DE2943924A1 - Waste gas heat recovery system - has surface absorber temporarily absorbing condensate and vapour for subsequent discharge - Google Patents
Waste gas heat recovery system - has surface absorber temporarily absorbing condensate and vapour for subsequent dischargeInfo
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- F28D21/0007—Water heaters
Abstract
Description
Oberingenieur Hegelstr. 2 6902 SandhausenChief engineer Hegelstrasse 2 6902 Sandhausen
"Abgasuärmegeuiinnungsvorrichtung für Heizungs- und Brauchwasseranlagen""Exhaust gas control device for heating and service water systems"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren das mit einer Abgasuärmegewinnungsvorrichtung aus heißen Abgasen von Heizungsanlagen, vornehmlich Öl- und Gasheizungen, die bei den derzeitigen Heizungsanlagen in die Atmosphäre geleitet wird, Wärmeenergie gewinnt.The invention relates to a method with an exhaust gas recovery device from hot exhaust gases from heating systems, primarily Oil and gas heating systems that are used in the current heating systems Atmosphere is conducted, heat energy wins.
Es sind Abgaswärmegeuiinnungsanlagen bekannt geworden, dia den Dampfgehalt bei der Abkühlung zum größten Teil kondensieren.There are exhaust heat control systems known, dia the steam content for the most part condense as it cools.
"10 0er Nachteil dieser Technik ist, daß bei der Kondensation auch SO und andere chemische Verbindungen sich im Kondensat lösen.The disadvantage of this technique is that the condensation also takes SO and other chemical compounds dissolve in the condensate.
Kondensate dieser Art sind äußerst agressiv und dürfen bekanntlich nicht in die Kanalisation geleitet werden. Dennoch besteht eine Gefährdung des näheren Umfeldes durch Kondensationsnebel und konzentrierte Schadgase wenn stark abgekühlte Abgase durch den Kamin geleitet werden.Condensates of this type are extremely aggressive and are known to be allowed not be discharged into the sewage system. Nevertheless, there is a risk to the immediate vicinity from condensation mist and Concentrated pollutant gases when strongly cooled exhaust gases are passed through the chimney.
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Hinzu kommt eine Kondensation im Kamin, die eine feuchte Durchtränkung der Kaminmand zur Folge hat.In addition, there is condensation in the chimney, which causes moisture to soak the chimney mandrel results.
Aufgabe der Erfindung ist es, alle diese Nachteile zu vermeiden und dennoch die Abgaswärme in hohem MaQe mit einer einfachen, sicheren und kostengünstigen Lösung nutzbar zu machen.The object of the invention is to avoid all these disadvantages and yet the exhaust heat in large measure with a simple, safe and inexpensive To make the solution usable.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt bei der Gestaltung der technischen Lösung des Erfindungsgegenstandes war u. a. die Nachrüstbarkeit bestehender Heizungsanlagen.An essential aspect when designing the technical solution the subject of the invention was, inter alia. the retrofitting of existing Heating systems.
Die erfindungsgemäOe Aufgabe wird dadurch gelost, daß die noch heißen Abgase 1 nach dem Verlassen des Heizkessels über einen Wärmetauscher 3 durch eine geöffnete Abgasklappe 4 und dann über einen Ströimmgssehiehtflächenadsorber 8 geleitet werden. Bei diesem Vorgang wird die Abgastemperatur in beträchtlichem Maße durch den hochwirksamen Wärmetauscher 3 abgekühlt.The object according to the invention is achieved by the fact that they are still called Exhaust gases 1 after leaving the boiler via a heat exchanger 3 through an open exhaust flap 4 and then via a flow area adsorber 8 are directed. During this process, the exhaust gas temperature cooled to a considerable extent by the highly effective heat exchanger 3.
