EP2684001A1 - Wärmetauscher für eine mobile festbrennstofffeuerungsanlage - Google Patents

Wärmetauscher für eine mobile festbrennstofffeuerungsanlage

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EP2684001A1
EP2684001A1 EP12714834.4A EP12714834A EP2684001A1 EP 2684001 A1 EP2684001 A1 EP 2684001A1 EP 12714834 A EP12714834 A EP 12714834A EP 2684001 A1 EP2684001 A1 EP 2684001A1
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EP
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heat exchanger
gas
tubes
corrugated sheets
pairs
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EP12714834.4A
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Johannes LANDRICHINGER
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Lasco Heutechnik GmbH
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Lasco Heutechnik GmbH
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Publication date
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    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger for a mobile solid fuel combustion system with a hot gas connection and an inner gas guide, a cooling gas connection and an outer gas guide and the two guides separating and heat-conducting wall for producing a heat transfer from the hot to the colder gas.
  • Mobile solid fuel firing systems are used to generate large amounts of heat for a limited period of time in one location. Possible applications are, for example, the generation of heat for drying hay, the heating of a building or a large tent or the short-term provision of heat for industrial processes. For this purpose, the solid fuel firing system is driven to the site, parked there and put into operation.
  • a solid fuel container may be connected to a combustion chamber of the solid fuel furnace by means of a fuel delivery mechanism.
  • the solid fuel is burned in the combustion chamber, the heat released is a heat carrier, usually water, is fed, which is guided around the combustion chamber for receiving the heat.-Is.
  • a heat exchanger transfers the heat to the place of use.
  • This object is achieved by the heat exchanger of the type mentioned, in which according to the invention, the wall comprises a plurality of interconnected corrugated sheets extending between the two gas passages.
  • the invention is based on the consideration that it is important for mobile use of the solid fuel combustion system that it is as light as possible.
  • a conventional heat transfer from the combustion chamber or the flue gas to water is disadvantageous because here the water must be carried as a heat transfer medium in the furnace and thus contributes to its weight.
  • the heat exchanger has a hot gas connection and a cooling gas connection, so that the heat is transferred directly from the hot gas to the cooling gas.
  • the wall for heat transfer should therefore be made of a very heat-resistant and chemically resistant steel in order to avoid a strong oxidation of the wall.
  • Particularly suitable materials are very expensive.
  • a cost-saving measure is to provide cheaper materials in a thicker wall thickness. These, too, satisfy the requirement of sufficient the longevity.
  • a thicker wall causes the he ⁇ heblichen disadvantage of a high weight with in to the application in the mobile Festbrennstofffeuerungsstrom.
  • the invention is based on the further consideration that noble steels are much cheaper available in sheets than in tube form.
  • the furnace is expediently a Holzakiungs ⁇ system for operation with wood chips, for example.
  • the hot gas connection can serve as a flue gas connection, through which the hot flue gas produced in the combustion chamber of the combustion system is guided.
  • the cooling gas connection can be an ambient air connection, through which ambient air is introduced for cooling the wall.
  • the corrugated sheets may have flat surfaces or be executed purely with curved surfaces. They can be wavy or edged, eg with a trapezoidal wave, a rectangular wave, a triangular wave or in another, edges
  • the outer gas guide is expediently designed so that the outer gas flow guided in it flows around the inner gas guide.
  • the internal gas guide is suitably arranged to shield the internal gas carried therein from the environment, at least until it reaches a predetermined state, e.g. has cooled sufficiently. Further, it is advantageous if the outer gas guide is applied at least predominantly transversely to the inner gas guide. As a result, a uniform cooling of the inner gas guide can be achieved.
  • the heat exchanger according to the invention is particularly suitable for use in a mobile solid fuel firing system, but its use is not limited to a mobile firing system, since its advantages can also be used in stationary furnaces.
  • the corrugated sheets are connected in pairs in such a way that convex. Inner surface portions of the corrugated sheets je ⁇ Weils pairs and concave inner surface portions of the corrugated ⁇ plates each pairwise opposite. In this way, a pair of corrugated sheets can form a number of tubes that form at least part of the inner gas guide, so that the Certainlygas- leadership runs through the tubes thus formed.
  • the corrugated plate pairs are connected to each other at the convex inner surface portions.
  • a connection can be achieved by welding, e.g. with a roll seam welding process.
  • the corrugated sheets of the pair of corrugated sheets can be placed on top of one another in such a way that the convex inner surface portions touch each other in a straight line so that a good directional guidance is created within the inner gas guide.
  • the corrugated sheets are placed on each other such that the tubes are formed so that their interiors in the region of their parallel course at least by juxtaposition of the sheets. are essentially separate from each other. This also allows a particularly good flow guidance of the inner gas guide can be achieved.
  • the inner gas duct runs as a hot gas duct through the tubes.
  • the tubes are advantageously connected to the hot gas connection so that flows through this flowing hot gas and through the tubes.
  • the Internal gas guide may be a flue gas duct and the adoptedgasbond tion an ambient air. However, it is also mög ⁇ Lich the hot gas of the external gas supply and the cooling gas inside the gas routing to forward.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that in each case two pairs of plates are so angeord net to each other, that they form between them a wavy flow area as part of the outer gas guide. It can be a good mixing of the externally guided gas and thus a good heat transfer between hot gas and cold gas can be achieved.
  • several tubes are formed between pairs of plates, wherein the wave-shaped throughflow region can be traversed perpendicularly to the longitudinal direction of the tubes, in particular can flow through in a wave-like manner.
  • a compact design of the heat exchanger can be achieved if between two pairs of sheets a third pair of plates is arranged such that convex outer surface portions of the third pair of sheets come to rest between concave outer surface portions of the two surrounding pairs.
  • the problem may arise that at least one of the gas guides from the gas guide section is short, which is not conducive to good heat transfer.
  • This problem can be solved if the corrugated sheets form a plurality of parallel tubes and the outer gas guide crosses at least some of the tubes on the outside, is deflected in their direction and these tubes crosses a second outside. Through this deflection, a long contact of " outside and inside flow over the wall formed and so on good heat transfer can be achieved.
  • the crossing is expediently carried out at an angle of at least 70 degrees, in particular of at least 80 degrees.
  • the corrugated sheets form a plurality of parallel tubes and the outer gas guide is guided by means of at least two baffles S-shaped through the corrugated sheets, so that it extends transversely and parallel to the tubes.
  • This also allows a long combination of inner and outer gas guide formed and a good heat transfer can be achieved.
  • a parallel or transverse guide to the tube longitudinal direction understood, with a transverse guide is understood at an angle of at least 70 degrees, suitably at least 80 degrees and in particular perpendicular to the tube longitudinal direction.
  • the corrugated sheets form a plurality of parallel inner tubes, which are divided into two groups, each with a plurality of separate comfortablygas- Kanäien between which a mixing section is arranged, in which open the outer gas channels ,
  • this mixing section expediently also the baffles, whereby a simple and stable construction of both the baffles and the heat exchanger is achievable.
  • the inner gas guide is guided successively through the two groups of the inner tubes, which are arranged in particular parallel to one another. This allows a long gas flow in a confined space can be achieved. Good heat utilization of the hot gas can be further assisted if the outer gas guide runs in a countercurrent flow to the inner gas guide . , Cool external gas soon meets relatively cool internal gas, and later on hotter external gas encounters hotter internal gas, whereby the heat content of already cooled hot gas is still effectively used to preheat the cooling gas.
  • the corrugated sheets each have a collar on at least one end.
  • This can be beneficial for. an attachment of the corrugated sheets to each other - directly or indirectly - be used.
  • the attachment to each other may be via a retaining means, e.g. a head plate, a fullblech or the like.
  • the attachment can be done by welding, bolting, gluing, riveting or other methods.
  • the corrugated sheets are formed at least one end to a collar, so the collar is' formed from the corrugated sheet.
  • the. Corrugated sheet can be bent to the collar. It is. also possible to first make the collar and then bring the corrugation in the corrugated sheet.
  • the collars are arranged transversely to the orientation of the waves. Under cross will be understood in the following an angle between 70 ° and 110 °.
  • the orientation of the waves is parallel to the troughs or mountains.
  • the holding means is a sheet metal transverse alignment of the shafts, and the collar are aligned flat parallel to the sheet .. This allows the collar to be easily and reliably attached to the holding means.
  • the collars are expediently applied flat to the holding means, layers directly or indirectly via one or more intermediate ⁇ .
  • a particularly strong attachment can be achieved when the collars are clamped between the holding means and a counter-element arranged between the corrugated sheets.
  • the clamping is advantageously carried out by screwing or riveting.
  • the counter element extends in particular between the corrugated sheets. For this, it can be tortuous in waveform.
  • the invention is directed to a solid fuel combustion system having a combustion chamber, a heat exchanger as described above and a combustion chamber connecting the combustion gas connection with the inner gas connection. It can thereby a thermally and mechanically stable. Unit, combined with a light weight, are formed inside the solid fuel burning plant.
  • the solid fuel firing system includes an ambient air inlet, a warm air outlet, an ambient air channel connecting the ambient air inlet to the outer gas port of the heat exchanger, and a hot air duct connecting an outer gas outlet of the heat exchanger to the hot air outlet.
  • Ambient air can be brought into a heat contact with flue gas directly in the heat exchanger, whereby a good and effective heating of ambient air can be generated even in a high volume, which is particularly suitable for heating large rooms or large volumes of product.
  • the invention is directed to a mobile hay drying plant with a transportable frame in which a solid fuel burning plant is arranged as described above.
  • the frame also includes a solid fuel container, whereby a promotion of Festbrennstöff can be kept simple to a combustion chamber of the furnace.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a mobile
  • FIG. 4 is a plan view of a head plate of the heat exchanger
  • FIG. 5 is a perspective view of a corrugated sheet pair of the heat exchanger
  • Fig. 6 is a schematic sectional view through three
  • FIG. 7 is a perspective view of a foot plate of
  • FIG. 8 is a plan view of a baffle plate of the heat exchanger, a schematic representation of an 'air duct through the heat exchanger,
  • FIG. 1 shows a mobile solid fuel firing plant 2-also referred to as firing plant 2 in a simplified manner below-with a rated output of 250 kW and a solid fuel storage 4 in a schematic representation.
  • the solid fuel storage 4 is mobile, so carried portable.
  • both the solid fuel storage 4 and the combustion plant 2 are each indicated only schematically.
  • indicated means of transport 6, 8 provided, by means of which at ⁇ the elements 2, 4 can be raised in each case, for example by a forklift.
