DE3312784A1 - Regeneratives waermeuebertragungssystem - Google Patents

Description

Regeneratives Wärmeübertragungssystem

Die Erfindung betrifft ein regeneratives Wärmeübertragungssystem zum Kühlen eines heißen Rohgases und zum gleichzeitigen Anwärmen eines kalten Reingases, mit einem zylindrischen Regeneratorteil und stirnseitigen Kanalanschlüssen bzw. Ein- und Auslaßhauben für das Roh- und das Reingas, deren Strömungsquerschnitte in mehrere Sektoren unterteilt sind, wobei der Regeneratorteil in abwechselnd umschaltbare Kreissektoren, die den Wärmeinhalt des Rohgases aufnehmen und auf das Reingas übertragen, unterteilt wird und die Ein- und Auslaßhauben einerseits und der Regeneratorteil andererseits relativ zueinander drehbar sind.

Solche Wärmetauschersysteme werden beispielsweise zur Wiederaufheizung gereinigter Rauchgase aus industriellen Kohle- und ölfeuerungen oder auch zur Vorwärmung der Verbrennungsluft eingesetzt, wobei dem hoißen Rauchgas vor Einleitung in

die Reinigungsstufe Wärme entzogen und auf das Reingas bzw. die Verbrennungsluft übertragen wird.

Die Wiederaufheizung der gereinigten Rauchgase, insbesondere naßgereinigter Rauchgase, ist notwendig, um den zur Einleitung der Reingase in die Atmosphäre erforderlichen thermischen Auftrieb zu gewährleisten.

Infolge von Taupunktsunterschreitungen bei der Abkühlung der Rohgase treten auf der Kaltgasseite des Regenerators starke Korrosion und Verkrustungen auf. Bei der Wiederaufheizung von beispielsweise naßentschwefel ten Rauchgasen führt darüber hinaus das Reingas, trotz vorgeschalteter Tropfenabscheider, noch aus der Rauchgasentschwefelungsani age mitgerissene Wassertropfen und auch Gipsteilchen mit, die ebenfalls zu starken Verkrustungen führen. Dadurch entstehen erhöhte Druckverluste, schlechter Wärmelibergang und geringe Standzeiten. Die Reinigung des Regenerators muß in relativ kurzen Zeitabschnitten erfolgen und ist sehr aufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches, wartungs- und reinigungsfreundliches System zum Kühlen eines heißen Rohgases und zum gleichzeitigen Anwärmen eines kalten Reingases zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Regeneratorteil vom kaitgasseitigen Ende aus in Axialrich-

tung mindestens eine Reinigungszone aufweist, daß in Strömungsrichtung des Reingases gesehen hinter der Reinigungszone eine Zwischenzone vorgesehen ist, daß zumindest die Strömungsquerschnitte der kaitgasseitigen Ein- und Auslaßhaube und dieser Zwischenzone in gleicher Weise in mindestens drei Sektoren unterteilt sind und daß der dem reingasführenden Sektor nachfolgende Sektor zur Aufnahme einer Reinigungsvorrichtung dient.

Als Reinigungssystem wird vorteiThafterweise im nicht gasführenden Sektor der Zwischenzone ein Düsensystem zur Erzeugung von Flüssigkeitsstrahlen mit geeignetem Druck und im entsprechenden Sektor der kaltgasseitigen Ein- und Auslaßhaube eine Auffang- und Ableitvorrichtung für die Reinigungsflüssigkeit vorgesehen.

Es hat sich gezeigt, daß Verkrustungen im wesentlichen in einer verhältnismäßig kleinen Zone auf der Kaltgasseite des Regenerators auftreten. Bei dem erfindungsgemäßen System ist eine praktisch kontinuierliche Reinigung dieser gefährdeten Zone des Regenerators möglich. Eventuell während des Aufheizens eines Kreissektors des Regenerators im Rohgasstrom oder während der Abkühlung im Reingasstrom auftretende Ablagerungen werden unmittelbar anschließend beim Passieren der Reinigungszone, vor dem erneuten Eintritt in den heißen Rohgasstrom, entfernt und Verkrustungen oder Anbackungen zuverlässig vermieden.

