DE2807110A1

DE2807110A1 - METHOD AND DEVICE FOR THERMAL TRANSFER BETWEEN A GAS AND ANOTHER MEDIUM

Info

Publication number: DE2807110A1
Application number: DE19782807110
Authority: DE
Inventors: Douglas Ernest Prof Elliott
Original assignee: Stone Platt Fluidfire Ltd
Current assignee: Stone Platt Fluidfire Ltd
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1978-02-20
Publication date: 1979-08-30
Also published as: FR2418914A1; AU515106B2; AU3353978A; GB1588310A; BE864514A

Description

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STONE-PLATT FLUIDFIRE LIMITED, viashington Street, lfetherton, Dudley, ¥est Midlands, EnglandSTONE-PLATT FLUIDFIRE LIMITED, viashington street, lfetherton, Dudley, ¥ est Midlands, England

Verfahren und Vorrichtung zur Wärmeübertragung zwlsehen einem Gas und einem weiterenMethod and device for heat transfer between one gas and another

Medium.Medium.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmeübertragung zwischen einem Gas und einem -weiteren Medium, welches ein Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann, sowie eine Vorrichtung zur Verwendung bei diesem Verfahren.The invention relates to a method for heat transfer between a gas and another medium, which is a solid, may be a liquid or a gas, as well as an apparatus for use in this method.

Mach einem Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtimg zur Wärmeübertragung zwisehen einem Gas und einen v/eiteren Medium geschaffen, wobei die Vorrichtung Einrichtungen aufweist, die eine Wärmetauscherzone definieren, durch welche Feststoffteilchen unter Schwerkraftwirkung fallen können, ferner Teilchenabgabeeinrichtungen am Boden dieser Zone zum Ausstoß der Teilchen aus dieser Zone, Teilchenfördereinrichtungen zum Fördern der Teilchen auf die Oberseite der Zone und einen Gasein-Iai3 zu der Zone sowie einen Gasauslaß aus der Zone, wobei der Gasauslaß im Abstand vom Gaseinlaß angeordnet ist.In one aspect of the invention, a device for heat transfer between a gas and another Medium created, the apparatus having means defining a heat exchange zone through which solid particles can fall under the action of gravity, also particle dispensers at the bottom of this zone for ejecting the Particles from this zone, particle conveyors for conveying the particles to the top of the zone and a gas inlet Iai3 to the zone and a gas outlet from the zone, the gas outlet being spaced from the gas inlet.

Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, durchqueren die Teilchen die Wärmetauscherzone und eine gute Berührung wird zwischen den Teilchen und dem in der Zone vorhandenen Gas hergestellt, unabhängig davon, ob das Gas sich selbst bewegt und unabhängig von der Strömungsmenge irgendeiner Strömung des Gases. Folglich beruht die Funktionsfäh^igkeit nicht darauf, daß irgendeine minimale Gasgeschwindigkeit oder Gasdruck aufrechterhaltenWhen the device is in operation, the particles pass through the heat exchange zone and a good contact is established between them Particles and the gas present in the zone, regardless of whether the gas moves itself and regardless of the flow rate of any flow of the gas. Consequently, the functionality is not based on the fact that any Maintain a minimum gas velocity or gas pressure

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wird, wie dies der Fall wäre, wenn die Berührung zwischen dem Gas und den Feststoffteilchen in einem Schwebebett der Teilchen, welches durch das Gas fluidisiert ist, hergestellt würde.becomes, as would be the case if the contact between the Gas and the solid particles would be produced in a suspended bed of the particles which is fluidized by the gas.

Die Wärmetauscherzone ist vorzugsweise hoch ausgebildet, was bedeutet, daß die Höhe der Zone ein Vielfaches der mittleren waagerechten Abmessungen beträgt.The heat exchanger zone is preferably made high, which means that the height of the zone is a multiple of the middle horizontal dimensions.

Die Wärmetauscherzone ist vorzugsweise im wesentlichen um eine senkrechte Achse symmetrisch ausgebildet. Die Wärmetauscherzone kann im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein oder einen kegelstumpfförmigen oder anders sich verjüngenden Abschnitt aufweisen, dessen Achse senkrecht ist und dessen engeres Ende das Oberende darstellt.The heat exchanger zone is preferably designed to be essentially symmetrical about a vertical axis. The heat exchanger zone can be essentially cylindrical or have a frustoconical or otherwise tapering section, whose axis is perpendicular and whose narrower end is the top.

