DE1419194C - Verfahren und Vorrichtung zum Verdampfen von Flüssigkeiten mittels feinkörniger Masseteilchen als Wärmeüberträger - Google Patents

Description

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Bekanntlich eignen sich aus fließfähigen Teilchen liehen Verdampfungsraum (Hauptverdampfungsraum)

wie Quarzsand, Stahlkörpern, keramischen Teilchen vermieden wird.

bestehende Wärmeüberträgermassen ausgezeichnet Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung dazu. Wärme, z. B. von Abgasen oder Dämpfen, auf- kann eine einfache Ausbildung einer Vorrichtung zur zunehmen und an andere- Medien abzugeben. Nach 5 Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit diesem Prinzip lassen sich ohne weiteres Regenera- einem Vorverdampfer zum Einbringen der als toren für gasförmige Medien, weiche die Wärme von Wärmeüberträger dienenden Teilchen in den Haupteinem gasförmigen Medium auf ein anderes gasför- verdampfungsraum in der Weise getroffen werden, miges Medium übertragen, aufbauen. Indessen er- daß der Vorverdampfer aus einem Strömungskanal geben sich erhebliche Schwierigkeiten, eine größere, io für die heißen Speichermasseteilchen besteht, dampfaus Wärmeüberträgerteilchen gebildete Masse zur durchlässige Wände aufweist, von einem Dampf-Verdampfung von Flüssigkeiten, z. B. Wasser, voll- sammelraum umgeben ist und ein Zuführungsrohr ständig auszunutzen. für die zu verdampfende Flüssigkeit vorhanden ist, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wobei der Dampfsammeiraum und der Teilchenströ-Verfahren zum Verdampfen von Flüssigkeit mittels 15 mungskanal in einen gemeinsamen düsenähnlichen feinkörniger Masseteilchen als Wärmeüberträger zu Einströmkanal übergehen, der in den Hauptverschaffen, das unter Vermeidung der erwähnten dampfungsraum einmündet. Hierbei stützen sich die Schwierigkeiten unter sehr günstigen Bedingungen Masseteilchen in den Strömungskanal aneinander ab. eine Verdampfung unter Ausnutzung größerer Bei einer derartigen Vorrichtung kann für die Zu-Wärmeüberträgermassen ermöglicht. Gemäß der Er- 20 führung der zu verdampfenden Flüssigkeit ein mit findung wird ein solches Verfahren dadurch erzielt, Einströmschlitzen versehenes Zuführungsrohr vorgedaß die Masseteilchen durch ein gas- oder dampf- sehen werden, das innerhalb des Rohrkörpers verläuft, förmiges Medium aufgewirbelt werden und die zu durch den die als Wärmeüberträger dienenden Teilverdampfende Flüssigkeit den aufgewirbelten Masse- chen strömen. Es ist jedoch auch ohne weiteres teilchen verteilt zugeführt wird. 25 möglich, in dem Dampfsammeiraum Zuleitungskanäle Das neue Verfahren läßt sich in besonders ein- für die Zuführung der zu verdampfenden Flüssigkeit fächer Form dadurch verwirklichen, daß die Auf- anzuordnen, von welchen die zu verdampfende wirbelung der Masseteilchen durch verdampfte Flüssigkeit dem von dem Dampfsammei raum umFlüssigkeit erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren schlossenen durchlässigen Wandkörper des Ströläßt sich in der Weise ausführen, daß in die auf- 3° mungskanals für die Teilchen zugeführt wird, gewirbelten Masseteilchen die zu verdampfende Wird für die Erzeugung des Treibmittels für das Flüssigkeit gesondert eingeführt, z. B. eingesprüht, Einbringen der Teilchen in den Hauptverdampfungswird. Das Verfahren kann jedoch dadurch noch raum ein Vorverdampfer vorgesehen, so kann bei der weiter vereinfacht werden, daß auch die zu verdamp- erfindungsgemäßen Vorrichtung die Anordnung ohne fende Flüssigkeit von den die Aufwirbelung der 35 weiteres derart getroffen werden, daß durch das Masseteilchen bewirkenden gas- oder dampfförmigen dampfförmige Fördermittel gleichzeitig die zur VerMedien in die aufgewirbelten Masseteilchen einge- dampfung zu bringende Flüssigkeit in den Hauptbracht wird. verdampfungsraum in verteilter Form mitgerissen Wie leicht zu erkennen ist, ermöglicht es das er- und eingeschleudert wird. Grundsätzlich wäre es aber findungsgemäße Verfahren, nach der Auflockerung 40 auch möglich, entweder ausschließlich oder zusätzlich des Zusammenhangs zwischen den einzelnen Teilchen besondere Einspritz- oder Sprühvorrichtungen zum diese vollkommen mit'der zu verdampfenden Flüssig- Einbringen des zu verdampfenden flüssigen Mediums keit in Berührung zu bringen, um unter Entzug der in den von den aufgewirbelten Teilchen erfüllten Wärme der einzelnen Teilchen ein Verdampfen der Hauptverdampfungsraum einzuführen. Flüssigkeit möglich zu machen. 45 Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand

Die Erfindung betrifft außerdem die Ausbildung eines Ausführungsbeispieles erläutert werden,

einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs- F i g. 1 der Zeichnung gibt im Schnitt eine erfin-

gemäßen Verfahrens. Die Ausbildung dieser Vorrich- dungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zur Verdamp-

tung ist derart getroffen, daß sie aus einem Haupt- fung durch die Wärme eines Speichermassestromes

verdampfungsraum mit Abscheider und Sammler für 5° wieder;

die Masseteilchen und einem Dampfableitungsstützen Fig. 2 veranschaulicht eine Abänderung der.An-

mit einem Druckregelventil sowie einem düsenähn- Ordnung nach Fig. 1, die sich auf den Vorver-

lichen, mit Dampf oder Gas betriebenen Einspeise- dämpfer zur Erzeugung einer Treibdampfmenge

system zum Einbringen aufgewirbelter Masseteilchen bezieht.

und der zu verdampfenden Flüssigkeit besteht. 55 Die in Fig. 1 dargestellte Verdampfungseinrich-

Das Einspeisesystem läßt sich hierbei in der Weise tung besteht im wesentlichen aus dem Hauptver-

ausbilden, daß es mit einem Drucklufterzeugungs- dämpfer D und einem Einspeisesystem E zum Ein-

aggregat zur Lieferung eines pneumatischen Förder- speisen von aufgewirbelten Masseteilchen sowie der

mittels für das aufgewirbelte Einbringen der Teilchen zu verdampfenden Flüssigkeit in den Hauptver-

in den Hauptverdampfungsraum verbunden ist. 60 dämpfer. Das Einspeisesystem E umfaßt eine Zu-

Eine andere vorteilhafte Lösung kann jedoch da- leitung 1, durch welche die eine höhere Temperatur,

durch erzielt werden, daß zur Erzeugung von Treib- beispielsweise von 200 bis 500° C, aufweisende

dampf für die Masseteilchencinspeisevorrichtung dem Speichermasse aus einer anderen wärmetechnischen

Hauptverdampfungsraum ein Vorverdampfer für die Anlage, beispielsweise einer Regeneratoranlage, zuzu verdampfende Flüssigkeit vorgeschaltet ist. Eine 65 geführt wird. 2 bedeutet eine Schleuse, durch die solche Anordnung zeichnet sich durch den Vorzug das aus der Leitung 1 kommende heiße Teilchenaus, daß die Anwendung eines besonderen Mediums material in einen Vorverdampfer 3 eingeleitet wird, für das Einbringen der Masseteilchen in den eigent- Der Vorverdampfer 3 weist für die Führung des

