Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampfer für ein verdampfbares
oder siedbares Medium, insbesondere einen Verdampfer einer Kraft-Wärmekopplungsanlage zur dezentralen
Erzeugung von Strom und Wärme,
mit den im Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.The
The present invention relates to an evaporator for a vaporizable
or settable medium, in particular an evaporator of a combined heat and power plant for decentralized
Generation of electricity and heat,
with the features specified in the preamble of claim 1 protection.
Aus
dem Stand der Technik sind dezentrale Großkraftwerke bekannt, welche
mit einem Wirkungsgrad von etwa 30% Strom erzeugen. 70% der dort
eingesetzten Energie fallen als Abwärme an, die kaum nutzbar ist,
weil sie nicht zu dem Verbraucher transportiert werden kann.Out
the prior art decentralized large power plants are known, which
generate electricity with an efficiency of about 30%. 70% of the there
used energy accumulates as waste heat, which is hardly usable,
because they can not be transported to the consumer.
Gleichzeitig
wird zur Beheizung von Wohn- und Arbeitsräumen zusätzliche Energie verbraucht, um
ausschließlich
Wärme zu
erzeugen.simultaneously
is used to heat living and working spaces additional energy to
exclusively
Heat too
produce.
In
Großkraftwerken
wird der Strom zu einem überwiegenden
Anteil durch Verbrennung fossiler Energieträger unter Einsatz von Gas-
und Dampfturbinen erzeugt. Diese Großkraftwerke sind, wie bereits
ausgeführt,
insbesondere deswegen nachteilig, weil sie kaum eine Nutzung der
bei der Stromerzeugung entstehenden Abwärme gestatten.In
Large power plants
the electricity becomes overwhelming
Proportion by combustion of fossil fuels using gas
and steam turbines generated. These large power plants are, as already
executed
especially disadvantageous because they hardly use the
allow waste heat generated during power generation.
Zum
Stand der Technik gehören
ferner dezentrale Kraft-Wärmekopplungsanlagen,
welche mit flüssigen
oder gasförmigen
Brennstoffen (z. B. Diesel, Benzin, Pflanzenöle, Erdgas, Biogas) betriebene Verbrennungsmotoren
mit geschlossener Verbrennung und angekoppeltem Generator umfassen.To the
State of the art belong
also decentralized combined heat and power plants,
which with liquid
or gaseous
Fuels (eg diesel, gasoline, vegetable oils, natural gas, biogas) powered internal combustion engines
with closed combustion and coupled generator.
Auch
diese dezentralen Kraft-Wärmekopplungsanlagen
mit geschlossenem, explosionsartigem Verbrennungsvorgang sind insbesondere
deswegen nachteilig, weil sie schädliche Abgase, eine schwer beherrschbare
Lärmentwicklung,
einen hohen Verschleiß,
einen hohen Wartungsaufwand und hohe Kosten verursachen und lediglich über eine
kurze Lebensdauer verfügen
und daher eine niedrige Wirtschaftlichkeit besitzen.Also
these decentralized combined heat and power plants
with closed, explosive combustion process are in particular
therefore disadvantageous because they are harmful exhaust gases, a difficult to control
Noise,
high wear,
cause high maintenance and high costs and only one
short life
and therefore have a low economy.
Aus
dem Stand der Technik gehen auch Kraft-Wärmekopplungsanlagen zur dezentralen
Erzeugung von Strom und Wärme
hervor, welche auf einem offenen Verbrennungsvorgang beruhen.Out
In the state of the art, combined heat and power plants also become decentralized
Generation of electricity and heat
which are based on an open combustion process.
Stirlingmotoren
wären zwar
grundsätzlich
für Kraft-Wärmekopplungsanlagen
gut geeignet, sind jedoch in absehbarer Zeit noch nicht technisch
ausgereift für
eine breite Markteinführung.
Auch deren Wirkungsgrad wäre
jedoch niedrig und deren Kosten würden hoch anzusetzen sein.Stirling engines
would be though
in principle
for combined heat and power plants
well suited, but are not yet technical in the foreseeable future
mature for
a broad market introduction.
Their efficiency would be
but low and their cost would be high.
Aus
dem Stand der Technik sind ferner ORC-Anlagen (Organic Rankine Cycle-Anlagen) bekannt,
bei welchen es sich um Dampfanlagen handelt, welche statt mit Wasser,
mit organischen Flüssigkeiten
als Arbeitsmedium betrieben werden.Out
The prior art also discloses ORC (Organic Rankine Cycle) plants.
which are steam systems, which instead of water,
with organic liquids
be operated as a working medium.
Derzeit
sind sie nur mit Leistungen von über 500
kW im Einsatz. Sie sind insbesondere deswegen nachteilig, weil sie
bisher lediglich über
einen sehr niedrigen Wirkungsgrad verfügen und ihre Technologie komplex
und teuer ist.Currently
they are only with services of over 500
kW in use. They are particularly disadvantageous because they
previously only about
have a very low efficiency and their technology complex
and expensive.