Das weitere Medium können die Teilchen sein, welche durch die Wärmetauscherzone fallen. Das weitere Medium kann jedoch andersartig sein als teilchenförmige Feststoffe und die Vorrichtung enthält vorzugsweise Einrichtungen, um eine Wärmeübertragende Verbindung zwisehen dem weiteren Medium und den aus der Wärmetauscherzone ausgestossenen Teilchen herzustellen. Derartige Einrichtungen können eine Kammer enthalten, die derart ausgebildet ist, daß sie ein Schwebebett aus den Teilchen enthält.The further medium can be the particles which fall through the heat exchange zone. The further medium can, however, be different be as particulate solids and the device preferably contains means for a heat transferring Connection between the further medium and that from the heat exchanger zone to produce ejected particles. Such devices may contain a chamber which is designed in this way is that it contains a floating bed of the particles.

Das '"chwebebett kann Wärmetauscherrohre zum Fördern des weiteren Mediums durch das Schwebebett enthalten. Diese Anordnung ist von besonderem Vorzug im Vergleich mit bekannten Wärmetauschervorrichtungen in denjenigen Fällen, in denen der Gasstrom an den oder von dem Wärme übatragen v/erden soll derart ist, daß er die Wärmetauscherrohre verschmutzen oder korrodieren würde, falls er in direkte Berührung mit derartigen Rohren gelangen würde.The floating bed can have heat exchanger tubes for conveying the further Medium contained by the floating bed. This arrangement is particularly advantageous in comparison with known heat exchange devices in those cases in which the gas flow to or from which heat is to be transferred is such that it Would contaminate or corrode heat exchanger tubes if it came into direct contact with such tubes.

Mach einem v/eiteren Gesicntspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Übertragen von Wärme zwischen einem Gas und einem weite-A further aspect of the invention is a method for transferring heat between a gas and another

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ren Medium geschaffen, "bei welchen Feststoffteilchen dazu gebracht werden, durch eine Menge des Gases zu strömen, wobei die Temperatur der Teilchen beim Eintreten in die Gasmenge sich von der Temperatur des Gases unterscheidet.Ren medium created "in which solid particles brought about are to flow through a quantity of gas, whereby the temperature of the particles upon entering the gas quantity differs from the temperature of the gas differs.

Das Gas wird vorzugsweise in einer aufwärtsgerichteten Richtung strömen gelassen, d. h. im Gegenstrom zu dsr Bewegung der Teilchen. The gas is preferably flowed in an upward direction, that is, countercurrent to the movement of the particles.

Besonders bevorzugt ist es, die Teilchen im Kreislauf längs eines Weges zu führen, von dem ein nach unten gerichteter Teil sich durch eine Wärmetauscherzone erstreckt, die das Gas enthält, an das oder von dem Wärme übertragen werden soll, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Teilchen längs des kreisförmigen Weges steuerbar ist, um die Größe der Wärmeübertragung zu steuern.It is particularly preferred to circulate the particles along a path of which one part is directed downwards extends through a heat exchange zone containing the gas to or from which heat is to be transferred, wherein the flow rate of the particles along the circular path is controllable in order to increase the amount of heat transfer steer.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in der Zeichnung beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment illustrated by way of example in the drawing.

Die Zeichnung zeigt eine skizzenhafte Ansicht einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.The drawing shows a sketchy view of a device according to the present invention.

Die Vorrichtung weist eine zylindrische Leitung 2 auf, die mi ihrer Achse senkrecht stehend angeordnet ist. Die Leitung kann ein Schornstein sein, wobei das Oberende der Leitung zur Atmosphäre hin offen ausgebildet sein kann. D=s Unterende der Leitung ist durch einen Boden 3 verschlossen, v/elcher von einer Seite der Leitung zur gegenüberliegenden Seite hin nach unten abfällt. An einer etwas oberhalb des Bodens 3 liegenden Stelle ist die Leitung mit einem Gaseinlaß 4 versehen, durch welche heiße Abgase während des Betriebs in die Leitung eingespeist werden. Die Gase fließen nach oben und verlassen die Leitung an deren Oberende, welches einen Gasauslaß bildet.The device has a cylindrical line 2 which is arranged vertically with its axis. The line can be a chimney, and the upper end of the line can be designed to be open to the atmosphere. The lower end of the line is closed by a base 3, which slopes down from one side of the line to the opposite side. At a point slightly above the base 3, the line is provided with a gas inlet 4 through which hot exhaust gases are fed into the line during operation. The gases flow upwards and leave the line at its upper end, which forms a gas outlet.

