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Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Wärmerückgewinnung,
welche einen Wärmeübertragungsraum,
einen Gaseinlass zur Gaszufuhr für
die Durchleitung durch den Wärmeübertragungsraum, einen
Gasauslass zur Gasentfernung nach der Durchleitung durch den Wärmeübertragungsraum, wenigstens
zwei getrennte Wärmetauscher,
welche so im Wärmeübertragungsraum
angeordnet sind, dass Gas, welches Letzteren passiert, nacheinander über die
Wärmetauscher
strömt,
und wenigstens zwei getrennte Wärmeträgerkreisläufe umfasst.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Minimierung von Ablagerungen
in einer Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung,
welche einen Wärmeübertragungsraum
umfasst, in welchem in einer Gasströmungsrichtung durch den Wärmeübertragungsraum
nacheinander wenigstens ein erster und ein zweiter Wärmetauscher,
ein Gaseinlass und ein Gasauslass und wenigstens ein erster und
ein zweiter Wärmeträgerkreislauf
angeordnet sind.
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Der Einsatz von Wärmerückgewinnung zur Rückgewinnung
von Energie aus heißen
Gasen ist als solcher allgemein gut bekannt und wird als nützlich befunden.
Typischerweise enthalten heiße
Gase jedoch, abhängig
von ihrer Herkunft, verschiedene Fremdstoffe. Beispielsweise wird
eine beträchtliche Menge
heißen
Gases in Wärmemotoren
erzeugt, und abhängig
u. a. vom verwendeten Kraftstoff enthalten die Verbrennungsgase
verschiedene Fremdstoffe, beispielsweise Ruß, kondensierbare Komponenten, Kohlenwasserstoffe
usw.
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US-A-4,869,209 offenbart ein automatisches,
programmierbares Reinigungssystem zur Reinigung von Wärmetauscherrohren
eines Abwärmekessels.
Als ein Verfahren zur Entfernung von Ablagerungen von den Oberflächen der
Wärmetauscherrohre
wird vorgeschlagen, dass periodisch Wasser in den heißen Gasstrom
gesprüht
wird, wobei aller abgelöster
Ruß zusammen
mit den Abgasen aus dem Kessel getragen wird. Dieses bekannte Verfahren
ist jedoch nicht optimal für
den allgemeinen Gebrauch. Die Verwendung von Wasser verbraucht unnötig die
Energie des Gases zur Verdampfung des Wassers. Darüberhinaus
beeinträchtigen
der Wartungsbedarf und der Wasserverbrauch selbst auch die Tauglichkeit
des Verfahrens.
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Es ist insbesondere anerkannt, dass
die Abgaskessel von Verbrennungsmaschinen zur schnellen Verschmutzung
neigen. Die Reinhaltung der Heizflächen ist von primärer Wichtigkeit
u.a. zur Erhaltung der Effizienz der Vorrichtung. Im Zusammenhang
. mit Verbrennungsmaschinen nach dem Stand der Technik und insbesondere
mit solchen Anlagen, bei welchen die Verbrennungsgase kondensierbare Komponenten,
beispielsweise Kohlenwasserstoffe, enthalten, wie beispielsweise
in Verbindung mit Gasmotoren, sollte die Reinigung der Heizflächen ziemlich
oft, typischerweise alle 500 Betriebsstunden, durchgeführt werden.
Insbesondere wenn die Wärme auf
verschiedenen Temperaturstufen zurückgewonnen wird und die Kondensation
besonders auf der letzten Wärmeübertragungsstufe
auf den Wärmetauscherflächen bei
niedrigeren Temperaturen stattfindet, verringert sich die Effizienz
der Wärmeübertragung
schnell. In der Praxis wird bei derartigen Anlagen die Reinigung
des Wärmetauschers,
welcher bei niedrigerer Temperatur arbeitet, dadurch erreicht, dass
er leer betrieben wird, wobei seine Temperatur steigen kann. Dies
bewirkt, dass die fraglichen kondensierbaren Komponenten weich werden
und von den Heizflächen
herunterfließen.