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines wesentlichen
Bestandteiles einer Kraft-Wärmekopplungsanlage
zur dezentralen Erzeugung von Strom und Wärme, nämlich eines Verdampfers für ein verdampfbares
oder siedbares Medium, dessen Einsatz eine erhebliche Verbesserung
des Wirkungsgrades einer Kraft-Wärmekopplungsanlage
zur Folge hat, welcher die Probleme einer schwer beherrschbaren
Lärmentwicklung,
eines hohen Verschleißes,
eines hohen Wartungsaufwandes, einer kurzen Lebensdauer, hoher Kosten,
hoher Herstellungskosten und einer niedrigen Wirtschaftlichkeit
nicht kennt und dessen Aufbau und Technologie nicht komplex, sondern
einfach, kompakt, kostengünstig
und sicher beherrschbar sind, dessen Technologie besonders effizient
und effektiv ist und lediglich einen besonders geringen Herstellungsaufwand erfordert
und daher mit besonders niedrigen Herstellungskosten einhergeht.task
The present invention therefore provides a substantial
Part of a combined heat and power plant
for the decentralized generation of electricity and heat, namely an evaporator for a vaporizable
or settable medium, whose use is a significant improvement
the efficiency of a combined heat and power plant
which has the problems of a difficult to control
Noise,
a high level of wear,
high maintenance, short life, high cost,
high production costs and low cost
does not know and its construction and technology is not complex, but
simple, compact, cost-effective
and certainly manageable, its technology is particularly efficient
and is effective and only requires a particularly low production cost
and therefore associated with particularly low production costs.
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung
durch die im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst.According to the invention this
Task in a generic device
by the specified in the characterizing part of claim 1 protection
Characteristics solved.
Besonders
bevorzugte Ausführungsformen sind
Gegenstand der Unteransprüche.Especially
preferred embodiments are
Subject of the dependent claims.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:embodiments
The invention will be described in more detail with reference to the drawings. Show it:
1 eine
schematische, perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verdampfers
mit Regenerator; 1 a schematic, perspective view of an evaporator according to the invention with regenerator;
2 einen
Querschnitt durch den Mittenbereich eines erfindungsgemäßen Verdampfers
mit nicht-unterteiltem Zwischenraum zwischen der ersten Führung und
der zweiten Führung
zum Durchströmen
eines verdampfbaren Mediums; 2 a cross section through the center region of an evaporator according to the invention with non-divided gap between the first guide and the second guide for flowing through an evaporable medium;
3 einen
schematischen Querschnitt durch den unteren Bereich eines erfindungsgemäßen Verdampfers,
bei welchem der Zwischenraum zur Führung des verdampfbaren Mediums
von einer thermischen Trennwand unterteilt ist; 3 a schematic cross section through the lower portion of an evaporator according to the invention, in which the gap for guiding the evaporable medium is divided by a thermal partition wall;
4 eine
schematische, teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des
dem Einlassbereich für
das zu verdampfende Medium gegenüberliegenden
Endes des erfindungsgemäßen Verdampfers zum
Austritt von Frischdampf aus dem Verdampfer und zur Rückführung von
Abdampf in den Verdampfer, wobei an diesem Ende des Verdampfers
eine Vorrichtung zur Erzeugung von Strom oder mechanischer Arbeit
und/oder kinetischer Energie direkt und unmittelbar ansetzt; 4 a schematic, partially sectioned perspective view of the inlet region for the medium to be evaporated opposite the end of the evaporator according to the invention for the discharge of live steam from the evaporator and for the return of exhaust steam in the evaporator, wherein at this end of the evaporator, a device for generating electricity or mechanical work and / or kinetic energy directly and immediately attaches;
5 eine
schematische, teilweise geschnittenen, perspektivische Ansicht des
Einlassbereiches des erfindungsgemäßen Verdampfers für das zu
verdampfende Medium und des Auslassbereiches des Regenerators für den wärmeentzogenen
Abdampf. 5 a schematic, partially sectioned, perspective view of the inlet portion of the evaporator according to the invention for the medium to be evaporated and the outlet of the regenerator for the heat-extracted Abdampf.
Wie
insbesondere den 2 und 3 zu entnehmen
ist, betrifft die vorliegende Erfindung einen Verdampfer (22)
für ein
Verdampfungsmedium (4), welcher zumindest eine erste Führung (1)
mit einem ersten Zwischenraum (35) für ein erstes Wärmeträgermedium
(3) umfasst.As in particular the 2 and 3 it can be seen, the present invention relates to an evaporator ( 22 ) for an evaporation medium ( 4 ), which at least a first guide ( 1 ) with a first space ( 35 ) for a first heat transfer medium ( 3 ).
Beispielsweise
handelt es sich bei dem ersten Wärmeträgermedium
(3) um ein sogenanntes „Heizmedium".For example, the first heat transfer medium ( 3 ) to a so-called "heating medium".
Ebenfalls
aus den 2 und 3 geht besonders
deutlich hervor, dass der erfindungsgemäße Verdampfer (22)
in der Regel eine zweite Führung
(2) für
ein zu verdampfendes Medium (4, 37) umfasst, welche
die erste Führung
(1) unter Ausbildung eines zweiten Zwischenraumes (5)
umgibt.Also from the 2 and 3 It is particularly clear that the inventive evaporator ( 22 ) usually a second leadership ( 2 ) for a medium to be evaporated ( 4 . 37 ), which the first guide ( 1 ) forming a second intermediate space ( 5 ) surrounds.
In
diesem zweiten Zwischenraum (5) strömen beispielsweise zunächst das
zu verdampfende Medium (4) und nach dessen Verdampfung
der aus dem zu verdampfenden Medium (4) erzeugte Frischdampf
(37).In this second space ( 5 ) flow, for example, first the medium to be evaporated ( 4 ) and after its evaporation the medium to be evaporated ( 4 ) produced live steam ( 37 ).