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Der abfallende Boden 3 bildet eine Teilchenabgabevorrichtung und ist an seinem unteren Teil durch eine Öffnung 6 in der Leitung 2 fortgesetzt. Die Verlängerung des Bodens 3 führt in eine Kammer 7, die im Bereich eines unteren Teiles der Leitung 2 vorgesehen ist. Die Kammer 7 ist durch eine waage-rechte Trennwand 8 in obere und untere Teile 9 bzw. 10 unterteilt. Die Trennwand 8 ist derart ausgebildet, daß sie Schwebebetten aus Teilchen auf ihrer oberen Fläche trägt und eine fluidisierendes Gas in die Schwebebetten einleitet. Die Trennwand kann aus einer perforierten Metallplatte oder einem porösen, feuerfesten Material ausgebildet sein.The sloping floor 3 forms a particle dispenser and is at its lower part through an opening 6 in the Line 2 continued. The extension of the bottom 3 leads into a chamber 7 in the region of a lower part of the line 2 is provided. The chamber 7 is divided into upper and lower parts 9 and 10 by a horizontal partition 8. The partition wall 8 is designed in such a way that it carries floating beds of particles on its upper surface and a fluidizing one Introduces gas into the floating beds. The partition wall can be made of a perforated metal plate or a porous, refractory Be formed material.

Oberhalb, jedoch nähe an der Trennwand 8 ist eine Anzahl von Rohren vorgesehen, die aus einem wärmeleitendem Material hergestellt sind und ein gasförmiges oder flüssiges Medium führen, an welches die Wärme von den heißen Abgasen übertragen werden soll. Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist₉ ist jedes der Rohre 11 im wesentlichen in dem einen oder anderen der drei Schwebebetten 12, 13 und 14 der Teilchen untergetaucht. Die Verlängerung des Bodens 3 ist derart angeordnet, daß sie die Teilchen in die Kammer 7 an einem Niveau oberhalb der Oberfläche der Schwebebetten einspeist und folglich auch oberhalb der Rohre und oberhalb der Trennwand 8.Above, but close to the partition 8, a number of tubes are provided which are made of a thermally conductive material and carry a gaseous or liquid medium to which the heat from the hot exhaust gases is to be transferred. When the apparatus is in operation ₉ each of the tubes 11 is substantially submerged in one or the other of the three floating beds 12, 13 and 14 of the particles. The extension of the bottom 3 is arranged in such a way that it feeds the particles into the chamber 7 at a level above the surface of the floating beds and consequently also above the pipes and above the partition 8.

Die Schwebebetten 12, 13 und 14 sind teilweise voneinander durch senkrechte Wandungen 15 und 16 abgetrennt, welche sich nach oben von der waagerechten Trennwand 8 auf ein Niveau erstrecken, welches etwas unterhalb der obenliegenden Fläche der Schwebebetten liegt. Obwohl die senkrechten Wandungen nicht vollständig die Wanderung von Teilchen von einem Schwebebett zu dem andern verhindern, behindern sie eine derartige Wanderung ausreichend, um es zu ermöglichen, daß die Schwebebetten 12, 13 und 14 bei entsprechenden unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden. Die Wandung 15 erstreckt sich quer durch die KammerThe floating beds 12, 13 and 14 are partially separated from one another by vertical walls 15 and 16, which extend upward from the horizontal partition 8 to a level which is slightly below the overhead surface of the Floating beds lies. Although the vertical walls do not completely limit the migration of particles from a floating bed to the prevent others, they hinder such migration sufficiently to enable the floating beds 12, 13 and 14 are maintained at different temperatures, respectively. The wall 15 extends across the chamber

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an einer Stelle, die im Abstand von dem Ende der Kammer liegt, welches mit der Öffnung 6 in Verbindung steht und die Wandung 16 erstreckt sich quer durch die Kammer an einer Stelle, die weiter von diesem Ende der Kammer entfernt liegt, so daß in die Kammer durch die öffnung 6 eintretende Teilchen in das Schwebebett 12 fallen und das Schwebebett 14 nur nach Durchgang durch das Schwebebett 13 erreichen können.at a point that is at a distance from the end of the chamber, which is in communication with the opening 6 and the wall 16 extends transversely through the chamber at a point which is further away from this end of the chamber, so that particles entering the chamber through the opening 6 into the Floating bed 12 fall and the floating bed 14 can only be reached after passing through the floating bed 13.

