CH338480A - Wärmeaustauschverfahren und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

      Wärmeaustauschverfahren    und     Einrichtung    zur     Durchführung    dieses     Verfahrens       Das vorliegende Patent betrifft ein Wärmeaus  tauschverfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass  Wärme aus einem ersten Gasstrom in eine teilweise  flüssige, durch Zentrifugieren formbeständig gehal  tene Schicht eindringt und nachher diese Wärme aus  der Schicht einem zweiten Gasstrom übertragen wird.

    Das Patent betrifft im weiteren eine Einrichtung zur  Durchführung des Verfahrens, welche einen     rohrför-          migen    drehbaren     Regenerator    aufweist, der eine     Gas-          durchströmkammer    enthält. Diese Einrichtung ist  dadurch gekennzeichnet, dass die     Regeneratorwand     innen mit einer unter     Wärmeeinfluss    teilweise schmel  zenden, durch     Zentrifugalkrafteinwirkung    form  beständig gehaltenen Schicht aus Wärmespeicher  material überzogen ist.  



  Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeich  nung ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach  der Erfindung zur     Durchführung    des Verfahrens be  schrieben. Die Zeichnung zeigt einen     Axialschnitt     durch eine Einrichtung zur Vergasung von Kohle,     mit     einem einen     Reaktions-    oder Verbrennungsraum ent  haltenden     Regenerator.     



       Einige    Leitungen sind nur schematisch darge  stellt. Ein Rotor, der im wesentlichen aus einem  Rohr la besteht, das eine waagrecht angeordnete, aus  den Teilräumen 1, 2 und 3 bestehende     Durchström-          kammer    für ein Gas bildet, ist in einem feststehenden  Gehäuse 4 mit Hilfe von     Kugellagern    5 um eine  waagrechte Achse drehbar gelagert. Der mittlere  Teilraum 3 der Kammer ist der     Reaktions-    oder  Brennraum. Ein mit dem Rohr la fest verbundenes  Zahnrad 6 kämmt mit einem     Ritzel    7, der seinerseits  von     einem    Elektromotor 8 angetrieben wird.

   An  jedem Ende des Rohres la sind zwischen ihm und  dem Gehäuse 4     Labyrinthdichtungen    9 angeordnet,  die das Eindringen von Gasen in den zwischen dem  Rohr la und dem Gehäuse 4 gebildeten Ringraum    4a verhindern sollen. Das Rohr     lia    besitzt Abschluss  wände     1b    und     1c,    um eine dicke Schlackenschicht 22  aus wärmespeicherndem Material festzuhalten.

   Die  Wand     1c    ist nach aussen konisch und besitzt einen  Ausschnitt     1d    für den     Schlackenabfluss.    Die beiden  Wände     1b    und     1c    besitzen nicht näher bezeichnete  Öffnungen, an die sich die Leitungen 10 und 11 an  schliessen, die einen Teil des Gehäuses 4 bilden oder  auch an ihm befestigt sein können. Zwischen der  Wand     1c    und der Leitung 11 liegt jedoch     ein     beträchtlicher Zwischenraum, damit überflüssige  Schlacke herausgeschleudert werden und in einen  wassergefüllten Schlackenbehälter 12 fallen kann.

   Das  Rohr la     bildet    mit der Schlackenschicht 22 einen       Regenerator.    Durch eine     Einström-    und     Ausström-          leitung    13 respektive 14 im Gehäuse 4 kann Kühlluft  durch den Ringraum 4a zirkulieren; der Druck dieser       Kühlluft    soll gross genug sein, damit aus den Lei  tungen 10 und 11 kein Gas durch die Dichtungen 9 in  den Ringraum 4a eindringen kann.  



  An der Leitung 11 ist die Brennstoffleitung 15  befestigt; sie verläuft axial durch den     Teilraum    1 der  Kammer und reicht bis in den     Reaktions-    oder       Brennraum    3 derselben. Die Leitung 11 kann was  sergekühlt sein und besitzt an ihrem Ende eine  Austrittsdüse 15a.  



  Die Fortsetzung der Leitung 10 (in der Zeichnung  nur schematisch durch eine     Linie    10a dargestellt)  ist mit zwei Hähnen 16 und 17 verbunden; analog  ist die     Fortsetzung    der Leitung 11 (in der Zeichnung  schematisch durch eine Linie 11a angedeutet) mit zwei  Hähnen 18 und 19 verbunden. Die Leitung 20 für  die Zufuhr von kalter Luft oder einem andern Gas  ist     mit    den beiden Hähnen 16 und 18 verbunden,  während die Ausgangsleitung für das nach Erwär  mung wieder gekühlte Gas mit den Hähnen 17 und  19 verbunden ist.      Wenn im Betrieb bei sich drehendem     Rohr    la  z. B. Kohle vergast wird, werden Sauerstoff und Was  serstoff durch die     Leitung    20 zugeleitet.

   Wenn die  Hähne 16 und 19 geschlossen und die Hähne 17 und  18 geöffnet sind, strömt dieses Gemisch auf seinem  Weg von der Leitung 11 zum     Reaktions-    oder Ver  brennungsraum 3 durch den Teilraum 1 der Kammer,  wo es die von der bereits     im    Rohr la vorhandenen  teilweisen     geschmolzenen,    durch     Zentrifugalkraftein-          wirkung    formbeständig gehaltenen Schlackenschicht  22 durch Strahlung abgegebene Wärme     aufnimmt.    Die  heissen Gase, die durch Reaktion mit der aus der  Brennstoffleitung 15 kommenden Kohle gebildet wer  den, enthalten CO,     C02    und Wasserdampf.

   Diese  Mischung strömt durch den Teilraum 2, gibt durch  Strahlung Hitze an die teilweise     geschmolzene        Schlak-          kenschicht    22 ab und verstärkt möglicherweise durch  weitere Schlackenablagerung die bereits vorhandene  Schlackenschicht 22. Wenn die Hähne 16-19 ge  dreht, das heisst die geöffneten Hähne 17, 18 geschlos  sen und die geschlossenen Hähne 16, 19 geöffnet wer  den, um die     Durchströmungsrichtung    des Gasstromes       umzukehren,    nehmen die in die Kammer einströmen  den Gase Wärme aus dem Teilraum 2 auf, und die aus       ihr    ausströmenden Gase geben ihre Hitze an den Teil  raum 1 ab.

   Die durch die Zentrifugalkräfte fest  gehaltene Schlackenschicht 22 wird bis zu der Dicke  vergrössert, die noch von den Endwänden 1 b und 1 c  festgehalten werden kann; ein Mehrbetrag wird durch  den Ausschnitt     1d        ausgeschleudert.    Bei der vorge  nannten Reaktion ergibt sich als Schlacke geschmol  zene Kohlenasche; im Zusammenhang mit der vor  liegenden Einrichtung nach der Erfindung ist aber  unter Schlacke jede bei einer Reaktion entstehenden       Substanz        zu    verstehen, die auf den Wänden des Roh  res la einen wärmeisolierenden, bei hohen Tempera  turen     flüssigen    Belag bilden kann.

   Bei     andern    Reak  tionen, bei denen     keine    solche Isolationsschicht ge  bildet wird, die als     Regeneratormasse    dienen würde,  kann Asche oder ein anderes Material     in    die Kam  mer eingebracht werden, wo es in der Hitze ge  schmolzen wird und     eine    entsprechende     Isolations-          und        Regeneratorschicht    bildet.

   Die heissen Abgase  werden     in    der beschriebenen Einrichtung genügend  gekühlt, so dass sie     anschliessend    in einen gewöhn  lichen Apparat geleitet werden können, während die  zuströmenden     Gase    aus der teilweise     schmelzenden     Schlackenschicht 22 genügend     Wärme    aufnehmen,    so dass sie eine Temperatur erhalten, die den Ablauf  der gewünschten Reaktion bei der günstigsten Tem  peratur ermöglicht.

       Im    speziellen ist es gut     möglich,     Sauerstoff und Wasserdampf auf eine Temperatur zu  bringen, die oberhalb derjenigen liegt, die zulässig ist,  wenn der Sauerstoff mit der Innenwand des Rohres  la in     Berührung    stehen würde.  



  Selbstverständlich kann die     Einrichtung    nach der  Erfindung auch mit andern     Reaktionsteilnehmern    oder  in- andern, bei hohen     Temperaturen    verlaufenden Pro  zessen verwendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Wärmeaustauschverfahren, dadurch gekenn zeichnet, dass Wärme aus einem ersten Gasstrom in eine teilweise flüssige, durch Zentrifugieren form beständig gehaltene Schicht eindringt und nachher diese Wärme aus der Schicht einem zweiten Gasstrom übertragen wird.

   II. Einrichtung zur Durchführung des Verfah rens nach Patentanspruch I, welche einen rohrför- migen, drehbaren Regenerator aufweist, der eine Gas- durchströmkammer enthält, dadurch gekennzeich net, dass die Regeneratorwand innen mit einer unter Wärmeeinfluss teilweise schmelzenden, durch Zentri- fugalkrafteinwirkung formbeständig gehaltenen Schicht aus Wärmespeichermaterial überzogen ist. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abschnitt der Gas- durchströmkammer einen Reaktionsraum bildet. 2. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des Regenerators wenigstens angenähert horizontal ist. 3. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Gasdurchström- kammer an Leitungen mit Hähnen angeschlossen sind, derart, dass ein Gas diese Gasdurchströmkammer wahlweise im einen und im andern Sinn durch strömen kann. 4.

   Einrichtung nach Unteranspruch 1, gekenn zeichnet durch ein alle drehbaren Teile umgebendes Gehäuse mit Lagern für dieselben, einen Behälter für auszentrifugiertes Wärmespeichermaterial und Dich tungen zwischen den drehbaren Teilen und dem festen Gehäuse.