DE1451265A1 - Verfahren zum Betrieb von mit beweglichen Masseteilchen als Waermetraeger arbeitenden Apparaten,vorzugsweise Waermetauschern,sowie Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Heue Beschreibung *

"Verfahren zum 3etriebe von. mit beweglichen I-iasseteilchen als Wärmeträger arbeitenden Apparaten, vorzugsweise itfärmetauschem, sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens."

Bekanntlieh ergebe'n sich bei mit Masse teilchen als Wärmeträger arbeitenden Wärmetauschern, ferner bei chemischen Anlagen mit durch eine Masseteilchenschicht geführten gasförmigen Medien optimale 7er-■ hältnisse für den Wärmeaustausch bzw. die Gasströmung und ggf. die gleichmäßige Herbeiführung chemischer Reaktionen, wenn das Gas im Gegenstrom durch die iiasseteilchen hindurchgeführt wird, die sich unter dem Gewicht ihrer 'Schwere entgegen dem Gasstrom von oben nach unten bewegen', Weisen nun die Masseteilcheiischiehten in Strömungsrichtung der Seilchen nur eine geringe Kcstreckung auf, während andererseits die Kasseteilchenschiehten senkrecht zur Bewegungsrichtung des Gases und der iiasseteilchen eine große I'lächenausdehnung aufweisen - was wegen des geringen Druckverlustes gunstig ist - so stellt es ein überaus schwieriges Problem dar, in der großflächigen Masseteilchenschicht eine vollkommen gleichmäßige, geregelte Bewegung aller Masseteilchen zu erzielen.

Bei einem bekannten Wärmetauscher (britische Patentschrift 908 211, , .. Jfig. 5) wird bereits ein in Wärmetausch mit den iiasseteilchen ste- " hendes Gas im Gegenstrom durch die sich in Eichtung der Schwere in 3?orm von Masseteilchenschichten dichter Bchüttung durch die ,Wärmetausehkammer bewegenden Masseteilchen geleitet und werden die ■Masseteilchen am Grunde der WSrmetauschkamBier durch gas- und zu-.-gleich mässeteilchendurehlässige winkelförmige Wandteile abgestützt» wslohe als Durchsatzregeleinrichtung bezeichnet sind.

Angaben zur. Arbeitsweise dieser Durchsatzregeleinrichtimg werden nicht gegeben, insbesondere nicht, ob es sich uol feststehende oder beweglichewandteile handelt, I'atsäehlich bestand jedoch die Auffassung, daß sich eine Durcteatzregelung der jmsseteilcher. mit derartigen öandteilen dann erzielen läßt, wenn dies.e so bewegbar sind, daß sie durch fortlaufende Bewegung (vibration oder Rotation) mit steuerbarer Geschwindigkeit mehr oder weniger Masseteilehen abregnen lassen» ΰο sind bei einem anderen bekannten. ivarmetauscher (DBP T-076 Y21) jeweils in der oberen Hälfte der Wärme tau schfcamDiern hin und her bewegbare bzw, schwingende Rinnen angeordnet, deren Hub tmd/oder i'requenz zum Zwecke der Durchsatzregelung der Masseteilcheii regelbar ist, wobei es sich um sehlauch*- förmige Wärtaetauschkaßimern relativ großer Eöhe und geringen Querschnittes handelt. liaehteilig ist hierbei., "dai3 die dem Masseteileiienstroin: unmittelba-r ausgesetzten bewegten Sinnen einen aufwendigen mechanischen Antrieb einfordern und insbes, bei hohen I'empe— raturen einem großen Verschleiß unterliegen. Außerdem würde .bei einer an sich vorteilhaften Vergrößerung der- ^uerschnittsflllche der WärmetaUschkammern eine Tervielxachung der beweglichen Kinnensysteme erforderlich sein, Lim ein gleichmäßiges Abströmen iiber den Gesamtquerschnitt zu erreichen, was eine Vervielfachung des Aufwandes der mechanisch bewegten jxegelelsüiente bedeuten würde. Die · gleichen !"achteile treffen für einen weiteren bekannten v/ärEietauscher (DBP 920 488) zu, welcher zum Zwecke der Durchsatzregelung einen Absperrschieber mit nachgeschaltetem Zellenrad aufweist, welche Organe in einem engen Abströmkanal einer sehlaiichartigen Kasseteilchenschicht relativ hohen Druckverlustes, angeordnet sind,-Auch ist bereits vorgeschlagen worden, zur Durchsatsregelung der. ^

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1.45.123 5, .._Ί, .

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i-itisseteilclien von ".."ärraeteuscaem mit 'im'Verhältnis zur »Schichthöhe ,r;rof-iilächi^er riasseteilcllenschicht bewegliche Hoste, insbes. kippbare un'd schwingend'e itostelemente, vorzusehen, durch deren Bewegungsgescliwindii^keit der iiasseteiLchendurelisatz beeinflußt werden kann. Indessen bereitet auch hier, wie bereite erwähnt, die Ausführung solcher Durchsatzregeleiiirichtungeii für großflächige Masseteileneiizonen, insbesondere bei hohen !Temperaturen, erhebliche Schwierig— keiten. - ·*

!Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betriebe von mit beweglichen ixLässeteilchen als "vvarnieträger arbeitenden Appa- a raten, vorzugsweise Wärmetauschern, anzugeben, durch welches eine Beeinflussung des liasseteilcheiidurchsatzes mit wesentlich einfacheren kitteln, d. h. insbesondere ohne rotierende oder vibrierende i'eile, ermöglicht ist und das deshalb bei großflächigen Masseteilchenschichten mit besonderem Vorteil anwendbar ist. Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, daß für eine Regelung "des Hasseteilchendurchsatzes die die Masseteilchenschicht abstützenden ' gas- und zugleich masseteilchendurchlässigeii Wandteile, Gitter oder dgl. feststehen können und das im Wärmeaustausch mit den Masseteilchen befindliche Gas selbst zu einer definierten Beeinflussung des Masseteilehendurchsatzee herangezogen werden kann, dann nämlich, wenn man die kinetische Energie des anströmenden Gases innerhalb räumlich eng begrenzter Zonen am Grunde der Masseteilchenseiiiclit ausnutzt. ;

Gegenstand der Erfindung ist nunmehr ein Verfahren zum Betriebe von mit beweglichen Mas se teilchen als Wärmeträger arbeitenden Apparaten, vorzugsweise Wärmetauschern mit im Verhältnis zur Schichthöhe großflächiger MasseteilchenBChicht, bei denen ein im Ttfärme-

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austausch mit den Masse teilchen stehendes G-as im Gegenstrom durcli die sich in Richtung der Schwere in Form' von Massteilchenschichteii dichter Scliüttuiig durch Reactions- bzw. Wärmetauschkammern bewesenden Masseteilcheii geleitet wird und die Masseteilchen am Grunde ihrer Schicht bzw. der Kammer durch gas- und zugleich masseteilchendurchlässige ¥andteile, Gritter oder dgl. abgestützt werden, welche der Durchsatzregelung der Masseteilchen dienen. Die Erfindung besteht darin, daß die Masseteilchen am Grunde ihrer Schicht in Form partieller Haufwerke (öchüttkeile ) gruppiert werden, innerhalb welcher die Masseteilchen bei Unterbrechung der Gasströmung· gegen das Abrieseln festgehalten werden, und daß die Masseteilchen bei" Auftreten einer Gasströmung aus dem Verband der partiellen Haufwerke befreit und innerhalb partieller, den Ifeufwerken benachbarter 'tfirbelzonen einer Auf wirbelung bei gleichzeitiger Abströmung unterworfen werden, wobei die Menge der·abströmenden Masseteilchen vom Gasdurchsatz in Abhängigkeit gebracht ist. Hiermit kann eine sich über die gesamte Grundfläche der Maseeteilchenschicht gleichmäßig auswirkende. Grundregelung erzielt werden, phne daß die gleichmäßige Abströmbewegung der Masseteilchen über den partiellen Haufwerken und Wirbelzonen und damit die gleichmäßige l^mperaturverteilung der Schicht beeinträchtigt wird, wobei das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil der Selbstregelungsmögliehkeit in sich einschließt, d. ti* Verun- ; gleichmäßigungen der Massetellchenabströmgeschwlndigkeit über die i gesamte Schicht gesehen und damit Schichtdicken-Änderungen eliminiert werden können, wodurch der Betrieb großflächiger WärmetauBOhschichten unter Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Sohiclitäicfce ohne aufwendige mechanische Antriebe und K©n%?ö|lorgane mö

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Hierdurch unterscheidet sich die Erfindung auch wesentlich von einem bekannten "Verfahren zum üntgaseii bzw. thermischen Spalten von Brennstoffen (DDP 969 196), nach welchem eine iörderung .des Durchlaufes bzw. eine Serstörung etwaiger Brlickenbildunjen oder sonstiger Hemmungen erhitzter körniger wärmeträger dadurch beseitigt werden . soll, daß am Unterende oder an sonstigen stellen des Vergasungs--rauiaes irgendwelche gasförmigen Mittel mit höherem Druck eingefüort werden, so daß eine Auflockerung des ochachtinhaltes, .unter ünstanden sogar eine Durchwirbelung, stattfindet. Da sich hierbei das -ras völlig regellos seinen Weg durch den Schachtinhalt bahnt bzw. den gesamten Schachtinhalt einer Auf wirbelung unterwirft, kann sich % quer zur Bewegungsrichtung der ixiasseteilchen keine gleichmäßige iDemperaturverteilung und in Richtung der Bewegung keine gleichmütige ■lemperaturveränderung einstellen; dies sind aber vorausSetzungen, die zur Durchfüiiruiig eines mit gutem Wirkungsgrad arbeitenden,.Gregenstromprinzips unbedingt -erfüllt sein müssen. Die geschilderten J.Tachteile weist auch ein anderes bekanntes Verfahren sur Behandlung , körniger Stoffe (Schweizer Patentschrift 296 419) auf, nach welchem die gesamten im 'wdrmetauschbehälter befindlichen Maseeteilchen durch· eine aufwärts gericntete Gasströmung nur soweit angehoben ,bzw. auf- f gewirbelt werden, daß der Druote, den die Masseteilclien nach unten ausüben, sich wesentlich vermindert. Der gesamte Behälterinhalt_... ' wird hierbei in einen Schwebezustand überführt, der zwar far das. Materialfließvermögen.günstig sein mag, jedoch zur Durchführung eines definierten Ge gens tr om-Wärnietaus ehe s ungeeignet ist. Hit einer ungeordneten Bewegung aufgewirbelter bzw* fluidifizierter I«iasseteilchen im gesamten ^Behälter arbeiten ferner auch: andere bekannte Rufeinrichtungen für pulverförmiges Material, wie .insbesondere ;■ Zement (französische:#^be,nt.sohrift 1 300 991, UßA-Pat ent schrift 3 002 Bß9), um eine leichte Bewegung des lufthaltigen Seilchen-

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gemisches tiöglicIi σα Lic.e-aeiu 'Diese ύΘΐΕΐ,ϊ^% rühren/ doKreLii-U; die "Jri'iridtiii:-. "■■^r:;-ielc^;'iicⁱ.-ilg^;"

