DE3223714A1 - Vorrichtung zur gasbehandlung - Google Patents
Vorrichtung zur gasbehandlungInfo
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Description
Vorrichtung zur Gasbehandlung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gasbehandlung,
insbesondere zum Behandeln der Rauch- und der Verbrennungsgase von Feuerungsanlagen.
Es ist verschiedentlich bekannt geworden (US-PS 16 80 145,
US-PS 21 83 956, US-PS 28 25 210, US-PS 32 00 607, US-PS 35 52 488, CA-PS 482 104, FR-PS 942 065, FR-PS 79 00 901),
die Verbrennungsleistung in Feuerungsanlagen durch einen Austausch
von Wärme und Kondensat zwischen den aus der Feuerungsanlage . austretenden Rauchgasen und den der Feuerungsanlage
zugeführten Verbrennungsgasen (Verbrennungsluft) zu verbessern.
Insbesondere sind nach der FR-PS 79 00 901 ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen Wärme- und Kondensataustausch
über eine thermische Verbindung durch eine Wärmetauschwand bekannt, wobei die Kondensate des warmen Gases gesammelt werden,
um sie mit dem kalten Gas .;zu seiner . Erwärmung in Berührung zu bringen.
Obgleich diese Lösung interessant sein kann, erfordert sie gewisse Vorkehrungen für die praktische Ausführung. Insbesondere
ist bei dem für die Durchführung des Verfahrens vorgesehenen Wärmetauscher ein Gehäuses mit senkrechten Trennwänden zu bilden,
die abwechselnde Durchgangskanäle für die warmen und die kalten Gase begrenzen, wobei der Boden des Gehäuses einen Kondensatsammelbehälter
bildet und der obere Bereich des Gehäuses
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in jedem Strömungskanal des Gases mit Kondensatzerstäubern versehen ist.
Dabei ist das Kondensat bestrebt, an den benachbarten Wärmeaustauschwänden
zwischen den beiden Fließströmen entlang zu rieseln, wobei jedoch der Kondensatfilm unter bestimmten
Bedingungen die gleiche Temperatur auf beiden Seiten der Wände aufweist, wodurch das Wärmeaustauschergebnis praktisch
auf Null zurückgeführt wird.
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Es ist somit unerläßlich, daß Abrieseln oder Ablaufen des
Kondensats zu vermeiden oder herabzusetzen, sofern der Wärmeaustausch über Wände erfolgen soll, die die Kanäle der
beiden Strömungsmedien trennen.
Hinzu kommt, daß die praktische Verwirklichung eines Wärmeaustauschers
wie des oben beschriebenen verhältnismäßig aufwendig ist und zahlreiche Werkstoff- und Fertigungsprobleme
aufwirft.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Gasbehandlung in Form eines Wärme- und Kondensataustauschers zu schaffen, die eine gute Wirkung hat und einfach im Aufbau
ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Behandeln warmer und feuchter Gase sowie trockener und
kühler Gase vor, insbesondere der Rauch- und der Verbrennungsgase einer Feuerungsanlage zur Wiedergewinnung der Wärme und
gegebenenfalls der Kondensate eines Gases und zur Erwärmung und Feuchtigkeitserhöhung des anderen Gases, wie der Rauch-.
gase und der Verbrennungsluft, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie zwei-Kanäle umfaßt, von denen der eine von unten nach
oben von den warmen und feuchten. Gasen und der andere von unten nach oben von den verhältnismäßig trockenen und kühlen
Gasen durchströmt ist, der Boden jedes Kanals einen Sammelbe-
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hälter für die Kondensate bildet, der Boden des ersten Kanals
mit dem oberen Bereich des zweiten Kanals durch eine Kondensatentnahmeeinrichtung
zur Einspeisung von Kondensat und Flüssigkeit in den oberen Bereich des zweiten Kanals verbunden ist,
derart, daß sie mit dem verhältnismäßig trockenen und kühlen, diesen Raum durchströmenden Gas.in.Berührung gebracht werden,
und daß in gleicher Weise der Boden des zweiten Kanals mit
dem oberen Bereich des ersten Kanals durch eine Kondensatentnahmeeinrichtung für ein Abziehen des Kondensats vom Boden
und dessen Einspeisung in den oberen Bereich des von den warmen und feuchten Gasen durchströmten Kanals verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders einfach, da nur zwei von den Gasen durchströmte Kanäle vorgesehen sind,
die eine senkrechte bzw. im wesentlichen senkrechte Ausrichtung besitzen, wobei andererseits aber zugleich ein wesentlich verbesserter
Wärmeaustausch erreicht ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung
mit der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht sind. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Funktionsschema des ersten Ausführungsbeispiels
und
Fig. 2 ein Funktionsschema des zweiten Ausführungsbeispiels.
