DE2007291C3 - Wärmetauschanlage - Google Patents

Description

Es ist bereits nach der französischen Patentschrift wärmung weiterverwendet werden. 102 429 eine derartige Wärmetauschanlage be- 55 Folglich sind die durch Temperaturänderungerl kannt, bei der der Brennstoff und die Verbrennungs- auftretenden Nachteile vermieden. Mit dem guten luft den Brennern zur Aufheizung der wärme- Wärmewirkungsgrad wird auch der Gesamtwirkungsspeichernden Füllmassen in den Wärmetauschern di- grad der Anlage verbessert.

rekl zugeführt werden. Eine Vorwärmung der Ver- Eine Ausführungsform der Erfindung wird nach-

brennungsluft ist nicht vorgesehen.;Der Aufheizvor- 60 stehend an Hand der Zeichnungen beispielshalber gang der jeweiligen wärmespeichernden Füllmasse beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung einen schewird daher nur relativ langsam vor sich gehen, so matischen Plan einer Wärmetauschanlage gemäß der daß sich die Füllmasse des anderen Wärmespeichers, Erfindung.

die gerade ihre Wärmeenergie abgibt, verhält- Die beschriebene Ausführungsform der Wärme-

nismäßig stark abkühlen kann. Damit werden sich 65 tauschanlage enthält eine Anzahl von regenerativen auch große Schwankungen für das durchgeleitete zu Wärmelauschern und Verbrennungsluftvorwärmern, erhitzende Medium ergeben. die paarweise angeordnet sind und durch Verbin-

Bei einem regenerativen Wärmetauscher sollte die dungsleitungen in Verbindung miteinander stehen.

Der regenerative Wärmetauscher 1 ist mit einem tauscher 1 über die Rohrleitung 31 zugeführt wird, Brenner 1 λ zum Heizen ausgerüstet und enthält eine tritt in den Verbrennungsluftvorwärmer 4 über die wärmespeichernde Füllmasse 2 ^;.m Innern. An den Rohrleitung 7, durchsetzt die wärmespeichernde Abgasauslaß 3 des Wärmetauschers ist ein Verbren- Füllmasse 8 in dem Verbrennungsluftvorwärmer, nungsluftvorwärmer 4 angeschlossen, und zwar mit 5 bringt sie auf eine vorbestimmte Temperatur und einem Abgaseinlaß 5 über eine Rohrleitung 7, die ein wird dann über den Schornstein 10 fortgeleitet.
Steuerventil 6 enthält. In diesem Fall dient der Ab- Andererseits wird Luft, die in den Verbrennungsgasauslaß 3 des Wärmetauschers I auch als Einlaß luftvorwärmer 15 von dem Luftkompressor 27 über für ein zu erhitzendes Medium niedrigerer Tempera- die Rohrleitung 29 zugeführt wird, in der gleichen tür, z.B. Luft. Der Verbrennungsluftvorwärmer4 xo Weise erwärmt wie die wärmespeichernde Füllenthält ebenfalls eine wärmespeichernde Füllmasse 8 masse 8. Die Luft durchsetzt die wärmespeichernde wie der Wärmetauscher selbst. Ein Abgasauslaß 9 Füllmasse 19, welche Wärme abgibt, wird dabei erdes Verbrennungsluftvorwärmers4 führt zu einem wärmt und in den Brenner la durch die Rohrleitung Schornstein 10 über eine Rohrleitung 11. An einen 31 eingeführt. Selbst wenn die Temperatur des Abgaweiteren Wärmetauscher 12 ist ein anderer Verbren- 15 ses des Wärmetauschers 12 in einem weiten Bereich nungsluftvorwärmer 15 an den Abgasauslaß 14 des schwankt, wie es bei üblichen Wärmetauschanlagen ersteren über eine Rohrleitung 18 angeschlossen, die der Fall ist, kann eine kontante Temperatur der Verüber ein Steuerventil 17 zum Aogaseinlaß 16 führt. brennungsluft, die dem Brenner 1 α zugeführt wird. Die Ausgangsleitungen für das in den Wärmetau- erreicht werden, da sie schon auf eine praktisch konschern erhitzte Medium hoher Temperatur sind durch ao stante Temperatur durch die Wirkung der wärmeeine Rohrleitung 24 miteinander verbunden, welche speichernden Füllmasse 19 erhitzt ist, welche derar-Steuerventile 22 und 23 enthält. Eine Ausgangslei- tige Temperaturschwankungen ausgleicht, welche tung 25 für das erhitzte Medium ist zwischen den ferner die Wärme aufgenommen hat und bereit ist, beiden Steuerventilen angeschlossen. sie abzugeben. Auf diese Weise kann der Wärme-