Aus
den 2 und 3 geht weiterhin deutlich hervor,
dass der erfindungsgemäße Verdampfer
(22) des weiteren eine dritte Führung (6) für ein zweites
Wärmeträgermedium
(7) umfassen kann, wobei diese dritte Führung (6) die zweite
Führung
(2) unter Ausbildung eines dritten, regeneratorartigen Zwischenraumes
(8) umgibt.From the 2 and 3 Furthermore, it is clear that the inventive evaporator ( 22 ) a third guide ( 6 ) for a second heat transfer medium ( 7 ), this third guide ( 6 ) the second leadership ( 2 ) forming a third, regenerator-like intermediate space ( 8th ) surrounds.
In
diesem dritten, regeneratorartigen Zwischenraum (8) strömt beispielsweise
der von einer Vorrichtung (24) zur Erzeugung von Strom
oder mechanischer Arbeit und/oder kinetischer Energie ausgenutzte
Abdampf (38) als zweites Wärmeträgermedium (7).In this third, regenerator-like space ( 8th ), for example, flows from a device ( 24 ) used to generate electricity or mechanical work and / or kinetic energy exhaust steam ( 38 ) as a second heat transfer medium ( 7 ).
Selbstverständlich ist
es jedoch möglich,
anstelle des ersten Wärmeträgermediums
(3) [Heizmedium] in dem ersten Zwischenraum (35)
innerhalb der ersten Führung
(1), das zweite Wärmeträgermedium (7, 38)
[Abdampf] strömen
zu lassen und in dem dritten Zwischenraum (8) zwischen
der zweiten Führung (2)
und der dritten Führung
(6) dann das erste Wärmeträgermedium
(3) [Heizmedium] zu führen.Of course, it is possible, instead of the first heat transfer medium ( 3 ) [Heating medium] in the first space ( 35 ) within the first leadership ( 1 ), the second heat transfer medium ( 7 . 38 ) [Abdampf] and in the third space ( 8th ) between the second guide ( 2 ) and the third leadership ( 6 ) then the first heat transfer medium ( 3 ) [Heating medium].
In
dem zweiten Zwischenraum (5; 18 und 36) zwischen
der ersten Führung
(1) und der zweiten Führung
(2) strömt
in der Regel – trotz
der vorbeschriebenen Austauschbarkeit zwischen dem ersten Wärmeträgermedium
(3) [Heizmedium] und dem zweiten Wärmeträgermedium (7, 38)
[Abdampf] – jedoch
stets das zu verdampfende Medium (4) und der daraus durch
Verdampfung erzeugte Frischdampf (37).In the second space ( 5 ; 18 and 36 ) between the first leadership ( 1 ) and the second guide ( 2 ) flows in general - despite the above-described interchangeability between the first heat transfer medium ( 3 ) [Heating medium] and the second heat transfer medium ( 7 . 38 ) [Abdampf] - but always the medium to be evaporated ( 4 ) and the live steam produced therefrom by evaporation ( 37 ).
Wie
insbesondere aus 3 hervorgeht, können in
dem zweiten Zwischenraum (5) zwischen der ersten Führung (1)
und der zweiten Führung
(2) eine oder mehrere thermische Trennwände (9) abschnittsweise
oder sich über
die gesamte Länge
des Verdampfers (22) erstreckend, vorgesehen sein.As in particular from 3 can be seen in the second space ( 5 ) between the first leadership ( 1 ) and the second guide ( 2 ) one or more thermal partitions ( 9 ) in sections or over the entire length of the evaporator ( 22 ), be provided.
In
der Regel unterteilt diese thermische Trennwand (9) – im Hinblick
auf einen Querschnitt durch den Verdampfer (22) – den zweiten
Zwischenraum (5) zwischen der ersten Führung (1) und der zweiten
Führung
(2) beispielsweise in einen vierten Zwischenraum (36)
zwischen erster Führung
(1) und thermischer Trennwand (9) sowie in einen
fünften Zwischenraum
(18) zwischen thermischer Trennwand (9) und zweiter
Führung
(2).Usually divided this thermal partition ( 9 ) - with regard to a cross section through the evaporator ( 22 ) - the second space ( 5 ) between the first leadership ( 1 ) and the second guide ( 2 ), for example in a fourth space ( 36 ) between first leadership ( 1 ) and thermal partition ( 9 ) and in a fifth space ( 18 ) between thermal partition ( 9 ) and second leadership ( 2 ).
Insbesondere 1 zeigt,
dass die Zuführung
des zu verdampfenden Mediums (4) in den zweiten Zwischenraum
(5) des Verdampfers (22) zwischen erster Führung (1)
und zweiter Führung
(2) beispielsweise über
eine erste Loch- oder
Schlitzreihe (12) und/oder über zweite oder mehrere Loch- oder
Schlitzreihen (13) im Verdampfungsmittel-Einlassbereich
(11) der dritten Führung
(6) erfolgten kann.Especially 1 shows that the supply of the medium to be evaporated ( 4 ) into the second space ( 5 ) of the evaporator ( 22 ) between first leadership ( 1 ) and second leadership ( 2 ), for example via a first row of holes or slots ( 12 ) and / or via second or more rows of holes or slots ( 13 ) in the evaporation agent inlet region ( 11 ) of the third leadership ( 6 ).
