DE1267689B

DE1267689B - Storage particle heat exchanger for gaseous media

Info

Publication number: DE1267689B
Application number: DE19581267689
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Hans Sonnenschein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-01-14
Filing date: 1958-01-14
Publication date: 1968-05-09

Description

Speicherteilchenwärmetauscher für gasförmige Medien Die Erfindung betrifft einen Speicherteilchenwärmetauscher für gasförmige Medien, bei dem in der Wärmetauschkammer feinkörnige Speicherteilchen übereinanderliegend und sich gegenseitig abstützend in einem stetigen Strom unter der Einwirkung der Schwerkraft sich bewegen, wobei die Wärmetauschkammer anschließend an eine zumindest teilweise im Kreuzstrom zur Teilchenbewegung vom Gas durchströmte Beschickungszone eine im Gegenstrom zur Teilchenbewegung vom Gas durchflossene Wärmetauschzone gleichmäßiger Schichthöhe aufweist.Storage particle heat exchanger for gaseous media The invention relates to a storage particle heat exchanger for gaseous media in which in the Heat exchange chamber fine-grained storage particles lying on top of each other and each other move in a steady stream under the influence of gravity, wherein the heat exchange chamber adjoins an at least partially cross-flow for particle movement through which the gas flows a feed zone in countercurrent to the Particle movement through which the gas flows a heat exchange zone of uniform layer height having.

Ein derartiger Wärmetauscher ist durch die USA.-Patentschrift 2 389 636 bekannt. Die bekannte Ausführung weist jedoch den Nachteil auf, daß sie relativ große Druckverluste der wärmetauschenden Gase mit sich bringt und für Anwendungsfälle mit großen Gasdurchsätzen bei kleinen Druckverlusten überhaupt nicht geeignet ist. Dies gilt besonders für den Fall, daß sehr feinkörnige Speicherteilchen zur Anwendung kommen, die große Wärmetauschflächen und große Wärmeübergangszahlen und damit kleine Apparatgrößen, jedoch auch besonders hohe Druckverluste ergeben.One such heat exchanger is disclosed in U.S. Patent 2,389 636 known. The known design, however, has the disadvantage that it is relatively brings with it large pressure losses of the heat exchanging gases and for applications with large gas throughputs with small pressure losses is not at all suitable. This is especially true in the event that very fine-grained storage particles are used come that have large heat exchange surfaces and large heat transfer coefficients and thus small ones Apparatus sizes, but also particularly high pressure losses result.

Die britische Patentschrift 189 542 zeigt insbesondere in Fig.7 schon einen Speicherteilchenwärmetauscher, bei dem das wärmeabgebende Gas im Kreuzgegenstrom zur Teilchenbewegung geführt wird und bei relativ kleiner Schichtdicke der Teilchen in der Wärmetauschzone große Durchströmungsflächen erzielt werden und damit ein sehr großer Gasdurchsatz bei kleinem Druckverlust des Gases auch bei sehr feinkörnigen Speicherteilchen noch erreichbar ist. Dieser Vorteil ist jedoch mit dem Nachteil erkauft, daß in der Wärmetauschzone nur Kreuzgegenstrom verwirklicht ist, der - wie bekannt - gegenüber dem reinen Gegenstrom von vornherein erheblich im Nachteil ist.The British patent specification 189 542 already shows in particular in FIG a storage particle heat exchanger, in which the exothermic gas is in cross-countercurrent is guided to the particle movement and with a relatively small layer thickness of the particles Large flow areas can be achieved in the heat exchange zone and thus a very high gas throughput with a small pressure loss of the gas, even with very fine-grained ones Storage particle is still accessible. However, this advantage comes with the disadvantage bought that in the heat exchange zone only cross countercurrent is realized, the - As is known - a considerable disadvantage compared to pure countercurrent from the outset is.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der eingangs angeführten, bekannten Art von Wärmetauschern, eine Lösung zu finden, die es erlaubt, die bekannte Ausführung mit reinem Gegenstrom in der eigentlichen Wärmetauschzone auch in Fällen zu verwenden, bei denen große Gasmengen mit kleinem Druckverlust durchgesetzt werden müssen, und zwar ohne Zugeständnisse an die Feinkörnigkeit der Speicherteilchen, die den Druckverlust erhöht, dafür aber die Vorteile großer Wärmetauschflächen und Wärmeübergangszahlen und somit kleiner Apparategröße mit sich bringt.The invention is based on the object, based on the initially mentioned, known type of heat exchangers to find a solution that allows the known version with pure counterflow in the actual heat exchange zone Also to be used in cases where large quantities of gas with a small pressure loss are involved must be enforced, without making any concessions to the fine grain of the Storage particles that increase the pressure loss, but the advantages of large heat exchange surfaces and heat transfer coefficients and thus small apparatus size with it.