0er dabei entstehende Kondensationsnebel sowie ein beträchtlicher Teil des Dampfgehaltes wird dabei dem Abgas entzogen und von dem Adsorptionsmittel, das in untereinanderliegenden Etagen schichtweise angeordnet ist» aufgenommen* Das abgekühlte Abgas, das nun in den Kamin eintritt, hat einen Dampfgehalt der deutlich unter der Sättigungsgrenze liegt. Kondensation kann deshalb im Kamin nicht stattfinden.The resulting condensation mist and a considerable part of the The vapor content is withdrawn from the exhaust gas and absorbed by the adsorbent, which is arranged in layers in layers below one another. The cooled exhaust gas that now enters the chimney has a vapor content that is well below the saturation limit. Condensation can therefore does not take place in the chimney.
Ein Teil der Schadgase wird bei vorgenanntem Vorgang durch eine entsprechende Mischung der Adsorptionsmittel ebenfalls entzogen.A part of the pollutant gases is in the aforementioned process by a corresponding Mixture of adsorbents also withdrawn.
Die li/ärmeenerqis, die bei der Kühlung der Abgase dem Wärmetauscher 3t 15 wK^steilfc wird,. ν±τχί durch Wasser oder ein ttfärmeleitrohr abgeleitet und 3G «is nachstehend beschriebe» dem Heizkessel oder dem Brauohaasserbehälter zugeführt. Öle Ourchflußrichtung ist gemäß Figur 1 von 2 nach 4 d. h. won der ^Ucalten* zur **&äarrasnM Seite des Wärmetauschers, der ebenfalls nachstehend noch beschrieben wird.The li / ärmeenerqis, which is steeped in the cooling of the exhaust gases to the heat exchanger 3 t 15 wK ^. ν ± τχί derived through water or a conduction pipe and 3G «is described below» fed to the boiler or the brewing water tank. Oil flow direction is according to Figure 1 from 2 to 4, ie from the ^ Ucalten * to the ** & äarrasn M side of the heat exchanger, which is also described below.
Ein leistungsschwacher Lufter 5 lauft durchgehend oder auch intermittierend, wenn der Brenner abgeschaltet ist und bläst Luft durch den StröfflungsschichifUchenadsorber» Dabei wird die "trockene« Oeserctionsluft, die durchAn inefficient fan 5 runs continuously or intermittently, when the burner is switched off and blows air through the suction cup adsorber » The "dry" oeserction air that passes through
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die Temperaturerhöhung im Heizungsraum und dem Strömungsadsorber entsteht über das Adsorptionsmittel geleitet und die beim Lauf des Brenners gespeicherte Feuchte und Schadgase in einem Dampf- und Schadgasluftgemisch über den Kamin 25, Figur 3 in die Atmosphäre geleitet. Der Dampfgehalt dieser mit Feuchtigkeit angereicherten Desorptionsluft vor Eintritt 9 in den Kamin ist so niedrig, daß auch jetzt keine Kondensation im Kamin entsteht.the temperature increase in the boiler room and the flow adsorber is created via the adsorbent and the moisture and harmful gases stored during the burner run in a steam and Harmful gas air mixture passed through the chimney 25, Figure 3 into the atmosphere. The steam content of this is enriched with moisture Desorption air before entry 9 into the chimney is so low that even now no condensation occurs in the chimney.
Die Abgasklappe 4, Figur 1 bezui. 14, Figur 2 ist bei der Desorption des Strömungsschichtflächentrockners geschlossen. Bei diesem Verfahren wird das Laufzeit/Stillstandszeitverhältnis des Brenners derart genutzt, daß in der Stillstandszeit, die im Vergleich zur Laufzeit des Brenners ein Mehrfaches beträgt, mit relativ niedrigen Lufttemperaturen die Feuchte dem Adsorptionsmittel entzogen wird. Handelt es sich um hohe Einschaltzeiten des Brenners z. B. größer als 50 % bezui. Dauerbetrieb wird eine Parallelschaltung von 2 Abgaswärmegewinnungs— vorrichtungen gemäß Figur 4 vorgesehen. l*lit Figur 2, 3 und 4 werden weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäß aufgezeigten Abgaswärmegeuinnungsvorrichtung genannt.The exhaust flap 4, Figure 1 bezui. 14, FIG. 2 is closed during the desorption of the flow layer surface dryer. In this method, the runtime / downtime ratio of the burner is used in such a way that the moisture is extracted from the adsorbent at relatively low air temperatures during the downtime, which is several times that of the runtime of the burner. If the burner is switched on for a long time, e.g. B. greater than 50 % bezui. A parallel connection of 2 exhaust gas heat recovery devices according to FIG. 4 is provided for continuous operation. I * lit Figure 2, 3 and 4 are called further embodiments of the exhaust gas heat control device shown according to the invention.