Vorteilhafterweise wird zumindest diese gefährdete erste Zone des Regeneratorteiles als Röhrensystem mit in Axialrichtung des Regeneratorteils verlaufenden Gaskanälen, die vorzugsweise kreisförmigen und seckseckigen Querschnitt aufweisen, ausgebildet. In diesen Gaskanälen können geeignete Reinigungskörper, beispielsweise an den Rohrquerschnitt angepaßte Spiralen, Kugeln oder auch Bürsten, axialverschieblich eingesetzt sein. Beim Passieren des Reinigungssektors werden diese Reinigungskörper in den Rohren durch Strömungsimpulse so verschoben, daß sie beim nachfolgenden Passieren des rohgasführenden Sektors in Rohgasströmungsrichtung am kalten Ende der Rohre liegen oder schweben und so den Strömungsquerschnitt der Gaskanäle in dieser Phase sicher freigeben.

In diesem Falle ist es erforderlich, dem rohgasführenden Sektor zumindest der kaltgasseitigen Ein- und Auslaßhaube sowie der Zwischenzone einen weiteren, von der Gaszufuhr abgetrennten Sektor nachzuschalten. In diesem Sektor werden zur Vorbereitung der passierenden Rohre auf die nachfolgende Reingasphase Strömungsimpulse entsprechend der Strömungsrichtung des Reingases aufgegeben, so daß die Reinigungskörper während des Passierens des reingasführenden Sektors am oder oberhalb des Reingasaustrittes der Gaskanäle liegen oder schweben und wiederum den Strömungsquerschnitt sicher freigeben.

Die einzelnen Sektoren der Ein- und Auslaßhauben sowie der Zwischenzone sind gegeneinander durch radial angeordnete

Zwischenkammern abgetrennt, wobei die jeweils an den Regeneratorteil anschließenden Stirnflächen dieser Zwischenkammern Dichtleisten aufweisen.

Um ein überströmen von ungereinigtem Rohgas in· den Reingassektor zu vermeiden, können diese Zwischenkammern einen gegenüber dem rohgasführenden Sektor erhöhten Druck aufweisen, beispielsweise durch Einleiten von Reingas. Es kann aber auch umgekehrt für die Zwischenkammern eine Gasabsaugung vorgesehen werden.

Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen.

Es zeigen:

Fig. 1: den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragungssystems

Fig. 2: eine mögliche Sektoreneinteilung der Ein- und Auslaßhauben sowie der Zwischenzone

Fig. 3; eine mögliche Ausführungsform der ersten Zone des Regeneratorteiles

Fig. 4: eine mögliche Ausführungsform eines Reinigungskörpers.

Das in den Figuren 1 bis 4 beispielhaft dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmeübertragungssystems 1 besteht aus den Ein- und Auslaßhauben 6, 7 für

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das Roh- und das Reingas, einem in zwei Zonen 3 und 4 unterteilten Regeneratorteil 2 sowie einer zwischen diesen Zonen 3 und 4 angeordneten Zwischenzone 5. Die Ein- und Auslaßhauben 6, 7 sowie die Zwischenzone 5 sind in gleicher Weise in Sektoren 8, 9, 10 und 14 eingeteilt (Fig. 2).

Im gezeichneten Beispiel wird unterstellt, daß das Rohgas von oben nach unten und das Reingas von unten nach oben strömt»

Die Ein- und Auslaßhauben 6, 7 sowie die Zwischenzone 5 stehen still, während die Zone 3, 4 des Regeneratorteiles 2 um eine gemeinsame Achse drehbar sind, wobei die Drehrichtung der in Fig. 1 eingezeichneten Pfei 1 richtung entsprechen soll.

Beim Drehen des Regeneratorteiles 2 wird der gerade den Sektor 8 passierende Bereich des Regeneratorteiles 2 unter Abkühlung des durch diesen Sektor 8 strömenden Rohgases aufgeheizt, während der den Sektor 9 passierende Bereich seine aufgenommene Wärme wieder an das durch diesen Sektor 9 strömende Reingas abgibt.

