DE3223047C2

DE3223047C2 - Fließbett-Wärmetauscher

Info

Publication number: DE3223047C2
Application number: DE19823223047
Authority: DE
Inventors: Gert 2100 Hamburg Grabler; Hermann Dr.-Ing. 2000 Hamburg Möller; Jürgen 2000 Wedel Pust
Original assignee: Johannes Moeller Hamburg GmbH and Co KG
Current assignee: Johannes Moeller Hamburg GmbH and Co KG
Priority date: 1982-06-19
Filing date: 1982-06-19
Publication date: 1986-10-23
Also published as: EP0097332B1; EP0097332A3; DE3223047A1; EP0097332A2

Abstract

Gegenstand der Neuentwicklung bildet ein Wirbelschicht-Wärmeaustauscher für fließfähige Schüttgüter, mit einem Behälter für das Schüttgut, der mit einem luftdurchlässigen Anströmboden (3) versehen ist, sowie mit einer regelbaren Einrichtung für die Gutzuführung. Ein derartiger Wärmeaustauscher findet Anwendung beispielsweise als Kühler für die Asche in einem Kraftwerk. Um einen besonders hohen Wärmeübergang zwischen dem Wirbelgas und dem Schüttgut bei geringen baulichen Abmessungen zu ermöglichen und damit nur eine geringe Verweildauer des Schüttgutes im Wärmeaustauscher ist nach der Erfindung vorgesehen, daß über dem Anströmboden (3) Gitterroste (8, 20, 21) angeordnet sind, die drehbeweglich oder horizontal hin- und herbewegbar gelagert sein können. Dafür sind die Gitterroste vorzugsweise gemeinsam mit einer motorisch angetriebenen Welle (10) verbunden, wobei sie auch übereinanderliegend angeordnet sein können.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fließbett-Wärmetauscher für fließfähige zu kühlende oder zu erwärmende Schüttgüter, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Fließbett-Wärmetauscher finden Anwendung für die Wärmerückgewinnung in Verbindung mit der Abkühlung von Schüttgut oder auch für das Aufheizen von Schüttgut zum Zwecke seiner leichteren Weiterverarbeitung (FR 13 45 666). Insbesondere kann ein solcher Wärmetauscher Anwendung finden als Kühler für Asche eines Kraftwerks oder für die Kühlung eines anderen fluidisierbaren Massengutes, z. B. Baustoffe wie Kalk, Gips oder Zement. Der Wärmetausch erfolgt dabei dadurch, daß das Schüttgut von einem Gas, insbesondere Luft, durchströmt wird, das entweder von dem heißen Schüttgut aufgeheizt wird und dadurch die Wärme abführt, oder daß in heißem Zustand Schüttgut zugeleitet wird, um dieses aufzuheizen.

Das Problem bekannter Wärmetauscher liegt in dem Umstand, daß einige Materialien, insbesondere sehr feinkörnige Stoffe, sich weniger zum Fluidisieren eignen, weil sie beim Durchströmen der Luft Agglomerate bilden, die sich klumpen. Dadurch bilden sich beim Durchströmen des Gases Luftkanäle in dem Fließbett, durch welche die Luft hindurchströmt, ohne daß es zu dem gewünschten Wärmeaustausch kommt. Dies kommt insbesondere dann vor, wenn die Schichthöhe

Fließbetthöhe gewählt, so bedarf es für einen größeren Wärmeaustausch eines relativ großen Behälters.

Nach der US 10 74 977 ist eine Trockeneinrichtung für ein aus groben Körnern bestehendes Gut bekannt, das über eine Zuführschnecke mit Wasser angefeuchtet und von Staub befreit wird, wobei das Wasser mit den Staubteilchen abfließt. Für die Förderung sind konisch geformte, gelochte Kegel vorgesehen, die vertikal intermittierend bewegt werden, damit die Körner im Gegenstrom mit heißer Luft getrocknet werden. Dabei werden die Körner nicht durch den Luftstrom, sondern durch die rüttelnden Kegel bewegt Für die Behandlung feinkörniger, fließfähiger Schüttgüter, wie Zement, Kalk, Gips und dergleichen, sind derartige Einrichtungen nicht geeignet
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fließbett- Wärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen besonders hohen Wärmeübergang zwischen-Wirbelgas und Schüttgut bei geringen baulichen Abmessungen und damit eine nur geringe Verweildauer des Schüttgutes im Wärmetauscher ermöglicht

Diese Aufgabe soll mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruches 1 gelöst werden.