Dieses Verfahren verringert jedoch die Effizienz der Wärmerückgewinnung,
da während
der Reinigungsphase, welche ungefähr 8 Stunden dauern kann, keine
Wärme durch den
fraglichen Wärmetauscher
zurückgewonnen wird.
Andererseits stellt die Leerung des Wärmetauschers in manchen Fällen Anforderungen
an sein Material und seine Konstruktion, insbesondere wegen der
Tatsache, dass ungekühlt
seine Temperatur höher
steigen kann, als wünschenswert
wäre.
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In diesem Fall besteht auch ein Risiko
eines Kesselbrands.
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Zur Erhaltung der Effizienz der Wärmerückgewinnung
auf einem hinreichend hohen Niveau und allgemein zur Erhaltung des
Geräts
im optimalen Zustand aus der Sicht seines Betriebs müssen die
Wärmeübertragungsoberflächen durch
regelmäßige Reinigung
ausreichend sauber gehalten werden. Zu diesem Zweck sind nach dem
Stand der Technik verschiedene Verfahren und Geräte bekannt, sie enthalten jedoch
noch viele Einschränkungen
und können hinsichtlich
ihres Betriebs unzureichend sein.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung und ein Verfahren
bereitzustellen, mittels welchem es möglich ist, den Stand der Technik
zu verbessern und die oben stehenden und andere Probleme der Lösungen nach
dem Stand der Technik zu minimieren.
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Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung wird eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung bereitgestellt,
welche einen Wärmeübertragungsraum,
in welchem wenigstens zwei getrennte Wärmetauscher aufeinanderfolgend
in der Strömungsrichtung
des Gases bereitgestellt sind, einen Gaseinlass und einen Gasauslass
sowie wenigstens zwei getrennte Wärmeträgerkreisläufe umfasst, wobei die Anordnung
ferner Mittel zur Richtungsänderung
des Gasstroms im Wärmeübertragungsraum und
Mittel zum selektiven Anschluss der Wärmeträgerkreisläufe an einen der wenigstens
zwei getrennten Wärmetauscher
umfasst. Eine derartige Vorrichtung ist insbesondere zur Wärmerückgewinnung
aus Gasen geeignet, welche klebrige, anhaftende Komponenten wie
kondensierbare Kohlenwasserstoffe enthalten.
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Die Erfindung ist beispielsweise
in Verbindung mit einem Gasmotor, welcher nach dem Otto-Zyklus arbeitet, anwendbar,
bei welchem die Wärmeträgerkreise
bei verschiedenen Temperaturen arbeiten. Die Temperatur des Gases
vor dem Eintreten in einen Wärmetauscher,
welcher mit einem ersten Wärmeträgerkreis
verbunden ist, beträgt
typischerweise zwischen 350 bis 450°C und nach einem Wärmetauscher,
welcher mit einem zweiten Wärmeträgerkreis
verbunden ist, beträgt
sie typischerweise 180 bis 200°C.
Die Wärmeträgerkreise
arbeiten typischerweise bei durchschnittlichen Temperaturen von 60
bis 100°C.
Es ist möglich,
eine Anordnung bereitzustellen, bei welcher, nachdem die Heizflächen insbesondere
durch kondensierende Kohlenwasserstoffe in einem Übermaß verschmutzt
worden sind oder andernfalls wie gewünscht, eine Arbeitsweise der Anordnung
gewechselt wird, wie nachfolgend beschrieben wird.
