DE2035512A1

DE2035512A1 - Wärmespeicher zur Kühlung staubhaltiger Gase

Info

Publication number: DE2035512A1
Application number: DE19702035512
Authority: DE
Inventors: auf Nchtnennung Antrag
Original assignee: TUNTINI AME LIORAIR SA
Current assignee: TUNTINI AME LIORAIR SA
Priority date: 1970-07-17
Filing date: 1970-07-17
Publication date: 1972-01-20
Also published as: FR2112592A5; US3741286A; BE756439A; CA937560A; GB1303763A; ZA713080B

Description

Professor Drο-Ingo
Robert M eld au

Diplo-Ingo :

Gustav M e 1 d a u ' P "564

- Patentanwälte -

433Ü Gütersloh
Carl-Bertelsmann-Str„ 4

lunzini June Ii or air S₀Jl₀

(iline Gesellschaft französischen Rechtes) 90, rue Gardinet ■

P a r i s 1?^e/ Frankreich

V/arm es pe ich er zur Kühlung staubhaltiger- Gase

Die Erfindung betrifft einen \7ärmespeicher als Kühler für staubhaltige Gase und als Torabscheider für eine zweite Bntstaubungsstufe der Gase mittels eines l'uchfilters oder eines jJlektr of liters ο

Dieses Verfahren ist grundsätzlich bekannt ( F₀P. 784«. 141 und 1c477o725). Es besteht darin, die heissen Gase durch die Kanäle eines keramischen Wärmetauschers strömen zu lassen., Die Übertragung der Wärme durch Strahlung oder Konvektion von den Gasen auf die Steine kühlt die Gase und veranlasst sie zur Abgabe von οtaub« Man kann auf diese Weise bevorzugt Gase behandeln, deren Semperatur beim Eintritt 1000° erreicht«, Der Wärmetauscher kann mit wirtschaftlichen Abmessungen so berechnet worden, dass diese l'ernperatur beim Austritt bis auf 100° gesenkt worden ist. In regelmässigen Abständen wird der Durchgang der Gase - der im allgemeinen von oben nach unten erfolgtunterbrochen. Dann geht man zur Kühlung des Speichers über, indem man einen Luftstrom im Gegenstrom einbläst, der das

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Backsteinmauerwerk von unten nach oben durchströmt.

In ihrem Aufbau ähneln diese Speicher den Winderhitzern, die zum Vorwärmen von Hochofenwind bekannt sind; sie werden aber in beträchtlich anderer Weise benutzt, weil es sich nach der Gattung der Erfindung darum handelt, Grase,-bis auf eine untere, sehr niedrige Grenze abzukühlen, während es im Falle des Hoch-V-ofenbetriebes darum geht, die Luft auf eine sehr hohe Temperatur V^ (700 - 900 ) vorzuwärmen und diese Temperatur so konstant wie

V möglich zu halten. Weiterhin sind im Falle des Hochofenbetriebes ^a 'die zum Aufheizen des Backsteinmauerwerkes dienenden heißen Gase

rX bereits praktisch von Staub befreit, nämlich bis auf weniger als 10 mg/flm ), während in Konvertern, an welche die Wärmespeieher nach der Erfindung bevorzugt angeschlossen werden, die Gase zu SO^eig/Km enthalten können. Diese Unterschiede in der Be-

<| nutzung der Speicher beeinflußt auch ihren Aufbau, der sich daher wesentlich von dem der herkömmlichen Winderhitzer unterscheidet.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe besteht das neue Kühivetfahren der erläuterten Art aus der gemeinsamen Anwendung der folgenden Schritte, nämlich daß der untere Raum und die Kanäle des keramischen Speichers kräftig durchspült werden · danach die Richtung der Ströme umgekehrt wird, diese in zwei senkrechte Teile unterteilt sind, von denen jeder nacheinander in aufsteigendem und in absteigendem Sinne je eine Speicherhälfte durchspült, die Spülgase zum Staubabscheider befördert werden, der dem Speicher nach- - geschaltet ist. .