An einer vorbestimmten Stelle des Abgasauslasses 25 tauscher 1 ein Abgas hoher Temperatur erzeugen.
20 des Verbrennungsluftvorwärmers 15 ist eine Das zu erwärmende Medium wird in den Wärme-Einlaßleitung 26 für Verbrennungsluft niedrigerer tauscher 12 über die Rohrleitung 37 eingeführt. Temperatur vorgesehen. Ein Luftkompressor 27 durchsetzt die wärmespeichernde Füllmasse 13, woist an diese Einlaßleitung 26 über eine Rohr- bei es durch diese erwärmt wird, und wird über die leitung 29 angeschlossen, in der sich ein Steuer- 30 Rohrleitung 24 abgegeben. Da in diesem Fall die ventil 28 befindet. Eine Abzweigleitung 34, in der wärmespeichernde Füllmasse 13 durch den Brenner ein Steuerventil 33 angeordnet ist, führt von der 12 a bereits erwärmt worden ist und Wärme gespei-Rohrleitung 29 zum Abgasauslaß 9 des Verbren- chert hat und daher Wärme abgeben kann, ist es nungsluftvorwärmers4 und bildet einen Nebeneinlaß möglich, das Medium auf eine praktisch konstante 32 für Zuführung von Verbrennungsluft niedriger 35 Temperatur mit gutem thermischem Wirkungsgrad Temperatur zum Verbrennungsluftvorwärmer 4. An zu bringen.

einer vorbestimmten Stelle an der Seite des Abgas- Nach Ablauf einer gewissen Zeit werden die Veneinlasses 16 des Verbrennungsluftvorwärmers 15 ist tile 43, 6, 28, 39 und 23 geschlossen und die Ventile ein Auslaß 30 für die erwärmte Verbrennungsluft 42, 33, 17, 38 und 22 geöffnet. Die wärmespeichernvorgesehen, die mit dem Brenner 1 α des Wärmetau- 40 den Füllmassen 2 und 8 sind bereit, Wärme abzugescru-Ts 1 über eine Rohrleitung 31 in Verbindung ben, und die wärmespeichernde Füllmasse 13 beginnt steht. In ähnlicher Weise ist an der Seite des Abgas- von dem Brenner 12« erzeugte Wärme aufzuneheinlasses 5 des Verbrennungsluflvorvvärmers 4 eine men. Die wärmespeichernde Füllmasse 19 wird daseitliche Auslaßleitung 30 a für die erwärmte Ver- her durch die Wärme der Abgabe des Wärmetaubrennungsluft vorgesehen, die mit dem Brenner 12 h ₄₅ schers 12 aufgeheizt, wodurch Wärme in dieser Fülldes Wärmetauschers 12 über eine Rohrleitung 35 masse gespeichert wird. Die Verbrennungsluft, die in verbunden ist. den Verbrennungsluftvorwärmer 4 eingeführt wird.

Die Rohrleitungen 36 und 37 sind mit Steuerventi- wird durch die wärmespeichernde Füllmasse 8 vorge-

len 38 und 39 ausgerüstet und dienen dazu, ein zu wärmt, und zwar auf eine im wesentlichen konstante

erhitzendes Medium an den Niedertemperaturseiten 50 Temperatur und kann in den Brenner 12« eingeführt

der Wärmetauscher I bzw. 12 zuzuführen. Die Rohr- werden. Das zu erwärmende Medium wird in den

leitungen 40 und 41 enthalten Steuerventile 42 und Wärmetauscher 1 über die Rohrleitung 36 eingeführt.

