DE974985C - Verfahren zur Erhitzung eines fluessigen oder gasfoermigen Mittels mit Hilfe eines Stromes eines feuerfesten, Waerme uebertragenden, festen Materiales - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erhitzung eines flüssigen oder gasförmigen Mittels mit Hilfe eines Stromes eines feuerfesten, Wärme übertragenden, festen Materiales Es ist bereits ein Verfahren zur Erhitzung eines flüssigen oder gasförmigen Mittels mit Hilfe eines Stromes eines feuerfesten, Wärme übertragenden, festen Materials, das durch zwei übereinander angeordnete und über einen Durchlaufkanal engeren Querschnittes verbundene Kammern fließt und nach Verlassen der unteren Kammer wieder zu der oberen Kammer zurückbefördert wird, bekannt, bei welchem unter Druck durch die obere Kammer in unmittelbarer Berührung mit dem darin enthaltenen festen Material ein Wärme abgebendes Mittel, durch die untere Kammer ebenfalls in unmittelbarer Berührung mit dem darin enthaltenen festen Material, das zu erhitzende Mittel von unten nach oben geleitet werden und die beiden Mittel, nämlich das ersterwähnte nach Wärmeabgabe und das letzterwähnte nach Wärmeaufnahme, getrennt aus der oberen bzw. der unteren Kammer abgezogen werden und zur Verhinderung eines Stromes des Wärme abgebenden oder des erhitzten Mittels durch den Durchlaufkanal der Druck in der oberen Kammer durch eine in deren Auslaß angebrachte Drosselklappe geregelt wird.
• Bei diesem bekannten Verfahren können Änderungen der Verhältnisse in der unteren Kammer auftreten, die eine Abweichung des Druckdifferentials zwischen den Kammern verursachen und ein Verstellen der Drosselklappe erforderlich machen, wenn nicht ein unerwünschtes Übertragen von Medium aus der einen in die andere Kammer stattfinden soll.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Drosselklappe selbsttätig zu verstellen. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß zur Steuerung der Drosselklappe die Drücke in der oberen und unteren Kammer an den entgegengesetzten Enden des Durchlaufkanals gemessen werden und aus der ermittelten Druckdifferenz die Regelabweichung gebildet wird, die zum Verstellen der Drosselklappe dient.
• An sich ist es bekannt, zwecks Regelung von Ab- sperrorganen eine Druckdifferenz durch Messen zweier Drücke zu ermitteln und aus dieser Druckdifferenz und einer vorbestimmten Druckdifferenz die Regelabweichung zu bilden, die zum Verstellen des Absperrorgans dient. Die Erfindung liegt in der Anwendung dieser bekannten Regelung bei einem Verfahren der vorliegenden Art.
• Die Beschickung der oberen Kammer mit dem Wärme abgebenden Mittel erfolgt entsprechend den Änderungen eines veränderlichen Zustandes des die untere Kammer verlassenden erhitzten Mittels.
• Die Beschickung der unteren Kammer mit dem zu erhitzenden Mittel erfolgt entsprechend den Änderungen des Druckes des erhitzten Mittels am Auslaß der unteren Kammer.
• Die Figuren erläutern die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen. Es stellt dar Fig. i eine Ausführungsforrn. eines Kontroll-Systems, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Kontrollsysterns.
• Gemäß Fig. i sind eine obere Heizkammer io und eine Absorptions- oder Reaktionskammer i i durch einen Durchgangs- oder Verbindungskanal 42 wesentlich engeren Querschnittes miteinander verbunden. Die Kammer io ist normalerweise te-ilweise mit einer nach unten fließenden Masse oder Säule aus kleinen Teilchen eines feuerfesten, Wärme übertragenden Materials gefüllt, das bei seinem Durchgang durch die Kammer durch Heizgas erhitzt wird. Die Kammer ii ist dazu bestimmt, das durchströmende, erhitzte, feste Material aus der oberen Kammer aufzunehmen; sie ist normalerweise im wesentlichen vollständig mit diesem Material gefüllt. In der Kammer ii wird das erhitzte, feste Material zum Heizen eines gasförmigen Mittels auf eine vorbestimmte Temperatur benutzt. Das abgekühlte, unten aus der Kammer i i austretende, feste Material wird durch einen Elevato,r (nicht gezeichnet) in die obere Kammer io zurückbefördert. Die Kammer io trägt ein Auslaßrohr 18 für das Heizgas; in dem Rohr 18 befindet sich die Regelklappe ig. Die Regelklappe ig wird von Hand oder automatisch gesteuert, um die Menge des ar.stretenden Heizgases und damit den Gasdru& in der oberen Kammer züi regeln. Seitlich ist nächst dem oberen Ende der Kammer io ein Einlaßstutzen --,o zur Einbringung von feuerfestem, Wärme übertragendem Material angebracht. Am unteren Teil der Kammer io befindet sich eine diese umgebende, im wesentlichen ringförmige Verbrennun skanimer b 9 21, welche eine Quelle zur Lieferung von hocherhitztem Gas biliet.
