DE3607880A1 - Vorrichtung zur waermerueckgewinnung aus einem hochtemperierten abgasstrom - Google Patents

Description

Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Wärmerückgewinnung aus hochtemperierten Abgasen die Fließbetttechnologie zu verwenden, wobei vorzugsweise die Abgase Temperaturen von über 800° C haben. Mit diesem Verfahren sind eine Vielzahl von Problemen verbunden, wie z.B.:

1. Die Verteilereinrichtungen für das die Fließbettwirkung auslö

sende Gas neigen dazu, sich durch Ablagerungen zu zersetzen und insbesondere auszufallen aufgrund der Kontakte mit dem Abgas und den darin enthaltenen Stoffen. Da derartige Verteilereinrichtungen sehr teuer sind und auch schwierig zu fertigen, ergeben sich erhebliche Nachteile.

Die Wärmetauscherflächen insbesondere von Wärmetauscherrohren, welche sich im Fließbett der Masse der Festkörperteilchen befinden, unterliegen einer starken Korrosion und Erosion und verschmutzen ebenfalls in der heißen, schmutzigen Umgebung des Fließbettes.

WSPECTEO

3. Da wegen

3. Wegen der Schwierigkeiten eine Vorkühlung des hochtemperierten Abgasstromes vorzugsweise durch Verdiinnung und Vermischen des hochtemperierten Abgasstromes wird nur eine unbefriedigende Wärmerückgewinnung erzielt, was insbesondere für das Verhalten einstufiger Transportsysteme gilt.

4. Das spezielle Material für das Fließbett tendiert infolge der Ablagerungen zu Zusammenballungen, so daß sich Bettverfestigungen oder die Entstehung von Schlacke nicht vermeiden lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Wärmewie dergewinnung zu schaffen, bei der unter Verwendung eines Fließbettes die vorstehenden Nachteile überwunden werden und eine effiziente Wärmerückgewinnung aus heißen Abgasen möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Bei einer Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung nach der Erfindung ist die Verteilervorrichtung, durch welche das eine Fließbettwirkung auslösende Gas zugeführt wird, nicht in unmittelbarem Kontakt mit dem heißen Abgas, vielmehr wird das Fließbett von den heißen Abgasen hauptsächlich durch Strahlungsenergie aufgeheizt. Die Vorrichtung benötigt eine verhältnismäßig kleine Menge an kaltem Gas für die Aufrechterhaltung des Materialflusses der Festkörperteilchen. Die mechanischen Entwurfsgrundlagen unter Berücksichtigung der Verstopfung und der Ablagerung von Stoffen basieren auf einer herkömmlichen Technik, welche den Umfang der vor Erhitzung des für die Fließbett wirkung benötigten Gases oder dem Vermischungsverhältnis dieses Gases mit dem Abgas im Fließbettbereich berücksichtigt. Wenn Wärmetauscherrohre im Fließbett verwendet werden, sind diese nicht unmittelbar den hochtemperierten Abgasen ausgesetzt, wodurch sich eine Verringerung der

Korrosion
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ORIGINAL INSPHo»

Korrosion und der Verschmutzung ergibt, wobei ferner die Rohre auch während des Betriebs wegen der günstigen Fließbedingungen im Bett auch weniger erodieren. Schließlieh wird der Wärmeübergang bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung begünstigt aufgrund des verwendeten Gegenstromprinzips, insbesondere beim Abkühlen der heißen Abgase. Die vorliegende Fließbettechnik kann mit herkömmlichen Fließbett-Wärmeaustauschern zusammen benutzt werden, um den Wirkungsgrad der Wärmewiedergewinnung zu erhöhen, wobei die Ablagerungsverhältnisse von Verschmutzungen aus dem heißen Abgas entscheidungsbeeinflussend sind. Schließlich werden Zusammenballungen und Schlackenbildungen im Fließbett weitgehend verringert, da der direkte Kontakt zwischen der Masse der Festkörperteilchen im Fließbett und dem hoehtemperierten Abgas auf ein Minimum reduziert ist.

