DE972335C

DE972335C - Verfahren und Vorrichtung zur Ausnutzung der fuehlbaren Waerme von Nutzgas aus Gaserzeugern

Info

Publication number: DE972335C
Application number: DED3151D
Authority: DE
Inventors: Alfred Schneemilch
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1944-04-19
Filing date: 1944-04-19
Publication date: 1959-07-02

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme von Nutzgas aus Gaserzeugern Es sind die verschiedensten Verfahren zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme von Nutzgas aus Gaserzeugern bekanntgeworden. Im wesentlichen kennt die Technik zwei Arten des Wärmeaustausches zwischen Gasen, Flüssigkeiten und festen Stoffen. So kann der Wärmeaustausch nach dem Rekuperativprinzip oder nach dem Regenerativprinzip erfolgen.
Bei einem bekanntgewordenen Verfahren werden als Wärmeträger Körner oder körnige Stoffe benutzt, die im Kreislauf durch einen von ihnen erfüllten Schacht durchgesetzt werden und dabei von einem sie durchströmenden Gas in einer ersten Kammer Wärme aufnehmen, diese Wärme weitertragen und in einer anderen Kammer an ein anderes Gas wieder abgeben.
Als zweckmäßig hat sich die Anordnung der beiden Kammern übereinander herausgestellt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Behandlung der Wärmeentziehung des Nutzgases vorteilhaft in einem oberen Abschnitt der Einrichtung erfolgt, worauf der Wärmeträger in mehr oder weniger freiem Fall über einen Verbindungskanal in die untere Kammer eintritt und seine Nutzwärme an ein zur Gaserzeugerbeheizung dienendes gasförmiges Medium abgibt. Eine weiter vorgesehene Fördereinrichtung bringt den nunmehr abgekühlten Wärmeträger wieder zur oberen Kammer zurück.
Nachteilig bei diesen bekanntgewordenen Verfahren und Vorrichtungen war der Umstand, daß eine Vermischung des durch den Wärmeträger angeheizten gasförmigen Mediums mit dem gekühlten Nutzgas erfolgte bzw. die dem Gas entzogene Wärme durch in die Gasbehandlungskammer mitaufsteigende, angeheizte Luft wieder zugeführt wurde, so daß das Nutzgas mit ziemlich hoher Temperatur aus der Anlage austrat und der angestrebte Nutzeffekt der Wärmeausnutzung ein sehr geringer war.
Es ist bei Einrichtungen zur Durchführung katalytischer Gasreaktionen, bei denen ein körniger Stoff nacheinander zwei Kammern durchsetzt, um in der einen eine Reaktion herbeizuführen und in der anderen regeneriert zu werden, bekannt, in die Verbindungsleitung der beiden Kammern ein Sperrmittel, unter anderem auch Wasserdampf, einzuleiten und so den Gasdurchtritt aus der einen in die andere Kammer zu verhindern.
Gemäß der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme von Nutzgas aus Gaserzeugern, bei dem Körner oder körnige Stoffe als Wärmeträger im'Kreislauf durch einen von ihnen erfüllten Schacht durchgesetzt werden, aus dem sie in einer ersten Kammer durchströmenden Nutzgas Wärme aufnehmen und sie in einer zweiten Kammer an die durch diese geleitete Vergasungsluft wieder abgeben, und in die Verbindungsleitung der beiden Kammern Wasserdampf als den Luftdurchtritt aus der zweiten in die erste Kammer hinderndes Sperrmittel eingeleitet wird, der Sperrdampf so eingeleitet, daß er vornehmlich in die zweite Kammer gelangt, und mit der dort erhitzten Vergasungsluft zusammen dem Gaserzeuger als Vergasungsdampf zugeleitet. Zu diesem Zweck wird bei einer zur Durchführung dieses Verfahrens dienenden, aus zwei nacheinander von dem Wärmeträger durchsetzten Kammern, einem sie miteinander verbindenden Kanal und einer in diesen Kanal einmündenden Sperrdampfzuleitung bestehenden Einrichtung ein für die Einführung des Sperrdampfes dienender Ringraum dicht über dem Austrittsringraum der unteren Kammer angeordnet.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dienender Wärmeaustauscher dargestellt.