Diese Aufgabe wird bei einem Speicherteilchenwärmetauscher der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schichthöhe zu der Wurzel aus der Basisfläche der Wärmetauschzone in einem Verhältnis kleiner als 1 :10 steht.In the case of a storage particle heat exchanger, this task is performed at the beginning mentioned type according to the invention solved in that the layer height to the root from the base area of the heat exchange zone in a ratio of less than 1:10.

Die Korngröße der Speicherteilchen ist vorzugsweise 5 mm oder kleiner. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn das Verhältnis h bei Verwendung einer Korngröße von etwa 11/z bis 2 mm kleiner als 1 : 60 ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung kann nicht nur bei Zweikammerregeneratoren, sondern auch einzeln, z. B. in chemischen Anlagen, Anwendung finden. Bei der Schaffung von großflächigen Wärmetauschern gemäß der Erfindung ist es von wesentlicher Bedeutung, mit einfachen Mitteln die Speicherteilchen den Wärmetauschzonen so zuzuführen, daß die Speicherteilchenschicht über ihre ganze Längenerstreckung eine gleichmäßige Schichthöhe erhält und ohne Schwierigkeiten die Führung der Speicherteilchen im Gegenstrom zu dem gasförmigen Medium erreicht wird, wobei eine Änderung, d. h. Regelung der Verweilzeit der Speicherteilchen in Anpassung an die durchströmende Gasmenge möglich sein muß.The grain size of the storage particles is preferably 5 mm or smaller. Particularly favorable ratios result when the ratio h is used a grain size of about 11 / z to 2 mm is smaller than 1:60. The inventive Training can not only with two-chamber regenerators, but also individually, z. B. in chemical plants, application. In creating large-scale Heat exchangers according to the invention, it is essential to use simple Means to supply the storage particles to the heat exchange zones in such a way that the storage particle layer receives a uniform layer height over its entire length extension and without Difficulties in guiding the storage particles in countercurrent to the gaseous Medium is reached, with a change, i. H. Regulation of the retention time of the storage particles must be possible in adaptation to the amount of gas flowing through.

Eine Ausgestaltung des Gegenstands der Erfindung ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschickungszone, durch welche die Speicherteilchen quer zur Strömungsrichtung des gasförmigen Mittels zuführbar sind, mit einer etwas über dem Schüttwinkel liegenden Neigung der gegenüber der Horizontalen im wesentlichen um den gleichen Winkel geneigten Wärmetauschzone vorgeschaltet ist, und daß am unteren Ende der Wärmetauschzone eine Ableitvorrichtung zum geregelten Ableiten der Speicherteilchen vorgesehen ist. Die Ableitvorrichtung ist vorteilhafterweise so gestaltet, daß sie eine Jalousie aus verschwenkbaren Winkelblechen aufweist, die eine solche Lage zueinander haben, daß durch eine Schwingungsbewegung jeweils ein Teil der entsprechend dem Schüttwinkel auf die Winkelbleche gelangten Speicherteilchen abgeleitet wird.An embodiment of the subject matter of the invention is accordingly characterized in that a loading zone through which the storage particles cross can be fed to the direction of flow of the gaseous agent, with a slightly above the angle of repose lying inclination relative to the horizontal essentially is connected upstream of the heat exchange zone inclined at the same angle, and that at the lower At the end of the heat exchange zone, a discharge device for the controlled discharge of the storage particles is provided. The discharge device is advantageously designed so that it has a blind made of pivotable angle plates, which have such a position to each other have that by a Oscillation movement each part of the corresponding the angle of repose on the angle plates is derived storage particles.

Um bei großen Gasmengen die gleichmäßige Speicherteilchenzufuhr zu der Wärmetauschzone sicherzustellen, kann es Vorteile bieten, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung die Wärmetauschzone in eine Anzahl von Teilzonen mit getrennter Speicherteilchenzufuhr und -ableitung zerlegt ist. Hierbei kann den baulichen Gegebenheiten dadurch Rechnung getragen werden, daß mehrere parallele Wärmetauschteilzonen mit getrennter Speicherteilchenzufuhr und -ableitung übereinander und/ oder nebeneinander angeordnet sind.In order to ensure an even supply of storage particles with large amounts of gas To ensure the heat exchange zone, there may be advantages if according to another Development of the invention with the heat exchange zone in a number of sub-zones separate storage particle supply and discharge is decomposed. Here the structural Conditions are taken into account in that several parallel heat exchange sub-zones with separate storage particle supply and discharge one above the other and / or next to one another are arranged.