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Bei der ersten Arbeitsweise wird
Gas dazu veranlasst, in einem Wärmeübertragungsraum
zunächst
durch den ersten Wärmetauscher
und danach durch den zweiten Wärmetauscher
zu strömen,
wobei der Wärmeträger des
ersten Wärmeträgerkreislaufs
veranlasst wird, durch den ersten Wärmetauscher zu strömen, und
der Wärmeträger des
zweiten Wärmeträgerkreislaufs
veranlasst wird, durch den zweiten Wärmetauscher zu strömen. Wenn
beispielsweise in einer Situation durch ein geeignetes Mittel erkannt
wird, dass die Oberfläche
der Wärmetauscher,
insbesondere des letzten im Gasstrom, übermäßig verschmutzt, ist, wird
das Gas in einer zweiten Arbeitsweise veranlasst, im Wärmeübertragungsraum
zunächst
durch den zweiten Wärmetauscher und
danach durch den ersten Wärmetauscher
zu strömen,
wobei der Wärmeträger des
ersten Wärmeträgerkreislaufs
veranlasst wird, durch den zweiten Wärmetauscher zu strömen und
der Wärmeträger des
zweiten Wärmeträgerkreislaufs
veranlasst wird, durch den ersten Wärmetauscher zu strömen. In
diesem Fall wird der Wärmetauscher,
welcher auf der niedrigeren Temperatur in der ersten Arbeitsweise gearbeitet
hat, auf der höheren
Temperatur in der zweiten Arbeitsweise arbeiten, wobei die während der
ersten Arbeitsweise auf seinen Oberflächen gebildeten Ablagerungen
wärmer
werden und ihre Ablösung
stattfinden wird. Insbesondere wenn es um klebrige und anhaftende
Ablagerungen geht, welche durch Kondensation gebildet wurden, steigert
der Wechsel der Arbeitsweise gemäß der Erfindung
die Temperatur der Ablagerungen, und sie werden weicher und fließen vorteilhafterweise
an den Wärmeübertragungsoberflächen herunter,
bis sie die Wärmeübertragungsoberfläche verlassen
haben und sich in den unteren Abschnitt des Wärmeübertragungsraums bewegen, wo
sie aus dem System entfernt werden können. Auf diese Weise wird,
während
der Betrieb der Anordnung fortgesetzt wird, die Arbeitsweise zwischen
der ersten und der zweiten Arbeitsweise, wie erforderlich, hin und
zurück
gewechselt.
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Die Betriebsdauern für die erste
und die zweite Arbeitsweise können
stets gemäß den fraglichen
Umständen
angepasst werden. Falls gewünscht,
ist es möglich,
hauptsächlich
in der ersten Arbeitsweise zu arbeiten und nur während des Reinigungsbetriebs
in der zweiten Arbeitsweise. Dieses wird vornehmlich praktiziert,
wenn die Wärmeübertragungsoberflächen so
ausgelegt sind, dass der erste Wärmetauscher
nach Kriterien ausgelegt wurde, welche vornehmlich durch den ersten
Wärmeträgerkreis
festgelegt sind, und der zweite Wärmetauscher nach Kriterien
ausgelegt wurde, welche vornehmlich durch den zweiten Wärmeträgerkreis
festgelegt sind. In diesem Fall kann während der zweiten Arbeitsweise
ein Teil des Wärmeträgers des
zweiten Wärmeträgerkreislaufs
den ersten Wärmetauscher
umgehen, wodurch ein gewünschter
Heizwert erzielt werden kann.
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Die Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung enthält vorzugsweise
einen Wärmeübertragungsraum,
welcher zwei pa rallele Strömungskanäle umfasst,
in welchen jeweils wenigstens ein Wärmetauscher angeordnet ist
und die mit ihren anderen Enden an einem gemeinsamen Raum anliegen.
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Die vorliegende Erfindung stellt
im Vergleich mit dem Stand der Technik eindeutige Vorteile bereit. Zunächst ist
das Verfahren beispielsweise im Vergleich zur Reinigung mit Wasser
sehr wirksam, welches keine große
Wirkung auf Ablagerungen aufweist, welche durch kondensierte Kohlenwasserstoffe
gebildet werden. Zusätzlich
wird die Reinigung der Heizflächen
während
des normalen Herstellungsbetriebs durchgeführt, wobei die Wärmerückgewinnung praktisch
unbehindert ist und Wärmeverluste
z. B. wegen Verdampfung von Wasser nicht stattfinden (wie es bei
der Reinigung mit Wasser auftritt). Folglich können mittels der vorliegenden
Erfindung die Wärmetauscher
besonders sauber gehalten werden, da der Wechsel der Arbeitsweise
stets bedarfsweise ausgeführt
werden kann, ohne den Betrieb zu beeinträchtigen. Zusätzlich verbraucht
die vorliegende Erfindung keinen zusätzlichen Hilfsstoff für die Reinigung,
und auch die Abnutzung von Bauteilen wird minimiert.