Die Masse der Festkörperteilchen im Fließbett liegt auf einer perforierten Verteilerplatte, welche in einem Abstand von der Bodenfläche des Gehäuses angeordnet ist. Dadurch entsteht ein Hohlraum, durch welchen das die Fließbett wirkung auslösende Gas zugeleitet wird und nach oben durch die Perforation der Verteilerplatte zur Fluidisierung der Masse der Festkörperteilchen druckbeaufschlagt ausströmt. Das Fließbett ist dabei durch Stauwände in einzelne Fließbettabschnitte unterteilt. Der Druck des durch die Verteilerplatte nach oben austretenden Gases ist so festgelegt, daß ein Hochschleudern von Festkörperteilchen in den einzelnen Fließbettabschnitten weitgehend vermieden wird und keine Festkörperteilchen von einem in einen benachbarten Fließbettabsehnitt geschleudert werden. Das Abgas wird durch Wärmeabgabe an die Oberfläche der Festkörperteilchen in den einzelnen Fließbettabschnitten gekühlt. Zur Kühlung der Masse der Festkörperteilchen in den einzelnen Fließbetten sind Vorrichtungen vorgesehen, die die Erwärmung wieder abführen bzw. die Festkörperteilchen einem Kühler zuführen.

Bei einer speziellen Ausführungsform sind die vertikal stehenden Stauwände zur Begrenzung der einzelnen Fließbettabschnitte in einem gewissen Abstand von der perforierten Verteilerplatte angeordnet, wobei das Gehäuse an beiden Enden des Fließbettes mit Einlaß- und Auslaßventilen versehen ist, durch welche gekühlte Festkörperteilchen dem Fließbett zugeführt und erhitzte Festkörperteilchen abgeführt werden können. Die Masse der Festkörperteilchen wird schrittweise zwischen der Verteilerplatte und den Stauwänden

durch die WS442P-3048

durch die einzelnen Fließbettabschnitte hindurch verschoben, wobei sie erhitzt werden. Die aus dem Gehäuse austretenden Festkörperteilchen werden außerhalb abgekühlt und erneut in den Prozeß zurückgeführt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind Wärmetauscherrohre innerhalb der Masse der Festkörperteilchen in Bettabschnitten angeordnet und von einem Wärmetauscher medium durchströmt, um die über die Festkörperteilchen aufgenommene Wärme abzuleiten und wiederzugewinnen. Als Wärmeträgermedium kann Wasser Verwendung finden, das innerhalb der Austauscherrohre verdampft wird und als zusätzliche Energiequelle zur Verfügung steht.

Die Erfindung mit ihren Vorteilen und Merkmalen ergibt sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, in

welcher ein Festkörperteilchenstrom in einem Fließbett entgegen der Strömungsrichtung heißer Abgase ausgerichtet ist.

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II—II der Fig. 1.

Fig. 3 ein schematisches Fließdiagramm gemäß der Erfindung für eine

Vorrichtung gemäß Fig. 1, bei der heiße Abgase gekühlt und heiße Festkörperteilehen abgegeben werden, um in einer entsprechenden zweiten Vorrichtung zur Aufwärmung von einem Prozeßgas Verwendung zu finden, bevor die Festkörperteilchen in den Prozeß zurückgeschleust werden.

Fig. 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfin

dung, bei der die Vorrichtung mit Wärmeaustauscherrohren
versehen ist, die in der Vielzahl der Fließbettabschnitte angebracht sind, um Wärme aus einem Festkörperteilchenstrom zu entziehen.

Fig. 5 WS442P-3048

ORIGINAL INSPECTED

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 4.

