DE102004050465B3

DE102004050465B3 - Verfahren zur Erwärmung und/oder Verdampfung eines Fluids

Info

Publication number: DE102004050465B3
Application number: DE102004050465A
Authority: DE
Inventors: Mario Dr. Mocker; Josef Starzner
Original assignee: Applikations- und Technikzentrum fur Energieverfahrens- Umwelt- und Stromungstechnik (atz-Evus); ATZ EVUS
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-10-16
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-10-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erwärmung und/oder Verdampfung eines Fluids mit folgenden Schritten:
a) Verbrennen eines festen organischen Energieträgers,
b) wechselweises Durchleiten der dabei erzeugten heißen und mit Staub beladenen Abgase durch eine von zumindest zwei Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtungen (B), wobei Wärme von den heißen Abgasen auf die Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtung (B) übertragen und der im Abgas enthaltene Staub mittels der Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtung (B) im Wesentlichen zurückgehalten wird,
c) wechselweises Durchleiten von kaltem und im Wesentlichen staubfreien Reingas durch die/eine andere der zumindest zwei Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtungen, so dass darin gespeicherte Wärme auf das Reingas übertragen und heißes Reingas gebildet wird, und
d) Durchleiten des heißen Reingases durch einen Wärmetauscher zur Erwärmung und/oder Verdampfung des Fluids.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erwärmung und/oder Verdampfung eines Fluids unter Verwendung heißer mit Staub beladener Abgase. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung eines Schüttgutregenerators.

Aus der DE 44 26 356 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem durch Verbrennung von Biomasse heiße mit Staub beladene Abgase gebildet werden. Zur Abtrennung des Staubs werden die Abgase durch einen Filter geleitet. Anschließend wird die Wärme der heißen Abgase in einem Wärmetauscher auf komprimierte Luft übertragen, welche dann über einer Gasturbine zu deren Antrieb entspannt wird. Die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens erfordert eine aufwändig herzustellende Vorrichtung, bei der sowohl ein Filter zum Abtrennen des Staubs als auch ein Wärmetauscher vorzusehen sind.

Aus der DE 43 17 947 C1 ist ein Verfahren zur Umwandlung thermischer Energie eines Gases in mechanische Arbeit bekannt. Als Gas wird dabei z. B. Luft verwendet, welche mittels eines wechselweise in einen Turbinenast geschalteten Regenerators aufgeheizt wird. Dem Regenerator wird zuvor thermische Energie durch Beaufschlagen mit heißen Abgasen zugeführt. Ähnliche Verfahren sind z. B. aus der JP 610 28 726 A (Patent Abstracts of Japan), der JP 620 85 136 A (Patent Abstracts of Japan) sowie der DE 39 31 582 A1 bekannt. Die vorgenannten Verfahren erfordern zur Vermeidung von Schäden und Erosionen an Wärmetauschern und Turbinen die Verwendung staubfreier heißer Abgase aus einem Verbrennungsprozess. Derartige Abgase können in der Regel nur durch eine exakt gesteuerte Verbrennung brennbarer Gase bereitgestellt werden. Brennbare Gase sind als fossile Rohstoffträger nicht erneuerbar. Der Preis fossiler Energieträger steigt infolge der sich verringernden Ressourcen ständig.

Aus der DE 100 39 246 A1 ist ein Verfahren zur Umwandlung von thermischer Energie in mechanische Arbeit bekannt. Dabei werden durch Verbrennung von Biomasse gebildete heiße Abgase mittels einer gesonderten Rauchgasreinigungseinrichtung entstaubt und nachfolgend wechselweise durch einen von zwei Regeneratoren geleitet. Sobald der Regenerator eine vorgegebene Temperatur erreicht hat, wird er in einen Turbinenzweig einer Gasturbine geschaltet und es wird unter Druck stehendes Reingas durch den Regenerator geleitet. Das heiße und unter Druck stehende Reingas wird über einer Gasturbine zu deren Antrieb entspannt. Zur Durchführung des bekannten Verfahrens ist wiederum eine besondere Einrichtung zur Entfernung von Staub aus dem heißen Abgas erforderlich. Abgesehen davon müssen zur Steuerung des Heißgasstroms Ventile verwendet werden, die nicht nur thermischen Belastungen sondern auch Druckunterschieden standhalten.

Die DE 34 14 035 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Abkühlen eines heißen staubhaltigen Abgases. Dabei ist eine Wärmespeichermasse eines Regenerators in ihrer Geometrie so ausgebildet, dass darin Staubablagerungen wirksam verhindert werden. Zur Abtrennung des im Abgas enthaltenen Staubs ist ein Nasswäscher vorgesehen.

Die DE 32 28 860 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung von Dampf aus heißen Abgasen. Zu diesem Zweck werden die mit Staub beladenen heißen Abgase durch einen Druckkessel geführt. Dabei wird die Strömungsgeschwindigkeit so gewählt, dass die mit Staub beladenen heißen Abgase keine Erosion verursachen. Der Staub wird mittels einer gesonderten Entfernungsvorrichtung entfernt.

Aus der DE 29 00 275 C2 ist eine Einrichtung zur Wiederaufwärmung von Reingasen nach einer Rauchgaswäsche bekannt. Dabei ist ein Regenerativ-Wärmetauscher heißgasseitig zwischen einem Staubabscheider und einem Gaswäscher in die Leitung eines Gesamtstroms der Rohgase eingeschaltet.

In ähnlicher Weise ist bei einem aus der DE 32 38 941 C1 bekannten Verfahren zur Abscheidung von Staub ein Elektrofilter vorgesehen.

Bei einem aus der DE 34 27 442 A1 bekannten Verfahren durchströmt Rauchgas aus einem Brennofen in einen Vorwärmer und einen nachgeschalteten Abhitzewärmetauscher. Um sicher zu stellen, dass die Wärmetauscherflächen von Schwefelsäure nicht angegriffen werden, wird die Temperatur des Rauchgases oberhalb der Kondensationstemperatur von Schwefelsäure gehalten. Anschließend wird das Rauchgas einer Feststoffabtrennung in einer nachgeschalteten Abtrenneinheit, z. B. einem elektrostatischen Abscheider oder Filter, unterworfen.

Die DE 100 35 710 A1 offenbart ein fossil beheiztes Kraftwerk. Dabei ist eine Gasturbine vorgesehen, welche mit vorgewärmter Luft betrieben wird. Zur Vorwärmung sind wechselweise in den Turbinenast einschaltbare Regeneratoren vorgesehen, mit denen ein Teil von im Rauchgas enthaltener Wärme zurückgewonnen wird.

Die DE 195 21 673 C2 betrifft ein Verfahren zur regenerativen Abluftreinigung. Mit organischen Verunreinigungen belastete Abluft wird dabei wechselweise durch Regeneratoren geleitet und thermisch zur Zerstörung der organischen Verunreinigungen behandelt.

Aus der DE 42 38 652 C1 ist ein Schüttgutregenerator bekannt, welcher zur Aufnahme thermischer Energie radial durchströmbar ist. Ein weiterer Schüttgutregenerator ist aus der EP 0 908 692 A2 bekannt. Dabei werden im Ringraum auftretende Spannungen durch ein intervallweises Ablassen von Schüttgut abgebaut. Das abgelassene Schüttgut kann über ein Transportrohr dem Ringraum wieder zugeführt werden.

Aus der DE 698 16 406 T2 ist ein umlaufender regenerativer Wärmetauscher bekannt, welcher zur Vorwärmung von Verbrennungsluft in Kraftwerken geeignet ist.

Soweit die vorgenannten Verfahren die Umwandlung thermischer Energie in mechanische Energie mittels einer Gasturbine betreffen, wird die thermische Energie meist durch Verbrennung eines brennbaren Gases erzeugt. Die dabei gebildeten Abgase sind nicht mit Staub beladen. Soweit zur Erzeugung thermischer Energie organische Festbrennstoffe verwendet werden, ist zur Abscheidung des Staubs eine gesonderte Vorrichtung vorgesehen oder es werden Maßnahmen getroffen, mit denen eine Erosion von Wärmetauschern oder ein Zusetzen derselben durch Staub verhindert werden. Dazu können Wärmetauscher besonders ausgestaltet sein oder es können geeignete Strömungsgeschwindigkeiten oder dgl. gewählt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein Verfahren und eine Verwendung angegeben werden, mit denen auf einfache und kostengünstige Weise eine effektive Erwärmung und/oder Verdampfung eines Fluids aus mit Staub beladenen heißen Abgasen möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 18 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 17.

Nach Maßgabe der Erfindung sind bei einem Verfahren zur Erwärmung und/oder Verdampfung eines Fluids die folgenden Schritte vorgesehen:

a) Verbrennen eines Energieträgers unter Bildung heißer und mit Staub beladene Abgase,
b) wechselweises Durchleiten der dabei erzeugten heißen und mit Staub beladenen Abgase durch zumindest eine von mehreren Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtungen, wobei Wärme von den heißen Abgasen auf die Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtung übertragen und der im Abgas enthaltene Staub mittels der Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtung im Wesentlichen zurückgehalten wird,
c) wechselweises Durchleiten von kaltem und im Wesentlichen staubfreien Reingas durch zumindest eine andere der Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtungen; so dass darin gespeicherte Wärme auf das Reingas übertragen und heißes Reingas gebildet wird, und
d) Durchleiten des heißen Reingases durch einen Wärmetauscher zur Erwärmung und/oder Verdampfung des Fluids.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff "Fluid" ein fließfähiges Material bzw. ein fließfähiger Stoff verstanden. Es kann sich dabei um eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder auch ein Gas, handeln. Das erfindungsgemäße Verfahren dient insbesondere zur Erzeugung von Dampf aus Wasser.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine besonders hohe Energieausnutzung von heißen und mit Staub beladenen Abgasen. Es ist insbesondere nicht mehr erforderlich, solche Abgase durch eine gesonderte Entstaubungseinrichtung zu führen. Die Entstaubung des heißen Abgases kann überraschenderweise im Regenerator erfolgen. Infolgedessen wird auch der im Staub enthaltene Wärmeanteil ausgenutzt. Auch beim Durchleiten von Reingas durch den zuvor durch die heißen Abgase aufgeheizten Regenerator wird der Staub effektiv zurückgehalten. Das Reingas verlässt den Regenerator im Wesentlich staubfrei. Es kann eine unerwünschte durch Staub bedingte Korrosion und/oder Erosion in Rohrleitungen, Wärmetauschern und dgl. verhindert werden. Abgesehen davon kann das im Wesentlichen staubfreie Reingas ohne weiteres auch als Verbrennungsluft eingesetzt werden. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht insbesondere bei der Verwendung von Biomasse als Energieträger eine besonders hohe Energieausnutzung im Gasturbinen- und/oder Dampfkraftprozess.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass als Wärmespeicher und Entstaubungseinrichtung ein Schüttgutregenerator verwendet wird. Dabei wird das Abgas zweckmäßigerweise im Wesentlichen radial durch eine im Schüttgutregenerator aufgenommene Schüttung geleitet. Der Staub wird dabei vorzugsweise in der Schüttung zurückgehalten.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird zur Entfernung des Staubs ein Teil der Schüttung aus einem Ringraum des Schüttgutregenerators entnommen und der Staub wird, beispielsweise unter Verwendung eines Zyklons, von der Schüttung getrennt. Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens grundsätzlich geeigneter Schüttgutregenerator ist beispielsweise aus der EP 0 908 692 B1 bekannt. Der bekannte Schüttgutregenerator ist zur Durchführung der vorliegenden Erfindung allerdings noch so zu modifizieren, dass dort eine Einrichtung zum Abtrennen von Staub aus einem zum Transport der Schüttung verwendeten Transportgas vorzusehen ist. Bei der Einrichtung kann es sich um herkömmliche Einrichtungen zum Abtrennen von Staub aus einem Gas handeln, beispielsweise einen Zyklon, Filter, insbesondere elektrostatische Filter, ein Sieb und dgl. Die gereinigte Schüttung kann zweckmäßigerweise anschließend wieder dem Ringraum zugeführt werden. Die Schüttung ist zweckmäßigerweise aus kugelartigen Körpern mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 15 mm, vorzugsweise 4 bis 8 mm, hergestellt. Die Körper können z.B. aus Aluminiumoxid oder dgl. hergestellt sein. Durch eine solche Schüttung kann die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase bei radialer Strömungsführung um mehr als 80% verlangsamt werden. Infolge dessen lagert sich der Staub in der Schüttung ab.

Das Reingas wird vorteilhafterweise mit einer geringeren Strömungsgeschwindigkeit durch die Schüttung des zumindest einen Regenerators geführt als die heißen und mit Staub beladenen Abgase. Zu diesem Zweck kann der Reingasstrom verzweigt und durch mehrere Regeneratoren geführt werden. Damit kann auf einfache Weise verhindert werden, dass im Reingasstrom in der Schüttung abgelagerter Staub mitgerissen wird. Das Reingas weist nach dem Verlassen des/der Regenerators/en zwar eine höhere Temperatur auf, ist jedoch nicht mit Staub belastet.

Weiter hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass das Abgas infolge des Durchleitens durch die Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtung auf eine Temperatur von weniger als 100°C, vorzugsweise weniger als 80°C, abgekühlt wird. Üblicherweise beträgt eine Eintrittstemperatur des heißen Abgases 800°C bis 900°C. Das heiße Abgas wird beim Durchleiten durch die Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtung mit einer Abkühlungsrate von 1000 bis 2000 K/m abgekühlt. Durch die äußerst hohe Abkühlungsrate wird vorteilhafterweise eine Rekombination von im heißen Abgas enthaltenen Schadstoffen, wie Dioxinen und Furanen, minimiert bzw. verhindert. Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das abgekühlte Abgas zumindest teilweise zur Vorwärmung einer Verbrennungsluft zur Verbrennung des organischen Energieträgers verwendet. Damit kann die Energieausnutzung weiter erhöht werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das heiße Reingas beim Durchleiten durch den Wärmetauscher auf eine Temperatur auf weniger als 150°C, vorzugsweise weniger als 140°C, abgekühlt wird. In diesem Fall kann das abgekühlte Reingas anschließend durch eine Einrichtung zum Vorwärmen von Kondensat geleitet werden. Dabei kann das abgekühlte Reingas auf eine Temperatur auf weniger als 80°C, vorzugsweise weniger als 70°C, weiter abgekühlt werden. Schließlich kann das weiter abgekühlte Reingas noch zur Verbrennung des organi schen Energieträgers verwendet werden. Die vorgeschlagenen Verfahrensschritte tragen weiter zur verbesserten Energieausnutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der auf das Fluid übertragenen thermischen Energie zum Antrieb einer Einrichtung zum Stromerzeugung und/oder zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Betriebstemperatur einer in einem Wärmenetz zirkulierenden Flüssigkeit verwendet wird. Insbesondere kann das Fluid als Dampf vorliegen. Die im Dampf gespeicherte thermische Energie kann beispielsweise zur Durchführung des Clausius-Rankine-Prozesses, zum Antrieb von Dampfmotoren, zur Durchführung des Organic-Rankine-Cycle, des Kalina-Cycle oder anderen Verfahren verwendet werden.

Der Dampf kann nach dem Energieentzug kondensiert werden. Das ermöglicht eine erneute Verdampfung des Kondensats. In diesem Fall kann das Verfahren im Kreislauf geführt werden.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, als Reingas Luft und als organischen Energieträger einen erneuerbaren Energieträger, insbesondere Biomasse, zu verwenden. Die vorgenannten Ausgangsstoffe sind preiswert verfügbar.

Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist die Verwendung eines Schüttgutreaktors zum Abtrennen von Staub aus heißem Abgas vorgesehen. – Neben der herkömmlichen Funktion eines Schüttgutregenerators, nämlich der Speicherung thermischer Energie, kann dieser erfindungsgemäß eine weitere Funktion, nämlich die eines Filters, erfüllen. Infolgedessen kann auf das Vorsehen der nach dem Stand der Technik bekannten gesonderten Entstaubungseinrichtungen verzichtet werden, welche üblicherweise einem Regenerator vor- oder nachgeschaltet sind. Die erfindungsgemäße Verwendung ermöglicht eine erhebliche Vereinfachung im Aufbau von mit festen organischen Energieträgern betriebenen Kraftwerken, Wärmeleitungsnetzen und dgl.

Abgesehen davon kann mit der vorgeschlagenen Verwendung eine erhebliche Steigerung der Ausnutzung der in mit Staub beladenen heißen Abgasen enthaltenen thermischen Energie erreicht werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Zeichnung näher erläutert.

In der Figur sind schematisch die wesentlichen Komponenten zur Durchführung eines Dampfkraftverfahrens in ihrem funktionellen Zusammenhang gezeigt.

Mit dem Bezugszeichen A ist ein Brennstoffkessel bezeichnet, welcher zur Verbrennung fester organischer Energieträger, beispielsweise Biomasse, geeignet ist. Ein solcher Brennstoffkessel ist beispielsweise aus der DE 40 00 973 C1 bekannt. Ein am Brennstoffkessel A vorgesehener Einlass 1 dient der Aufgabe von Brennstoff. Durch einen Auslass 2 wird als Verbrennungsrückstand Asche abgeführt. Vom Brennstoffkessel A führt eine erste Leitung 3 zum Abführen heißer mit Staub beladener Abgase weg, welche sich im weiteren Verlauf verzweigt. Mittels in die erste Leitung 3 eingeschalteter Schieber 3a kann wechselweise einer von drei stromabwärts nachgeschalteten Regeneratoren B mit dem mit heißen Staub beladenen Abgas beaufschlagt werden. Mit dem Bezugszeichen C ist ein Sauggebläse bezeichnet, welches der Erzeugung einer Strömung der heißen mit Staub beladenen Abgase vom Brennstoffkessel A durch die Regeneratoren B hindurch hin zu einem Kamin E sowie einem Rezirkulationsgebläse D dient. Mittels des Rezirkulationsgebläses D kann ein Teil der Abgase über eine zweite Leitung 4 dem Brennstoffkessel A zugeführt. Infolge dessen kann die Temperatur im Brennstoffkessel kontrolliert und damit der Bildung von NO_x und/oder der Verschlackung entgegengewirkt werden.
Ein mit dem Bezugszeichen F bezeichnetes Frischluftgebläse fördert Luft über eine dritte Leitung 5 wechselweise durch zwei der Regeneratoren B zu einem Dampferzeuger G. Indem die Frischluft durch zwei der Regeneratoren B geleitet wird, kann deren Strömungsgeschwindigkeit verlangsamt und damit eine Aufnahme von in den Regeneratoren B enthaltenem Staub auf einfache und effiziente Weise verhindert werden. Der im Dampferzeuger G erzeugte Heißdampf gelangt über eine vierte Leitung 6 zu einem Turbogenerator J. Die aus dem Dampferzeuger G austretende abgekühlte Luft gelangt über eine fünfte Leitung 7 in einen Kondensatvorwärmer H, der wiederum über eine sechste Leitung 8 mit einem Kondensator K verbunden ist. Der Kondensator K ist mit dem Turbogenerator J zur Aufnahme des abgekühlten Dampfs mit einer siebten Leitung 9 verbunden. Mit dem Bezugszeichen L ist ein Speisewasservorrat bezeichnet, der über achte Leitungen 10 sowohl mit dem Kondensatvorwärmer H als auch mit dem Dampferzeuger G verbunden ist. Die aus dem Kondensatvorwärmer H austretende abgekühlte Luft gelangt über eine neunte Leitung 11 in den Brennstoffkessel A und dient als Verbrennungsluft. Zur Förderung der Luft ist in die neunte Leitung 11 ein Gebläse M eingeschaltet.
Anstelle des Turbogenerators J sowie des nachgeschalteten Kondensators K ist es alternativ auch möglich, den Speisewasservorrat L und den Dampferzeuger G mit einem Wärmenetz FW zur Aufrechterhaltung einer im Wärmenetz FW vorgegebenen Betriebstemperatur zu koppeln.
Die Funktion der gezeigten Vorrichtung ist folgende:
Im Brennstoffkessel A wird durch den Einlass 1 zugeführte Biomasse verbrannt. Die zur Verbrennung erforderliche Luft wird dem Brennstoffkessel A über die neunte Leitung 11 zugeführt. Der Luft wird über die zweite Leitung 4 eine vorgegebene Menge an Abgas zugemischt. Die bei der Verbrennung im Brennstoffkessel A gebildeten heißen und mit Staub beladenen Abgase gelangen über die erste Leitung 3 je nach der gewählten Stellung der Schieber 3a durch einen der Regeneratoren B. Die heißen mit Staub beladenen Abgase werden im jeweiligen Regenerator B radial durch eine zwischen einem koaxialen Heiß- und Kaltrost aufgenommene Schüttung geführt. Dabei wird die thermische Energie von den heißen Abgasen, insbesondere auch vom darin enthaltenen Staub, auf die Schüttung übertragen. Ferner wird in der Schüttung der in den heißen Abgasen enthaltene Staub zurückgehalten. Aus den jeweiligen Regenerator B tritt im Wesentlichen von Staub befreites abgekühltes Abgas aus und wird über das Sauggebläse C im Wesentlichen dem Kamin E zugeführt. Ein Teilstrom des abgekühlten und von Staub im Wesentlichen befreiten Abgases wird über das in die zweite Leitung 4 eingeschaltete Rezirkulationsgebläse D wieder der Verbrennung zugeführt.
Die Regeneratoren B werden wechselweise mit den mit heißem Staub beladenen Abgase beaufschlagt. Sobald eine vorgegebene Temperatur im jeweiligen Regenerator B erreicht worden ist, werden die heißen und mit Staub beladenen Abgase durch eine entsprechende Änderung der Stellung der Schieber 3a auf einen der anderen der Regeneratoren B geleitet. Anschließend wird durch einen oder mehrere der aufgeheizten Regeneratoren B über das Frischluftgebläse F Luft durch diese Regeneratoren B hindurch geleitet. Dabei nimmt die Luft die in den Regeneratoren B gespeicherte thermische Energie auf. Die gebildete heiße Luft gelangt über die erste Leitung 3 zum Dampferzeuger G. Im Dampferzeuger G erzeugter Dampf kann mittels des Turbogenerators J in elektrische Energie umgewandelt werden. Der abgekühlte Dampf wird in einem nachgeschalteten Kondensator K kondensiert. Das Kondensat gelangt über die sechste Leitung 8 in einen Kondensatvorwärmer H, der wiederum über die achten Leitungen 10 mit einem Speisewasservorrat L in Verbindung steht. Der Kondensatvorwärmer H wird eingangsseitig mit abgekühlter Luft beaufschlagt, welche den Dampferzeuger G verlässt. Die im Kondensatvorwärmer H weiter abgekühlte Luft gelangt schließlich über die neunte Leitung 11 zum Brennstoffkessel A und dient als Verbrennungsluft.
Anstelle des Turbogenerators J kann der im Dampferzeuger G erzeugte Heißdampf auch zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Betriebstemperatur in einem Wärmenetz FW verwendet werden.
Das mit der vorgeschlagenen Vorrichtung durchführbare Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Energieausnutzung aus. Die hohe Energieausnutzung wird insbesondere durch die erfindungsgemäße Verwendung von Schüttgutregeneratoren B zur Abtrennung von Staub aus heißen Abgasen erreicht.

A: Brennstoffkessel
B: Regenerator
C: Sauggebläse
D: Rezirkulationsgebläse
E: Kamin
F: Frischluftgebläse
FW: Wärmenetz
G: Dampferzeuger
H: Kondensatvorwärmer
J: Turbogenerator
K: Kondensator
L: Speisewasservorrat
M: Gebläse
1: Einlass
2: Auslass
3: erste Leitung
3a: Schieber
4: zweite Leitung
5: dritte Leitung
6: vierte Leitung
7: fünfte Leitung
8: sechste Leitung
9: siebte Leitung
10: achte Leitung
11: neunte Leitung

Claims

Verfahren zur Erwärmung und/oder Verdampfung eines Fluids mit folgenden Schritten: a) Verbrennen eines festen organischen Energieträgers unter Bildung heißer und mit Staub beladene Abgase, b) wechselweises Durchleiten der dabei erzeugten heißen und mit Staub beladenen Abgase durch zumindest eine von mehreren Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtungen (B), wobei Wärme von den heißen Abgasen auf die Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtung (B) übertragen und der im Abgas enthaltene Staub mittels der Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtung (B) im Wesentlichen zurückgehalten wird, c) wechselweises Durchleiten von kaltem und im Wesentlichen staubfreien Reingas durch zumindest eine andere der Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtungen (B), so dass darin gespeicherte Wärme auf das Reingas übertragen und heißes Reingas gebildet wird, und d) Durchleiten des heißen Reingases durch einen Wärmetauscher (G) zur Erwärmung und/oder Verdampfung des Fluids.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtung (B) ein Schüttgutregenerator verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abgas im Wesentlichen radial durch eine im Schüttgutregenerator (B) aufgenommene Schüttung geleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Staub in der Schüttung zurückgehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Entfernung des Staubs ein Teil der Schüttung aus einem Ringraum des Schüttgutregenerators (B) entnommen und der Staub, vorzugsweise unter Verwendung eines Zyklons, von der Schüttung getrennt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die gereinigte Schüttung anschließend wieder dem Ringraum zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abgas infolge des Durchleitens durch die Wärmespeicher- und Entstaubungseinrichtung (B) auf eine Temperatur von weniger als 100°C, vorzugsweise weniger als 80°C, abgekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das abgekühlte Abgas zumindest teilweise zur Vorwärmung einer Verbrennungsluft zur Verbrennung des organischen Energieträgers verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das heiße Reingas beim Durchleiten durch den Wärmetauscher (G) auf eine Temperatur von weniger als 150°C, vorzugsweise weniger als 140°C, abgekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das abgekühlte Reingas durch eine Einrichtung (H) zum Vorwärmen von Kondensat geleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das abgekühlte Reingas beim Durchleiten durch die Einrichtung (H) zum Vorwärmen von Kondensat auf eine Temperatur von weniger als 80°C, vorzugsweise weniger als 70°C, weiter abgekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das weiter abgekühlte Reingas zur Verbrennung des organischen Energieträgers verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der auf das Fluid übertragenen thermischen Energie zum Antrieb einer Einrichtung (J) zur Stromerzeugung und/oder zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Betriebstemperatur einer in einem Wärmenetz (FW) zirkulierenden Flüssigkeit wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dampf nach dem Energieentzug kondensiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Reingas Luft verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Reingas mit einer geringeren Strömungsgeschwindigkeit durch die Schüttung des zumindest einen Regenerators (B) geführt wird als die heißen und mit Staub beladenen Abgase.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als organischer Energieträger ein erneuerbarer Energieträger, insbesondere Biomasse, verwendet wird.
Verwendung eines Schüttgutregenerators (B) zum Abtrennen von Staub aus heißem Abgas.