DE3427053A1 - Method for utilising exhaust heat - Google Patents
Method for utilising exhaust heatInfo
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Abstract
Description
Kali-Chemie Aktiengesellschaft 3000 HannoverKali-Chemie Aktiengesellschaft 3000 Hanover
Verfahren zur Nutzung von AbwärmeProcess for using waste heat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von Abwärme durch Adsorption/Desorption von Wasser an Speichermatrial auf Basis Siliciumdioxid und/oder Aluminiumoxid. The invention relates to a method for using waste heat by adsorption / desorption of water on storage material based on silicon dioxide and / or aluminum oxide.
Thermochemische Systeme zur Speicherung/Nutzung von Energie arbeiten nach dem PrinzipThermochemical systems for storing / using energy work on the principle
1 Nutzung 1 use
A + B > AB + WärmeA + B> AB + heat
SS.
Speicherungstorage
Dabei bedeutet A ein Speichermaterial im energiegeladenen Zustand, B den zugehören Reaktionspartner und AB das (energetisch entladene) Reaktionsprodukt.A means a storage material in an energetic state, B the associated reaction partner and AB the (energetically discharged) reaction product.
Besonders vorteilhaft sind offene Systeme, die auf der Adsorption/Desorption von Wasser basieren. Für diesen Fall bedeutet A ein zur Wasserbindung befähigtes Feststoff-Speichermaterial, B ist Wasser und AB das feste wasserhaltige Reaktionsprodukt. Der Vorteil der offenen Systeme liegt darin, daß ein ungiftiges, nicht aggresives Stoffpaar eingesetzt wird und daß nur ein Reaktionspartner, nämlich das Speichermaterial A gespeichert werden muß.Open systems based on the adsorption / desorption of water are particularly advantageous. For this Case A means a solid storage material capable of binding water, B is water and AB is the solid water-containing reaction product. The advantage of the open systems lies in the fact that a non-toxic, non-aggressive pair of substances is used and that only one reaction partner, namely, the storage material A must be stored.
übliche Speichermaterialien für thermochemische Systeme, die bisher untersucht wurden sind Salze wie Lithium - oder Calciumchlorid, Säuren wie Schwefelsäure oder Phosporsäure, oder Speichermaterialien auf Basis vonCommon storage materials for thermochemical systems that have been studied so far are salts such as Lithium or calcium chloride, acids such as sulfuric acid or phosphoric acid, or storage materials based on
Siliciumdioxid und/oder Aluminiumoxid, insbesondere Kieselgel, oder Silicate wie synthetische oder natürliche Zeolithe.Silicon dioxide and / or aluminum oxide, in particular silica gel, or silicates such as synthetic or natural Zeolites.
Der Reaktionspartner B, also Wasser, kann je nach Bedarf von außen zugeführt oder nach außen abgeführt werden und wird bevorzugt gasförmig eingesetzt. Als Trägerfür das Wasser bzw. für die nutzbare Wärme oder zu speichernde Energie dient Luft. Bei der Sorption von Wasser wird dabei nutzbare Wärme frei; für die Desorption von Wasser (Speicherung von Energie), kann thermische Energie unterschiedlicher Herkunft verwendet werden.The reaction partner B, that is to say water, can be fed in from the outside or discharged to the outside as required and is preferably used in gaseous form. As a carrier for the water or for the usable heat or heat to be stored Energy serves air. The sorption of water releases usable heat; for the desorption of water (storage of energy), thermal energy of various origins can be used.
Ein bekanntes gattungsgemäßes Verfahren wird in der DE-OS 30 22 583 beschrieben. Dort wird zur Regenerierung wasserhaltigen Speichermaterials durch Solarkollektorer« gewonnene thermische Energie genutzt. Ein solches Verfahren ist aber für den Betrieb einer Heizungsanlage in Bereichen mit gemäßigtem oder kälterem Klima nur bedingt als alleiniges Heizungssystem geeignet und daher wirtschaftlich wenig interessant. Insbesondere zur Nachrüstung bestehender konventioneller Anlagen muß ein übermäßig großer Aufwand betrieben werden.A known generic method is described in DE-OS 30 22 583. There is regeneration water-containing storage material through solar collectors «used thermal energy. Such a procedure but is only conditionally than for the operation of a heating system in areas with a moderate or colder climate sole heating system suitable and therefore of little economic interest. Especially for retrofitting existing ones conventional systems require an inordinately large amount of effort.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Die Aufgabe wird durch das in den Ansprüchen angegebene Verfahren gelöst.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art. The task is through solved the method specified in the claims.