Wärmetauscher gemäß der Erfindung sind besonders für Gasturbinenanlagen von Bedeutung, bei denen zwischen sehr großen Gasmengen nach dem Regenerativprinzip ein Wärmeaustausch erfolgt. Dabei werden in der Regel durch einen heißen Gas- bzw. Abgasstrom die Speicherteilchen in einem Wärmetauscher gemäß der Erfindung aufgeheizt, und in einem zweiten derartigen Wärmetauscher wird die Wärme von den Speicherteilchen auf ein anderes kühleres Gas, z. B. Luft, übertragen, die beispielsweise der Brennkammer als Verbrennungsluft oder einer Turbine als Treibmittel zugeführt wird. Diese Arbeitsweise hat zur Voraussetzung, daß der Speicherteilchendurchsatz in den beiden, unter Umständen unterteilten Wärmetauschern gleichgehalten werden muß, was durch entsprechende Regelung des Speicherteilchendurchsatzes erreicht wird.Heat exchangers according to the invention are particularly useful for gas turbine plants of importance where between very large amounts of gas according to the regenerative principle a heat exchange takes place. As a rule, a hot gas resp. Exhaust gas stream heated the storage particles in a heat exchanger according to the invention, and in a second such heat exchanger the heat is removed from the storage particles to another cooler gas, e.g. B. air transferred, for example, the combustion chamber is supplied as combustion air or a turbine as a propellant. This way of working has the prerequisite that the storage particle throughput in the two, under certain circumstances subdivided heat exchangers must be kept the same, which by appropriate regulation the storage particle throughput is achieved.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der verschiedene Ausführungsbeispiele wiedergegeben sind.In the following the invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which various exemplary embodiments are reproduced.

F i g. 1 und 2 zeigen ein einfaches Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmetauscher in L'ängs- und Querschnitt; F i g. 3 veranschaulicht schematisch die Wirkungsweise der aus verschwenkbaren Blechwandteilen aufgebauten Ableitvorrichtung, welche unterhalb der Wärmetauschzone vorgesehen ist; F i g. 4 zeigt Einzelheiten der Ausbildung der geneigten Beschickungszone für die Zuleitung der Speicherteilchen-F i g. 5 gibt schließlich noch eine Anordnung für einen Wärmetauscher wieder, bei dem übereinanderliegend mehrere parallele Wärmetauschteilzonen gemäß der Erfindung vorhanden sind.F i g. 1 and 2 show a simple embodiment for one heat exchanger designed according to the invention in longitudinal and cross-section; F i g. 3 illustrates schematically the mode of operation of the pivotable sheet metal wall parts constructed discharge device, which is provided below the heat exchange zone; F i g. 4 shows details of the design of the inclined loading zone for the Feed line of the storage particle F i g. 5 finally gives an arrangement for a heat exchanger again, in which several parallel heat exchange sub-zones are superimposed are present according to the invention.