Ferner enthält die Vorrichtung Teilchenfördereinrichtungen zum Fördern der Teilchen aus der Kammer 7 zum Oberende der Leitung 2. Derartige Einrichtungen enthalten einen pneumatischen Förderer 17, welcher einen Einlaß 18 aufweist, der sich in das Schwebebett 14 an eine von der Verlängerung des Bodens 3 entfernten Stelle erstreckt sowie einen Auslaß 19, der in dem Gasauslaß 5 angeordnet ist. Ein Rohr 20 zum Zuführen von Luft zu dem pneumatischen Förderer erstreckt sich in den Einlaß 18 durch das Bett 14, die waagerechte Trennwand 8 und den unteren Teil 10 der Kammer 7. Der Auslaß 19 des pneumatischen Förderern ist derart ausgebildet, daß ör die Teilchen in die durch die Leitung 2 definierte V/ärmetauscherzone einsprüht, so dai? die Teilchen etwa gleichmäßig über die Zone verteilt v/erden.The apparatus further includes particle conveying devices for conveying the particles from the chamber 7 to the top of the conduit 2. Such devices include a pneumatic conveyor 17 which has an inlet 18 which extends into the floating bed 14 at a location remote from the extension of the floor 3 and an outlet 19 which is arranged in the gas outlet 5. A pipe 20 for supplying air to the pneumatic conveyor extends into the inlet 18 through the bed 14, the horizontal partition 8 and the lower part 10 of the chamber 7. The outlet 19 of the pneumatic conveyor is designed so that the particles in the V / heat exchanger zone defined by line 2 is sprayed in, so that ? earth the particles distributed approximately evenly over the zone.

Prallteile 23 sind in der Leitung 2 vorgesehen, ura zu verhindern, d■?..': in der Leitung in wesentlichen getrennte Strömungen von Teilchen und Gasen hergestellt werden. Bei der veranschaulichten speziellen Ausführungsform ist jeder der Prallteile konisch und nit seiner Spitze obenliegend angeordnet und in einem oberen Teil der Leitung vorgesehen.Impact parts 23 are provided in the line 2 to prevent ura d ■? .. ': in the line in essentially separate flows produced by particles and gases. In the particular embodiment illustrated, each of the baffles is conical and arranged with its tip overhead and provided in an upper part of the line.

Die Vorrichtung enthält ferner ein elektrisch getriebenes Gebläse 21, um ein fluidisierendes Gas zum Einströmen in den unteren Teil 10 der Kammer und von dort durch die waagerechte Trennwand 8 in jedes der Cchwebebetten 12, 13 und 14 zu bringen. Im Oberende der Kammer 7 an einer Stellung, die im wesent-The device also includes an electrically powered fan 21 to flow a fluidizing gas into the lower part 10 of the chamber and from there through the horizontal partition wall 8 in each of the Cchwebebetten 12, 13 and 14 to bring. In the upper end of the chamber 7 at a position which is essentially

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lichen Abstand oberhalb der Schwebebetten liegt, ist ein Auslaß 22 für das fluidisierende Gas vorgesehen, welcher über einen Zyklonabscheider 24 in Verbindung mit dem Einlaß des Gebläses Π steht. Ein Auslaß des Gebläses steht in Verbindung mit dem unteren Teil 10 der Kammer. Folglich wird hierdurch ein im wesentlichen geschlossener Pfad definiert, längs dessen das fluidisierende Gas durch das Gebläse im Kreislauf geführt wird.Union distance is above the floating beds, an outlet 22 is provided for the fluidizing gas, which via a Cyclone separator 24 is in communication with the inlet of the fan Π. An outlet of the fan is in communication with the lower part 10 of the chamber. As a result, this defines a substantially closed path along which the fluidizing gas is circulated through the fan.

Während des Betriebs der Vorrichtung zum Übertragen von Wärme von heißen Abgasen auf.|Wasser, um Dampf zu erzeugen, treten die heißen Abgase in die Wärmetauscherzone durch den Gaseinlaß 4 ein und strömen nach oben, um aus dem Gasauslaß 5 auszutreten. Teilchen werden in die Wärmetauscherzone durch den Auslaß 19 des pneumatischen Förderers eingesprüht und fallen durch die Leitung 2 nach unten auf den geneigten Boden 3· Es ist offensichtlich, daß hierdurch ein Gegenstrom von Teilchen und heißen Gasen hergestellt ist.During the operation of the device for transferring heat from hot exhaust gases on. | Water to generate steam, the hot exhaust gases enter the heat exchange zone through the gas inlet 4 and flow upwards to exit the gas outlet 5. Particles are sprayed into the heat exchange zone through outlet 19 of the pneumatic conveyor and fall through Line 2 down on the sloping floor 3 It is obvious that this creates a countercurrent of particles and hot gases.