Der senkrecht angeordnete Durchsatzschacht für den Wärmeträger ist mit i bezeichnet. Nach oben ist der Schacht durch eine Decke 2 abgeschlossen, durch die hindurch das Zulaufrohr 3 für das den Wärmeträger bildende körnige Gut von oben her hineinragt. über dem Schacht ist die Beschickungsvorrichtung angeordnet. Diese hat eine drehbare Wasserschüssel 4 mit einem das Zulaufrohr umgebenden, nach oben verjüngten und oben offenen Kegelmantel s. Um den Kegelmantel s herum ist ein Kranz von feststehenden Räumschaufeln 6 in einer Glocke 7 angeordnet. Die Räumschaufeln 6 sind so angestellt, daß sie bei der Drehbewegung der Schüssel 4 das in diese eingebrachte Gut nach oben über den Kegelmantel 5 ablenken, so daß es über dessen oberen Rand in das Einlaufrohr 3 fällt. Ähnlich beschaffen ist die unter dem Schacht befindliche Austragvorrichtung für das Gut. Ein Auslaufrohr 8 ragt in eine drehbare Wasserschüssel 9, in der feststehende Räumschaufeln io angeordnet sind, die das Gut beim Drehen der Schüssel über den oberen Rand hinwegbefördern, so daß es über eine Rutsche r i in den Aufnahmetrichter 12 einer Fördervorrichtung fallen kann. Die Fördervorrichtung, welche das unten ausgetragene Gut nach oben in den Schacht zurückbringt, ist in der Zeichnung durch eine mit Pfeilen versehene Linie 13 angedeutet.
Bei dem Schacht i sind drei Teile zu unterscheiden. Die obere Kammer 14, in die das Zulaufrohr 3 einmündet, ist unten an die Zuleitung 15 für das heiße, von einem Gaserzeuger kommende Gas und oben unter der Decke 2 an die Austrittsleitung 16 für dieses Gas angeschlossen. An den Verbindungskanal 17 schließt unten die Kammer 1ß an. In die Kammer 18 wird durch die Leitung i9 die einem Gaserzeuger zuzuführende Vergasungsluft eingeführt und oben durch eine Leitung 2o abgeführt. Der Verbindungskanal 17 soll durch seinen kleinen OOuerschnitt zwischen den die beiden Gase führenden Kammern 14 und 1ß eine Trennung bewirken. In ihn wird durch eine Leitung 2i Wasserdampf eingeführt, der einen etwas höheren Druck als die beiden Gase hat, so daß er sich nach den Kammern 14 und 18 verteilt.
Um eine einwandfreie Zu- und Abführung der in Wärmetausch zu bringenden Gase und des Sperrmittels zu erzielen, sind im Schacht an den Stellen, an denen die Leitungen 15, 16, i9, 2o und 2i münden, Verteilungs- und Sammelringräume 22, 23, 24, 25 und 26 vorgesehen, die nicht von dem Wärmeträger ausgefüllt werden. Der Ringraum 23 in der Kammer 14 wird dadurch erzeugt, daß das Zulaufrohr 3 ein Stück weit in den Schacht hineinragt, so daß von seinem unteren Rand aus das Gut im Böschungswinkel liegt. An den übrigen Stellen sind ringförmige Erweiterungen der Schachtteile vorgesehen, in die jeweils der darüberliegende Schachtteil etwas hineinsticht, so daß auch wieder das Gut im Böschungswinkel liegt und. darüber ein freier Ringhohlraum gebildet wird.
Die Wirkungsweise des Wärmetauschers ist folgende: Der durch ein körniges Gut gebildete Wärmeträger wird mit einer bestimmten, durch die Fördervorrichtungen regelbaren Geschwindigkeit im Kreislauf durch den Schacht durchgesetzt. Die obere Kammer 14 durchströmt das heiße Gas, und dieses gibt seine Wärme an den Wärmeträger ab, worauf es stark abgekühlt durch die Leitung 16 austritt. Die Eintrittstemperatur des Gases beträgt beispielsweise goo° C und die Austrittstemperatur 300° C. Der aufgeheizte Wärmeträger wandert über den Kanal 17 nach der unteren Kammer i8 und gibt dort seine Wärme an die durch die Kammer geleitete Vergasungsluft ab. Die Eintrittstemperatur beträgt beispielsweise 2o° C und die Austrittstemperatur 8oo° C. Der abgekühlte Wärmeträger wird unten durch die beschriebenen Einrichtungen ausgetragen und durch die Fördervorrichtung 13 wieder der Beschickungsvorrichtung am oberen Schachtende zugeführt, um erneut der Aufheizung und Abkühlung unterworfen zu werden. Die Anordnung des heißen Schachtteiles oben hat den Vorteil, daß die Fördervorrichtung nur den abgekühlten Wärmeträger zu fördern hat, so daß die Wärmeverluste gering ausfallen und die Fördervorrichtung geschont wird.