Das Verfahren zur Nutzung von Abwärme durch Ädsorption/Desorption von Wasser an Speichermaterial auf Basis Siliciumdioxid und/oder Aluminiumdioxid umfaßt gattungsmäß die SchritteThe process for using waste heat through adsorption / desorption of water to storage material based on silicon dioxide and / or aluminum dioxide includes generically the steps
a) · Erzeugung eines heißen, trockenen Luftstromes durcha) · Generation of a hot, dry air stream through
Entladung des Speichermaterials durch Adsorption von Wasser aus einem wasserhaltigen, gegebenenfalls vorgewärmten LuftstromDischarge of the storage material by adsorption of water from a water-containing, possibly preheated one Airflow
b) Entnahme von Nutzwärme aus dem heißen, trockenen Luftstrom unter Bildung eines abgekühlten, trockenen Luftstromesb) Removal of useful heat from the hot, dry air stream with the formation of a cooled, dry air stream Air flow
c) Regeneration von wasserhaltigem Speichermaterial, und ist dadurch gekennzeichnet, daß man entwederc) regeneration of water-containing storage material, and is characterized in that either
cl.l) in Stufe b) erhaltenen, abgekühlten, trockenen Luftstrom unter Ausnutzung der Abwärme eines konventionellen Brenners zu einem Regenerations-Luftstrom aufheizt undcl.l) obtained in stage b), cooled, dry air stream using the waste heat from a conventional burner to form a regeneration air flow heats up and
el.2) wasserhaltiges Speichermaterial mit Regenerations-Luftstrom unter Bildung feuchter Abluft regeneriert.el.2) water-containing storage material with regeneration air flow regenerated with the formation of moist exhaust air.
c2.1) in Stufe a) anfallendes, wasserhaltiges Speichermaterial zur Regenerierung durch die Brennkammer eines konventionellen Brenners fördert und unter Ausnutzung dessen Abwärme regeneriert undc2.1) in stage a) accumulating, water-containing storage material for regeneration by the combustion chamber of a conventional burner and regenerates it using its waste heat
c2.2) regeneriertes Speichermaterial zur Stufe a) fördert.c2.2) promotes regenerated storage material to stage a).
Die praktische Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist leicht dergestaltet zu realisieren, daß durch den Brennerraum eines, gegebenenfalls bereits vorhandenen, konventionellen Brenners eine zusätzliche Leitung geführt wird, übliche Brennerkammern sind derart dimensioniert, daß eine entsprechende Installation problemlos möglich ist. Unter konventionellem Brenner werden für nichtgewerb-Practical implementation of the method according to the invention can be easily realized in such a way that through the burner space one, possibly already existing, conventional burner an additional line is routed, conventional burner chambers are dimensioned in such a way that that a corresponding installation is possible without any problems. Conventional burners are used for non-commercial
liehe oder gewerbliche Zwecke verwendete Brenner wie Gas-, öl- oder Feststoffbrenner verstanden.borrowed or commercial burners such as gas, Oil or solid fuel burners understood.
Durch diese zusätzliche Leitung wird in einer ersten Variante abgekühlter, trockener Luftstrom aus Stufe b) geführt und von der Abwärme des Brenners zum Regenerations-Luftstrom aufgeheizt. In dieser Verfahrensvariante ist das Speichermaterial stationär angeordnet.In a first variant, cooled, dry air flow from stage b) is passed through this additional line and heated by the waste heat of the burner to the regeneration air flow. In this variant of the procedure, this is Storage material arranged in a stationary manner.
In einer anderen Variante des Verfahrens arbeitet man mit umlaufendem Speichermaterial. Zur Regeneration wird dieses durch die zusätzliche Leitung geführt und direkt durch die Abwärme des konventionellen Brenners regeneriert. Another variant of the process works with circulating storage material. For regeneration this is fed through the additional line and regenerated directly using the waste heat from the conventional burner.
In der DE-OS 30 22 583 wird zwar auch erwähnt, daß die Beladung von Speichermaterial durch Abwärme erfolgen kann. Konkrete Angaben zur Ausführung werden dort aber nicht gegeben. Insbesondere ist kein Hinweis darauf gegeben, daß es sich um Abwärme konventioneller Brenner handeln kann. Auch ist die Variante des umlaufenden Speichermaterials auf Basis Siliciumdioxid und/oder Aluminiumdioxid dort nicht erwähnt.In DE-OS 30 22 583 it is also mentioned that the loading of storage material is carried out by waste heat can. However, there is no specific information about the execution. In particular, there is no indication that that it can be waste heat from conventional burners. Also is the variant of the circulating storage material based on silicon dioxide and / or aluminum dioxide not mentioned there.
Die Erfindung wird näher erläutert anhand der Zeichnungen und der folgenden Beschreibung.The invention is explained in more detail with reference to the drawings and the following description.