Die Teilchen haben vorzugsweise alle die gleiche Beschaffenheit und Größe, so daß die Geschwindigkeit, mit der die Teilchen nach unten fallen, für alle Teilchen im wesentlichen die gleiche ist. Diese Geschwindigkeit hängt von der Endgeschwindigkeit der Teilchen in dem heißen Abgas ab und der nach aufvärts gerichteten Geschwindigkeit des Abgases. In einer zylindrischen Wärmetausclierzone zeigt die nach oben gerichtete Geschwindigkeit des Gases die Neigung, in Richtung des Oberendes isr Zone mit dem Abfeilen der Temperatur des Gases abzunehmen. Un die Temperaturabnahme des Gases vollständig oder teilweise zu kompensieren, kann die Wärmetauscherzone oder zumindest ein ■Toil derselben sich nach oben verjüngend ausgebildet sein. In einer abgewandelten Ausführungsform der veranschaulichten Vorrichtung kann folglich die Leitung 2 kegelstumpfförmig ausgebildet sein, wobei das engere Ende oben liegt. Die LeitungThe particles are preferably all of the same nature and size, so that the speed at which the particles falling down is essentially the same for all particles. This speed depends on the top speed the particles in the hot exhaust gas and the upward velocity of the exhaust gas. In a cylindrical Heat exchange zone shows the upward speed of the gas tends to decrease towards the top of the zone as the temperature of the gas drops. Un to compensate for the temperature decrease of the gas completely or partially, the heat exchanger zone or at least one ■ Toil of the same tapering upwards. In a modified embodiment of the illustrated device, the line 2 can consequently be designed in the shape of a truncated cone with the narrower end on top. The administration

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ist vorzugsweise um die senkrechte Achse symmetrisch ausgebildet. Bei einen typischen Fall beträgt die nach unten gerichtete Geschwindigkeit der Teilchen in der Wärnetauscherzone etwa 2 Fuß/sec. und die mittlere Teilchengröße liegt bei 630 Mikron.is preferably designed symmetrically about the vertical axis. In a typical case, the downward velocity of the particles in the heat exchange zone is about 2 feet / sec. and the mean particle size is 630 microns.

Am Oberende der Wärmetauscherzone sind die Teilchen relativ kühl, kühler als das Gas in irgendeinem Teil der Wärmetauscherzone. Während die Teilchen nach unten fallen, entziehen sie dem Gas Wärme, so daß die Teilchen heiß sind, wenn sie den Boden 3 erreichen. Die Temperatur des Abgases liegt an Gaseinlass 4 bei einem Maximum und fällt ab, während das Gas nach oben durch die Zone strömt.At the top of the heat exchange zone, the particles are relative cool, cooler than the gas in any part of the heat exchange zone. As the particles fall down, they extract heat from the gas, so the particles are hot when they reach the Reach floor 3. The temperature of the exhaust gas is at a maximum at gas inlet 4 and falls, while the gas after flowing through the zone above.

Der Winkel, um den der Boden 3 gegenüber der Horizontaler* geneigt ist, ist derart, daß die heißen Teilchen nach unten in die Kammer 7 rollen oder gleiten, wo sie in das Schvabebett 12 eintreten.The angle at which the bottom 3 is relative to the horizontal * is inclined is such that the hot particles roll or slide down into the chamber 7, where they move into the sash bed 12 enter.

An der öffnung 6 ist jedoch eine Stufe 30 vorgesehen, über welche die Teilchen strömen müssen. Diese Stufe l:Jlt auf dom Boden 3 eine Schicht aus Teilchen aufrecht, welche den Boden gegen den Abrieb durch die herunterfallenden Teilchen schützt.At the opening 6, however, a step 30 is provided, over which the particles must flow. This step l: Jlt dom on bottom 3, a layer of particles upright, which protects the soil against the abrasion caused by the falling particles.

In dem Schwebebett· 12 wird W"r"e den Teilchen entzogen und durcl die Wandungen der Leitungen 11 in der. durch die Leitungen strömenden Dampf übertragen. Die Teilchen wandern übar die Oberkante der Wandung 15 in drs Schwebebett 13»· wo Wärme von dan Teilchen auf heißes V/asser übertragen wird, welches in den Leitungen 11 enthalten ist, wodurch das Wasser verdampft wird, um Dampf zu erzeugen, der durch die Leitungen in den Schvebebett 12 strömt. Die Teilchen v/andern schließlich aus dem Schwebebett 13 über die Oberkante der Wandung 16 in das Schwebebett 14, v/o sie ihre Wärme an Wasser abgeben, welches durch die Leitungen in diesem Schwebebett strömt. Das Wasser, welchesIn the floating bed 12, W "r" e is withdrawn from the particles and thrown through the walls of the lines 11 in the. transferring steam flowing through the pipes. The particles usually migrate to the upper edge the wall 15 in drs floating bed 13 »· where heat from dan Particles are transferred to hot water contained in the lines 11, whereby the water is evaporated, to generate steam that flows through the pipes into the bed 12 flows. The particles finally move out of the floating bed 13 over the upper edge of the wall 16 into the floating bed 14, v / o they give off their heat to water, which flows through the pipes in this floating bed. The water which

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hierdurch erwärmt wird, fließt zu den Leitungen in dem Schwebebett 13. Die abgekühlten Teilchen treten in den pneumatischen Förderer 1? ein und werden zum Oberende der Wärmeübertragungszoiie zurückgefördert.is thereby heated, flows to the lines in the floating bed 13. The cooled particles enter the pneumatic conveyor 1? and become the top of the heat transfer zone funded back.

