HU222827B1

HU222827B1 - Eljárás és berendezés szilárd anyagok melegítésére vagy hűtésére

Info

Publication number: HU222827B1
Application number: HU0002621A
Authority: HU
Inventors: David Stewart Conochie
Original assignee: Kfx Inc.
Priority date: 1997-05-07
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 2003-11-28
Also published as: KR20010012387A; CZ9903883A3; JP2001524149A; CA2288926C; CO4780057A1; CN1109873C; CZ294569B6; US6185841B1; AUPO663297A0; WO1998050743A8; WO1998050743A1; HUP0002621A2; PL187114B1; TR199902747T2; GEP20033103B; HUP0002621A3; PL336636A1; SK150999A3; UA46900C2; ZA983791B

Abstract

A találmány tárgya eljárás és berendezés szilárd anyagok melegítésérevagy hűtésére egy tartályban (80), amely eljárásnál a szilárd anyagbóllévő töltetet a tartályba (80) szállítják, és így egy megrakott ágyat(93) hoznak létre, munkaközeget szállítanak a tartályba (80), aszilárd anyagot melegítik vagy hűtik hőcserélő közeggel történőhőcserével, a megrakott ágyban (93) lévő belső hőátadó felületek (83)útján, és ezáltal indirekt hőcserét hoznak létre a hőcserélő közeg ésa töltet, valamint a hőcserélő közeg és a munkaközeg között, ésközvetlen hőcserét hoznak létre a munkaközeg és a töltet között. Atalálmány lényege, hogy a hőcserét erősítik a melegítő- vagyhűtőszakasz alatt, azáltal, hogy a munkaközeg áramlási irányátváltoztatják úgy, hogy a munkaközeget egy első irányba áramoltatjákegy első időtartam alatt, és a munkaközeget egy második iránybaáramoltatják egy második időtartam alatt, és ezt a két lépéstismételik. A találmány tárgya továbbá egy berendezés, amely egytartályt (80) tartalmaz, a tartályban (80) több hőátadó felület (83)van, valamint a hőcserélő közeget a tartályhoz (80) vezető eszközevan, hogy a tartályban lévő szilárd anyagot indirekt hőcserével ahőátadó felületek (83) segítségével melegítse vagy hűtse, és egy, ahőcserét a melegítés vagy hűtés alatt növelő eszköze van. A berendezéslényege, hogy a hőcserét növelő eszköz a munkaközeg változó irányúáramlásának létrehozására szol- gáló eszköz, amely előnyösen egyszivattyúegységből (99) áll. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás szilárd anyagból álló töltet hűtésére és/vagy fűtésére.

A találmány tárgya továbbá eljárás szilárd anyagból álló töltet kezelésére, amelynek kis hővezető képessége van nagy hőmérséklet és nyomás esetén.

A találmány széntartalmú anyagok, különösen szén feljavítására vonatkozik, olyan körülmények között, amelyek a nagy hőmérsékletet és nyomást is magukban foglalják, hogy a széntartalmú anyagok fűtőértékét növeljék azáltal, hogy a széntartalmú anyagokból a vizet eltávolítják, és a melegített széntartalmú anyagokat hűtik.

Az US 5 290 523 lajstromszámú szabadalmi leírás egy eljárást ismertet a széntartalmú anyagok feljavítására hőmérséklet és nyomás egyidejű alkalmazásával.

Az US szabadalom a szén hővel történő vízmentesítését ismerteti úgy, hogy a szenet melegítik nagy hőmérséklet és nyomás mellett, hogy a szénben fizikai változásokat hozzanak létre, ami abból adódik, hogy a szénből a vizet eltávolítják egy „kipréselési” reakcióval.

Az US szabadalom szól arról is, hogy a nyomást elegendő nagy értéken kell tartani a feljavítási folyamat alatt úgy, hogy a melléktermékként keletkező víz leginkább folyadék legyen és nem gőz.

Az US szabadalom különböző berendezési lehetőségeket ismertet a feljavítási folyamat elvégzésére. Általánosságban ezek a feltételezett berendezések egy nyomásálló tartály alkalmazásán alapulnak, amelynek egy kúpos beömlőrésze, egy hengeres teste, egy kúpos kiömlőrésze van, és amely testben függőlegesen vagy vízszintesen elhelyezett hőcserélő csövek vannak.