Zum btande der Technik- ist ferner st "verveic?en auf ein nac: den CfG "enstrcmiprinzip ■ ar-ücilaidee ,/.äraet-c.uschverfaiiroii' "iilr" .,.":,^TicLrie-ruii^,s-", iJeiijdrieruii*-e-,'^; uiⁱ£iei;ania2;öii"oö.er d^l. (u'uA-Patentsciiriit Z, 4-2.5', 96$- iic'cli v/elciicri dio au beiiaiiäelndeu"üColiie^v/e.sserstoi'i'a-x.ipfe in uircereii ■üsreictL des xiealstronsbeüälters nie nt durch -die Aplauirohre der iu_: oegenstroLi zu den jJ'lLroi'en äorieseindeii iiealctionstiasöe zuf.eleiiie.t , . werden, sondern durch liierau benaeiibe^rte Stellen, die zu diesem Zweck zwar ^acdui'ciil^G-si'":, iiiclit .Ddocli taasseteilchendurcJiliiss-iß:' ■ sind* Biese HaMnahme erürin/vi; ίοάσοΐΐ keine definierte/Abaän^igkeit " des HasseteilcJienüu::casatses voa vrasdurciieäts, da die Ilerlrtic-iis-" ■ masse aucli oime ixejenotröciunf; der Diiapxe diircn ilire Ausla^rQiire' abrieseln vr'-lrde. iJas beirannte vcrfr.Iir.eu- ar'beitet- souit- av^ar mit .." feststehenden './andteilen au G-runde deruiasseteiichenscaiciit, nicht-■•f.edocli tilt partiellen ,virbeisonen, vielmehr wird d-ei ijurclisatz durch die Umlaufgesehwindiglreit aufwendir:er, den Lehälter durclidringender Förderschnecken verrliidert, welche die iiasseteilchen" ' '"■ entgegen ilirer Bev/efainiisrichtuah· vom -'.unteren ■ zum oberen J3e'hälter- ^v' bereich zurückfordern. ■-.·' ". ■■-... "-.■;.i-."- -'"'^; _:'--^;;·-

Charakteristisch·¹ ist demgegenüber "für ' däs^; erfindungfe^etäaBe. ν erfaiiren, da.y die iienge der aus einer Schicht-''abströmenden kesse-'" teilchen direkt von 'der .Gasgeschwindigkeit und-damit - bei gewebe-' ner iüiströcif lache -von der^: G-asmenr-e abhängig:; ic-t, die entgegen-" gesetzt zur Bewe_f2;ung der i-ia.sseteilclien diese durchströmt. Diese

'Wirkungsweise Iäi3t sicli v/ei1rge!iend zur' itegeluiu;_: ^: verwenden und schließt ,wie' erwähnt, den Vorteil der üei'bstregeliuigsmöglichlreit « .'· ein. Die Erfindung empfiehlt hierzu, nach einer solchen öharakteristik zu arbeiten, daß beginnend bei einem minimalen zum Abriegeln

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der idasseteilcnen erforderlichen «ürzenzviexr der ϋ-as^escnwxndxgkext die pro Seiteinheit abströmende jassEeteilchenraenge (ieileh.endurchsatz i'i) in solclio Abnäniiipkeit Ton der Gasgeschwindigkeit (Gasdurchsatz Y) febracht ist, datf die Kurve u == f (Y) mit steinendem Gasdurchsatz zunächst ansteigt, dann, ^edocn. abfällt, und daß der Arbeit spunk t des Apparates in den (staMlen) fallenden Eennliiiienbereich gelegt ist. in diesem felle tritt in eine ta vreiten Durcnsatzbereicia eine öel'bstrecelun^ der iiasseteilcliGii- und, der G-as~ ströiaimp; "'ober die ganze ji'läclio der liasseteilchenscliicnt ein, und «v;ar aux dem abfalleiideii Kurventeil, üteir't nätiilicli bei einem Betrieb obernalD des ixascimalwertes der- Kurve ή = f (Y) etvia wegen Terriiii-.erunr-: der Scliiclitdicke die G-asfiescawindigkeit, so bewirkt dies eine u'erabsetaunr; des Masseteilciieiidurchsatses; umgekeart viird an ütelleu, an denen die Gasgeectoiindicfteit zu gering ist, der Durchsatz besclileuni/'t. Diese ge^ensinnige Viirkun-·;: bei zu kleiner bsv;. zu f.ro.'ier C-asrrescliv^indi^keit wirirt zwangBiäufig im oxime einer Tergleicliuäßigung der Durchsätze ülber den ge samten Flächenquerschniit.

Das erfiiidungsgeiuäBe Yerfahren iramn noch dadurch verfeinert und verbessert werden, daß das Verhältnis der Wasserwerte der miteinander im Wärmeaustausch stehenden wandernden Hasseteilchensc:licht : und des hiiidurchströmendeii G-ases doxcb. Umleitung von G-asmengen unä/oder Hasse teilchen um die partiellen Haufwerke und/oder v/ir'belzonen beeinflußt v/ird. Dies beruht darauf, daß der liasseteilehendurchsatz in erster Linie durch die Auftriebskräfte, d. h. die Ge- j schwindigkeit des aufwärts strömenden GaseS₁ ,"jedoch auch diarcli das fflächenverhältnis vom Wirbelzonen.-- -ssma Ge samt quer schnitt der Masseteilchenschicht bestimmt wird» Wie erwähnt, stellt sich bei einem bestimmten Gasdurchsatz ein bestimmter llasseteilchendurchsats ein, ■ was innerhalb des stabilen ICennliaiienbereiches zir einem' Gleich-

