EP0814313A1 - Device for recovering heat from flue gases - Google Patents
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- EP0814313A1 EP0814313A1 EP97109914A EP97109914A EP0814313A1 EP 0814313 A1 EP0814313 A1 EP 0814313A1 EP 97109914 A EP97109914 A EP 97109914A EP 97109914 A EP97109914 A EP 97109914A EP 0814313 A1 EP0814313 A1 EP 0814313A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
- F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
- F28D21/0005—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases for domestic or space-heating systems
- F28D21/0007—Water heaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
- F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
Definitions
- the invention relates to a device with which a large part of the waste heat is bound from the exhaust gases, which are emitted by boilers, internal combustion engines and other devices operated with liquid or gaseous fuels, so that water for feeding the boiler, the heating of rooms or to heat for other purposes.
- the heat loss via the exhaust gases is 12-15% of the total amount of heat generated by the fuel.
- Waste heat recovery devices which have a heat exchanger for exhaust gas / water, with pipes through which water is heated, which is heated by the surrounding exhaust gases before they escape into the atmosphere through the smoke exhaust.
- the cylindrical outer shell (13) which is a specific device of this invention, since this shape facilitates the exhaust gas flow, the exhaust gases, which are emitted by a boiler, an internal combustion engine etc., enter through the inlet opening (1).
- a heat exchanger (6) is installed, the weight of which rests directly on the floor without straining the structure of the shell.
- the heat exchanger of this invention consists of three parallel rows of finned tubes (8) with fins (7).
- the three rows of tubes (8) are a specific device of this invention because they facilitate access for cleaning all tubes of the heat exchanger.
- the heat exchanger (6) is fed with cold water through the opening (10) and releases the warm water through the opening (11).
- the exhaust gases enter through the opening (1) and, depending on the position of the rotary valve to change the flow direction (4), are guided by the two fixed valves (3) and (14) they flow in whole or in part more than once alternately to the two surfaces of the heat exchanger (6) and then exit through the opening (2) in the direction of the smoke vent.
- the rotary valve (4) allows the flow of all or part of the amount of exhaust gas in the direction of the smoke outlet in a parallel or angular position to the heat exchanger.
- the rotary valve (4) is moved by electric motors and its position is regulated by the thermostat (15) so that the exhaust gas temperature at the exhaust gas inlet (2) remains constant.
- the water distributor (18) and the water reservoir (9) consist of the tube plate (12), which is provided with holes (16) in three rows, which are offset by one point, so that the two outer rows of pipes do not allow the inflow of exhaust gases to hinder middle row and also not free access for cleaning the pipes.
- the finned tubes (8) are welded, which are flowed around by the flowing warm exhaust gases and which heat up and give off the heat to the water which circulates in them.
- the flaps (17), which are located on the sides of the casing (13), can be used to clean the two surfaces of the heat exchanger (6), while the latter can be removed for repair by the flap (18).
- Design variants of the newly developed device are the installation of several heat exchangers, as in Figures 3, 4 and 5, as well as an elliptical, rectangular or prismatic housing cross-section of the casing as in Figures 5 and 6.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, mit dem ein großer Teil der Abwärme aus den Abgasen gebunden wird, die Von Kesseln, Verbrennungsmaschinen und sonstigen mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betriebenen Geräten abgegeben werden, um damit Wasser zur Speisung des Kessels, die Beheizung von Räumen oder für andere Zwecke zu erhitzen.The invention relates to a device with which a large part of the waste heat is bound from the exhaust gases, which are emitted by boilers, internal combustion engines and other devices operated with liquid or gaseous fuels, so that water for feeding the boiler, the heating of rooms or to heat for other purposes.
Bei einer richtig isolierten und eingestellten Anlage zur Dampferzeugung beträgt der Wärmeverlust über die Abgase 12-15% der Gesamtwärmemenge, die durch den Brennstoff erzeugt wird.With a properly insulated and adjusted steam generation system, the heat loss via the exhaust gases is 12-15% of the total amount of heat generated by the fuel.
