DE2253432C2 - Regenerativ-Wärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Regenerativ-Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Wärmetauscher ist beispielsweise aus der DE-AS 11 24 528 bekannt. Die bekannten Wärmespeicher-Elemente bestehen aus Stapeln geprägter Bleche, zwischen denen die Gase hindurchströmen. Die Zwischenkammern dienen der Pufferung zwischen den Hauptkammern, so daß der Austausch der Gase verhindert wird. Auch eine gewisse Entstaubung der Elemente wird durch die Luftströmung in der Zwischenkammer bewirkt, jedoch bleiben feuchter Ruß und kondensierte Schwefelsäure an den Blechen haften.

Noch schneller verschmutzen Regenerativ-Wärmetauscher, wie sie beispielsweise in der GB-PS 9 19 596 oder der IT-PS 4 43 646 beschrieben sind, bei denen überhaupt keine Zwischenkammern mit separatem Luftstrom vorhanden sind. Um häufige Reinigungs-Stillstände zu vermeiden, muß man die Wärmeträgergase vor dem Eintritt in die bekannten Wärmetauscher mittels Filter reinigen.

Aufgabe der Erfindung ist es also, einen Wärmetauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so zu verbessern, daß die genannten Filter ebenso entfallen können wie häufige Reinigungs-Stillstände.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst

ίο Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher .5 beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gasaustauscher und -erhitzer für eine Kesselanlage;

Fig.2 zeigt scbematisch einen erfindungsgemäßen Austauscher, bei dem die Gase viermal durch das Metallband hindurchgeführt werden;

F i g. 3 zeigt beispielsweise die Anordnung der quer verlaufenden Einzelbänder;

F i g. 4 zeigt schematisch eine Ausführungsart eines Metallbandes, das aus zwischen zwei Ketten montierten Rahmen besteht;

Fig.5 zeigt einen erfindungsgemäßen Gasaustauscher und -erhitzer mit den Dichtungs- und Reinigungsvorrichtungen;

F i g. 6 und 7 zeigen vergrößert die Zwischenkammer ίο mit den Reinigungsvorrichtungen;

Fig.8 ist ein Querschnitt eines die Metallgeflechte umschließenden Rahmens.

Der Lufthitzer nach F i g. 1 besteht im wesentlichen aus einem Wärmeaustauschsystem 1, das in Form eines J5 unendlichen Bandes ausgebildet ist und aus übereinander angeordneten Metallgeflechten besteht; dieses Wärmeaustauschsystem wird in Pfeilrichtung von einem Motor 2 kontinuierlich bzw. diskontinuierlich in Bewegung versetzt und weist an seinem unteren Ende eine Laufrolle 3 auf, die mit einer Vorrichtung ausgerüstet ist, welche das Wärmeaustauschsystem 1 trotz Temperaturänderungen unter ständiger Spannung hält. Dieses Wärmeaustauschsystem 1 ist durch eine Kammer 4 geführt, durch welche in Pfeilrichtung die aus dem Kessel austretenden heißen Abgase strömen, sowie durch eine Kammer 5, durch die in Pfeilrichtung die zum Betrieb des Kessels erforderliche Frischluft strömt.

Beim Durchzug durch das Austauschsystem 1 kühlen sich die heißen Abgase ab und erwärmen dabei das Austauschsystem 1; in der Kammer 5 erwärmt sich die Frischluft und absorbiert dabei die Kalorien, welche das Austauschsystem von den heißen Abgasen aufgenommen hat.

In einer zwischen diesen beiden Kammern 4, 5 angeordneten Kammer 6 erfolgt die Reinigung des Austauschsystems 1 durch ständiges Bearbeiten mit Bürsten 7 und 8.

Durch eine öffnung 9 in der Zwischenkammer 6 kann aus der Kammer 4 ein Teil der heißen, sauberen Abgase, die bereits einmal durch das Austauschsystem 1 geströmt sind, abgezogen und entgegen der Strömung in der Zwischenkammer in das Austauschsystem 1 zurückgeschickt werden, um den von den Bürsten 7 und 8 festgehaltenen Ruß abzuführen. In diesem Gasaustauh· scher und -erhitzer sind die in die umgebende Luft abgeführten Abgase sauber, denn beim Durchgang durch das, eine maschenartige Struktur aufweisende Wärmeaustauschsystem 1 sind sie bereits von dem in

ihnen enthaltenen Ruß befreit worden.