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Die Erfindung wird nun nur als Beispiel
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
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1 eine
teilweise im Schnitt dargestellte, perspektivische Schemaansicht
einer Lösung
der Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung
gemäß der Erfindung 15t;
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2 eine
schematische Anordnung der Vorrichtung aus 1 in einer ersten Arbeitsweise ist;
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3 eine
schematische Anordnung der Vorrichtung aus 1 in einer zweiten Arbeitsweise ist;
und
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4 eine
schematische Anordnung einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung
zur Wärmerückgewinnung
gemäß der Erfindung
in ihrer zweiten Arbeitsweise ist.
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1 zeigt
einen Kessel zur Abwärmerückgewinnung
10, welcher einen Wärmeübertragungsraum 11 umfasst,
welcher durch Wandstrukturen begrenzt ist. Der Wärmeübertragungsraum ist vorzugsweise
im Wesentlichen vertikal angeordnet und umfasst vorzugsweise zwei
parallele Strömungskanäle 11', 11'', welche an einem ihrer Enden (den
unteren Enden, wie gezeigt) mit einem gemeinsamen Raum verbunden
sind. Die Kanäle 11', 11'' werden durch eine vertikale Zwischenwand 17 getrennt.
Wenigstens ein Wärmetauscher 12, 13 ist
in jedem der parallelen Strömungskanäle angeordnet.
In der in 1 gezeigten
Ausführungsform
umfassen die Wärmetauscher
Wärmeübertragungsoberflächen von
im Wesentlichen übereinstimmendem
Wärmeübertragungsvermögen. Ihre
Oberflächenbereiche
können beispielsweise ähnlich sein,
oder sie können
auf andere Weise derartig angeordnet sein, dass ihr Betrieb sich
einander entspricht. Andere Wärmetauscher (nicht
gezeigt) können
bereitgestellt werden, vorzugsweise in der Anordnung zwischen den
Wärmetauschern 12 und 13 in
der Gasströmungsrichtung.
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Es werden an den anderen Enden (den
oberen Enden in 1) der
Kanäle 11', 11'' Mittel zur Richtungsänderung
der Gasströmung
durch die Kanäle
bereitgestellt. Diese Mittel enthalten zwei Kammern 14, 15,
welche durch eine Trennwand 16 voneinander getrennt sind.
In der gezeigten Anordnung sind die Trennwand 16 und die
Zwischenwand 17, welche die Strömungskanäle 11', 11'' begrenzt,
mit ihren Flächen
vertikal, jedoch in einem Winkel, z. B. 90°, zueinander angeordnet. Die
Trennwand 16 verhindert auch die direkte Strömungsverbindung
zwischen Gaseinlass 18 und Gasauslass 19. Der
Gaseinlass 18 steht im Betrieb in Verbindung mit Gaserzeugungsgerät 2 (gezeigt
in der
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2, 3 und 4).
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Vorteilhafterweise kann die vorliegende
Erfindung zur Wärmerückgewinnung
aus Gasen von einem Kolbenmotor, welcher gasförmigen Brennstoff verwendet,
wegen der Beständigkeit
und des Temperaturniveaus der Gase aus einem derartigen Motor eingesetzt
werden. Die Wandstrukturen des Wärmeübertragungsraums 11 dienen
auch als Wände,
welche die Kammern 14, 15 begrenzen, wobei die
Struktur vorteilhafterweise als eine Einheit angeordnet ist. Die
Wände,
welche die Kammern 14, 15 begrenzen, können beispielsweise
auch als gekühlte
Wände konstruiert
werden, wobei auch Wärmeübertragungsoberflächen zu
den Wänden
gehören.
Zusätzlich
können
die Kanäle 11', 11'' leicht belüftet werden, da sie im Wesentlichen
vertikal sind.
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Die Kammern 14 und 15 sind
getrennt an einen der Strömungskanäle 11' oder 11'' anschließbar, so dass Gas dazu veranlasst
wird, stets durch beide Kanäle
zu strömen.