Zur Rückgewinnung dieses erheblichen Wärmeverlustes werden die sogenanntenAbwärmerückgewinnungsgeräte" eingesetzt, die über einen Wärmeaustauscher für Abgas/Wasser verfügen, mit Rohren, durch die Wasser geleitet wird, das von den umgebenden Abgasen erwärmt wird, bevor diese durch den Rauchabzug in die Atmosphäre entweichen.To recover this considerable heat loss, the so-called Waste heat recovery devices "used, which have a heat exchanger for exhaust gas / water, with pipes through which water is heated, which is heated by the surrounding exhaust gases before they escape into the atmosphere through the smoke exhaust.
Bei den herkömmlichen Abwärmerückgewinnungsgeräten sind die Herstellungskosten aufgrund der vielen Schweißstellen an den Rohrleitungen und der Trägerkonstruktion für den Wärmeaustauscher an der Ummantelung außerordentlich hoch und können dementsprechend nicht innerhalb eines angemessenen Zeitraums abgeschrieben werden, wobei der Wärmeaustauscher aus einem dicken Strang" von Rohrleitungen besteht, was den Nachteil hat, daß die Rohre, die sich im Innern dieser Stränge befinden, nicht gereinigt werden können, so daß deren zu erhitzende Oberflächen von Ruß bedeckt werden, welcher isolierend wirkt und den Wärmeaustausch behindert, was wiederum deren Effektivität mindert.In conventional waste heat recovery devices, the manufacturing costs are extremely high due to the many welds on the pipes and the support structure for the heat exchanger on the casing and accordingly cannot be depreciated within a reasonable period of time, the heat exchanger being one thick strand "of piping, which has the disadvantage that the pipes that are inside these strands can not be cleaned, so that the surfaces to be heated are covered by soot, which has an insulating effect and prevents heat exchange, which in turn their effectiveness diminishes.
Aus demselben oben genannten Grund ist auch eine Reparatur der Rohre, die sich im Innern des Rohrstranges befinden, äußerst schwierig.For the same reason mentioned above, repairing the pipes that are inside the pipe string is extremely difficult.
Ein weiterer Nachteil der Wärmeaustauscher der herkömmlichen Abwärmerückgewinnungsgeräte ist, daß das Wasser von einem Rohr zum anderen durch Bögen geleitet wird, die zu einem erheblichen Abfall des statischen Drucks führen, der von herkömmlichen Wasserpumpen nicht bewältigt werden kann, was zur Folge hat, daß diese häufig durch leistungsstärkere Pumpen ersetzt werden müssen. Die angeführten technischen Probleme führten zu dem Versuch, eine technische Konstruktion für eine Abwärmerückgewinnungsanlage zu finden, die wenig Platz beansprucht, deren Außenhülle in Leichtbauweise hergestellt ist und deren Wärmeaustauscher keine Rohrbögen und weniger Schweißstellen aufweist, sowie einen leichteren Zugang für Reparaturen, Wartung und Reinigung bietet, um so die Herstellungs- und Wartungskosten zu senken und die ursprüngliche Effektivität während der gesamten Betriebsdauer zu erhalten.Another disadvantage of the heat exchangers of the conventional waste heat recovery devices is that the water is passed from one pipe to another through elbows which lead to a significant drop in static pressure which cannot be handled by conventional water pumps, with the result that these often occur must be replaced by more powerful pumps. The technical problems mentioned led to the attempt to find a technical construction for a waste heat recovery system which takes up little space, whose outer shell is made of lightweight construction and whose heat exchanger has no pipe bends and fewer welds, and offers easier access for repairs, maintenance and cleaning in order to reduce manufacturing and maintenance costs and to maintain the original effectiveness over the entire operating life.