In der Zeichnung istIn the drawing is
Figur 1 ein Fließschema der Variante "stationäres Spei chermaterial"Figure 1 is a flow diagram of the variant "stationary storage material"
Figur 2 ein Fließschema der Variante "umlaufendes Spei chermaterial".Figure 2 is a flow diagram of the variant "circulating Spei chermaterial ".
In der Verfahrensalternative "stationäres Speichermaterial" wird ein wasserhaltiger, gegebenenfalls vorgewärmter Luftstrom über Leitung (1) der Apparatur zugeführt. Gewünschtenfalls kann der Luftstrom dabei vorherIn the process alternative "stationary storage material" a water-containing, optionally preheated air stream is fed to the apparatus via line (1). If desired, the air flow can be done beforehand
zusätzlich mit Wasserdampf angereichert werden, über eine Stellvorrichtung (la), die als Luftklappe oder Mehrweghahn ausgebildet sein kann, gelangt der Luftstrom wahlweise zur mit energetisch geladenem Speichermaterial gefüllten Kolonne (2) oder (10). Kolonne (2) ist über Leitung (3), Kolonne (10) über Leitung (11) mit der Stellvorrichtung (3a) verbunden. Der aus der mit energetisch geladenem Speichermaterial gefüllten Kolonne austretende heiße, trockene Luftstrom gelangt von der Stellvorrichtung (3a) über Leitung (3b) zum Wärmetauscher (4), wo über einen externen Wärmeträger (5) die Nutzwärme Qn entzogen werden kann. Aus dem Wärmetauscher (4) austretender, abgekühlter, trockener Luftstrom gelangt über (6) und Ventilator (7) in eine Leitung (8a), die im Brennerraum (8) eines konventionellen Brenners angebracht ist. An dieser Stelle wird der Luftstrom unter Ausnuztung der Abwärme des Brenners zu einem Regenerations-Luftstrom aufgeheizt und über Leitung (9) und Stellvorrichtung (9a) zur energetisch entladenes Speichermaterial enthaltenden Kolonne (10) bzw. (2) geleitet. Aus der entsprechenden Kolonne austretende, feuchte Abluft wird der Stellvorrichtung (3a) zugeführt und verläßt von dort über Leitung (Ha) das System.are additionally enriched with water vapor, via an adjusting device (la), which can be designed as an air flap or multi-way valve, the air flow optionally reaches the column (2) or (10) filled with energetically charged storage material. Column (2) is connected to the adjusting device (3a) via line (3), and column (10) via line (11). The hot, dry air flow emerging from the column filled with energetically charged storage material passes from the actuating device (3a) via line (3b) to the heat exchanger (4), where the useful heat Q n can be extracted via an external heat transfer medium (5). The cooled, dry air stream emerging from the heat exchanger (4) passes via (6) and fan (7) into a line (8a) which is mounted in the burner space (8) of a conventional burner. At this point, the air flow is heated to a regeneration air flow using the waste heat from the burner and passed via line (9) and adjusting device (9a) to the energetically discharged storage material column (10) or (2). Moist exhaust air emerging from the corresponding column is fed to the adjusting device (3a) and leaves the system from there via line (Ha).
Die Schritte "Entladung" und "Regenerierung" verlaufen bei dieser Verfahrensvariante parallel zu einander aber getrennt von einander in den beiden Kolonnen (2) und (10).The "discharge" and "regeneration" steps run parallel to one another but separately in this process variant from each other in the two columns (2) and (10).
Nach Erschöpfung bzw. nach Regeneration der jeweils eingeschalteten Kolonne werden die Luftströme durch Umschaltung der Stellvorrichtungen (la), (3a) und (9a) entsprechend umgeleitet, so daß die entladene Kolonne nunmehr regeneriert und die regenerierte Kolonne entladen wird.After exhaustion or after regeneration of the respectively switched on Column, the air flows by switching the adjusting devices (la), (3a) and (9a) accordingly diverted so that the discharged column is now regenerated and the regenerated column is discharged.