Die vorliegende Erfindung verwendet eine Fließbettechnik zum Kühlen hochtemperierter Abgase und zur Wärmewiedergewinnung. Die Bezeichnung hochtemperiert nimmt Bezug auf Temperaturen, die in der Regel über 800° C liegen, wobei es sich um Temperaturen handelt, die gewisse Schwierigkeiten bei herkömmlichen Fließbettsystemen zur Wärmerückgewinnung bereiten. Die Abgastemperaturen können bis zu etwa 1550° C ansteigen und bereiten bei diesen Werten bei der beschriebenen Vorrichtung keine Probleme.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung zur Wärmewiedergewinnung gemäß der Erfindung dargestellt. Die Anlage 1 umfaßt ein Gehäuse 3 mit einer geschlossenen Bodenfläche 5, einer geschlossenen Deckfläche 7 und geschlossenen Seiten- sowie Stirnwänden 9 und 9'. Die Seitenwände 9 verlaufen nach unten und etwas nach innen geneigt zur Bodenfläche 5, wodurch eine trogförmige Kammer 11 im unteren Bereich des Gehäuses 3 entsteht. Die hochtemperierten Abgase durchströmen das Gehäuse 3 und werden über eine Einlaßleitung 13 zugeführt. Nach dem Abkühlen der Abgase treten diese über eine Auslaßleitung 15 aus dem Gehäuse aus. Der Kammer 11 werden Festkörperteilchen 17 zugeführt, welche für die Ausbildung einer Fließbettformation geeignet sind. Im Bereich der Kammer 11 sind vertikal stehende Stauwände 19 angeordnet, die den Festkörperteilchenstrom in eine Vielzahl von Fließbettabschnitte 21 unterteilen. In der Darstellung gemäß Fig. 1 sind neun derartige Fließbettabschnitte 21a bis 21i dargestellt, obwohl die Anzahl solcher Fließbettabschnitte je nach Anlage erheblich verschieden sein kann. Jeder dieser Fließbettabschnitte 21a bis 21i hat eine Oberfläche 23, welche, sobald der Fließbetteffekt erreicht ist, unterhalb der Oberkante 25 der einzelnen Stauwände 19 liegt. Die Ausbildung der Fließbettformation in den einzelnen Abschnitten 21a bis 2Ii wird nach dem Zuführen des Festkörperteilchenstromes 17 durch die Injektion eines den Fließeffekt begünstigenden Gases über eine Leitung 27 bewirkt, welches durch eine oder mehrere Öffnungen 29 in der Bodenfläche 5 des Gehäuses eingeleitet wird. Die Gasquelle selbst ist nicht dargestellt. Eine Verteilerplatte 31 für das den Fließeffekt auslösende Gas mit Perforationen 33 ist in einem Abstand von der Bodenfläche 5 angeordnet, so daß ein Hohlraum 35 entsteht, von dem aus das

den Fließeffekt

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den Fließeffekt bewirkende Gas von unten in die einzelnen Fließbettabschnitte 21a bis 21i einströmen kann und den gewünschten Effekt auslöst. Der Fließeffekt in den einzelnen Abschnitten wird dabei in einer solchen Weise gesteuert, daß keine Festkörperteilchen von der Oberfläche 23 eines Abschnittes in einen benachbarten Abschnitt übertreten können.