Speichermassestromes einen durch gasdurchlässige Wände 3 a begrenzten Strömungskanal 5 auf. Letzterer hat eine gewisse Längenerstreckung und kann gegenüber der Vertikalen etwas geneigt sein. In den Strömungskanal 5 ragt von unten wenigstens ein Einspeiserohr 5 a für die Zuführung der zu verdampfenden Flüssigkeit hinein. Dieses Rohr ist an seinem oberen Ende dicht abgeschlossen und an seiner Längswand mit feinen Druchbrüchen versehen, die das Einspeisen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit in den Teilchenstrom ermöglichen. Die Durchbrüche sind so fein, daß die Speichermasseteilchen nicht durch sie aus dem Inneren des Rohres 5 austreten können. Auf diesem Wege wird ermöglicht, der in dem Rohr 5 sich bewegenden Masseteilchensäule über eine größere Länge die zu verdampfende Flüssigkeit zuführen zu können.

Der Strömungskanal 5 ist von einem nach außen abgedichtet durch eine Wand verschlossenen Dampfsammelraum 4 umgeben. An seinem unteren Ende mündet der Kanal 5 in eine winkelförmige Einspeisevorrichtung 6 ein, deren Düse 6a in den Hauptverdampfungsraum D gerichtet ist.

Im folgenden soll die Arbeitsweise dieser Einrichtung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert werden.

Nach Einleitung der Teilchenzufuhr über die Leitung 1, Schleuse 2 in das Rohr 5 und Zufuhr der zu verdampfenden Flüssigkeit durch die Leitung 5 a gelangt die in feiner Verteilung in die strömende Speichermasse des Rohres 5 eingeführte Flüssigkeit mit den heißen Masseteilchen in Berührung und wird wenigstens zu einem Teil verdampft, wobei der sich entwickelnde Dampf in die ringförmige Dampfsammelkammer 4 übertritt, die den Speichermasserohrkanal 5 umgibt. Es bildet sich nun in dem Vorverdampfer ein hoher Dampfdruck aus, so daß der Dampf durch die Einspeisevorrichtung 6 und die Düse 6 a in den einen niedrigeren Druck aufweisenden Raum 7 des Hauptverdampfers D überströmt. Da der in der Düse 6 a expandierende Dampf eine große Geschwindigkeit annimmt, werden durch den Dampf Speichermassepartikeln und die noch nicht verdampfte Flüssigkeit —die auch zum Teil gesondert der Einspeisevorrichtung zugeführt werden kann — mitgerissen. Das Gemisch aus Masseteilchen und Flüssigkeit wird infolgedessen beschleunigt und • aufgewirbelt in den Raum 7 getragen. Infolge der Verwirbelung werden die Speichermasseteilchen von der mitgerissenen Flüssigkeit allseitig umspült, so daß die Flüssigkeit vollständig durch die in den Masseteilchen enthaltende Wärme verdampft.

Der Verdampfer D ist mit einem bogenförmigen Überfall oder Abscheider 10 und einem Teilchensammeiraum 8 hinter dem Abscheider sowie außerdem mit einem Dampfableitstutzen 9 mit einem Druckregelventil 11 versehen.

Am oberen Ende des Verdampfungsraumes D werden die mit beträchtlicher Geschwindigkeit nach oben fliegenden Speichermasseteilchen in dem bogenförmigen Abscheider 10 in den Sammelraum 8 umgelenkt, aus dem sie durch ein angeschlossenes pneumatisches oder sonstiges Fördersystem, gegebenenfalls unter Einschaltung einer Druckschleuse abgeführt werden können. Der gebildete Dampf wird über den Stutzen 9 und das Druckregelventil 11 abgeleitet.