aufgenommene Wärme dem Heizkessel oder dem Brauchwasser 16 direkt zugeführt.absorbed heat the boiler or the domestic water 16 directly fed.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die Abgasklappe 14 nicht mit einem elektrisch betriebenen Stellglied betätigt sondern durch die Gasströmung 19 geöffnet und fällt bei Stillstand des Brenners in die Ausgangsstellung 14 zurück.In a further embodiment, the exhaust flap 14 is not included an electrically operated actuator operated but opened by the gas flow 19 and falls in when the burner is at a standstill the starting position 14 back.
Ausführung, bestehend aus großflächigen Lochblechen mit dünngeschütteten, grobkörnigen Adsorptionsgranulaten mit = 1 Etagen und großvolumigen Zwischenräumen zur Vergleichmäßigung der Strömung. Diese Ausführung setzt leistungsstärkere Gebläse voraus. Sie ist demzufolge fürExecution, consisting of large-area perforated sheets with thinly poured, Coarse-grained adsorption granules with = 1 floors and large-volume spaces to even out the flow. This execution requires more powerful fans. It is therefore for Abgaswärmegewinnungsanlagen vorgesehen, die von vorneherein in den Heizungskessel integriert sind.Exhaust gas heat recovery systems are provided, which from the outset in the Heating boilers are integrated.
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Die Desorption geschieht ebenfalls über einen leistungsschwachen Lüfter 5 oder, wenn der Heizungskessel mit einer Wärmepumpe gekoppelt ist mit der Abluft einer Luft-, Wasser- Wärmepumpe Figur 3, 34. Eine solche Kombination ist besonders vorteilhaft, da in der Wärmepumpe ein Teil des Dampfgehaltes der angesaugten Luft'kondensiert und :" nach Wiedererwärmung im Heizraum bezui. in dem·Strömungs- oder Dünnschichtflächenadsorber erwärmt wird und daher die relative Feuchte dieser Desorptionsiuft besonders niedrig ist, Dadurch wird besonders wirkungsvoll die gespeicherte Feuchte aus dem Adsorptionsmittel entzogen.The desorption also takes place via an underperforming one Fan 5 or if the boiler is coupled to a heat pump is with the exhaust air of an air, water heat pump Figure 3, 34. Such a combination is particularly advantageous because in the heat pump part of the vapor content of the sucked in air condenses and: " after rewarming in the boiler room. in the · flow or thin-layer surface adsorber is heated and therefore the relative humidity of this desorption air is particularly low effectively removed the stored moisture from the adsorbent.
Das bei diesem Verfahren verwendete Adsorptionsmittel ist sine Mischung aus Kieselgel, Tonerden-Gel und Molekularsiebe, die in geeigneter Weise dem Abgas Dampf, Kondensationsnebel, Schadgase entziehen und, wie beschrieben, durch einen leichten atmosphärischen Luftstrom wieder desorbiert werden (8, 13).The adsorbent used in this process is its mixture from silica gel, alumina gel and molecular sieves, which are suitably made remove steam, condensation mist, pollutant gases from the exhaust gas and how described, can be desorbed again by a gentle stream of atmospheric air (8, 13).