In. F i g. 1 und 2 bedeutet 1 das Gehäuse des Wärmetauschers. Innerhalb desselben befindet sich die Wärmetauschzone 2, die durch die parallelogrammartigen Längswandteile 2a und die rechteckigen Querwandteile 2 b begrenzt wird. Die Wärmetauschzone 2 ist geneigt, derart, daß ihre Neigung etwas größer als der Böschungs- oder Schüttwinkel der als Speicherteilchen benutzten feinkörnigen Teilchen von etwa 1 bis 3 mm Durchmesser ist. In der oberhalb der Wärmetauschzone vorgesehenen Beschickungszone liegen die Leitbleche 3, welche mit Durchbrüchen 4 versehen sind. Die Schicht der Speicherteilchen 5 füllt bis zu einer gewissen Höhe den von den Wandteilen 2a, 2b eingeschlossenen Raum aus. Die Höhe h der Speicherteilchenschicht (Wärmetauschzone 2) ist klein im Verhältnis zur Wurzel aus dem Produkt aus Länge a und Breite b der Wärmetauschzone. Die Speicherteilchen 5 werden an der unteren Seite der Wärmetauschzone von den jalousieförmig nach Art eines Rostes angeordneten Winkelblechen 6a der Ableitvorrichtung 6 abgefangen. Wie die Figur erkennen läßt, bilden sich am unteren Ende der Speicherteilchenschicht zwischen den nebeneinanderliegenden Jalousieblechen 6a Schüttkeile 5a der Speicherteilchen 5. Werden die Jalousiebleche in ihrer Lage verstellt oder verschwenkt, so kann hierdurch in der weiter unten näher erläuterten Weise eine geregelte Ableitung von Speicherteilchen aus dem unteren Bereich der Wärmetauschzone erreicht werden.In. F i g. 1 and 2, 1 means the housing of the heat exchanger. Within the same is the heat exchange zone 2, which is bounded by the parallelogram-b longitudinal parts of wall 2a and the rectangular cross-wall parts. 2 The heat exchange zone 2 is inclined in such a way that its inclination is somewhat greater than the angle of repose or repose of the fine-grained particles of about 1 to 3 mm in diameter used as storage particles. The guide plates 3, which are provided with openings 4, are located in the charging zone provided above the heat exchange zone. The layer of storage particles 5 fills the space enclosed by the wall parts 2a, 2b up to a certain height. The height h of the storage particle layer (heat exchange zone 2) is small in relation to the root of the product of length a and width b of the heat exchange zone. The storage particles 5 are intercepted on the lower side of the heat exchange zone by the angle plates 6a of the discharge device 6, which are arranged in the form of a louvre in the manner of a grate. As can be seen in the figure, at the lower end of the storage particle layer between the juxtaposed louvre panels 6a, bulk wedges 5a of the storage particles 5.If the louvre panels are adjusted or swiveled in their position, a regulated derivation of storage particles can be achieved in the manner explained in more detail below the lower area of the heat exchange zone.

Die Winkelbleche 6a der Ableitvorrichtung sind an ihren etwa vertikalen Schenkeln 6 b, wie der Querschnitt der F i g. 2 näher erkennen läßt, an den Rohrträgern 8 abgestützt, auf deren Oberseite mit Rasten 9 versehene Stützwinkel 10 befestigt sind. Die vorspringenden Endkanten 6c der Winkelbleche 6a greifen in die Rasten 9 der auf den Stützrohren befestigten Winke110 ein. An ihren anderen Enden sind die Winkelbleche 6 a mit Nasen 6 d versehen, die wiederum in die Rasten 11 a von Stützwinkeln 11 eingreifen, die in geeigneter Weise mit dem Gehäuse 1 verbunden sind. Um die erforderliche Schwingungsbewegung der in der vorgegebenen Weise verankerten oder abgestützten Winkelbleche 6 a zu erreichen, sind die Rohrträger 8 durch das Gehäuse 1 hindurchgeführt. Um einen dichten beweglichen Abschluß zu erzielen, können Membrandichtungen 12 vorhanden sein, die einerseits mit den beweglichen Rohrträgern 8, andererseits mit den Stützrohrkörpern 13 verbunden sind. An ihren Enden sind die Rohrträger 8 gelenkig bei 14 an Schwinglaschen 15 aufgehängt, die ihrerseits wiederum bei 16 an mit dem Gehäuse verbundenen Trägern 17 gelenkig aufgehängt sind. 18 bedeutet ein Antriebsglied, durch welches die parallelgeführten schwingenden Rohrträger 8 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt werden können. Der Antrieb kann hierbei durch einen Elektromotor mittels Kurbeltrieb, durch abwechselnden ein- und ausgeschaltete Magnete, oder Druckluftkolben, motorisch angetriebene Exzenterantriebe u. dgl. erfolgen. Wie ersichtlich, liegen die Antriebsteile außerhalb der warmen Räume des Wärmetauschers, so daß eine Beeinträchtigung durch Erwärmung nicht möglich ist. Falls jedoch die einer Wärmetauschzone zugeordnete Druckkammer eine verhältnismäßig niedrige Temperatur aufweisen sollte, kann der Antrieb auch unmittelbar in die Kammer verlegt werden.The angle plates 6a of the discharge device are at their approximately vertical legs 6b, like the cross section of FIG. 2 can be seen in more detail, supported on the pipe supports 8, on the upper side of which support brackets 10 provided with notches 9 are attached. The projecting end edges 6c of the angle plates 6a engage in the notches 9 of the angle 110 fastened on the support tubes. At their other ends, the angle plates 6 a are provided with lugs 6 d, which in turn engage in the notches 11 a of support brackets 11 which are connected to the housing 1 in a suitable manner. In order to achieve the required oscillatory movement of the anchored or supported angle plates 6 a in the specified manner, the pipe supports 8 are passed through the housing 1. In order to achieve a tight, movable seal, membrane seals 12 can be provided which are connected on the one hand to the movable pipe supports 8 and on the other hand to the support pipe bodies 13. At their ends, the pipe supports 8 are hingedly suspended at 14 on swinging brackets 15, which in turn are hingedly suspended at 16 on supports 17 connected to the housing. 18 denotes a drive member by means of which the oscillating pipe supports 8, which are guided in parallel, can be set in a reciprocating movement. The drive can take place here by an electric motor by means of a crank drive, by alternately switched on and off magnets, or compressed air pistons, motor-driven eccentric drives and the like. As can be seen, the drive parts are outside the warm rooms of the heat exchanger, so that they cannot be impaired by heating. However, if the pressure chamber assigned to a heat exchange zone should have a relatively low temperature, the drive can also be relocated directly into the chamber.

