DE451553C - Verfahren zur Waermerueckgewinnung mit Hilfe von Regeneratoren, Rekuperatoren, Waermeaustauschern o. dgl. - Google Patents

Description

• Verfahren zur Wärmerückgewinnung tnit Hilfe von Regeneratoren, Rekuperatoren, Wärmeaustauschern o. dgl. Das Verfahren bezweckt möglichst günstige und restlose Ausnutzung der Abwärme von Feuerungen aller Art, z. B. in Gaswerken, Kokereien, Hüttenwerken und, anderen Industrien. Es ist bekannt, die Abwärme von Feuerungen dadurch nutzbar zu machen, daß man mit Hilfe von Regeneratoren, Rekuperatoren, Wärmeaustauschern u. dgl. den Wärmeinhalt der Rauchgase der Feuerungen an Luft überträgt, die z. B. zur Verbrennung dient, oder an gasförmigen Brennstoff oder aueh an sonstige gasförmige und flüssige Mittel, die in erhitztem Zustand zur Verwendung kommen. Im allgemeinen enthalten die Rauchgase solcher Feuerungen eine erheblich größere Wärmemenge, als etwa an die Verbrennungsluft o. dgl. abgegeben werden kann, weil das wärmeaufnehmende Mittel keine höhere Temperatur annehmen kann, als die Rauchgase besitzen, und meist in geringeren Mengen als die Rauchgase vorhanden ist oder benötigt wird. Die Rauchgase entweichen daher den Regeneratoren, Rekuperatoren o. dgl. häufig noch. mit einem relativ größere Wärmeinhalt, der sich aber nur schlecht, etwa in einem Dampfkessel, weiter ausnutzen läßt, weil die Rauchgase inzwischen bereits zu sehr abgekühlt sind.
• Man hat auch, um bessere Ergebnisse zu erzielen, Dampfkessel parallel zu Regeneratoren geschaltet. Dies kann jedoch nur zum Nachteil der zu erwärmenden und für den Betrieb der Feuerrang erforderlichen Mittel geschehen, weil man, in der Praxis infolge auftretender Wärmeverluste nur dann diesen zu erwärmenden Mittehi die höchste Temperatur erteilen kann, wenn möglichst die gesamte Rauchgasmenge mit ihrer höchsten Temperatur auf sie einwirkt.
• Gemäß der Erfindung ist ein Wärmeverbraucher zwischen einem Wärmeaustauscher, der in eüier honen, und einem Wärmeaustauscher, der in einer niederen Temperaturstufe arbeitet, eingeschaltet. Der Verbraucher, d. h. ein Dampfkessel, eine- Abgasturbine o. dgl., liegt in dem Weg der Abgase. Der Verbraucher kann auch durch eine Heißluftmaschine, Heißluftturbine o. dgl. dargestellt werden, liegt dann aber in dem Weg des durch die Abgase erwärmten Mittels.
• Abb. i veranschaulicht schematisch eine Anlage nach diesem Verfahren. Es bezeichnen i und 2 die beiden Rekuperatoren und 3 den Kessel. Die Rauchgase treten mit ihrer-höchsten Temperatur bei q. in den Rekuperator i ein, verlassen ihn bei 5, beheizen sodann Kessel 3 und treten von dort aus bei 6 in den zweiten Rekuperator, von dem aus sie bei 7 zur Esse abziehen. Das zu erwärmende kalte Mittel tritt bei 8 in den Rekup erator 2 ein und kommt hier zunächst mit den kältesten Rauchgasen in Berührung (ohne sich mit ihnen zu mischen). Die erste Wärmestufe ist bei 9 beendet. Im Verlauf der zweiten Stufe, Rektperator i, wird es von io bis i i auf die höchste Temperatur gebracht. Durch zweckmäßige Bemessung der Größe des Kessels und somit der in diesem abgegebenen Wärmemenge kann man erreichen, daß erstens das zu erwärmende Mittel bei i i mit derselben Temperatur austritt, wie sie die Rauchgase beim Eintritt haben, abzüglich der Verluste bei der 'N\Tänneübertragung; daß zweitens der Wärmeinhalt der Rauchgasinengen so, weit ausnutzbar ist, «#ie mit Rücksicht auf die Esse zulässig ist; und daß drittens die Temperatur der Rauchgase beim Eintritt in den Kessel erheblich höher ist, als wenn man zunächst das kalte 'Mittel völlig erhitzt und dann erst die Rauchgase finit der verbleibenden Temperatur zum Kessel schickt. Je nach dem Verhältnis der sekundlichen Ge- «richtsmengen und der spezifischen Wärme von Rauchgasen und zu erwärmendem Mittel 11at man die Rekuperatorgrößen zueinander verschieden zu bemessen.