In der Variante "umlaufendes Speichermaterial" erfolgen die Schritte "Entladung" und "Regenerierung" parallel zu einander aber getrennt von einander in der Kolonne (12) und im Brennerraum (8) eines konventionellen Brenners. In den Brennerraum (8) ist ein Regenerationsrohr (14) einge-In the "circulating storage material" variant, the "discharge" and "regeneration" steps take place in parallel but separated from one another in the column (12) and in the burner space (8) of a conventional burner. In a regeneration pipe (14) is built into the burner chamber (8)
baut, in das von der einen Seite verbrauchtes Speichermaterial aus der Kolonne (12) über Leitung (13) eintritt. Im Gegenstrom zum Speichermaterial tritt in das Regenerationsrohr (14) über Leitung (6) und Ventilator (7) trockener Luftstrom ein, der das durch Abwärme des Brenners im Regenerationsrohr aus verbrauchtem Speichermaterial desorbierte Wasser aufnimmt und gemeinsam mit diesem über Leitung (18) austritt, über Leitung (15) wird regeneriertes Speichermaterial aus dem Regenerationsrohr (14) abgezogen und gelangt über das Förderorgan (17) und Leitung (16) erneut zur Kolonne (12), wo es zu Entladung erneut zur Verfügung steht. Gegenüber der Figur 1 enthält diese Vorrichtung nur eine Kolonne (12) anstelle von 2 Kolonnen (2) und (10). Entsprechend entfallen die Stellorgane (la), (3a) und (9a). Die Anlagenteile (1), (3), (4) und (5) erfüllen die bereits angegebenen Aufgaben.builds, enters the storage material consumed by one side from the column (12) via line (13). In countercurrent to the storage material, the regeneration pipe (14) via line (6) and fan (7) is drier Air flow that desorbed the waste heat from the burner in the regeneration tube from the used storage material Absorbs water and exits together with this via line (18), via line (15) is regenerated Storage material is withdrawn from the regeneration pipe (14) and arrives via the conveying element (17) and line (16) again to the column (12), where it is again available for unloading. Compared to Figure 1, this contains Device only one column (12) instead of 2 columns (2) and (10). Accordingly, the actuators (la) are omitted, (3a) and (9a). The system parts (1), (3), (4) and (5) fulfill the tasks already given.
In beiden Verfahrensvarianten kann an dem Austritt (11) noch ein Kondensator zur Gewinnung von Kondensationswärme eingeschaltet werden.In both process variants, at the outlet (11) another condenser to generate heat of condensation be switched on.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch verschiedene Vorteile aus.The method according to the invention is characterized by various Advantages.
Durch die Ausnutzung der Adsorptionsentalpie von Wasser und des Wassergehaltes des zugeführten Luftstromes läßt sich eine Energiemenge gewinnen, die zur Einsparung von ca. 30 % Primärenergie für den konventionellen Brenner führt.By utilizing the adsorption enthalpy of water and the water content of the supplied air flow, an amount of energy can be obtained which leads to a saving of approx. 30 % primary energy for the conventional burner.
Die Durchführung des Verfahrens gestaltet sich wegen- der offenen, drucklosen Betriebsweise sehr einfach. Dadurch ist es mit nur geringem Aufwand möglich, bestehende Anlagen mit konventionellem Brenner umzurüsten.The process is very easy to carry out because of the open, pressureless mode of operation. Through this it is possible to convert existing systems with conventional burners with little effort.
Selbst bei tiefen Außentemperaturen ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, gute Wirkungsgrade zu erzielen, wenn man den in Stufe (a) eintretenden LuftstromEven at low outside temperatures, it is with the invention Process possible to achieve good efficiencies if the air flow entering in step (a)
durch Ausnutzung von Abwärme auf niedrigem Temperaturniveau vorwärmt, wie z.B. durch Ausnutzung von Erdwärme, Kondensationswärme etc.preheated by using waste heat at a low temperature level, e.g. by using geothermal energy, Condensation heat etc.
Ferner wird das Verhältnis Brenndauer/Stillstandzeit des konventionellen Brenners verändert, so daß bei Optimierung des Systems höhere Wirkungsgrade (Leistungszahlen) erzielbar sind.Furthermore, the ratio of burning time / downtime of the conventional burner is changed, so that when it is optimized of the system higher efficiencies (performance figures) can be achieved.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843427053 DE3427053A1 (en) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | Method for utilising exhaust heat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843427053 DE3427053A1 (en) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | Method for utilising exhaust heat |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3427053A1 true DE3427053A1 (en) | 1986-01-23 |
Family
ID=6241303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19843427053 Withdrawn DE3427053A1 (en) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | Method for utilising exhaust heat |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3427053A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3006733A1 (en) * | 1980-02-22 | 1981-09-24 | Georg Prof.Dr. 8000 München Alefeld | Utilising waste heat produced at high temp. - by endothermally expelling water from zeolite which is taken to usage point |
| DE3022583A1 (en) * | 1980-06-16 | 1981-12-17 | Rudolf Prof. Dr. 8000 München Sizmann | METHOD FOR THE USE AND STORAGE OF ENERGY FROM THE ENVIRONMENT |
-
1984
- 1984-07-23 DE DE19843427053 patent/DE3427053A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3006733A1 (en) * | 1980-02-22 | 1981-09-24 | Georg Prof.Dr. 8000 München Alefeld | Utilising waste heat produced at high temp. - by endothermally expelling water from zeolite which is taken to usage point |
| DE3022583A1 (en) * | 1980-06-16 | 1981-12-17 | Rudolf Prof. Dr. 8000 München Sizmann | METHOD FOR THE USE AND STORAGE OF ENERGY FROM THE ENVIRONMENT |
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