  • the transport means 6, 8 comprise a sturdy frame, which holds the other 'components of the respective element 2; 4.
  • the solid fuel storage 4 is connected via a connection 10 with the furnace 2, which contains a joint or other angle compensation means, so that any unevenness in the installation of the two elements 2, 4 can be compensated.
  • the connection 10 is additionally provided with a height compensation means for adapting a discharge unit 12.
  • the discharge unit 12 is for example a screw conveyor and serves to transport solid fuel located in the solid fuel storage 4, for example wood chips, to the combustion plant 2.
  • the furnace 2 To operate the furnace 2, this is driven to its place of use, for example, on a truck and parked there on a floor.
  • the solid fuel storage 4 is also driven to the site and parked next to the furnace 2. Subsequently, the two elements 2, 4 connected to each other via the terminal 10 ' . A positron adjustment of the two elements 2, 4 to each other is usually not necessary because the terminal 10 compensates for unevenness of the soil sufficiently.
  • the solid fuel such as wood chips, pellets or other suitable solid fuel, can be filled into the solid fuel storage 4, for example with a wheel loader.
  • the solid fuel is conveyed via the conveyor 12 and the connection 10 to the furnace 2.
  • the furnace 2 and the solid fuel in bearings 4 ⁇ are a contiguous Frame stored and transportable together. This solution is particularly advantageous for systems up to 500 kW, since the trans ⁇ port is facilitated and the connection of the two elements 2, 4 deleted each other.
  • the solid fuel After passing through a burn-back fuse 14, the solid fuel passes via another conveyor 16 designed as a stock auger into the combustion chamber 18 in the firing plant 2. There, the solid fuel is ignited and burns to ash over time. The resulting during combustion hot flue gases are fed to a first heat exchanger 20. There they are cooled from about 1200 ° C to below 1000 ° C. ' The thus cooled flue gases are then one . second heat exchanger 22 is supplied and cooled there to about 150 ° C. Through the two heat exchangers 20, 22 is blown to cool the ambient air. This is heated in the heat exchangers 20, 22 and is now available for further use, for example for drying hay.
  • the exhaust gases cooled in the heat exchangers 20, 22 are supplied to a spark separator 24, for example a cyclone separator.
  • a spark separator 24 for example a cyclone separator.
  • Larger installations can provide a plurality of cyclone separators which are operated in parallel.
  • Deposited ash is collected in an ash container 26 and the purified waste gases are led up out of the furnace 2.
  • Fig. 2 shows the large heat exchanger 22 in a perspective view obliquely from above.
  • the heat exchanger 22 is a corrugated plate heat exchanger whose wall 30 is made of corrugated chen and is described in more detail below.
  • the heat exchanger 22 includes a flue gas inlet 36, which is designed in the embodiment shown as a distribution box for distributing the hot gas to many tubes.
  • a flue gas inlet 36 Into the flue gas inlet 36, the flue gases heated to between 900 degrees Celsius and 1000 ° C are sucked through connections 38 to the upstream small heat exchanger 20, as indicated by the first and downwardly pointing arrow of the mecanicgas- guide 32.
  • the hot flue gases pass through a first train 40, reached from there a deflection chamber 42, where it is deflected upward again by 180 degrees, pres ⁇ fen the second train 44 and reach from there th a Sammelkas- 46. Then leave the cooled hot gases the
  • Heat exchanger 22 through a hot gas discharge 48, through which they are passed to the spark separator 24. Ashes accumulated in the deflection space 42 are fed to the ash tank 26 through an ash discharge 50.
  • the outer gas guide 34 runs in an S-shape around the wall 30 of the two slides 40, 44, as shown in FIG. 3.
  • FIG. 3 shows the two trains 40, 44 with the indicated housing 28 and the outer gas guide 34.
  • air is admitted through an ambient air inlet 54 with a fan 60.
  • a cooling gas connection 58 the ambient air is guided in an ambient air guide 62 to the heat exchanger 22, ie to the wall 30 of the second train 44.
  • the housing 28, the wall 30 and two deflection means 64, 66 form the outer gas guide 34 and thus give the air flow of the Ambient air through the heat exchanger 22 before.
  • the ambient air is passed as cooling air first around the wall 30 of the second train 44, then around the wall 30 of the first train 40, then around the wall 30 of the second train 44 and finally around the wall 30 of the first train 40 and leaves the heat exchanger 22 as warm air in a hot air duct 68. It passes through the first heat exchanger 20 in the hot air duct 68 and is blown out through the hot air outlet 72 of the firing system 2.
  • the deflection means 64, 66 are designed in the form of intermediate plates, wherein each intermediate plate is guided around all plate pairs 76 of only one train 40, 44. The intermediate plates serve to guide the ambient air or the external gas in an S-arc through the heat exchanger 22.
  • Fig. 4 shows the wall 30 of the two trains 40, 44, which are designed in the form of many corrugated sheets 74.
  • Two Plat a ⁇ tensection 76 forming corrugated sheets 74 are shown in Fig. 5 by way of example in perspective.
  • Three such ' plate pairs 76 of the first train 40 are shown schematically in Fig. 6 in a sectional view.
  • the corrugated sheets 74 are welded into a top plate 78, the wall 30 of the heat exchanger 22 after. closes up.
  • the top plate 78 thus contains the outer contours of the plate pairs 76 of the two trains 40, 44 corresponding openings into which the plate pairs 76 are inserted.
  • the corrugated sheets 74 or plate pairs 76 are welded to the top plate 78.
  • the corrugated sheet 74 of the plate pairs 76 is made. made of stainless steel, expediently a stainless steel, and has a wall thickness of 0.5 mm.
  • the thickness of the top plate 78 which is made of structural steel, 5 mm. Also possible is stainless steel, which then thinner can be executed. Accordingly, the plate pairs 76 are welded to a foot plate 80 of the heat exchanger 22.
  • the two deflecting means 64, 66 which are also manufactured as sheets, with the corresponding openings for passing through the plate pairs 76, can be welded in the same way, with a material-locking stapling of the deflecting plates 64,. 66 is already sufficient on the pairs of plates 76.
  • the plate pairs 76 consist of two corrugated sheets 74 which are welded together at their two longitudinal edges 82.
  • the corrugated sheets 74 are deep-drawn stainless steel sheets, which are placed on top of each other and joined together to form a plurality of at least substantially longitudinal chambers in the form of tubes 84.
  • the corrugation of the corrugated sheets 74 consists per wave phase essentially of two approximately 110 degree wide nikbogenförmige.n segments 86, 88, which form an S-shaped wave phase.
  • the cross-section of the longitudinal chambers or tubes 84 is substantially circular, delimited at the top and bottom by the two circular-shaped segments 86, and laterally deviating somewhat from the circular arc shape, wherein a circle with the radius of 20 mm can be placed in the cross section, the coincides with the two circular arc segments 86.
  • the segments 88 touch each other in their central axis, which is parallel to the longitudinal axis of the tubes 84 and plate pairs 76. Due to the juxtaposition of the segments 88, the interior space of the tubes 84 is at least substantially separated from one another in regions of the parallel course. Opposite the segments 88 are convex inner surface portions which are joined together by welding.
  • the outer segments 86 form concave inner surface portions that face each other in pairs and that form the major boundary of the tubes 84.
  • the middle pair of plates 76 is outwardly represents ⁇ provided pairs of plates 76 between the two arranged so that convex outer surface portions of the segments 86 of the intermediate plate pair 76 of the two surrounding pairs of plates 76 come to lie between the concave outer surface portions of the segments 88th
  • the segments 88 are each partially welded along their central axis, wherein a welding between 10% and 50% of the total length of the central axis, advantageously distributed over many small welding distances, is conducive.
  • the heat exchanger 22 is provided with a plurality of such, as shown in Fig. 5, pairs of plates 76 which are positioned vertically side by side.
  • the corrugated sheets 74 and plate pairs 76 can be welded in any number at both ends of the tubes 84 in the top and bottom plates 78, 80.
  • the outer gas guide 34 is formed between the plate pairs 76 is hereby by - as can be seen in Fig. 6 - the outer gas guide 34 is formed.
  • the gas space 92 between the plate pairs 76 here is designed so that it assumes a waveform transverse to the longitudinal direction 90 of the tubes 84 and always has substantially the same thickness.
  • the waveguide creates an intensive contact of the cooling gas with the wall 30, so that an intense heat transfer from the inner gas to the outer gas takes place.
  • care must be taken that the distance is not greater than half the radius of the tubes 84, otherwise the cooling air or the external gas need not extend the waves and the risk is that the cooling air forms air cushion in the bulges of the waves and the cooling air flows straight through between the plate pairs 76 without complete passage of the waves and comes only in limited contact with the plate pairs 76 and the wall 30.
  • the guidance of the gases can - depending on the application - be completely reversed, so that hot gas between the plate pairs 76 in the outer gas guide 34 and cooling gas in the tubes 84 is guided in the inner gas guide.
  • the wall thickness of the corrugated sheets 74 may be smaller than would be necessary for pipes, so that the heat exchanger 22 can be made easy to build and save weight. This is especially true in a mobile solid fuel burning plant 2 of. Advantage, since every weight saving facilitates transport.
  • the foot plate 80 is shown in a perspective view in FIG. 7 so that the openings 94 in the foot plate 80 are visible for connection to the plate pairs 76.
  • the deflection means 64 is shown in a plan view in Fig. 8. Also there, the openings 94 are visible.
  • the deflection means 66 is formed analogously to the deflection means 64, but the openings are shorter by one wave phase than the openings 94 of the deflection means 64.
  • the plate pairs 76 of the heat exchanger 22 are divided into two groups: the plate pairs 76 of the first train 40 and the plate pairs 76 of the second train 44.
  • the plate pairs 76 of the first train 40 are those of the second train spaced by a region 96 without plates.
  • This area. 96 serves to the flue gas introduction is simplified in the heat exchanger 22, since the introduction into the distribution box and the lead-out through the collection box 46 is spatially separated and one or two baffles are arranged in the region 46, which thus do not cut tube openings.
  • the region 96 has a further advantage: Especially in obe ⁇ ren region of the two trains 40, 44 there is a considerable difference in temperature of the walls 30 of the two trains 40, 44.
  • the arrangement of the outer gas guide 34 is such that it runs in a countercurrent flow to the inner gas guide 32. Namely, the outer gas guide 34 is arranged to first flow around the wall 30 of the cooler second train, and finally to the hottest area of the first train 40. In this way, efficient utilization of the heat of the flue gas is achieved. In the first heat exchanger 20, the warm air is reheated once more.