Gemäß der Darstellung in Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung zur Behandlung von Rauch und Verbrennungsgasen durch Wärme- und
KondensataustaHsch einen ersten Raum bzw. Kanal 1 mit einem
Raucheinlaß 2 und einem Rauchauslaß 3. Der Raucheinlaß ist in der Nähe des Bodens des Kanals bzw. Kamins 1 vorgesehen,
während der Ausgang 3 in dessen oberem Bereich angeordnet ist.
Die Vorrichtung umfaßt ferner einen zweiten Behandlungsraum bzw. -kanal 4 für die Verbrennungsluft. Dieser Kanal besitzt
in seinem Bodenbereich einen Lufteinlaß 5 und in seinem oberen Bereich einen Luftauslaß 6.
Der Boden 7 des von Rauch bzw. den Rauchgasen durchströmten
Raums 1 bildet einen Kondensatsammelbehälter. In gleicher Weise bildet der Boden 8 des von der Verbrennungsluft durchströmten
Kanals 4 einen Kondensatsammelbehälter.
Der Boden 7 des Raums bzw. Kanals 1 ist durch eine mit einer Pumpe 10 versehene Leitung 9 mit dem oberen Bereich des Kanals
verbunden und mündet in diesen über Zerstäuberdüsen 11 aus.
Die Pumpe 10 saugt das Kondensat, das sich im Boden 7 des Kanals
1 befindet, an und fördert es in Richtung des Pfeils A durch die Leitung 9 und die Zerstäuberdüsen 11 auf Einsatzteile 12,
die im Kanal 4 enthalten sind.
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In gleicher Weise ist der Boden 8 des Kanals 4 durch eine mit einer Pumpe 14 versehene und in Zerstäuberdüsen 15 auslaufende
Leitung 13 mit dem oberen Bereich des Kanals 1 versehen, um das Kondensat, das sich im Boden 8 angesammelt hat,
abzupumpen und es durch die Düsen 15 oberhalb der im Kanal 1 befindlichen Einsatzteile 17 zu zerstäuben. Die Einsatzteile
12,17 bilden Rieselelemente, die die Berührung zwischen den Gasen (Rauch, Verbrennungsluft) und der Flüssigkeit (Kondensat)
verbessern, um die Gase (Rauch, Verbrennungsluft) zu erwärmen oder zu kühlen.
Da die Leitungen 9,13 die Böden 7,8 der Kanäle 1,4 in deren
oberem Bereich wechselseitig verbinden, ist auf diese Weise ein Kondensat-Doppelkreislauf geschaffen.
Im Kanal 1 werden durch die von den Düsen 15 zerstäubte Flüssigkeit, die, wie auch in dem anderen Kanal, im Gegenstrom
zum Gas umläuft, die Rauchgase unter eventueller Kondensierung der bei den Betriebstemperaturen kondensierfähigen Bestandteile
gekühlt. Die auf diese Weise im Boden 7 aufgefangene Flüssigkeit wird von der Pumpe 10 abgepumpt und gelangt ihrerseits
im Gegenstrom in den Kanal 4. In diesem kühlt sich die zerstäubte Flüssigkeit in Berührung mit der Verbrennungsluft ab,
die sich erwärmt und an Feuchtigkeit zunimmt. Das im Boden 8 aufgefangene kalte Kondensat wird erneut im oberen Bereich
3 des Kanals 1 zerstäubt usw.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird eine Zerstäubung
der Flüssigkeiten herbeigeführt, die bei ihrer Abwärtsbewegung in den senkrechten Kanälen 1,4 außerdem auf den
Einsatzteilen abrieseln. Es kann jedoch auch vorgesehen sein,
nur eine Flüssigkeitszerstäubung im Inneren von Kanälen vorzusehen, die keine Einsatzteile enthalten und lediglich von den
Rauchgasen und der Verbrennungsluft durchströmt sind, oder es kann eine Flüssigkeitsverteilung im oberen Bereich der Kanäle
ohne Zerstäubung, jedoch durch einfaches Abrieseln auf den Einsatzteilen im Inneren der Kanäle bzw. Schächte stattfinden.
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Ferner können, obgleich die obige Beschreibung die Verwendung von Raschigringen als Rieseleinsatzteilen im Inneren
der Kanäle 1 und 4 vorsieht, andere Einsatzteile bzw. Garnituren vorgesehen sein, die mit den verwendeten Gasen und Flüssigkeiten
verträglich sind.