Durch derartige Gitterroste wird insbesondere bei der Behandlung von schlecht fließfähigen Massengütern wie Gips, Kalk und ähnlichen Materialien die Ausbildung von Luftkanälen in der Wirbelschicht, durch welche die eingeleitete Luft ohne Aufwirbelung des Materials hindurchströmt, verhindert

Die Gitterroste können (Patentanspruch 2) gemeinsam mit einer motorisch angetriebenen Welle verbunden sein.

Durch das Hin- und Herbewegen derartiger Gitterroste über dem Anströmboden in einer horizontalen Ebene läßt sich die Ausbildung der unerwünschten Kanäle in besonders hohem Maße vermeiden.

Dabei können auch Gitterroste übereinander angeordnet sein (Patentanspruch 3) für den Fall, daß die Schichthöhe des Fließbettes relativ groß ist. Die Antriebskräfte für die Bewegung der Gitterroste sind in derartigen Fällen relativ klein, da die Wirbelschichten, das heißt das Fließbett, während der Fluidisierung physikalische Eigenschaften hat, die denen einer Flüssigkeit ähnlich sind und damit der Bewegung der Gitterroste nur einen geringen Widerstand entgegensetzt
Eine regelbare Gutentnahmeeinrichtung weist vorteilhaftevweise (Patentanspruch 4) eine höhenverstellbare Stauwand auf, um dadurch die Schichthöhe der Wirbelschicht des Fließbettes und damit auch die Verweilzeit des Schüttgutes im Wärmetauscher regeln zu können.

Es wurde weiterhin als vorteilhaft erkannt (Patentanspruch 5), wenn der Behälter unter dem Anströmboden in Kammern unterteilt ist, die unterschiedlich mit Luft zu beaufschlagen sind. Dadurch läßt sich beispielsweise am Anfang des Fließbettes mehr Luft in das Schüttgut einleiten als am Ausgang des Behälters, im Hinblick darauf, daß am Eingang bzw. am Anfang des Fließbettes das Material enger aneinanderhaftet als im Verlauf der weiteren Wegstrecke.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 einen Fließbett-Wärmetauscher in schematischer Darstellung,

F i g. 2 den unteren Teil des Behälters mit schwenkbar gelagertem Anströmboden,

F i g. 3 einen Teikjusrschniti des Behälters niit verschiedenartiger Anordnung von Trennwänden,

F i g. 4 einen Teilquerschnitt des Behälters mit gebogenen Trennwänden, und

F i g. 5 einen Schnitt durch den Behälter mit schwenkbarem Gitterrost.

Ein Fließbett-Wärmetauscher (F i g. 1) für fließfähige Schüttgüter hat einen kastenförmigen Behälter 25, der

an der Eingangsseite für das zu fluidisierende Schüttgut mit einer Gutzuführungseinrichtung 1 versehen ist Diese hat ein Schleusenrad, über welches das zu fluidisierende Material entsprechend dem Pfeil in den Behälter 25 dosiert zugegeben wird. Das Schleusenrad ist von einem Motor M regelbar anzutreiben.

Das Schüttgut gelangt auf einen kiftdurchlässigen Anströmboden 3, der aus einem porösen Material wie Sintermetall besteht, oder aus einem Gewebe, das zwar Luft durchläßt, jedoch verhindert, daß das Schüttgut durch den Anströmboden 3 hindurchfällt.

Die Schüttguthöhe (H) ist einstellbar durch eine Stauwand 2, die ebenfalls über einen regelbaren Motor M höhenverstellbar ist Hinter dieser Stauwand 2 befindet sich an der Ausgabeseite des Behälters 25 eine Abförderleitung 26, aus der das abgekühlte oder aufgeheizte Schüttgut entsprechend dem Pfeil für seine weitere Verwendung herausgeführt wird.

Für die Aufwirbelung des Schüttgutes wird über eine Sammelleitung 22 Luft in die Kammern unterhalb des Anströmbodens 3 eingeleitet, weiche durch den Anströmboden 3 nach oben durchtritt und das Schüttgut verwirbelt Der Raum unter dem Anströmboden 3 ist in drei Kammern 13, 14 und 15 unterteilt, die von unterschiedlicher Größe sind. Es besteht die Möglichkeit, in der Kammer 13 einen höheren Luftdruck zu erzeugen als in der Kammer 15, um zu Beginn des Fließweges eine stärkere Auflockerung zu erzielen, als sie danach notwendig ist

Anstelle eines luftdurchlässigen Anströmbodens 3 kann dieser auch durchgehend luftundurchlässig und von Rohren durchsetzt sein, welche über dem Boden Düsen 18 und 19 zum Einblasen der Luft tragen, wie es im rechten Teil der F i g. 1 dargestellt ist.