Beim Passieren des Reinigungssektors 10 wird der entsprechende Bereich der unteren Zone 3 des Regeneratorteiles 2 durch das in diesem Sektor der Zwischenzone 5 angeordnete Düsensystem 11 mit Druckstrahlen einer Spülflüssigkeit beaufschlage und von Ablagerungen gereinigt. Die Spülflüssig-

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keit wird in einer in der unteren Haube 6 angeordneten Wanne aufgefangen und abgeführt.

Die untere Zone 3 des Regeneratorteiles 2 ist dabei als Röhrensystem ausgebildet, wobei zur Erzielung einer möglichst großen wärmespeichernden Wandfläche eine Vielzahl Rohre 12 mit Kreisquerschnitt oder Sechseckquerschnitt, wie in Fig. 3 angedeutet, verwendet wird.

In diesen Rohren sind an den Rohrquerschnitt angepaßte Reinigungskörper 13, bei Rohren mit Kreisquerschnitt beispielsweise Spiralkörper gemäß Fig. 4, eingesetzt.

Da die Verkrustungen im wesentlichen in einer verhältnismäßig kleinen Zone auf der Kaltgasseite des Regenerators auftreten, ist die Aufteilung des Regeneratorteiles 2 in eine Reinigungszone 3 und eine Zone 4 vorteilhaft. Insbesondere bei kleineren Wärmetauschersystemen kann aber auch der gesamte Regeneratorteil 2 als Reinigungszone 3 ausgebildet sein.

Die Reinigungskqrper 13 werden beim Passieren' des Reinigungssektors 10 unter der Einwirkung der Flüssigkeitsstrahlen in den Rohren nach unten verschoben und unterstützen so die Reinigungswirkung der Strahlen. Während des Passierens des dem vom Rohgas durchströmten Sektor 8 nachgeschalteten Sektors 14 werden die Reinigungskörper 13 in den einzelnen

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Rohren durch unter erhöhtem Druck eingeleitetes Heißgas, beispielsweise verdichtetes Rohgns, oder auch Heißwasser wieder nach oben geschoben. Die Verwendung eines heißen Mediums ist erforderlich zur Vermeidung von Wärmeverlusten des Regeneratorteiles 2 während des Passierens des Sektors 14.

Die einzelnen Sektoren der kaltgisseitigen Ein- und Aus!aßhaube 6 sowie der Zwischenzone 5 sind gegeneinander durch Zwischenkammern 16 abgetrennt, wobei die an den Regeneratorzonen 3 bzw. 4 anliegenden Stirnflächen Dichtleisten aufweisen. Um ein überströmen von Rohgas in den Reingassektor 8 sicher zu vermeiden, kann in die Zwischenkammer Reingas unter einem gegenüber dem Rohgassektor 8 erhöhten Druck eingeleitet werden. Es ist jedoch umgekehrt auch eine Gasabsaugung aus den Zwischenkammern 16 möglich. Aus Gründen der Gasabdichtung muß auch die heißgasseiti ge Ein- und Auslaßhaube 7 in gleicher Weise wie die Zwischenzone 5 und die kaitgasseitige Ein- und Auslaßhaube 6 in Sektoren eingeteilt sein. Jedoch können dort die Sektoren 10 und 14 unmittelbar als Zwischenkammern dienen, da sie keine sonstigen Vorrichtungen aufnehmen müssen.

Bei naßgereinigten Rauchgasen sind dem Regenerator auf der Reingasseite üblicherweise eine Zone 15 zur Restwasserabscheidung und Trocknung des Reingases, beispielsweise Tropfenabscheider, vorgeschaltet. Diese Zone 15 wird bei dem

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erfindungsgemäßen Wärmeübertragungssystem vorteilhaft unmittelbar unterhalb der ersten Zone 3 des Regeneratorteils 2 angeordnet, wobei sie den gesamten Regeneratorquerschnitt Überdeckt und mit dem Regeneratorteil 2 dreht, so daß der jeweils den Reinigungssektor 10 passierende Bereich von den Flüssigkeitsstrahlen aus dem Düsensystem 11 ebenfalls durchspült und gereinigt wird.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Regeneratorteil 2 mit den beiden Zonen 3, 4 als Rotor ausgebildet, während die Ein- und Auslaßhauben 6, 7 sowie die Zwischenzone 5 mit der Reinigungsvorrichtung 11 stillstehen. Die Drehrichtung entspricht dabei der in Figur 1 eingezeichneten Pfeilrichtung. Grundsätzlich kann jedoch auch der Regeneratorteil 2 als Sektor ausgebildet sein, wobei dann die Hauben 6, 7 sowie die Zwischenzone 5 um eine gemeinsame Achse drehbar sind. Für diesen Fall entspricht die Drehrichtung der in Fig. 2 eingezeichneten Pfeilrichtung.