Die Menge und Geschwindigkeit des Wärmeentzuges aus den Abgasen in der Wärmetauschsrzone wird dadurch gesteuert, daß die Menge variiert wird, in v/elcher die Teilchen durch den pneumatischen Förderer in die Zone eingespeist werden. Zu diesem Zweck v/eist der Förderer ein Gebläse 29 variabler Geschwindigkeit auf, um Luft mit kontrollierter Strömungsmenge durch die Leitung 20 zu fördern. Zum gleichen Zweck kann ein einstellbares Ventil in der Leitung 20 vorgesehen sein.The amount and rate of heat removal from the flue gases in the heat exchange zone is controlled by the amount is varied in which the particles are fed into the zone by the pneumatic conveyor. For this purpose v / eist the conveyor uses a variable speed blower 29 to supply controlled flow air through conduit 20 support financially. An adjustable valve can be provided in line 20 for the same purpose.

Die Vorrichtung kann verwendet werden, um Wärme aus Abgasen an ein Medium zu übertragen, welches nicht Wasser ist, beispielsweise an Luft, welche in das Innere eines Gebäudes geleitet v/erden soll, oder an Luft, welche zur Verbrennung verwendet werden soll. In diesem Falle wird das Gas, welches erwärmt werden soll, als Fluidisierungsgas verwendet und durch den unteren Teil 10 der Kammer 7 durch das Gebläse 21 geleitet. Das erhitzte Gas wird dann von dem Gasauslaß 22 zum Verwendungsort geleitet. In diesem Falle sind die Rohre 11 nicht verwendet und sind leer. Falls die Vorrichtung ausschließlich verwendet werden soll, um ein Gas zu erhitzen, können die Rohre 11 vollständig von der Vorrichtung weggelassen werden.The device can be used to transfer heat from exhaust gases to a medium other than water, for example in air, which is to be conducted into the interior of a building, or in air, which is used for combustion shall be. In this case, the gas to be heated is used as the fluidizing gas and by the lower part 10 of the chamber 7 passed through the fan 21. The heated gas is then directed from gas outlet 22 to the point of use. In this case, the tubes 11 are not used and are empty. If the device is to be used exclusively to heat a gas, the tubes 11 can be completely can be omitted from the device.

Die Vorrichtung kann derart ausgebildet sein, daß eine Gegenströmung zwischen den Teilchen und einem Gas, welches erhitzt werden soll, hergestellt wird. Trennwände können sich nach unten vom Oberende der Kammer 7 bis zu Stellungen erstrecken, die unter die Oberfläche der Schwebebetten untergetaucht sind, wobei derartige Trennwände zu den Wandungen 15 und 16 ausgerichtet sind, jedoch einen geringfügigen Abstand von diesenThe device can be designed in such a way that a countercurrent between the particles and a gas to be heated. Partition walls can follow extend down from the top of the chamber 7 to positions submerged below the surface of the floating beds, such partitions being aligned with walls 15 and 16, but at a slight distance therefrom

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aufweisen, um Spalte freizulassen, durch welche Teilchen zwischen den Schwebebetten wandern können. Der untere Teil 10 der Kammer kann ebenfalls durch Verlängerungen der "wandungen 15 und 1c unterteilt v/erden. Fluidisiemgsgas aus dem Gebläse wird dann durch das Bett 14,von dort durch das Bett und schließlich durch das Bett 12 geleitet, eh es durch den Auslaß 22 gelangt.have to leave free gaps through which particles can migrate between the floating beds. The lower part 10 of the Chamber can also be subdivided by extensions of the walls 15 and 1c. Fluidizing gas from the fan is used then passed through bed 14, from there through bed and finally through bed 12 before it passes through outlet 22.