Wenn die hochtemperierten Abgase über die Oberflächen 23 der einzelnen Fließbettabschnitte 21a bis 21i strömen, werden die Festkörperteilchen durch die Abgase sowohl durch Strahlung als auch durch unmittelbaren Kontakt der Abgase mit den Oberflächen 23 erhitzt. Die Wärme wird abgeführt, indem ein Festkörper te ilchenstrom entgegengerichtet zu dem Abgasstrom aufrecht erhalten wird, indem die erhitzten Festkörperteilchen aus dem Gehäuse 3 abgeführt werden. Die Stauwände 19 sind über und in einem Abstand von der Verteilerplatte 31 angeordnet und ermöglichen die Verschiebung der Festkörperteilchen von einem Abschnitt zum anderen. Kalte Festkörperteilchen werden über ein Ventil 37 und eine Schute 39 an der Stirnwand 9¹ zugeführt, an welcher andererseits die Auslaßleitung für die abgekühlten Abgase angebracht ist. Die Verschiebung der Festkörperteilchen gegen die Stirnwand 9', in welcher die Einlaßleitung für die heißen Abgase angebracht ist, wird durch den hydrostatischen Druck im Fließbett bewirkt, das sich aufgrund des hydrostatischen Druckes wie eine Flüssigkeit verhält, so daß die erhitzten Festkörperteilchen über eine zweite Sehute 41 aus dem Gehäuse abfließen können. Ein weiteres Ventil 43 ist am Ende der Schute 41 angebracht und wird dazu benutzt, um das Abfließen der erhitzten Festkörperteilchen über die Leitung 45 zum Kühler 47 zu steuern. Dieser Kühler 47 dienst der Wärmewiedergewinnung. Nach der Abkühlung der Festkörperteilchen werden diese wiederum über die Leitung 49 und das Ventil 37 in das Gehäuse 3 zurückzirkuliert.

Die Einbindung der gemäß Fig. 1 beschriebenen Vorrichtung in ein System, um Luft oder ein Gas für einen Prozeß durch Wärmewiedergewinnung zu erhitzen, ist schematisch in Fig. 3 dargestellt.

Danach wird
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ORIGINAL

Danach wird einem Abgaskühler 51, der wie die Vorrichtung gemäß Fig. 1 aufgebaut ist, das heiße Abgas über eine Leitung 53 zugeführt und fließt nach der Abkühlung über eine Leitung 55 ab, in welcher ein Feststoffabscheider 57 angeordnet sein kann. Das abgekühlte Gas wird dann über einen nicht dargestellten Schornstein in die Atmosphäre abgegeben. Das der Fließbettformation dienende Gas wird in den Abgaskühler 51 über eine Leitung 59 eingeleitet, um das Fließbettverhalten in den einzelnen Abschnitten zu erreichen. Dieses Gas vermischt sich mit dem Abgas und wird mit diesem zusammen abgeleitet. Durch die Abkühlung der heißen Abgase im Abgaskühler 51 werden die Festkörperteilchen erhitzt und diese erhitzten Festkörperteilchen über eine Leitung 61 zu dem Prozeßgaskühler 63 geleitet, der der Wärmewiedergewinnung dient. Dieser Prozeßgaskühler kann grundsätzlich in derselben Weise wie der Abgaskühler 51 aufgebaut sein, nur dient er in diesem Fall der Abkühlung der Festkörperteilchen und der Erwärmung eines kalten Gas- oder Luftstromes. Das kalte Gas, das zum Beispiel die einem Prozeß zugeführte Luft sein kann, wird erhitzt und kann demselben Prozeß zugeführt werden, von dem die heißen Abgase stammen. Dieses kalte Gas wird dem Prozeßgaskühler 63 über eine Leitung 65 zugeführt und fließt nach der Abkühlung der heißen Festkörperteilchen über die Leitung 67 dem Prozeß zu, in dem das erwärmte Prozeßgas oder die erwärmte Luft benötigt wird. Auch dem Prozeßgaskühler 63 wird über eine Leitung 71 ein das Fließbett verhalten bewirkendes Gas zugeführt. Die Festkörperteilchen werden nach der Abgabe der Wärme über die Leitung 73 vom Prozeßgaskühler abgenommen und in einen Fülltrichter 75 zurückgeführt, von welchem aus die abgekühlten Festkörperteilchen erneut über eine Leitung 77 dem Abgaskühler 51 zugeführt werden können.