Der oben beschriebene Umlauf gewährleistet nicht nur einen Wärmetausch zwischen den Rauchgasen, die definitionsgemäß
warm sind, im Kanal 1 und der Verbrennungsluft, die definitionsgemäß kalt ist, im Kanal 4,.-sondern auch ein Auffangen von
Kondensat der Rauchgase und eine entsprechende Verbrennungs-. luftbefeuchtung, die die Verbrennungsleistung begünstigt.
Die Kondensate des nicht dargestellten Heizkessels werden durch eine Leitung 14 in den Boden 7 des Kanals 1 geleitet. Da diese
Kondensate warme Flüssigkeiten sind, ist es zweckmäßig, sie dem Boden 7 und nicht dem Boden 8 zuzuführen.
Der die kalten Kondensate enthaltende Boden 8 ist mit einem überlauf 15 in Form eines Siphons versehen, durch den der
Kondensatüberschuß abgeführt werden kann.
Zur Vermeidung von Unterschieden in der Höhe der Wassersäule oder für einen Flüssigkeitsausgleich in den Böden 7,8 ist
eine Ausgleichsleitung 16 vorgesehen, die die Böden 7 und 8
miteinander verbindet. ^
Obgleich in dem System, auf das sich die obige Beschreibung bezieht, die Säulen bzw. Kanäle 1 und 4 voneinander getrennt
sind, ist eine Ausgestaltung mit aneinardergrenzenden Kanälen
oder .in bestimmten Fällen zur Vereinfachung der Konstruktion
und zur Vermeidung von Wärmeverlusten etc. mit konzentrischen Kanälen möglich.
im allgemeinen ist, selbst wenn die' Kanäle aneinändergrenzen
oder konzentrisch angeordnet sind, der Wärmeaustausch zwischen
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den mittleren Trennwänden oder den beiden Schächten gering, da der größte Teil des Wärmeaustausches über die wärmeabführende
Flüssigkeit (Kondensatgemisch) erfolgt/ die über die Einsätze bzw. Garnituren im Inneren der Kanäle abrieselt.
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Die Anlage umfaßt verschiedene Steuer- bzw. Regel- und Meßvorrichtungen,
wie Temperaturfühler, die an verschiedenen Stellen der Kanäle und der Strömungswege des Gases, des
Rauches und der Flüssigkeiten angeordnet sind. Ferner können Mengen- bzw, Durchflußzähler in den Flüssigkeitsleitungen
vorgesehen sein.
Die Böden 7, 8 oder die Verbindungsleitung 16 können an eine
Wasserleitung angeschlossen sein, um beispielsweise die erste Füllung der Anlage bei der Inbetriebnahme oder nach einer
Leerung der Anlage aufgrund von Wartungsarbeiten vorzunehmen.
Gemäß der Darstellung in Fig. 2 umfaßt die Vorrichtung 2 Kanäle bzw. Räume 1,4, die wie die vorstehend beschriebenen
Kanäle Rauch- und Lufteinlässe und -auslasse aufweisen, die mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig.1 versehen sind.
Die Besonderheit der Vorrichtung nach Fig. 2 besteht darin, daß die Räume 1 und 2 übereinander angeordnet sind, was eine
Vereinfachung der Anlage gestattet, da die Leitung 9 durch die Leitung 9' ersetzt ist, die einfach den Boden 7 mit der
Zerstäubervorrichtung .11 zur Flüssigkeitsabgabe verbindet, die sich im oberen Bereich des Kanals 4 befindet, wobei die Flüssigkeit
durch Schwerkraft umläuft, so daß hier eine Pumpe entbehrlich ist. Zur Vermeidung von Gasverbindungen infolge der
jeweiligen Drücke ist ein Siphon 9" vorgesehen. Ferner können übliche Rückschlagklappen od.dgl. in der Verbindungsleitung
vorgesehen sein.
Die Rückführung der Flüssigkeiten vom Boden 8 des Kanals 4 erfolgt durch eine Leitung 13 mit einer Pumpe 14, in der in
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Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Weise.
Das zweite Äusfuhrungsbeispxel bietet, da eine Anordnung
übereinander möglich ist, den Vorteil einer einfacheren Regelung, da die Durchflußleistung allein über die Pumpe 14 erfolgt,
wobei die Flüssigkeiten des Bodens 7 des Kanals bzw. Raums automatisch in den oberen Bereich des Kanals bzw. Raums 4
gelangen.
Die oben im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach Fig. 1 gemachten
Ausführungen gelten auch im vorliegenden Fall: Die Flüssigkeiten können von den Vorrichtungen 11,15 im oberen
Bereich der Räume bzw. Kanäle 4,1 zerstäubt werden; die Räume bzw. Kanäle 4,1 können Garnituren bzw. Einsatzteile enthalten
-15 oder ohne derartige Rieselgarnituren ausgeführt sein.