Az US típusú berendezés alkalmazásának egyik javaslatánál a függőlegesen elhelyezett csövek és a kiömlővég szénnel van megrakva, és nitrogént injektálnak be, hogy a tartályt nyomás alá helyezzék. A szén indirekt hőcserével van melegítve egy hőcserélő közeg segítségével, amely a hengeres testbe van vezetve a csöveken kívülre. Azonkívül a hőcserét elősegíti a csövekhez vezetett víz, amely azután gőzzé válik, és hőcserélő közegként szerepel. A nagy nyomás és hőmérséklet kombinációja a víz egy részét elpárologtatja a szénből, és a víz egy másik részét folyadékként kondenzálja. A víz hozzáadását követően képződött gőz egy része folyadékként kondenzálódik a megnövelt nyomás következtében. Azt a gőzt, amely nem kondenzálódott, és amely a megrakott ágy optimális nyomás alá helyezése szempontjából felesleges, el kell távolítani. Azonkívül nem kondenzálódó gőzök is keletkeznek (CO, CO₂), amelyeket ugyancsak el kell távolítani. Szakaszosan folyadékot engednek ki a kiömlővégen. Végül egy előre meghatározott tartózkodási idő után a tartályban a nyomást megszüntetik, és a feljavított szenet a kiömlőnyíláson át eltávolítják és lehűtik.

A PCT/AU98/00005 számú szabadalmi leírás, amely egy reaktorra vonatkozik és a PCT/AU98/00142 számú szabadalmi leírás, amely eljárásra és tartályra vonatkozik anyagtöltetek kezelésére és a PCT/AU98/00204 számú szabadalmi leírás, amely folyadék/gáz/szilárd anyagok elválasztására vonatkozik, többek között egy javított eljárást ismertet szén feljavítására, hasonló hőmérsékletés nyomáskörülmények mellett, mint amilyet az US szabadalom ismertet.

A PCT/AU98/00142 számú szabadalmi leírás különösen érdekes a találmány létrehozása szempontjából. Ebben a szabadalmi leírásban arról van szó, hogy jobb hőcserét lehet elérni egy széntöltet vagy más szilárd anyag, amelynek kis hővezető képessége van, melegítésekor és hűtésekor egy nyomás alatti tartályban, munkaközeg alkalmazásával, amelyet a tartályon keresztül kényszerítenek egy beömlővégtől egy kiömlővégig, egy alkalmazott nyomás segítségével, majd visszakeringtetik a beömlővéghez. A PCT szabadalmi leírásban ismertetett egyik kivitel azon alapul, hogy egy centrifugális ventilátort alkalmaznak, amely a tartályon kívül van elhelyezve, és ez létesíti azt a nyomást, amely a munkaközeg áramlását létrehozza.

Az ismert berendezések és eljárások hiányossága, hogy a hőcsere lassan megy végbe, ezért általában ezek a berendezések nagyméretűek, illetve rossz hatásfokúak.

A találmány feladata egy olyan eljárás és berendezés létesítése szilárd anyagok hűtésére és/vagy melegítésére, amely az ismert berendezéseknél gyorsabb hőátadást biztosít, jobb hatásfok és kisebb méretek mellett.

Ezt a feladatot a találmány értelmében egy olyan eljárással valósítjuk meg, amely eljárásnál a szilárd anyagból lévő töltetet egy tartályba szállítjuk, és így egy megrakott ágyat hozunk létre, munkaközeget szállítunk a tartályba, a szilárd anyagot melegítjük vagy hűtjük hőcserélő közeggel történő hőcserével, a megrakott ágyban lévő belső hőcserélő felületek útján, és ezáltal indirekt hőcserét hozunk létre a hőcserélő közeg és a töltet, és a hőcserélő közeg és a munkaközeg között, és közvetlen hőcserét hozunk létre a munkaközeg és a töltet között.

A találmány lényege, hogy a hőcserét erősítjük a melegítő- vagy hűtőszakasz alatt, azáltal, hogy a munkaközeg áramlási irányát változtatjuk úgy, hogy a munkaközeget egy első irányba áramoltatjuk egy első időtartam alatt, és a munkaközeget egy második irányba áramoltatjuk egy második időtartam alatt, és ezt a két lépést ismételjük.

Előnyösen a második irány az első iránnyal ellentétes.

A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a munkaközeg változó irányú áramlása jelentősen javíthatja az indirekt hőcserét a hőcserélő közeg és a szilárd anyag között, és hogy a munkaközeg változó irányú áramlásához szükséges energiaszükséglet viszonylag csekély.