Bei dem beschriebenen Verfahren werden die heißen Abgase in die erwähnte Vorrichtung am einen Ende eingeführt und strömen über eine Vielzahl von Fließbettabschnitten, indem sie durch Strahlung und durch Kontakt mit der Oberfläche der Fließbettabschnitte ihre Wärmeenergie abgeben. Obwohl ein Teil der Wärme durch Konvektion von dem heißen Abgas auf das Fließbett übergehen kann, insbesondere in Bereichen, in denen Festkörperteilchen hochgeschleudert werden, erfolgt der primäre Wärmeaustausch durch Strahlung.

Der Vorteil
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Der Vorteil der beschriebenen Anlage besteht darin, daß sie günstig an die räumlichen Abmessungen einer Vielzahl von existierenden Industrieanlagen beim Umbau anpaßbar ist, welche Hochtemperaturprozesse ausführen. Die beschriebene Anlage ist nämlich wesentlich kompakter als herkömmliche Anlagen, bei denen eine Fließbettechnik für Kühlzwecke benutzt wird.

Die Größenabschätzung für eine Anlage, welche mit einem Abgasstrom von etwa 4 248 m^/Stunde und einer Abgastemperatur von etwa 1 550° C arbeitet, führt zu einer Abmessung zwischen etwa 9 bis 18 m Länge in Abhängigkeit von dem verwendeten Gas und den verwendeten Festkörperteilchen. Eine solche Anlage ist etwa 1,55 m breit und etwa 1,55 m hoch.

Mit der vorliegenden Erfindung kann man Bedingungen erzielen, bei welchen die wärmeübertragenden Oberflächen nur sehr wenig verschmutzen. Dies wird durch den verringerten Direktkontakt zwischen dem schmutzigen Gas und den wärmeübertragenden Oberflächen erreicht, indem man eine gewisse Gasabkühlung durch die Fließbetteilchen zum Zwecke der Verringerung der Ablagerungsgeschwindigkeit für bestimmte industrielle Gase in Kauf nimmt und die Tendenz einer Fließbettzirkulation zur Aufrechterhaltung sauberer Oberflächen wiederum entsprechend der Natur der Ablagerungen steuert. Im allgemeinen hängt das Ergebnis dieses Mechanismus der begrenzten Verschmutzung der am Wärmeaustausch beteiligten Oberflächen und damit die Besorgnis der Verschmutzung von der Art des verwendeten Gases ab.

Die Zuverlässigkeit herkömmlicher Hochtemperatur-Fließbettanlagen, welche mit stark verschmutzten Gasen beschickt werden, ist typischerweise durch die Probleme begrenzt, welche sich durch ein Versetzen oder Verschmutzen und damit einen mechanischen Ausfall ergeben. Auch spielt die Korrosion der Oberflächen der Wärmetauscherrohre, die Erosion und die Verschmutzung sowie das Zusammenbacken der für das Fließbett verwendeten Materialien eine große Rolle. Diese Begrenzungen der Zuverlässigkeit sollen durch die vorliegende Erfindung überwunden werden, wobei eine sehr hohe Zuverlässigkeit erreicht und der wesentliche Teil der erwähnten Schwierigkeiten ausgeschaltet wird.

Mit der
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Mit der Zuverlässigkeit sind auch weitere Bedenken assoziiert, die mit der Abstützung der Wärmetauscherrohre den Schwingungserscheinungen an solchen Rohren sowie der thermischen Expansion, dem Temperaturzyklus, dem Abrieb der Fließbett-Festkörperteilchen und der Verschlammung des Fließbetts zusammenhängen. Diese Bedenken können durch Anwendung herkömmlicher Konstruktionstechniken verringert werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vom Gegenstromprinzip Verwendung gemacht, wodurch sich eine sehr hohe Effizienz für den Wärmeaustausch ergibt. Es können eine Vielzahl von einzelnen Moduls leicht in Serie hintereinander geschaltet werden, um den Gesamtwirkungsgrad der Wärmewiedergewinnung zu vergrößern. Der über alle Module sich ergebende Druckabfall ist vergleichbar mit anderen Konzepten einer Fließbett-Wärmerückgewinnung und kann den speziellen Anwendungsbedingungen leicht angepaßt werden. Auch andere Leistungsverluste, wie Sie sich z.B. aus der pneumatischen Zirkulation des Fließbett materials zwischen Kesseln in Einzelfällen unter Verwendung von vorerwärmter Luft ergeben, können ebenfalls durch die Konstruktion und die verwendete Technik niedrig gehalten werden.

