DE2019113B2 - Gaserhitzungsanlage mit zwei regenerativen waermetauschern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gaserhitzungs- 35 folgten Druckausgleich anzeigt.

anlage mit zwei wechselweise umschaltbaren regene- In vorteilhafter Weise ist in der Gasleitung ein

rativen Wärmetauschern, von denen der wärmeab- Ventil zur Steuerung der Menge des zu erhitzenden gebende unter einem höheren Druck arbeitet als der Gases angeordnet, strömungsseitig vor dem die aufzuheizende, wobei die beiden Wärmetauscher an Bypaßleitung abzweigt i.id strömungsseitig hinter eine Leitung mit Schaltventilen angeschlossen sind, 40 den in der Gasleitung vorgesehenen Schaltventilen aus der dem jeweils wärmeabgebenden Wärmetau- wieder in diese mündet.

scher eine einstellbare Menge an zu erhitzendem Gas Durch diese relativ einfachen Mittel, nämlich

zuführbar ist. Bypaßleitungen und einfache Schaltventile, wird er-

Zur Durchführung bestimmter Prozesse beispiels- reicht, daß in dem Wärmetauscher des Systems, welweise Energieumwandlungen oder chemischer Pro- 45 eher gerade den Aufheizvorgang beendet hat, ohne zesse, kann es von besonderer Bedeutung sein, daß Druckabfall im Versorgungssystem des anderen einem Verbraucher ein Gas oder Dampf unter gleich- Wärmetauschers ein Druck aufgebaut wird, der in bleibenden Zustandsbedingungen zugeführt wird. dem übrigen System herrscht. Dadurch ist es nicht Auch für die konstruktive Auslegung einer Gaserhit- erfordetiieh, im System einen überhöhten Druck aufzungsanlage, insbesondere im Hinblick auf ihre 5° zubauen, so daß auch keine diesbezüglichen Energiemechanische und thermodynamische Belastung, ist es Verluste auftreten und darübe» hinaus ist es nicht ervorteilhaft, wenn während des Betriebes möglichst forderlich, das System für einen solchen überhöhten gleichbleibende Bedingungen herrschen. Unter den Druck auszulegen. Mit der vorliegenden Erfindung regenerativen Gaserhitzungsanlagen ist eine Gruppe wird ferner erreicht, daß keine Druckänderungen in bekannt, bei der der Aufheizvorgang der Speicher- 55 ^der Umschaltphase eines Wärmetauschers an den masse unter niedrigeren Druckverhältnissen durch- Verbraucher gelangen. Darüber hinaus ist nach der geführt wird als der Erhitzungsvorgang des Gases. Erfindung sichergestellt, daß der Verbraucher mit Bei der Umschaltung eines Wärmetauschers von dem einer konstanten Menge des Prozeßströmungsmittels wärmeaufnehmenden in den wärmeabgebenden Zu- versorgt wird.

stand besteht bei den bekannten Einrichtungen der 60 Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Nachteil, daß sich einmal das Gas mit dem Mittel zur Abbildung in schematischer Form ein Leitungs-Aufheizung des Wärmetauschers vermischt und zum diagramm dargestellt, das den wesentlichen Aufbau anderen die Druckschwankungen sich ausgangsseitig einer Gaserhitzungsanlage wiedergibt, beim Verbraucher bemerkbar machen. Zur Überwin- Die Gaserhitzungsanlage weist dabei zwei Wärmedung dieser Schwierigkeit ist es aus der deutschen 65 tauscher 1 und 1 α auf, die jeweils mit einer nicht Patentschrift 688 143 bekannt, zwischen einem Gas- näher dargestellten wärmespeichernden Einrichtung erzeuger und den Wärmespeichern Drosselstellen, und einer Verbrennungsvorrichtung 2 bzw. 2 α ausvorzusehen, wobei der Dampf unter einem entspre- gerüstet sind. Jeder Wärmetauscher 1, la ist mit einer

Luftzuführungsleitung S bzw. 5 α versehen, in der sich ein Ventil 3 bzw. 3 α befindet, und mit einer Brennstoflzuführungsleitung 6 bzw. 6 α, in der sich ein Ventil 4 bzw. 4 α befindet, wobei beide Leitungen mit der oben genannten Verbrennungsvorrichtung 2 bzw. 2 a verbunden sind. Wenn Luft und Brennstoff durch die Zufühmngsleitungen S bzw. 5 α and 6 bzw. 6 α in die Verbrennungsvorrichtung 2 bzw. 2 α eingeführt werden, wird der Brennstoff darin verbrannt und die sich ergebenden Verbrennungsgase strömen durch den Wärmeiauscher 1 bzw. 1 α und erhitzen damit die wärmespeichernde Einrichtung, die sich jeweils in dem Wärmetauscher befindet, und werden durch einen Gasauslaß 21 bzw. 21 α abgelassen. Dieser Gas-Auslaß 21 bzw. 21 α ist mit einem Ende einer Abgasleitung 8 bzw. 8 α verbunden, die ein Ventil 7 bzw. 7 a besitzt, während die anderen Enden der Abgasleitung 8 bzw. 8 α miteinander und mit einer Rohrleitung 22 verbunden sind, die zu einem Kamin 9 führt. Wenn in der Verbrennungsvorrichtung 2 bzw. la Brennstoff verbrannt wird, ist das Ventil 7 bzw. la offen und die Verbrennungsgase werden aus dem Gasauslaß 21 bzw. 21 α durch die Abgasleitung 8 bzw. 8 α zur Leitung 22 und von dort zum Kamin 9 in die Atmosphäre geführt.

Für die Versorgung des Wärmetauschers 1 bzw. 1 a mit Dampf ist jeweils ein Abzweig der Leitung 11 über die Ventile 12 bzw. 12 a mit den Abgasleitungen 8 bzw. 8ö strömungsseitig vor den Ventilen 7 bzw. 7 α verbunden. Strömungsseitig vor den Ventilen 12 bzw. 12 α befindet sich in der Leitung 11 ein automatisch arbeitendes Ventil 10 zur Steuerung der Menge des zu erhitzenden Gases, welches bewirkt, daß das Gas bzw. der Dampf mit konstanter Menge zugeführt wird.

Strömi'ngsseitig vor dem Ventil 10 zweigt von dei Leitung 11 eine Bypaßleitung 13 ab, die ihrerseits in zwei Zweigleitungen 14 und 14 a aufgeteilt ist, die entsprechend über Ventile 15 und 15 a mit kleiner Kapazität mit den Zweigen der Leitung 11 strömungsseitig hinter den Ventilen 12 bzw. 12 a verbunden sind.

Die Wärmetauscher 1 und 1 α besitzen Dampfauslässe 23 bzw. 23 ύ, die über Leitungen 17 bzw. 17 a, welche Ventile 16 bzw. 16 a aufweisen, mit einer allgemeinen Versorgungsleitung 24 verbunden sind, durch die der sich ergebende Hochtemperaturdampf einem nicht dargestellten Gerät oder einer Anlage, die diesen Dampf benötigt, zugeführt wird.

Um die Drücke im Innern der Kopfteile in der Nähe der Dampfauslässe 23 und 23 α der Wärmetauscher 1 und I α zu messen, und die dazwischen bestehende Druckdifferenz anzuzeigen, ist ein Differenzdruckmeßgerät 18 vorgesehen.

Die Gaserhitzungsanlage nach der Erfindung wird wie folgt betrieben. Wenn der Wärmetauscher 1 erwärmt wird, sind die Ventile 3, 4 und 7 geöffnet und die Ventile 12, 15 und 16 geschlossen, wobei in der Verbrennungsvorrichtung 2 Brennstoff verbrannt wird und die sich ergebenden Abgase aus dem Wärmetauscher 1 durch die Abgasleitung 8 und den Kamin 9 in die Atmosphäre abgegeben werden. Gleichzeitig wird dem anderen Wärmetauscher 1 a über das Ventil 10 in konstanter Menge Dampf zugeführt, wobei die Ventile 12 α und 16 α geöffnet und die Ventile3a, 4α la und 15α geschlossen sind.

Bei diesen Betriebsbedingungen der Anlage wird die wärmespeichernde Einrichtung in dem Wärmetauscher 1 durch das Verbrennungsgas erhitzt, wodurch Wärmeenergie gespeichert wird, während der Dampf, der durch das Innere des Wärmetauschers 1 a strömt, mit der wärmespeichernden Einrichtung einem Wärmeaustausch unterworfen ist, auf eine hohe Temperatur erhitzt und durch die Leitungen 17 a und 2 4 dem Verbraucher zugeführt wird.
Wenn die wärmespeichernde Einrichtung innerhalb

ίο des Wärmetauschers 1 genügend Wärme gespeichert hat und sich auf einer vorbestimmten Temperatur befindet, und darüber hinaus die wännespeichernde Einrichtung innerhalb des anderen Wärmetauschers 1 α durch den zugeführten Dampf entsprechend

gekühlt worden ist, wird die Menge des restlichen Verbrennungsgases innerhalb des Wärmetauschers 1 soweit wie möglich verringert, indem zuerst die Ventile .? und 4 geschlossen werden, um die Verbrennung innerhalb der Verbrennun vorrichtung 2 abzubiechen und um das Verbrennungsgas innerhalb des Wärmetauschers 1 zur Atmosphäre abgeben zu können. Damit erniedrigt sich der im Wärmetauscher 1 befindliche Druck auf Atmosphärendruck. Sodann vird das Ventil 7 geschlossen und das Ventil 15 ge-

öffnet, um in den Wärmetauscher 1 allmählich Dampf einführen zu können, so daß der Druck innerhalb des Wärmetauschers ansteigt.

Wenn die Drücke innerhalb der Wärmetauscher I und 1 α gemäß der Anzeige des Differenzdruckmeß-

gerätes 18 ein Gleichgewicht erreicht haben, wird das Ventil 15 geschlossen, die Ventile 12 und 16 geöffnet und die Ventile 12 a und 16 a geschlossen. Der Dampf, der bis zu dieser Zeit durch den Wärmetauscher 1 α strömte, wird daraufhin dem Wärmetauscher 1 zugeführt, in dem Wärme gespeichert worden ist und wird nach Erhitzung durch die Leitung 17 und die Versorgungsleitung 24 an den Verbraucher abgegeben.

Der durch die Leitung 11 strömende Dampf wird durch das automatisch arbeitende Ventil 10 auf einer konstanten Strömungsmenge gehalten. Da ferner der Dampfdruck innerhalb des Wärmetauschers 1 und 1 u im Gleichgewicht ist, wird derHochtemperaturddmpf. der auf einem konstanten Druck gehalten wird, dem Verbraucher kontinuierlich zugeführt.

Während der Zuführung des Dampfes in den Wärmetauscher 1, aus dem das Verbrennungsgas abgelassen werden ist, wird Dampf durch die Zweigleitung 14 eingelassen, die von der Bypaßleitung 13

abgezweigt ist und welche strömungsseitig vor dem Ventil 10 mit der Leitung 11 verbunden i.-.t. Durch diese Maßnahme wird die Menge des dem Wärmetauscher 1 zugeführten Dampfes konstant gehalten. Da ferner die Kapazität des in der Zweigleitung 14 installierten Ventils 15 klein ist, wird der Dampf allmählich ir den Wärmetauscher 1 eingeführt, in dem sich der Druck dadurch gleichförmig verteilt, so daß keine Verschiebung oder Deformation der wärmespeichernden Einrichtung auf Grund der Strömungskräfte, die durch die Druckdifferenz verursacht werden, auftritt.

Durch die Anordnung des Ventils 10 und der strömungsseitig darunterliegenden Ventile 12 und 12 a in einer entsprechend aufgeteilten Weise in der Leitung 11 ist es möglich, auch während der Umschaltung der Ventile 12 und 12 α Dampf in konstanter Menge zu liefern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

chend höheren Druck erzeugt wird. Damit ist die Patentansprüche: jeweils aufzuheizende Wämespeieherkammer drucklos, während die andere wie em Dampferzeuger mit

1. Gaserhitzungsanlage nut zwei wechselweise einem bestimmten Überdruck betneben wird, umschaltbaren regenerativen Wärmetauschern, 5 Durch den Einbau von Drosselstellen ergibt sich von denen der wänneabgebende unter einem bei einem dampfförmigen Strömungsmittel hinter der höheren Druck arbeitet als der aufzuheizende, Drosselstelle nicht nur eine Druckänderung, sondern wobei die beiden Wärmetauscher an eine Leitung auch eine Temperaturänderung, die fu-sich anschhemit Schaltventilen angeschlossen sind, aus der ßende Prozesse nachteilig ist. Darüber hinaus bewirkt dem jeweils wärmeabgebenden Wärmetauscher io jede Drosselstelle erhebliche Energieverluste. Nach eine einstellbare Menge an zu erhitzendem Gas dem bekannten Verfahren wird zum Druckausgleich zuführbar ist, dadurchgekennzeichpet, der sich im drucklosen Zustand befindenden Warmedaß parallel zu der Leitung (11) eine Bypaßlet- Speicherkammer ein Überdruck im System erzeugt, tang (13, 14, 14 a) mit zwei Ventilen (15, 15 a" Zur Erzeugung eines Überdruckes muß nun nicht nur angeordnet ist, über welche dem jeweüs aufge- 15 in nachteiliger Weise Energie aufgewendet werden, heizten Wärmetauscher (1,1 a) in der Umschalt- sondern das gesamte System muß gemäß diesem phase so lange ein Teilstrom an zu erhitzendem Überdruck ausgelegt sein. Darüber hinaus sind zu-Gas zugeführt wird, bis ein mit den beiden sätzliche Einrichtungen erforderlich, beispielsvej-c Wärm,nuschern (1, 1 a) verbundenes Differenz- Pumpen, mit denen ein derartiger Lberdruck erzeuu druckmeßgerät (18) den erfolgten Druckausgleich 20 werden kann.

anzeigt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die .

2. Gaserhitzungsanlage nach Anspruch I, da- aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und eine Ga, durch gekennzeichnet, daß in der Leitung (11) ein erhitzungsanlage zu schaffen, welche mit einfachen Ventil (10) zur Steuerung der Menge des zu er- Mitteln erreicht, daß einem Verbraucher unte hitzenden Gases angeordnet ist, strömungsseitig 25 gleichbleibenden Bedingungen und Zustanden vor dem die Bypaßleitung (13, 14, 14 α) abzweigt Prozeß-Strömungsmittel geliefert wird.

und strömungsseitig hinter den in der Leitung Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, dao

(11) vorgesehenen Schaltventilen (12. 12 a) wie- bei einer Gaserhitzungsanlage der eingangs definierder in die»; mündet. ten Art parallel zur Gasleitung eine Bypaßleituri;;

30 mit zwei Ventilen angeordnet ist, über welche dem jeweils aufgeheizten Wärmetauscher in der Umschalt· pha?e so lange ein Teiistrom an zu erhitzendem Gas

' zugeführt wird, bis ein mit den beiden Wärmetau

schern verbundenes Differenzdruckmeßgerät den ei-