Damit die Sicherheit, insbesondere beim Lauf des Brenners, gewährleistet ist, wird die Abgasklappe 14 mit einem Windfahnenrelais gekoppelt, das über ein Fallklappenrelais sicherstellt, daß der Brenner nur bei geöffneter Abgasklappe nach der Zündung weiterläuft. Geht die Abgasklappe 14 bei anlaufendem Brenner nicht in Stellung 19 wird der Brenner zwangsweise abgeschaltet. Analog dazu ist auch die stellgiiedgetriebene Abgasklappe 4 und der Lüfter 5 mit dem Brenner gekoppelt.This ensures safety, especially when the burner is running is, the exhaust flap 14 is coupled to a wind vane relay, which ensures via a drop flap relay that the burner is only at opened exhaust flap continues to run after ignition. If the exhaust flap 14 does not go to position 19 when the burner is running, the Burner forcibly switched off. Analogue to this is also the energy-driven one Exhaust flap 4 and the fan 5 coupled to the burner.
Das Rückschlagventil {Klappe) 6 dient dazu, daß iss Falle der Nichtfunktion des Lüfters S oder bei intermittierendem Setrieb von 5 eine Huckströmung blockiert wird.The check valve (flap) 6 is used to ensure that the case of non-function of the fan S or with intermittent operation of 5 one Huck flow is blocked.
Die Isolierumhüllungen 7 Figur 1 beaw. 18, Figur 2 verhindern während dem Betrieb zusammen mit den Abgasklappen 4 bezw. 14 bei Stillstand den UJarmaabfluß in den Heizungsraiiss teezsi, in den Kamin und damit in die Atmosphäre.The insulating sheaths 7 Figure 1 beaw. 18, Figure 2 prevent during operation together with the exhaust flaps 4 respectively. 14 at standstill the UJarma drain into the Heizungsraiiss teezsi, into the chimney and with it into the atmosphere.
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Der Lüfter 5, Figur 2 bewirkt neben der Regenerierung des Adsorptionsmittel die Anpressung der Abgasrückschlagklappe 14 bei Stillstand des Brenners. Dadurch wird zusätzlich die innere Auskühlung des Heizungskessels durch Auftrieb der -Luft, im Kamin verhindert und der Gesamtwirkungsgrad insbesondere bei längerenIn addition to the regeneration of the adsorbent, the fan 5, FIG. 2, also presses the exhaust gas non-return valve 14 when the burner is at a standstill. This also causes the boiler to cool down internally through the lift of the air in the chimney prevented and the overall efficiency especially with longer Stillstandszeiten deutlich erhöht. Die Brennstoffersparnis, die durch eine dem Heizungskessel nachgeschaltete Abgaswärmegewinnungs— vorrichtung erreicht wird, ist = 30 %, Significantly increased downtimes. The fuel saving, which is achieved by an exhaust gas heat recovery device connected downstream of the boiler, is = 30 %,
Die Figur 3 zeigt, welche bevorzugten hydraulischen Schaltungen · zur Ableitung der mit der Abgaswärmegewinnungsvorrichtung gewonnenen Wärmeenergie bezu. die Einbringung ins Heizungs- oder Brauchuiassersystem vorzunehmen sind. Dabei wird die jeweils in der Temperatur am niedrigsten liegende Stelle der Kreisläufe und die Abgaswärmegewinnungsvorrichtung an den Punkten 2 und 4 zwischengeschaltet. In Figur 1 ist aufgezeigt, daß der Zufluß in den Wärmetauscher 3 an der Stelle 2 erfolgt, an der das zur bJärmegeuinnung genützte Abgas seine niedrigste Temperatur erreicht hat.Figure 3 shows which preferred hydraulic circuits to derive the thermal energy obtained with the exhaust gas heat recovery device bezu. the introduction into the heating or Customized water system are to be carried out. The each in the Temperature at the lowest point of the circuits and the exhaust gas heat recovery device interposed at points 2 and 4. In Figure 1 it is shown that the inflow into the Heat exchanger 3 takes place at point 2, at which the bJärmegeuinnung used exhaust gas has reached its lowest temperature.