• In Abb. 2 ist noch eine Umführungsleitung 1: für die Rauchgase dargestellt, mit deren Hilfe man unter Verwendung der Ventile 13 und 14 die Endtemperatur der Luft beeinflussen kann. je weiter nämlich 13 geöffnet und #¢ geschlossen wird, desto mehr Wärme kann dem zweiten Rekuperator zugeführt und bereits in der unteren Temperaturstufe an das zu erwärmende Mittel übertragen werden.
• An Stelle des Dampfkessels kann selbstverständlich auch jede andere Maschinen-oder Einrichtungsart verwendet werden, die geeignet ist, die nicht an das gebrauchte zu erwärmende Mittel abgegebene Wärme der Rauchgase weiter auszunutzen, beispielsweise Abgas- oder Abwärmeturbinen. Handelt es sich dabei um Heißluftturbinen oder sonstige Maschinen, die nicht unmittelbar mit den Rauchgasen in Berührung kommen sollen, so kann man das Verfahren in der in Abb.3 veranschaulichten Weise abändern.
• Die Heißluftturbine 15 o. dgl. wird nun nicht mehr in den Weg der Rauchgase, sondern in den des zu erwärmenden Mittels, der Luft, eingeschaltet. Da die ursprünglich benötigte Menge erhitzter Luft, wie oben erwähnt, geringer ist als die der Rauchgase, wird die Menge der in Rekuperator 2 zwischen 8 und 9 zu erwärmenden Luft je nach den Verhältnissen vergrößert. Diese gesamte Menge beaufschlagt nun die Turbine, wo- sie einen Teil der aufgenommenen Wärme wieder abgibt.
• Von der Turbine aus gelangt jedoch nur noch die wirklich weiter benötigte Menge in den Rekuperator i, während der Rest z. B. als vorgewärmte Unterluft für Generatoren benutzt oder bei 16 fortgelassen wird. Liegt die Temperatur der Luft bei 16 erheblich über der Essentemperatur, so kann auch nach Abb. 4 in der Weise vorgegangen werden, daß die Rauchgase bei 7 zunächst durch Wärmeabgabe an die Luft, bei 8 noch unter die Essentemperatur abgekühlt werden. Die von 16' kommende Luft wird sodann mit den von 7 kommenden Rauchgasen derart gemischt, daß das Gemisch vor Eintritt in die Esse die erforderliche Temperatur angenommen hat.
• Der in der Turbine nicht zur Ausnutzung kommende Luftrest kann auch, wie es ferner die Abb. 4 zeigt, durch die Leitungen 16' und 16" in den Rekuperator 2 zurückgeführt und dort mit den Rauchgasen gemischt werden, um die in dem Luftrest vorhandene Wärme für Warmwasser-Warmluftheizung o. dgl. auszunutzen.
• Auch wenn die Einrichtung zur Ausnutzung der restlichen Wärme in den Weg des zu erwärmenden Mittels eingeschaltet ist, kann eilte Regelung der Endtemperatur durch Umführungsleitung 12' mit Ventilen 13' und 14' erfolgen.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur @@Tärmerückgewinnung mit Hilfe von Regeneratoren, Rekuperatoren, Wärmeaustauschern o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß ein @Vänneverbraucher zwischen einem Wärmeaustauscher mit hoher und einem Wärmeaustauscher mit niederer Temperatursteife eingeschaltet ist, wobei der Verbraucher (Dampfkessel, Abgasturbine o. dgl.) entweder in dem Weg der Abgase oder (Heißluftmaschine, Heißluftturbine o. dgl.) in dem Weg des durch die Abgase erwärmten Mittels liegt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Temperaturstufe größer ist als -die obere.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der niedrigeren Temperaturstufe eine größere Menge des zu erwärmenden Mittels erwärmt wird als in der Stufe höherer Temperatur.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß :eine Teilmenge des in der niedrigeren Temperaturstufe erwärmten Mittels nach erfolgter Wärmeentziehung an einer Verbrauchsstelle mit den Rauchgasen innerhalb des Wärmeaustauschers tieferer Temperaturstufe gemischt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Mischung eines Teiles des in der niederen Stufe erwärmten und dann abgekühlten Mittels mit den abziehenden Rauchgasen solche Temperatur des gesamten abziehenden Gemisches erzeugt wird, wie zur Erzeugung des Essenzuges notwendig ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer mit Absperrventilen versehenen, den Wärmeverbraucher umführenden Leitung die Höchsttemperatur des zu erwärmenden Mittels regelbar ist.