Wie
in 1 dargestellt, sind zwei oder mehrere Loch- oder
Schlitzreihen (12, 13) der dritten Führung (6)
vorzugsweise zueinander auf Lücke
versetzt und entlang der Längsachse
(10) des Verdampfers (22) hintereinander vorgesehen,
um thermisch bedingte Längenausdehnungen
entlang der Längsachse
(10) zwischen der ersten Führung (1) und der
dritten Führung
(6) zu kompensieren.As in 1 are two or more rows of holes or slots ( 12 . 13 ) of the third leadership ( 6 ) are preferably staggered with respect to each other and along the longitudinal axis ( 10 ) of the evaporator ( 22 ) provided in succession to thermally induced linear expansion along the longitudinal axis ( 10 ) between the first leadership ( 1 ) and the third leadership ( 6 ) to compensate.
Insbesondere
aus 5 geht hervor, dass die in Richtung des Verdampfungsmittel-Einlassbereichs
(11) weisenden Enden der zweiten Führung (2) schottartig
mit einer ersten Lochplatte (14) in Verbindung stehen können.In particular from 5 shows that in the direction of the evaporation agent inlet area ( 11 ) pointing ends of the second guide ( 2 ) schottartig with a first perforated plate ( 14 ).
5 zeigt
ferner, dass die in Richtung des Verdampfungsmittel-Einlassbereichs (11)
weisenden Enden der ersten Führung
(1) mit einer zweiten Lochplatte (15) schottartig
in Verbindung stehen können. 5 also shows that the direction of the evaporation agent inlet area (FIG. 11 ) pointing ends of the first guide ( 1 ) with a second perforated plate ( 15 ) may be in communication.
In
der Regel sind die inneren Durchmesser der ersten Führungen
(1) und die Löcher
der ersten Lochplatte (14) zueinander fluchtend, während die
inneren Durchmesser der zweiten Führungen (2) und die
Löcher
der zweiten Lochplatte (15) ebenfalls zueinander fluchtend
sind.As a rule, the inner diameter the first guides ( 1 ) and the holes of the first perforated plate ( 14 ) are aligned with each other while the inner diameter of the second guides ( 2 ) and the holes of the second perforated plate ( 15 ) are also aligned with each other.
Im
Allgemeinen überspannen
die beiden Lochplatten (14, 15) jeweils die Querschnittsfläche der
dritten Führung
(6).In general, the two perforated plates ( 14 . 15 ) in each case the cross-sectional area of the third guide ( 6 ).
In
der Regel stehen die Ränder
dieser beiden Lochplatten (14, 15) dicht mit der
Innenwand der dritten Führung
(6) in Verbindung.As a rule, the edges of these two perforated plates ( 14 . 15 ) close to the inner wall of the third guide ( 6 ) in connection.
Entsprechend
der 5, können
die beiden Lochplatten (14, 15) – unter
Ausbildung eines Einlassbereiches (11) für das zu
verdampfende Medium (4) in den von einer thermischen Trennwand
(9) unterteilten oder nicht-unterteilten zweiten Zwischenraum
(5) zwischen erster und zweiter Führung (1, 2) – entlang
der Längsachse
(10) voneinander beabstandet sein.According to the 5 , the two perforated plates ( 14 . 15 ) - forming an inlet area ( 11 ) for the medium to be evaporated ( 4 ) in the of a thermal partition ( 9 ) subdivided or non-subdivided second interspace ( 5 ) between first and second leadership ( 1 . 2 ) - along the longitudinal axis ( 10 ) are spaced from each other.
In
diesem Falle sind die Kreisläufe
der beiden Wärmeträgermedien
(3, 7, 38) und des zu verdampfenden Mediums
(4, 37) jeweils dicht voneinander getrennt.In this case, the cycles of the two heat transfer media ( 3 . 7 . 38 ) and the medium to be evaporated ( 4 . 37 ) are each tightly separated.
Wie
in 5 dargestellt, können in einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verdampfers
(22) die in Richtung des Verdampfungsmittel-Einlassbereiches
(11) weisenden Enden der thermischen Trennwände (9) schottartig
mit einer dritten Lochplatte (16) in Verbindung stehen.As in 5 can be shown in a particularly preferred embodiment of the evaporator of the invention ( 22 ) in the direction of the evaporation agent inlet area ( 11 ) pointing ends of the thermal partitions ( 9 ) schottartig with a third perforated plate ( 16 ) keep in touch.
Im
Allgemeinen sind die inneren Durchmesser der thermischen Trennwände (9)
und die Löcher dieser
dritten Lochplatte (16) zueinander fluchtend angeordnet.In general, the inner diameters of the thermal partitions ( 9 ) and the holes of this third perforated plate ( 16 ) arranged in alignment with each other.
In
der Regel überspannt
auch diese dritte Lochplatte (16) die Querschnittsfläche der
dritten Führung
(6) vollständig
oder abschnittsweise.As a rule, this third perforated plate ( 16 ) the cross-sectional area of the third guide ( 6 ) in full or in sections.
Der
Rand der dritten Lochplatte (16) kann dicht mit der Innenwand
der dritten Führung
(6) in Verbindung stehen. Vorzugsweise ist er jedoch von dieser
abschnittsweise oder umlaufend zumindest etwas beabstandet.The edge of the third perforated plate ( 16 ) can be sealed to the inner wall of the third guide ( 6 ) keep in touch. Preferably, however, it is at least slightly spaced therefrom in sections or circumferentially.