Claims (8)

1. Saarbergwerke Aktiengesellschaft 07. April 1983

   Le/Kö/P 83/06

   Regeneratives Wärmeübertragungssystem

   Patentansprüche:

   i\) Regeneratives W arme übertragungssystem zum Kühlen eines heißen Rohgases und zum gleichzeitigen Anwärmen eines kalten Reingases, mit einem zylindrischen Regeneratorteil und sti rn-sei tigen Kanal anschlüssen bzw. Ein- und Auslaßhauben für das Roh- und das Reingas,,deren Strömungsquerschnitte in mehrere Sektoren unterteilt sind, wobei der Regeneratorteil in abwechselnd umschaltbare Kreissektoren, die den Wärmeinhalt des Rohgases aufnehmen und auf das Reingas übertragen, unterteilt wird und

   ...12

   die Ein- und Auslaßhauben einerseits und der Regeneratorteil andererseits relativ zueinander drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Regeneratorteil (2) vom kaitgasseitigen Ende aus in Axialrichtung mindestens eine Reinigungszone (3) aufweist, daß in Strömungsrichtung des Reingases gesehen hinter der Reinigungszone (3) eine Zwischenzone (5) vorgesehen ist, daß zumindest die Strömungsquerschnitte der Ein- und Auslaßhaube (6) und dieser Zwischenzone (5) in gleicher Weise in mindestens drei Sektoren (8, 9, 10) unterteilt sind und daß der dem reingasführenden Sektor (9) nachfolgende Sektor (10) zur Aufnahme einer Reinigungsvorrichtung dient.
2. 2. Regeneratives Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reinigungsvorrichtung im Sektor (10) der Zwischenzone (5) ein Düsensystem (11) zur Erzeugung von Flüssigkeitsstrahlen und im entsprechenden Sektor 10 der kaltgas seit igen Ein- und Auslaßhaube (6) eine Auffang- und Ableitvorrichtung für die Reinigungsflüssigkeit vorgesehen ist.
3. 3. Regeneratives Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungszone (3) des Regeneratorteiles (2) als Röhrensystem mit in Axialrichtung des Regeneratorteiles (2) verlaufenden Gaskanälen (12) ausgebildet ist.
4. 4. Regeneratives Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gaskanälen (12) Reinigungskörper (13) axial verschieb!ich eingesetzt sind.
5. 5. Regeneratives Wärmeübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn2eichnet, daß ein weiterer dem rphgasführenden Sektor (8) der kaltgasseitigen Ein- und Auslaßhaube (6) und der Zwischenzone (5) nachfolgender, von der Gaszufuhr abgetrennter Sektor (14) vorgesehen ist und daß im Bereich des Sektors (14) von der kalten zur warmen Seite der Reinigungszone (3) gerichtete Strömungsimpulse und im Bereich des Sektors (10) von der warmen zur kalten Seite der Reinigungszone (3) gerichtete Strömungsimpulse in die Gaskanäle (12) ein-Ie itbar sind.
6. 6. Regeneratives Warmetauschersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektoren (10, 14) gegen die gasführenden Sektoren (8, 9) sowie ggf. die gasführenden Sektoren (8, 9) der heißgasseitigen Ein- und Auslaßhaube (7) gegeneinander durch radial angeordnete Zwischenkammern abgetrennt sind.und daß die Zwischenkammern (16) jeweils an den dem Regeneratorteil (2) zugewandten Stirnseiten Dichtleisten aufweisen.
7. 7. Regeneratives Warmetauschersystem nach Anspruch 6, da-

   durch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammern (16) mit einem gegenüber dem rohgasfuhrenden Sektor (8) erhöhten Druckbeaufschlagtsind.
8. 8. Regeneratives Wärmetauschersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zwischenkammern eine Gasabsaugung vorgesehen ist.