Előnyös azonkívül, ha a megrakott ágyat nyomás alá helyezzük a melegítés vagy hűtés előtt vagy az alatt, kívülről betáplált gázzal, vagy belülről létrehozott gőzzel, vagy mindkettővel.

Előnyös, ha a megrakott ágy nyomás alá helyezése a melegítés vagy hűtés előtt vagy az alatt történik egy működési nyomásra, egészen 55,12 kPa-ig.

A munkaközeg előnyösen gáz.

Abban az esetben, ha a munkaközeg gáz, akkor, mivel a munkaközeg összenyomható és a megrakott ágynak az áramlással szemben ellenállása van, az áramlás

HU 222 827 Bl egy része a tartályban és a vele társított csővezetékben nyomás alatti gázként, azaz energiaként tárolódik. Az energiatárolás mértéke számos tényezőtől függ, mint például a megrakott ágyban lévő részecskék méretétől, az üzemelési nyomástól, a tömegáramtól, frekvenciától és az összenyomható térfogattól.

Előnyös, ha a munkaközeg az eljárás üzemelési körülményei között nem szenved fázisváltozást. Megjegyezzük, hogy bizonyos esetekben előnyös, ha olyan munkagázt alkalmazunk, amely kondenzálódó komponenseket tartalmaz.

Gázok, amelyek munkagázként alkalmazhatók, tartalmaznak oxigént, nitrogént, gőzt, SO₂-ot, CO₂-ot, hidrokarbonokat, nemesgázokat, hűtőgázokat és azok keverékét.

Előnyösen a munkaközeg az ággyal nem lép reakcióba.

Előnyös, ha a változó irányú áramlás frekvenciája 10 Hz-nél kisebb, még előnyösebben 3 Hz-nél kisebb. Különösen előnyös, ha a változó irányú áramlás frekvenciája 2 Hz-nél kisebb.

A munkaközeg változó irányú áramlása egy sorozat egymást követő lépésből állhat úgy, hogy az áramlás a második irányban közvetlenül követi az áramlást az első irányban, és ezek a lépések közvetlenül ezután ismétlődhetnek. A munkaközeg áramlását különböző módon lehet változtatni. így például az első irányban történő áramlás és a második irányban történő áramlás között lehet szünet. Egy másik példánál az egyik irányban való áramlás és az azt követő ugyanolyan irányban történő áramlás között megszakítás lehet, mielőtt az áramlást az ellenkező irányba megfordítanánk. Egy további példa esetében az egyik irányban való áramlást egy megszakítás követheti, majd egy ugyanazon irányban történő áramlás követi.

Amint azt már az előzőekben megjegyeztük, a találmány különösen széntartalmú anyagok, különösen szén melegítésére és hűtésére vonatkozik. Az erre a célra alkalmazott eljárásnál előnyös, ha a melegítés a következő lépésekből áll: A széntartalmú anyagot felmelegítjük egy Τ’! hőmérsékletre a hőcserélő közeggel való indirekt hőcserével anélkül, hogy a hőcserét a munkaközeg változó irányú áramlásával javítanánk, majd a széntartalmú anyagot egy nagyobb T₂ hőmérsékletre melegítjük a hőcserélő közeggel való indirekt hőcserével úgy, hogy a hőcserét a munkaközeg változó irányú áramlásával javítjuk.

Előnyösen a melegítés az alábbi lépéseket tartalmazza:

- a széntartalmú anyagot T_o hőmérsékletre melegítjük a hőcserélő közeggel való indirekt hőcserével, és a hőcserét javítjuk a munkaközeg változó irányú áramlásával,

- a széntartalmú anyagot egy nagyobb T, hőmérsékletre melegítjük a hőcserélő közeggel való indirekt hőcserével és anélkül, hogy a hőcserét javítanánk a munkaközeg változó irányú áramlásával,

- a széntartalmú anyagot egy nagyobb T₂ hőmérsékletre melegítjük a hőcserélő közeggel való indirekt hőcserével, és a hőcserét javítjuk a munkaközeg változó irányú áramlásával.

Előnyösen a T_o hőmérséklet olyan hőmérséklettel egyenlő vagy a körül van, amelynél a víz a széntartalmú anyagból kezd kiválni.

Előnyösen a T, hőmérséklet olyan értékű vagy olyan érték körül van, amely a víz forráspontjának felel meg a tartályban lévő eljárási nyomáson.

Előnyösen a munkaközeg változó irányú áramlását szivattyúegységgel hozzuk létre.

Előnyösen a szivattyúegység egy szivattyúházat és egy dugattyút tartalmaz, amely a szivattyúházban csúsztathatóan van elhelyezve, és a szivattyúházat egy első és egy második kamrára osztja, és mindegyik kamrában egy nyílás van a munkaközeg számára, hogy abba be tudjon áramolni és ki tudjon áramolni, továbbá egy eszköze van a dugattyú tengelyirányú, ellentétes irányban való elmozdítására a szivattyúházban, hogy az egyik kamra térfogatát növelje és a másik kamra térfogatát csökkentse, valamint egy vezeték van mindegyik kamra nyílásához csatlakoztatva, és mindegyik vezetéknek egy csatlakozása van a tartályhoz, és a vezeték csatlakozása az első kamrából közzel van elhelyezve a vezeték csatlakozásától a második kamrából.

Magától értetődik, hogy a fent leírt elrendezéssel a dugattyú tengelyirányú mozgása az egyik irányban a munkaközeget az első kamrából a tartályba szivattyúzza a hozzá tartozó csatlakozásokon keresztül, és a munkaközeget kiszívja a tartályból a második kamrába a hozzá tartozó csatlakozásokon keresztül. Azonkívül a dugattyú ezt követő tengelyirányú mozgása az ellentétes irányban a munkaközeget a második kamrából kinyomja a tartályba a hozzá társított csatlakozáson keresztül, és kiszívja a munkaközeget a tartályból az első kamrába a hozzá társított csatlakozásokon keresztül. A dugattyú egymást követő tengelyirányú mozgatása ellentétes irányokban a munkaközeg egymást követő változó irányú áramlását hozza létre a tartályban.

A bejelentő által végzett számítógépes modellezés eredményei azt mutatják, hogy a munkaközeg áramlási sebessége a megrakott ágy keresztmetszetegységén keresztül a primer meghatározója a hőátadási sebességnek. Abban az esetben, amikor a munkaközeg változó irányú áramlását az előzőekben ismertetett szivattyúegységgel hozzuk létre, akkor azok a tényezők, amelyek a munkaközeg áramlási sebességét befolyásolják, az alábbiak, de nincsenek kizárólag ezekre korlátozva: a változó irányú áramlás frekvenciája, a kamrák súrolt térfogata, a dugattyú sebessége és a munkaközeg sűrűsége. Magától értetődik, hogy ezeket a tényezőket kívánt értékként egy adott tartályalak esetében meg lehet választani, hogy ennél a tartálynál a hőcserét maximális értéken tartsuk.

A szivattyúegység elhelyezhető a tartályon belül vagy a tartályon kívül.

Amennyiben a szivattyúegység a tartályon belül van elhelyezve, akkor a szivattyúház a tartályon belül bárhol elhelyezhető. így például a szivattyúház elhelyezhető a tartály felső részében. Egy másik kivitelnél a szivattyúház elhelyezhető a tartály alsó részében részben vagy egészen bemerítve a vízbe, amely a szilárd anyagból az eljárás folyamán vált ki.

HU 222 827 Β1

Amennyiben a szivattyúegység a tartályon kívül van elhelyezve, a szivattyúház ugyancsak elhelyezhető bármilyen megfelelő helyen. így például a szivattyúház elhelyezhető úgy, hogy az egyik kamra részben vagy egészben azzal a vízzel legyen tele, amely a szilárd anyagból vált ki az eljárás folyamán.

Előnyös, ha az első és a második kamra csatlakozása a tartályhoz tengelyirányban egymástól közzel van elhelyezve úgy, hogy általánosságban a változó irányú áramlás a megrakott ágyban tengelyirányú. Itt figyelembe kell venni a munkaközeg helyi örvénylő áramlását a szilárd anyag körül a megrakott ágyban.

Előnyösen az első és második kamra csatlakozása a tartály felső, illetve alsó részében van elhelyezve.

Előnyös, ha több szivattyúegységet helyezünk el sorozatban, a megrakott ágy hossza mentén, egymástól közzel elhelyezett csatlakozásokkal úgy, hogy mindegyik szivattyúegység változó irányú áramlást hozzon létre az ágy különböző tengelyirányú szakaszaiban. Ezzel az elrendezéssel előnyös, ha a szomszédos szivattyúegységek nem azonos fázisban működnek.

Célszerűen több szivattyúegység párhuzamosan van elhelyezve.