In
besonders bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verdampfers
(22) kann die dritte Lochplatte (16) in Bezug
auf die Längsachse
(10) auf der Höhe
des Steges (17) der dritten Führung (6) zwischen
deren erster Loch- oder Schlitzreihe (12) und deren zweiter
Loch- oder Schlitzreihe (13) den Zwischenraum (34)
zwischen der ersten Lochplatte (14) und der zweiten Lochplatte
(15) unterteilend vorgesehen sein.In particularly preferred embodiments of the evaporator according to the invention ( 22 ), the third perforated plate ( 16 ) with respect to the longitudinal axis ( 10 ) at the height of the bridge ( 17 ) of the third leadership ( 6 ) between their first row of holes or slots ( 12 ) and their second row of holes or slots ( 13 ) the space ( 34 ) between the first perforated plate ( 14 ) and the second perforated plate ( 15 ) be provided subdividing.
In
diesem Falle können
dann zwei, durch die thermische Trennwand (9) voneinander
getrennte, Ströme
von zu verdampfendem Medium (4, 37), zur Steigerung
des Wirkungsgrades des Verdampfers (22), unabhängig voneinander
jeweils über
eine erste Loch- oder Schlitzreihe (12) in den vierten
Zwischen raum (36) zwischen der ersten Führung (1) und der thermischen
Trennwand (9) und über
eine zweite Loch- oder Schlitzreihe (13) in den fünften Zwischenraum
(18) zwischen der thermischen Trennwand (9) und
der zweiten Führung
(2) zuführbar
sein.In this case, two, through the thermal partition ( 9 ) separate streams of medium to be evaporated ( 4 . 37 ), to increase the efficiency of the evaporator ( 22 ) independently of each other via a first row of holes or slots ( 12 ) into the fourth intermediate space ( 36 ) between the first leadership ( 1 ) and the thermal partition ( 9 ) and a second row of holes or slots ( 13 ) into the fifth space ( 18 ) between the thermal partition ( 9 ) and the second guide ( 2 ) be supplied.
Aus
den 1 und 5 ist ersichtlich, dass die
dritte Führung
(6) benachbart zu dem Einspeisungsbereich (11)
des zu verdampfenden Mediums (4) eine dritte Loch- oder
Schlitzreihe (19) und/oder eine vierte Loch- oder Schlitzreihe
(20) zum Austritt des abgekühlten, dampfförmigen Mediums
(4, 38) [beispielsweise Abdampf (38)] – beispielsweise
in Richtung eines kühlbaren
Kondensators – umfassen kann.From the 1 and 5 it is evident that the third leadership ( 6 ) adjacent to the feed area ( 11 ) of the medium to be evaporated ( 4 ) a third row of holes or slots ( 19 ) and / or a fourth row of holes or slots ( 20 ) to the outlet of the cooled, vaporous medium ( 4 . 38 ) [for example, steam ( 38 )] - for example, in the direction of a coolable capacitor - may include.
Vorzugsweise
sind die dritte und vierte Loch- oder Schlitzreihe (19, 20)
zueinander auf Lücke
versetzt und entlang der Längsachse
(10) hintereinander vorgesehen, um eine thermisch bedingte
Längenausdehnung
entlang der Längsachse
(10) zwischen der zweiten Führung (2) und der
dritten Führung
(6) zu kompensieren.Preferably, the third and fourth rows of holes or slots ( 19 . 20 ) are staggered with respect to each other and along the longitudinal axis ( 10 ) provided in succession to a thermally induced linear expansion along the longitudinal axis ( 10 ) between the second guide ( 2 ) and the third leadership ( 6 ) to compensate.
Insbesondere
aus 1 geht hervor, dass die dritte Führung (6) – von der
dritten Loch- und Schlitzreihe (19) entgegengesetzt zur
Richtung des Einspeisbereiches (11) für das zu verdampfende Medium
(4) beabstandet – eine
fünfte
Loch- oder Schlitzreihe (23) für die Zufuhr eines durch oder
entlang einer Vorrichtung (24) zur Erzeugung von Strom
oder mechanischer Arbeit und/oder kinetischer Energie zu Kühlzwecken
geströmten
Wärmeträgermediums
(39) umfassen kann.In particular from 1 shows that the third leadership ( 6 ) - from the third row of holes and slots ( 19 ) opposite to the direction of the feed region ( 11 ) for the medium to be evaporated ( 4 ) - a fifth row of holes or slots ( 23 ) for the supply of a through or along a device ( 24 ) for generating electricity or mechanical work and / or kinetic energy for cooling purposes has flowed heat transfer medium ( 39 ).
Die 1 und 4 zeigen,
dass die dritte Führung
(6) – in
ihrem dem Einlassbereich (11) für das zu verdampfende Medium
(4) entgegengesetzten Endabschnitt – eine sechste Loch- oder Schlitzreihe
(25) für
den Austritt des von dem Verdampfer (22) erzeugten Frischdampfes
(4, 37) aus dem zweiten Zwischenraum (5)
zwischen der ersten Führung (1)
und der zweiten Führung
(2) umfassen kann.The 1 and 4 show that the third leadership ( 6 ) - in their inlet area ( 11 ) for the medium to be evaporated ( 4 ) opposite end portion - a sixth row of holes or slots ( 25 ) for the exit of the evaporator ( 22 ) produced live steam ( 4 . 37 ) from the second space ( 5 ) between the first leadership ( 1 ) and the second guide ( 2 ).