Da beim Durchtritt der Luft durch den Anströmboden 3 die Gefahr besteht daß sich über dem Anströmboden in dem Schüttgut Kanäle ausbilden, durch welche die Luft ungehindert nach oben durchtritt, d. h. ohne das Schüttgut besonders aufzuwirbeln, ist bei der Ausführung nach F i g. 1 vorgesehen, über dem Anströmboden 3 im Eingangsbereich ein horizontales Lochblech 8 anzuordnen, das in der Art eines Gitterrostes ausgebildet und seitlich hin- und herschwenkbar ist Das Lochblech 8 hängt dafür an Stangen 12, die an einem Gleitlager 9 befestigt sind und über eine von einem Motor M angetriebene Welle 10 über einen Nocken 11 hin und her zu schwenken sind, wie es F i g. 5 zu entnehmen ist.

Da bei einer größeren Schüttguthöhe //auch bei Anordnung eines Lochbleches 8 noch die Möglicnkeit gegeben ist, daß sich über diesem unerwünschte Kanäle ausbilden, ist bei der Ausführung nach F i g. 1 über dem Boden im Bereich der Kammer 14 die Anordnung von zwei im Abstand übereinanderliegenden Gitterrosten 20 und 21 vorgesehen.

Beim Betrieb des Wärmetauschers wird durch das benutzte Gas das Material entweder abgekühlt, wenn es heiß ist oder erwärmt, wenn das Material kalt ist und das Gas heiß ist. In beiden Fällen wird regelmäßig von dem Gas ein feinkörniger Anteil des Schüttgutes mitgenommen. Um diesen Feinkornanteil abzuscheiden, ist an der Ausgangsseite des Behälters 25 eine Beruhigungsstrekke in Art eines Steigrohres vorgesehen, das in einem Vorentstauber 4 mündet, der trichterförmig ausgebildet ist. Vom Vorentstauber 4 führt eine Abgasleitung 24 für die Abförderung des Gases ab. Der abgeschiedene feinkörnige Staub wird durch eine Schleuse 6 und eine Austragsleitung 6' hinter dem Ausgang des Behälters 25 in die Abförderleitung 26 abgegeben.

Der Behälter 25 ist bei der Ausfuhrung nach F i g. 1 durch Leitbleche 7 unterteilt die sich im Behälter 25 im gleichen Abstand zueinander gegenüberstehen und diesen dadurch in gleichgroße und miteinander verbundene Kammern unterteilen (F i g. 3). Bei dieser Anordnung besteht jedoch die Gefahr, daß sich das Schüttgut beim Durchfluß in den Eckbereichen am Fuß der Leitbleche 7 aufstaut Vorteilhafter ist es deshalb, wenn stattdessen jeweils zwei parallel zueinander stehende, jedoch schräg zu den Seitenwänden des Behälters verlaufende Leitwände 16 vorgesehen werden. Dadurch wird das Schüttgut zick-zack-förmig durch den Behälter 25 hindurchgeleitet Die hinter den Leitwänden 16 liegenden Kammern können für den Durchfluß eines Heiz- oder Kühlmittels ausgenutzt werden, so daß die Leitwände 16 zusätzlich gekühlt oder aufgeheizt werden. Das gilt auch bei der Anordnung entsprechend Fig. 4, bei welcher die Leitwände 17 bogenförmig gestaltet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fließbett-Wärmetauscher für fließfähige, zu kühlende oder zu erwärmende Schüttgüter, mit einem Behälter für das Schüttgut, der mit einem luftdurchlässigen Anströmboden versehen ist, sowie mit einer regelbaren Einrichtung für die Gutzuführung, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Anströmboden (3) Gitterroste (8,20,21) drehbeweglich oder horizontal hin- und herbewegbar angeordnet sind.

2. Fließbett-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterroste (8,20,21) mit einer motorisch angetriebenen Welle (10) verbunden sind.

3. Fließbett-Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Gitterroste (20, 21) im Abstand übereinanderliegend angeordnet sind.

4. Fließbett-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine regelbare Gutentnahmeeinrichtung eine höhenverstellbare Stauwand (2) aufweist

5. Fließbett-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter unter dem Anströmboden (3) in Kammern (13,14,15) unterteilt ist, die unterschiedlich mit Luft zu beaufschlagen sind.