Zusammengefaßt kann festgestellt werden, daß der Boden jedes
Kanals mit dem oberen Bereich des anderen Kanals über Flüssigkeits- und Kondensatentnahmemittel verbunden ist, um diese
.20 Flüssigkeiten und Kondensate in den oberen Bereich des anderen
Kanals bzw. Schachtes einzuspeisen. Die oben beschriebenen Vorrichtungen für den Wärme- und Kondensataustausch können allgemein
bei der Gasbehandlung zum Befeuchten und Trocknen sowie Erwärmen und Kühlen verschiedener Gase durch Austausch zwischen
den Gasströmen Anwendung finden.
Dabei finden diese Vorrichtungen insbesondere für die Behandlung von Rauchgasen und Verbrennungsluft am Ausgang und Eintritt
einer Feuerungsanlage ungeachtet der Verbrennungsart odes des
verwendeten Brennstoffes Anwendung.
Claims (11)
- 32237U Busse & BussePatentanwälteDipl.-Ing. Dr. iur. V. Busse Chaudieres Seccacier Dipl.-Ing. Dietrich BusseDipl.-Ing. Egon Bünemann 204, rue de VaugirardParis, Frankreich D-4 500 Osnabrück1 "~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ GroBhandelsring 6 Postfach 1226Fernsprecher (05 41) 58 6081 u 68 60 82 Telegramme: patgewar Osnabrück24. Juni 1982 L/HaPatentansprüche:( 1 ·/ Vorrichtung zum Behandeln warmer und feuchter Gase sowie trockener und kühler Gase, insbesondere der Rauch- und Verbrennungsgase eimer Feuerungsanlage zur Wiedergewinnung der Wärme und gegebenenfalls der Kondensate eines Gases und zur Erwärmung und Feuchtigkeitserhöhung des anderen Gases, wie der Rauchgase und der Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zwei Kanäle (1,4) umfaßt, von denen der eine (1) von unten nach oben von den warmen und feuchten Gasen und der andere (4) von unten nach oben von den verhältnismäßig trockenen und kühlen Gasen durchströmt ist, der Boden (7,8) jedes Kanals einen Sammelbehälter für die Kondensate bildet, der Boden (7) des ersten Kanals (1) mit dem oberen Bereich (6,11) des zweiten .Kanals (4) durch eine Kondensatentnahmeeinrichtung zur Einspeisung von Kondensat und Flüssigkeit in den oberen Bereich.des zweiten Kanals verbunden ist, derart, daß sie mit dem verhältnismäßig trockenen und kühlen, diesen Raum durchströmenden Gas in Berührung gebracht werden, und daß in gleicher Weise der Boden (8) des zweiten Kanals -<4) mit dem oberen Bereich des ersten Kanals(1) durch eine Kondensatentnahmeeinrichtung (13,14) für ein Abziehen des Kondensats vom Boden (8) und dessen Einspeisung in den oberen Bereich des von den warmen und feuchten Gasen durchströmten Kanals(1) verbunden ist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,3 2237daß die Abzieheinrichtungen von Leitungen (9,13) mit Umlaufpumpen (10,14; gebildet sind.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer (1) der Kanäle (1,4) über dem anderen Kanal (4) angeordnet und die Einrichtung zur Verbindung des Bodens (7) des Kanals (1) und des oberen Bereichs des Kanals (4) von einer Leitung (9') gebildet ist, während die Einrichtung zur Verbindung des Bodens (8) des zweiten Kanals (4) und des oberen Bereichs des ersten Kanals (1) von einer Leitung (13) mit einer Umlaufpumpe (14) gebildet ist.
- 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einspeisung von Flüssigkeit in den oberen Bereich der Kanäle (1,4) Flüssigkeitszerstäuber umfaßt.
- 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (1,4) Rieselelemente (12,17) enthalten.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (7,8) der beiden Kanäle (1,4) durch eine Verbindungsleitung (16> miteinander verbunden sind.
- 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (7) des von den Rauchgasen durchströmten Kanals (1) an eine Kondensatabziehleitung (14) der Feuerungsanlage angeschlossen ist.
- 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da-' durch gekennzeichnet, daß der Boden (8) des von der Verbrennungsluft durchströmten Kanals (4) mit einem überlauf (15) in Form eines Siphons versehen ist.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dauurch gekennzeichnet, daß die Kanäle .(1,4) Seite an Seite aneinandergrenzend oderft ti Λ32237Ukoaxial zueinander angeordnet sind.
- 10. Vorrichtung nach -Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in jedem Kanal (1,4) angeordneten Rieselelemente (12,17) von Raschigringen gebildet sind.
- 11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (91) einen Siphon (9") umfaßt.
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