Dies wird durch die Ventile 20 und 21 erreicht,
welche in den Kammern 14 bzw. 15 bereitgestellt
werden, In 1 werden
die Ventile als Schieberventile gezeigt, durch welche, wenn eine
der beiden Ventilöffnungen 20 (und 21)
offen ist, die andere der beiden Ventilöffnungen 20 (und 21)
geschlossen wird. Folglich steht, wie in 1 gezeigt, das obere Ende des Kanals 11' mit der Kammer 14 über das
offene Ventil 21 in Verbindung, jedoch wegen des geschlossenen
Ventils 20 nicht mit der Kammer 15, während das
obere Ende des Kanals 11'' über das
offene Ventil 20 mit Kammer 15 in Verbindung steht,
jedoch wegen des geschlossenen Ventils 21 nicht mit Kammer 14.
Es ist offensichtlich, dass die Ventile verschiedenen Typs sein
können,
beispielsweise Drosselklappenventile. Es ist für den Betrieb wesentlich, dass
die Ventile jeder Kammer z. B. zwangsgesteuert sind, so dass eine
Strömungsverbindung
aus jeder Kammer 14, 15 nur mit jeweils einem
der Kanäle 11', 11'' hergestellt werden kann und so dass
das Gas dazu veranlasst wird, stets durch beide Kanäle zu strömen. Die
Strömungssteuerung des
Gases durch die in 1 gezeigten
Schieberventile 20, 21 findet durch Ausführung einer
Druck- oder Zugbewegung am Schaft der Ventile statt, wobei nur einer
der Kanäle 11', 11'' mit der Kammer 14, 15 in
Verbindung steht.
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Das Nachstehende beschreibt den Betrieb der
Anordnung unter Bezugnahme auf die schematische 2. Gas wird dazu veranlasst, von einem Gaserzeugungsgerät 2 zum
Gaseinlass 18 zu strömen.
Nach dem Durchgang durch den Gaseinlass 18 wird der Gasstrom
in einer jeweils gewünschten
Weise in den Wärmeübertragungsraum 11 geleitet.
In einer erstem hier gezeigten Arbeitsweise strömt das Gas über das Ventil 21 in
den Kanal 11'.
(Bei den dargestellten Ausführungsformen
sind die „geöffneten" Ventile durch stärkere Linien
dargestellt, und die „geschlossenen" Ventile sind durch
normale Linien dargestellt). Das Gas strömt durch den Kanal 11' im Wesentlichen
vertikal abwärts
und überströmt den Wärmetauscher 12,
welcher Wärme
auf den Wärmeträger überträgt, welcher
im Wärmetauscher
fließt.
Wie aus 2 ersichtlich
ist, ist der Wärmetauscher 12 mit
einem ersten Wärmeträgerkreislauf 311, 312 verbunden,
welcher auf einer höheren
Temperatur arbeitet als ein zweiter Wärmeträgerkreislauf 301, 302. Der
erste Wärmeträgerkreislauf
wird auch als ein HT-Kreis bezeichnet, und der zweite Wärmeträgerkreislauf
wird als ein NT-Kreis bezeichnet. Die Anordnung umfasst folglich
Mittel zum selektiven Verbinden der Wärmeträgerkreisläufe 212, 214, 221, 223, 222, 224, 211, 213 mit
einem der wenigstens zwei getrennten Wärmetauscher 12, 13.
Der Wärmeträger aus
dem ersten Wärmeträgerkreislauf 311, 312 wird unter
der Kontrolle der Ventile 212, 214 entweder in den
Wärmetauscher 12,
welcher im Kanal 11' lokalisiert
ist, oder in den Wärmetauscher 13 geleitet,
welcher im Kanal 11'' lokalisiert
ist. Bei der in 2 gezeigten
ersten Arbeitsweise ist das Ventil 212 geöffnet (in
der Zeichnung durch stärkere
Linien dargestellt) und das Ventil 214 geschlossen. Der
Wärmeträger wird
folglich in den Wärmetauscher 12 eingespeist,
welcher im Kanal 11' lokalisiert
ist und dementsprechend nun zuerst im Gasstrom liegt. Der Wärmeträger wird
unter der Kontrolle der Ventile 221 und 223 zum
ersten Wärmeträgerkreis
zurückgeführt. Bei der
in 2 gezeigten ersten
Arbeitsweise ist das Ventil 221 geöffnet (durch stärker gezeichnete
Linien dargestellt) und das Ventil 223 geschlossen.