Die Neuentwicklung wird für die Spezialisten dieser Technik verständlich werden, wenn sie die Abbildungen, die dieser Beschreibung beigefügt sind, hinzuziehen, in denen bestimmte Vorschläge für die industrielle Anwendung dieser Erfindung aufgezeigt sind, und zwar in folgender Weise:
- In
Abbildung 1 ist die Vorderansicht und der Querschnitt des neuentwickelten Geräts dargestellt, mit einem zylindrischen Gehäuse, in dem sich ein Wärmeaustauscher mit drei Reihen gerippten Rohren befindet, die längs und parallel zur jeweiligen Strömungsrichtung der Abgase innerhalb der Außenhülle ausgerichtet sind, wobei in diesem Fall die Abgase ganz oder teilweise viermal durch den Wärmeaustauscher bzw. in Richtung des Rauchabzuges strömen, je nach der Stellung des Drehschiebers. - In
Abbildung 2 ist das Gerät in der Seitenansicht dargestellt. - In
Abbildung 3 ist das Gerät mit zwei Wärmeaustauschern dargestellt, mit jeweils drei Reihen gerippten Rohren, die längs und parallel zueinander sowie zur Strömungsrichtung der Abgase innerhalb der Außenhülle ausgerichtet sind, wobei in diesem Fall die Abgase ganz oder teilweise zweimal durch den Wärmeaustauscher bzw. in Richtung des Rauchabzuges strömen, je nach der Stellung der beiden Drehschieber. - In
Abbildung 4 ist das Gerät mit einem System von drei Wärmeaustauschern dargestellt, von denen die ersten zwei auf der gleichen Ebene der Reihe nach montiert sind, mit Rohren, die parallel zur Strömungsrichtung der Abgase innerhalb der Außenhülle ausgerichtet sind, während der dritte in einem Winkel zu der Ebene der zwei ersten Wärmeaustauscher und in einem Winkel zur Strömungsrichtung der Abgase, die aus dem zweiten entweichen, montiert ist. Auch in diesem Fall strömen die Abgase ganz oder teilweise zweimal durch das erste Paar der Wärmeaustauscher und einmal durch den dritten Wärmeaustauscher bzw. in Richtung des Rauchabzugs, je nach der Stellung des Drehschiebers. - In
Abbildung 5 ist das Gerät mit einem rechteckigen Gehäuse dargestellt. - In
Abbildung 6 ist das Gerät mit einem prismatischen Gehäusequerschnitt und einem Wärmeaustauscher mit drei Reihen von gerippten Rohren, auf denen zwei Drehschieber befestigt sind, dargestellt. - In den Abbildungen 7 und 8 sind Querschnitte des Wasserspeichers und -verteilers dargestellt, in denen die Rohrplatte mit den Bohrungen, in denen die Enden der gerippten Rohre verschweißt sind, zu sehen ist.
- In
Abbildung 9 ist der Längsschnitt des Wasserspeichers/-verteilers dargestellt, wobei die drei Reihen von Bohrungen zu sehen sind, in denen die Enden der entsprechenden drei Reihen gerippter Rohre verschweißt werden.
- Figure 1 shows the front view and cross section of the newly developed device, with a cylindrical housing in which there is a heat exchanger with three rows of finned tubes, which are aligned longitudinally and parallel to the respective flow direction of the exhaust gases within the outer shell, in this case all or part of the exhaust gases flow through the heat exchanger or in the direction of the smoke exhaust, depending on the position of the rotary valve.
- Figure 2 shows a side view of the device.
- Figure 3 shows the device with two heat exchangers, each with three rows of finned tubes, which are aligned lengthways and parallel to each other and to the direction of flow of the exhaust gases within the outer shell, in which case the exhaust gases are wholly or partially twice through the heat exchanger or in Flow in the direction of the smoke exhaust, depending on the position of the two rotary valves.
- Figure 4 shows the device with a system of three heat exchangers, the first two of which are mounted in sequence on the same level, with pipes aligned parallel to the direction of flow of the exhaust gases inside the outer shell, while the third at an angle to the plane of the first two heat exchangers and at an angle to the direction of flow of the exhaust gases escaping from the second. In this case, too, the exhaust gases flow wholly or partly twice through the first pair of heat exchangers and once through the third heat exchanger or in the direction of the smoke exhaust, depending on the position of the rotary valve.
- Figure 5 shows the device with a rectangular housing.
- Figure 6 shows the device with a prismatic housing cross-section and a heat exchanger with three rows of finned tubes on which two rotary valves are attached.
- Figures 7 and 8 show cross-sections of the water storage and distributor in which the tube plate with the holes in which the ends of the finned tubes are welded can be seen.
- Figure 9 shows the longitudinal section of the water storage / manifold, showing the three rows of holes in which the ends of the corresponding three rows of finned tubes are welded.