  • FIG. 9 shows an alternative external gas guide 98.
  • the air to be heated first flows into it over the entire length of the second train 44, is then deflected not laterally but laterally of the two trains 40, 44 by about 180 degrees, and then flows through the wall .30 of the first train 40. In this way, a countercurrent flow to the internal gas guide 32 is achieved.
  • Such an outer gas guide 98 is particularly suitable for very high volume flows of air to be heated, since in each case the entire train 40, 44 can be used forstructuregasumströmung in only one direction.
  • FIG. 11 shows an alternative plate pair 100 of two corrugated sheets 74 in FIG.
  • the two corrugated sheets 74 are not connected in phase, as in the example of the plate pair 76 shown in FIG. 5, but are in phase and are therefore parallel to each other everywhere. It arises between corrugated sheets 74, a single longitudinal channel 102 which extends over the entire width of the corrugated sheets 74. Laterally, the two corrugated sheets 74 are welded again, so that the inner gas channel is closed on both sides and is only open at the front and rear, as shown in FIG. 11 can be seen.
  • Fig. 11 shows the plate pair 100 in a perspective view obliquely from above.
  • the two corrugated sheets 74 are interconnected along their sides by means of two strip-shaped connector sheets. It is also possible to fold both corrugated sheets 74 toward one another or one of the corrugated sheets 74 toward the other, so that the connector sheets are omitted.
  • FIG. 12 shows an alternative longitudinal edge 104 to the longitudinal edge 82. At least one of the two corrugated sheets 74 ⁇ is bent along the longitudinal edge 104 around the other, so that a rounded flow edge is formed.
  • the two corrugated sheets 74 are on one longitudinal side with a wider, uncoated one
  • This longitudinal edge 104 has two advantages. First, it forms a very secure composite of the corrugated sheets 74, which remains gas-tight even under extreme mechanical and thermal stress. The mechanical load is not only due to the . Welded seams 106, 108 added, but also by supporting the corrugated sheets 74 to each other. A leakage of hot flue gases can be safely avoided. Second, the longitudinal edge 104 forms a rounded leading edge. If the outside gases flow very quickly into the heat exchanger 22, a sharp longitudinal edge 82 can lead to vibrations and thus to an undesirable noise. By the round longitudinal edge 10 ' 4 a flutter and swing is avoided.
  • FIG. 110 An alternative heat exchanger 110 is shown in FIG. It is the same except for the following details, as the heat exchanger 22: Especially at large firing capacities, a non-deflected outer gas guide 112 may be advantageous in order to be able to blow very large volumes of air per time through the heat exchanger 110.
  • the deflection means 64, 66 can be omitted, so that the outer gas guide 112 is guided in a straight line through the heat exchanger 110, by all trains 40, 44th
  • the heat exchangers 22, 110 are stationary heat exchangers, the inner gas duct 32 runs vertically through the ducts 40, 44. Also possible is the use of the pairs of corrugated iron sheets 76, 100 in a horizontal heat exchanger, in which the. Internal gas duct runs horizontally through the trains. Also oblique arrangements are conceivable.
  • FIG. 1 The connection between the corrugated sheets 74 and the top plate 78 and / or the foot plate 80 is shown in FIG.
  • the corrugated sheets 74 are brought with their upper or lower edge directly to the top plate 78 and foot plate 80 and welded to the ⁇ ser. In this way, the plate pairs 76 are very firmly connected.
  • another holding means may be used, wherein the top plate .78 or the foot plate 80 may also be referred to as holding means
  • FIG. 14 An alternative connection between the holding means, eg head plate 78 or foot plate 80, and the corrugated sheets 74 is shown in FIG.
  • the corrugated sheets 74 are passed through the holding means.
  • each have a collar 114 is arranged, which is formed in this embodiment of the respective corrugated sheets 74 by bending the outer portion of the corrugated sheet 74.
  • Collar 114 and holding means lie flat one above the other and are firmly connected to each other, for example a weld, as shown in Fig. 15. In order to achieve a good gas tightness between collar 114 and retaining means, even if a weld should be faulty, a
  • FIG. 16 shows a rounded transition between collar 114 and the fuselage of the corresponding corrugated sheet 74.
  • the width 116 of the rounded region in the collar direction is at least 10% of the greatest width 118 of a gas tube between the wave plates 74, in particular at least 20%. The rounding can be performed on all embodiments shown.
  • FIG. 1 Another embodiment of attaching the collars 114 to the attachment means is shown in FIG.
  • the collar 114 of two corrugated sheets 74, which form a plate pair 76, are designed to overlap.
  • the overlap results in attachment, e.g. a screw or rivet, and connected to the retaining means, e.g. the top plate 78 or the foot plate 80.
  • the overlap allows the use of a central attachment instead of two attachments side by side, as shown in Fig. 18.
  • a sealing paper 120 is placed in each case for sealing the hot gas duct against the cold gas guide or the environment.
  • sealing paper 120 and holding means 78 each air is drawn. This is only for better illustration.
  • the elements are directly adjacent to each other.
  • Fig. 18 shows narrower collars 114 which do not overlap one another.
  • the collar 114 are clamped between the holding means and in each case a counter-element 122, as well as the
  • the counter-element 122 is a arranged between the plate pairs 76 sheet metal, expediently in the strength of the holding means, for example 5 mm. It is in this embodiment snake-shaped, as shown in Fig. 19 can be seen.
  • bolts 124 are secured to mating member 122, e.g. welded, suitably carry thread.
  • mating member 122 e.g. welded
  • the jamming can be achieved by a screw connection, e.g. can be achieved with a mother 128.
  • riveting is possible, so that instead of the bolts 124 rivets are guided by the holding means and the counter-element 122.
  • FIG. 19 The combination of plate pairs 76 with molded-on collar 114 of FIG. 18 and the counter-elements 122 is shown in Fig. 19 in a 'plan looks.
  • the retaining element and the sealing paper 120 are omitted in the illustration for the sake of clarity, so that the view falls directly on the collar 114 and the underlying counter-elements 122.
  • the bolts 124 are inserted through holes in the collar.
  • the counter-elements 122 respectively wind in a serpentine manner between adjacent plate pairs 76, except for the outer counter-elements, which only have an adjacent plate pair. 76 have.
  • FIG. 20 the arrangement of Fig. 19 with the holding means, in this case the top plate 78, is shown. Through holes 126 in the top plate 78 can be seen from above into the tubes of the plate pairs 76.
  • the bolts 124 are also inserted through the retaining means and bolted to the nuts 128, so that the collars 114 are clamped between the retaining means and the counter-element 122.
  • solid fuel firing system 4 solid fuel storage

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (22) für eine mobile Festbrennstofffeuerungsanlage (2) mit einem Heißgasanschluss (38) und einer Innengasführung (32), einem Kühlgasanschluss (58) und einer Außengasführung (34). und einer die beiden Gasführungen (32, 34) trennenden und Wärme leitenden Wandung (30) zum Herstellen eines Wärmetransfers vom heißen zum kälteren Gas. Eine definierte Gasführung und ein geringes Gewicht des Wärmetauschers lassen sich erreichen, wenn die Wandung (30) mehrere miteinander verbundene Wellbleche (74) umfasst, zwischen denen beiden Gasführungen (32, 34) verlaufen.

Description

Wärmetauscher für eine mobile Festbrennstofffeuerungsanlage
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für eine mobile Festbrennstofffeuerungsanlage mit einem Heißgasanschluss und einer Innengasführung, einen Kühlgasanschluss und einer Außen- gasführung und einer die beiden Führungen trennenden und Wärme leitenden Wandung zum Herstellen eines Wärmetransfers vom heißen zum kälteren Gas .
Mobile Festbrennstofffeuerungsanlagen werden zum Erzeugen großer Mengen von Wärme für einen begrenzten Zeitraum an einem Ort verwendet. Mögliche Anwendungen sind beispielsweise das Erzeugen von Wärme zur Heutrocknung, das Beheizen eines Gebäudes oder eines Großzelts oder das kurzzeitige zur Verfügung Stellen von Wärme für industrielle Prozesse. Hierfür wird die Festbrennstofffeuerungsanlage zum Einsatzort gefahren, dort abgestellt und in Betrieb genommen.
Zum Betrieb kann ein Festbrennstoffbehälter über einen Brennstofffördermechanismus mit einer Brennkammer der Festbrenn- stöfffeuerungsanlage verbunden sein. Der Festbrennstoff wird in der Brennkammer verbrannt, wobei die freigesetzte Wärme einem Wärmeträger, in der Regel Wasser, zugeleitet wird,, der zur Aufnahme der Wärme um die Brennkammer herumgeführt .-ist. Über einen Wärmetauscher wird die Wärme an den Ort ihrer Verwendung weitergeleitet .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher anzugeben, der besonders geeignet für die Verwendung in einer mobilen Festbrennstofffeuerungsanlage ist. Diese Aufgabe wird durch den Wärmetauscher der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß die Wandung mehrere miteinander verbundene Wellbleche umfasst, die zwischen den beiden Gasführungen verlaufen.
Die Erfindung geht hierbei von der Überlegung aus, dass es für einen mobilen Einsatz der Festbrennstofffeuerungsanlage wichtig ist, dass sie vom Gewicht her möglichst leicht ausgeführt ist. So sollte die gesamte Festbrennstofffeuerungsanlage - im Folgenden vereinfacht auch Feuerungsanlage genannt - mit einfachen Mitteln, beispielsweise einen Gabelstapler, anhebbar sein. In dieser Beziehung ist ein üblicher Wärmetransfer von der Brennkammer beziehungsweise dem- Rauchgas auf Wasser nachteilig, da hier das Wasser als Wärmeträger in der Feuerungsanlage mitgeführt werden muss und somit zu dessen Gewicht beiträgt.
Wesentlich Gewicht sparender ist es, wenn die Wärme aus dem heißen Rauchgas direkt an das Kühlgas abgegeben wird, das nun zur weiteren Verwendung, beispielsweise zur Heutrocknung oder Zeltheizung, zur Verfügung steht. Entsprechend weist der Wärmetauscher einen Heißgasanschluss und einen Kühlgasanschluss auf, so dass die Wärme direkt vom Heißgas auf das Kühlgas ü- bertragen wird.