Werden nun die Rohrträger 8 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt, so führen die Winkelbleche 6a Schwingungsbewegungen aus. Diese Schwingungsbewegungen, deren Amplitude und Frequenz zum Zwecke der Regelung des Speicherteilchendurchsatzes verändert werden kann, haben zur Folge, daß aus den sich über die Breite der Wärmetauschzone erstreckenden kleinen Speicherteilchenschüttkeilen 5 a die Speicherteilchen allmählich abgeleitet werden können. Wie ersichtlich, ergibt sich hierbei praktisch über den ganzen Querschnitt der Speicherteilchenschicht eine gleichmäßige Abführung an Speicherteilchen. Die Wirkungsweise der Speicherteilchenableitvorrichtung soll an Hand der F i g. 3 näher erläutert werden. In dieser Figur seien mit A A', B B', C C die in der Mittelstellung etwa horizontalen Teile der nebeneinanderliegenden Winkelbleche 6a bezeichnet. Bei der durch ausgezogene Linien angedeuteten Lage der Schenkel A A', B B', C C ergeben sich zunächst die Speicherteilchenschüttkeile 5 a, deren Querschnitt durch die Dreiecke A FB und BGC usw. begrenzt ist. Werden die Winkelbleche im Linksdrehsinn um den Winkel a verschwenkt, so nehmen sie die Lage A A", B B" ein. Da die Höhe der Querschnittsdreiecke A F B und BGC beim Verschwenken der Winkelbleche sich verringert und damit die umgrenzte Querschnittsfläche kleiner wird, muß sich der Endpunkt F' bzw. G' des Schüttkeiles nach rechts verschieben. Wird nun das Winkelblech in entgegengesetzter Richtung zurückgeschwenkt, so können in die durch die Verschwenkung frei werdenden Keilräume A B H bzw. BCI aus der Wärmetauschzone Speicherteilchen nachströmen. Bei erneuter Ausschwenkbewegung der horizontalen Schenkel der Winkelbleche im Linksdrehsinn wird nun ein Teil der Speicherteilchen über die Enden des horizontalen Teiles der Winkelbleche hinausgedrängt und fällt von den Winkelblechen nach unten. Entsprechend der auf dem angedeuteten Wege eintretenden Verminderung der in der Wärmetauschzone befindlichen Speicherteilchenmenge können durch die Durchbrüche 4 in den Leitblechen 3 (F i g. 1) unter dem Einfluß der Schwerkraft Speicherteilchen nachströmen.If the pipe supports 8 are now set in a reciprocating motion, the angle plates 6a perform vibratory motions. These oscillating movements whose amplitude and frequency for the purpose of regulating the Speicherteilchendurchsatzes can be changed to have the consequence that the can be a Speicherteilchen gradually derived from extending over the width of the heat exchange zone small Speicherteilchenschüttkeilen. 5 As can be seen, there is practically a uniform discharge of storage particles over the entire cross section of the storage particle layer. The mode of operation of the storage particle discharge device should be illustrated in FIG. 3 will be explained in more detail. In this figure, A A ', B B', C C denote the approximately horizontal parts of the angle plates 6a lying next to one another in the central position. In the position of the legs A A ', B B', C C indicated by solid lines, the storage particle bulk wedges 5 a, whose cross-section is limited by the triangles A FB and BGC, etc., result first. If the angle plates are pivoted counterclockwise by the angle a, they assume the position AA ", B B". Since the height of the cross-sectional triangles AFB and BGC is reduced when the angle plates are pivoted and thus the delimited cross-sectional area becomes smaller, the end point F 'or G' of the pouring wedge must move to the right. If the angle plate is now pivoted back in the opposite direction, then storage particles can flow into the wedge spaces ABH or BCI from the heat exchange zone that are freed by the pivoting. When the horizontal legs of the angle plates are swiveled out again in the counterclockwise direction, part of the storage particles is now pushed out over the ends of the horizontal part of the angle plates and falls down from the angle plates. Corresponding to the reduction in the amount of storage particles in the heat exchange zone occurring on the path indicated, storage particles can flow in through the openings 4 in the baffles 3 (FIG. 1) under the influence of gravity.