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gewichtszustand mit einem bestimmten. Wasserwertverhältnis der miteinander reagierenden Medien führt. Hierbei kann es zur Erzielung optimaler Verhältnisse erwünscht sein, daß die Wasserwerte der miteinander im Wärmetausch stehenden Medien, z. B. in Anpassung an die· Änderung der spezifischen lärme der Masseteilchen bzw. des diese durchströmenden Grases, verändert oder gleiehgehalten werden. Diese Susatz- oder Feinregelung hat zur Folge, daß die Zuordnung eines· "bestimmten tiassetelLchendurehsatzes zu einem bestimmten Gasdurchsatz und damit die Kennlinie -verändert wird.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung des vorgeschriebenen Verfahrens mit einem Wärmetausch— apparat, durch dessen WandteiXe am Grunde der Masseteilchenschicht ein feststehendes. Gas- sowie MasseteilchendurchgangsÖffnungen aufweisendes Eanalbett gebildet ist, mit welcher eich eine Grund-y Selbst- Und Feinregelung in der erläuterten Weise durchführen läßt. Diese Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet,, daß in dem Kanalbett die partiellen" Wirbelzonen aufnehmende Wirbelkanäle angeordnet sind> welche auf ihrer oberen Seite mit den Durchtritt der Masseteilehen verhindernden gasdurchlässigen Wandteilen versehen sind, daß das Eanalbett unterhalb dieser Wirbelkanäle dem Gaseinlaß und Masse— .teilehenauslaß dienende Öffnungen von begrenzten Abmessungen aufweist, daß in den unteren Heil der Wirbelkanäle seitliche, die partiellen Haufwerke (Schüttkeile ) aufnehmende guleitkanale einmünden, die an ihrem anderen Ende mit"der Masseteilchenschicht in Verbindung stehen und daß die Öffnungen im Verhältnis zum Korndiiroliraesser der Masseteilchen im Sinne einer gasdurchsatzabhängigen Ahströmung der Masseteilchen während des Betriebes und einer unterbrechung der'Masseteilchenabströmung bei Unterbrechung der Gasströmung bemessen sind, wobei im Falle der Gasunterbrechung durch Brückenbildung bzw. gegenseitige lieibüng, der Mas^eteilch^n^ri-nnerhalb

■ der partiellen Haufwerke (|iclr{tt-

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- keile } die Masseteilche"a festlegbar sind. Die Öffnungen können bei Kreisfarm mehr als zweifachen Durchmesser "bzw. hei caiadratischei oder rechteckiger Atisbildung einen Seitenabstand von ca. 2 Durchmessern eines der Masseteilchen aufweisen. Die erläuterte iuu.sa.ts- oder leinregelung läßt sich auf verschiedene v/eise durchführen. Sine iSglichkeit Desteht darin, daß im Bereiche der Wirbelkanäle neoeii den Öffnungen in den die Hasseteilchenführung ermöglichenden v/andteilen dem zusätzlichen G-aseinlaß dienende £u.satzöffnungen vorhanden sind. Diese iiusatzöffnun^en können vorteilhaft durch verstellbare v/audteile ahschließhar sein, so da:j also durch Verstellung dieser Wandteile einem Strömungsanteil des Gases der Durchtritt zu den v/irbelzoiien ™ mehr oder weniger verwehrt werden kann, d. h., daß dieser Ströaungsanteil-nicht wesentlich zum Aufwirbeln der hasseteilehen beitragt. Eine andere Möglichkeit der Pein- oder Susatzregelung besteht darin, daß der Masseteilchenschicht ein regelbarer Bypaß für das G-as zugeordnet ist, durch welchen bei gegebenen Gasmengenstrom eine überschüssige G-asmenge ableitbar ist. "Vorteilhaft-'ist hierbei der regelbare 3ypa3 für die leilgasmenge als Wärmetauscher ausgebildet. Der !Eeilgasstrom wird hierbei also nicht nur um. die vi/irbelzonen, sondern um die «gesamte Maeseteilchenschicht herumgeführt.

Je nach dem zu verarbeitendem l'emperaturgefälle und der Menge der im Wärmeaustausch miteinander stehenden Medien empfahlt die iörfindung weiterhin, daß bei einer Einrichtung mit mehreren in Eeihen- oder .Reilieiiparallelschaltung räumlich übereinander angeordneter Masseteilchenschichten zwischen den einzelnen Masseteilchenschichten Seilmengen, von Masseteilchen über Febenkanäle ableitbar oder Zusatzmenger "von Masseteilchen zuführbar sind, durch welche unter Umgehung der nachgeschalteten (vorgeschalteten) Masseteilchenschicht die Wasser- * werte des Gases und der Masseteilchenschichten veränderbar bzw.

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aneinander anfieleüber sind«. 1451265 ■■"·'■

Im folgendes, werden, das /erfahren nach der .urfinciuii^ und seine' Ausübungseinr-icl-tung anhand der le&i^licii Ausführun<"ßbeisple"le; dar stellenden 3eichiiiiri{; näiier erläutert, in welcher zeigen:

iig. 1 ein Diagrataa, in welcnein die Abhängigkeit des nassetail&neiidurchsatses k" (pro Zeiteinheit, abfließende. Mas set eil cnenöen^e)' in Abiiän^igkreit von der u-as^escttwiiidiglreit-,bavi. cteni tragdurexisatz T,'. d. n. die !funktion i-.·.. = £ (V)* dar^ests^t ist| . ^:. .^;: ■ ^: ' -\ \- -■

Mg. 2 lind 3 in --luer- uilcL Län^ssclmitt LiUircn. eine ■vartnetauscliitacuaer"! die partiellen ■ Uatixv/eriue u:id wirbelsoneii sua G-runde der iiass:eteil- ./"[ chenschiciit; . ! ^; _: ^r : .. .