Durch diese FlieOrichtung wird in Verbindung mit den sternförmigen Flügeln 10 des Wärmetauschers 3 der in Abgasströmungsrichtung dicht mit Längsrippen besetzt ist, auf engstem Raum eine intensive Wärmeübertragung vom Abgas auf das fließende Wasser von 2 nach 4 oder aber bei einem Uärmeleitrohr 15 die gewonnene Wärmeenergie dem Heiz- oderThrough this direction of flow, in connection with the star-shaped Fins 10 of the heat exchanger 3 which is densely occupied with longitudinal ribs in the exhaust gas flow direction, an intensive heat transfer from the exhaust gas to the flowing water from 2 to 4 or else in a very small space with a Uärleitrohr 15 the heat energy gained to the heating or
Figur 3 zeigt die bevorzugten Schaltungen: Die Abgaswärmegewinnungsvorrichtung ist in den Heizkesselrücklauf 26 zwischengeschaltet. Ist ein Brauchwasserring vorhanden, so kann die Abgaswärmegewinnungseinrichtung1! in den Rücklauf zwischengeschaltet werden. Im Falle eines bivalenten Heizsystems - Öl- oder Gasheizung mit Wärmepumpe -Zwischenschaltung gem. Pos. 28 bei Auftrennung des UasserzulaufstrangesFIG. 3 shows the preferred circuits: The exhaust gas heat recovery device is interposed in the boiler return 26. If a service water ring is available, the exhaust gas heat recovery device 1 ! be interposed in the return. In the case of a bivalent heating system - oil or gas heating with heat pump - interconnection according to item 28 with disconnection of the water inlet line
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Die in den Figuren 1, 2, 3 erfindungsgemäß aufgezeigten technischen Lösungen behandeln vorzugsweise allgemein übliche Öl- und Gasheizungsanlagen mit intermittierender Betriebsweise d. h. mit Einschaltdauerquoten von = 5o %· The technical solutions shown according to the invention in FIGS. 1, 2, 3 preferably deal with common oil and gas heating systems with intermittent operation, ie with duty cycle rates of = 50 %.
Handelt es sich um Anlagen mit hoher Einschaltdauer oder Dauerbetrieb, so wird die Parallelschaltung von 2 Abgasuärmegewinnungsvorrichtungen notwendig. Über eine Abgasumschaitklappe 36, Figur 4 wird das heiße' Abgas in bestimmten Zeit- oder Anlauftakten umgeschaltet und die jeweils nicht mit Abgas beaufschlagte Seite 24 mit einem gemeinsamen Lüfter wie vorstehend beschrieben regeneriert. Die Austrittsöffnungen 9, Fig. werden dabei einzeln oder gemeinsam in den Kamin 25 geführt. In Figur 1 ist weiter aufgezeigt, daß der Strömungsschichtflächenadsorper durch eine Seitenwand, die für Servicezwecke abnehmbar ist, gewartet werden kann» Ein Indikator 20, an der niedrigsten Stelle der Adsorber angebaut, zeigt eirs ~; evtl. Feuchtedurchbruch der Adsorber an. Durch diese Vorkehrung kann bei Bedarf das Adsorptionsmittel 8, 13 rechtzeitig ausgetauscht werden.In the case of systems with a high duty cycle or continuous operation, so the parallel connection of 2 exhaust gas heat recovery devices necessary. Via an exhaust gas switchover flap 36, FIG. 4, the hot ' Exhaust gas switched over in certain time or start-up cycles and the side 24 not exposed to exhaust gas with a common fan regenerated as described above. The outlet openings 9, Fig. are guided into the chimney 25 individually or together. In Figure 1 it is further shown that the flow layer surface adsorper maintenance can be carried out through a side wall which can be removed for service purposes »an indicator 20, at the lowest point of the adsorber cultivated, shows eirs ~; possible moisture breakthrough in the adsorber. By this precaution can, if necessary, the adsorbent 8, 13 be replaced in good time.
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DE19792943924 DE2943924A1 (en) | 1979-10-31 | 1979-10-31 | Waste gas heat recovery system - has surface absorber temporarily absorbing condensate and vapour for subsequent discharge |
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DE (1) | DE2943924A1 (en) |
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