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Ein beispielsweiser Kühler und Vorentstauber zur Ausübung des neuen Verfahrens ist in der Zeichnimg veransahaulicht. Daraus gehen auch weitere erfindungswesentliche Verbesserungen hervor»

Pig» 1 ist ein Längsschnitt durch einen Wärmespeicher zur Ausübung des neuen Verfahrens in der Schaltung für den Aufheizbetrieb}

Jig. 2 ein entsprechender Längsschnitt in der Schaltung für den Abkühlbetriebj

Pig-·.- 5 und 4 sind erläuternde Einzelheiten.

Aus dieser Zeichnung ergibt sich der Aufbau und besonders die neuartige-Betriebsweise des Wärmespeicher-Entstaubers, die in der Reihenfolge der Figuren beschrieben sei.

1 stellt den Längsschnitt eines solchen Speichers während

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der Phase des Durchströmens heisser Gase dar. Diese Gase treten in den Speicher (1) durch den Einlass (2) ein, durchströmen die Kanäle (3) des Stapels und treten im unteren Teil des Speichers durch den Zug (4j wieder aus. Während dieser Phase ist die am oberen Ende des Turms angeordnete Klappe (5) geschlossen und auch die Klappe (6), die den unteren Teil (8) des Speichers vom Gebläse (9) trennt. Hur die in dem zum filter führenden Austrittsröhr für die Gase liegende Klappe (7) bleibt offen.

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Diese Reihenfolge beim Umsteuervorgang hat den Zweck, den Speicher - und. vor allem seinen unteren Raum (8) - sorgfältig durchzuspülen und das Material, das sich abgesetzt haben könnte, zu dem hinter dem Speicher angeordneten Filter zu befordern* ,

Figur 2 stellt denselben Speicher während der Phase der Abkühlung durch einen Gegenstrom dar, der durch ein Hilfagebläse eingeblasen wird.

Das oeben beschriebene Spülen des Speichers - verbunden mit einer rationellen Ausnutzung des Apparates während der Aufheizphase, die darin besteht, daß. man die heißen Gase mit Geschwind digkeiten über 14 m/s durch die geraden und senkrechten, Kanäle, strömen läßt - verhütet die Bildung störender Ablagerungen- in; den Kanälen und dem unteren Raum des Apparates, Trotzdem erscheint im Augenblick des Umsteuerna - d.h„ im Augenblick des Schließens der Klappe (7) - am oberen Ende das Speichers eine, deutlich sichtbare staubbeladene Wolke und diese Emission kann mehrere Sekunden andauern, bis sie völlig verschwindet. Denn trotz aller ergriffenen Gegenmaßnahmen bleiben während der Aufheizphase des Speiehers gebildete geringe Ablagerungen an: gewissen Stellen des Apparates liegen und diese Ablagerungen werdenA durch die im Augenblick des Einblasens des Gegenstroms— dessen Menge stets größer ist als die der heißen Gase- erzeugte Turbulenz wieder aufgewirbelt und in Suspension gebracht.

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Es ist nun ein Ziel der Erfindung, diesem Mangel, der sich nachteilig auf die Benutzung dieses Verfahrens auswirkt, abzuhelfen» Sie "besteht darin, eine intensivere Spülung aller Räume des Speichers herbeizuführen und den ausgespüllen Staub vor Öffnen der Klappe am oberen Ende, d_eh· vor der Emission der vorgewärmten Luft ins Freie, zum Filter zu befördern«, Dazu ist der untere Raum (8) in zwei Abteilungen aufgeteilt, und zwar durch eine in der Achse des Gasaustrittsrohres (4) und des Gfegenstromeinblasrohres angeordnete, senkrechte Trennwand. Im übrigen sind die " Schieber (6 und 7) in Figo 1 durch jeweils zwei Schieber ersetzt, die unabhängig voneinander betätigt werden und die Trennung jeder Halbabteilung von der anderen ermöglichen,,

Die Figuren 3 und 4 stellen einen horizontal durch den unteren-Raum (8) und die oben beschriebenen Trennklappen gelegten Schnitt dar₀ Demnach ist dieser Raum in zwei Abteilungen (1O und 11) aufgeteilt, die durch die Trennwand (12) getrennt sind.