Für die Zufuhr der beispielsweise aufzuwärmenden Speicherteilchen ist an dem rechten Ende der Wärmetauschzone ein Rohrkanal 20 vorgesehen, der durch das Gehäuse 1 des Wärmetauschers hindurchgeführt ist und in geeigneter Weise an einen Speicherteilchensammelbehälter od. dgl. angeschlossen ist. Beim Verlassen der Ableitvorrichtung 6 gelangen die über die horizontalen Teile der Winkelbleche 6 a abströmenden Speicherteilchen auf die untere Leitwand 21 des Wärmetauschers, aus dem sie sich durch Einfluß der Schwerkraft nach unten bewegen und durch den Abströmstutzen 22 aus der Wärmetauschkammer abgeführt werden können. 23 und 24 bedeuten noch Gaszu- und -abführstutzen, durch die das beispielsweise heiße gasförmige Medium dem Wärmetauscher zugeführt bzw. nach dem Durchströmen durch die Wärmetauschzone 2 wieder abgeleitet wird. Durch Querwandteile 26 wird eine gasdichte Unterteilung des Innenraumes des Wärmetauschers erreicht, um in der erforderlichen Weise das zum Aufheizen der Speicherteilchen dienende heiße Gas durch die Wärmetauschzone 2 hindurchführen zu können. Zweckmäßigerweise werden an den Winkelblechen, wie bei 6 f angedeutet ist, überstehende Nasen oder Leisten vorgesehen, die bei der schwingenden Bewegung der Winkelbleche ein unbegrenztes Abrutschen der Speicherteilchen ausschließen und sicherstellen, daß für die Abführung der Speicherteilchen stets die Reibungsverhältnisse der sich aneinander abstützenden Speicherteilchen maßgebend sind. Unter Umständen kann eine Aufrauhung der entsprechenden Stellen der Winkelbleche 6 a ausreichend sein.For the supply of the storage particles to be heated up, for example a pipe channel 20 is provided at the right end of the heat exchange zone, which passes through the housing 1 of the heat exchanger is passed through and in a suitable manner a storage particle collection container or the like. Is connected. When leaving the discharge device 6 get over the horizontal parts of the angle plates 6 a outflowing storage particles on the lower guide wall 21 of the heat exchanger, from which they move downward under the influence of gravity and through the Outflow nozzle 22 can be discharged from the heat exchange chamber. 23 and 24 mean nor gas inlet and outlet stubs through which the hot gaseous medium, for example fed to the heat exchanger or after flowing through the heat exchange zone 2 is derived again. A gas-tight subdivision is made by transverse wall parts 26 of the interior of the heat exchanger achieved in the required manner hot gas used to heat the storage particles through the heat exchange zone 2 to be able to pass through. Appropriately, on the angle plates, as in 6 f is indicated, protruding lugs or ridges are provided that the swinging Movement of the angle plates exclude unlimited slippage of the storage particles and ensure that the friction conditions are always maintained for the removal of the storage particles of the storage particles supporting one another are decisive. In certain circumstances A roughening of the corresponding points of the angle plates 6 a can be sufficient be.

In der Wärmetauschzone werden zur Verbesserung der Speicherteilchenströmung netz- oder gitterartige Einbauten 25 vorgesehen, die die Querströmungen der Speicherteilchen gegenüber der Vertikalen ganz oder weitgehend unterdrücken. Diese Einbauten werden vorzugsweise als in der Höhenrichtung weitmaschiges Netzwerk ausgebildet, und zwar derart, daß die Wärmeleitung in der Höhenrichtung möglichst klein gehalten wird. Durch Ausführung oder Umkleidung dieser Leitwandteile mit die Wärme schlecht leitendem Material, z. B. aus Asbest, kann ein Wärmeausgleich in Richtung der Schichthöhe gering gehalten werden.In the heat exchange zone are used to improve the storage particle flow Mesh-like or grid-like internals 25 are provided, which the cross flows of the storage particles Completely or largely suppress compared to the vertical. These internals will be preferably designed as a wide-meshed network in the vertical direction, namely such that the heat conduction in the vertical direction is kept as small as possible. By making or cladding these baffle parts with poorly conductive heat Material, e.g. B. from asbestos, a heat balance in the direction of the layer height be kept low.