Wird als Heißgas Rauchgas verwendet, das aus der Brennkammer in den Wärmetauscher strömt, so ist der Wärmetauscher extremen thermischen Belastungen ausgesetzt. Die Wandung zum Wärmetransfer sollte daher aus einem sehr wärmeresistenten und auch chemisch resistenten Stahl hergestellt sein, um eine starke Oxidation der Wandung zu vermeiden. Besonders geeignete Materialien sind sehr teuer. Eine Kosten senkende Maßnahme besteht darin, günstigere Materialien in einer dickeren Wandstärke vorzusehen. Auch diese genügen dem Erfordernis der ausreichen- den Langlebigkeit. Eine dickere Wandung bringt jedoch bei der Anwendung in der mobilen Festbrennstofffeuerungsanlage den er¬ heblichen Nachteil eines hohen Gewichts mit sich. Die Erfindung geht von der weiteren Überlegung aus, dass edle Stähle erheblich günstiger in Blechen erhältlich sind, als in Rohrform. Durch die Verwendung von Blechen als Wandung des Wärmetauschers kann daher im kostenverträglichen Rahmen auf edle Stähle zurückgegriffen werden, wodurch eine dünne Ausfüh- rung der Wandung und damit eine Gewicht sparende Bauweise des Wärmetauschers ermöglicht wird. Dem Nachteil der höheren Kosten steht daher der Vorteil der Gewichtsersparnis gegenüber, der .bei mobilen Festbrennstofffeuerungsanlagen von erheblicher Bedeutung ist. Außerdem kann mit Blechen eine große Wärme- transferfläche pro Gewicht erreicht werden, so dass ein Wellblechwärmetauscher bei gleicher Transferleistung und Wandungsstärke leichter ist als ein Rohrbündelwärmetauscher.
Die Verwendung von Edelstahlblechen als Wandung für den Wärme- tauscher bringt jedoch die Schwierigkeit mit sich, dass die mechanische Stabilität von dünnen Blechen geringer ist als von dicken Rohren. Dies kann besonders bei einer mobilen Feue¬ rungsanlage ein Problem darstellen, da diese besonders hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, die über die üb- liehe thermische Beanspruchung hinausgehen. So muss die Feuerungsanlage einen Transport und damit verbundenem Ruckeln und Stößen schadlos überstehen und wird insbesondere bei einem harten Absetzen am . Einsatzort einem starken Stoß ausgesetzt. Insofern muss der Wärmetauscher mechanisch besonders stabil ausgeführt sein, um ein Reißen oder ein Verwinden zuverlässig zu vermeiden. Durch die Formgestaltung des Wellblechs kann eine mechanisch sehr . stabile Konstruktion des Wärmetauschers erreicht werden, der den hohen Anforderungen eines mobilen Einsatzes gewachsen ist. Von daher kann mithilfe der Erfindung ein Gewicht sparender, mechanisch stabiler und ausreichend kostengünstiger Wärmetauscher zur Verfügung gestellt werden.
Die Feuerungsanlage ist zweckmäßigerweise eine Holzfeuerungs¬ anlage für den Betrieb mit beispielsweise Hackschnitzeln. Der Heißgasanschluss kann als Rauchgasanschluss dienen, durch den das in der Brennkammer der Feuerungsanlage entstehende heiße Rauchgas geführt wird. Der Kühlgasanschluss kann ein Umge- bungsluftanschluss sein, durch den Umgebungsluft zur Kühlung der Wandung eingeführt wird. Die Wellbleche können ebene Flächen aufweisen oder rein mit geschwungenen Flächen ausgeführt sein. Sie können geschwungen wellenförmig oder kantenwellenförmig sein, z.B. mit trapezförmiger Welle, rechteckiger Welle, dreieckförmiger Welle oder in einer anderen, Kanten
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aufweisenden Form. Auch abgerundete Kanten sind möglich und vorteilhaft.
Die Außengasführung ist zweckmäßigerweise so angelegt, dass der in ihr geführte Außengasstrom die Innengasführung umströmt. Die Innengasführung ist zweckmäßigerweise so angelegt, dass sie das in ihr geführte Innengas von der Umgebung abschirmt, zumindest so lange, bis es einen vorbestimmten Zustand erreicht hat, z.B. ausreichend abgekühlt ist. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Außengasführung zumindest überwiegend quer zur Innengasführung angelegt ist. Hierdurch kann eine gleichmäßige Kühlung der Innengasführung erreicht werden.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist besonders geeignet zur Verwendung in einer mobile Festbrennstofffeuerungsanlage, sein Einsatz ist jedoch nicht auf eine mobile Feuerungsanlage beschränkt, da seine Vorteile auch in stationären Feuerungsanlagen genutzt werden können. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Wellbleche jeweils paarweise derart miteinander verbunden, dass sich konvexe . Innenflächenabschnitte der Wellbleche je¬ weils paarweise und konkave Innenflächenabschnitte der Well¬ bleche jeweils paarweise gegenüberstehen. Auf diese Weise kann ein Wellblechpaar eine Anzahl von Röhren bilden, die zumindest einen Teil der Innengasführung bilden, so dass die Innengas- führung durch die derart gebildeten Röhren verläuft.
Zweckmäßigerweise sind die Wellblechpaare jeweils an den konvexen Innenflächenabschnitten miteinander verbunden. Eine solche Verbindung kann durch ein Verschweißen erreicht werden, z.B. mit einem Rollnahtschweißverfahren . Die Wellbleche des Wellblechpaares können hierbei so aufeinander gelegt, sein, dass sich die konvexen Innenflächenabschnitte geradlinienför- mig berühren, so dass eine gute Richtungsführung innerhalb der Innengasführung entsteht.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die konkaven Innenflächenabschnitte jeweils paarweise eine Röhre bilden. Auch hierdurch kann eine besonders gute Strömungsführung in der Innengasfüh- rung erreicht werden.
Zweckmäßigerweise sind die Wellbleche derart aufeinander gelegt, dass die Röhren so gebildet sind, dass ihre Innenräume im Bereich ihres parallelen Verlaufs zumindest durch Aufeinanderliegen der Bleche . im Wesentlichen getrennt voneinander sind. Auch hierdurch kann eine besonders gute Strömungsführung der Innengasführung erreicht werden.
Vorteilhafterweise verläuft die Innengasführung als Heißgasführung durch die Röhren. Hierfür sind die Röhren zweckmäßigerweise mit dem Heißgasanschluss so verbunden, dass durch diesen strömendes Heißgas auch durch die Röhren strömt. Die Innengasführung kann eine Rauchgasführung und die Außengasfüh rung eine Umgebungsluftführung sein. Es ist jedoch auch mög¬ lich das Heißgas der Außengasführung und das Kühlgas der Innengasführung zuzuleiten.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jeweils zwei Plattenpaare derart zueinander angeord net sind, dass sie zwischen sich einen wellenförmigen Durchströmungsbereich als Teil der Außengasführung bilden. Es kann eine gute Durchmischung des außen geführten Gases und somit ein guter Wärmeübertrag zwischen Heißgas und Kaltgas erreicht werden .
Vorteilhafterweise sind zwischen Plattenpaaren mehrere Röhren gebildet, wobei der wellenförmige Durchströmungsbereich senkrecht zur Längsrichtung der Röhren durchströmbar ist, insbesondere wellenförmig durchströmbar ist.
Eine kompakte Bauform des Wärmetauschers kann erreicht werden wenn zwischen zwei Blechpaaren ein drittes Blechpaar derart angeordnet ist, dass konvexe Außenflächenabschnitte des dritten Blechpaares zwischen konkaven Außenflächenabschnitten der beiden umgebenden Paare zu liegen kommen.
Insbesondere bei einer kreuzenden Strömungsanordnung von Innengasführung und Außengasführung kann das Problem auftreten, dass zumindest eine der Gasführungen von der Gasführungsstrecke her kurz ist, was einem guten Wärmeübertrag nicht zuträglich ist. Dieses Problem kann gelöst werden, wenn die Wellbleche eine Vielzahl von parallelen Röhren bilden und die Außengasführung zumindest einige der Röhren außen kreuzt, in ihrer Richtung umgelenkt ist und diese Röhren ein zweites außen kreuzt. Durch diese Umlenkung kann ein langer Kontakt von" Außen- und Innenströmung über die Wandung gebildet und so ein guter Wärmeübertrag erreicht werden. Die Kreuzung erfolgt zweckmäßigerweise in einem Winkel von zumindest 70 Grad, insbesondere von zumindest 80 Grad.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Wellbleche eine Vielzahl von parallelen Röhren bilden und die Außengasführung mithilfe zumindest zweier Umlenkbleche S-förmig durch die Wellbleche geführt ist, so dass sie quer und parallel zu den Röhren verläuft. Auch hierdurch kann eine lange Zusammenführung von Innen- und Außengasführung gebildet und ein guter Wärmeübertrag erreicht werden. Unter parallel und quer zu den Röhren wird eine parallele beziehungsweise quere Führung zur Röhrenlängsrichtung verstanden, wobei eine quere Führung unter einem Winkel von zumindest 70 Grad, zweckmäßigerweise zumindest 80 Grad und insbesondere senkrecht zur Röhrenlängsrichtung verstanden wird.
Einem gleichmäßigen Wärmeübergang zwischen den beiden Gasführungen ist es außerdem zuträglich, wenn die Wellbleche eine Vielzahl von parallelen inneren Röhren bilden, die in zwei Gruppen mit jeweils mehreren voneinander getrennten Außengas- kanäien aufgeteilt sind, zwischen denen ein Mischabschnitt angeordnet ist, in den die Außengaskanäle münden. In diesem Mischabschnitt enden zweckmäßigerweise auch die Umlenkbleche, wodurch eine einfache und stabile Konstruktion sowohl der Umlenkbleche als auch des Wärmetauschers insgesamt erreichbar ist.
Weiter zweckmäßig ist die Innengasführung nacheinander durch die beiden Gruppen der inneren Röhren geführt, die insbesondere parallel zueinander angeordnet sind. Hierdurch kann eine lange Gasführung auf engem Raum erreicht werden. Eine gute Wärmeausnutzung des Heißgases kann weiter unterstützt werden, wenn die Außengasführung in einer Gegenstrom- führung zur Innengasführung verläuft.. Kühles Außengas trifft zünächst auf relativ kühles Innengas und später trifft heiße- res Außengas auf heißeres Innengas, wodurch der Wärmegehalt von bereits abgekühltem Heißgas noch effektiv dazu genutzt wird, das Kühlgas vorzuwärmen..
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Wellbleche jeweils an zu- mindest einem Ende einen Kragen aufweisen. Diese kann vorteilhaft für. eine Befestigung der Wellbleche aneinander - unmittelbar oder mittelbar - genutzt werden. Die Befestigung aneinander kann über ein Haltemittel erfolgen, z.B. ein Kopfblech, ein Fußblech oder dergleichen. Die Befestigung kann durch ein Verschweißen, Verschrauben, Verkleben, Vernieten oder andere Methoden erfolgen.