• Das Kontrollsystem besteht aus einem Gerät, welches an zwei in vertikalem Abstand voneinander gelegenen Punkten oder an entgegengesetzten Enden des Durchgangskanals 42 die Druckdifferenz mißt zu dem Zweck der Regulierung des Austrittes des gasförmigen Mittels aus der oberen Kammer, um das gewünschte Verhältnis zwischen den Drücken in den beiden Kammern zu erhalten. Es ist vorzuziehen, das Regelorgan, z. B. eine Regelklappe, an der Ausströrnöffnung der oberen Kammer anzubringen, weil dort die Temperatur niedriger ist. Die Messung der Druckdifferenz erfolgt, wie in Fig. i schematisch angedeutet ist, durch ein Übertragungsgerät 8o, welches auf die Druckdiff erenz zwischen dem unteren Teil der oberen Kammer io -und dem Gasraum im oberen Teil der unteren Kammer ii anspricht und das auf ein Registriergerät 82 arbeitet. Das Instrument 82 registriert auch -#.nrlertin#xen des die untere Kammer betretenden Stromes des Mittels mittels eines zweiten Übertragungsgerätes 81, das auf diese Änderungen anspricht. Durch das Kontrollinstrument 82 wird in der Leitung ein Luftdruck eingestellt, welcher der Druckdifferenz entspricht, und dieser wird auf ein zweckentsprechendes, das normale Verhältnis bestimmende Relais 83 über-tragen, das über ein Wählerventil 84 auf einen Servomotor 85 des Betätigungsmechanisinus ig' der Regelklappe ig am Gasauslaß iS wirkt. Die Anordnung ist so getroffen, daß bei einer Ab- weichung der Druckdifferenz von dem gewünschten Wert sofort eine proportionale Verstellung der Lage der Regelklappe ig eintritt in (ler Richtung der Wiederherstellung der Druckbediii.gung in der oberen Kammer auf den gewünschten BeilLigswert. Das Relais 83 bewirkt nach und nach eine Verstellung der Regelklappe ig, bis der Druck in der oberen Kammer den vorbestimmten, gewütiseliteii\#.'ert erreicht. Das Wählerventil 84 ist so eingerichtet, daß der automatische Betrieb auf Handbetrieb umgestellt werden kann, wenn dies zum Starten oder Stillsetzen der Anlage erwünscht ist.
• Die Versorgung der Verbrennungskammer 21 mit Verbrenliungsluft wird durch ein Kontrollgerät go gesteuert, welches das Brennstoff-Luft-Verhältnis bestimmt. Dieses Gerät besteht aus einem Steuerhebel gi, der durch zwei Membranen 92 und 93 gemeinsam betätigt wird. Die Membran 92 spricht an auf den Unterschied zwischen dem Druck in der Verbrennungskammer und dem Druck in der Brennstoffleitung, während die Membran 93 anspricht auf den Unterschied zwischen dem Druck in der Verbrennungskammer und jenem in der Zuleitung der Verbrennungsluft. Der erwähnte Steuerhebel gi wirkt auf den beweglichen Teil eines Ventils 94, so daß ein Leitungsdruck eingestellt wird, welcher dem Verhältnis der Drücke von Luft und Gas entspricht. Der eingestellte Druck wird auf ein Relais 95 übertragen, das dem Relais 83 ähnlich ist und welches einen Kontrolldruck herstellt, der über ein Wählerventil 96 auf ein durch eine Membran betätigtes Kontrollventil 97 wirkt. Letzteres befindet sich in der Zuleitung für Verbrennungsluft und verändert somit die dem Brenner zugeführte Menge an Verbrennungsluft in Abhängigkeit von dem Verhältnis Brennstoff zu Luft. In den Zuleitungen 38 und 4o für Brennstoff befinden sich von Hand zu bedienende Ventile 98 und 99; diese dienen der Regelung der Brennstoffzuführung in diesen Leitungen. In der Gasauslaßöffnung 54 befindet sich ein Wärmefühler ioo, der auf einen Temperaturanzeiger ioi wirkt.
