DE69100545T2 - Vorrichtung zur Aufwärmung von zwei Gasfraktionen in Wärmeaustausch mit Rauchgasen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhitzung von zwei Gasteilströmen, die unterschiedlich sind oder unterschiedliche Drücke aufweisen, durch Wärmeaustausch mit Rauch, der aus der Verbrennung eines Brennstoffs entsteht, insbesondere im Wirbelbett, mit Rohrbündeln, die von dem Rauch durchströmt werden und um die ein erster Teilstrom des zu erhitzenden Gases im Inneren eines Behälters strömt, der von einem Raum umgeben ist, in dem ein zweiter Gasteilstrom zirkuliert.
• Wenn man durch Wärmeaustausch mit Rauch zwei verschiedene Gase oder Gase mit unterschiedlichem Druck erhitzen will, zum Beispiel einen ersten Teilstrom für das Wirbelbett eines pulvrigen Brennstoffs und einen zweiten Teilstrom für die Verbrennung, dann verwendet man meist zwei Wärmetauscher mit Rohrbündeln parallel nebeneinander, wie in der in der Druckschrift EP-A-246486 beschriebenen Vorrichtung. Dies macht die Anlage kompliziert und teuer. Außerdem muß man die Zufuhr von Rauch zu den beiden Wärmetauschern regulieren, um einen zu großen Unterschied zwischen den Auslaßtemperaturen des Rauchs zu vermeiden.
• Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Vorrichtung zum Erhitzen von zwei Gasteilströmen anzugeben, die unterschiedlich sind oder unterschiedliche Drücke aufweisen, wobei die Vorrichtung nur ein einziges von Rauch durchströmtes Rohrbündel aufweist und daher billiger ist als eine Vorrichtung mit zwei parallelen Wärmetauschern mit Rohrbündel. Außerdem sollen Verluste der zu erhitzenden Gasteilströme ausgeschlossen und Regulierungen der Rauchzufuhr nicht benötigt werden.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem mit Rippen versehene Wärmerohre aufweist, die zwischen dem Weg dieses ersten Gasteilstroms und dem des zweiten Gasteilstroms angeordnet sind.
• Vorzugsweise enthält der Weg des ersten Gasteilstroms Passagen mit gekreuzten Strömen in Bezug auf die Rohre, durch die der Rauch strömt, und außerhalb dieser Rohre liegende Zwischenpassagen, in denen die Enden der Wärmerohre im Wärmeaustausch mit dem zweiten Gasteilstrom liegen.
• Nachfolgend wird als Beispiel und unter Bezugnahme auf die einzige Figur der beiliegenden Zeichnung eine Vorrichtung zur Erhitzung eines Teilstroms von Luft für ein Wirbelbett und eines Teilstroms von Verbrennungsluft für einen Verbrennungsreaktor mit zirkulierendem Wirbelbett von Kohle oder einem anderen pulverförmigen fossilen Brennstoff beschrieben.
• Die Wärmetauschervorrichtung enthält ein Rohrbündel 1, das aus Rohren 5 besteht, durch die Verbrennungsrauch strömt, der bei 7 eingelassen und bei 8 ausgelassen wird. Ein Teilstrom von Verbrennungsluft, der in einen Ofen eingeblasen werden soll, zum Beispiel unterhalb des Einlasses des Kohlenstaubs im Fall des Kreislaufs von primärluft eines Verbrennungsreaktors mit Wirbelbett, wird bei 2 in einen Behälter 8A eingelassen, der das Rohrbündel 1 umgibt, und tritt erhitzt bei 6 wieder aus. Der Weg dieses Teilstroms enthält Passagen mit gekreuzten Strömen in Bezug auf die Rohre 5, die durch Pfeile 3 dargestellt sind, und Passagen parallel zu den Rohren außerhalb dieser Rohre, die durch die Pfeile 4 dargestellt sind.
• Außerdem strömt ein zweiter Teilstrom von Luft, die zum Beispiel das Wirbelbett für ein Material unterhalten soll, das in einem Wärmetauscher mit Wirbelbett verwendet wird, von einem Einlaß 9 in einen ringförmigen Raum 7A, der den Behälter 8A umgibt, und in das Innere eines äußeren Rings 11. Wärmerohre 12 mit Rippen 10, die sehr nahe beieinander liegen, da sie mit Luft arbeiten, erstrecken sich quer zu den Passagen 4 des ersten Teilstroms Luft parallel zu den Rohren und dem Raum 7, indem sie die Wand des inneren Behälters 8 durchqueren. Sie bewirken so die Übertragung eines Teils der Wärme auf den zweiten Teilstrom Luft, die vom Rauch an den ersten Teilstrom Luft in den Passagen mit gekreuzten Strömen 3 übertragen wurde. Dieser Luftteilstrom wird bei 13 abgeführt.
• Die vom Rauch herbeigeführte Wärme wird so einerseits auf den ersten Luftteilstrom und andererseits auf den zweiten Luftteilstrom mittels des ersten Luftteilstroms übertragen. Der Austausch zwischen Rauch und erstem Luftteilstrom ist optimal, da die Temperatur des ersten Luftteilstroms an seinem Ausgang unter der Wirkung des Austauschs mit dem zweiten Luftteilstrom abgesenkt wird.
• So geht zum Beispiel bei Rauch mit 300ºC am Eingang der erste Luftteilstrom von 40ºC auf 220ºC an seinem Ausgang 6 über, wogegen, wenn es den zweiten Luftteilstrom nicht gäbe, die Temperatur des ersten Teilstroms bis auf 270ºC ansteigen würde, was den Wärmeaustausch sehr erschweren würde, der von der Differenz zwischen den Temperaturen der beiden wärmeauszutauschenden Fluide abhängt.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Erhitzung von zwei Gasteilströmen, die unterschiedlich sind oder unterschiedliche Drücke aufweisen, durch Wärmeaustausch mit Rauch, der aus der Verbrennung eines Brennstoffs entsteht, insbesondere im Wirbelbett, mit Rohrbündeln (1), die von dem Rauch durchströmt werden und von einem ersten Teilstrom des zu erhitzenden Gases im Inneren eines Behälters (8A) umströmt werden, der von einem Raum (11) umgeben ist, in dem ein zweiter Gasteilstrom strömt, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem mit Rippen (10) versehene Wärmerohre (12) aufweist, die zwischen dem Weg dieses ersten Gasteilstroms und dem des zweiten Gasteilstroms angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg des ersten Gasteilstrom Passagen (3) mit gekreuzten Strömen in Bezug auf die Rohre enthält, in denen der Rauch strömt, und außerhalb dieser Rohre liegende Zwischenpassagen (4), in denen die Enden der Wärmerohre (12) im Wärmeaustausch mit dem zweiten Gasteilstrom liegen.