Ebenfalls
aus den 1 und 4 geht hervor,
dass die dritte Führung
(6) – in
ihrem dem Einlassbereich (11) für das zu verdampfende Medium
(4) entgegengesetzten Endabschnitt – eine siebte Loch- oder Schlitzreihe
(26) für
die regeneratorartige Zufuhr von Abdampf (7, 38)
in den regeneratorartigen, dritten Zwischenraum (8) zwischen
zweiter Führung (2)
und dritter Führung
(6), welcher die Vorrichtung (24) zur Erzeugung
von Strom oder mechanischer Arbeit und/oder kinetischer Energie
durchströmt
hat, umfassen kann.Also from the 1 and 4 shows that the third leadership ( 6 ) - in their inlet area ( 11 ) for the medium to be evaporated ( 4 ) opposite end portion - a seventh row of holes or slots ( 26 ) for the regenerator-like supply of exhaust steam ( 7 . 38 ) in the regenerator-like, third space ( 8th ) between second guidance ( 2 ) and third leadership ( 6 ), which the device ( 24 ) has flowed through to generate electricity or mechanical work and / or kinetic energy, may include.
Insbesondere 4 ist
zu entnehmen, dass die dem Einspeisebereich (11) des zu
verdampfenden Mediums (4) gegenüberliegenden Enden der ersten
Führung
(1) schottartig mit einer vierten Lochplatte (27)
und die entsprechenden Enden der zweiten Führung (2) schottartig
mit einer fünften
Lochplatte (28) in Verbindung stehen können.Especially 4 it can be seen that the feed-in area ( 11 ) of the medium to be evaporated ( 4 ) opposite ends of the first guide ( 1 ) schottartig with a fourth perforated plate ( 27 ) and the corresponding ends of the second guide ( 2 ) schottartig with a fifth perforated plate ( 28 ).
In
der Regel sind die inneren Durchmesser der beiden Führungen
(1, 2) und die Löcher in der jeweiligen Lochplatte
(27, 28) zueinander fluchtend.As a rule, the inner diameters of the two guides ( 1 . 2 ) and the holes in the respective perforated plate ( 27 . 28 ) aligned with each other.
Vorzugsweise überspannen
die beiden Lochplatten (27, 28) die Querschnittsfläche der
dritten Führung
(6).Preferably, the two perforated plates ( 27 . 28 ) the cross-sectional area of the third guide ( 6 ).
Im
Allgemeinen stehen die Ränder
dieser beiden Lochplatten (27, 28) dicht mit der
Innenwandung der dritten Führung
(6) in Verbindung.In general, the edges of these two perforated plates ( 27 . 28 ) close to the inner wall of the third guide ( 6 ) in connection.
In
besonders bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verdampfers
(22) können
die vierte und die fünfte
Lochplatte (27, 28) entlang der Längsachse
unter Ausbildung eines Zwischenraumes (29) voneinander
zumindest etwas beabstandet sein.In particularly preferred embodiments of the evaporator according to the invention ( 22 ), the fourth and the fifth perforated plate ( 27 . 28 ) along the longitudinal axis to form a gap ( 29 ) at least slightly spaced from each other.
Vorzugsweise
steht dieser Zwischenraum (29) mit der sechsten Lochreihe
(25) der dritten Führung
(6) zur Durchleitung des von dem Verdampfer (22)
erzeugten Frischdampfes (4, 37) in Verbindung.Preferably, this gap is ( 29 ) with the sixth row of holes ( 25 ) of the third leadership ( 6 ) for the passage of the from the evaporator ( 22 ) produced live steam ( 4 . 37 ) in connection.
Wie
aus 4 hervorgeht, ist die fünfte Lochplatte (28) – in Bezug
auf die Längsachse
(10) – vorzugsweise
auf der Höhe
eines Steges zwischen der sechsten Loch- oder Schlitzreihe (25)
der dritten Führung
(6) und der siebten Loch- oder Schlitzreihe (26)
der dritten Führung
(6) vorgesehen.How out 4 The fifth perforated plate ( 28 ) - with respect to the longitudinal axis ( 10 ) - preferably at the level of a bridge between the sixth row of holes or slots ( 25 ) of the third leadership ( 6 ) and the seventh row of holes or slots ( 26 ) of the third leadership ( 6 ) intended.
Insbesondere
der 1 ist zu entnehmen, dass – in Bezug auf die Längsachse
(10) – zwischen der
fünften
schottartigen Lochplatte (28) und der ersten schottartigen
Lochplatte (14) ein Regenerator-Zwischenraum (8, 30)
ausgebildet sein kann.In particular the 1 it can be seen that, in relation to the longitudinal axis ( 10 ) - between the fifth Schott-like perforated plate ( 28 ) and the first Schott-like perforated plate ( 14 ) a regenerator gap ( 8th . 30 ) may be formed.
Dieser
gegebenenfalls vorhandene Regenerator-Zwischenraum (8, 30)
dient insbesondere zur Übertragung
von Wärme
des aus der Vorrichtung (24) zur Erzeugung von Strom oder
mechanischer Arbeit und/oder kinetischer Energie abströmenden Abdampfes
(7, 38) – durch
die zweite Führung
(2) hindurch – auf
das zwischen der zweiten Führung
(2) und der ersten Führung
(1) in dem zweiten Zwischenraum (5) oder zwischen
der zweiten Führung
(2) und der thermischen Trennwand (9) in dem fünften Zwischenraum
(18) strömende,
zu verdampfende Medium (4).This optional regenerator gap ( 8th . 30 ) is used in particular for the transfer of heat from the device ( 24 ) for the production of electricity or mechanical work and / or kinetic energy effluent steam ( 7 . 38 ) - through the second guide ( 2 ) - on the between the second guide ( 2 ) and the first tour ( 1 ) in the second space ( 5 ) or between the second guide ( 2 ) and the thermal partition ( 9 ) in the fifth space ( 18 ) flowing, to be evaporated medium ( 4 ).