Ji^-If;;*. 2a in einen Ausscariitt i-iitiier die Aaordiuni^- "von SusatsÖffnungen für das Gas j -.-..·■■_: ^:;

j?±G» 4 schetiiatisoli einen Quersclinitt diircii .ein-;; ■vollständige ΐ/är.nietausclikaEmier mit entsprechenden Fahrrrngslranälen für die kasseteilclien und das den Wärme taxi sch eruöglicliende Ü-as; i ■

i'ig. 5 schlieiBlich eine etwas abgewandelte Ausführun^sforin

. ..■..,„ ti

'//ärnietausehkaiiinier gemäß !'ig. 4 mit· riebenkanälen zur Umführung .vo Masseteilchen zvreoks ieeinflusdung des -Verhältnisses, der ^/asser^ j werte zwischen G-as und Masseteilciieii.· .·■, > ■ ■ · ;

Der Ttfariaetauscher nach den Pig. 2 Und 3 kann z. L. für einen Zweikajamerregenerator aur Wärmeübertragung von .'einem gasfö'rtnigen Medium· auf das andere -gasförmige Hedium Anwendung finden und rerwirKlioh$ beispielsweise" das Verfahren nach der"Erfindung. SAD OR^;rw< _

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In JhLg. 2 und 5 bedeutet 1 eins .._?.£.setoilciiciißcMcat, Im der die sich unter dem 'jJinfluJ der Jchuezc Ton obei ijcch unten in die .lter Schüttun~ bewegenden kassetcilclien 2 von einen Gas (pfeile 3) entgegengesetzt su ihrer "..jewecan.i-sriciituiig, ö.ii. iei G-egenstroa. durchströmt v/ercteia. Die .wacscteilcae:ischicj.rb 1 v.^reict in der btröVauiv-'sriehtunj, eine veiillltnisiaä/ii.'' rorin;:e Höhe oral', währeno sis «uer sur Strö— ijun, sricirtunp·; το η i_AaGEeteilciien bz\-,^r. u-s,s eine Terliältnisiiiä.ßi[.; piXoBe jillicheiierstreciiti-i;·-·; aaben Iraim, wodurch ein f.roßer- ürasffurchsatz hei kleinem Druckabfall ial),^f,lich f;eaa.cht "wird. Auf der oberen beite v/erden die iiasseteilcnen durch die mit Abstand. Toneinander angeordneten Kanäle A mittels einer im kahmen der Erfindung nicht weiter % interessierenden Beschickun.'-eeinrichtunij, zugeführt. Auf der oberen Seite ist die Hasseteilcheiischicht 1 durch das ein üieb bildende Gritter ü abgeschlossen, dessen einseine Gattereleaeiite genügend Abstand für dae hinströmen der Hasseteilchen und für das Ausströmen des Gases aufweisen. Am G-runde ihrer Schicht werden die dort genauer als einzelne Körner dargestellten Masseteilchen 2 durch gas- und zugleich masseteilcheiidurchlässige Wandteile in i'orm eines Kanalbettes 6 a.bgestützt, welches so angeordnet und ausgebildet ist, daß die Masseteilehen 2 am G-runde ihrer Schicht in i'ortii partieller g Haufwerke (Schüttkeile 10) gruppiert werden, innerhalb welcher die i-iasseteilchen bei Unterbrechung der G-c-sströmung 3 gegen das Abrieseln festgehalten werden. Dieser Zustand ist im linken Seil der JB¹Ig. 2. dargestellt und mit a bezeichnet. Tritt nun eine Gasströmung 3 auf," so werden, angefangen bei einem Minimaiwert der Gasgeschwindigkeit» mit zunehmendeai Gasdurchsatz mehr und mehr Masse teilchen aus den Schüttkeilen 10 befreit -und innerhalb partieller, den üchüttkeilen 10 benachbarter Wirbelzonen 7 einer Aufwirbelung bei gleichzeitiger Abströnmiig unterworfen. Dieser Zustand ist ira mittleren ijeil der 37ig. 2 mit b bezeichnet, während der rechte Seil c einen Sustand darstellt, in welchem auf Grund eines noch■ i_:-rö.3-©reir*Ga33= '*■

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ci.iirchsa.tzes 3 das nairimua. der. leilcheneJDrieselunp; überschritten werden Irc.mi, d.ii,. bereits ein merkbarer Bremseffekt zu -verzeichnen ' ist. us versteht sich, dais die Zustände ä,b,c mir der Erläuterung halber nebeneinander dargestellt sind, da sich im dargestellten AiisfUhrungsbeispiel bei gegebener Gasströmung 3 für die gleichartig ausgebildeten Zonenpaare 10, 7 auch gleich Abrieseizustände ergeben würden.

Das üchaubild der S¹Ig. 1 veranschaulicht diesen zur Regelung und Selbstregelung ausnutzbaren Mechanismus näher. In diesem Schaubild ist die bei Versuchen ermittelte Abhängigkeit der ausfließenden . Masseteilchenmenge M pro Seiteinheit in Abhängigkeit ύοχ. der Gasgeschwindigkeit V eines durch eine Masseteilchenschicht 1 geringer Höhe mit an der unteren Seite angeordneten partiellen -Haufwerken und Wirbelzonen 10, Ί -wiedergegeben» Wie die Kurve erkennen läßt, setzt eine !iasseteileiienströmung erst bei'einer gewissen Gasgeschwindigkeit oder Grenzgasmenge ein. Im gestrichelt dargestellten Bereich ist das Hieselverhalten ungleichmäßig und'labil. Mit zunehmender Strömung des gasförmigen Mediums erreicht die Maeseteilchenmenge einen Maximalwert - hieran anschließend folgt ein stabiler Bereich, in dem die je Zeiteinheit abrieselnden Mengen gut reproduzierbar sind - um schließlich bei sehr großen G-aegeeeliwindigkeiten bzw. Gasmengen wieder auf ITuIl abzunehmen.