Einzelheiten der beschriebenen Einrichtung können abgeändert werden. So ist es beispielsweise möglich, die Zufuhr des flüssigen Mittels für die Verdampfung aus dem Dampfsammeiraum 4 vorzunehmen, wobei — wie in Fig. 2 angedeutet ist — das Rohr 5a zur Zuführung der zu verdampfenden Flüssigkeit in dem Dampfsammeiraum 4 liegt und die Flüssigkeit über die perforierte Wand 3« in die Speichermasse einsickert oder durch gesonderte Stichleitungen in diese eingeführt werden kann.

Auch das beschriebene Verfahren kann in verschiedener Weise ausgestaltet und variiert werden. Um Temperaturschocks zu vermeiden, insbesondere bei Verwendung von aus Quarzsand oder keramischem Material bestehenden Speichermasseteilchen, kann es vorteilhaft sein, die zur Verdampfung vorgesehene Flüssigkeit im Vorwärmzustand unter Druck dem Verteilungsrohr zuzuführen.

Wie ohne weiteres ersichtlich, bieten das erfindungsgemäße Verfahren sowie die vorgeschlagene Vorrichtung auch ohne weiteres gute Möglichkeiten, die Dampferzeugung zu regeln. Vorteilhafterweise wird man die Regelung der zuzuführenden Flüssigkeitsmenge dem Wärmeinhalt der durchströmenden Speichermasse anpassen. Eine besonders einfache Regelung läßt sich hierbei ermöglichen, wenn der Flüssigkeitsmengenstrom in Abhängigkeit von der Endtefnperatur der Speichermasse in dem Sammelraum 8 hinter dem Hauptverdampfungsraum D in Anpassung an die Speichermassezufuhr geregelt wird.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verdampfen von Flüssigkeiten mittels feinkörniger Masseteilchen als Wärmeüberträger, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseteilchen durch ein gas- oder dampfförmiges Medium aufgewirbelt werden und die zu verdampfende Flüssigkeit den aufgewirbelten Masseteilchen verteilt zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwirbelung der Masseteilchen durch verdampfte Flüssigkeit erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verdampfende Flüssigkeit von dem die Aufwirbelung der Masseteilchen bewirkenden gas- oder dampfförmigen Medium in die aufgewirbelten Masseteilchen eingebracht wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Hauptverdampfungsraum (D) mit Abscheider (10) und Sammler (8) für die Masseteilchen und einem Dampfableitungsstutzen (9) mit einem Druckregelventil (11) sowie einem düsenähnlichen, mit Dampf oder Gas betriebenen Einspeisesystem (E6) zum Einbringen aufgewirbelter Masseteilchen und der zu verdampfenden Flüssigkeit besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Einspeiserohr für das von der Einbringung der Masseteilchen getrennte Einsprühen/Einbringen der zu verdampfenden Flüssigkeit in den Hauptverdampfungsraum vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Treibdampf für die Masseteilcheneinspeisevorrichtung (6) ein Vorverdampfer (3) für die zu verdampfende Flüssigkeit vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverdampfer (3) aus einem Strömungskanal (5) für die heißen Speichermasseteilchen besteht, dampfdurchlässige Wände (3 α) aufweist und von einem Dampf- ίο sammelraum (4) umgeben ist und ein Zuführungsrohr (5a) für die zu verdampfende Flüssigkeit vorhanden ist, wobei der Dampfsammeiraum (4) und ein Teilchenströmungskanal (5) in einen gemeinsamen düsenähnlichen Einströmkanal (6a) übergehen, der in den Hauptverdampfungsraum (D) einmündet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Strömungskanals (5) des Vorverdampfers (3) wenigstens ein vorzugsweise parallel zu diesem verlaufendes Zuführungsrohr (5a) für die Zuführung der zu verdampfenden Flüssigkeit angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dampfsammeiraum (4) Zuleitungskanäle für die zu verdampfende Flüssigkeit angeordnet sind, von denen das zu verdampfende Mittel den Speichermasseteilchen in dem Strömungskanal (5) zugeführt bzw. in diese eingeführt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen