WO2023213925A1 - Dampferzeuger - Google Patents

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WO2023213925A1
WO2023213925A1 PCT/EP2023/061758 EP2023061758W WO2023213925A1 WO 2023213925 A1 WO2023213925 A1 WO 2023213925A1 EP 2023061758 W EP2023061758 W EP 2023061758W WO 2023213925 A1 WO2023213925 A1 WO 2023213925A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow channel
housing
heat exchange
steam generator
section
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/061758
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English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Duschl
Original Assignee
Rd Estate Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rd Estate Gmbh & Co. Kg filed Critical Rd Estate Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2023213925A1 publication Critical patent/WO2023213925A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/06—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being molten; Use of molten metal, e.g. zinc, as heat transfer medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1884—Hot gas heating tube boilers with one or more heating tubes

Definitions

  • the present invention relates to a steam generator for generating steam to generate energy, for example by means of a steam engine or a steam turbine.
  • the steam generator can be coupled, for example, to a biomass furnace, biogas plant or a pellet heater.
  • Steam generators are generally used to generate steam. These steam generators usually have a combustion chamber (the furnace) in which fuel is heated or heated. is burned to produce heat. Alternatively, the still hot exhaust gas from a biogas plant can be used to provide the required heat. This heat in the form of a heat transfer medium is conducted past a heat exchanger, for example, in order to evaporate water flowing in the heat exchanger. The water vapor generated in this way can then be used to generate energy, for example in a steam engine.
  • a combustion chamber the furnace
  • the still hot exhaust gas from a biogas plant can be used to provide the required heat.
  • This heat in the form of a heat transfer medium is conducted past a heat exchanger, for example, in order to evaporate water flowing in the heat exchanger.
  • the water vapor generated in this way can then be used to generate energy, for example in a steam engine.
  • DE 10 2010 046 804 A1 describes a tube bundle heat exchanger with a large number of tube windings, which start from a common outlet space for a heat exchange medium and into one common outlet space, each pipe winding comprising an alternating sequence of pipe pieces and pipe bends and the pipe bends being designed as a deflection of 180 ° with respect to an assigned arch axis and having the same bending radii.
  • This tube bundle heat exchanger is characterized in that along each tube winding the arch axes of pipe bends that are connected to the same pipe section are in an angular position to one another and the arch axes of pipe bends between which a pipe section, a pipe bend and another pipe section are arranged in direct succession , run parallel.
  • the ef fi ciency depends heavily on the distance between the tube bundle heat exchanger and the housing and strongly on the type of flow of the heat exchange fluid in the tube bundles to the thermal energy generated by fuel. This means that wall losses, which are generated by a flow past between the tube bundle heat exchanger and a surrounding housing without the heat exchanger being flowed through, cannot be prevented in such a configuration. The heat exchange efficiency is therefore not optimal.
  • DE 20 2007 017 403 Ul also discloses a tube bundle heat exchanger, in particular for the heat exchange from heating gas to heating water or drinking water, the tube bundle heat exchanger having a water space through which a heating water flow or drinking water flow can flow and a heat through which a heating gas flow can flow gas space.
  • the heating gas pipes forming the heating gas are parallel or can be flowed through serially.
  • Such decomposed salt can attack the metal of the remaining steam generator and lead to leaks.
  • the steam generator has a housing and a flow channel through which a heat exchange fluid can flow from an inlet of the flow channel to an outlet of the flow channel.
  • At least a portion of the flow channel is arranged in the housing. This can be arranged as the first heat exchange element in the housing.
  • the flow channel can be flowed through as a first heat exchange element from an inlet of the housing to an outlet of the housing in a first flow direction.
  • the steam generator also has a second heat exchange element arranged in the housing. Water can flow through this to generate steam.
  • a heat transfer medium is arranged in the housing.
  • the housing is filled with a heat transfer medium.
  • the heat transfer medium is provided to transfer heat from a heat exchange fluid flowing through the flow channel to the water flowing through the second heat exchange element. Steam can thus be generated.
  • the heat transfer medium is a salt bath.
  • the cross section of the flow channel is larger at the inlet of the flow channel than at the outlet of the flow channel.
  • cross section of the flow channel is to be understood as the internal dimension of the flow channel. If the flow channel is designed as a cylindrical tube, the “cross section of the flow channel” is to be understood as the inner diameter of the pipe. In other words, the “cross section of the flow channel” is to be understood as the effective flow cross section of the flow channel.
  • the heat exchange fluid can be flue gas.
  • the heat exchange fluid can be waste heat from a biomass furnace, biogas plant or a pellet heating system, which flows through the flow channel or the first heat exchange element and thus can flow through the steam generator.
  • Such a steam generator is able to exchange heat as homogeneously as possible due to the heat transfer medium, while local overheating can be prevented.
  • pressures between 50 and 800 bar preferably 30 to 500 bar, particularly preferably 30 to 180 bar, but also lower pressures between 4 and 10 bar steam pressure can be generated.
  • the salt is crystalline when at rest by heating with or via the first heat exchange element, through which the heat exchange fluid can flow, so that the salt melt is heated by the heat exchange fluid and the salt thus liquefies and absorbs energy.
  • the salt bath acts as a liquid salt, for example as a nitrate melt, and thus improves the heat transfer from the heat exchange fluid to the water.
  • the energy input into the salt can be made as large as possible at the beginning. This can cause local overheating or Decomposition of the salt can be prevented.
  • the operational safety of such a steam generator can also be further improved due to a larger cross section at the inlet of the flow channel compared to the outlet of the flow channel, since the initial flow velocities, for example of flue gas as a heat transfer fluid, can be reduced.
  • the heat exchange fluid can, as mentioned at the beginning, for example a combustion gas from the combustion of a fuel, for example in the form of undried, low-quality biomass, in a combustion chamber of an already known feed grate furnace or the exhaust gas from a biogas plant. This allows electricity to be generated from waste materials. Depending on the heat exchange fluid, different temperature ranges can occur in the steam generator.
  • the heat exchange fluid also known as heating fluid
  • this is usually between 600°C and 1000°C, preferably 900°C.
  • the homogeneous heat transfer properties of the salt bath enable flue gas temperatures of over 1000 ° C, in particular 1300 ° C and more, to be "run” without endangering the safety of the steam generator. Furthermore, the claimed design enables even with strongly fluctuating Flue gas temperature peaks allow a homogeneous heat transfer or heat input into the water to generate steam.
  • temperatures of 450°C to 500°C, preferably 470°C usually occur in the steam generator.
  • salts can be used that change from a crystalline to a liquid state of aggregation, i.e. an operating state, at temperatures as low as 130°C - 150°C.
  • the flexibility of the steam generator is particularly advantageous and the generation of the desired steam pressure is particularly easy to control. Due to the high energy storage capabilities of the salt bath used, it is possible that the pressure to be generated can only be regulated via the flow velocity by increasing the flow of the water flowing through the second heat exchange element. This can be done using a simple pump.
  • pressures of seven bar can be achieved (for example for the food industry) and shortly afterwards, by increasing the flow speed, pressures of up to 800 bar can be generated, without the need for other, additional or different resistant materials, configurations or arrangements must be provided.
  • a particularly flexible and multiple-use device for steam generation can therefore be provided with just one compact device and one housing.
  • the heat exchange fluid can not only be present as flue gas through the combustion of biomass, but the heat exchange fluid can also be present, for example, through the combustion of fossil fuels, such as. B. Coal or natural gas are produced. This heat exchange fluid can then flow through the first heat exchange element in a similar way to flue gas.
  • the first heat exchange element can have a ceramic jacket at least in a section at the inlet of the housing.
  • an area at the inlet of the first heat exchange element within the housing may have a Have ceramic layer.
  • Such a design is particularly valuable with regard to increasing the efficiency of steam generation, since high-temperature flue gas streams of, for example, 1000 ° C can be used to a particularly great extent due to their radiant energy.
  • the ceramic insulation of the initial area of the first heat exchange element enables the thermal energy of the high-temperature flue gas to be transferred to the salt bath without running the risk of the salt bath decomposing. This means that the radiant energy of the high-temperature flue gas can be used particularly efficiently with high operational reliability.
  • the ceramic casing can preferably be formed from calcium aluminate.
  • At least a section of the first heat exchange element at the outlet of the housing may not have a ceramic casing in order to be able to use the remaining residual heat of the heat exchange fluid after the first heat exchange element flows through the housing to generate steam.
  • the ceramic casing can be provided on an inside of the first heat exchange element.
  • overstressing of the first heat immersion element, i.e. H . of the flow channel within the housing, especially in the area of the flow entry into the housing, can be safely prevented. This undoubtedly increases operational safety and ensures the longevity and reliability of the steam generator.
  • Ribs can also be provided on the outside of the first heat exchange element, at least in the area of the ceramic casing, preferably over the entire extent of the first heat exchange element. Such ribs can extend into the interior of the housing.
  • the ribs act like a ribbed heat exchanger and further increase the energy transfer from the heat exchange fluid (e.g. flue gas) to the salt bath.
  • the heat exchange fluid e.g. flue gas
  • the heat input into the salt bath can be adjusted as desired via the thickness of the ceramic casing and the size and distance of the ribs.
  • the ribs are preferably steel ribs.
  • An additional ceramic layer can also be provided on the housing itself in order to insulate the steam generator even more towards the outside of the housing and to maximize the energy input from the flow channel to the salt bath and then further to the water in the second heat exchange element. This minimizes potential heat loss and allows the process parameters to be adjusted to be even more stable.
  • the housing is supported on a base.
  • a preheating section is provided in the flow channel. This preheating section is arranged in the base.
  • the steam generator is designed in such a way that the heat exchange fluid first passes through the preheating section of the flow channel and then through the first Heat exchange element flows in the section of the flow channel arranged in the housing.
  • the heat exchange fluid can first flow through the preheating section, which is arranged in the base, before it enters the housing of the steam generator.
  • the cross section of the flow channel is largest at the inlet of the flow channel, i.e. at the inlet of the preheating section, the flow velocity of the heat exchange fluid is at the same time lowest, so that the salt bath can effectively be preheated from outside the housing without the lines of the flow channel in the area inside the housing, i.e. in the area of the first heat exchange element, are overused.
  • the base is preferably made of concrete.
  • the housing is preferably made of stainless steel.
  • the preheating section of the flow channel is preferably made of ceramic.
  • the preheating section of the flow channel is particularly preferably formed from calcium aluminate.
  • the preheating section can be divided into a first and a second half. The first and second halves can be made monolithically.
  • first half is to be understood as the side/half of the preheating section of the flow channel facing the housing and the “second half” as the half/side facing away from the housing.
  • the first and second halves of the preheating section are preferably made from different ceramic materials.
  • the first half of the preheating section has silicon carbide.
  • an improved thermal conductivity of the first half of the preheating section is achieved and the desired thermal conductivity cannot be “set”.
  • the second half ensures improved insulation from the environment.
  • the ceramic design of the flow channel ensures that even at very high heat exchange fluid temperatures (for example above 800 ° C), overloading of the flow channel is prevented and thus safe and reliable operation of the steam generator can be ensured.
  • the salt bath can be preheated via the flow channel or ensured via the preheating section of the flow channel in the base.
  • the term “preheating” or “preheating section” is to be understood as meaning that the salt bath is first heated through the preheating section and further heating then takes place in the section of the flow channel that flows through the housing.
  • the term “preheating” does not exclude the fact that the majority of the heat transfer from the heat exchange fluid to the salt bath already takes place in this preheating section of the flow channel.
  • the heat exchange fluid can enter the preheating section at 1300 ° C and heat energy via the ceramic design and that Housing transferred to the salt bath. The heat exchange fluid can then enter the housing itself with an exemplary temperature of approximately 600 ° C and leave it again with a residual heat temperature of approximately 500 ° C.
  • the salt bath can also reach approx. 500°C in continuous operation.
  • a tube-water heat exchanger preferably with helical turns, can be provided in order to further reduce the residual heat temperature of approximately 500 ° C to be able to use. This allows the overall efficiency of the steam generator to be increased even further.
  • the preheating section of the flow channel can be a cast ceramic element in the base or a tube made of ceramic in the base.
  • the preheating section of the flow channel can be coated with a ceramic layer, particularly preferably a layer made of calcium aluminate.
  • weld seams for example of the housing and/or the flow channel in the area of the housing, often represent the most heavily loaded areas and the most critical points for leaks and corrosion.
  • a ceramic layer for example in the form of thermal barrier sleeves, can be provided in the area of the weld seams. This allows the steel to be additionally coated with a temperature-resistant layer. Accordingly, the flow channel or the housing must be protected from excessive heat flux densities.
  • heat energy can be introduced evenly and without “peaks” into the steel surfaces and accordingly into the salt.
  • the wall thickness of the preheating section preferably decreases along its direction of extension.
  • the degree of transfer to the housing and the salt bath located therein can be increased along the direction of extension of the preheating section. This means that as the extension increases, a higher degree of heat transfer and thus preheating of the salt bath can be ensured.
  • the heat exchange fluid can ensure homogeneous heating and thus liquefaction of the salt bath due to the flow through the preheating section before the heat exchange fluid flows through the housing in the area of the first heat exchange element for further heat exchange.
  • the preheating section of the flow channel arranged in the base can contact the housing directly.
  • a silicon carbide sand layer can optionally be provided in the base between the housing and the preheating section of the flow channel. Such a layer has particularly good properties
  • silicon carbide sand can be filled into an intermediate membrane wall between the preheating section of the flow channel and the outside of the housing.
  • the preheating section is arranged both on the underside of the housing and on one side of the housing and in this area of heat exchange fluid, e.g. B. Flue gas flows through.
  • the heat exchange fluid on the underside of the housing can serve as a type of “tub heater” and the intermediate membrane wall in a side area of the housing can regulate the heat coupling.
  • the silicon carbide sand can be present alone, or if the heat transfer is to be reduced, mixed with quartz sand.
  • this achieves a cascade-shaped gradation of heat transfer from the ceramic of the preheating section to the silicon carbide sand layer, to the metal of the housing, to the salt bath and finally to the metal pipes of the second heat exchange element and thus to the water.
  • the cross section of the flow channel in the preheating section is preferably constant.
  • the cross section of the preheating section is constant throughout the base and at the same time has the largest cross section of the flow channel.
  • the cross section of the flow channel is larger at an inlet of the section of the flow channel arranged in the housing than at the outlet of the section of the flow channel arranged in the housing.
  • the section of the flow channel which is arranged as the first heat exchange element in the housing, has a larger cross section at the inlet than at the outlet.
  • the cross section can change iteratively, i.e. H . in stages, reduce. However, it is also possible for the cross section to decrease continuously along its direction of extension.
  • the flow channel preferably has several U-shaped pipe windings.
  • the flow channel can be “meandered” as much as possible from the inlet to the outlet and thus the potential surface for heat transfer to the housing in the preheating section or directly to the salt bath in the area within the housing can be reached.
  • the preheating section of the flow channel has at least one U-shaped pipe winding, so that the heat exchange fluid is guided from an inlet of the flow channel along the direction of extension of the housing in the base, with a U-shaped one at the end of the housing Change of direction is experienced and then returned towards the inlet of the housing in order to then continue to flow through the flow channel through the housing.
  • At least one U-shaped tube winding is also provided in the area of the flow channel, which extends in the area of the housing.
  • the U-shaped pipe windings are therefore preferably provided in the preheating section and/or the section of the flow channel which is arranged in the housing.
  • the steam generator preferably has several flow channels.
  • These flow channels preferably run parallel to one another and can each be flowed through by the heat exchange fluid.
  • the heat transfer surface on the flow channel in the preheating section and in the housing can be further increased, and thus a homogeneous and uniform heat transfer to the salt bath and thus also to the water intended for steam generation in the second heat exchange element.
  • the salt bath preferably has a nitrate salt.
  • the salt bath particularly preferably contains a potassium-sodium nitrate.
  • the nitrate salt is not only particularly cost-effective, but can also be used to store energy at high temperatures of the heat transfer medium, for example with flue gas up to 900 ° C, without chemical decomposition. This ensures that the steam generator is designed to be as operationally reliable and efficient as possible.
  • potassium-sodium nitrate is also particularly temperature-stable and therefore suitable for efficient heat transfer and heat storage in the event of overheating.
  • a salt bath temperature of 350 ° to 565 ° C can be present without posing a risk to the operational safety of the steam generator.
  • the heat transfer medium here the salt bath, preferably covers at least the first heat exchange element and the second heat exchange element.
  • the salt bath ensures a high level of heat transfer at a wide range of temperatures and also has a "high forgivability" with regard to temperature fluctuations and fluctuating energy contents.
  • the salt bath enables a high level of heat homogeneity and can therefore counteract the problems described above of different steam temperatures and the variable energy content of the biomass used, for example.
  • the high initial cross-section of the flow channel ensures that the flow velocities are reduced at the start of heat transfer and thus heat hotspots, overheating or even decomposition of the salt bath can be prevented.
  • the preheating section provided in the base ensures that the salt bath is preheated before the heat exchange fluid enters the housing and so heat can be transferred particularly efficiently to the water in the second heat exchange element to generate steam.
  • a steam generator according to an exemplary embodiment is described below using schematic drawings. Such steam generators are used, for example, to generate steam for energy generation, for example in a steam engine or a steam engine. Show it :
  • Figure 1 an isometric representation of a steam generator according to an exemplary embodiment, the top of the housing and the side wall of the base being omitted for illustration purposes. are shown cut.
  • Figure 2 a schematic cross-sectional view of the steam generator according to the exemplary embodiment, slightly modified for illustration purposes, along the section line AA of Figure 1. As already indicated in the previous paragraph, Figure 2 is not completely identical to the isometric representation of the steam generator in Figure 1 with regard to the proportions and the features shown.
  • the width of the base is slightly enlarged in relation to the housing in order to better illustrate the flow channels contained in the base.
  • the silicon carbide layer described in more detail below, was also shown at a distance from the flow channel and the housing.
  • the silicon carbide can also be placed in a cavity or Recesses between the housing and base must be filled so that there is no gap to the silicon carbide layer.
  • FIG. 1 represents a perspective view of a steam generator 1 according to an exemplary embodiment.
  • the steam generator 1 has a housing 2 and a base 20.
  • the base 20 is shown open in FIG.
  • the one in Fig. 1 shown steam generator 1 comprises a housing 2 in which a flow channel and a second heat exchange element 4 are arranged.
  • a heat exchange fluid can flow through the first heat exchange element 3.
  • flue gas is used as an example of such a heat exchange fluid, which was generated by biomass combustion.
  • Another example of such a heat exchange fluid would be the waste heat from a biogas plant.
  • the flue gas is led to the steam generator 1 via a funnel 13.
  • the housing 2 of the steam generator 1 has an inlet 6, to which the funnel 13 is connected, and an outlet 7. Accordingly, the flue gas can flow through the housing 2 from the inlet 6 to the outlet 7 through the flow channel.
  • This flow direction is referred to as the “first flow direction 5” in the embodiment described. This means that the flue gas flows through the housing
  • a preheating section 21 of the flow channel 3 is also provided. As can be seen from FIG. 1, the flue gas first flows through this preheating section 21 of the flow channel before it reaches the inlet 6 of the housing 2.
  • the first heat exchange element 3 has a large number of tubes 8, that is, a large number of flow channels, which extend along the direction of extension of the housing 2, that is, from the inlet 6 to the outlet 7 of the housing 2.
  • the housing 2 is designed “box-like”, that is, it extends essentially along a depth direction of the housing 2 and has a rectangular cross section.
  • the width and/or height as well as the depth of the housing 2 are, however, not limiting for steam generation and can be configured according to space requirements and/or desired configurations.
  • the first flow direction 5 corresponds to the longitudinal extent of the housing 2.
  • the water in the second heat exchange element 4 is supplied by the first heat exchange element 3 or heated by the flue gas flowing in it and thus from a liquid state to one vapor-shaped state.
  • This steam can then be used, for example, to generate electricity.
  • the electricity can be used in a steam engine and/or a steam turbine, which is fed with the steam generated.
  • the second heat exchange element 4 is designed as a single tube, which extends with windings through the housing 2 of the steam generator 1.
  • the flow direction of the water in the second heat exchange element 4 is referred to as the “second
  • the second heat exchange element 4 in the form of a tube has a large number of tube windings 10.
  • These pipe windings 10 are, as shown in FIG. 1 can be seen, so arranged in the housing 2 that the second heat exchange element 4 extends essentially perpendicular to the first flow direction 5 from the inlet 6 of the housing 2 to the outlet 7 of the housing 2 and with U-shaped tube winding sections the largest possible tube length and thus tube surface achieved along its extension from the inlet 6 to the outlet 7 of the housing 2.
  • the image of the second heat exchange element 4 is omitted for improved illustration.
  • the tube of the second heat exchange element 4 has a large number of tube sections which run vertically in the embodiment shown, so that the U-shaped Pipe winding sections 10 connected to pipe winding sections extend essentially perpendicular to the first flow direction 5 from the inlet 6 to the outlet 7 of the housing 2.
  • first flow direction 5 and the second flow direction it is also possible for the first flow direction 5 and the second flow direction to run essentially parallel to one another.
  • each pipe 8 i.e. the respective flow channels of the steam generator through which flue gas flows
  • the flue gas can e.g. B. from the inlet 6 of the housing (or, if provided, from the inlet of the preheating section 21 of the flow channel) first run along the first flow direction 5, then run through the U-shaped pipe winding in the opposite direction and thus flow back towards the inlet 6.
  • the flue gas can e.g. B. from the inlet 6 of the housing (or, if provided, from the inlet of the preheating section 21 of the flow channel) first run along the first flow direction 5, then run through the U-shaped pipe winding in the opposite direction and thus flow back towards the inlet 6.
  • the flue gas first flows through a lower pocket 21a before it can flow back through a side pocket 21b via a U-shaped pipe winding. After the flue gas has flowed through the side pocket 21b of the preheating section 21, it flows into the large number of pipes 8.
  • U-shaped Pipe windings of the flow channel 3 can be provided in the preheating section 21 and/or the section of the flow channel which is arranged in the housing.
  • U-shaped tube windings are provided both in the preheating section 21 and in the section of the flow channel which is arranged in the housing 2.
  • the arrow in the preheating section 21 in the base 20 of the steam generator makes it clear and unambiguous that the incoming flue gas first flows through a lower part of the base 20 in the preheating section 21, that is, through the lower pocket 21a, for heat transfer to the housing 2, then has a U-shaped tube winding, in order to then flow back laterally from the housing in a direction opposite to the first flow direction 5 through the side pocket 21b of the preheating section 21 for further heat transfer to the housing 2.
  • Fig. 1 also illustrates that the second heat exchange element 4 with the U-shaped tube windings 10 extends between the tubes 8 and the housing 2.
  • the first flow direction 5 runs essentially along a horizontal direction, whereas the second flow direction runs essentially vertically.
  • the steam generator 1 it is also possible to arrange the steam generator 1 “upright”, so that a first flow direction 5 is in a vertical direction and the second flow direction is in Essentially runs in a horizontal direction. If the space requirement requires this, an inclined arrangement of the housing 2 is also conceivable.
  • the second heat exchange element 4 extends along several planes in a width direction, because the tube windings 10 of the second heat exchange element 4 extend essentially perpendicular to the first flow direction 5.
  • the tube windings 10 of the second heat exchange element 4 it is also possible for the tube windings 10 of the second heat exchange element 4 to be located along a vertical direction in different planes in a height direction of the housing 2 between the tubes 8 of the first heat exchange element 3 or a mixture thereof within the housing 2 between the tubes 8 of the first heat exchange element 3 extend.
  • a heat transfer medium is arranged in the housing 2 in order to transfer heat from the heat exchange fluid (here flue gas) flowing through the first heat exchange element 3 to the water flowing through the second heat exchange element 4 in order to generate steam.
  • the heat transfer medium is a salt bath which covers the first heat exchange element 3 and the second heat exchange element 4 in the housing 2.
  • this salt bath can be filled into the housing 2 via inlet connection 15.
  • the salt bath thus fills the spaces between the first heat exchange element 3 and the second heat exchange element 4 in the housing 2 and can fill it completely. Accordingly, this salt bath can serve as a heat transfer medium and energy storage to ensure the homogeneity of the
  • the salt bath can have a nitrate salt, in particular a potassium-sodium nitrate.
  • the flow channel within the housing in the embodiment shown in FIG. 1, i.e. the first heat exchange element 3, can have a tapering cross section within the housing 2. Accordingly, the cross section at an inlet 6 of the flow channel is larger than at an outlet 7 of the flow channel.
  • This narrowing of the cross section can be provided, for example, in the area of the U-shaped pipe windings of the flow channel. Alternatively, it is possible for the taper to take place along the first flow direction 5.
  • a problem due to fluctuating steam parameters which is due, for example, to non-constant fuel or its calorific value, can be prevented even at supercritical pressures of over 350 bar.
  • a pipe 8 for seven bar steam, another pipe 8 for 16 bar steam and a third pipe 8 for high-pressure steam (for example 500 bar) for engines and turbines can be provided with the same device. This is controlled by the flow speed in the respective tubes 8 of the second heat exchange element 4.
  • the energy input into the salt bath at the inlet of the flow channel is kept highest and at the same time the flow velocity at the inlet of the flow channel is kept lowest.
  • a steam generator can be realized which can be operated permanently and safely at a maximum pressure of 0.1 bar on the salt melt.
  • a monitoring device (not shown) can be provided on the housing 2 for process monitoring.
  • a monitoring device can be designed in the form of a tube provided on an upper side of the housing 2, which opens into a water bath.
  • Fig. 2 is the basic structure of the steam generator 1 analogous to the steam generator of FIG. 1 designed with slightly modified proportions.
  • the base 20 is made of concrete, preferably HT concrete.
  • Fig. 2 Analogous to the representation in Fig. 1, the cross section in Fig. 2 along the line AA of Figure 1 flows through a heat exchange fluid from an inlet of the flow channel to an outlet of the flow channel and a section of the flow channel is arranged as a first heat exchange element 3 in the housing 2. Furthermore, Fig. 2 a preheating section 21 of the flow channel, which is arranged in the base 20 and can be divided into the lower pocket 21a and the side pocket 21b connected by a U-shaped pipe winding.
  • the flow channel has a section in the housing 2 in which it functions as a first heat exchange element 3 and a preheating section 21 arranged upstream thereof and running through the base 20.
  • the steam generator of the embodiment shown is designed so that the heat exchange fluid flows first through the preheating section 21 of the flow channel and then through the section of the flow channel arranged in the first heat exchange element 3 in the housing 2.
  • the flow channel in the area of the base 20 is made of ceramic, in particular made of calcium aluminate.
  • both the preheating section 21 and the section of the flow channel 3, which is arranged in the housing 2 have at least one U-shaped tube winding, so that the heat exchange fluid entering at the inlet of the flow channel 3 can flow through the flow channel parallel to the direction of extension of the housing and can then flow in the opposite direction again in the direction of the inlet of the flow channel parallel to it, in order to then be able to flow into the housing 2 of the steam generator through a further U-shaped pipe winding of the flow channel.
  • the flow is along the direction of extension from the inlet of the flow channel along the housing, that is, along the first flow direction 5 of FIG. 1, by an "X" and the flow in the opposite direction through a point (,, . ") in Fig. 2 illustrates.
  • the section of the flow channel which is arranged in the housing 2 and functions as the first heat exchange element 3, also has several U-shaped tube windings, so that the heat exchange fluid is guided through the housing over the longest possible distance can .
  • the heat exchange fluid can first pass through the preheating sections 21 of the two shown here.
  • parallel flow channels flow from the inlet of the preheating section 21 along the housing 2 through the lower pocket 21a on the outside of the housing and flow back in the opposite flow direction at the end of the housing 2 in the longitudinal direction through the side pocket 21b.
  • the heat exchange fluid then passes through the in the
  • Housing 2 arranged as the first heat exchange element 3 serving section of the flow channel. Consequently, the heat of the heat exchange fluid in the preheating section 21 can first be given off to the housing 2 and thus to the salt bath contained therein. This means that overstressing of the section of the flow channel in the housing (first heat exchange element 3) is ruled out.
  • the cross section of the flow channel 3 is largest in the area of the preheating section 21.
  • the cross section of the preheating section 21 is larger than the cross section of the flow channel 3 within the housing 2. Consequently, the heat input into the salt bath is greatest in the area of the preheating section 21 due to the reduced flow velocity and the salt bath can be preheated accordingly.
  • a silicon carbide sand layer 22 may be provided between the housing 3 and the preheating section 21.
  • the larger cross section of the flow channel 3 in the area of the preheating section 21 enables the flow velocity at the beginning of the flow through the flow channel 3 to be kept as low as possible. It is also possible here that, for example, the cross section remains constant in the entire area of the preheating section 21 of the flow channel and is reduced only in the area of the first heat exchange element 3.
  • the wall thickness of the preheating section 21 is reduced along its direction of extension. In this way, initial overheating can be avoided and uniform heat transfer to the housing or the salt bath contained therein can be realized.

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Abstract

Dampferzeuger (1), aufweisend: ein Gehäuse (2); einen Strömungskanal, der von einem Einlass des Strömungskanals zu einem Auslass des Strömungskanals von einem Wärmetauschfluid, bevorzugt Rauchgas, durchströmbar ist, wobei zumindest ein Abschnitt des Strömungskanals als erstes Wärmetauschelement (3) in dem Gehäuse (2) angeordnet ist; mindestens ein in dem Gehäuse (2) angeordnetes zweites Wärmetauschelement (4), das zur Dampferzeugung von Wasser durchströmbar ist; ein Wärmetransfermedium, das in dem Gehäuse (2) angeordnet ist, um zur Dampferzeugung Wärme von dem durch den Strömungskanal strömenden Wärmetauschfluid auf das durch das zweite Wärmetauschelement (4) strömende Wasser zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransfermedium ein Salzbad ist, und der Querschnitt des Strömungskanals an dem Einlass des Strömungskanals größer ist als an dem Auslass des Strömungskanals.

Description

DAMPFERZEUGER
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger zur Erzeugung von Dampf zur Energiegewinnung beispielsweise mittels eines Dampfmotors oder einer Dampfturbine . Dafür ist der Dampferzeuger zum Beispiel an eine Biomassefeuerung, Biogasanlage oder einen Pelletshei zer koppelbar .
HINTERGRUND
Zum Erzeugen von Wasserdampf werden im Allgemeinen Dampferzeuger verwendet . Diese Dampferzeuger weisen meist eine Brennkammer ( die Feuerung) , in der Brennmaterial erhitzt bzw . verbrannt wird, um Wärme zu erzeugen, auf . Alternativ kann auch das noch heiße Abgas einer Biogasanlage genutzt werden, um die erforderliche Wärme bereitzustellen . Diese Wärme in Form eines Wärmetrans fermediums wird zum Beispiel an einem Wärmetauscher vorbeigeführt , um so in dem Wärmetauscher strömendes Wasser zu verdampfen . Der dadurch erzeugte Wasserdampf kann dann zur Energiegewinnung genutzt werden, zum Beispiel in einem Dampfmotor .
Zur ef fi zienten Dampf- und Energieerzeugung sind hohe Drücke und damit verbunden auch hohe Temperaturen erforderlich . Dies führt zur thermischen Ausdehnung des Wärmetauschers und zu Spannungen im Material des Wärmetauschers .
Im Stand der Technik geht beispielsweise aus der DE 10 2010 046 804 Al ein Rohrbündel-Wärmetauscher mit einer Viel zahl von Rohrwicklungen, die von einem gemeinsamen Auslassraum für ein Wärmetauschmedium ausgehen und in einen gemeinsamen Auslassraum münden, wobei j ede Rohrwicklung eine alternierende Abfolge von Rohrstücken und Rohrbögen umfasst und wobei die Rohrbögen als Umlenkung um 180 ° bezüglich einer zugeordneten Bogenachse ausgebildet sind und gleiche Biegeradien aufweisen, hervor . Dieser Rohrbündel-Wärmetauscher ist dadurch gekennzeichnet , dass entlang j eder Rohrwicklung die Bogenachsen von Rohrbögen, die an dasselbe Rohrstück angeschlossen sind, in Winkelstellung zueinander stehen und die Bogenachsen von Rohrbögen zwischen denen in unmittelbarer Abfolge ein Rohrstück, ein Rohrbogen und ein weiteres Rohrstück angeordnet sind, parallel verlaufen .
Jedoch hängt die Ef fi zienz hierbei stark vom Abstand des Rohrbündel-Wärmetauschers zum Gehäuse und stark von der Strömungsart des Wärmetauschfluids in den Rohrbündeln zu der durch Brennmaterial erzeugten Wärmenergie ab . Das heißt , dass Wandverluste , die durch ein Vorbeiströmen zwischen dem Rohrbündel-Wärmetauscher und einem umgebenden Gehäuse erzeugt werden, ohne dass der Wärmetauscher durchströmt wird, in einer solchen Ausgestaltung nicht verhindert werden können . Somit ist die Wärmetauschef fi zienz nicht optimal .
Des Weiteren ist es gemäß einer solchen Ausgestaltung nicht möglich, Spannungen in den Rohrbündeln durch eine thermische Ausdehnung, die durch die hohen Temperaturen des Wärmetauschfluids erzeugt wird, aus zugleichen .
Auch die DE 20 2007 017 403 Ul of fenbart einen Rohrbündel- Wärmetauscher, insbesondere für den Wärmeaustauch von Hei zgas auf Hei zungswasser oder Trinkwasser, wobei der Rohrbündel- Wärmetauscher einen von einem Hei zungswasserstrom oder Trinkwasserstrom durchströmbaren Wasserraum und einen von einem Hei zgasstrom durchströmbaren Hei zgasraum aufweist . Hierbei sind die das Hei zgas bildenden Hei zgasrohre parallel oder seriell durchströmbar .
Hierbei treten die oben beschriebenen Probleme ebenfalls auf und außerdem ist die Ef fi zienz des Wärmeaustauschs niedrig, da dieser im Gleichstrom betrieben wird .
Darüber hinaus ist es bei der Dampf erzeugung mit Biomasse in bisher bekannten Dampferzeugern besonders kritisch, einen Undefinierten und gegebenenfalls schwankenden Energiegehalt der Brennmasse ( im Gegensatz zu, beispielsweise , Kohle ) und damit die schwankenden Dampfparameter bei der Dampf erzeugung aus zugleichen . Kann der schwankende Energiegehalt nicht ausreichend ausgeglichen werden, kommt es zu einer Schwankung der Dampf temperatur, was - beispielsweise bei der Verwendung von Dampfturbinen - zur Beeinträchtigung oder gar Beschädigung dieser Dampfturbinen führen kann .
Bisher bekannte Ausgestaltungen verwenden aufgrund dessen einen zusätzlichen Dampfspeicherkessel , um so geringe Druckverluste zu realisieren und der Schwankung entgegenzuwirken .
Eine solche Ausgestaltung ist j edoch bei Hochdrücken zum Beispiel über 250 bar, nicht mehr anwendbar, da ein hohes Risiko der Zerstörung, zum Beispiel in Form einer Explosion, gegeben ist .
Somit besteht bisheriger Bedarf an einer Lösung für einen Dampferzeuger beim Einsatz mit Biomasse und Hochdrücken, welcher nicht nur Hochdruck-resistent , sondern auch einfach und kostengünstig realisierbar ist .
Losgelöst davon ist bisher die Eigenschaft eines Sal zbades als Energiespeicher über einen längeren Zeitraum nur in fremden technischen Gebieten bekannt . So of fenbart zum Beispiel US 2012 / 067551 Al eine Anordnung, mit welcher in einem Solarpark mit Solarpanelen Sonnenenergie , welche durch Parabolspiegel gesammelt wird, in einem solchen Sal zbad gespeichert werden kann . Zu einem späteren Zeitpunkt , zum Beispiel in der Nacht , kann dann die im Sal zbad gespeicherte Energie verwendet werden, um Strom in sonneneinstrahlungslosen Phasen zu erzeugen, um somit eine konstante Stromerzeugung sicherzustellen .
Selbst wenn man Sal zbäder als ein zwischengeschaltetes Wärmetrans fermedium in einem (Hochdruck- ) Dampf erzeuger verwenden würde , kann es zu Stabilitätsproblemen in der Wärmeübertragung kommen .
Diese sind vor allem auf lokale Hotspots im Sal zbad, zum Beispiel an Ecken oder bei Strömungsabrissen, zurückzuführen .
Dies ist besonders nachteilig, da dadurch ein dauerhaftes Glühen von Metallkomponenten eines solchen Dampferzeugers aufgrund einer Überhitzung sowie eine Zersetzung des Sal zes hervorgerufen werden kann .
Ein solches zersetztes Sal z kann das Metall des verbleibenden Dampferzeugers angrei fen und zu Leckagen führen .
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine ef fi ziente Vorrichtung zur Dampf erzeugung ( einen Dampferzeuger ) vorzusehen, bei der mit einer einfachen Ausgestaltung und sogar bei schwankendem Energiegehalt der Brennmasse , ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet und ein hoher Wirkungskraft erzielt werden kann, sowie die obigen Nachteile vermindert oder sogar verhindert werden können .
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst . Bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den weiteren Ansprüchen der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen .
Gemäß einem Aspekt weist der Dampferzeuger ein Gehäuse sowie ein Strömungskanal , der von einem Einlass des Strömungskanals zu einem Auslass des Strömungskanals von einem Wärmetauschfluid durchströmbar ist , auf .
Mindestens ein Abschnitt des Strömungskanals ist in dem Gehäuse angeordnet . Dieser kann als erstes Wärmetauschelement in dem Gehäuse angeordnet sein . Mit anderen Worten, der Strömungskanal ist also als erstes Wärmetauschelement von einem Einlass des Gehäuses zu einem Auslass des Gehäuses in einer ersten Strömungsrichtung durchströmbar .
Der Dampferzeuger weist ferner ein in dem Gehäuse angeordnetes zweite Wärmetauschelement auf . Dieses ist zur Dampf erzeugung von Wasser durchströmbar .
Darüber hinaus ist ein Wärmetrans fermedium in dem Gehäuse angeordnet .
Mit anderen Worten, das Gehäuse ist mit einem Wärmetrans fermedium befüllt . Das Wärmetrans fermedium ist vorgesehen, um Wärme von einem durch den Strömungskanal strömenden Wärmetauschfluid auf das durch das zweite Wärmetauschelement strömende Wasser zu übertragen . Somit kann Dampf erzeugt werden .
Bei dem Wärmetrans fermedium handelt es sich um ein Sal zbad .
Des Weiteren ist der Querschnitt des Strömungskanals an dem Einlass des Strömungskanals größer als an dem Auslass des Strömungskanals .
Der „Querschnitt des Strömungskanals" ist hierbei als Innenmaß des Strömungskanals zu verstehen . I st der Strömungskanal als zylindrisches Rohr ausgestaltet , ist somit der „Querschnitt des Strömungskanals" entsprechend als Innendurchmesser des Rohrs zu verstehen . Mit anderen Worten, der „Querschnitt des Strömungskanals" ist als ef fektiver Strömungsquerschnitt des Strömungskanal zu verstehen .
Bei dem Wärmetauschfluid kann es sich um Rauchgas handeln . Darüber hinaus kann das Wärmetauschfluid, eine aus einer Biomassefeuerung, Biogasanlage oder einer Pelletshei zung stammenden Abwärme sein, welche durch den Strömungskanal bzw . das erste Wärmetauschelement und damit durch den Dampferzeuger strömen kann .
Ein solcher Dampferzeuger ist in der Lage aufgrund des Wärmetrans fermediums möglichst homogen Wärme aus zutauschen, während lokale Überhitzungen verhindert werden können .
In der vorliegenden Wärmetauschanordnung des Dampferzeugers können Drücke zwischen 50 und 800 bar, bevorzugt 30 bis 500 bar, besonders bevorzugt 30 bis 180 bar, aber auch geringere Drücke zwischen 4 und 10 bar Dampfdruck erzeugt werden .
Das heißt , eine solche Anordnung ist aufgrund des wärmeübertragenden Sal zbades besonders flexibel einsetzbar und es können sowohl niedrige Drücke im Bereich von beispielsweise sieben bar für die Lebensmittelproduktion, als auch Hochdruck- Dampfströme im Bereich von 500 bis 800 bar erzeugt werden, ohne dass dabei der schwankende Energiegehalt der Biomasse kritisch für die Vorrichtung selbst wäre .
Auch eine komplexe Anordnung mit einem zusätzlichen Dammspeicherkessel , um geringe Druckverluste zu realisieren, ist in einer solchen Ausgestaltung unnötig . Somit kann nicht nur eine besonders flexible , sondern auch kostengünstige Vorrichtung zur Dampf erzeugung realisiert werden .
Zudem ist eine Zerstörung oder Explosion zuverlässig vermeidbar, da im Ruhezustand das Sal z kristallin ist und durch die Erwärmung mit bzw . über das erste Wärmetauschelement , das von dem Wärmetauschfluid durchströmbar ist , verflüssigt , sodass die Sal zschmel ze durch das Wärmetauschfluid erwärmt wird und sich somit das Sal z verflüssigt und Energie aufnimmt .
Das heißt , das Sal zbad agiert als flüssiges Sal z , beispielsweise als Nitratschmel ze , und verbessert somit die Wärmeübertragung vom Wärmetauschfluid zum Wasser .
Gleichzeitig kann durch die Veränderung des Querschnitts zwischen Einlass und Auslass des Strömungskanals , der Energieeintrag in das Sal z zu Beginn möglichst groß ausgelegt werden . Dadurch können lokale Überhitzungen bzw . Zersetzungen des Sal zes verhindert werden .
Gemäß einer solchen Ausgestaltung, kann also nicht nur ein besonders flexibles System realisiert werden, welches bei verschiedensten Drücken bis zu 800 bar Dampfdruck erzeugen kann, sondern auch ein besonders betriebssicherer und langlebiger Dampferzeuger erreicht werden .
Auch die Betriebssicherheit eines solchen Dampferzeugers kann aufgrund eines größeren Querschnitts am Einlass des Strömungskanals im Vergleich zum Auslass des Strömungskanals weitere verbessert werden, da die anfänglichen Strömungsgeschwindigkeiten, zum Beispiel von Rauchgas als Wärmetrans ferfluid, herabgesetzt werden können .
Somit herrschen beim Eintritt in den Strömungskanal geringere Strömungsgeschwindigkeiten aufgrund des größeren Querschnitts im Strömungskanal . Dies wiederum ermöglicht , dass eine Überhitzung des Sal zes und eine potenzielle Zersetzung des Sal zbades verhindert werden kann .
Das Wärmetauschfluid kann, wie eingangs erwähnt , zum Beispiel ein Verbrennungsgas aus der Verbrennung eines Brennmaterials, beispielsweise in Form von ungetrockneter, minderwertiger Biomasse, in einer Brennkammer einer bereits bekannten Vorschubrostfeuerung oder das Abgas einer Biogasanlage sein. Dadurch kann Strom aus Reststoffen erzeugt werden. Abhängig vom Wärmetauschfluid können verschiedene Temperaturbereiche im Dampferzeuger auftreten.
Abhängig vom Wärmetauschfluid können verschiedene Temperaturbereiche im Dampferzeuger auftreten. Wird im Dampferzeuger das Wärmetauschfluid, auch als Heizfluid benennbar, durch Pelletverbrennung erzeugt, hat dies üblicherweise zwischen 600°C und 1000°C, bevorzugt 900°C.
Losgelöst davon ermöglichen die homogenen Wärmeübertragungseigenschaften des Salzbades, dass auch Rauchgastemperaturen von über 1000°C, insbesondere 1300°C und mehr „gefahren" werden können, ohne dabei die Sicherheit des Dampferzeugers zu gefährden. Ferner ermöglicht die beanspruchte Ausgestaltung, dass selbst bei stark schwankenden Rauchgastemperaturspit zen ein homogener Wärmeübergang bzw. Wärmeeintrag in das Wasser zur Dampf erzeugung erzielt werden kann .
Wird Abgas einer Biogasanlage als Wärmetauschfluid verwendet, treten im Dampferzeuger üblicherweise Temperaturen von 450°C bis 500°C, bevorzugt 470°C auf. Zudem können Salze verwendet werden, die bereits ab 130°C - 150°C von einem kristallinen in einen flüssigen Aggregatszustand, das heißt einem Betriebszustand übergehen.
Hierbei gestaltet sich die Flexibilität des Dampferzeugers als besonders vorteilhaft und die Erzeugung des gewünschten Dampfdrucks als besonders einfach steuerbar. Durch die hohen Energiespeicherfähigkeiten des verwendeten Sal zbades , ist es möglich, dass der zu erzeugende Druck lediglich über die Strömungsgeschwindigkeit durch Steigerung des Durchflusses des durch das zweite Wärmetauschelement strömende Wasser zu regulieren . Dies kann über eine einfache Pumpe erfolgen .
Beispielsweise können, bei Bedarf , Drücke von sieben bar (beispielsweise für die Lebensmittelindustrie ) gefahren werden und kurz darauf , durch eine Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit , Drücke von bis zu 800 bar erzeugt werden, ohne dass dabei andere , zusätzliche oder verschiedene resistente Materialen, Konfigurationen oder Ausgestaltungen vorgesehen werden müssen .
Somit kann mit nur einer kompakten Vorrichtung und einem Gehäuse eine besonders flexible und multiple anwendbare Vorrichtung zur Dampf erzeugung vorgesehen werden .
Die Dampf erzeugung ist im vorliegenden Fall außerdem unabhängig von der Wärmequelle . Somit kann das Wärmetauschfluid nicht nur durch die Verbrennung von Biomasse als Rauchgas vorliegen, sondern das Wärmetauschfluid kann beispielsweise auch durch die Verbrennung von fossilen Brennstof fen, wie z . B . Kohle oder Erdgas , erzeugt werden . Dieses Wärmetauschfluid kann dann analog zu Rauchgas durch das erste Wärmetauschelement strömen .
Gemäß einem weiteren Aspekt kann das erste Wärmetauschelement zumindest in einem Abschnitt am Einlass des Gehäuses eine Keramik-Ummantelung aufweisen .
Mit anderen Worten, ein Bereich am Einlass des ersten Wärmetauschelements innerhalb des Gehäuses kann eine Keramikschicht aufweisen .
Eine solche Ausgestaltung ist mit Blick auf die Ef fi zienzsteigerung bei der Dampf erzeugung besonders wertvoll , da dabei Hochtemperatur-Rauchgasströme von beispielsweise 1000 ° C auf Grund ihrer Strahlungsenergie besonders stark genutzt werden kann . Hierbei ermöglicht die Keramik- I solierung des Anfangsbereichs des ersten Wärmetauschelements , dass die Wärmeenergie des Hochtemperatur-Rauchgases auf das Sal zbad übertragen werden kann, ohne dabei Gefahr zu laufen, dass es zu einer Zersetzung des Sal zbades kommt . Somit kann bei hoher Betriebssicherheit die Strahlungsenergie des Hochtemperatur- Rauchgases besonders ef fi zient genutzt werden .
Bevorzugt kann die Keramik-Ummantelung aus Calcium-Aluminat geformt sein .
Im Gegensatz kann, besonders bevorzugt , zumindest ein Abschnitt des ersten Wärmetauschelements am Auslass des Gehäuses keine Keramik-Ummantelung aufweisen, um auch die verbleibende Restwärme des Wärmetauschfluids nach einer Durchströmung des Gehäuses durch das erste Wärmetauschelements zur Dampf erzeugung nutzen zu können .
Hierbei kann die Keramik-Ummantelung an einer Innenseite des ersten Wärmetauschelements vorgesehen sein . Somit kann eine Überbeanspruchung des ersten Wärmetauchelements , d . h . des Strömungskanals innerhalb des Gehäuses , insbesondere im Bereich des Strömungseintritts in das Gehäuse , sicher verhindert werden . Zwei felsohne steigert dies die Betriebssicherheit und sichert die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Dampferzeugers .
Um den Energieeintrag in das Sal zbad weiter zu steigern können, außerdem zumindest in dem Bereich der Keramik- Ummantelung, bevorzugt über die gesamte Erstreckung des ersten Wärmetauschelements , an der Außenseite des ersten Wärmetauschelements Rippen vorgesehen sein . Solche Rippen können sich in das Innere des Gehäuses hinein erstrecken .
Entsprechend wirken die Rippen wie ein Rippenwärmetauscher und steigern die Energieübertragung von dem Wärmetauschfluid ( z . B . Rauchgas ) auf das Sal zbad weiter .
Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann über die Dicke der Keramik-Ummantelung sowie durch die Größe und den Abstand der Rippen der Wärmeeintrag in das Sal zbad beliebig eingestellt werden .
Bevorzugt handelt es sich bei den Rippen um Stahlrippen .
Ebenso kann auch am Gehäuse selbst eine zusätzliche Keramikschicht vorgesehen sein, um den Dampferzeuger nach außerhalb des Gehäuses hin noch stärker zu isolieren und den Energieeintrag vom Strömungskanal auf das Sal zbad und dann weiter auf das Wasser im zweiten Wärmetauschelement zu maximieren . So wird ein potenzieller Wärmeverlust minimiert und die Prozessparameter können noch stabiler eingestellt werden .
Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Gehäuse auf einem Sockel abgestützt . Hierbei ist im Strömungskanal ein Vorwärmabschnitt vorgesehen . Dieser Vorwärmabschnitt ist in dem Sockel angeordnet .
Entsprechend ist der Dampferzeuger so ausgestaltet , dass das Wärmetauschfluid zuerst durch den Vorwärmabschnitt des Strömungskanals und dann durch den in dem als erstes Wärmetauschelement in dem Gehäuse angeordneten Abschnitt des Strömungskanals strömt .
Entsprechend kann also das Wärmetauschfluid zunächst durch den Vorwärmabschnitt strömen, welcher im Sockel angeordnet ist , bevor es in das Gehäuse des Dampferzeugers eintritt .
Konkret bedeutet dies , dass dadurch das Gehäuse sowie das darin eingefüllte Sal zbad durch den Vorwärmabschnitt mit dem größtmöglichen Querschnitt des Strömungskanals vorgewärmt werden können .
Nachdem am Einlass des Strömungskanals , also beim Einlass des Vorwärmabschnitts , der Querschnitt des Strömungskanals am größten ist , ist gleichzeitig die Strömungsgeschwindigkeit des Wärmetauschfluids am geringsten, sodass ef fektiv eine Vorwärmung des Sal zbades von außerhalb des Gehäuses erfolgen kann, ohne dass die Leitungen des Strömungskanals im Bereich innerhalb des Gehäuses , also im Bereich des ersten Wärmetauschelements , überstrapaziert werden .
Bevorzugt ist der Sockel aus Beton geformt .
Dadurch kann eine sichere und hochtemperaturresistente Abstützung des Strömungskanals und des Gehäuses sichergestellt werden .
Bevorzugt ist das Gehäuse aus Edelstahl geformt .
Aufgrund dessen kann eine hohe Korrosionsbeständigkeit , auch bei höheren Temperaturen, zum Beispiel des Sal zbades , sichergestellt werden, und ein zuverlässiger und sicherer Betrieb über einen längeren Zeitraum ermöglicht werden .
Bevorzugt ist der Vorwärmabschnitt des Strömungskanals aus Keramik geformt . Besonders bevorzugt ist der Vorwärmabschnitt des Strömungskanals aus Calcium-Aluminat geformt . Ferner kann der Vorwärmabschnitt in einer bevorzugten Ausgestaltungs form in eine erste und eine zweite Häl fte unterteilt sein . Die erste und zweite Häl fte können monolithisch hergestellt sein .
In diesem Kontext ist die „erste Häl fte" als die dem Gehäuse zugewandte Seite/Häl fte des Vorwärmabschnitts des Strömungskanals und die „zweite Häl fte" als die dem Gehäuse abgewandte Häl fte/Seite zu verstehen .
Bevorzugt sind die erste und zweite Häl fte des Vorwärmabschnitts aus unterschiedlichen Keramik-Materialien hergestellt .
Hierbei ist besonders bevorzugt , dass die erste Häl fte des Vorwärmabschnitts Silicium-Carbid aufweist . Dadurch kein bei höherer Temperaturresistenz eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit der ersten Häl fte des Vorwärmabschnitts erzielt und die gewünschte Wärmeleitfähigkeit „eingestellt" werden . Parallel dazu stellt die zweite Häl fte eine verbesserte I solierung zur Umgebung sicher .
Die Keramikausgestaltung des Strömungskanals stellt sicher, dass auch bei sehr hohen Wärmetauschfluidtemperaturen ( zum Beispiel oberhalb von 800 ° C ) eine Überbelastung des Strömungskanals verhindert und somit eine sichere und zuverlässige Betriebsweise des Dampferzeugers sichergestellt werden kann . Gleichzeitig ist aufgrund der Keramikeigenschaften ein Vorwärmen des Sal zbades über den Strömungskanal bzw . über den Vorwärmabschnitt des Strömungskanals im Sockel sichergestellt .
Hierbei ist der Begri f f „Vorwärmen" bzw . „Vorwärmabschnitt" so zu verstehen, dass eine erste Erwärmung des Sal zbades durch den Vorwärmabschnitt erfolgt und eine weitere Erwärmung dann in dem Abschnitt des Strömungskanals erfolgt , der durch das Gehäuse strömt . Der Begriff „Vorwärmen" schließt dabei jedoch nicht aus, dass der größte Teil des Wärmeübergangs vom Wärmetauschfluid auf das Salzbad bereits in diesem Vorwärmabschnitt des Strömungskanals erfolgt. So kann z.B. das Wärmetauschfluid mit 1300°C in den Vorwärmabschnitt eintreten und Wärmeenergie über die Keramikausgestaltung und das Gehäuse an das Salzbad übertragen. Anschließend kann das Wärmetauschfluid mit einer beispielhaften Temperatur von ca. 600°C in das Gehäuse selbst eintreten und dieses mit einer Restwärmetemperatur von ca. 500°C wieder verlassen.
Somit kann das Salzbad im Dauerbetrieb ebenfalls ca. 500°C aufweisen .
Um auch die Restwärme des Wärmetauschfluids von ca. 500°C nutzen zu können, kann in einer bevorzugten Aus führungs form ein Rohr-Wasser-Wärmetauscher, bevorzugt mit schneckenförmigen Windungen, vorgesehen sein, um auch die Restwärmetemperatur von ca. 500°C noch weiter nutzen zu können. Dadurch kann der Gesamt-Wirkungsgrad des Dampferzeugers noch weiter gesteigert werden .
Beispielhaft kann der Vorwärmabschnitt des Strömungskanals ein eingegossenes Keramikelement in dem Sockel bzw. ein Rohr aus Keramik in dem Sockel sein.
Darüber hinaus kann analog dazu, der Vorwärmabschnitt des Strömungskanals mit einer Keramikschicht, besonders bevorzugt eine Schicht aus Calcium-Aluminat , beschichtet sein.
In einem solchen Dampferzeuger stellen oftmals die Schweißnähte, z.B. des Gehäuses und/oder des Strömungskanals im Bereich des Gehäuses, die am stärksten belasteten Bereiche und die kritischsten Punkte für Leckagen und Korrosion dar.
Um Leckagen oder Korrosion vorzugbeugen, kann in einer bevorzugten Ausgestaltungsform eine Keramikschicht, z.B. in Form von thermischen Barrierehülsen, im Bereich der Schweißnähte vorgesehen sein. Dadurch kann eine zusätzliche Ummantelung des Stahls mit einer temperaturresistenten Schicht erzielt werden . Entsprechend kann der Strömungskanal bzw . das Gehäuse vor zu hohen Wärmestromdichten geschützt werden .
Darüber hinaus kann dadurch erreicht werden, dass Wärmeenergie gleichmäßig und ohne „Peaks" in die Stahl flächen und dementsprechend in das Sal z eingeleitet werden kann .
Bevorzugt nimmt die Wandstärke des Vorwärmabschnitts entlang seiner Erstreckungsrichtung ab .
Selbst wenn am Einlass des Strömungskanals und damit am Einlass des Vorwärmabschnitts des Strömungskanals die höchste Temperatur des Wärmetauschfluids bei gleichzeitig niedrigster Strömungsgeschwindigkeit anliegt , kann dabei das Risiko der Überbelastung des Strömungskanals sichergestellt und ein stabiler Wärmeübergang ermöglicht werden .
In Ergänzung dazu kann aufgrund der abnehmenden Wandstärke der Übertragungsgrad auf das Gehäuse und das darin befindliche Sal zbad entlang der Erstreckungsrichtung des Vorwärmabschnitts erhöht werden . Somit mit zunehmender Erstreckung ein höherer Grad der Wärmeübertragung und damit Vorwärmung des Sal zbades sichergestellt werden .
Gemäß einer solchen Anordnung kann also das Wärmetauschfluid aufgrund des Durchströmens des Vorwärmabschnitts eine homogene Erwärmung und damit Verflüssigung des Sal zbades sicherstellen, bevor das Wärmetauschfluid im Bereich des ersten Wärmetauschelements zum weiteren Wärmeaustausch durch das Gehäuse strömt .
Der im Sockel angeordnete Vorwärmabschnitt des Strömungskanals kann das Gehäuse direkt kontaktieren . Zum verbesserten Steuern des Wärmeübergangs kann j edoch im Sockel zwischen Gehäuse und Vorwärmabschnitt des Strömungskanals optional eine Sili zium- Carbid-Sand-Schicht vorgesehen sein . Eine solche Schicht weist besonders gute
Wärmeleitungseigenschaften und Wärmeübertragungseigenschaften auf .
Dadurch kann der Wärmeeintrag über das Gehäuse in das Sal zbad verbessert werden .
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann dabei Silicium-Carbid-Sand in eine Zwischenmembranwand zwischen dem Vorwärmabschnitt des Strömungskanal und der Außenseite des Gehäuses gefüllt werden .
Hierbei ist besonders bevorzugt , dass der Vorwärmabschnitt sowohl an der Unterseite des Gehäuses also auch einer Seite des Gehäuses angeordnet ist und in diesen Bereich von Wärmetauschfluid, z . B . Rauchgas , durchströmt wird . So kann das Wärmetauschfluid an der Unterseite des Gehäuses als eine Art „Wannenhei zung" dienen und die Zwischenmembranwand in einem Seitenbereich des Gehäuses die Wärme-Einkopplung regulieren .
Hierbei kann der Silicium-Carbid-Sand allein, oder falls der Wärmeübergang verringert werden soll , mit Quarzsand gemischt vorliegen .
Insbesondere wird dadurch eine kaskadenförmige Abstufung der Wärmeübertragung von der Keramik des Vorwärmabschnittes auf die Sili zium-Carbid-Sand-Schicht , auf das Metall des Gehäuses , auf das Sal zbad und abschließend auf Metallrohre des zweiten Wärmetauschelements und somit auf das Wasser erreicht .
Bevorzugt ist der Querschnitt des Strömungskanals in dem Vorwärmabschnitt konstant .
Mit anderen Worten, der Querschnitt des Vorwärmabschnitts ist im gesamten Sockel konstant und gleichzeitig mit dem größten Querschnitt des Strömungskanals versehen . Noch anders ausgedrückt bedeutet dies , dass der Vorwärmabschnitt einen konstanten und größeren Querschnitt als der Strömungskanal innerhalb des Gehäuses , also in dem Bereich, in dem er als erstes Wärmetauschelement fungiert , aufweist .
Ein solch großer, konstanter Querschnitt des Vorwärmabschnitts des Strömungskanals stellt eine ausreichende und sichere Vorwärmung des Sal zbades innerhalb des Gehäuses sicher .
Bevorzugt ist der Querschnitt des Strömungskanals an einem Einlass des Abschnitts des Strömungskanals , der in dem Gehäuse angeordnet ist , größer als an dem Auslass des Abschnitts des Strömungskanals , der in dem Gehäuse angeordnet ist .
Mit anderen Worten, der Abschnitt des Strömungskanals , der als erstes Wärmetauschelement im Gehäuse angeordnet ist , weist am Einlass einen größeren Querschnitt als am Auslass auf .
Der Querschnitt kann hierbei sich iterativ, d . h . in Stufen, reduzieren . Es ist j edoch ebenfalls möglich, dass der Querschnitt kontinuierlich entlang seiner Erstreckungsrichtung abnimmt .
Bevorzugt weist der Strömungskanal mehrere U- förmige Rohrwicklungen auf .
Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann also ein möglichst zahlreiches „Schlängeln" des Strömungskanals vom Einlass zum Auslass erzielt werden und somit die potenzielle Oberfläche für Wärmeübertragung an das Gehäuse im Vorwärmabschnitt bzw . direkt an das Sal zbad im Bereich innerhalb des Gehäuses erreicht werden .
Besonders bevorzugt , weist dabei der Vorwärmabschnitt des Strömungskanals mindestens eine U- förmige Rohrwicklung auf , sodass das Wärmetauschfluid von einem Einlass des Strömungskanals entlang der Erstreckungsrichtung des Gehäuses im Sockel geführt wird, am Ende des Gehäuses eine U- förmige Richtungsänderung erlebt und dann wieder in Richtung des Einlasses des Gehäuses zurückgeführt wird, um dann weiter durch den Strömungskanal durch das Gehäuse zu strömen .
Ferner ist besonders bevorzugt , dass auch im Bereich des Strömungskanals , der sich im Bereich des Gehäuses erstreckt , mindestens eine U- förmige Rohrwicklung vorgesehen ist .
Somit kann auch im Bereich des Strömungskanals innerhalb des Gehäuses , also im Bereich in dem er als erstes Wärmetauschelement fungiert , sichergestellt werden, dass ein hoher Wärmeübergang realisierbar ist .
Bevorzugt sind also die U- förmigen Rohrwicklungen in dem Vorwärmabschnitt und/oder dem Abschnitt des Strömungskanals , der in dem Gehäuse angeordnet ist , vorgesehen .
Bevorzugt weist der Dampferzeuger mehrere Strömungskanäle auf .
Diese Strömungskanäle verlaufen bevorzugt parallel zueinander und sind j eweils von dem Wärmetauschfluid durchströmbar .
Somit kann die Wärmeübertragungsoberfläche am Strömungskanal im Vorwärmabschnitt und im Gehäuse weiter erhöht werden, und somit eine homogene und gleichmäßige Wärmeübertragung auf das Sal zbad und damit auch auf das zur Dampf erzeugung vorgesehene Wasser im zweiten Wärmetauschelement erfolgen .
Bevorzugt weist das Sal zbad ein Nitratsal z auf . Besonders bevorzugt weist das Sal zbad ein Kalium-Natrium-Nitrat auf .
Das Nitratsal z ist nicht nur besonders kostengünstig, sondern auch zur Energiespeicherung bei hohen Temperaturen des Wärmetrans fermediums , zum Beispiel bei Rauchgas bis zu 900 ° C, ohne chemische Zersetzung verwendbar . Somit wird eine möglichst betriebssichere und ef fi ziente Ausgestaltung des Dampferzeugers realisiert . Parallel dazu ist das Kalium-Natrium-Nitrat ebenfalls besonders temperaturstabil und somit zur ef fi zienten Wärmeübertragung und Wärmespeicherung bei Überhitzung geeignet .
Somit kann zum Beispiel eine Sal zbadtemperatur von 350 ° bis 565 ° C anliegen, ohne eine Gefährdung für die Betriebssicherheit des Dampferzeugers darzustellen .
Bevorzugt bedeckt das Wärmetrans fermedium, hier das Sal zbad, mindestens das erste Wärmetauschelement und das zweite Wärmetauschelement .
Gemäß den oben beschriebenen Ausgestaltungen kann eine besonders betriebssichere , ef fi ziente und günstige , sowie flexible Dampf erzeugung realisiert werden, denn das Sal zbad gewährt eine hohe Wärmeübertragung bei verschiedensten Temperaturen und weist zudem eine „hohe Verzeihlichkeit" hinsichtlich Temperaturschwankungen und schwankenden Energiegehalten auf . Das heißt , das Sal zbad ermöglicht eine hohe Wärmehomogenität und kann somit den oben beschriebenen Problemen der unterschiedlichen Dampf temperaturen und dem variablen Energiegehalt , der, zum Beispiel verwendeten Biomasse , entgegenwirken .
Darüber hinaus stellt der hohe Anfangsquerschnitt des Strömungskanals sicher, dass die Strömungsgeschwindigkeiten zu Beginn der Wärmeübertragung reduziert sind und somit Wärmehotspots , Überhitzungen oder sogar Zersetzungen des Sal zbades verhindert werden können . In Ergänzung oder alternativ dazu stellt der im Sockel vorgesehene Vorwärmabschnitt sicher, dass bereits vor Eintritt des Wärmetauschfluids in das Gehäuse das Sal zbad vorgewärmt und so besonders ef fi zient Wärme zur Dampf erzeugung an das Wasser im zweiten Wärmetauschelement übertragen werden kann .
Aufgrund dessen können Stabilitätsprobleme , die zum Beispiel durch einen Strömungsabriss der Strömung des Wärmetauschfluids durch das Rohr bzw . im Sal z verhindert und somit ein homogener Wärmeübergang sichergestellt werden .
In Ergänzung dazu können lokale Hotspots zum Beispiel in Ecken des Gehäuses oder aufgrund der oben beschriebenen Strömungsabrisse hervorgerufene Hotspots verhindert werden . Entsprechend kann einem dauerhaften Glühen des Gehäuses , des Strömungskanals und/oder des zweiten Wärmetauschelements und damit einer Überbelastung des Sal zes , welches sich gegebenenfalls zersetzen würde , verhindert werden .
Aufgrund dessen kann auch ein Angri f f des Metalls durch das zersetzte Sal z verhindert werden .
Dies ist insbesondere dadurch sichergestellt , dass lediglich im Bereich des Einlasses des Strömungskanals der Energieeintrag in das Sal zbad am höchsten ist und entlang der Erstreckungsrichtung des Strömungskanals abnimmt .
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Dampferzeuger gemäß einer beispielhaften Aus führungs form beschrieben . Solche Dampferzeuger werden beispielsweise zur Dampf erzeugung für die Energiegewinnung zum Beispiel in einer Dampfmaschine oder einem Dampfmotor verwendet . Es zeigen :
Figur 1 : eine isometrische Darstellung eines Dampferzeugers gemäß einer beispielhaften Aus führungs form, wobei die Oberseite des Gehäuses und die Seitenwand des Sockels zu Darstellungs zwecken weggelassen worden bzw . geschnitten dargestellt sind .
Figur 2 : eine zu Darstellungs zwecken leicht modi fi zierte schematische Querschnittsdarstellung des Dampferzeugers gemäß der beispielhaften Aus führungs form entlang der Schnittlinie A- A von Figur 1 . Wie im vorhergehenden Absatz bereits angedeutet , ist Figur 2 mit Blick auf die Proportionen und die gezeigten Merkmale nicht vollständig identisch zur isometrischen Darstellung des Dampferzeugers in Figur 1 .
Dies wurde vor allem deshalb durchgeführt , um im Querschnitt von Figur 2 der vorliegenden Anmeldung die Kerneigenschaften der wichtigsten Merkmale des Dampferzeugers und deren Ausgestaltung hervorzuheben .
Konkret werden dabei zum Bespiel die Bereite des Sockels im Verhältnis zum Gehäuse etwas vergrößert , um die im Sockel enthaltenen Strömungskanäle besser zu veranschaulichen . Ebenso wurde die nachfolgend genauer beschriebene Silicium-Carbid Schicht beabstandet zum Strömungskanal und zum Gehäuse dargestellt . Das Silicium-Carbid kann j edoch auch in einen Hohlraum bzw . Aussparungen zwischen Gehäuse und Sockel gefüllt sein, so dass kein Abstand zur Silicium-Carbid Schicht gegeben ist .
Auch der im Gehäuse selbst verlaufende Teil des Strömungskanals , nachfolgend al s erstes Wärmetauschelement bezeichnet , und die entsprechenden Rohre wurden zu Darstellungs zwecken vergrößert abgebildet .
All diese Proportionen können j edoch variieren und sind in den Figuren rein exemplarischer Natur .
Es versteht sich, dass Figuren 1 und 2 sich auf die gleiche Aus führungs form beziehen und in keinem Widerspruch stehen bzw . als Alternativen oder dergleichen verstanden werden sollen .
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUS FÜHRUNGS FORM Fig . 1 stellt eine Perspektive Darstellung eines Dampferzeugers 1 gemäß einer beispielhaften Aus führungs form dar .
Fig . 1 ist dabei zu entnehmen, dass der Dampferzeuger 1 ein Gehäuse 2 und einen Sockel 20 aufweist . Der Sockel 20 ist in Figur 1 durch einen Schnitt geöf fnet dargestellt , um den nachfolgend genauer beschriebenen Strömungsverlauf durch den Sockel 20 besser darzustellen .
Der Sockel 20 und die darin enthaltenen Komponenten werden im Detail mit Bezugnahme auf Fig . 2 beschrieben .
Der in Fig . 1 gezeigte Dampferzeuger 1 umfasst ein Gehäuse 2 , in dem ein Strömungskanal und ein zweites Wärmetauschelement 4 angeordnet sind .
Das erste Wärmetauschelement 3 ist von einem Wärmetauschfluid durchströmbar . In der nachfolgenden Beschreibung einer Aus führungs form wird Rauchgas als Beispiel eines solchen Wärmetauschfluids verwendet , welches durch eine Biomasseverbrennung erzeugt worden ist . Ein weiteres Beispiel für ein solches Wärmetauschfluid wäre die Abwärme einer Biogasanlage .
Das Rauchgas wird über einen Trichter 13 zum Dampferzeuger 1 geführt .
In diesem Zusammenhang weist das Gehäuse 2 des Dampferzeugers 1 einen Einlass 6 , an dem der Trichter 13 angeschlossen ist , sowie einen Auslass 7 auf . Dementsprechend kann das Rauchgas das Gehäuse 2 von dem Einlass 6 zu dem Auslass 7 durch den Strömungskanal durchströmen . Diese Strömungsrichtung wird in der beschriebenen Aus führungs form als „erste Strömungsrichtung 5" bezeichnet . Das heißt , das Rauchgas durchströmt das Gehäuse
2 entlang der ersten Strömungsrichtung 5 vom Einlass 6 zum Auslass 7 des Gehäuses 2 .
In der hier beschriebenen Aus führungs form ist außerdem ein Vorwärmabschnitt 21 des Strömungskanals 3 vorgesehen . Wie Figur 1 zu entnehmen ist , strömt das Rauchgas zunächst durch diesen Vorwärmabschnitt 21 des Strömungskanals , bevor es zum Einlass 6 des Gehäuses 2 gelangt .
Ebenso ist es j edoch auch möglich, dass kein Vorwärmabschnitt vorgesehen ist , so dass das Rauchgas direkt vom Einlass 6 des Gehäuses 2 entlang der ersten Strömungsrichtung 5 zum Auslas s 7 des Gehäuses 2 strömt .
In der gezeigten Aus führungs form weist das erste Wärmetauschelement 3 eine Viel zahl von Rohren 8 , das heißt eine Viel zahl von Strömungskanälen auf , welche sich entlang der Erstreckungsrichtung des Gehäuses 2 , das heißt vom Einlass 6 zum Auslass 7 des Gehäuses 2 , erstrecken .
In der gezeigten Aus führungs form des Dampferzeugers 1 ist das Gehäuse 2 „boxartig" ausgestaltet , das heißt , es erstreckt sich im Wesentlichen entlang einer Tiefenrichtung des Gehäuses 2 und weist einen rechtwinkligen Querschnitt auf . Die Breite und/oder Höhe sowie die Tiefe des Gehäuses 2 sind j edoch für die Dampf erzeugung nicht limitierend und können nach Platzbedarf und/oder Wunschausgestaltungen konfiguriert werden . In der gezeigten Aus führungs form entspricht die erste Strömungsrichtung 5 der Längserstreckung des Gehäuses 2 .
Das zweite Wärmetauschelement 4 wird in dieser Aus führungs form zur Dampf erzeugung von Wasser durchströmt . Mit anderen Worten, das Wasser im zweiten Wärmetauschelement 4 wird durch die vom ersten Wärmetauschelement 3 bzw . dem darin strömenden Rauchgas erwärmt und somit von einem flüssigen Zustand in einen dampf förmigen Zustand gebracht . Dieser Dampf kann anschließend beispielsweise zur Stromerzeugung verwendet werden . Hierbei kann der Strom in einem Dampfmotor und/oder einer Dampfturbine verwendet werden, welcher mit dem erzeugten Dampf gespeist wird . In der gezeigten Aus führungs form ist das zweite Wärmetauschelement 4 als ein einziges Rohr ausgestaltet , welches sich mit Wicklungen durch das Gehäuse 2 des Dampferzeugers 1 erstreckt .
An dieser Stelle sei angemerkt , dass aus I llustrations zwecken auch der Deckel des Gehäuses 2 ( an einer Oberseite davon) in Fig . 1 nicht dargestellt worden i st , sodass das Innenleben des Gehäuses 2 in der isometrischen Ansicht von Fig . 1 erkennbar ist .
In dieser Aus führungs form wird die Strömungsrichtung des Wassers im zweiten Wärmetauschelement 4 als „zweite
Strömungsrichtung" bezeichnet .
Wie aus den Figuren ersichtlich ist , weist das zweite Wärmetauschelement 4 in Form eines Rohrs eine Viel zahl von Rohrwicklungen 10 auf . Diese Rohrwicklungen 10 sind, wie in Fig . 1 erkennbar, so im Gehäuse 2 angeordnet , dass sich das zweite Wärmetauschelement 4 im Wesentlichen senkrecht zur ersten Strömungsrichtung 5 von dem Einlass 6 des Gehäuses 2 zu dem Auslass 7 des Gehäuses 2 erstreckt und mit U- förmigen Rohrwicklungsabschnitten eine möglichst große Rohrlänge und damit Rohroberfläche entlang seiner Erstreckung vom Einlass 6 zum Auslass 7 des Gehäuses 2 erzielt . Im Querschnitt durch den Dampferzeuger gemäß Figur 2 wird zur verbesserten Darstellung auf die Abbildung des zweiten Wärmetauschelements 4 verzichtet .
Das heißt , während sich die Rohre 8 des ersten Wärmetauschelements 3 vom Einlass 6 zum Auslass 7 des Gehäuses 2 geradlinig erstrecken nachdem das Rauchgas den Vorwärmabschnitt 21 durchlaufen hat , weist das Rohr des zweiten Wärmetauschelements 4 eine Viel zahl von in der gezeigten Aus führungs form vertikal verlaufenden Rohrabschnitten auf , sodass die mit U- förmigen Rohrwicklungsabschnitten verbundenen Rohrwicklungen 10 sich im Wesentlichen senkrecht zur ersten Strömungsrichtung 5 von dem Einlass 6 zu dem Auslass 7 des Gehäuses 2 erstrecken .
Gemäß einer weiteren, nicht gezeigten Aus führungs form ist es j edoch ebenso möglich, dass die erste Strömungsrichtung 5 und die zweite Strömungsrichtung im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen .
Ebenso ist es möglich, dass ein j edes Rohr 8 , also die j eweiligen Strömungskanäle des Dampferzeugers durch welche Rauchgas strömt , mindestens eine , bevorzugt mehrere U- förmige Rohrwicklungen aufweist . I st dies der Fall , kann das Rauchgas z . B . vom Einlass 6 des Gehäuses (bzw . falls vorgesehen, vom Einlass des Vorwärmabschnitts 21 des Strömungskanals ) zunächst entlang der ersten Strömungsrichtung 5 verlaufen, dann durch die U- förmige Rohrwicklung in entgegengesetzter Richtung verlaufen und somit in Richtung des Einlasses 6 zurückströmen . Ein solcher Verlauf ist in Figur 1 und 2 dargestellt . Wie dem im Sockel 21 vorgesehenen Vorwärmabschnitt 21 und dem darin dargestellten Pfeil entnommen werden kann, strömt das Rauchgas zunächst durch eine untere Tasche 21a bevor es über eine U- förmige Rohrwicklung durch eine seitliche Tasche 21b zurückströmen kann . Nachdem die seitliche Tasche 21b des Vorwärmabschnitts 21 vom Rauchgas durchströmt worden ist , wird es in die Viel zahl von Rohren 8 geströmt .
Konkret bedeutet dies außerdem, dass die U- förmigen Rohrwicklungen des Strömungskanals 3 im Vorwärmabschnitt 21 und/oder dem Abschnitt des Strömungskanals , der in dem Gehäuse angeordnet ist , vorgesehen sein kann . Zur Erläuterung der bevorzugten Aus führungs form wird, in Anlehnung an Fig . 2 , davon ausgegangen, dass sowohl im Vorwärmabschnitt 21 als auch im Abschnitt des Strömungskanals , der in dem Gehäuse 2 angeordnet ist , U- förmige Rohrwicklungen vorgesehen sind .
Eine solcher Strömungsverlauf ist außerdem durch die Richtungsangaben in den j eweiligen Rohren 8 in Fig . 2 sowie dem Vorwärmabschnitt 21 im Sockel 20 in Fig . 1 veranschaulicht und wird weiter unten nochmals detaillierter erläutert .
Ferner lässt der Pfeil im Vorwärmabschnitt 21 im Sockel 20 des Dampferzeugers klar und eindeutig verstehen, dass das eintretende Rauchgas zunächst durch einen unteren Teil des Sockels 20 im Vorwärmabschnitt 21 , das heißt durch die untere Tasche 21a, zur Wärmeübertragung auf das Gehäuse 2 strömt , dann eine U-Förmige Rohrwicklung aufweist , um dann seitlich vom Gehäuse in einer der ersten Strömungsrichtung 5 entgegengesetzten Richtung durch die seitliche Tasche 21b des Vorwärmabschnitts 21 zur weiteren Wärmeübertragung auf das Gehäuse 2 zurückzuströmen .
Fig . 1 veranschaulicht zudem, dass sich das zweite Wärmetauschelement 4 mit den U- förmigen Rohrwicklungen 10 zwischen den Rohren 8 und dem Gehäuse 2 erstreckt .
In der in den Figuren veranschaulichten Aus führungs form verläuft die erste Strömungsrichtung 5 im Wesentlichen entlang einer hori zontalen Richtung, wohingegen die zweite Strömungsrichtung im Wesentlichen vertikal verläuft . Ebenso ist es j edoch möglich, den Dampferzeuger 1 „hochkant" anzuordnen, sodass eine erste Strömungsrichtung 5 in einer vertikalen Richtung und die zweite Strömungsrichtung im Wesentlichen in einer hori zontalen Richtung verläuft . Sollte der Platzbedarf dies erfordern, ist ebenso eine geneigte Anordnung des Gehäuses 2 denkbar .
In der in Fig . 1 und in Fig . 2 veranschaulichten Aus führungs form erstreckt sich das zweite Wärmetauschelement 4 entlang mehrerer Ebenen in einer Breitenrichtung, denn die Rohrwicklungen 10 des zweiten Wärmetauschelements 4 erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht zur ersten Strömungsrichtung 5 . Losgelöst davon ist es j edoch ebenso möglich, dass die Rohrwicklungen 10 des zweiten Wärmetauschelements 4 sich entlang einer vertikalen Richtung in verschiedenen Ebenen in einer Höhenrichtung des Gehäuses 2 zwischen den Rohren 8 des ersten Wärmetauschelements 3 oder einer Mischung daraus innerhalb des Gehäuses 2 zwischen den Rohren 8 des ersten Wärmetauschelements 3 erstrecken .
In dem Gehäuse 2 ist ein Wärmetrans fermedium angeordnet , um zur Dampf erzeugung Wärme von dem durch das erste Wärmetauschelement 3 strömende Wärmetauschfluid (hier Rauchgas ) auf das durch das zweite Wärmetauschelement 4 strömende Wasser zu übertragen . Hierbei ist das Wärmetrans fermedium ein Sal zbad, welches das erste Wärmetauschelement 3 und das zweite Wärmetauschelement 4 im Gehäuse 2 bedeckt .
Wie in Fig . 1 dargestellt , kann dieses Sal zbad über Einlassstutzen 15 in das Gehäuse 2 gefüllt werden . Somit füllt das Sal zbad die Zwischenräume zwischen dem ersten Wärmetauschelement 3 und dem zweiten Wärmetauschelement 4 im Gehäuse 2 und kann dieses vollständig aus füllen . Entsprechend kann dieses Sal zbad als Wärmetrans fermedium und Energiespeicher dienen, um so die Homogenität der
Energieübertragung zu steigern . Das Salzbad kann ein Nitratsalz, insbesondere ein Kalium- Natrium-Nitrat aufweisen.
Ferner kann der Strömungskanal innerhalb des Gehäuses in der in Fig 1 gezeigten Ausführungsform, also das erste Wärmetauschelement 3, einen sich verjüngenden Querschnitt innerhalb des Gehäuses 2 aufweisen. Entsprechend ist der Querschnitt an einem Einlass 6 des Strömungskanals größer als an einem Auslass 7 des Strömungskanals.
Diese Verjüngung des Querschnitts kann z.B. im Bereich der U- förmigen Rohrwicklungen des Strömungskanals vorgesehen sein. Alternativ ist es möglich, dass die Verjüngung entlang der ersten Strömungsrichtung 5 erfolgt.
Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann eine Problematik aufgrund von schwankenden Dampfparametern, der zum Beispiel auf nicht konstantem Brennstoff bzw. dessen Brennwert zurückzuführen ist, selbst bei überkritischen Drücken von über 350 bar unterbunden werden.
Das heißt, selbst wenn zum Beispiel Rauchgas mit einer Temperatur von 900°C in den Dampferzeuger 1 eintritt, wird die Wärmeenergie zunächst auf das Wärmetransfermedium in Form eines Salzbades übertragen. Hierbei ist es, im Falle von mehreren zweiten Wärmetauschelementen 4 ebenfalls möglich, dass eines dieser Wärmetauschelemente nicht von Wasser durchströmt wird, falls dieses gerade nicht benötigt wird. Aufgrund der Anordnung des Wärmetransfermedium im Gehäuse 2 des Dampferzeugers 1 kann dabei eine Zerstörung oder Überhitzung des Leerrohrs des zweiten Wärmetauschelements 4 verhindert werden, denn das Salzbad ist nicht nur als Wärmetransfermedium vorgesehen, sondern kann überdies auch Wärmenergie speichern und bei Bedarf wieder abgeben. Ein solches Salzbad wird oft auch als „Nitratschmelze" bezeichnet. Dieses kann bis zu 565 ° C erhitzt werden, ohne sich dabei zu zersetzen .
Darüber hinaus kann auch zum Beispiel im Lebensmittelbereich ein Rohr 8 für sieben bar Dampf , ein weiteres Rohr 8 für 16 bar Dampf sowie ein drittes Rohr 8 für Hochdruckdämpfe (beispielsweise 500 bar ) für Motoren und Turbinen mit der gleichen Vorrichtung bereitgestellt werden . Dies wird durch die Strömungsgeschwindigkeit in den j eweiligen Rohren 8 des zweiten Wärmetauschelements 4 gesteuert .
Darüber hinaus wird aufgrund der Querschnittsver üngung entlang der Wärmetauschfluidströmung durch das Gehäuse 2 der Energieeintrag in das Sal zbad am Einlass des Strömungskanals am höchsten und gleichzeitig die Strömungsgeschwindigkeit am Einlass des Strömungskanals am geringsten gehalten .
Somit kann eine Überbelastung des Sal zbades auch bei Hochtemperaturanwendungen verhindert und eine möglichst homogene Wärmeübertragung erzielt werden . Somit ist eine drucklose Speicherung von Energie realisierbar, ohne dass dabei ein Betriebsrisiko auftritt und Überbelastungen riskiert werden würden .
Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann also ein Dampferzeuger realisiert werden, welcher bei einem maximalen Druck von 0 , 1 bar auf die Sal zschmel ze dauerhaft und sicher betrieben werden kann .
Eine weitere Absicherung kann hierbei durch das Vorsehen von (nicht dargestellte ) Edelstahlblechen als ( Sicherheits- ) Membran realisiert werden . Selbst im unwahrscheinlichen Fall einer Leckage oder Korrosion im Gehäuse 2 ist somit das Gehäuse 2 nach außen hin zusätzlich abgesichert .
Des Weiteren kann zur Prozessüberwachung am Gehäuse 2 eine (nicht dargestellte ) Überwachungseinrichtung vorgesehen sein . Beispielhaft kann eine solche Uberwachungseinrichtung in Form eines an einer Oberseite des Gehäuses 2 vorgesehen Rohrs ausgestaltet sein, welches in ein Wasserbad mündet .
Würde es im Gehäuse 2 zu einer (unwahrscheinlichen) Leckage des Wärmetauschfluids in das Sal zbad und/oder einer Zersetzung des Sal zbades kommen, würden, z . B . , Stickoxide und/oder Sauerstof f freigesetzt werden . Die entstandenen Gase könnten dann durch Wasserblasen im Wasser unverzüglich erfasst und entsprechende Sicherheitsmaßnahmen abgeleitet werden .
Darüber hinaus ermöglicht das Vorsehen eines Vorwärmeabschnitts 21 im Sockel 20 , welcher das Gehäuse 2 trägt , dass bereits der Großteil des Wärmeeintrags über dieses Vorwärmabschnitt 21 des Strömungskanals 3 erfolgen kann .
In Fig . 2 ist die Grundstruktur des Dampferzeugers 1 analog zum Dampferzeuger von Fig . 1 mit leicht modi fi zierten Proportionen ausgestaltet . In der gezeigten Aus führungs form ist der Sockel 20 aus Beton, bevorzugt HT-Beton .
Analog zur Darstellung von Fig . 1 , wird der im Querschnitt in Fig . 2 entlang der Linie A-A von Figur 1 dargestellte Strömungskanal von einem Einlass des Strömungskanals zu einem Auslass des Strömungskanals von einem Wärmetauschfluid durchströmt und ein Abschnitt des Strömungskanals ist als erstes Wärmetauschelement 3 in dem Gehäuse 2 angeordnet . Darüber hinaus veranschaulicht Fig . 2 einen Vorwärmabschnitt 21 des Strömungskanals , der in dem Sockel 20 angeordnet ist und in die untere Tasche 21a und die durch eine U- förmige Rohrwicklung verbundene seitliche Tasche 21b unterteilt werden kann .
Mit anderen Worten, der Strömungskanal weist einen Abschnitt in dem Gehäuse 2 auf , in dem er als erstes Wärmetauschelement 3 fungiert sowie einen stromaufwärts davon angeordneten Vorwärmabschnitt 21 , der durch den Sockel 20 verläuft . Somit ist der Dampferzeuger der dargestellten Aus führungs form ausgestaltet , dass das Wärmetauschfluid zuerst durch den Vorwärmabschnitt 21 des Strömungs kanals und dann durch den in dem als erstes Wärmetauschelement 3 in dem Gehäuse 2 angeordneten Abschnitt des Strömungskanals strömt . In der in Fig . 2 gezeigten Ausgestaltung ist der Strömungskanal im Bereich des Sockels 20 aus Keramik, insbesondere aus Calcium- Aluminat geformt .
Wie bereits erwähnt weist die in Fig . 2 gezeigte Ausgestaltung sowohl der Vorwärmabschnitt 21 als auch der Abschnitt des Strömungskanals 3 , der in dem Gehäuse 2 angeordnet ist , mindestens eine U- förmige Rohrwicklung auf , sodass das am Einlass des Strömungskanals 3 eintretende Wärmetauschfluid den Strömungskanal parallel zur Erstreckungsrichtung des Gehäuses durchströmen kann und dann in entgegengesetzter Richtung wieder in Richtung des Einlasses des Strömungskanals parallel dazu strömen kann, um dann durch eine weitere U- förmige Rohrwicklung des Strömungskanals in das Gehäuse 2 des Dampferzeugers einströmen zu können .
Zur Veranschaulichung der Strömungsrichtung des Wärmetauschfluids ist die Strömung entlang der Erstreckungsrichtung vom Einlass des Strömungskanals entlang des Gehäuses , das heißt entlang der ersten Strömungsrichtung 5 von Fig . 1 , durch ein „X" und die Strömung in entgegengesetzter Richtung durch einen Punkt ( ,, . " ) in Fig . 2 veranschaulicht .
Analog dazu, weist , wie oben erwähnt , auch der Abschnitt des Strömungskanals , der in dem Gehäuse 2 angeordnet ist und dabei als erstes Wärmetauschelement 3 fungiert , mehrere U- förmige Rohrwicklungen auf , sodass das Wärmetauschfluid über eine möglichst lange Erstreckung durch das Gehäuse geführt werden kann .
Somit kann, wie durch den Pfeil in Figur 1 angedeutet , in einer solchen Ausgestaltung, das Wärmetauschfluid zunächst durch die Vorwärmabschnitte 21 der hier gezeigten zwei , parallel zueinander verlaufenden Strömungskanäle vom Einlass des Vorwärmabschnitts 21 entlang des Gehäuses 2 durch die untere Tasche 21a an der Außenseite des Gehäuses strömen und am Ende des Gehäuses 2 in Längsrichtung durch die seitliche Tasche 21b wieder in der entgegengesetzten Strömungsrichtung zurückströmen .
Im Anschluss tritt das Wärmetauschfluid durch den in dem
Gehäuse 2 angeordneten als erstes Wärmetauschelement 3 dienenden Abschnitts des Strömungskanals . Folglich kann zunächst die Wärme des Wärmetauschfluids im Vorwärmabschnitt 21 an das Gehäuse 2 und damit an das darin enthaltene Sal zbad abgegeben werden . Somit ist eine Überbeanspruchung des Abschnitts des Strömungskanals im Gehäuse ( erstes Wärmetauschelement 3 ) ausgeschlossen .
Darüber hinaus ist aus Fig . 2 zu entnehmen, dass der Querschnitt des Strömungskanals 3 im Bereich des Vorwärmabschnitts 21 am größten ist . Mit anderen Worten, der Querschnitt des Vorwärmabschnitts 21 ist größer als der Querschnitt des Strömungskanals 3 innerhalb des Gehäuses 2 . Folglich ist der Wärmeeintrag in das Sal zbad im Bereich des Vorwärmabschnitts 21 auf Grund der reduzierten Strömungsgeschwindigkeit am größten und das Sal zbad kann entsprechend vorgewärmt werden .
Um hierzu den Energieeintrag zu optimieren, kann, wie in Fig . 2 dargestellt , eine Sili zium-Carbid-Sand-Schicht 22 zwischen dem Gehäuse 3 und dem Vorwärmabschnitt 21 vorgesehen sein .
Dadurch wird eine möglichst homogene Wärmeübertragung in das Gehäuse 2 sichergestellt .
Darüber hinaus ermöglicht der größere Querschnitt des Strömungskanals 3 im Bereich des Vorwärmabschnitts 21 , dass die Strömungsgeschwindigkeit zu Beginn des Durchströmens des Strömungskanals 3 möglichst geringgehalten werden kann . Hierbei ist es ebenfalls möglich, dass zum Beispiel der Querschnitt im gesamten Bereich des Vorwärmabschnitts 21 des Strömungskanals konstant bleibt und sich lediglich im Bereich des ersten Wärmetauschelements 3 reduziert .
Analog dazu ist es ebenso denkbar, dass sich die Querschnitte des Vorwärmabschnitts 21 und/oder Querschnitte des Strömungskanals , in dem Abschnitt , in dem er als erstes Wärmetauschelement 3 dient , kontinuierlich oder stufenweise reduzieren .
Analog dazu ist es möglich, dass sich die Wandstärke des Vorwärmabschnitts 21 entlang seiner Erstreckungsrichtung reduziert . So kann eine anfängliche Überhitzung vermieden und über den Erstreckungsverlauf des Vorwärmabschnitts 21 gleichmäßige Wärmeübertragung an das Gehäuse bzw . das darin enthaltene Sal zbad realisiert werden .
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Dampferzeuger
2 Gehäuse
3 erstes Wärmetauschelement
4 zweites Wärmetauschelement
5 erste Strömungsrichtung
6 Einlass des Gehäuses
7 Auslass des Gehäuses
8 Rohr
10 Rohrwicklungen des zweiten Wärmetauschelements
13 Trichter
15 Einlassstutzen
20 Sockel
21 Vorwärmabschnitt
21a untere Tasche
21b seitliche Tasche
22 Sili zium-Carbid-Sand-Schicht

Claims

Ansprüche
1. Dampferzeuger (1) , aufweisend: ein Gehäuse ( 2 ) ; einen Strömungskanal, der von einem Einlass des Strömungskanals zu einem Auslass des Strömungskanals von einem Wärmetauschfluid, bevorzugt Rauchgas, durchströmbar ist, wobei zumindest ein Abschnitt des Strömungskanals als erstes Wärmetauschelement (3) in dem Gehäuse (2) angeordnet ist ; mindestens ein in dem Gehäuse (2) angeordnetes zweites Wärmetauschelement (4) , das zur Dampf erzeugung von Wasser durchströmbar ist, ein Wärmetransfermedium, das in dem Gehäuse (2) angeordnet ist, um zur Dampf erzeugung Wärme von dem durch den
Strömungskanal strömenden Wärmetauschfluid auf das durch das zweite Wärmetauschelement (4) strömende Wasser zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransfermedium ein Salzbad ist, und der Querschnitt des Strömungskanals an dem Einlass des Strömungskanals größer ist als an dem Auslass des Strömungskanals .
2. Dampferzeuger (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) aus Edelstahl geformt ist.
3. Dampferzeuger (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Wärmetauschelement (3) zumindest in einem Abschnitt am Einlass (6) des Gehäuses (2) eine Keramik-Ummantelung, bevorzugt aus Calcium-Aluminat , aufweist.
4. Dampferzeuger (1) gemäß Anspruch 3, wobei die Keramik-Ummantelung an einer Innenseite des ersten Wärmetauschelements (3) vorgesehen ist, und zumindest in dem Bereich der Keramik-Ummantelung, bevorzugt über die gesamte Erstreckung des ersten Wärmetauschelements (3) , an der Außenseite des ersten Wärmetauschelements (3) Rippen, bevorzugt, Stahlrippen, vorgesehen sind, welche sich in das Innere des Gehäuses hinein erstrecken .
5. Dampferzeuger (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) auf einem Sockel (20) abgestützt ist, wobei der Strömungskanal einen Vorwärmabschnitt (21) aufweist, der in dem Sockel (20) angeordnet ist, und wobei der Dampferzeuger (1) so ausgestaltet ist, dass das Wärmetauschfluid zuerst durch den Vorwärmabschnitt (21) des Strömungskanals und dann durch den in dem als erstes Wärmetauschelement (3) in dem Gehäuse (2) angeordneten Abschnitt des Strömungskanals strömt.
6. Dampferzeuger (1) gemäß Anspruch 5, wobei der Sockel (20) aus Beton geformt ist, und/oder der Vorwärmabschnitt (21) des Strömungskanals aus Keramik, bevorzugt aus Calcium-Aluminat , geformt ist.
7. Dampferzeuger (1) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Wandstärke des Vorwärmabschnitts (21) entlang seiner Erstreckungsrichtung abnimmt.
8. Dampferzeuger (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei im Sockel (20) zwischen Gehäuse (2) und Vorwärmabschnitt (21) des Strömungskanals eine Silizium-Carbid-Sand-Schicht (22) vorgesehen ist.
9. Dampferzeuger (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Querschnitt des Strömungskanals in dem Vorwärmabschnitt (21) konstant ist.
10. Dampferzeuger (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Querschnitt des Strömungskanals an einem Einlass (6) des Abschnitts des Strömungskanals, der in dem Gehäuse (2) angeordnet ist, größer ist als an dem Auslass (7) des Abschnitts des Strömungskanals, der in dem Gehäuse (2) angeordnet ist.
11. Dampferzeuger (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Strömungskanal mehrere U-förmige Rohrwicklungen (10) aufweist.
12. Dampferzeuger (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei der Strömungskanal mehrere U-förmige Rohrwicklungen (10) aufweist, und die U-förmigen Rohrwicklungen (10) in dem Vorwärmabschnitt (21) und/oder dem Abschnitt des Strömungskanals, der in dem Gehäuse (2) angeordnet ist, vorgesehen sind.
13. Dampferzeuger (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dampferzeuger (1) mehrere der Strömungskanäle aufweist, die parallel zueinander von dem Wärmetauschfluid durchströmbar sind.
14. Dampferzeuger (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Salzbad ein Nitratsalz, bevorzugt Kalium- Natrium-Nitrat, aufweist.
15. Dampferzeuger (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wärmetransfermedium mindestens das erste Wärmetauschelement (3) und das zweite Wärmetauschelement (4) bedeckt .
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5307802A (en) * 1993-09-13 1994-05-03 Placek Edward A High efficiency steam generator
US20080023175A1 (en) * 2006-07-27 2008-01-31 Manfred Lehr Method of varying the temperature of a tube bundle reactor
DE202007017403U1 (de) 2007-12-14 2009-04-16 Robert Bosch Gmbh Rohrbündelwärmetauscher
US20120067551A1 (en) 2010-09-20 2012-03-22 California Institute Of Technology Thermal energy storage using supercritical fluids
DE102010046804A1 (de) 2010-09-28 2012-03-29 Voith Patent Gmbh Rohrbündel-Wärmetauscher
EP2667135A1 (de) * 2012-05-24 2013-11-27 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Wärmeaustausch zwischen einer Salzschmelze und einem weiteren Medium in einem gewickelten Wärmetauscher

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5307802A (en) * 1993-09-13 1994-05-03 Placek Edward A High efficiency steam generator
US20080023175A1 (en) * 2006-07-27 2008-01-31 Manfred Lehr Method of varying the temperature of a tube bundle reactor
DE202007017403U1 (de) 2007-12-14 2009-04-16 Robert Bosch Gmbh Rohrbündelwärmetauscher
US20120067551A1 (en) 2010-09-20 2012-03-22 California Institute Of Technology Thermal energy storage using supercritical fluids
DE102010046804A1 (de) 2010-09-28 2012-03-29 Voith Patent Gmbh Rohrbündel-Wärmetauscher
EP2667135A1 (de) * 2012-05-24 2013-11-27 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Wärmeaustausch zwischen einer Salzschmelze und einem weiteren Medium in einem gewickelten Wärmetauscher

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