Insbesondere sind die Wellbleche an zumindest einem Ende zu einem Kragen geformt, der Kragen ist also aus dem Wellblech 'ausgeformt. Hierzu kann das. Wellblech zum Kragen umgebogen werden. Es ist. auch möglich, zuerst den Kragen herzustellen und dann die Wellung in das Wellblech einzubringen.
Zweckmäßigerweise sind die Kragen quer zur Ausrichtung der Wellen angeordnet. Unter Quer soll im Folgenden ein Winkel zwischen 70° und 110° verstanden werden. Die Ausrichtung der Wellen ist hierbei parallel zu den Wellentälern bzw. -bergen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Haltemittel ein Blech quer Ausrichtung der Wellen ist, und die Kragen flächig parallel zum Blech ausgerichtet sind.. Hierdurch kann der Kragen einfach und zuverlässig am Haltemittel befestigt werden. Die Kragen sind zweckmäßigerweise flächig an das Haltemittel angelegt, unmittelbar oder mittelbar über eine oder mehrere Zwischen¬ schichten.
Eine besonders belastbare Befestigung lässt sich erreichen, wenn die Kragen zwischen dem Haltemittel und einem zwischen den Wellblechen angeordneten Gegenelement eingeklemmt sind. Die Klemmung erfolgt zweckmäßigerweise durch ein Verschrauben oder Vernieten. Das Gegenelement verläuft insbesondere zwischen den Wellblechen. Hierfür kann es in Wellenform gewundenen sein.
Außerdem ist die Erfindung gerichtet auf eine Festbrennstoff- feuerungsanlage mit einem Brennraum, einem wie oben beschriebenen Wärmetauscher und einer den Brennraum mit dem Innengas- anschluss verbindenden Rauchgasführung. Es kann hierdurch eine thermisch und mechanisch stabile . Einheit , verbunden mit einem geringen Gewicht, innerhalb der Festbrennstofffeuerungsanlage gebildet werden.
Eine besonders gute Lufterwärmung kann erreicht werden, wenn die Festbrennstofffeuerungsanlage einen Umgebungslufteinlass , einen Warmluftauslass , eine Umgebungsluftführung, die den Umgebungslufteinlass mit dem Außengasanschluss des Wärmetauschers verbindet und eine Warmluftführung aufweist, die einen Außengasauslass des Wärmetauschers mit dem Warmluftauslass verbindet. Umgebungsluft kann direkt im Wärmetauscher in einen Wärmekontakt mit Rauchgas gebracht werden, wodurch eine gute und effektive Erwärmung von Umgebungsluft auch in einem hohen Volumen erzeugbar ist, die sich besonders für die Erwärmung großer Räume beziehungsweise großer Produktvolumina eignet.
Weiter ist die Erfindung gerichtet auf eine mobile Heutrocknungsanlage mit einem transportablen Rahmen, in dem eine Fest-' brennstofffeuerungsanlage wie oben beschrieben angeordnet ist. Insbesondere umfasst der Rahmen außerdem einen Festbrennstoff- behälter, wodurch eine Förderung von Festbrennstöff zu einem Brennraum der Feuerungsanlage einfach gehalten sein kann.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale wird der Fachmann jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Das gleiche gilt für die Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels der nachfolgen¬ den Figurenbeschreibung, die explizit isoliert betrachtet und mit den erfindungsgemäßen Wärmetauscher kombinierbar sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer mobilen und
luftgekühlten Festbrennstöfffeuerungsanlage mit einem Wärmetauscher zum Erwärmen von Luft in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2 den Wärmetauscher in einer perspektivischen Ansicht von oben,
Fig. 3 den Wärmetauscher in einer schematischen Seitenansicht,
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Kopfplatte des Wärmetauschers,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht auf ein Wellblechplattenpaar des Wärmetauschers,
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung durch drei
Wellblechplattenpaare des Wärmetauschers,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht auf eine Fußplatte des
Wärmetauschers,
Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Umlenkplatte des Wärmetauschers, eine schematische Darstellung einer 'Luftführung durch den Wärmetauscher,
ein alternatives Wellblechplattenpaar in einer
Draufsicht,
das Wellblechplattenpaar aus Fig. 10 in einer perspektivischen Darstellung,
eine Schweißverbindung des Wellblechplatten an der Längskante des Wellblechplattenpaars in einer
Schnittdarstellung,
einen alternativen Wärmetauscher mit einer geradlinigen Außengasführung,
einen schematischen Schnitt durch zwei Wellblechplatten, die an ihrem Kopfende mit einem Haltemittel verschweißt sind,
eine alternative Befestigung der Wellblechplatten am
Haltemittel über einen Kragen der Wellbleche, ein abgerundeten Übergang vom Wellenbereich zu einem
Kragenbereich,
zwei Wellblechplatten mit jeweils einem Kragen, der mit einer Kopfplatte verschraubt ist,
zwei Wellblechplatten mit jeweils einem Kragen, der zwischen einer Kopfplatte und einer Gegenplatte eingeklemmt ist,
zwei Wellblechplattenpaare aus Fig. 18 in einer
Draufsicht ohne die Kopfplatte und
die Wellblechplattenpaar . mit der Kopfplatte.
Fig. 1 zeigt eine mobile Festbrennstofffeuerungsanlage 2 - im Folgenden auch vereinfacht nur als Feuerungsanlage 2 bezeichnet - mit einer Nennleistung von 250 kW und ein Festbrennstofflager 4 in einer schematischen Darstellung. Auch das Festbrennstofflager 4 ist mobil, also transportabel ausgeführt . Hierfür sind sowohl das Festbrennstofflager 4 als auch die Feuerungsanlage 2 mit jeweils einem nur schematisch ange- deuteten Transportmittel 6, 8 versehen, mittels derer die bei¬ den Elemente 2, 4 jeweils angehoben werden können, beispielsweise durch einen Gabelstapler. Die Transportmittel 6, 8 umfassen einen stabilen Rahmen, der die übrigen ' Komponenten des jeweiligen Elements 2, 4 hält.
Das Festbrennstofflager 4 ist über- einen Anschluss 10 mit der Feuerungsanlage 2 verbunden, der ein Gelenk oder ein anderes Winkelausgleichsmittel enthält, so dass eventuellen Unebenheiten bei der Aufstellung der beiden Elemente 2, 4 ausgeglichen werden können. Hierfür ist der Anschluss 10 zusätzlich mit einem Höhenausgleichsmittel zum Anpassen einer Austrageinheit 12 versehen. Die^ Austrageinheit 12 ist beispielsweise eine Förderschnecke und dient zum Transportieren von im Festbrennstofflager 4 befindlichem Festbrennstoff, beispielsweise Hackschnitzel, zur Feuerungsanlage 2.
Zum Betrieb der Feuerungsanlage 2 wird diese an ihren Einsatzort gefahren, beispielsweise auf einem Lkw und dort auf einen Boden abgestellt. Auch das Festbrennstofflager 4 wird an den Einsatzort gefahren und neben der Feuerungsanlage 2 abgestellt. Anschließend werden die beiden Elemente 2, 4 über den Anschluss 10 miteinander verbunden'. Eine Positrons justierung der beiden Elemente 2, 4 zueinander ist in der Regel nicht notwendig da der Anschluss 10 Unebenheiten des Bodens genügend ausgleicht. Nun kann der Festbrennstoff, wie Hackschnitzel, Pellets oder ein anderer geeigneter Festbrennstoff, in das Festbrennstofflager 4 eingefüllt werden, beispielsweise mit einem Radlader. Während des Betriebs der Feuerungsanlage 2 wird der Festbrennstoff über das Fördermittel 12 und den Anschluss 10 zur Feuerungsanlage 2 gefördert.
In einer alternativen Ausführungsform sind die Feuerungsanlage 2 und das Festbrennstofflager 4 in^ einem zusammenhängenden Rahmen gelagert und gemeinsam transportabel. Diese Lösung ist insbesondere für Anlagen bis 500 kW vorteilhaft, da der Trans¬ port erleichtert wird und das Anschließen der beiden Elemente 2, 4 aneinander entfällt.
Nach Durchlaufen einer Rückbrandsicherung 14 gelangt der Festbrennstoff über ein weiteres als Stockerschnecke ausgeführtes Fördermittel 16 in die Brennkammer 18. in der Feuerungsanlage 2. Dort wird der Festbrennstoff gezündet und verbrennt im Lau- fe der Zeit zu Asche. Die während der Verbrennung entstehenden heißen Rauchgase werden einem ersten Wärmetauscher 20 zugeführt. Dort werden sie von etwa 1200°C auf unter 1000°C abgekühlt.' Die so abgekühlten Rauchgase werden anschließend einem .zweiten Wärmetauscher 22 zugeführt und dort auf etwa 150 °C ab- gekühlt. Durch die beiden Wärmetauscher 20, 22 wird, zu deren Abkühlung Umgebungsluft geblasen. Diese wird in den Wärmetauschern 20, 22 erhitzt und steht nun zur weiteren Verwendung zur Verfügung, beispielsweise zum Trocknen von Heu. Die in den Wärmetauschern 20, 22 abgekühlten Abgase werden einem Funken- abtrenner 24 zugeführt, beispielsweise einem Zyklonabscheider.. Größere Anlagen können mehrere Zyklonabscheider vorsehen, die parallel betrieben werden. Abgeschiedene Asche wird in einem Aschebehälter 26 gesammelt und die gereinigten Abgase werden nach oben aus der Feuerungsanlage 2 herausgeführt .
Fig. 2 zeigt den großen Wärmetauscher 22 in einer perspektivischen Darstellung schräg von oben. Zur besseren Erläuterung ist auf die Darstellung des größten Teils eines Gehäuses 28 verzichtet worden, so dass der Blick frei wird auf die Wärme tauschende Wandung 30 zwischen einer Innengasführung 32 und einer Außengasführung 34, die in Fig. 2 durch dünne beziehungsweise dicke Pfeile angedeutet sind. Der Wärmetauscher 22 ist ein Wellblechwärmetauscher, dessen Wandung.30 aus Wellble- chen hergestellt ist und die im Folgenden näher beschrieben ist.