Es ist offensichtlich, daß die in der Zeichnung veranschaulichte Vorrichtung zum Erwärmen anderer I-Iedieii verwendbar ist. Falls das Medium gasförmig ist, kann das zu erwärmende Iledium als das Fluidisierungsgas verwendet werden. Alternativ dazu können entweder eine Flüssigkeit oder ein Gas durch die Leitungen 11 geleitet werden. In einem Falle, in welchem das Medium, welches erhitzt werden soll, durch die Leitungen in den Schwebebetten geleitet wird, wird das Fluidisiertngsgas vorzugsweise im Kreislauf längs eines im wesentlichen geschlossenen Pfades geführt, was bedeutet, daß während jeder vollständigen Bewegung des Fluidisierungsgases um diesen ^T«eg herum der überwiegende Teil des Fluidisierungsgases in diesen Gtrömungsweg gehalten wird. Es ist ferner offensichtlich, daß etwas des Fluidisierungsgases aus diesem Kreislauf entweichen kann, beispielsweise längs des pneumatischen Förderers 17 und daß es daher erforderlich sein wird, frisches Fluidisierungsgas kontinuierlich nachzuführen, um derartige Verluste auszugleichen. It is obvious that the apparatus illustrated in the drawing can be used for heating other Iedieii. If the medium is gaseous, the ilium to be heated can be used as the fluidizing gas. Alternatively, either a liquid or a gas can be passed through the lines 11. In a case in which the medium which is to be heated is passed through the lines in the floating beds, the fluidizing gas is preferably circulated along a substantially closed path, which means that during each complete movement of the fluidizing gas around this ^T For example, the predominant part of the fluidizing gas is kept in this flow path. It is also evident that some of the fluidizing gas can escape from this circuit, for example along the pneumatic conveyor 17, and that it will therefore be necessary to continuously supply fresh fluidizing gas in order to compensate for such losses.

Die Vorrichtung kann ferner alternativ dazu verwendet werden, Feststoffteilchen zu erhitzen, wobei in diesem Falle die Teilchen in das Oberende der V/äraetauscherzcne eingeführt werden und aus deren Boden abgezogen werden. In diesem Falle kann die Kammer 7 und dazugehörige Teile normalerweise weggelassen werden. The device can also be used as an alternative to To heat solid particles, in which case the particles be introduced into the top of the V / äraetauscherzcne and withdrawn from their bottom. In this case, the Chamber 7 and associated parts are normally omitted.

Zusätzlich zu den Schwebebetten 12, 13 und 14 in der Kammer 7In addition to the floating beds 12, 13 and 14 in the chamber 7

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ist bei der veranschaulichten Ausführungsform der Vorrichtung ein zusätzliches Schwebebett 25 vorgesehen. Die Schwebebetten 1''- und 25 sind durch Ströraungs- und Rückführungsl ei tungen 26 bzw. 27 verbunden, längs derer Teilchen im Kreislauf zwischen diesen Schv/ebebetten geführt v/erden. Das Schwebebett 25 ist durch eine gasförmige Mischung aus einem Brenngas und Luft fluidisiert, wobei diese Mischung in dem Schwebebett brennt, -^n von den Teilchen in dem Schwebebett Verunreinigungen abzutrennen, die durch Wärme entfernt werden können, beispielsv/eise brennbare Verunreinigungen. Die heißen Verbrennungsprodukte, die in dem Schwebebett 25 erzeugt v/erden, werden durch eine Leitung 28 in die Leitung 2 geleitet. Obv/ohl nicht alle Teilchen, die durch das Schwebebett 14 hindurchgelangen, ebenfalls das Schwebebett 25 durchlaufen, ist das Schwebebett 25 dahingehend wirksam, die Ansammlung von Verunreinigungen an den in der Vorrichtung enthaltenen Teilchen zu steuern, die durch Erhitzen entfernt v/erden können. Gas kann in die Leitungen 2β und 27 eingespeist v/erden, um die darin enthaltenen Tc-ilchen in den Schwebebettzustand zu überführen.is in the illustrated embodiment of the device an additional floating bed 25 is provided. The floating beds 1 ″ and 25 are connected by flow and return lines 26 or 27, along which particles are circulated between these beds. The floating bed 25 is fluidized by a gaseous mixture of a fuel gas and air, this mixture burning in the floating bed, - ^ n to separate impurities from the particles in the floating bed, that can be removed by heat, for example flammable impurities. The hot products of combustion generated in the floating bed 25 are through a line 28 is passed into the line 2. Although not all of the particles that pass through the floating bed 14 are also passing through the floating bed 25, the floating bed 25 is effective in preventing the accumulation of impurities to control the particles contained in the device which can be removed by heating. Gas can get into the pipes 2β and 27 fed in in order to convert the small particles contained therein into the floating bed state.