Es kann auch Vorteile bieten, die Beschickungszone durch einen siebartigen Einbau zu bilden, der aus zwei Reihen von parallel angeordneten vertikalen Leitflächen 29 a, 29 b, wie F i g. 4 zeigt, gebildet wird.It can also be advantageous to have the loading zone through a sieve-like Form installation consisting of two rows of parallel vertical baffles 29 a, 29 b, like F i g. 4 shows is formed.

Zur Aufnahme der Gewichtsbelastung durch die Winkelbleche können Ausgleichfedern 30 vorgesehen werden, die beispielsweise an der oberen Seite des Wärmetauschers an den die Winkelbleche haltenden Rohrträgern 8 bzw. Gelenken 14 angreifen.To absorb the weight load from the angle plates, compensating springs 30 can be provided which, for example, act on the upper side of the heat exchanger on the pipe supports 8 or joints 14 holding the angle plates.

F i g. 5 bezieht sich auf ein Beispiel mit drei übereinanderangeordneten Wärmetauschteilzonen I, 1I, III. 60 sind Einbauten für den gegenseitigen Abschluß der Zonen, welche gleichzeitig zur Gas- und gegebenenfalls Speicherteilchenführung dienen. 61 bedeuten wieder die Speicherteilchenableitvorrichtungen, die eine Ausbildung entsprechend F i g. 1 aufweisen können. 62 sind einfache oder in Parallelschaltung angeordnete Zuleitungskanäle für die Speicherteilchen. Auf der Seite der Gaszufuhr ist noch ein Leitwandteil 63 zur Führung und Abgrenzung des Gasstromes gegenüber den Speicherteilchen vorhanden.F i g. 5 refers to an example with three stacked one on top of the other Heat exchange sub-zones I, 1I, III. 60 are internals for mutual termination of the zones, which are used at the same time for gas and possibly storage particle guidance to serve. 61 again mean the storage particle discharge devices, which are a training according to FIG. 1 can have. 62 are simple or in parallel arranged supply channels for the storage particles. On the gas supply side is still a guide wall part 63 for guiding and delimiting the gas flow the storage particles present.

Es sei noch erwähnt, daß es selbstverständlich auch bei den in F i g. 1 und 5 dargestellten Anordnungen Vorteile bieten kann, das gasförmige Medium an den Seiten der Wärmetauscher derart einzuführen, daß die Strömungsrichtung etwa senkrecht zur Längserstreckung der Wärmetauschzone verläuft.It should also be mentioned that it goes without saying that also with the in F i G. 1 and 5 arrangements shown can offer advantages, the gaseous medium to introduce on the sides of the heat exchanger so that the flow direction approximately runs perpendicular to the longitudinal extent of the heat exchange zone.

Um eine befriedigende Arbeitsweise der vollständigen Speicherteilchenwärmetauscher mit zwei Wärmeübertragungskammern sicherzustellen, ist es notwendig, die Regelung des Speicherteilchendurchsatzes durch die beiden Wärmetauschzonen, in denen der Wärmeübergang von einem Gas an die Speicherteilchen bzw. von den Speicherteilchen an ein anderes Gas erfolgt, aufeinander abzustimmen. Es empfiehlt sich hierbei, eine temperaturabhängige Regelung anzuwenden, welche in Abhängigkeit von den Temperaturen in den zusammenwirkenden verschiedenen Wärmetauschzonen steht und ermöglicht, die Antriebe der Speicherteilchendurchsatzregeleinrichtungen der verschiedenen Wärmetauschzonen zu regeln, um durch Beeinflussung der Verweilzeiten der Speicherteilchenströme innerhalb der Wärmetauschzonen eine bestimmte Arbeitsweise des Wärmetauschers sicherzustellen, beispielsweise die Gleichheit der durchgesetzten Wärmekapazitäten herbeizuführen. Die zur Steuerung der Speicherteilchenableitvorrichtung dienenden Temperaturfühler können hierbei sowohl innerhalb der Gaszu- und -ableitungsstutzen wie innerhalb der die Querströmungen verhindernden Einbauten vorgesehen werden. Es empfiehlt sich weiter, die Regeleinrichtung zusätzlich in Abhängigkeit von dem Speicherteilchendurchsatz durch wenigstens eine der Wärmetauschzonen zu bringen.To ensure satisfactory operation of the complete storage particle heat exchanger with two heat transfer chambers to ensure it is necessary to regulate the storage particle throughput through the two heat exchange zones in which the Heat transfer from a gas to the storage particles or from the storage particles to another gas takes place to coordinate with each other. It is recommended that to apply a temperature-dependent regulation, which depends on the temperatures stands in the interacting different heat exchange zones and enables the Drives for the storage particle flow control devices in the various heat exchange zones to regulate to by influencing the residence times of the storage particle flows within ensure a certain mode of operation of the heat exchanger in the heat exchange zones, for example to bring about the equality of the heat capacities passed through. The temperature sensors used to control the storage particle discharge device can be used both within the gas inlet and outlet connections as well as within the internals preventing the cross flows are provided. It is advisable further, the control device is additionally dependent on the storage particle throughput to bring through at least one of the heat exchange zones.