Die vorliegende Erfindung mit einer Anwendung einer Fließbett-Wärme wiedergewinnung bietet eine hervorragende Möglichkeit für einen sehr wirtschaftlichen Betrieb unter äußerst schwierigen Bedingungen, insbesondere in Anwendungsbereichen, wo keramische Wärmewiedergewinnungseinheiten nicht geeignet sind, z.B. für Glasschmelzofen oder wo das Entwickeln von Fließbettkonzepten weder wirtschaftlich noch zuverlässig war.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt, wobei zur Wärmewiedergewinnung aus den Festkörperteilchen innerhalb des Fließbettes eine Vielzahl von Wärmetauscherrohren angeordnet sind. Die Anlage 101 besteht aus einem horizontal liegenden langgestreckten Gehäuse 103 mit einer geschlossenen Bodenfläche 105 einer geschlossenen Deekfläche 107 und nach unten sowie nach innen sieh erstreckenden geschlossenen Seiten wänden 109 sowie Endwänden 109'. Dadurch wird eine trogförmige Kammer 111 im unteren Teil des Gehäuses gebildet. Die heißen Abgase werden über eine Einlaßleitung 113 in das Gehäuse 103 eingeleitet

und nach

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und nach der Abkühlung über eine Auslaßleitung 115 abgeführt. In der trogförmigen Kammer 111 sind für die Ausbildung des Fließbettes Festkörperteilchen 117 vorhanden, wobei sich Stauwände 119 senkrecht in das Fließbett erstrecken und dieses in eine Vielzahl von Fließbettabschnitten 121a bis 121i unterteilen. Jeder einzelne Fließ bettabschnitt 121a bis 121i hat eine Oberfläche 123, welche, sobald sich der Fließbettzustand ausgebildet hat, unterhalb der Oberkante 125 der einzelnen Stauwände 119 verläuft. Das für die Fließbettausbildung verwendete Gas wird im oder benachbart zur Bodenfläche 105 durch eine Leitung 127 und eine Öffnung 129 eingeführt, wobei das Gas durch eine Verteilerplatte 131 mit Perforationen 133 nach oben strömt. Diese Verteilerplätte verläuft in einem Abstand zur Bodenfläche 105, wodurch sich ein Hohlraum 135 ausbildet, der der Strömungsberuhigung und der gleichmäßigen Gasverteilung dient. Das Fließbettverhalten wird für die einzelnen Fließbettabschnitte 121a bis 121i derart gesteuert, daß das Austreten von Festkörperteilchen aus den einzelnen Fließbettabschnitten und das Übertreten in benachbarte Fließbettabschnitte vermieden wird. Diesem Zweck dienen auch die einzelnen Stau wände 119.

Bei dieser Ausführungsform sind zur War me wiedergewinnung in den einzelnen Fließbettabschnitten 121a bis 121i Wärmetauscherrohre 137 vorgesehen, welche mit einem Kühlmittel gefüllt sind. Die Wärmetauscherrohre sind durch Öffnungen 139 in den Seitenwänden 109 des Gehäuses geführt und erstrecken sich in Richtung der Stauwände 119. Der Zuführung des Kühlmittels und der Abführung des erwärmten Kühlmittels dienen Einrichtungen 141. Das durch die Wärmetauscherrohre 137 strömende Kühlmittel wird erwärmt und - wenn beispielsweise Wasser als Kühlmittel verwendet wird - sogar zum Verdampfen gebracht, so daß es als zusätzliche Wärmequelle weiterverwendet werden kann. Die Festkörperteilchen, welche in die trogförmige Kammer 111 des Gehäuses 103 eingebracht sind, müssen zur War me wiedergewinnung nicht aus der Kammer entfernt werden, jedoch strömt das heiße Abgas wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 durch die Vorrichtung und gibt seine Wärmeenergie im wesentlichen durch Strahlung an die Festkörperteilchen über die Oberflächen 123 in den einzelnen Fließbettabschnitten 121a bis 121i ab. Das verwendete Material für die Festkörperteilchen wird entsprechend