4 ist
andeutungsweise zu entnehmen, dass das dem Einspeisebereich (11)
des zu verdampfenden Mediums (4) gegenüberliegende Ende des Verdampfers
(22) unmittelbar mit einer Vorrichtung (24) zur
Erzeugung von Strom oder mechanischer Arbeit und/oder kinetischer
Energie in Verbindung stehen oder dass dieses Ende des Verdampfers
(22) in eine solche Vorrichtung (24) direkt einmünden kann,
wobei die Vorrichtung (24) dann auf diesem Ende des Verdampfers
(22) direkt aufsitzt und in Form einer funktionellen Einheit
mit dem Verdampfer (22) ausgebildet sein kann. 4 it can be inferred that the feed-in area ( 11 ) of the medium to be evaporated ( 4 ) opposite end of the evaporator ( 22 ) directly with a device ( 24 ) are connected to generate electricity or mechanical work and / or kinetic energy or that this end of the evaporator ( 22 ) in such a device ( 24 ) can open directly, the device ( 24 ) then on this end of the evaporator ( 22 ) and in the form of a functional unit with the evaporator ( 22 ) may be formed.
Alternativ
hierzu kann das dem Einspeisebereich (11) des zu verdampfenden
Mediums (4) gegenüberliegende
Ende des Verdampfers (22) mittelbar über eine Leitung oder ein Leitungssystem
mit einer Vorrichtung (24) zur Erzeugung von Strom oder mechanischer
Arbeit und/oder kinetischer Energie in Verbindung stehen.Alternatively, this can be done in the feed section ( 11 ) of the medium to be evaporated ( 4 ) opposite end of the evaporator ( 22 ) indirectly via a conduit or a conduit system with a device ( 24 ) to generate electricity or mechanical work and / or kinetic energy.
Das
Verdampfungsmedium (4) kann beispielsweise aus der Gruppe
ausgewählt
sein, welche Stoffe, die bei der Einwirkung von thermischer Energie
vom festen oder flüssigen
Zustand in den gasförmigen
Zustand unter Phasen-Umwandlung übergehen,
Stoffe, welche verdampfbar sind, Stoffe welche unter Blasenbildung
sieden, Wasser, organische Kohlenwasserstoffe, organische Verdampfungsmittel,
und Mischungen hiervon, umfasst.The evaporation medium ( 4 ) may, for example, be selected from the group consisting of substances which undergo phase transformation upon the action of thermal energy from the solid or liquid state to the gaseous state, substances which are vaporizable, substances which boil with bubbling, water, organic hydrocarbons , organic vaporizing agents, and mixtures thereof.
In
besonders bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verdampfers
(22) können
die erste Führung
(1) und die zweite Führung
(2) und die dritte Führung
(6) – jeweils
unabhängig
voneinander – rohrförmig, plattenförmig, profilförmig oder
profiliert ausgebildet sein und glatte, aufgerauhte oder gewellte
oder mit Wärmeaustauschprofilen versehene
Oberflächen
aufweisen.In particularly preferred embodiments of the evaporator according to the invention ( 22 ) can the first guide ( 1 ) and the second guide ( 2 ) and the third leadership ( 6 ) - each independently - be tubular, plate-shaped, profiled or profiled and have smooth, roughened or corrugated or provided with heat exchange profiles surfaces.
Vorzugsweise
ist das erste Wärmeträgermedium
(3) [zum Beispiel das Heizmedium], welches in dem ersten
Zwischenraum (35) der ersten Führung (1) strömt, aus
der Gruppe ausgewählt,
welche Öl, Gas,
Luft, Abgase, Verbrennungsgase, Wasser, Kühlwasser, Dampf, oder Mischungen
hiervon, umfasst, wobei die Temperatur dieses ersten Wärmeträgermediums
(3) höher
liegt als der Siedepunkt des zu verdampfenden Mediums (4).Preferably, the first heat transfer medium ( 3 ) [for example, the heating medium], which in the first space ( 35 ) of the first leadership ( 1 ), selected from the group consisting of oil, gas, air, exhaust gases, combustion gases, water, cooling water, steam, or mixtures thereof, the temperature of this first heat transfer medium ( 3 ) is higher than the boiling point of the medium to be evaporated ( 4 ).
Erfindungsgemäß kann es
sich bei dem zweiten Wärmeträgermedium
(7) um Abdampf (38), Dampf, Kühlflüssigkeit oder Kühlgas, oder
um Mischungen hiervon, handeln, wobei die Temperatur auch dieses
zweiten Wärmeträgermediums
(7, 38) vorzugsweise höher liegt als der Siedepunkt
des zu verdampfenden Mediums (4).According to the invention, the second heat transfer medium ( 7 ) to exhaust steam ( 38 ), Steam, cooling liquid or cooling gas, or mixtures thereof, wherein the temperature of this second heat transfer medium ( 7 . 38 ) is preferably higher than the boiling point of the medium to be evaporated ( 4 ).