Der Wärmetauscher 22 umfasst eine Rauchgaseinführung 36, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Verteilerkasten zum Verteilen des Heißgases auf viele Röhren ausgeführt ist. In die Rauchgaseinführung 36 werden durch Anschlüsse 38 an den vorgeschalteten kleinen Wärmetauscher 20 die auf zwischen 900 Grad Celsius und 1000°C aufgeheizten Rauchgase eingesogen, wie durch den ersten und nach unten weisenden Pfeil der Innengas- führung 32 angedeutet ist. Die heißen Rauchgase durchlaufen einen ersten Zug 40, erreichen von dort einen Umlenkraum 42, werden dort um 180 Grad wieder nach oben umgelenkt, durchlau¬ fen den zweiten Zug 44 und erreichen von dort einen Sammelkas- ten 46. Anschließend verlassen die abgekühlten Heißgase den
Wärmetauscher 22 durch eine Heißgasabführung 48, durch die sie zum Funkenabtrenner 24, geleitet werden. Im Umlenkraum 42 angesammelte Asche wird durch eine Ascheabführung 50 dem Aschebe- hälter 26 zugeleitet.
Während die Innengasführung 32 U-förmig durch die beiden Züge 40, 44 des Wärmetauschers 22 verlaufen, verläuft die Außengas- führung 34 S-förmig um die Wandung 30 der beiden Züge 40, 44, wie in Fig. 3 dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt die beiden Züge 40, 44 mit dem angedeuteten Gehäuse 28 und der Außengasführung 34. Während des Betriebs des Festbrennstofffeuerungsanlage 2 wird Luft durch einen Umge- bungslufteinlass 54 mit einem Gebläse 60 eingelassen. Durch einen Kühlgasanschluss 58 wird die Umgebungsluft in einer Um- gebungsluftführung 62 zum Wärmetauscher 22 geführt, also zur Wandung 30 des zweiten Zugs 44. Das Gehäuse 28, die Wandung 30 und zwei Umlenkmittel 64, 66 bilden die Außengasführung 34 und geben somit den Luftstrom der Umgebungsluft durch den Wärme- tauscher 22 vor. Die Umgebungsluft wird als Kühlluft zunächst um die Wandung 30 des zweiten Zugs 44, dann um die Wandung 30 des ersten Zugs 40, dann wieder um die Wandung 30 des zweiten Zugs 44 und schließlich um die Wandung 30 des ersten Zugs 40 geführt und verlässt den Wärmetauscher 22 als Warmluft in einer Warmluftführung 68. Sie gelangt in der Warmluftführung 68 durch den ersten Wärmetauscher 20 und wird durch den Warmluft- auslass 72 der Feuerungsanlage 2 ausgeblasen. Die Umlenkmittel 64, 66 sind in Form von Zwischenblechen ausgeführt, wobei jedes Zwischenblech um alle Plattenpaare 76 nur eines Zugs 40, 44 geführt ist. Die Zwischenbleche dienen dazu, die Umgebungsluft beziehungsweise das Außengas in einen S- Bogen durch den Wärmetauscher 22 zu führen.
Fig. 4 zeigt die Wandung 30 der beiden Züge 40, 44, die in Form von vielen Wellblechen 74 ausgeführt sind. Zwei ein Plat¬ tenpaar 76 bildende Wellbleche 74 sind in Fig. 5 exemplarisch perspektivisch dargestellt. Drei solche ' Plattenpaare 76 des ersten Zugs 40 sind schematisch in Fig. 6 in einer Schnittdarstellung gezeigt. An ihrem Kopfende sind die Wellbleche 74 in eine Kopfplatte 78 eingeschweißt, die die Wandung 30 des Wärmetauschers 22 nach . oben abschließt. Die Kopfplatte 78 enthält also die den Außenkonturen der Plattenpaare 76 der beiden Züge 40, 44 entsprechende Öffnungen, in die die Plattenpaare 76 eingesteckt sind. Mit jeweils einer Kehlnaht sind die Wellbleche 74 beziehungsweise Plattenpaare 76 mit der Kopfplatte 78 verschweißt. Das Wellblech 74 der Plattenpaare 76 ist aus. einem Edelstahl gefertigt, zweckmäßigerweise einem Niro-Stahl, und hat eine Wanddicke von 0,5 mm. Zur stabilen Halterung der Plattenpaare 76 ist die Dicke der Kopfplatte 78, die aus Baustahl gefertigt ist, 5 mm. Ebenfalls möglich ist Edelstahl, der dann dünner ausgeführt sein kann. Entsprechend werden die Plattenpaare 76 mit' einer Fußplatte 80 des Wärmetauschers 22 verschweißt. Auch die beiden Umlenkmittel 64, 66, die ebenfalls als Bleche gefertigt sind, mit den entsprechenden Öffnungen zur Durchfüh- rung der Plattenpaare 76, können auf gleiche Art verschweißt sein, wobei ein stoffschlüssiges Heften der Umlenkplatten 64, . 66 an den Plattenpaaren 76 bereits ausreicht.
Die Plattenpaare 76 bestehen aus zwei Wellblechen 74, die an ihren beiden Längskanten 82 durchgehend miteinander verschweißt sind. Die Wellbleche 74 sind tief gezogene Edelstahlbleche, die aufeinander gelegt und so zusammengefügt sind, dass sie mehrere zumindest weitgehend getrennte Längskammern in Form von Rohren 84 bilden. Die Wellung der Wellbleche 74 besteht pro Wellenphase im Wesentlichen aus zwei etwa 110 Grad weiten kreisbogenförmige.n Segmenten 86, 88, die eine S-förmige Wellenphase bilden. Der Querschnitt der Längskammern beziehungsweise Rohre 84 ist im Wesentlichen kreisförmig, oben und unten von den beiden kreisröhrenförmigen Segmenten 86 be- grenzt, und seitlich etwas von der Kreisbogenform abweichend, wobei ein Kreis mit dem Radius von 20 mm in den Querschnitt gelegt werden kann, der mit den beiden kreisbogenförmigen Segmenten 86 zusammenfällt. Die Segmente 88 berühren einander in ihrer Mittelachse, die parallel zur Längsachse der Röhren 84 beziehungsweise Plattenpaare 76 liegt. Durch das Aufeinanderliegen der Segmente 88 ist der Innenraum der Röhren 84 in Bereiche des parallelen Verlaufs zumindest im Wesentlichen getrennt voneinander. An den Segmenten 88 stehen sich konvexe Innenflächenabschnitte gegenüber, die durch Verschweißen miteinander verbunden sind. Die äußeren Segmente 86 bilden konkave Innenflächenabschnitte, die sich paarweise gegenüberstehen und die die hauptsächliche Begrenzung der Rohre 84 bilden. Das mittlere Plattenpaar 76 ist zwischen den beiden außen dar¬ gestellten Plattenpaaren 76 derart angeordnet, dass konvexe Außenflächenabschnitte der Segmente 86 des mittleren Platten- paares 76 zwischen konkaven Außenflächenabschnitten der Segmente 88 der beiden umgebenden Plattenpaare 76 zu liegen kommen.
Aus Fig. 6 ist zu sehen, dass die Außengasführung 34 sehr ge- nau geführt ist. Hieraus resultiert ein Vorteil eines Wellblechwärmetauschers 22 gegenüber einem Röhrenbündelwärmetau- scher: Das Außengas beziehungsweise Kühlgas muss einen definierten Weg entlang der Wändung 30 zurücklegen, was bei Röh- renbündelwärmetauschern nicht erreicht werden kann, da dass Außengas die Röhren beidseitig umströmen kann.
Da eine Gasdichtigkeit . der Röhren 84 gegeneinander nicht nötig ist, da durch alle Röhren 84 das gleiche heiße Rauchgas strömt, müssen die einander berührenden Segmente 88 nicht ■ durchgehend oder gar nicht miteinander verschweißt sein. Zur
Förderung der Stabilität der Plattenpaare 76 ist es allerdings förderlich, wenn die Segmente 88 entlang ihrer Mittelachse jeweils teilweise verschweißt sind, wobei eine Verschweißung zwischen 10 % und 50 % der Gesamtlänge der Mittelachse, zweck- mäßigerweise verteilt auf viele kleine Schweißstrecken, förderlich ist.
Pro Zug 40, 44 ist der Wärmetauscher 22 mit mehreren solchen, wie in Fig. 5 dargestellten, Plattenpaaren 76 versehen, die senkrecht nebeneinander positioniert sind. Je nach Größe und Auslegung des senkrechten Wärmetauschers 22 können die Wellbleche 74 beziehungsweise Plattenpaare 76 in beliebiger Anzahl an beiden Enden der Röhren 84 in der Kopf- und Fußplatte 78, 80 verschweißt werden. Zwischen den Plattenpaaren 76 ist hier- durch - wie in Fig. 6 zu sehen ist - die Außengasführung 34 gebildet. Der Gasraum 92 zwischen den Plattenpaaren 76 ist hierbei so gestaltet, dass er quer zur Längsrichtung 90 der Röhren 84 eine Wellenform annimmt und stets im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweist. Durch die Wellenführung entsteht ein intensiver Kontakt des Kühlgases mit der Wandung 30, so dass ein intensiver Wärmeübertrag vom Innengas auf das Außengas erfolgt. Hinsichtlich der Dicke des Gasraumes 92 beziehungsweise des Abstands der Plattenpaare 76 voneinander, ist darauf zu achten, dass der Abstand nicht größer als der halbe Radius der Röhren 84 ist, da andernfalls die Kühlluft beziehungsweise das Außengas die Wellen nicht ausfahren muss und die Gefahr be- steht, dass die Kühlluft Luftpolster in den Ausbuchtungen der Wellen bildet und die Kühlluft ohne vollständiges Durchfahren der Wellen geradewegs zwischen den Plattenpaaren 76 hindurchströmt und nur in begrenzten Kontakt mit den Plattenpaaren 76 beziehungsweise der Wandung 30 kommt.
Die Führung der Gase kann - je nach Anwendung - durchaus vertauscht werden, so dass heißes Gas zwischen den Plattenpaaren 76 in der Außengasführung 34 und Kühlgas in den Röhren 84 in der Innengasführung geführt wird.
.