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Nach dem Durchgang durch den Wärmetauscher 12 tritt
das Gas in einen gemeinsamen Raum ein, welcher die Strömungskanäle 11', 11'' verbindet und von welchem es zum
Boden des zweiten Strömungskanals 11'' geleitet wird. Der Strom wechselt die
Richtung um ungefähr
180° von
der Abwärtsbewegung
durch Kanal 11' zur
Aufwärtsbewegung durch
Kanal 11''. Das Gas strömt aufwärts durch
den Wärmetauscher 13,
welcher Wärme
auf den Wärmeträger überträgt, welcher
durch den Wärmetauscher strömt. Wie
aus 2 ersichtlich ist,
ist der Wärmetauscher 13 mit
einem zweiten Wärmeträgerkreislauf 301, 302 verbunden,
welcher auf einer niedrigeren Temperatur arbeitet als der erste
Wärmeträgerkreislauf 311, 312.
Der Wärmeträger aus
dem zweiten Wärmeträgerkreis 301, 302 wird
unter der Kontrolle der Ventile 222 und 224 entweder
in den Wärmetauscher 12,
welcher im Kanal 11' lokalisiert
ist, oder in den Wärmetauscher 13 eingespeist,
welcher im Kanal 11'' lokalisiert
ist. Wie in 2 gezeigt,
ist das Ventil 222 geschlossen, und das Ventil 224 ist
geöffnet.
Der Wärmeträger wird
somit durch den Wärmetauscher 13 geleitet,
welcher im Kanal 11'' lokalisiert ist
und im zweiten Gasstrom liegt – d.h.,
bei der ersten Arbeitsweise strömt
das Gas zuerst abwärts durch
Kanal 11' über den
Wärmetauscher 12 und dann
aufwärts
durch Kanal 11'' über den Wärmetauscher 13. Die
Anordnung wird in dieser ersten Arbeitsweise für eine gewünschte Zeitdauer betrieben oder vorteilhafterweise
bis die Arbeitsweise als Ergebnis eines vorbestimmten Ereignisses
gewechselt wird.
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Das vorbestimmte Ereignis, welches
die Arbeitsweise wechselt, kann vorzugsweise beispielsweise das
Folgende umfassen. Während
des Betriebs der Anordnung werden Messinformationen an einer Zentraleinheit 1 wenigstens
vom Wärmeübertragungsvorgang
gesammelt. Die gesammelten Messinformationen werden mit Sollwerten
verglichen, welche in der Zentraleinheit 1 gespeichert
wurden oder welche für
sie verfügbar
sind, und falls die Messinformationen sich von den Sollwerten um
mehr als einen vorbestimmten Betrag unterscheiden, wird die Arbeitsweise
der Anordnung gewechselt. Informationen über den Wärmeträger werden durch Temperatursensoren 23, 24 gesammelt,
welche in den Wärmeträgerkanälen bereitgestellt
sind, und/oder Informationen über
Gasdruckdifferenz und/oder Gastemperatur werden durch Druck- und/oder
Temperatursensoren 23, 24 gesammelt, welche in
den Gasstromkanälen
bereitgestellt sind, um als Messinformationen verwendet zu werden.
Wenn folglich beispielsweise die Druckdifferenz des Gasstroms über einen
Sollwert steigt oder die Temperatur des Wärmeträgers, welcher aus einem Wärmetauscher kommt,
nicht auf einem vorbestimmten Niveau liegt, wird die Arbeitsweise
gewechselt.