• Das beschriebene Kontrollsystem kann dort, wo der zu erhitzende Gasstroin schwankt, durch ein automatisch arbeitendes Ventil im Einlaß der unteren Kammer ergänzt werden, um den gewünschten Druck am Auslaß 54 aufrechtztlerhalten. Auch kann die Zufuhr von Brenngas zu der Verbrennungskammer geregelt werden, um die Temperatur des die untere Kammer verlassenden, erhitzten Gasstromes zu kontrollieren.
• E, ine weitere Kontrolle der Gas- oder Dampf -austrittstemperatur kann erfolgen durch Regelung der Umlaufgeschwindigkeit des Förderrades in Abhängigkeit von Abweichungen der Dampf- oder Gastemperatur am Auslaß von einem vorbestimmten Wert. Die folgerichtige Kontrolle der Zirkulation der feuerfesten, Wärme übertragenden Massesäule bestimmt die Zeitdauer der Berührung zwischen den Masseteilchen und den Heizgasen, wie auch dem zu erhitzenden Gas oder Dampf. Es kann in der unteren Kammer i i eine Vielzahl von in verschiedenen Höhen liegenden Einlaßöffnungen für das Mittel vorgesehen sein, um die Länge der Zeitdauer der Berührung zwischen dem zu erhitzenden Mittel und der in der Kammer enthaltenen Masse an feuerfestem, Wärme übertragendem 2##laterial zu verändern.
• Die als Ausführungsbeispiel beschriebene Anlage wurde verwendet zur Überbitzung von Dampf von einer Temperatur von 125' C am Eintritt in die untere Kammer auf eine Endtemperatur von 985' C an dein Auslaß 54. Die Temperatur des Heizgases am Einlaß der oberen Kammer betrug 1 2,88' C und am Auslaß 18 dieser Kammer 430'C.
• Fig. 2 zeigt eine geänderte Ausführungsform des Kontrollsystems, im besonderen bestimmt für die Überhitzung eines Schwankungen unterworfenen Dampfes auf hohe Temperaturen. Dieses System enthält Mittel zur Veränderung der Regelklappe ig in Abhängigkeit von Änderungen der Druckdiiferenz in dem Verbindungs- oder Durchgangskanal 42, ähnlich, wie in Fig. i gezeigt. Desgleichen ist eine- Kontrolle des Luft-Gas-Verhältnisses wie in Fig. i vorgesehen, mit der Ausnahme, daß die Membran 92 anspricht auf Änderungen im Brenngasstrom und die Membran 93 auf Änderungen in der Luftzuleitung 34.
• Gemäß Fig. 2 wird zusätzlich der Dampfdruck automatisch kontrolliert. Zu diesem Zweck ist cin Dampfdruckkontrollgerät io5 vorgesehen, das auf den Dampfdruck am oberen oder Auslaßende der unteren Kammer i i anspricht. Das Gerät i o5 wirkt auf ein Relais io6 und ein Wählerventil 107 zu' automatischen Regelung eines Kontrollventils io8 in der Dampfzuleitung 52.
• Änderungen der Temperatur des austretenden Dampfes, gemessen durch den Wärmefühler ioo und das Gerät ioi, werden zur automatischen Steuerung eines Kontrollventils iio in der Brennstoffleitung 38 verwendet. Dies geschieht durch ein Relais i i i, ein Wählerventil 112 und ein Dreiwegesolenoidventil 113 derart, daß die Temperatur am Auslaß des Dampfes durch Regelung der Brennstoffzufuhr auf einem bestimmten Wert gehalten wird.