Unter Bezugnahme auf die genannten ausgewählten Beispiele für die industrielle Anwendung der Erfindung findet im Folgenden eine Auflistung der Hauptbestandteile des Objekts statt, entsprechend der Auflistung dieser Bestandteile in den beigefügten Abbildungen, wo diese graphisch ohne Maßangaben aber in den richtigen Größenverhältnissen der Teile untereinander dargestellt sind.With reference to the selected examples for the industrial application of the invention mentioned below, a listing of the main components of the object takes place, corresponding to the listing of these components in the attached figures, where these are shown graphically without dimensions but in the correct proportions of the parts among one another.
Entsprechend der in den Abbildungen 1 und 2 vorgeschlagenen beispielhaften Anwendung der Erfindung sind die Hauptbestandteile und Bauteile der Neuentwicklung folgende:
- Abgaseintrittsöffnung (1)
- Abgasaustrittsöffnung (2)
- Feste Schieber zum Strömungsrichtungswechsel der Abgase (3) und (14)
- Drehschieber zum Strömungsrichtungswechsel der Abgase (4)
- Wärmeaustauscher (6)
- Rohrrippen des Wärmeaustauschers (7)
- Wasserrohre (8)
- Speicher des Rohrwassers (9)
- Wasserverteiler (18)
- Wassereintrittsöffnung (10)
- Wasseraustrittsöffnung (11)
- Rohrplatte (12)
- Außenhülle (13)
- Thermostat (15)
- Reinigungsklappen (17)
- Austrittsklappe des Wärmeaustauschers (18)
- Exhaust inlet (1)
- Exhaust outlet (2)
- Fixed slide for changing the flow direction of the exhaust gases (3) and (14)
- Rotary slide valve for changing the flow direction of the exhaust gases (4)
- Heat exchanger (6)
- Heat exchanger tube fins (7)
- Water pipes (8)
- Pipe water storage (9)
- Water distributor (18)
- Water inlet opening (10)
- Water outlet opening (11)
- Tube plate (12)
- Outer shell (13)
- Thermostat (15)
- Cleaning flaps (17)
- Heat exchanger outlet flap (18)
In die zylindrische Außenhülle (13), die eine spezifische Einrichtung dieser Erfindung darstellt, da diese Form den Abgasstrom erleichtert, treten durch die Eintrittsöffnung (1) die Abgase ein, welche von einem Kessel, einer Verbrennungsmaschine usw. abgegeben werden. In der Außenhülle (13) ist ein Wärmeaustauscher (6) installiert, dessen Gewicht direkt auf dem Boden lastet, ohne die Konstruktion der Hülle zu belasten. Der Wärmeaustauscher dieser Erfindung besteht aus drei parallelen Reihen von gerippten Rohren (8) mit Rippen (7).In the cylindrical outer shell (13), which is a specific device of this invention, since this shape facilitates the exhaust gas flow, the exhaust gases, which are emitted by a boiler, an internal combustion engine etc., enter through the inlet opening (1). In the outer shell (13), a heat exchanger (6) is installed, the weight of which rests directly on the floor without straining the structure of the shell. The heat exchanger of this invention consists of three parallel rows of finned tubes (8) with fins (7).
Die drei Rohrreihen (8) sind eine spezifische Einrichtung dieser Erfindung, da sie den Zugang für die Reinigung aller Rohre des Wärmeaustauschers erleichtern. Der Wärmeaustauscher (6) wird mit kaltem Wasser durch die Öffnung (10) gespeist und gibt das warme Wasser durch die Öffnung (11) ab.The three rows of tubes (8) are a specific device of this invention because they facilitate access for cleaning all tubes of the heat exchanger. The heat exchanger (6) is fed with cold water through the opening (10) and releases the warm water through the opening (11).