Das in den Kanal 17 eingeführte Sperrmittel verteilt sich auf die beiden Kammern 14 und 18. Im vorliegenden Falle ist die Anordnung so getroffen, daß der Sperrdampf vornehmlich nach der aufzuheizenden Luft geht, welche einem Gaserzeuger als Vergasungsmittel zugeführt wird. Der Sperrdampf dient hierbei gleichzeitig als Vergasungsdampf und wird in entsprechender Menge zugeführt. Damit der Dampf vornehmlich zur Luft geht, ist der Ringraum 26 im Kanal 17, in den der Dampf geleitet wird, so dicht wie möglich über dem Austrittsringraum 25 der unteren Kammer 18 angeordnet.
In der heißen Kammer 14 können die Körner, wenn das Gas mit einer Temperatur eintritt, die höher ist als die Schlackenschmelztemperatur, durch Schlackenansatz im Durchmesser wachsen. Ein Zusammenwachsen der Körner wird dadurch vermieden, daß die Körner in stetiger Bewegung sind. Das Wachsen der Körner schadet nicht, weil dadurch die Gasdurchlässigkeit der Schicht nicht beeinträchtigt wird. Außerdem kann in die Fördervorrichtung 13 eine Separier-Einrichtung eingebaut werden, die unerwünscht groß gewordene Körner ausscheidet.
Die von den heißen Gasen mitgeführten festen Bestandteile werden in dem Wärmeträger zum großen Teil zurückgehalten. Die zurückgehaltenen noch brennbaren Bestandteile werden mit der Luft in der unteren Kammer 18 verbrannt und so vollkommen ausgenutzt. In der Fördervorrichtung kann eine Absiebung der Rückstände vorgenommen werden.
Der Ausdruck Körner ist im allgemeinen Sinne aufzufassen. Die Teilchen können kugelrund aber auch kantig oder länglich sein. Es können auch Körner verschiedener Größe benutzt werden. Ringe sind ebenfalls als Äquivalente zu Körnern zu betrachten. Auch Körner aus Metallen, z. B. Eisen, sind anwendbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme von Nutzgas aus Gaserzeugern, bei dem Körner oder körnige Stoffe als Wärmeträger im Kreislauf durch einen von ihnen erfüllten Schacht durchgesetzt werden, aus dem sie in einer ersten Kammer durchströmenden Nutzgas Wärme aufnehmen und sie in einer zweiten Kammer an die durch diese geleitete Vergasungsluft wieder abgeben, und in die Verbindungsleitung der beiden Kammern Wasserdampf als den Luftaustritt aus der zweiten in die erste Kammer hinderndes Sperrmittel eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrdampf so eingeleitet wird, daß er vornehmlich in die zweite Kammer gelangt und mit der dort erhitzten Vergasungsluft zusammen dem Gaserzeuger als Vergasungsdampf zugeleitet wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, bestehend aus zwei nacheinander von dem Wärmeträger durchsetzten Kammern, einem sie miteinander verbindenden Kanal und einer in diesen Kanal einmündenden Sperrdampfzuleitung, dadurch gekennzeichnet, daß ein für die Einführung des Sperrdampfes dienender Ringraum (26) dicht über dem Austrittsringraum (25) der unteren Kammer (18) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 102 359, 241585, 274 010, 292 696, 636 892, 666 667, 7I5 o66; britische Patentschriften Nr. 23 126 aus dem Jahre 1898 und 21 739 aus dem Jahre 1913; britische Patentschriften Nr. 212671, 525 197; USA.-Patentschriften Nr. 1 148 331, 1614 387, 1977 684, 2 239 801, 2 320 318; französische Patentschrift Nr. 833 757; dänische Patentschrift Nr. 61 o62; norwegische Patentschrift Nr. 6o 147. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 755 753.