In der Zeichnung nicht veranschaulichte Dichtungsvorrichtungen sind zwischen den einzelnen Kammern vorgesehen; diese brauchen im übrigen nicht 100%ig abzudichten, da eine gewisse Undichtigkeit in Kauf genommen werden kann. Ihre Dichtigkeit ist ausreichend, da die Länge der Entweichungswege kurz ist Ein anderer Vorteil besteht in der beträchtlichen Verringerung der Feuergefahr infolge der ständigen Reinigung des Austauschsystems. (Jm eine wirksame Entstaubung zu gewährleisten, kann die erste mit den Abgasen in Berührung gelangende Schicht aus Metallgeflecht mit feineren Maschen als die darauffolgenden Schichten bestehen. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Systems besteht in seinem Korrosionsverhalten, denn aufgrund der Verschiebung der Austauschfläche verteilt sich die Korrosion gleichmäßig über diese.

Im Austauscher nach F i g. 1 passieren die Abgase und die Luft zweimal das Austausehsysteir; es können jedoch zwei oder mehrere aufeinanderfolgende Austauschsysteme bzw. eine Anordnung nach F i g. 2 vorgesehen werden, bei der die Abgase in Pfeilrichtung 10 und die Luft in Pfeilrichtung 11 viermal hindurchströmen.

Das Metallband 1 bewegt sich in Abhängigkeit von der Luftdurchsatzmenge mit einer Geschwindigkeit von ca. 10 cm je Sekunde.

In der Zwischenkammer 6 und/oder in der die heißen Gase enthaltenden Kammer kann eine Entschwefelungsanlage vorgesehen werden. Aus dem Kondensa- jo tionsbereich kann die Neutralisierung der schwefelhaltigen Stoffe durch Zufuhr eines gasförmigen oder festen Neutralisationsmittels erfolgen. Infolge der Verschiebung des Austauschsystems, das aus einer kalten in eine warme Zone gelangt, wird diese durch Verdampfung j5 getrocknet. Die schwefelhaltigen Stoffe werden dann getrocknet aus der Entstaubungszone, die der heißen Zone folgt, abgeführt

F i g. 3 zeigt beispielsweise den konstruktiven Aufbau des Metallbandes A, das aus Einzelbändern 12 besteht, die jeweils aus mehreren übereinander angeordneten Metallgeflechten bestehen. Diese Einzelbänder 12 sind in zwei Schichten übereinander angeordnet. Jedes dieser Einzelbänder ist an einem darunterliegenden Einzelband durch die Schweißstelle 13 befestigt. Aus der Figur ist ersichtlich, daß die Einzelbänder der oberen Schicht in bezug auf die Einzelbänder der unteren Schicht versetzt angeordnet sind. Das auf diese Weise erzielte Band ist mit der unteren Schicht bei 14 in zwei parallelverlaufende Antriebsketten eingehängt. Aufgrund dieses unterteilten Aufbaus des Metallbandes und der Art und Weise, auf die die Einzelteile 12 zusammengebaut und in die Ketten eingehängt sind, kann das Metallband den Kurven der unendlichen Schleife, beispielsweise an der Laufrolle 3 und der Antriebsrolle 2, folgen, ohne daß die Metallgeflechte beschädigt werden. Dank eines derartigen Aufbaus ist ferner ein schneller Ausbau der Einzelteile, deren Auswechseln bzw. gründliche Reinigung gewährleistet.

Bei Gasaustauschern und -erhitzern mit großem eo Luftdurchsatz besteht das Metallband 1 vorzugsweise aus einer Reihe von starren Rahmen 15, wie in Fig.4 gezeigt, die einen Stapel von Metallgeflechten 16 umschließen. Jeder Rahmen 15 ist in zwei Antriebsketten 17 und 18, und zwar an zwei Punkten 19—20 bzw. μ 21—22, zu beiden Seiten des Rahmens, an den Enden zweier Glieder der Kette 23, eingehängt. Mit 24 ist jeweils eine Dichtungsvorrichtung zwischen den einzelnen aufeinanderfolgenden Rahmen bezeichnet

F i g. 5 zeigt einen Wärmeaustauscher ähnlich demjenigen der Fig.2, bei dem die Dichtungs- und Reinigungs- sowie Blasvorrichtungen in der Zwischenkammer 6 angeordnet sind. Die Dichtungsvorrichtungen bestehen aus beweglichen Gehäusen 25, die an Gegengewichten 26 aufgehängt und an als Parallelflach ausgebildeten Vorrichtungen 27 angelenkt sind, die ihre Verschiebung gewährleisten, welche jedoch durch flexible Aufhängvorrichtungen begrenzt ist Die verschiebbaren Gehäuse 25 enthalten Dichtungen 29, die beispielsweise als flexible Bleche ausgebildet sind. Außerdem sind flexible Dichtungswände 30 vorgesehen.

Beim Antrieb durch voneinander unabhängige Ketten werden diese waagerechten Dichtungen durch senkrecht verlaufende Dichtungen vervollständigt, die sich auf den Seitenrändern der Rahmen abstützen und das Eindringen von Luft in die Kettenführungsschächte verhindern.