Durch die S-förmige Außengasführung 34 kreuzt diese die Röhren 84 des zweiten Zugs 44 und einige der Röhren 84 des ersten Zugs 40, wird dann um 180 Grad umgelenkt, verläuft also auch ein Stück weit parallel zu den Röhren 84 des ersten Zugs 40, um dann einige Röhren 84 des ersten Zugs 40 und einige Röhren 84 des zweiten Zugs 44 zu kreuzen, wird wiederum um rund
180 Grad umgelenkt, . verläuft also parallel zu einigen der Röhren 84 des zweiten Zugs 44, um dann andere Röhren 84 des zweiten Zugs 44 und alle Röhren 84 des ersten Zugs 40 zu kreuzen. Durch die Verwendung von Wellblech als Wandung 30 zwischen der Außengasführung 34 und der Innengasführung 32 kann auf Rohre eines Rohrbündel-Wärmetauschers verzichtet werden. Dies bringt den Vorteil einer weit größeren Materialauswahl, da Bleche in erheblich größerer Mäterialvariation verfügbar sind als Rohre. Es kann auf hochwertigere Materialien zurückgegriffen werden, als dies bei Rohren möglich wäre, zum Beispiel auf einen bei großer Hitze gegen Oxidation beständigen Stahl, einen sehr hitzefesten Stahl oder ein Metall mit einem bevorzugten Wärmeausdehnungskoeffizienten. Entsprechend kann die Wandstärke der Wellbleche 74 geringer ausfallen, als dies bei Rohren notwendig wäre, so das der Wärmetauscher 22 leicht bauend und Gewicht sparend hergestellt werden kann. Dies ist besonders bei einer mobilen Festbrennstofffeuerungsanlage 2 von. Vorteil, da dort jede Gewichtseinsparung einen Transport erleichtert.
Die Fußplatte 80 ist in Fig. 7 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt, so dass die Öffnungen 94 in der Fußplatte 80 zur Verbindung mit den Plattenpaaren 76 sichtbar sind. Das Umlenkmittel 64 ist in einer Draufsicht in Fig. 8 dargestellt. Auch dort sind die Öffnungen 94 sichtbar. Das Umlenkmittel 66 ist analog zu dem Umlenkmittel 64 ausgebildet, wobei jedoch die Öffnungen um eine Wellenphase kürzer sind als die Öffnun- gen 94 des Umlenkmittels 64.
Die Plattenpaare 76 des Wärmetauschers 22 sind in zwei Gruppen aufgeteilt: Die Plattenpaare 76 des ersten Zugs 40 und die Plattenpaare 76 des zweiten Zugs 44. Wie aus Fig. 4 zu sehen ist, sind die Plattenpaare 76 des ersten Zugs 40 von denjenigen des zweiten Zugs durch einen Bereich 96 ohne Platten beabstandet. Dieser Bereich. 96 dient dazu, dass die Rauchgaseinführung in den Wärmetauscher 22 vereinfacht ist, da die Einführung in den Verteilerkasten und das Herausführung durch den Sammelkasten 46 raummäßig getrennt ist und ein oder zwei Trennbleche im Bereich 46 angeordnet sind, die somit keine Röhrenöffnungen schneiden. Der Bereich 96 hat noch einen weiteren Vorteil: Gerade im obe¬ ren Bereich der beiden Züge 40, 44 besteht ein erheblicher Temperaturunterschied der Wandungen 30 der beiden Züge 40, 44. Während die Wandung 30 des ersten Zugs 40 im oberen Bereich bei etwa 800°C liegt, liegt die Temperatur der Wandung im obe-' ren Bereich des zweiten Zugs 44 nur bei rund 200°C. Von daher findet eine unterschiedliche Temperaturausdehnung, bedingt durch die Wärmeausdehnung des Wellblechmaterials , in den bei¬ den Zügen 40, 44 statt. Durch die Anordnung als voneinander getrennte Plattenpaare. 76 in den Zügen 40, 44 können Tempera- turspannungen im Material der Wellbleche 74 gering gehalten bleiben.
Die Anordnung der Außengasführung 34 ist derart, dass diese in einer Gegenstromführung zur Innengasführung 32 verläuft. Die Außengasführung 34 ist nämlich derart angelegt, dass sie zuerst die Wandung 30 des kühleren zweiten Zugs umspült und zum Schluss den heißesten Bereich des ersten Zugs 40. Auf diese Weise wird eine effiziente Wärmeausnutzung des Rauchgases erreicht. Im ersten Wärmetauscher 20 wird die Warmluft noch ein- mal nacherhitzt.
Fig. 9 zeigt eine alternative Außengasführung 98. Die zu erwärmende Luft strömt zunächst auf der gesamten Länge des zweiten Zugs 44 in diesen ein, wird dann nicht unterhalb sondern · seitlich der beiden Züge 40, 44 um etwa 180 Grad umgelenkt und durchströmt dann die Wandung .30 des ersten Zugs 40. Auch auf diese Weise ist eine Gegenstromführung zur Innengasführung 32 erreicht. Eine solche Außengasführung 98 ist besonders für sehr hohe Volumenströme von zu erwärmender Luft geeignet, da jeweils der gesamte Zug 40, 44 zur Außengasumströmung in nur eine Richtung genutzt werden kann.
Ein alternatives Plattenpaar 100 aus zwei Wellblechen 74 ist in Fig. 10 gezeigt. Die beiden Wellbleche 74 sind nicht ge- genphasig verbunden, wie in dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel des Plattenpaares 76, sondern gleichphasig und sind somit ü- berall parallel zueinander. Es entsteht zwischen Wellblechen 74 ein einziger Längskanal 102, der sich über die gesamte Breite der Wellbleche 74 erstreckt. Seitlich sind die beiden Wellbleche 74 wieder verschweißt, so dass der Innengaskanal beidseitig geschlossen ist und nur vorne und hinten geöffnet ist, wie aus Fig. 11 zu erkennen ist. Fig. 11 zeigt das Plattenpaar 100 in einer perspektivischen Darstellung schräg von oben.
Es ist auch möglich, dass die beiden Wellbleche 74 entlang ihrer Seiten mittels zweier streifenförmiger Verbinderbleche miteinander verbunden sind. Auch eine Umkantung beider Well- bleche 74 zueinander oder jeweils eines der Wellbleche 74 zum anderen hin ist möglich, so dass die Verbinderbleche entfallen.
In Fig. 12 ist eine zu der Längskante 82 alternative Längskan- te 104 dargestellt. Zumindest eine der beiden Wellenbleche 74· ist entlang der Längskante 104 um die andere herum gebogen, so dass eine abgerundete Strömungskante gebildet ist.
Zur Herstellung dieser Längskante 104 sind die beiden Wellble- che 74 an einer Längsseite mit einer breiteren ungewellten
Blechfläche versehen. Die beiden gleich geformten Wellbleche 74 werden zur Herstellung eines Plattenpaars 76 so aufeinander gelegt, dass jedes der Wellbleche 64 das andere' an einer
Längsseite mit dem ungewellten Bereich überragt. Dann werden die beiden Wellenbleche 74 mit zwei parallelen Schweißnähten 106 verschweißt, die entlang der gesamten Längskante 104 verlaufen. Anschließend wird ein Teil des ebenen Bereichs des ü- berstehenden Wellenblechs 74 um 180 Grad umgekantet, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Anschließend wird das so entstandene
Blechpaket aus drei Blechschichten mit einer dritten Schweißnaht 108 komplett durchgeschweißt, ebenfalls entlang der gesamten Längskante 104 und insbesondere direkt an der Blechkante, damit die Wellenbleche 74 an der Kante verschlossen mit- einander verschweißt sind und z.B. kein Beizmittel zwischen die Bleche 74 laufen kann.
Diese Längskante 104 hat zwei Vorteile. Erstens bildet sie einen sehr sicheren Verbund aus den Wellblechen 74, der auch bei extremer mechanischer und thermischer Beanspruchung gasdicht bleibt. Die mechanische Belastung wird nicht nur durch die. Schweißnähte 106, 108 aufgenommen, sondern auch durch ein Abstützen der Wellbleche 74 aneinander. Ein Austreten der heißen Rauchgase kann sicher vermieden werden. Zweitens bildet die Längskante 104 eine abgerundete Anströmkante. Wenn die Außengase sehr schnell in den Wärmetauscher 22 einströmen, kann eine scharfe Längskante 82 zu Schwingungen und somit zu einer unerwünschten Geräuschbildung führen. Durch die runde Längskante 10'4 wird ein Flattern und Schwingen vermieden.
Ein alternativer Wärmetauscher 110 ist in Fig. 13 dargestellt. Er ist bis auf die folgenden Details gleich ausgeführt, wie der Wärmetauscher 22 : Gerade bei großen Feuerungsleistungen kann eine nicht umgelenkter Außengasführung 112 vorteilhaft sein, um sehr große Luftvolumina pro Zeit durch den Wärmetauscher 110 hindurch blasen zu können. Auf die Umlenkmittel 64, 66 kann verzichtet werden, so dass die Außengasführung 112 geradlinig durch den Wärmetauscher 110 geführt wird, und zwar durch alle Züge 40, 44. Die Wärmetauscher 22, 110 sind stehende Wärmetauscher, die In- nengasführung 32 verläuft senkrecht durch die Züge 40, 44. E- benfalls möglich ist die Anwendung der Wellblechpaare 76, 100 in einem liegenden Wärmetauscher, in dem die. Innengasführung waagerecht durch die Züge verläuft. Auch Schräganordnungen sind denkbar.
Die Verbindung zwischen den Wellblechen 74 und der Kopfplatte 78 und/oder der Fußplatte 80 ist in Fig. 14 dargestellt. Die Wellbleche 74 sind mit ihrer Ober- bzw. Unterkante direkt, an die Kopfplatte 78 bzw. Fußplatte 80 herangeführt und mit die¬ ser verschweißt. Auf diese Weise sind die Plattenpaare 76 sehr fest miteinander verbunden. Anstelle der Kopfplatte 78 bzw. Fußplatte 80 kann auch ein anderes Haltemittel verwendet werden, wobei die Kopfplatte .78 bzw. die Fußplatte 80 auch als Haltemittel bezeichnet werden kann
Eine alternative Verbindung zwischen dem Haltemittel, z.B. Kopfplatte 78 bzw. Fußplatte 80, und den Wellblechen 74 ist in Fig. 15 gezeigt. Die Wellbleche 74 sind durch das Haltemittel hindurch geführt.. Nach der Durchführung ist an den Wellblechen 74 jeweils ein Kragen 114 angeordnet, der in diesem Ausführungsbeispiel aus dem jeweiligen Wellbleche 74 ausgeformt ist durch ein Umbiegen des äußeren Bereichs des Wellblechs 74. Kragen 114 und Haltemittel liegen flächig übereinander und sind fest miteinander verbunden, z.B. durch eine Verschweißung, wie in Fig. 15 dargestellt ist. Um eine gute Gasdichtigkeit zwischen Kragen 114 und Haltemittel zu erreichen, auch wenn eine Verschweißung fehlerhaft sein sollte, kann ein
Dichtmittel zwischen Kragen 114 und Haltemittel angeordnet werden, z.B. eine Dichtschicht. ; Im Unterschied zu Fig. 15 zeigt Fig. 16 einen abgerundeten Übergang zwischen Kragen 114 und dem Rumpf des entsprechenden Wellblechs 74. Hierdurch kann eine Heißgasströmung turbulenzarm und damit geräuscharm und mit geringem Druckverlust ge- . führt werden. Die Breite 116 des abgerundeten Bereichs beträgt in Kragenrichtung zumindest 10% der größten Breite 118 eines Gasrohres zwischen den Wellenblechen 74, insbesondere zumindest 20%. Die Abrundung kann an allen gezeigten Ausführungsbeispielen ausgeführt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Befestigung der Kragen 114 am Befestigungsmittel ist in Fig. 17 gezeigt. Die Kragen 114 zweier Wellbleche 74, die ein Plattenpaar 76 bilden, sind überlappend ausgeführt. Durch die Überlappung ist eine Befes- tigung geführt, z.B. eine Schraube oder Niete, und mit dem Haltemittel verbunden, z.B. der Kopfplatte 78 oder der Fußplatte 80. Die Überlappung ermöglicht die Verwendung einer zentralen Befestigung anstelle zweier Befestigungen nebeneinander, wie in Fig. 18 gezeigt ist. Zwischen Haltemittel und Kragen 114 ist jeweils ein Dichtpapier 120 gelegt zur Abdichtung der Heißgasführung gegen die Kaltgasführung bzw. die Umwelt. Zwischen Kragen 114, Dichtpapier 120 und Haltemittel 78 ist jeweils etwas Luft gezeichnet. Dies dient nur der besseren Darstellung. Zur Befestigung liegen die Elemente unmittelbar aneinander an.