~Zs ist offensichtlich, daß in einem Falle, v/o es nicht erforderlich ist, Verunreinigungen von den Teilchen durch Erhitzen abzuführen, das Schwebebett 25 und die dazugehörigen Leitungen v/eggelassen- v/erden können. It is evident that in a case where it is not necessary to remove impurities from the particles by heating, the floating bed 25 and the associated lines can be omitted.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform der veranschaulichten Vorrichtung ist der Einlaß 18 des pneumatischen Förderers derart angeordnet, daß er die Teilchen aus einem Behälter aufnimmt, in v/elchen die Teilchen von dem Schv/ebebett 14 über ein Wehr strömen können. Die Menge, in welche die Teilchen durch die ',Tarn tauscher zone ströme», kann dann dadurch gesteuert v/erden, daß das Wehr angehoben oder abgesenkt wird, um die Menge zu steuern, mit der die Teilchen in den Einlaß des pneumatischen Förderers gelangen.In a modified embodiment of the apparatus illustrated, the inlet 18 of the pneumatic conveyor is arranged to receive the particles from a container in which the particles can flow from the bed 14 over a weir. The amount in which the particles flow through the "camouflage exchanger zone" can then be controlled by raising or lowering the weir to control the amount with which the particles enter the inlet of the pneumatic conveyor .

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Anstelle das Wehr anzuheben oder abzusenken, können Teilchen aus den Schwebebetten abgezogen bzw. zu diesen zugeführt werden. Instead of raising or lowering the weir, particles can be withdrawn from or fed into the floating beds.

Die Teilchen können aus Stahl, Siliciumcarbid, Aluminiuaioxyd oder Zirkon bestehen.The particles can be steel, silicon carbide, aluminum oxide or zircon.

Typischerweise weist die Leitung 2 eine Höhe von etwa 12 Metern und einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 1 1/2 und 2 Metern auf. Die oben beschriebene Vorrichtung, welche eine Leitung dieser Abmessungen aufweist, kann von heißen Abgasen mit einer Temperatur von etwa 460° C auf ein weiteres Medium Energie in einer Größenordnung von etwa ein M.W. übertragen.Typically, the line 2 has a height of about 12 meters and a diameter in a range between 1 1/2 and 2 meters. The device described above, which is a Conduit of these dimensions can be from hot exhaust gases with a temperature of about 460 ° C to another medium Energy on the order of about one M.W. transfer.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind fUr die Erfindung von Bedeutung.All of those mentioned in the description and in the drawings recognizable technical details are important for the invention.

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Claims

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D-8023 Munchen-Pullach. Wiener Sl '2. Tel. (089) 7 03 3C 71, Telex 5212117 bros d: Caa. rs. Paient.bus »Munich

Graduate engineer

STONE-PLATT FLUIDFIRE LIMITED,
Washington Street, Netherton, Dudley, West Midlands, England.

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Y _Ourref . _: SHL / SB / 76.738 Date.20. February 1978

PATENT CLAIMS

1 Λ Process for heat transfer between a gas and another medium characterized in that solid particles are dropped through a quantity of the gas the temperature of the particles when "introduced into the amount of gas" differs from the temperature of the gas.

2. The method according to claim 1, characterized in that the gas in an upward direction in a Heat exchange zone is brought to flow, in which a contact between the particles and the gas is established will.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the particles in a circuit along a substantially closed path are performed, which includes the heat exchanger zone.

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4. The method according to claim 3, characterized in that the Flow rate of the particles along the substantially closed Path is varied to control the amount of heat transferred.

5. Apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1 to 4 for heat transfer between a gas and a further medium with means defining a heat exchange zone, a gas inlet to the zone and a gas outlet from the heat exchange zone, the gas outlet at a distance from the A gas inlet characterized in that particle feed means (17) are provided for feeding particles into the top of the heat exchange zone and particle discharge means (3) are provided at the bottom of the heat exchange zone for discharging particles from the zone, causing solid particles to fall under gravity through the zone and can be brought into contact with the gas in the zone.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the heat exchanger zone is substantially symmetrical about a vertical one Axis is formed and that at least part of the heat exchanger zone decreases upward in cross section.

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that means (11, 12) are provided to establish a thermal connection between the further medium and the particles removed from the heat exchanger zone.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the means (11, 12) for establishing the thermal connection a Contain chamber (7) which contains a floating bed (12) of the particles, that the particle delivery device (13) is arranged in such a way is that it releases the particles from the heat exchanger zone into the chamber and that particle conveying devices (17)

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are seen picking up the particles from the chamber and returning them to the top of the YJarmertauschzone.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the Kamner (7) contains lines (11) for conveying the further medium through the floating bed and that furthermore devices (21, 22) are provided to guide a fluidizing gas along a substantially closed path, which the floating bed 12 contains.

10. Device according to one of the preceding claims 5 to 9, characterized in that the particle conveying devices (17) are adjustable in order to vary the amount with which the particles are fed into the heat exchange zone.

11. Device according to one of the preceding claims 5 to 10, characterized in that the particle delivery device (13) is so arranged that a layer of particles is maintained at the bottom of the "heat exchanger zone".

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