In
besonders bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verdampfers
(22) kann die Längsachse
(10) des Verdampfers (22) vertikal ausgerichtet
sein, wobei – zur
Gewährleistung
einer ausgeprägten
Gleichmäßigkeit
der Einspeisung des zu verdampfenden Mediums (4) in den
Verdampfer (22) – der
Einspeisebereich (11) des zu verdampfenden Mediums (4) – durch
die dritte Führung
(6) hindurch – vorzugsweise
in vertikaler Hinsicht im unten liegenden Endbereich des Verdampfers
(22) vorgesehen ist.In particularly preferred embodiments of the evaporator according to the invention ( 22 ) can the longitudinal axis ( 10 ) of the evaporator ( 22 ) are aligned vertically, whereby - to ensure a pronounced uniformity of the feed of the medium to be evaporated ( 4 ) in the evaporator ( 22 ) - the feed-in area ( 11 ) of the medium to be evaporated ( 4 ) - through the third leadership ( 6 ) - preferably in the vertical direction in the lower end region of the evaporator ( 22 ) is provided.
Ein
Merkmal von besonderer Bedeutung besteht im Falle des erfindungsgemäßen Verdampfers (22)
darin, dass das erste Wärmeträgermedium
(3) und das zweite Wärmeträgermedium
(7, 38) im Gegenstrom zu dem zu verdampfenden
Medium (4, 37) geführt sind.A feature of particular importance in the case of the evaporator according to the invention ( 22 ) in that the first heat transfer medium ( 3 ) and the second heat transfer medium ( 7 . 38 ) in countercurrent to the medium to be evaporated ( 4 . 37 ) are guided.
Zusammenfassend
ist festzustellen, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein
Verdampfer für
ein verdampfbares oder siedbares Medium bereitgestellt wird, welcher
vorzugsweise in einer Kraft-Wärmekopplungsanlage
zur dezentralen Erzeugung von Strom und Wärme zum Einsatz kommen kann,
wobei im Falle seines Einsatzes – aufgrund einer besonders
effektiven Verdampfung – eine
erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrades der damit bestückten Kraft-Wärmekopplungsanlage auftritt.In summary
It should be noted that in the context of the present invention
Evaporator for
a vaporizable or settable medium is provided which
preferably in a combined heat and power plant
for the decentralized generation of electricity and heat can be used,
being in case of his use - due to a special
effective evaporation - one
Significant improvement in the efficiency of the so-equipped cogeneration plant occurs.
Von
besonderem Vorteil ist im Falle des erfindungsgemäßen Verdampfers
die Tatsache, dass dessen Aufbau und Technologie nicht komplex sondern
einfach, kompakt, kostengünstig
und sicher beherrschbar sind: Aufgrund der erfindungsgemäßen, platz-
und materialsparenden Integration des Regenerators [Zwischenraum
(8, 30)] in den Verdampfer (22) – unter
Bildung einer funktionellen Einheit – sind das Materialerfordernis
und die Abmessungen der erfindungsgemäßen, äußerst kompakten Vorrichtung ausgesprochen
gering. Dies hat unter anderem einen besonders niedrig liegenden
Herstellungsaufwand sowie besonders geringe Herstellungskosten zur
Folge.Of particular advantage in the case of the evaporator according to the invention is the fact that its structure and technology are not complex but simple, compact, cost-effective and safe to handle: Due to the inventive, space and material-saving integration of the regenerator [space ( 8th . 30 )] in the evaporator ( 22 ) - to form a functional unit - the material requirement and the dimensions of the inventive, extremely compact device are extremely low. This has, inter alia, a particularly low production cost and very low production costs result.
Infolge
der kompakten Konstruktion des erfindungsgemäßen Verdampfers (22)
ist auch dessen Aufstellfläche
vorteilhafter Weise gering, weshalb die Anzahl der möglichen
Einsatz- und Aufstellorte erheblich ist.Due to the compact construction of the evaporator according to the invention ( 22 ) and its footprint is advantageously low, which is why the number of possible use and installation sites is considerable.
Die
aufgrund der Integration des Regenerators (8, 30)
in den Verdampfer (22) besonders kompakte und platzsparende
Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
führt ferner
zu dem Vorteil, dass nur im Falle der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ein Verdampfer (22) und ein Regenerator (8, 30) erstmals
gemeinsam und leitungs-, wärmeverlust- sowie
platzsparend in ein und demselben Gebäude oder gar Raum vorgesehen
sein können,
während nach
dem Stand der Technik für
die Unterbringung des Verdampfers und des hiervon stets separaten Regenerators
zwei Räume
oder gar zwei Gebäude erforderlich
sind.Due to the integration of the regenerator ( 8th . 30 ) in the evaporator ( 22 ) particularly compact and space-saving design of the device according to the invention also leads to the advantage that only in the case of the device according to the invention an evaporator ( 22 ) and a regenerator ( 8th . 30 ) may be provided for the first time together and line, heat loss and space saving in the same building or even room, while the prior art for the accommodation of the evaporator and the always separate regenerator two rooms or even two buildings are required.
Darüber hinaus
ist der erfindungsgemäße Verdampfer – aufgrund
seiner Eigenschaft als funktionelle Einheit aus Verdampfer (22)
und Regenerator (8, 30) – in besonderem Maße effizient
und effektiv, weshalb seine Betriebskosten besonders niedrig liegen.Moreover, the inventive evaporator - due to its property as a functional unit of evaporator ( 22 ) and regenerator ( 8th . 30 ) - in particular efficient and effective, which is why its operating costs are particularly low.