Fig. 18 zeigt schmalere Kragen 114, die einander nicht überlappen. Die Kragen 114 sind zwischen dem Haltemittel und jeweils einem Gegenelement 122 eingeklemmt, ebenso wie das
Dichtmittel 120 zwischen Kragen 114 und Haltemittel, also z.B. Kopfplatte 78 oder Fußplatte 80. Das Gegenelement 122 ist ein zwischen den Plattenpaaren 76 angeordnetes Blech, zweckmäßigerweise in der Stärke des Haltemittels, z.B. 5 mm. Es ist in diesem Ausführungsbeispiel schlangenförmig ausgeführt, wie in Fig. 19 zu sehen ist.
Zur Verklemmung sind am Gegenelement 122 Bolzen 124 befestigt, z.B. verschweißt, die zweckmäßigerweise Gewinde tragen. So kann die Verklemmung durch eine Verschraubung, z.B. mit einer Mutter 128 erreicht werden. Alternativ ist ein Vernieten möglich, so dass anstelle der Bolzen 124 Nieten durch das Haltemittel und das Gegenelement 122 geführt sind.
Die Kombination aus Plattenpaaren 76 mit angeformten Kragen 114 aus Fig. 18 und den Gegenelementen 122 ist in Fig. 19 in einer' Draufsieht gezeigt. Das Halteelement und das Dichtpapier 120 sind in der Darstellung der Übersichtlichkeit halber weg- gelassen, so dass der Blick direkt auf die Kragen 114 und die darunter liegenden Gegenelemente 122 fällt. Die Bolzen 124 sind durch Löcher in den Kragen gesteckt. Die Gegenelemente 122 winden sich jeweils schlangenlinienförmig zwischen benachbarten Plattenpaaren 76 durch, bis auf die außen liegenden Ge- genelemente, die nur ein benachbartes Plattenpaar. 76 haben.
In Fig. 20 ist die Anordnung aus Fig. 19 mit dem Haltemittel, in diesem Fall die Kopfplatte 78, gezeigt. Durch Löcher 126 in der Kopfplatte 78 kann von oben in die Röhren der Plattenpaare 76 geschaut werden. Die Bolzen 124 sind auch durch das Haltemittel gesteckt und mit den Muttern 128 verschraubt, so dass die Kragen 114 zwischen dem Haltemittel und dem Gegenelement 122 eingeklemmt sind. 2 Festbrennstofffeuerungsanlage 4 Festbrennstofflager
6 Transportmittel
8 Transportmittel
' io Anschluss
12 Austrageinheit
14 Rückbrandsicherung
16 Fördermittel
18 Brennkammer
20 Wärmetauscher
22 Wärmetauscher
24 Funkenabtrenner
26 Aschebehälter
28 Gehäuse
"30 Wandung
32 Innengasführung
34 Außengasführung
36 Rauchgaseinführung
38 Heißgasanschluss
40 Zug
42 Umlenkraum
44 Zug
46 Sammelkasten
48 Heißgasabführung
50 Ascheabführung
54 Umgebungslufteinlass
56 Öffnung
58 Kühlgasanschluss
60 Gebläse
62 Umgebungsluftführung
64 Umlenkmittel
66 Umlenkmittel 68 Warmluftführung
70 Gebläse
72 Warmluftauslass
74 Wellblech
76 Plattenpaar
78 Kopfplatte
80 Fußplatte
82 Längskante 84 Röhre
86 Segment
88 Segment
90 Längsrichtung
92 Gasraum
94 Öffnung
96 Mischbereich
98 Außengasführung
100 Plattenpaar
102 Innengaskammer
104 Längskante
106 Schweißnaht
108 Schweißnaht
110 Wärmetauscher
112 Außengasführung
114 Kragen
116 Breite
118 Breite
120 Dichtpapier
122 Gegenelement
124 Bolzen
126 Loch
128 Mutter

Claims

Schutzansprüche
1. Wärmetauscher (22) für eine mobile Festbrennstofffeue- rungsanlage (2) mit einem Heißgasanschluss (38) und einer In-' nengasführung (32), einem Kühlgasanschluss (58) und einer Au- ßengasführung (34) und einer die beiden Gasführungen (32, 34) trennenden und Wärme leitenden Wandung (30) zum Herstellen eines Wärmetransfers vom heißen zum kälteren Gas, ■
dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (30) mehrere miteinander verbundene Wellbleche (74) umfasst, zwischen denen beide Gasführungen (32, 34) verlaufen.
2. Wärmetauscher (22) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wellbleche (74) jeweils paarweise derart miteinander verbunden sind, dass sich konvexe Innenflächenabschnitte jeweils paarweise und konkave Innenflä¬ chenabschnitte jeweils paarweise gegenüber stehen.
3. Wärmetauscher (22) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wellblechpaare (76) jeweils an den konvexen Innenflächenabschnitten miteinander verbunden sind.
4. Wärmetauscher (22) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass konkaven Innenflächenabschnitte jeweils' paarweise eine Röhre (84) bilden.
5. Wärmetauscher (22) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Röhren (84) derart gebildet sind, dass ihre Innenräume im Bereich ihres parallelen Verlaufs zumindest durch Aufeinanderliegen der Wellenbleche (74) im Wesentlichen getrennt voneinander sind.
6. Wärmetauscher (22) nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Innengasführung (32) als
Heißgasführung durch die Röhren (84) verläuft.
7. Wärmetauscher (22) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Plattenpaare (76) derart zueinander angeordnet sind, dass sie zwischen sich einen wellenförmigen Gasraum (92) als Teil der Außengasführung bilden.
8. Wärmetauscher (22) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Plattenpaaren mehrere Röhren gebildet sind und der Gasraum (92) senkrecht zur Längsrichtung der Röhren (84) durchströmbar ist.
9. Wärmetauscher (22) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Wellblechpaaren (76) ein drittes Wellblechpaar (76) derart angeordnet ist, dass konvexe Außenflächenabschnitte des dritten Wellblechpaars (76) zwischen konkaven Außenflächenabschnitten der beiden umgebenden Wellblechpaare (76) zu liegen kommen.
10. Wärmetauscher (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadürch gekennzeichnet, dass die Wellbleche (74) eine Vielzahl von parallelen Röhren (84) bilden, und die Aüßengasführung (34) zumindest einigen der Röhren (84) außen kreuzt, in ihrer Richtung umgelenkt ist und diese Röhren (84) ein zweites Mal außen kreuzt.
11. Wärmetauscher (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wellbleche (74) eine Vielzahl von parallelen Röhren (84) bilden, und die Außengasführung (34)' mit Hilfe zumindest zweier Umlenkbleche (64, 66) S-förmig durch die Wellbleche (74) geführt ist, so dass sie quer und parallel zu . den Röhren (84) verläuft.
12. Wärmetauscher (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wellbleche (74) eine Vielzahl von parallelen inneren Röhren (84) .bilden, die in zwei Gruppen mit jeweils mehreren, voneinander getrennten Außengaskanalen aufgeteilt sind, zwischen denen ein Mischabschnitt (96) angeordnet ist, in den die Außengaskanäle münden.
13. Wärmetauscher (22) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Innengasführung (32) nachein- ander durch die beiden Gruppen der inneren Röhren (84) geführt ist.
14. Wärmetauscher (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Außengasführung (34) in einer Gegenstromführung zur Innengasführung (32) verläuft.
15. Wärmetauscher (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wellbleche (74) jeweils an zumindest einem Ende zu einem Kragen (114) geformt sind, der quer zur Ausrichtung der Wellen angeordnet ist, und die Wellbleche (74) jeweils an diesem Kragen (114) an einem Haltemittel zum Halten mehrerer Wellbleche (74) befestigt sind.
16. Wärmetauscher (22) nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel ein Blech quer Ausrichtung der Wellen ist, und die Kragen (114) flächig parallel zum Blech ausgerichtet sind.
17. Wärmetauscher (22) nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kragen (114) zwischen dem Haltemittel und einem zwischen den Wellblechen (74) angeordne- ten Gegenelement (122) eingeklemmt sind.
18. Festbrennstofffeuerungsanlage mit einem Brennraum, einem Wärmetauscher (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer den Brennraum (18) mit dem Heißgasanschluss (38) verbin- denden Rauchgasführung.
19. Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch einen Umgebungslufteinlass (54), einen Warmluftauslass (72), eine Umgebungsluftführung (62), die den Umgebungslufteinlass (54) mit dem Kühlgasanschiuss (58) des
Wärmetauschers (22) verbindet, und eine Warmluftführung (68), die einen Außengasauslass des Wärmetauschers (22) mit dem
Warmluftauslass (72) verbindet.
20. Mobile Heutrocknungsanlage mit einem transportablen Rahmen (6, 8), in dem eine Festbrennstofffeuerungsanlage (2) nach Anspruch 1.8 oder 19, und insbesondere ein Festbrennstoffbehälter (4) angeordnet ist.
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