Im einzelnen sind die Wirbelzonen 7 der Einrichtung nach J¹Ig. 2 und 3 als Wirbelkanäle 7a ausgebildet und auf ihrer oberen Seite durch geschlitzte oder gelochte Wandteile 8 derart abgeschlosseny daß zwar ein Gasdurchtritt von unten nach oben, nicht dagegen ein Masseteilchendurchiritt von oben nach unten möglich ißt. Unterhalb der. " Wirbelkanäle -Ja. sind in dem Kanalbett" 6 kreisförmige, quadratiselLe ·

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oder ähnlich gestaltete üffnuncen 9 mir AostrÖuranp; ehen vorgesehen» In. den unteren EeIl der wirbelltanäle 7a münde: oberhalb der Üfffnungen 9 SuIe It ii anale 17a für die'"I>-asse teile licn ein, welelie die Schüttkeile 10 aufnehtden» V/ie der Ausschnitt der Fii⁽v. 2a näher erkennen läßt, können la liereiciie der ü£fnuii,",en ¹J noch Susatgöfznungen 11 In jiorm. iron iichlltsen oder Jktöenern kleinerer iUbraessim^eii vorhanden sein, die allein für ikis sind. ±>Ie Öffnungen 9 weisen Ira Yerliältnis sti den Abm der Kasseteiloiien eine bestimtnte üeiiiosGun:·" auf» r;elapleln-/else beträgt bei kreisfönaiver Q-astaltunf; der üfxmui;;, 9 der ".üurcüL-eEser dex'selbeti etwo.s meiir als 2 Komdurcntneseer, :;iel. riuadratisc^or ii-estaltung der Öffiuiniven 9 lie^ir der -üeitenabstaiiä. In per trr*oi5.en— Ordnung von etv/a 2 KQrndurOnmesseru. tSelbstvexetcvadlicii sind (™e~ wisse Abweichungen von diesen vierten» insbesondere iai iliiibliclr auf unterschiedllclie Hauhlgkeltsverhältnisse

Die dargestellte Einrichtung mit Kanalbett* 6, Suleitkaiiälen 1üa, Wirbelkanälen Ya und Öffnungen 9 verwirfelieiit das Yerfahren nun in der Welse, daß dann, wenn Druclsdiffereiiaen unterhalb und oberhalb der Massetellchenschicht 1 nicht vorhanden sind, also- eine ΰ-ε,β-strömung nicht erfolgt, die masseteileheii 2 Innerhalb des ICanalbettes 6 allein der Elnv/Irkung; der Reibungskräfte unterließen, so daß Brückenbildung auftritt» Die ^riieilchen 2 stützen sich aneinander ab* so daß, wie bereits allgeaeln erläutert, ein MassetellcheBdurcasatz nicht erfolgt (Sustand a}» Wird dagegen der Druck Unterhalb der Wirbelkanäle 7a erhöht> so tritt eine Q-as&trÖmung 3 mz.£, vrelche innerhalb -d*3? Wirbelkanäle 7a einzelne Masseteilchen -2 hoehträgt,- den Sehüttke-Ilverband 10 innerhalb der Suleltkanäle 1Öa aufloßkert und eroiöglichti daß die zunächst hoöhgeblasenen

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.iiasseteilohen in ^ewisser lien-f.e durcn die öffnungen y nach unten fallen können ^;(^r,uständc. b>e}v Jie ersichtlich* bietet die erfindun, ,ε-

n;· die j-öpÜeakeit, Lara sehr einfachen i itteln. den -

s'i.ts au steuern odor su re/reliu kJin besonderer Forteil bestohi; darin,. dar.> Dev?e_t:licne xelle oder del-., die einem: stärkeren ¥erschlei.;-> unterwarfen srnd^ Termieden sind und dp.s Kixasü.^ 'bett δ ^Λΐε Terschlei. festen ArUjwirörpern, iain^ce^rörsern* xeramisehen j?^lO2?taiiörijern oder d;^r:l. sass.ai&en're'setzt werden ir?nn

S'i{C·. 4 2ei;;t" näher einen vollständigen .;iarnretauscher* in der Pig» sinr 21 die iiasseteilonengenicht-, 22 die otjere (ritterwanci; vii der unteren fcjeite ce;: i^asseteiicjiensciiicnt iis;t ans tanr.j.'aott o, cae In einselncn entsprechend deli Vi^₄ 2 und ; ausfieoilde-i; ist* 2·';- sind die i'/an gen eines G-enäusee^ dss keilfÖrcLif;e iiuströiakenäie 2Jj bst-f. A kanäie £6 für die iir sseteilchen dsw» dse wärcietauseh^as 27 "bedeutet die ü-aasiifithrun^v 2u die u-asableitniif » la einseinen ist die u-asetrösuiiii·; durch auc'reKorene iff eile 2y angedeutet» 30 lind 51 sind lüasseteilchensu- und iLbieitlianäle* Um die ^ecclLiexCun^; der ^röJafläciiij[;en WärtüetauGchzanc- rautöBiäarend ausiißführen^ ist· die itasse-_ teilchenschicht 21 up einen v/inn:el geneigt, kleiner als der Schüttoder Ijöschun^sirinkel der xu.asse im auaestand sein kann,_; da durch die auf\;ärtsireric:itete uEsstrS^i:.^ eine ¥erflsehun"· der überflache, ,d.h. eine Verkleinerung äes effektiven. Seüüttwinkels verursacht wird,