A szivattyúegységek fent leírt elrendezésének egyik változatánál ahelyett, hogy dugattyút mozgató eszközt alkalmaznánk a dugattyú két irányban való váltakozó mozgatására a szivattyúházban, előnyös, ha a dugattyút mozgató eszköz úgy van elhelyezve, hogy a dugattyút csak egyik irányban mozgatja. Ez az egyirányú változat a munkaközeg összenyomhatóságán alapul a tartályban vagy a tartállyal közlekedő vele társított kamrában, hogy a munkaközeget nagyobb nyomáson tárolja, és az hajtsa a dugattyú megfordított mozgását.

Az egy irányban hajtott változatnál előnyös, ha a szivattyúegység egy szivattyúházat és a szivattyúházban csúsztathatóan elhelyezett dugattyút tartalmaz, a szivattyúház és a dugattyú egy szivattyúkamrát képez, amelyen egy beömlőnyílás és egy kiömlőnyílás van a munkaközeg számára, továbbá a dugattyút a szivattyúházban tengelyirányban mozgató eszköze van, a kamra térfogatának csökkentésére, hogy ezáltal a munkaközeget a kamrából kikényszerítse, és egy vezetéke van, amely a kamra nyílásához van csatlakoztatva, és amelynek egy csatlakozása van a tartályba.

A találmány tárgya továbbá egy berendezés szilárd anyagból lévő töltet melegítésére vagy hűtésére, amely berendezés egy tartályt tartalmaz, amely belső térfogatot képez, és a tartálynak a szilárd anyag bevezetésére szolgáló beömlőrésze és a szilárd anyag kivezetésére szolgáló kiömlőrésze van, a tartályban több hőátadó felület van, valamint a hőcserélő közeget a tartályhoz vezető eszköze van, hogy a tartályban lévő szilárd anyagot indirekt hőcserével a hőátadó felületek segítségével melegítse vagy hűtse, egy, a hőcserét növelő eszköze van a melegítés vagy hűtés alatt, a munkaközeg áramlásának megfordításával, amely a munkaközeg áramlását a tartályban lévő szilárd anyaggal érintkezve egy első irányba irányítja egy első időtartamra, és a munkaközeget a tartályban lévő szilárd közeggel érintkezve egy második irányba irányítja egy második időtartamra, és a munkaközeg áramlását egymást követően megfordítja az első és a második időtartamra.

Előnyösen a berendezésnek a tartály nyomás alá helyezésére szolgáló közeg bevezetésére való eszköze van.

Célszerűen a munkaközeg változó irányú áramlásának létrehozására szolgáló eszköz szivattyúegységet tartalmaz.

A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amely a találmány szerinti berendezés példakénti kiviteli alakját tünteti fel vázlatos metszetben.

A következőkben a leírást szén feljavításával kapcsolatban ismertetjük. Megjegyezzük, hogy a találmány nincs erre a felhasználásra korlátozva, és bármilyen szilárd anyag kezelésére alkalmas.

A rajzon látható berendezés egy nyomás alatti 80 tartályt tartalmaz, amelynek fordított kúpos 62 beömlőrésze, hengeres 64 teste, valamint kúpos 66 kiömlőrésze van. A 64 testben és a kúpos 66 kiömlőrészben függőlegesen elhelyezett 83 hőátadó felületek vannak elhelyezve hőcserélő lapok alakjában. A hőcserélő lapok a PCT/AU98/00005 számú szabadalmi leírásban vannak részletesen ismertetve, és csővezetékeket és elosztókat tartalmaznak a hőcserélő közeg, például olaj számára, amelyek a rajzon nincsenek ábrázolva.

A kúpos 62 beömlőrész egy 88 szelepegyüttest tartalmaz, amely lehetővé teszi, hogy a 80 tartályba szenet vezessünk be, és ily módon abban egy 93 megrakott ágyat hozzunk létre. A 91 gáz/folyadék bevezető eszköz lehetővé teszi, hogy a 80 tartályba munkagázt vezessünk be, és ezáltal elősegítsük a hőcserét és gázt/folyadékot vezessünk be, hogy ezáltal nyomás alá helyezzük a tartályt. A 90 gázkiömlő vezeték lehetővé teszi, hogy a 80 tartályból a gázt kiengedjük, ha a 80 tartályban a nyomás egy előre meghatározott szintet elér.

A kúpos 66 kiömlőrész egy 85 szelepet tartalmaz, amely megengedi, hogy a kezelt szenet kiürítsük a 80 tartályból, és egy 92 gáz/folyadék kiömlővezetéke van a gáz és folyadék kiürítésére a 80 tartályból. A kúpos 66 kiömlőrész egyik kivitelét ismerteti a PCT/AU98/00204 számú szabadalmi leírás.

A találmány szerinti berendezés alkalmas adag alapú szén kezelésére. Megjegyezzük azonban, hogy a találmány szerinti berendezés nincs erre korlátozva, és szén és más szilárd anyagok folyamatos kezelésére is vonatkozik.

A berendezés azonkívül eszközöket tartalmaz a 83 hőátadó felületekben lévő, a rajzon nem látható csatornákon keresztül áramló hőcserélő közeg és a 93 megrakott ágyban lévő szén közötti hőcsere növelésére a 80 tartályban lévő munkaközeg változó irányú áramlásával. A változó irányú áramlás egy előnyös kivitelénél a munkagáz a 93 megrakott ágyban egymást követően felfelé és lefelé mozog viszonylag rövid időtartamokig. Megjegyezzük, hogy a munkagáz mozgásának oly módon való leírása, hogy „felfelé” és „lefelé” mozog, általában úgy értendő, hogy a 93 megrakott ágyban lévő szén elrendezése a munkagázt egy kanyargó pályára kényszeríti a helyi szinten. Mindenesetre, amint azt már előbb említettük, a bejelentő a komputermodellnél azt tapasztalta, hogy a munkagáz változó irányú áramlása a 80 tar4

HU 222 827 Bl tályban jelentősen növeli a hőátadást egy összehasonlítási szintig, ahhoz képest, mint amit el lehet érni a munkaközeg keringtetésével, ami a PCT/AU98/00142 számú szabadalmi leírásban ismertetve van. Különösen a komputeimodell azt jelezte, hogy a viszonylag kis frekvenciájú, előnyösen kisebb mint 10 Hz, még előnyösebben kisebb mint 3 Hz, általában 2 Hz frekvenciájú változó irányú áramlás optimálisan javítja a hőátadást szén kezelése esetén.

A hőcserét javító eszköz egy 99 szivattyúegységből áll, amely egy kettős működésű 101 dugattyút tartalmaz és ez egy 100 szivattyúházban van elhelyezve. A 101 dugattyú a 100 szivattyúházat két 72, 74 kamrára osztja. A 101 dugattyú 103 összekötő rúd útján egy hosszú járatú hidraulikus 102 henger-dugattyú egységgel van összekötve, amelyet egy hidraulikus 107 szivattyú működtet. A hidraulikus 107 szivattyú bármilyen megfelelő módon táplálható, például nyomás alatti gázzal, amely a 80 tartályból távozik a 90 gázkiömlő vezetéken át. Hidraulikus közeget vezetünk a 102 hengerdugattyú egységhez a 106 vonalak mentén. Ez az elrendezés olyan, hogy a hidraulikus 107 szivattyú a 101 dugattyút mozgatja úgy, hogy váltakozva lefelé és felfelé mozduljon el a 100 szivattyúházban, és így a 72 és 74 kamrák térfogatát váltakozva növelje vagy csökkentse. A 72 kamra a 80 tartály kúpos 62 beömlőrészéhez van csatlakoztatva egy 104 vezeték útján, és a 74 kamra a 80 tartály kúpos 66 kiömlőrészéhez van csatlakoztatva egy 95 vezeték útján. Az elrendezés olyan, hogy használat közben a 101 dugattyú mozgása a munkagázt a 72 kamrából a 80 tartály kúpos 62 beömlőrészébe kényszeríti, amikor a 72 kamra összehúzódik, és a munkagázt a 74 kamrába húzza a 80 tartály kúpos 66 kiömlőrészéből, amikor a 74 kamra kiterjed.

Hasonlóképpen a 101 dugattyú lefelé való mozgása a munkagázt kikényszeríti a 74 kamrából a kúpos 66 kiömlőrészbe, amikor a 74 kamra összehúzódik és kihúzza a munkagázt a kúpos 66 kiömlőrészből a 72 kamrába, amikor a 72 kamra kiterjed.

A 101 dugattyú váltakozó felfelé és lefelé mozgásának a hatása, hogy a munkagáz váltakozó felfelé és lefelé áramlását, azaz változó irányú áramlást hoz létre a 80 tartályban.

A munkagáz változó irányú áramlásának alkalmazása számos előnnyel jár. így például a változó irányú áramlást létrehozó berendezés lényegesen egyszerűbb lehet, mint a munkagáz keringtető áramlását létrehozó eszköz, például egy centrifúgálventilátor, mint amilyet a PCT/AU98/00142 számú szabadalmi leírás javasol. Példaként, az ábrán látható szivattyúegység egy szelep nélküli, pozitív elmozdulású szivattyú lehet, ahol a nagynyomású tömítések szükséglete minimális, amihez jelentős karbantartási költségek járulnának.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös kivitelénél, ha a szén melegítésére a rajzon látható berendezést alkalmazzuk, akkor a szénből lévő 93 megrakott ágyat a 80 tartályban úgy alakítjuk ki, hogy egy szénadagot vezetünk be a 88 szelepegyüttesen keresztül, és munkagázt vezetünk be a 91 gáz/folyadék bevezető eszközön keresztül. Ezután a 80 tartályt nyomás alá helyezzük a gáz/folyadék bevezető eszközön bevezetett gázzal és a 83 hőátadó felületekben lévő, rajzon nem ábrázolt, csatornákon keresztül nagy hőmérsékletű hőcserélő közeget vezetünk.

Következésképpen a szén felmelegszik, és a víz „kipréselődik” a szénből az US 5 290 523 lajstromszámú szabadalmi leírásban ismertetett mechanizmus következtében. Az első fázisban, mielőtt a víz még eltávozna a szénből, a szivattyúegységet működtetjük, hogy a munkagáz változó irányú áramlását létrehozza a tartályban, és ezáltal növeljük a hőcserét. A második fázisban, amikor a víz már ki van űzve a szénből a „kipréselési” mechanizmus következtében, a munkagáz változó irányú áramlására nincs szükség, és ezért a szivattyúegységet nem működtetjük. A harmadik fázisban, miután a szénből a vizet lényegében eltávolítottuk, a szivattyúegységet ismét működtetjük, hogy a hőcserét növeljük a munkagáz változó irányú áramoltatásával, amikor a szenet a végső eljárási hőmérsékletre melegítjük.

Számos változtatás eszközölhető a legelőnyösebb ismertetett kivitelen, anélkül, hogy a találmány tárgyköréből kilépnénk.

így például, bár a találmány előnyös kivitelénél a hőcserét elősegítő előbb leírt eszköz egy kettős működésű 101 dugattyúból áll, amely egy 100 szivattyúházban van elhelyezve a 80 tartályon kívül, és a 80 tartály felső és alsó szakaszához van csatlakoztatva, elképzelhető egy olyan megoldás is, amelynél ez nem így van kialakítva, hanem bármilyen megfelelő eszköz alkalmazható a munkaközeg változó irányú áramlásának létrehozására. Ilyen megoldások lehetnek például:

- több változó irányú áramlást létrehozó eszköz párhuzamosan kötve, amelyek szakaszosan működnek,

- önhajtó, változó irányú áramlást létrehozó eszköz, amely a munkaközeget kiengedi, hogy az hajtsa a dugattyút,

- egyetlen csatlakozás a tartályhoz, amely változó irányú áramlást hoz létre azáltal, hogy a munkaközeget tárolja a megrakott ágyban és egy kamrában az ágy távoli végénél,

- a szivattyúegységbe beépített szelepek, amelyek azt egyirányúvá teszik,

- a dugattyúba beépített visszatérő szelep, amely lehetővé tesz egy szivárgó változó irányú áramlást, amelyet fel lehet használni arra, hogy elősegítse az elvezetést a megrakott ágyból a munkaközeg áramlásával,

- szivattyú különálló szelepekkel, amelyek változó irányú áramlást hoznak létre.

További példaként megemlítjük, hogy a találmány keretébe tartozik az is, ha változó irányú áramlást hozunk létre a fent leírt szivattyú alapú megoldástól eltérő módon. Egy változat erre, ha a tartályt nyomás alá helyezzük, és/vagy a nyomást megszüntetjük vízbeinjektálással és a tartály megfelelő szellőztetésével.