Wenn der Wärmeaustauscher (6) innerhalb der Hülle (13) montiert ist, treten die Abgase durch die Öffnung (1) ein und, je nach Stellung des Drehschiebers zur Änderung der Strömungsrichtung (4), gelenkt von den beiden festen Schiebern (3) und (14) strömen sie ganz oder teilweise mehr als einmal wechselweise zu den beiden Oberflächen des Wärmeaustauschers (6) und treten dann durch die Öffnung (2) in Richtung des Rauchabzugs aus.When the heat exchanger (6) is mounted inside the casing (13), the exhaust gases enter through the opening (1) and, depending on the position of the rotary valve to change the flow direction (4), are guided by the two fixed valves (3) and (14) they flow in whole or in part more than once alternately to the two surfaces of the heat exchanger (6) and then exit through the opening (2) in the direction of the smoke vent.
Der Drehschieber (4) erlaubt in paralleler oder winkliger Stellung zum Wärmeaustauscher den Durchfluß der gesamten oder eines Teils der Abgasmenge in Richtung des Rauchabzugs. Der Drehschieber (4) wird durch Elektromotoren bewegt und seine Stellung wird durch den Thermostaten (15) geregelt, so daß die Abgastemperatur am Abgaseinlaß (2) konstant bleibt.The rotary valve (4) allows the flow of all or part of the amount of exhaust gas in the direction of the smoke outlet in a parallel or angular position to the heat exchanger. The rotary valve (4) is moved by electric motors and its position is regulated by the thermostat (15) so that the exhaust gas temperature at the exhaust gas inlet (2) remains constant.
Der Wasserverteiler (18) und der Wasserspeicher (9) bestehen aus der Rohrplatte (12), die mit Bohrungen (16) in drei Reihen versehen ist, die um eine Stelle versetzt sind, so daß die beiden äußeren Rohrreihen nicht den Zustrom der Abgase zur mittleren Reihe behindern und auch nicht den freien Zugang für die Reinigung der Rohre. In den Bohrungen (16) sind die gerippten Rohre (8) verschweißt, die von den durchströmenden warmen Abgasen umströmt werden und die sich erwärmen und die Wärme an das Wasser, das in ihnen zirkuliert, abgeben.The water distributor (18) and the water reservoir (9) consist of the tube plate (12), which is provided with holes (16) in three rows, which are offset by one point, so that the two outer rows of pipes do not allow the inflow of exhaust gases to hinder middle row and also not free access for cleaning the pipes. In the bores (16) the finned tubes (8) are welded, which are flowed around by the flowing warm exhaust gases and which heat up and give off the heat to the water which circulates in them.
Durch die Klappen (17), die sich an den Seiten der Ummantelung (13) befinden, kann die Reinigung der beiden Oberflächen des Wärmeaustauschers (6) durchgeführt werden, während dieser durch die Klappe (18) zur Reparatur herausgenommen werden kann.The flaps (17), which are located on the sides of the casing (13), can be used to clean the two surfaces of the heat exchanger (6), while the latter can be removed for repair by the flap (18).
Konstruktionsvarianten des neuentwickelten Geräts sind der Einbau von mehreren Wärmeaustauschern, wie in den Abbildungen 3, 4 und 5, sowie ein elliptischer, rechteckiger oder prismatischer Gehäusequerschnitt der Ummantelung wie in den Abbildungen 5 und 6.Design variants of the newly developed device are the installation of several heat exchangers, as in Figures 3, 4 and 5, as well as an elliptical, rectangular or prismatic housing cross-section of the casing as in Figures 5 and 6.
Es ist anzumerken, daß der Gegenstand der Erfindung nicht auf die oben angeführten Beispiele begrenzt ist. Der Erfolg der Erfindung ist auch mit anderen Bauweisen, Methoden, Bauteilen und Vorrichtungen möglich, welche in der vorliegenden Beschreibung nicht angeführt sind.It should be noted that the subject matter of the invention is not limited to the examples given above. The success of the invention is also possible with other designs, methods, components and devices, which are not mentioned in the present description.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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GR96100204 | 1996-06-18 | ||
GR96100204 | 1996-06-18 |
Publications (1)
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EP0814313A1 true EP0814313A1 (en) | 1997-12-29 |
Family
ID=10942421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP97109914A Withdrawn EP0814313A1 (en) | 1996-06-18 | 1997-06-18 | Device for recovering heat from flue gases |
Country Status (2)
Country | Link |
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EP (1) | EP0814313A1 (en) |
GR (1) | GR960100204A (en) |
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GR960100204A (en) | 1998-02-27 |
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