Biese Art der aasseteilchensuffihrunf, ist ;iedoc>i nicht wosentlichfür die üirf inaun^. 'vie loiehr kann dieiiasseteilchenschioht auch ,eben s.n£;eordnet; werdea, Ii>i. Letsteren LiiiDsen verteilt angeordnete Suleit*- kanäle vor^sisehen worden, viiird eine f;en^irend inteiiEive Üurc.fisats'- -.

g, mit Jilfe der Wirbelkanäle 7a herbeigoxührt, so" ergibt sieh, ■ .--^:-- ^;" ."■'■"-'.■ " ' ■'■""' ■"■ i^S 0BÖi4AL· - ■'■- ^:" '--.⁰^

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" PLA 6^v/1210 Βα/ϊΓΐ.

daa durch die f_:;evisserma-jen 'vibrierende uRiieeteileher-sc-iiclrb ein schnellen- [..iveaiioaisgleicli der i^Bseteilchcii auch in ilireu oberen Seil lierbeic:ei.L-"i:-t wird«

.verdea in größerer Anzahl 1iaoseteiJ.chenGchiefc.te11 ir-ir den .itlrraetauseh in Hcilien- oder iieiheiip^roXlolceiicltun;; üDereinmiäer angeordnet, sokönnen unter umständen durci imö.erun.c-.on der cpesix. v/.-,ir-nen der G-ase oaer de::· i-a-'.cecteilchen bein Arbeiten in gröberen ißemperratiirbereiexieii in derx eiiiseliion üciicntc;! ',VascerXZcrtunderun^en des ilases oder'der ViciGBeteiician liorbeirci-ln^t worden. Unter wasserwert ist das !Produkt auc jucecetciiciacn- oder ^cxsüienpe mit der cjoesii. wärtae sii verstenen, % In dieseii jj'alle i;aim r;e2iäj3 der weiteren ü.usf;estaltung der Erfindung; dies dadurch erreicht werden, daß eine Seilnienge der nacseteilclaeii jeweils swisclien den Üehiciiten durch einen liebenlranal 30 abgeführt wird. Jiiinc entsprechende Anordnung ßibt schematise!! U'ig.5 der Zeichnuni';, wieder. Der in dieser irigur dargestellte Wärmetauscher kann iia übrigen in allen üinaelheiten deia .förmetauscher gemäwpi'ig. 4 entsprechen, iaan könnte auch, statt zwischen den imsseteilcheiisehichten einen Seil der iiasseteilcherimenge abzuführen, eine Susatzmenge einführen, wobei eine Vorrichtung fur die Zuführung; von zusätzlichen λ Masseteilchen erforderlich wird. Wie leicht einzusehen ist, läßt sich die Abführung dieser zusätzlichen Masseteilchen zwischen den Schichten in besonders einfacher und vorteilhafter Weise verwirklichen, wenn der riasseteilchenschicnt eine über dem effektiven Böschungswinkel liegende Heigung gegeoen ist."

In Einzelheiten kann die beschriebene Anordnung abgeändert werden. So kann bei einem Wärmetauscher mit Anpassung an Wasserwertänderungen durch teilweise Abdeckung der Seilcheriscliieht ein definiertes Abrieseln der i'iasseteilchen aus jeder loilchenschicht erzielt-werden.

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Ebenso ist eine Anpassung der 2eilniengenströine mittels der vorher beschriebenen verschiebbaren Steuerwandteile über den Zusatzöffnuiigen 11 möglich.

Weiter kann auch partiell innerhalb der Wärmetauschschichten durch Begrenzung der Druckgaszufuhr in abgeteilten Bereichen eine Wasserwertanpassun_;·:-: erzielt werden, was eine entsprechende Unterteilung der Druclrgaszufuhrkaiiäle und der Grasspeiseleitungen zur Voraussetzung hat.

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Claims (1)

1. Λ-

   SIEMKLiS AKEIMGSSELIrSGEAE¹!!! _Λ , PLA 63/1210 Bu/ll

   1454ίβΒ B 14- 51 265.3

   if eue Patentanprtiche

   1.) Verfahren zum Betriebe von mit beweglichen i-iassetexluheft laxs Wärmeträger'arbeitenden Apparaten, vorzugsweise wärmetauschern mit im Verhältnis zur Schichthöhe, großflächiger liasseteilehenschicht, bei denen ein im^Wärmeaustausch mit den Masseteilchen stehendes Gas im Gegenstrom durch die sich in Kichtung der Schwere in IPorm von Masseteilchenschichten dichter Schuttung durch Reaktionsbzw. Wärme tauschkamiaern bewegenden Ifasse teilchen geleitet wird und die Masseteilchen am Grunde ihrer Schicht bzw. der Kammer durch gas- und zugleich masseteilchendurchlässige Wandteile, Gitter oder dgl. abgestützt werden, welche der Durchsatzregelung der Massetöilchen dienen, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Masse— teilchen am Grunde ihrer Schicht in 3?orm partieller Haufwerke . (Schtitt&eile 10) gruppiert werden, innerhalb welcher die Masseteilohen bei "Unterbrechung der Gasströmung gegen das Abrieseln "'festgehalten werden, und daß die Masseteilchen bei Auftreten einer Gasströmung aus dem Verband der partiellen Haufwerke befreit und innerhalb partieller, den Haufwerken benachbarter Wirbelzonen (7) einer Aufwirbelung bei gleichzeitiger Abströmung unterwarfen werden, wobei die Menge der abströmenden Masseteil- -- oitsn.Tom Gasdurchsatz in Abhängigkeit gebracht ist.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beginnend bei einem minimalen zum Abrieseln der Masseteilchen erforderlichen Grenzwert der Gasgeschwindigkeit die pro Zeiteinheit abströmende Massiteilehenmenge (leilchendurchsatz M) in solche Abhängigkeit