der vorgegebenen

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der vorgegebenen Temperaturen ausgewählt, wobei dafür gesorgt wird, daß dieses Material bei den auftretenden Temperaturen stabil ist. Ein geeignetes Material ist z.B. Aluminiumoxydpulver. Die einzelnen Festkörperteilchen sollten eine Teilchengröße zwischen etwa 50 bis 1000 /um Durchmesser haben, damit eine Fließbettausbildung in einer Vielzahl von Fließbettabschnitten siehergestellt ist.

Das zur Ausbildung des Fließbettes verwendete Gas kann das gleiche Gas wie das Abgas sein, wenn eine Verstopfung oder Verschmutzung nicht zu befürchten ist. Üblicherweise wird jedoch ein anderes Gas - vorzugsweise Luft oder Wasserdampf - benutzt.

In Anwendungsfällen, bei welchen die verschmutzenden Bestandteile aus dem Abgas sowie dem gekühlten Gas entfernt werden sollen, können die Verschmutzung absorbierende Festkörperteilchen in dem für die Ausbildung des Fließbettes verwendeten Festkörperteilchenstroms vorgesehen sein. Diese Teilchen werden dann in gewissen Zeitabständen entfernt und für eine Wiederverwendung regeneriert oder auch, wenn keine Wiederverwendung möglich ist, als Abfall beseitigt. Zum Beispiel kann hierfür Kalk oder Kalkstein dem Fließbett material beigefügt werden, um Schwefeldioxyd zu absorbieren, wobei dieser Kalk bzw. Kalkstein nach der Entfernung regeneriert und dem Prozeß wieder zugeführt werden kann.

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Claims (7)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus einem hochtemperierten Gasstrom, bestehend aus einem mit einer geschlossenen Bodenfläche versehenen Gehäuse, in dessen unterem Teil eine trogförmige Kammer für die Aufnahme von Festkörperteilchen ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß Einrichtungen (19; 119) die Masse der Festkörperteilchen (17; 117) in eine Vielzahl separater Fließbettabschnitte (21; 121) unterteilen;
daß die hochtemperierten Abgase auf der einen Seite der trogförmigen Kammer (11; 111) in das Gehäuse (3; 103) über eine Einlaßleitung (13; 113) zuführbar sind und nach dem Überstreichen der Oberflächen (23; 123) der Fließbettabschnitte auf der anderen Seite der trogförmigen Kammer (11; 111) über Auslaßleitungen (15; 115) ableitbar sind;

daß ein eine Fließbettwirkung auslösendes Gas von unten in die Masse der Festkörperteilchen und den Abgasstrom derart einleitbar ist, daß keine Festkörperteilchen aus der Oberfläche (23; 123) heraus in benachbarte Fließbettabschnitte geschleudert werden;

daß die über die Fließbettabschnitte (21; 121) strömenden hochtemperierten Abgase ihre Wärme im wesentlichen durch Bestrahlung der Oberfläche (23; 123) der Fließbettabschnitte an die Festkörperteilchen (17; 117) abgeben;
und daß Einrichtungen zum Ableiten der Wärme von den Festkörperteilchen der Fließbettabschnitte vorhanden sind.