43 und dienen dazu, den Brennern la und 12« wird hier durch die wärmespeichernde Füllmasse 2

der Wärmetauscher 1 und 12 Brennstoff zuzu- auf eine praktisch konstante Temperatur erhitzt und

führen. 55 über die Ausgangsleitung 25 herausgeführt.

Die Wärmetauschanlage gemäß dem beschriebe- Da die Verbrennungsluft und das zu erhitzende

nen Ausfü'"rungsbeispiel arbeitet auf folgende Weise: Medium eine wärmespeichernde Füllmasse durchset-

Es sei an_w nomincn, daß die wärmespeichernde Füll- zen, wird es möglich, diese Medien so zu erhitzen,

masse 2 in dem Wärmetauscher 1 durch den Brenner daß die Wirkung von Temperaturschwankungen aus-

1 α erhitzt wird, dem ein Brennstoff über die Rohrlc'- 60 geglichen wird und die Temperaturen auf einem im

tung 41 stetig zugeführt wird, und daß die wärme- wesentlichen konstaoten Pegel gehalten werden. Die

speichernde Füllmasse 13 in dem Wärmetauscher 12 Abgase des Brenners werden nutzbar gemacht, so

Wärme abgibt, die ihr durch den Brenner 12a züge- daß ein Wärmeaustausch mit hohem thermischem

führt worden ist. Bei diesem Arbeitsvorgang sind die Wirkungsgrad durchgeführt werden kann. Der thcr-

Ventile 43, 6, 28, 39 und 23 geöffnet und die Ventile 65 mische Wirkungsgrad des Wärmetauschers wird ver-

42, 33, 17, 38 und 22 geschlossen. bessert, und das erhitzte Medium kann stetig abge-

Das Abgas, welches bei dem Verbrennungsvor- nommen werden,

gang entsteht, wenn Verbrennungsluft dem Wärme- Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfin-

dung sind nur zwei regenerative Wärmetauscher und Verbrennungsluftvorwärmer in der beschriebenen Anordnung vorgesehen. Es können jedoch auch mehr als zwei Einheiten dieser Apparaturen verwendet werden. Die in dem Ausführungsbeispiel vorgesehenen Brenner zur Erzeugung der hohen Temperaturen können auch durch andere Heizvorrichtungen ersetzt werden', die in der Lage sind, die wärmespeichernde Füllmasse aufzuheizen, und Wärme zuzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

Luft für die Verbrennung vorgewärmt werden, wenn

. ein Gas sehr hoher Temperatur von mehr als

Patentansprüche: 2000° C erzeugt werden soll. Für diesen Zweck

werden gewöhnlich Abgase des Brenners verwendet.

1. Wärmetauschanlage mit mindestens zwei re- 5 Die Temperatur der Abgase nimmt jedoch nach. generativen, eine wärmespeichernde Füllmasse Heizbeginn mit wachsendser Zeit zu. Entsprechend enthallenden Wärmetauschern, die mit Brennern den Aufheizvorgängen schwanken die Temperaturen zum Aufheizen der wärmespeichernden Füll- der Abgase in weiten Grenzen, und wenn man die masse versehen sind, denen Brennstoff sowie Temperaturschwankungen in Abhängigkeit von der Verbrennungsluft zugeführt wird, und die jeweils io Zeit grafisch aufträgt, dann ergibt sich eine Kurve eine Rohrleitung, durch die wechselweise die Ab- mit einem etwa sägezahnförmigen Verlauf, gase der Brenner abgeführt werden und ein zu er- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

hitzendes Medium zugeführt wird, sowie eine Wärmetauschanlage der eingangs erwähnten Art zu Rohrleitung für das erhitzte Medium aufweisen, schaffen, bei der das zu erhitzende Medium auf eine dadurch gekennzeichnet, daß minde- 15 möglichst konstante Temperatur gebracht werden stens zwei eine wärmespeichernde Füllmasse (8, kann.

19)enthaltendeVerbrennungsIuftvorwärmer(4,15) Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß minde-

vorgesehen sind, von denen jeder mit der Rohr- stens zwei eine wärmespeichernde Füllmasse enthalleitung (7,18) für die Abgase aus den zugeordne- tende Verbrennungsluftvorwärmer vorgesehen sind, ten Wärmetauschern (1,12) verbunden ist und von ao von denen jeder mit der Rohrleitung für die Abgase denen jeder einen Abgasauslaß (9, 20) aufweist, aus den zugeordneten Wärmetauschern verbunden und daß jeder Verbrennungsluftvorwärmer (4, IS) ist und von denen jeder einen Abgasauslaß aufweist, einen Einlaß (32, 26) für Verbrennungsluft sowie und daß jeder Verbrennungsluftvorwärmer einen einen Auslaß (30, 30 α) für die vorgewärmte Ver- Einiaß für Verbrennungsluft sowie einen Auslaß für brennungsluft enthält, wobei der Auslaß (30 a »5 die vorgewärmte Verbrennungsluft enthält, wobei bzw. 30) desjenigen Verbrennungsluftvorwärmers der Auslaß desjenigen Verbrennungsluftvorwärmers, (4 bzw. 19), der seine gespeicherte Wärme an die der seine gespeicherte Wärme an die Verbrennungs-Verbrennungsluft abgibt, mit dem Brenner (12 a luft abgibt, mit dem Brenner desjenigen Wärmetaubzw. 1 a) desjenigen Wärmetauschers (12 bzw. 1) schers verbunden ist, der Wärme speichern soll, verbunden ist, der Wärme speichern soll. 30 Bei der erfindungsgetnäßen Anordnung wird also

2. Wärmetauschanlage mach Anspruch 1, da- zum Aufheizen der wärmespeichernden Füllmasse durch gekennzeichnet, daß der Durchfluß der der Wärmetauscher nicht nur die bei der Verbren-Abgase, der Verbrennungsluft und des in den nung in den Brennern zur Aufheizung entstehende Wärmetauschern zu erhitzenden Mediums durch Wärmeenergie verwendet, sondern es wird auch die Ventile (6,17; 33, 28; 38, 39) gesteuert wird. 35 Verbrennungsluft in den Verbrennungsluftvorwär

mern vorgewärmt und damit den wärmespeichernden Füllmassen der Wärmetauscher weitere Wärme zugeführt. Die wärmespeichernden Füllmassen der Wär-

metauscher erwärmen sich dabei sehr schnell auf die

40 gewünschte Temperatut, wobei jedoch die von den Verbrennungsluftvorwäimern zusätzlich zugeführte Wärme allmählich abnimmt, da sich die wärmespeichernden Füllmassen der Verbrennungsluftvor-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärme- wärmer abkühlen. Durch die Möglichkeit der ratauschanlage mit mindestens zwei regenerativen, eine 45 sehen Aufheizung werden bei der erfindungsgemäßen wärmespeichernde Füllmasse enthaltenden Wärme- Anordnung Temperaturschwankungen des zu erhittauschern, die mit Brennern zum Aufheizen der war- zenden Mediums sowie der zugcführLen Verbrenmespeichernden Füllmasse versehen sind, denen nungsluft weitgehend ausgeglichen, und das abgege-Brennstoff sowie Verbrennungsluft zugeführt wird, bene erhitzte Medium kann auf einer ziemlich kon- und die jeweils eine Rohrleitung, durch die wechsel- 50 stanten Temperatur gehalten werden. Ferner ist der weise die Abgase der Brenner abgeführt werden und sich ergebende Wärmewirkungsgrad höher als bei ein zu erhitzendes Medium zugeführt wird, sowie den bekannten Anordnungen, da die warmen Abeine Rohrleitung für das erhitzte Medium aufweisen. gase, die den Wärmetauschern entströmen, zur Er-