Filter wirkt, so daß
der gesamte Staub oder ein sehr erheblicher Teil des Staubes in der Wärmeträgerschicht
verbleibt. Auch hier wird die Dicke der querdurchströmten Wärmeträgerschicht so
hemessen, daß in Verbindung mit der Regulierung der beiden Teilströme an Wärmeträgern
eine Zwischentemperatur der Wärmeträger erzielt wird, die in die dritte, untere
Kammer fließen, welche als notwendig oder günstig erkannt wird.
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Die Abh. 3 zeigt schematisch eine solche Durchführungsforin der Erfindung
mit zwei oberen Kammern. Die zu kühlenden heißen Gase bzw. Dämpfe treten hei 1 in
dic° erste obere Kammer 15 ein und werden ini Ouerstrom zu den von oben eintretenden
Wärmeträgern, welche z. B. zwischen Siebwänden 11 geführt werden. auf eine Zwischentemperatur
abgekühlt. Die (-fase treten durch den Durchlaß 16 in die Schüttung der zweiten
oberen Kammer4 ein, wo sie im Gegenstrom zu den Wärmeträgern weiter abgekühlt werden.
Die weitere Wirkung der Vorrichtung entspricht der der Abh. 1.
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Hierbei hat es sich als besonders günstig erwiesen, die '\'erl>indung
von Ouerstrom- und Gegenstromkammer in einer besonderen Form einer einzigen oberen
Kammer zu bewirken. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kammer im wesentlichen
die Form eines gleichseitigen dreikantigen Prismas hat, welches an einer zwischen
zwei Kanten liegenden Fläche im Querstrom bzw. Schrägstrom zu den Wärmeträgern mit
dem zu kühlenden Gas beaufschlagt wird,. während der bereits gekühlte Gasstrom an
der gegenüberliegenden Kante abgeführt wird.
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Im Falle der Erhitzung eines Gases mit heißen Wärmeträgern wird das
zu erhitzende kalte Gas bzw. Dampf an einer Kante zugeführt und an einer Fläche
das erhitzte Gas entnommen.
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Die Abb. 4 zeigt schematisch eine solche Durchführungsform der Erfindung.
Die zu kühlenden heißen Gase bzw. Dämpfe treten bei 1 an der Fläche der durch
eine Siebwand 11 begrenzten Kammer 17,
welche, von den Schüttkegeln
abgesehen, im wesentlichen die Form .eines gleichseitigen dreikantigen Prismas besitzt,
ein und strömen quer bis schräg zur Bewegungsrichtung der von oben eintretenden
Wärmeträger durch die Kammer. Sie verlassen diese durch die Gasabführung bei 5,
welche sich entlang einer Kante des dreikantigen Prismas erstreckt. Die Regulierung
der Zwischentemperatur der Wärmeträger wird zusätzlich erleichtert durch die Zunge10,
welche je nach Bedarf die Wärmeträgergeschwindigkeit in der rechten oder linken
Kammerhälfte beschränkt. Durch den Verbindungsschlauch 6 gelangen die Wärmeträger
in die untere Kammer 18, in welcher bei 8 längs einer Kante des Prismas ein anderes
kaltes Gas bzw. ein Dampf eintritt, im Gegenstrom durch die Wärmeträgerschüttung
steigt und an der durch den Schüttkegel vergrößerten Fläche des Prismas durch 9
austritt.
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Eine solche Anordnung hat ganz besondere Vorteile. Bekanntlich besteht
ein sehr großes Mißverhältnis in den Volumen, welche das heiße, zu kühlende Gas
hat, und dem Volumen an Wärmeträgern, welche durch ihre spezifische Wärme befähigt
sind, die gesamte fühlbare Wärme aus dem heißen Gas zu entnehmen. Daraus ergibt
sich ein Mißverhältnis zwischen der theoretisch und praktisch erforderlichen Wärmeträgermenge.
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Die gesamte notwendige Wärmeträgermenge in der Kühlvorrichtung wird
also im wesentlichen durch die notwendige Aufheizzeit der Wärmeträger bestimmt.
Durch die Abkühlung auf z. B. 100° C wird aber bei einer Eintrittstemperatur des
heißen Gases, z. B. von 1000° C, das Volumen des Gases auf mehr als ein Drittel
verringert.
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Bei einer Wärineträgerschicht gleichmäßigen Querschnittes bedeutet
das, daß zwischen Anfang und Ende der Schicht ein Unterschied in der Gasgeschwindigkeit
von 3:1 besteht. Im kälteren Teil der Kühlvorrichtung wird daher nur ein Drittel
der Gasgeschwindigkeit bestehen als im heißen Teil. Die Folge davon ist, daß in
diesem Fall entweder im heißen Teil oder im kälteren Teil eine größere Wärmeträ.germenge
vorhanden sein muß, als notwendig wäre.
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Mit der Notwendigkeit, größere Wärineträgermengen umzuwälzen, steigen
aber auch deren Zerstörungsgrad und damit die Betriebskosten.
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Durch die angegebene Art der Beaufschlagung an der Fläche eines dreiseitigen
Prismas und Abführung an der gegenüberliegenden Kante ergibt sich also eine äußerst
vorteilhafte Ausnutzung der Wärmeträger, wobei die Gasgeschwindigkeit in allen Teilen
verhältnismäßig gleichförmig ist und deshalb auf ein Optimum einreguliert werden
kann.
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Weiter ermöglicht die besondere Durchführungsform gegebenenfalls die
Einregulierung einer Zwischentemperatur der nach unten abströmenden Wärmeträger
durch die Zunge 10, welche je nach Bedarf die Wärmeträgergeschwindigkeit
im Querstromteil oder Gegenstromteil beschränkt.