• Bei der beschriebenen Konstruktion sind die Strömungsquerschnitte der Kammern io und ii in den Teilen, die von der Masse aus kugeligem Material eingenommen werden, derart proportioniert, daß die größtmögliche Strömungsgeschwindigkeit des betreffenden, zur Verwendung kommenden Materials und damit ein Maximum an Kapazität pro Einheitgewährleistet sind. ÜbermäßigeStrömungsgeschwindigkeiten verursachen heftige Störungen im oberen Teil des feuerfesten, Wärme übertragenden Materials; diese Störungen haben zur Folge, daß Masseteilchen in die Gasaustrittsöffnungen -.8 oder 54 geschleudert und mit dem austretenden Gas oder Dampf ausgetragen werden. Dieser Effekt der hochsteigenden Gasströme kann verhindert werden durch gleichförmige Verteilung des Gasstromes über den ganzen Strömungsquerschnitt der Masse aus kugeligern Material und durch Vergrößerung des verfügbaren Strömungsquerschnittes im oberen Teil einer jeden Kammer.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHF: i. Verfahren zur Erhitzung eines flüssigen oder gasförrnigen Mittels mit Hilfe eines Stromes eines feuerfesten, Wärme übertragenden, festen Materials, das durch zwei übereinander angeordnete und über einen Durchlaufkanal engeren Querschnittes verbundene Kammern fließt und nach Verlassen der unteren Kammer wieder zu der oberen Kammer zurückbefördert wird, wobei unter Druck durch die obere Kamrrier in unmittelbarer Berührung mit dem darin enthaltenen festen Material ein Wärme abgebendes Mittel, durch die untere Kammer ebenfalls in unmittelbarer Berührung mit dem darin enthaltenen festen Material, das zu erhitzende Mittel von unten nach oben geleitet und die beiden Mittel getrennt aus der oberen bzw. unteren Kammer abgezogen werden und wobei zur Verhinderung eines Stromes des Wärme abgebenden oder erhitzten Mittels durch den Durchlaufkanal der Druck in der oberen Kammer durch eine in deren Auslaß angebrachte Drosselklappe geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Drosselklappe die Drücke in der oberen und unteren Kammer an den entgegengesetzten Enden des Durchlaufkanals gemessen werden und aus der ermittelten Druckdifferenz und einer vorbestimmten Druckdifferenz die Regelabweichung gebildet wird, die zum Verstellen der Drosselklappe dient.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung der oberen Kammer mit dem Wärme abgebenden Mittel entsprechend den Änderungen eines veränderlichen Zustandes des die untere Kammer verlassenden erhitzten Mittels erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung der unteren Kammer mit dem zu erhitzenden Mittel entsprechend den Änderungen des Druckes des erhitzten Mittels am Auslaß der unteren Kammer erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften-Deutsche Patentschriften Nr. 535 o64, 478 017, 102 359, 274 010, 236 614, 712 139, 681 774, 198 388, 375 464 376 791, 38o 035, 399 032, 513596, 738977, 533037, 715o66; USA.-Patentschriften Nr. 2 239 80 1, 2 3 12 oo6, :2320318, 1977684, 1148331, 24473o6, I8O3OSI, 1614387, 2309034, britische Patentschriften Nr. IS9 5-12, 525 197; dänische Patentschriften Nr. 61 o62, 42 052; französische Patentschrift Nr. 833 757; »The Thermofor Catalytic Cracking Process«, T.P.Sirnpson, L.P.Evans, C.V.Hornberg und j. W. P a y n e in der Zeitschrif t »Proc. A. PI «, 1942; Zeitschrift »National Petroleum News, Technical Section« vom 25. 11. 1942; Thau: »Die Schwelung von Braun- und Steinkohle«, 1927, S. 685 bis 687; Buch von Wünsch: »Regler für Druck und Menge«, Oldenbour-h-Verlag, 1930, S. 56, 57; Werbeschrift der Askania-Werke A. G. Berlin, 1938, »Meßsysteme ..... «, S. i ; Betriebs- und Montageanweisung B 203 der Askania-Werke.