FS/hh

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtungen zum Einleiten des eine Fließbett wirkung auslösenden Gases aus einer horizontal verlaufenden perforierten Verteilerplatte (31; 131) bestehen, welche in einem Abstand zur Bodenfläche (5; 105) des Gehäuses (3; 103) angeordnet ist und über der Bodenfläche einen Hohlraum (35; 135) begrenzt; und

daß der in den Hohlraum (35; 135) eingeleitete Gasstrom mit einem solchen Druck zugeführt wird, daß er nach oben durch die perforierte Verteilerplatte (31; 131) abfließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtungen zur Unterteilung der Masse der Festkörperteilchen (17; 117) in eine Vielzahl von separaten Fließbettabschnitten (21; 121) aus vertikal verlaufenden Stauwänden (19; 119) bestehen, die sich in die Masse der Festkörperteilchen und quer über das Gehäuse (3; 103) erstrecken und mit ihrer Oberkante über die Oberfläche (23; 123) der Festkörperteilchen erstrecken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Stauwände (19; 119) in einem Abstand zur perforierten Verteilerplatte (31; 131) verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtungen zum Ableiten der Wärme von den Festkörperteilchen der Fließbettabschnitte (121) aus Wärmetauscherrohren (137) bestehen, welche innerhalb der Fließbettabschnitte (121) verlaufen und von einem Wärmeträger medium durchflossen sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
d ad u r ch gekennzeichnet,

daß die Einrichtungen zum Ableiten der Wärme von den Festkörperteilchen

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der Fließbettabschnitte aus einer Masse von Festkörperteilchen bestehen, welche im Gehäuse (3) auf der einen Seite zugeführt und über die Verteilerplatte (31) zur anderen Seite zur Entnahme fließen, wobei der Materialstrom entgegen dem hochtemperierten Abgasstrom gerichtet ist und sieh im wesentlichen zwischen der perforierten Leiterplatte und den darüber im Abstand angeordneten Stauwänden (19) bewegt, wobei die Masse der Festkörperteilchen durch den hochtemperierten Abgasstrom erhitzt wird; und daß Einrichtungen (41, 43) vorhanden sind, um die erhitzten Festkörperteilchen aus dem Gehäuse (3) abzuleiten, um sie außerhalb zur Wärmerückgewinnung in einem Kühler (47) abzukühlen und sie für die erneute Zuführung in das Gehäuse bereitzustellen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß sich der Kühler (47) außerhalb des Gehäuses (3) befindet und umfaßt:

- ein zweites horizontal sich erstreckendes und mit einer geschlossenen Bodenfläche versehenes Gehäuse, in dessen unterem Teil eine trogförmige Kammer für die Aufnahme von Festkörperteilchen ausgebildet ist;

- Einrichtungen (45), um die erhitzte Masse der Festkörperteilchen dem sich horizontal erstreckenden Gehäuse (3) zuzuführen;

- Einrichtungen (19), um die Masse der erhitzten Festkörperteilchen (17) in eine Vielzahl von Fließbettabschnitten (21) zu unterteilen, wobei jeder Fließbettabschnitt eine Oberfläche (23) hat;

- Einrichtungen, um einen kalten Gasstrom über die erhitzte Masse der Festkörperteilchen vom einen Ende zum anderen Ende des Gehäuses über die Oberflächen (23) der Fließbettabschnitte (21) zu führen, um die Wärme aus der Masse der Festkörperteilchen abzuführen, wobei der Gasstrom auf der anderen Seite des Gehäuses abgeleitet wird;

- Einrichtungen, um ein eine Fließbettwirkung auslösendes Gas von unten zuzuführen und in den kalten Gasstrom einzuleiten, wobei vermieden wird, daß Festkörperteilchen aus der Oberfläche (23) eines Fließbettabschnittes in einen anderen Fließ bettabschnitt geschleudert wird, wobei ein Wärmeaustausch zwischen den erhitzten Festkörperteilchen und dem zugeführten kalten Gas stattfindet;

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und ferner Einrichtungen, um die abgekühlte Masse der Festkörperteilchen zur erneuten Erhitzung durch den hochtemperierten Abgasstrom zurückzuführen. ·

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