   ■ _t; ... von der Gasgesohwindigkeit (Gasdurchsatz V) gebracht ist, daß ;·. /„ di® Kurve M .et f (V) mit steigendem Gasdurchsatz zunäühst ansteigt»

   && ^^ΙΓ - 909803/0382 _ 6,3.68

   darm jedoch abfällt, und daß der Arbeitsptinkt des Apparates in ä.en (stabilen) fallenden Kennlinienbereich gelegt ist«

   3. verfahren nach Anspruch 1 und. 2, dadiirca .^kennzeiclmet,_: daß das Verhältnis der wasserwerte der miteinander im v/ä-riuetaiiscii stellenden wandernden r-iasseteilcheiischicrit und des hindiirchströrsendeii Gfases durch umleitung Ton -G-asmengen und/oder Masseteilehen ϊιβι die partiellen Zauiwerke "bzw. wirbelzonen beeinflußt wird. ■-

   4. Einriclitunig zrir I)u2?cü£iVarmig des Verfahrens nach Einspruch 1, mit einem Wärüietausciiappara.t, durch dessen Wandteile am Grunde der Hasseteiiciiensöhicht ein feststehendes G-θ,β- sowie Masseteilchenduroügangsöffnungen eaifweisendes Kanalbett gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daiB in des Kanalbett (6) die partiellen V/Irbelsonen aufnehmende v/irbelfcanäle (?a) angeordnet sind, v/el— ehe auf ihrer oberen Seite alt den Durchtritt der iäasseteil-. chen verhindernden gasdiirchlässi£;en Vandteilen (8) versehen, sindy daß das iCaiialbett (6) unterha.lb dieser ivirbelkanäle (7a) dem CTaseinlaS und kasseteilchenauslaiS dienende öffnungen (9) von begrenzten Abmessungen aufweist, daiS in den unteren- Te11 der vvirbelkanäle (7a) seitliche, die partiellen Haufwerke (Schüttlteile 10) aufnehmende Suleitkanäle (TQa) einmünden, die an ihrem aaideren Ende mit der Hasseteilchenschicht (i) in Yer-

   : bindung* stehen und daß- die öffnungen (9) im Terhältnis zam. KorndurchmeHser der Masseteilchen im Sinne einer gasdurehsatzabhängigen Abströniung der Masseteilchen während des Betriebes- und einer .unterbrechung der Masseteilehenabströtüung bei Unterbrechung der CTäsströmung bemessen sind, wobei im !'alle der Gasunterbrechung durch Brückenbildung bzw. gegenseitige Seibujig:

   der Hasseteilchen innerhalb der partiellen Haufwerke^(Schutt-

   BM)

   -■1«-' βϋ.9.8.0 3/03 6

   PLA 63/1210 3u/ll , keile 10) die iiasseteilchen festlegbar sind (I'ig. 2,3).

   5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (9) bei Kreisform einen mehr als zweifachen Durchmesser bzw. quadratischer oder rechteckiger Ausbildung einen Seitenabstand von ca. zwei Durchmessern eines I-iasseteilcliens aufweisen. -*

   6. Einrichtung nach Ansprach 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereiche der Wirbelkaiiäle (7a) neben den Öffnungen (9), in den die Masseteilchenführung ermöglichenden Wandteilen dem zusätzlichen Gaseinlaß dienende Zusatzöffnungen (11) vorhanden sind (i'ig. 2a). ·

   7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die

   Zusatzöffnungen (11) durch verstellbare .Wandteile abschließbar

   sind.

   3. Einrichtung nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß der , Mässeteilchenschicht ein regelbarer Bypaß für das Gas zugeordnet ist, durch welchen bei gegebenem Gasmengenstrom eine übersohüs- ■.; sige Gasmenge ableitbar ist.

   9. .Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der regelbare Bypaß für die Teilgaemenge als Wärmetauscher ausge-

   bildet ist. I

   10. Einrichtung nach Anspruch 4 mit mehreren in Reihen- oder Reihen- ! parallelschaltung gäuoÄich Übereinander angeordneten Masse- ■

   ° "*' -19- 6.3.68

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   teiLciieiigchicIiteii, dadurch, gekennzeichnet, daß zwischen den einzel nen hasseteilclienschioliten (1) l'eiliiiengeii von j,.as se teilchen über Jiehemranäle .(3O) ableifbai' oder Susaizineiigea von ij.o.csete:tlciien zraxührbar sind, durc:.i v:olclie unter Uui^eliuiiß der nachfiesclialteten (vorgesclialteteii) liiisseteilcheiiscliiclit die yfeODcrv/erte des Cfases und der iiaGseteilclieiischiciateia verandei^ar loisvf, aneinander angleio: 'bar sind. (jiig. ^). ' ■ '

   g nacii eineia der Aiisiprüclie A- "bis 10, gelreiiiizeichnet durcii steueri3£!.re JLbscliirniteile aur teilweisen Abdeckung der nasseteilclienscliiclit, durch welche unter BegreiiZung der iiasseteilclienströmuiig die Wascer\ferte des Gases und der kasseteilchensch.iclit veränderbar bzw.« aneinander 8-:i.^r;leic"ibar sind. - -

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