Das Gegenstromeinblasrohr umfasst zwei Halbschieber (.13 und 14) Λ und das Gasaustrittsrohr ist mit zwei Halbschiebern (15 und 16) versehen«,

Wenn die Phase des Durchströmens der heißen Gase beendet .ist, erfolgt vor der Umsteuerung des Stroms und vor dem Ausstoßen der zur Kühlung des Backsteinmauerwerks benutzten luft ins Freie das intensive Durchspülen aller Räume des Spelohers, wobei man wie folgt verfährt»

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Die Klappe (5) am oberen Ende des Turms bleibt geschlossen. Man öffnet die Halbklappen (13 und 15)» während die beiden anderen (14 und 16) zu bleiben.

Der mit dem Hilfsgebläse in den Raum (11) eingeblasene Gegenstrom strömt von unten nach oben durch den diesem Raum entsprechenden Teil des Backsteinmauerwerk3 und strömt dann wieder durch die dem Halbraum (1O) entsprechenden Kanäle nach oben, um dann durch die offengebliebene Klappe (15) und das Rohr (4) auszutreten. Der aus dem Speicher und aus diesem ganzen Raum herausgespülte Staub wird dann zum Staubabscheider befördert,, Diese Einrichtungen des Speichers sind in Pig» 3 dargestellt» Nach einer gewissen, willkürlich wählbaren Zeit (einige Sekunden) wird so umgesteuert, daß der Halbraum (1.0) tüchtig durchgespült wird, wobei man wie folgt verfährt!

Man schließt die Klappen 13 und 15.
Man öffnet die Klappen 14 und 16„

Der neue Zustand der Schieber ist auf Fig. 4 dargestellt. Diesmal wird also der Stapel über dem Raum (10) von unten nach oben durchgespült und der des Raums (11) von oben nach unten, sodaß der im Raum (11) angesammelte Staub zum Staubabscheider befördert wird» Dieser Aufbau des Speichers und dieses Verfahren ermöglichen ein viel wirksameres Durchspülen des Speichers, als es nach dem früheren Verfahren möglich war, und zwar aus zwei Gründen:

Während des Spülens arbeiten die beiden Gebläse zum Abziehen der Gase und zum Einblasen der Gegenstrom-Iiuft in Serie und trotzdem

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sich ein Druckverlust beim Durchströmen der Kanäle ergibt, weil einerseits der Weg langer geworden ist und weil andererseits die Durehtrittsquerschnitte sich in einem Verhältnis 1 i 2 verkleinert haben, ist die Menge der Gegenstrom-Luft kaum geringer als die Nennmenge der durch das Hauptgebläse angesaugten Gase» Da« jedoch die Durehtrittsquerschnitte der Kanäle in den unteren und oberen Räumen um 50 $ vermindert sind, erreicht die Gegenstrom-Luft praktisch das Doppelte der Geschwindigkeit, die bei herkömmlichem Spülen erreicht wird· Die dadurch erzeugte Turbulenz ermöglicht ein viel wirksameres Beseitigen des aus dem Gas auf seinem Weg abgeschiedenen Staubes.

Ein weiterer Grund für die Wirksamkeit des neuen Verfahrens liegt in der Tatsache, daß jeder Halbspeicher nacheinander in aufsteigendem und in absteigendem Sinne durchgespült wird. Nach dem Durchspülen der beiden Halbspeicher erfolgt die normale Kühlung des Stapels, indem man wie folgt verfährt»

Man schließt die Gegenstrom-Einblasschieber (13 und 14).

Man öffnet die Ansaugklappen (15 und 16).

Man öffnet die am oberen Ende des Turms angebrachte Klappe (5).

Man öffnet die Klappen (i3 und H).

Man schließt die Ansaugklappen (15 und 16).

4 ■

Nun strömt die gesamte, durch das Hilfsgebläse eingeblasene

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Luft von unten nach oben durch den Speicher und die in dieser Luft enthaltene Wärme wird durch die offene Klappe am oberen Ende des Turms ausgeblasen oder gegebenenfalls einem Verbraucher zugeführt.

Diese Art der Kühlung durch Speicherung von Wärme sowie die vorgeschlagene Durchführung eignen sieh ganz speziell für die Behandlung intermittierend anfallender Gase, wie sie z.B. beim Blasen von Stahlkonvertern mit Sauerstoff entstehen, können aber auch auf Anlagen Anwendung finden, wo heißes Gas "kontinuierlich anfällt. In diesem Palle besteht jedoch die Anlage aus einem Zwillingsspeicher, von dem jeweils ein Teil zur Kühlang von Gasen durch Speicherung der Wärme im Backsteinmauerwerk benutzt wird, während der andere Teil gleichzeitig durch Einblasen von Gegenstromluft belüftet wird. In regelmäßigen Abständen werden dann die beiden Teile des Speichers automatisch in ihrer Arbeitsweise umgekehrt.

Die Verminderung der durchströmten Querschnitte auf die Hälfte bei sonst gleichen Verhältnissen, welche die Strömungsgeschwindigkeit der Staubgase nur verdoppelt, erhöht/die Wandreibung der Gase innerhalb des Speichers in geometrischer Progression. Daher steigen auch die Wirkungen,auf die es beim Betrieb entscheidend ankommt, nämlich Wärmeübergang und die Eeinigungswirkung mit den einfachen Mitteln der Erfindung auf ein Vielfaches an.

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Claims

Professor Dro«Ingo Robert M e 1 d a u '.' Dipl.-Ing. · Gustav Meldau "■ P 564 - Patentanwälte - Gütenioh Profo M/La Carl-Bertelsmann-Str, 4 Patentansprüche

1.) Verfahren zum Kühlen und Vorentstauben heißer, staubhaltlger Gase aus Stahlkonvertern durch Speicherung ihrer Wärme in einem keramischen Wärmeaustauscher nach Art eines Winderhitzers, den heiße Gase von unten nach oben durchströmen und in den im Gegenstrom Kühlluft von unten nach oben eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit Geschwindigkeiten von 20 m/s oder mehr

a) auch der Sockel und die Kanäle des keramischen

Speichers kräftig durchspült werden, - . —

b) danach die Richtung der Ströme umgekehrt wird,

C-) diese in zwei senkrechte Teile unterteilt sind, von denen jeder nacheinander in aufsteigendem und in absteigendem Sinne je eine Speicherhälfte durchspült,

d) die Spülgase zum Staubabscheider befördert werden, der dem Sppeicher nachgeschaltet ist.

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λύ

2. Verfahren zum Betrieb eines Wärmetauschers zur Vorentstaubung heißer Gase nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das folgende Bedienungsprograinm:

a) Schließen der Ansaugklappe (15) im Sockelhalbraum (10) Offenlassen der Halbklappe (16),

b) öffnen der Gegenstromeinblasklappe (1*0 des gleichen Sockelhalbraumes (10),

c) Geschlossenhalten der im Einblasrohr angebrachten Halbklappe (13),

d) Wiederholung der Arbeitspraktik a und b zur Spülung aus dem Halbraum (11)»

3. Verfahren zum Betrieb eines Wärmespeichers zum Kühlen und Vorentstauben heißer Gase nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch das folgende Arbeitsprogramm für die Kühlung mittels eines von unten nach oben strömenden Gegenstroms nach dem Spülen des gesamten Spülmauerwerks:

a) Schluß der Einblasschieber (,lh, 13),

b) öffnen der Ansaugklappen (15, 16),

c) Öffnung der Klappe für die Auslassung der Luft ins Freie,

d) Öffnung der Einlaßklappen (13, lh),

e) Schluß der Ansaugklappen (15, 16),

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Ai

¹J₀ Wärmespeicher in Form eines Turms mit einer senkrechte Kanäle bildenden keramischen Füllung, einem oberen Raum für den Eintritt heißer Gase, einer Auslaßilappe für Kühlluft, einem Sokkelraum für den Austritt kühler Gase und wahlweise Einlaß von Kühlluft, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Sockelraum mit voneinander unabhängigen Ein- und Austrittskanälen sowie Schiebern in voneinander unabhängigen Hälften unterteilt ist.

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At .

Lee r s e i t e

ORIGINAL IMSPECTED