Beim Antrieb durch in die Rahmen eingelassene Glieder werden ebenfalls waagerechte Dichtungen auf den Seitenrändsrn der Rahmen vorgesehen, die jeweils in Höhe des Durchgangs des Bands von einer Kammer zur anderen eine kontinuierliche Abdichtung darstellen.

In F i g. 5 sind ebenfalls Vorrichtungen zur Entstaubung und Abfuhr des Staubs gezeigt, die in F i g. 6 und 7 vergrößert veranschaulicht sind Danach erfolgt die Reinigung durch regelbare Blasdüsen 31, die auf die Fläche des Bandes 1 gerichtet sind, auf denen sich Staub ablagert; andererseits kann ebenfalls eine Bürste 32 vorgesehen werden. Der abgelöste Staub wird beispielsweise durch einer über die ganze Fläche der Kammer durch das Band geleiteten Luftstrom abgeführt, und zwar in Pfeilrichtung 33 nach F i g. 6.

Eine in regelmäßigen Abständen erfolgende Tiefenreinigung kann ebenfalls durch Dampf- oder Luftblasdüsen 34 unter starkem Druck kurzzeitig erfolgen.

F i g. 8 zeigt im Schnitt einen Rahmen des Metallbandes, d. h. den eigentlichen Metallrahmen 35, eine Abdeckung 36, zwei perforierte Bleche bzw. zwei großmaschige Gitter 37, wie in F i g. 7 vergrößert gezeigt, zwei Metallgeflechte bzw. feinmaschige Siebe 38 sowie Metallgeflechte bzw. Siebe 39 mittlerer Maschenweite.

Das Metallband ist in einer Kammer 40 (F i g. 5) ohne Anhalten der Anlage zugänglich; andererseits kann selbst das Band ohne Abschaltung der Kesselanlage, d. h. der Kessel mit Luft in Pfeilrichtung 41 versorgt und die Abfuhr der heißen Gase in Pfeilrichtung 42 gewährleistet bzw. die Rahmen des Bands zur Reinigung, Ausbesserung oder zum Auswechseln ausgebaut werden.

Ruß und Feuchtigkeit enthaltende Schwefelsäure geraten nie zusammen. An der Zuführungsöffnung der heißen Gase in die Kammer 4 nämlich weist das Metallband 1 eine hohe Temperatur auf, so daß keine Kondensation von Schwefelsäure eintritt, sondern lediglich die Ablagerung von Ruß; wenn dagegen das Band nach dem Verlassen der Frischluftkammer 5 bei 43 in die Kammer 4 gelangt, trifft die unter dem Taupunkt liegende Kaltluft auf bereits zum Teil abgekühlte und mit SO3 versetzte Gase. Es tritt dann Kondensation von Schwefelsäure, jedoch auf einem sauberen Band, ein, das in uer Zwischenkammer 6 gereinigt wurde. Das Band setzt seinen Weg fort und erwärmt sich beim Übergang von dem Punkt 43 zum Punkt 44, um zum Punkt 45 zu gelangen, wo es eine Temperatur aufweist, die über dem Taupunkt der Schwefelsäure liegt. Bei 43 kann im

übrigen ein Neutralisationsstoff zugeführt werden, der bei 43 und 44 zunächst feucht ist und von 45 ab, und darüber hinaus, vollständig trocknet, so daß er ebenso trocken wie der Ruß in der Zwischenkammer 6 abgeführt werden kann.

. lierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Regenerativ-Wärmetauscher, bei dem eine Endloskette von Wärmespeich erelementsn nacheinander eine Heißgaskammer, eine Kaltgaskammer und mindestens eine Zwischenkammer durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeicherelemente (12) zugleich als Staubfilter wirken und je aus mehreren Schichten von Metallgeflecht (16) bestehen und daß in mindestens einer der Zwischenkammern (6) eine Einrichtung zum Entstauben der Elemente (12) vorgesehen ist

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Entstaubung der Elemente (12) Düsen (31, 34) aufweist, durch die Reinigungsdampf oder -gas auf die mit Staub angereicherte Seite der Elemente (12) gerichtet wird.

3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Entstaubung der Elemente (12) mechanische Bürsten (7,8) aufweist.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Entstaubung der Elemente (12) einen Reinigungsgasstrom (33) aufweist, der die Elemente (12) in zur Ablagerung des Staubs entgegengesetzter Richtung durchsetzt.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß ein intermittierender Gas- oder Dampfstrom durch Düsen (34) großen Durchsatzes auf die der Staubablagerung entgegengesetzten Seite der Elemente (12) in der Zwischenkammer (6) gerichtet ist.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zwischenkammer (6) Vorrichtungen zur Neutralisation der schwefelhaltigen Stoffe durch Zufuhr eines geeigneten Stoffes vorgesehen sind.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zwischenkammer (6) bewegliche Gehäuse (23) flexibel eingehängt sind, die die Kettenelemente umgeben und als Dichtungsbleche ausgebildete Dichtungen (29) enthalten.