Bár a fenti példát egyetlen 80 tartállyal kapcsolatban ismertettük, magától értetődik, hogy a találmány nincsen erre korlátozva, és alkalmazható több, sorba kapcsolt vagy párhuzamosan kapcsolt 80 tartály is.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás szilárd anyagok melegítésére vagy hűtésére egy tartályban (80), amely eljárásnál a szilárd anyagból lévő töltetet a tartályba (80) szállítjuk, és így egy megrakott ágyat (93) hozunk létre, munkaközeget szállítunk a tartályba (80), a szilárd anyagot melegítjük vagy hűtjük hőcserélő közeggel történő hőcserével, a megrakott ágyban (93) lévő belső hőátadó felületek (83) útján, és ezáltal indirekt hőcserét hozunk létre a hőcserélő közeg és a töltet, valamint a hőcserélő közeg és a munkaközeg között, és közvetlen hőcserét hozunk létre a munkaközeg és a töltet között, azzal jellemezve, hogy a hőcserét erősítjük a melegítő- vagy hűtőszakasz alatt azáltal, hogy a munkaközeg áramlási irányát változtatjuk úgy, hogy a munkaközeget egy első irányba áramoltatjuk egy első időtartam alatt, és a munkaközeget egy második irányba áramoltatjuk egy második időtartam alatt, és ezt a két lépést ismételjük.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második irány az első iránnyal ellentétes.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a megrakott ágyat (93) a melegítés vagy hűtés előtt vagy az alatt, kívülről betáplált gázzal, vagy belülről létrehozott gőzzel, vagy mindkettővel nyomás alá helyezzük.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a munkaközeg gáz.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a változó irányú áramlás frekvenciája kisebb, mint 10 Hz.
6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a változó irányú áramlás frekvenciája kisebb, mint 3 Hz.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a változó irányú áramlás első és második időtartamát azonosra választjuk.
8. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a változó irányú áramlás első és második időtartamát különbözőre választjuk.
9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a munkaközeg változó irányú áramlása egy sorozat egymást követő lépésben megy végbe úgy, hogy az áramlás a második irányban közvetlenül követi az áramlást az első irányban, és ezeket a lépéseket közvetlenül ezután ismételjük.
10. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első irányban történő áramlás és a második irányban történő áramlás között szünet van.
11. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első irányban való áramlás és az azt követő, ugyanazon irányban történő áramlás között szünet van, mielőtt az áramlást a második irányba megfordítanánk.
12. Berendezés szilárd anyagból álló töltet melegítésére vagy hűtésére, amely berendezés egy tartályt (80) tartalmaz, amely belső térfogatot képez, és a tartálynak (80) a szilárd anyag bevezetésére szolgáló beömlőrésze (62) és a szilárd anyag kivezetésére szolgáló kiömlőrésze (66) van, a tartályban (80) több hőátadó felület (83) van, valamint a hőcserélő közeget a tartályhoz (80) vezető eszköze van, azzal jellemezve, hogy a szilárd anyagot körülvevő munkaközeg időben változó irányú áramlását létrehozó eszköze van.
13. A 12. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a munkaközeg változó irányú áramlásának létrehozására szolgáló eszköz egy szivattyúegységből (99) áll, és ez egy szivattyúházat (100) és egy dugattyút (101) tartalmaz, amely a szivattyúházban (100) csúsztathatóan van elhelyezve, és a szivattyúházat (100) egy első és egy második kamrára (72, 74) osztja, és mindegyik kamrában (72, 74) egy nyílás van a munkaközeg beáramlása és kiáramlása számára, továbbá eszközei, előnyösen henger-dugattyú egysége (102) és összekötő rúdja (103) van, a dugattyú (101) tengelyirányú, két irányban való elmozdítására a szivattyúházban (100), valamint vezetékek (104, 95) vannak mindegyik kamra (72, 74) nyílásához (72a, 74a) csatlakoztatva, és mindegyik vezetéknek (104, 95) egy csatlakozása van a tartályhoz (80), és az egyik vezeték (104) csatlakozása az első kamrához (72) közzel van elhelyezve a másik vezeték (95) csatlakozásától a második kamrához (74).
14. A 12. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szivattyúegység (99) a tartályon (80) kívül van elhelyezve.
15. A 12. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szivattyúegység (99) a tartályon (80) belül van elhelyezve.
16. A 15. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az első kamra (72) és második kamra (74) csatlakozása a tartályhoz (80) tengelyirányban egymástól közzel van elhelyezve.
17. A 16. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az első kamra (72) és második kamra (74) csatlakozása a tartály (80) felső és alsó részén van elhelyezve.
18. A 12. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tartály (80) nyomás alá helyezésére szolgáló közeg bevezetésére való eszköze (91) van.
19. A 15. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy több szivattyúegységet (99) tartalmaz, amelyek sorozatban vannak elhelyezve a megrakott ágy (93) hossza mentén, egymástól közzel elhelyezett csatlakozásokkal.
20. A 18. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy több szivattyúegységet (99) tartalmaz, és a szomszédos szivattyúegységek (99) párhuzamosan vannak elhelyezve.