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In 3 wird
die zweite Arbeitsweise. der Anordnung gezeigt, welche nachfolgend
beschrieben wird. Die Bezugszeichen in 3 entsprechen denjenigen der 2. Das Gas, welches in die
Anordnung eintritt, wird nun in der dargestellten zweiten Arbeitsweise
veranlasst, vom Gaserzeugungsgerät 2 durch
den Gaseinlass 18 über
das geöffnete
Ventil 21 (in stärkeren
Linien dargestellt) in den Kanal 11'' zu strömen. Das
Gas strömt
im Wesentlichen vertikal abwärts
durch den Kanal 11'' und überströmt den Wärmetauscher 13,
welcher Wärme
auf den Wärmeträger überträgt, welcher
im Wärmetauscher
fließt. Wie
aus
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3 ersichtlich
ist, ist der Wärmetauscher 13,
welcher vorher während
der ersten Arbeitsweise mit dem NT-Kreis verbunden war, nun mit
dem HT-Kreis 311, 312 verbunden, wobei eine Reinigungswirkung
der Wärmeübertragungsoberflächen erzielt
wird. Alle Ablagerungen, welche sich während der ersten Arbeitsweise
auf den Oberflächen
des Wärmetauschers
angesammelt haben, werden weich. Dies ist insbesondere der Fall,
wenn die Anordnung zur Wärmerückgewinnung
aus den Abgasen eines Gasmotors angepasst ist. Komponenten, welche
auf Oberflächen
kondensiert und verhärtet sind,
werden weich und fließen
von der Oberfläche der
Wärmetauscher
ab, von wo sie durch eine Ablassöffnung 28 aus
der Anordnung entfernt werden können.
Ein Ventil der Ablassöffnung
wird vorzugsweise durch die Zentraleinheit 1 beispielsweise
so gesteuert, dass das Ventil nach jedem Wechsel der Arbeitsweise
für eine
gegebene Zeit geöffnet
wird.
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Der Wärmeträger aus dem HT-Kreis 311, 312 wird
nun durch das geöffnete
Ventil 214 des Ventilpaars 212, 214 in
einen Wärmetauscher 13 in
dem Kanal 11'' geleitet, welcher
nun der erste Kanal im Weg des Gasstroms ist. Der Wärmeträger wird
unter der Kontrolle des geöffneten
Ventils 223 des Ventilpaares 221, 223 in
den ersten Wärmeträgerkreis
zurückgespeist.
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Nach dem abwärts gerichteten Strömen über den
Wärmetauscher 13 tritt
das Gas in den gemeinsamen Raum ein, welcher die Böden der
Strömungskanäle 11', 11'' verbindet und von welchem das
Gas dann zum Boden des Kanals 11' geleitet wird. Die Fließrichtung
des Gases wechselt folglich um ungefähr 180° von der Abwärtsbewegung durch Kanal 11'' zur Aufwärtbewegung durch Kanal 11'. Das Gas strömt aufwärts über den
Wärmetauscher 12 im
Kanal 11',
wobei Wärme
auf den Wärmeträger übertragen
wird, welcher durch den Wärmetauscher
strömt. Wie
aus 3 ersichtlich ist,
ist der Wärmetauscher 12 mit
dem zweiten Wärmeträger kreislauf 301, 302 verbunden,
d. h. mit dem NT-Kreis 301, 302. Der Wärmeträger aus
dem NT-Kreis 301, 302 wird durch das geöffnete Ventil 222 des
Ventilpaares 222, 224 in den Wärmetauscher 12 im
Kanal 11' eingespeist, dessen
Wärmetauscher
nun im zweiten Kanal im Gasstrom liegt. Die Anordnung wird nun in
dieser zweiten Arbeitsweise für
eine gewünschte
Zeitdauer betrieben oder vorteilhafterweise bis die Arbeitsweise
gewechselt wird, vorzugsweise wieder beim Auftreten eines vorbestimmten
Ereignisses.
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Eine steuerbare Zentraleinheit 1 oder
dergleichen wird zur Betriebssteuerung der Ventile bereitgestellt.
Der Betrieb der Ventile 20, 21, welche den Gasstrom
führen
oder steuern, ist mit den Ventilen 211, 212, 213, 214, 221, 222, 223, 224 synchronisiert,
welche den Wärmeträger so steuern,
dass die Ventile jeder Kammer zwangsgesteuert sind, so dass eine
Strömungsverbindung
aus einer Kammer mit nur jeweils einem der Strömungskanäle 11', 11'' hergestellt
werden kann und so dass das Gas stets veranlasst wird, durch beide
der Kanäle 11', 11'' zu strömen, und so dass der HT-Kreis
stets mit einem Wärmetauscher
verbunden ist, welcher einem Wärmetauscher
vorgeschaltet ist, welcher mit dem NT-Kreis verbunden ist.
