DE1928093A1

DE1928093A1 - Verfahren zur Nutzung von Abgaswaerme hoher Temperatur,insbesondere eines Edelgases aus einem Kernreaktor

Info

Publication number: DE1928093A1
Application number: DE19691928093
Authority: DE
Inventors: Frohmut Vollhardt
Original assignee: SIEGENER AG
Current assignee: SIEGENER AG
Priority date: 1969-06-03
Filing date: 1969-06-03
Publication date: 1970-12-10

Description

" Verfahren zur Nutzung von Abgaswärme hoher Temperatur, insbesondere eines Edelgases aus einem Kernreaktor".
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Nutzung von Abgaswärme hoher Temperatur, insbesondere eines Edelgases,z. B. Helium, aus einem Kernreaktor.
Die Nutzung der Abgaswärme hoher Temperatur, insbesondere eines Edelgases aus einem Kernreaktor, bestand bislang im allgemeinen in der Dampferzeugung oder aber in der direkten Nutzung des Wärmeinhalts des Gases in einer Gasturbine.
Für die Nutzung der Wärme durch Umwandlung in Dampf bedarf es stets entsnreehender Dampferzeugungsanlagen bzw. ist bei der direkten Nutzung der Abgaswärme in einer Gasturbine eine Nutzung nur bis etwa 600 - 7000 C herunter möglich, so daß sich an die Gasturbine entweder ein Aufheizunsnrozeß anschließen muss, um das wieder erhitzte Gas in eine zweite Gasturbine leiten zu können oder aber es müssen zur weiteren Ausnutzung des Wärmeinhalts des durch die eine Gasturbine geleiteten Gases weitere Austauscher bzw. Dampferzeugungsanlagen geschaltet werden0 Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Nutzung der Abgaswärme hoher Temperatur, insbesondere eines Edelgases aus einem Kernreaktor, das einen anderen Weg einschlägt und darin besteht, daß das wärmeabgebende Gas zur Äthylen - oder Synthesegaserzeugung durch thermische Spaltung verwendet wird.
Bei den bisherigen großtechnisch angewandten Verfahren zur Herstellung von Äthylen - oder in abgewandelter Form vor Synthesegas (Steam Reforming) wird die thermische Spaltung in gasbeheizten Röhrenöfen vorgenommen, was den Nachteil eines sehr hohen Brennstoffverbrauches hat und wobei die Gefahr besteht, daß Rohrpartien örtlich unkontrollierbar überhitzt werden, da die Flammenbestrahlung bei Anordnung vieler Einzelbrenrer hoher die gesamte Rohroberfläche nicht gleichmäßig ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, nicht nur die mit Brennern betriebenen Öfen zu ersetzen, sondern auch den Wärineinhalt eines Abgases, insbesondere z. 5. das Heliums aus einem Kernreaktor, direkt für einen ohemischen Prozeß zu nutzen.
Die Snaltung des Kohlenwasser-Dampf-Gemisches bei einer Temperatur von etwa 900 - 9500 C zur Erzeugung von Äthylen - oder Synthesegas kommt der Verwendung des Edelgases aus einem Kernreaktor mit einer Temperatur von 900 - 10000 entgegen.
Nach einem weiteren Verfahrensschritt der Erfindung wird das wärmeabgebende Gas in bekannter Weise durch ein mit Spalttasrohren versehenes metallbad geführt. Als Metall kann hierbei Blei oder eine Bleilegierung mit oder ohne entsprechende Zusätze verwendet werden. An sich ist es bereits bekannt, als Wärmeaustauschermittel für Gase ein Bleibad zu verwenden.
In weiterer Ausgestaltung der Brfindung wird das wärmeabgebende Gas durch mehrere hintereinandergeschaltete Metallbäder oder Stufen mit abnehmender Temperatur unter rührung des Spaltgases in Rohren im Gegenstrom durch diese Behälter oder Stufe geleitet. Der bei der hohen Temperatur von 900 - 950° C @des Partialdruckes entstehende Metalldampf wird in eines dr nachgeschalteten Metallbäder geführt, in welchem eine Kondensation dea Metalldampfes stattfindet, wobei ein Rückführen der durch die Kondensation bedingten Metallmenge aus dem nachgeschalteten Bad in dse erste Bad oder die erste Stufe erfolgen kann.
Auf der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Diese besteht im wesertlichen aus einem Ofen oder einer Trommel 1, die in die Kammern I, II, III durch die Trennwärde 2,3 unterteilt ist. Jede dieser Kammern entspricht einer Verfahrensstufe und nimmt eine flüssige Metallm@nge, verzugsweise Plei, auf, so daß die Bäder 4,5,6 gebildet werden.
Einem Austauscher 7 ausserhalb des Ofens oder der Trommel 1 wird der Kohlenwasserstoff bei 8, der Dampf bei 9 und eine Wärmeträger z.B. Abgas bei 10 zugeführt. Der abgekühlte Wärmeträger kann bei 11 entweichen, während das Kohlenwasserstoff-Dampf-Gemisch durch die leitung 12 in die Austauscherrohre 13 des Bädes 6 geleitet wird.- In diesem herrscht eine Temperatur von etwa 380° C, so daß das Kohlenwasserstoff-Dampf-Gemisch als Spaltgas auf eine annähernd solche Temperatur erwärmt wird.
Durch die Leitung 14 gelangt das Spaltgas in den zweiten Austauscher 1, des Bades 5, das eine Temperatur Von ca. 6000 r: C besitzt, so daß in dem Austauscher 15 das Spaltgas annähernd auf eine solche Temperatur erhitzt wird. Letztlich gelangt über die Leitung 16 das Spaltgas durch das Bad n, das eine Temperatur vor 900 - 1000° aufweist und wo die Spaltung des Gases stattfindet, das bei 17 zur weiteren Verwendung abgeleitet wird.
Das vorzugsweise zur Anwendung gelangende Helium aus einem Fernreaktor wird durch das Rohr 18 in das Bad 4 eingef;ihrt, wo es in Richtung der Pfeile K aufwärts perlt und über das Überleitungsrohr 19 in das Bad 5 der Kammer II gelangt. Das Helium, das in dem Überleitungsrohr 19 eine Temperatur von etwa 700-750° hat, wird in dem Bad 5 auf etwa 600° abgekühlt und gelangt über das weitere Rohr 20 in das Bad 6. Mit einer Temperatur von ungefähr 400° verlässt das Helium den Austrittestutzen 21 und wird gegebenenfalls mit einer Zwischenkühlung dem Kernreaktor wieder zugeführt, um nach Aufnahme von Wärme im Freislauf wieder ZU dem Rohr 18 geleitet zu werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Nutzung von Abgaswärme hoher Temperatur, insbesondere eines Edelgases aus einem Fernreaktor, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeabgebende Gas zur Äthylen- oder Synthesegaserzeugung durch thermische Spaltung verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das das wärmeabgebende Gas in bekannter Weise durch ein mit Spaltgasrohren versehenes Metallbad geflibrt wird.

7. Verfahren nach Ansnrucli 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß as wärmeabgebende Gas durch mehrere hintereinandergeschaltete Metallbäder oder Stufen mit abnehmender Temperatur und das Spaltgas im Gegenstrom durch diese Bäder oder Stufen geleitet wird.