Die für die Arbeitsweise des vollständigen Speicherteilchenwärmetauschers erforderlichen Wärmetauschzonen, welche, wie aus vorstehendem hervorgeht, in eine Anzahl von parallelen Teilzonen zerlegt sein können, müssen selbstverständlich im Hinblick auf die Verschiedenheit der auftretenden Drücke in getrennten Kammern oder Gehäusen angeordnet sein, die entsprechend den Erfordernissen der Anlage gleichfalls übereinander oder nebeneinander angeordnet sein können. Um eine Umwälzung der Speicherteilchen durch die in getrennten Gehäusen oder Kammern angeordneten Tauschzonen zu ermöglichen, ist es in diesem Falle notwendig, Überleitkanäle für die Speicherteilchen vorzusehen, welche mit mechanischen oder pneumatischen Fördereinrichtungen für die Bewegung der Speicherteilchen versehen sind. Zweckmäßigerweise können auch die Einrichtungen zur Überwachung eines gleichmäßigen Speicherteiichendurchsatzes in diesen überleitkanälen angeordnet sein.The one for the operation of the complete storage particle heat exchanger required heat exchange zones, which, as can be seen from the above, in a Number of parallel sub-zones can of course be divided into With regard to the difference in the pressures occurring in separate chambers or Housings be arranged, which also correspond to the requirements of the system can be arranged one above the other or next to one another. To revolutionize the Storage particles through the exchange zones arranged in separate housings or chambers, in this case it is necessary to provide transfer channels for the storage particles, which with mechanical or pneumatic conveyors for the movement the storage particles are provided. Appropriately, the facilities for monitoring an even storage unit throughput in these transfer channels be arranged.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Gasturbinenanlagen beschränkt, vielmehr können Wärmetauscher nach der Erfindung auch in anderen Fällen, z. B. für die Luftvorwärmung in Hüttenwerken oder sonstigen wärmetechnischen Anlagen vorgesehen werden.The application of the invention is not limited to gas turbine systems, rather, heat exchangers according to the invention can also be used in other cases, e.g. B. for the air preheating is provided in smelting works or other thermal engineering systems will.

Claims

Claims: 1. Storage particle heat exchanger for gaseous media, in which fine-grained storage particles are superimposed in the heat exchange chamber and supporting each other in a steady stream under the influence of the Gravity move, the heat exchange chamber then at least one Feeding zone through which the gas flows partially in cross-flow to the particle movement a heat exchange zone through which the gas flows in countercurrent to the particle movement is more uniform Has layer height, characterized in that the layer height (h) to the root from the base area (a. b) of the heat exchange zone (2) in a ratio smaller as 1:10.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the Heat exchange zone into a number of sub-zones (I, 1I, 11I) with a separate supply of storage particles and derivative is decomposed (Fig. 5).

3. Heat exchanger according to claim 2, characterized characterized in that several parallel heat exchange sub-zones (I, 1I, 11I) with separate Storage particle supply and discharge one above the other (FIG. 5) and / or next to one another are arranged.

4. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that a Feeding zone through which the storage particles are transverse to the direction of flow of the gaseous agent can be supplied, with a slightly above the angle of repose Inclination of the inclined with respect to the horizontal substantially at the same angle Heat exchange zone (2) is connected upstream and that at the lower end of the heat exchange zone a discharge device is provided for the controlled discharge of the storage particles (Fig. 1).

5. Diverting device according to claim 4, characterized in that it has a blind made of pivotable angle plates (6va) which are in such a position to each other that a part of the storage particles which have reached the angle plates corresponding to the angle of repose is derived (F i g. 1, 3). Considered publications: German Patent Nos. 920 488, 274 010; Documents of the German patent application S 14439 Kl. 17 f (published on September 3, 1953); British Patent No. 189,542; U.S. Patent Nos. 2,616,678, 2,576,058, 2389636.