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In 4 wird
eine Anordnung entsprechend der in 3 gezeigten
zweiten Arbeitsweise gezeigt. Diese Anordnung entspricht einer Situation,
in welcher die Wärmeübertragungsoberflächen der
Wärmetauscher
so ausgelegt wurden, dass der erste Wärmetauscher 12 nach
Kriterien ausgelegt wurde, welche vornehmlich durch den ersten Wärmeträgerkreis 311, 312 festgelegt
sind, d. h. großflächiger ist, bzw.
der zweite Wärmetauscher 13 nach
Kriterien ausgelegt wurde, welche vornehmlich durch den zweiten
Wärmeträgerkreis 301, 302 festgelegt
sind, d. h. eine geringere Fläche
besitzt. In diesem Fall kann während
der zweiten Arbeitsweise ein Teil des Wärmeträgers des NT-Kreises über eine
Rohrleitung 227 den ersten Wärmetauscher umgehen. In diesem Fall
können
die wiedervereinigten Wärmeübertragungsmedien
eine Temperatur aufweisen, welche einer Situation des Betriebs in
der ersten Arbeitsweise genauer entspricht. Der Gasstrom entspricht
in diesem Fall dem in 3 gezeigten.
Der Wärmetauscher 13 ist
mit dem ersten Wärmeträgerkreis,
d. h. mit HT-Kreis 311, 312, verbunden. Gemäß 4 kann zur Kompensation
der größeren Leistung,
welche durch den größeren Oberflächenbereich
des Wärmetauschers 12 erhalten
wird, ein Teil des Wärmeträgers des
NT-Kreises 301, 302 durch eine Rohrleitung 227 den
Wärmetauscher 12 umgehen.
Die Rohrleitung 227 wird vorteilhafterweise mit einem Schlussventil 225 und
einem Steuerventil 226 versehen, mittels welchen die Fließgeschwindigkeit
eingestellt werden kann. Die Anordnung wird mit der zweiten Arbeitsweise
für eine
Zeit betrieben, welche erforderlich ist, um den Wärmetauscher 13 zu
reinigen, wonach die Arbeitsweise wieder gewechselt wird. Die vorstehende
Offenbarung ist bloß eine
Möglichkeit
der Implementierung der Anordnung der Wärmeträgerkreise, und zusätzlich zum
vorstehend Offenbarten können
die Wärmeträgerkreise
mit getrennten Schleifen bereitgestellt werden, welche durch Umwälzpumpen
betrieben werden. Auf diese Weise können die Einlass- und Auslassströme der getrennten Schleifen
getrennt eingestellt werden (nicht gezeigt).
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Eine entsprechende Wirkung kann auch durch
eine solche Anordnung des Gasseitenstroms erzielt werden, dass die
Position des Ventils so verändert
wird, dass ein Anteil des Gases die Wärmetauscher durch direktes
Strömen
durch den Wärmetauscherraum
aus Kammer 14 in Kammer 15 umgeht. Dies kann beispielsweise
dadurch erreicht werden, dass das Paar Öffnungen, welches im Prinzip bei
jeder Arbeitsweise geschlossen werden muss, nicht vollständig geschlossen
ist, aber beide der Ventilöffnungen
in der Kammer durch die Ventile 20, 21 (1) richtig offen gelassen
werden.
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In manchen Fällen, beispielsweise um die Überwachung
der Anordnung während
des Betriebs sicherzustellen, kann es vorteilhaft sein, die Reinigung,
d. h. den Wechsel der Arbeitsweise, durch vollständig manuellen Betrieb durchzuführen.
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Die gesamte Wärmetauscheranordnung kann derartig
angepasst, werden, dass die Gasverbindungen unter den Kanälen liegen.
Die Wärmetauscher
können,
entsprechend ihren tatsächlichen
Verbindungen, mit, dem Wärmeträgerkreis
entweder als Parallel-, Gegen- oder Querströmungstyp arbeiten. Die Anordnung
kann auch andere Wärmetauscher und
Wärmeträgerkreise
umfassen.