DEVICE FOR THE HEAT RECOVERY OF WASTE GASES OF SOME PLANTS

Abstract: 1. A device for utilizing the heat in the waste gas of a plurality of discontinuously operating processing areas (1, 2), having a heat exchanger (15) disposed in the path of the waste gas and a control means for the final temperature of the heat exchanger medium, characterized in that all processing areas (1, 2) are connected to a common waste gas branch line (9, 10), and there is associated with the waste gas branch line (9, 10) a waste gas volume control circuit which is provided with a nominal value input for the desired final temperature of the heat exchanger medium and a temperature-measuring sensor (18) at the output of the secondary circuit (16) of the heat exchanger (15) and a controllable blocking means (14) in the waste gas branch line (9, 10).

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Ausnutzung der Wärme im Abgas von einem oder mehreren Prozessbereichen Die Erfindung betrifrt ein Verfahren zur ausnutzung der Wärnne im Abgas von einem oder mehreren insbesondere nur diskontinuierlich arbeitenden Prozessbereichen durch Wärmetausch. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung iur Durchrührung des Verfahrens mit wenigstens einem .ärmeaustauscher in einer Abgaszweigleitung eines oder mehrere Prozessbereiche, insbesondere eines oder mehrerer Öfen. Bei verschiedenen Verfahren der industiellen Technik fallen intermittierend oder diskontinu- ierlich Prozess-, Rest- oder Abgase an, deren Temperatur während der Durchführung des Prozesses nicht konstant zu sein braucht sondern in regelmässigen oder unregelmässigen zeitlichen Abständen schwanken kann. In solchen Fällen ist die Aus nutzung oder Gewinnung der in den heissen Gasen enthaltenen Wärmeenergie problematisch, weil die Zeiten, in denen Wärmeenergie anfällt, in der Regel nicht bekannt und auch nicht vorherbestimmbar sind. Das gilt auch dann, wenn in mehreren, unabhängig voneinander arbeitenden Prozessbereichen diskontinuierlich Abgaswärme anfällt. Soll die Abgaswärme von mehreren derartigen Prozessbereichen ausgenutzt werden, dann kommt hinzu, dass die Qualität dieser Abgaswärme, d.h. die Temperatur. der Abgase der einzelnen Prozessbereiche unterschiedlich ist, wobei im einzelfall die Ausnutzung vorhandener Wärmeenergie z.B. wegen zu niedriger oder zu hoher Temperatur insbesondere-für Prozesszwecke nicht möglich ist. Augabe der Erfindung ist-es daher, ein Verfahren und eiwe Vorrichtung der beschriebenen Gattung anzugeben, mit dem die diskontinuierlich anfallende Wärmeenergie auch unterschiedlicher Qualität zur Aufheizung eines Wärmetauschermediums auf gleichbleibende Temperatur, insbesondere zur Warmwasserbereitung, verwendet werden kann. Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, dass die Menge des Abgases aus einem oder mehreren Prozessbereichen in Abhängigkeit von der Endtemperatur des .ärmetauschermediums geregelt wird. Auf diese Weise ist es möglich, das Wärmetauschermedium, insbesondere osser, immer auf gleiche Temperatur aufzuheizen, wobei die Verhältnisses selbstverständlich günstiger werden, je mehr Prozessbereiche zur Durchführung des Verfahrens zusammengefasst sind. Dabei können die Abgase der einzelnen Prozessbereiche in eine gemeinsame Abgaszweigleitung geführt und dann die Gesamtmenge nach Massgabe der Endtemperatur des Wärmetauschermediums geregelt werden oder es kann jedem Prozessbereich ein eigener Wärmetauscher zugeordnet werden, wobei dann allerdings dafür Sorge getragen werden muss, dass das Wärmetauschermedium, welches durch den Wärmetauscher eines nicht in Betrieb befindlichen Prozessbereiches fliesst, nicht verbraucht wird. Für den Fall, dass die Abgastemperatur zu hoch wird, kann zus zl ch die Temperatur des Abgases durch Zuführen von Frischluft geregelt werden. Eine Vorrichtung zur 3urchführung des Verfahrens mit wenigstens einem Wärmetauscher in einer Abgaszweiclei,lrlg eines oder mehrerer Prozessbereiche, insbesondere eines oder mehrerer Öfen ist gekennzeichnet durch einen Abgasmengen-Reqel- kreis mit einer Sollwerteingabe für die gewunschte Endtemperatur des Wärmetauschermediums und einem Temperaturmessfühler am Ausgang des Sekundärkreis- laufs des Wärmetauschers sowie einem- regelbaren Absperrorgan in der Abgaszweigleitung. Um eine überhitzung des Wärmetauschers durch zu heisses Abgas zu vermeiden, kann zusätzlich ein Abgastemperatur Regelkreis mit einer Sollwerteingabe und einem Temperaturmessfühler in der Abgas zweig- leitung sowie einem regelbaren Absperrorganc in einer an die Abgaszweigleituna angeschlossenen Frischluftlei.ung vorgesehen sein. Damit können im Sinne des oben erläuterten Verfahrens enge und/oder Temperatur der aus den verschiedenen Prozess bereichen kommenden Abgase stets so geregelt werden, dass das Wärmetauschermedium, insbesondere Wasser an den Wärmetauscher mit gleichbleibender Temperatur verlässt. Zweckmässig wird an die Abgaszweigleitung ein Sauggebläse angeschlossen, welches dafür sorgt, dass auch bei längeren Abgaszweigleitungen stets Abgas in genügender Menge von den verschiedenen Prozessbereichen zum Wärmeaustauscher geführt wird. Wenn die Abgaszweigleitung hinter dem Wärmetauscher in den oder die Abgaskamine der Prozessbereiche zurückgeführt wird, kann auf einfache Weise verhindert werden, dass durch das offene Ende eines nicht in Betrieb befindlichen Prozessbereiches Frischluft in die zugeordnete Abgaszweigleitung eingesaugt wird, denn das auf diese Weise in den betreffenden Abgaskamin eingeblasene abgekühlte Abgas entfaltet dort eine Injektorwirkung, die das Ansaugen von Frischluft verhindert. Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn jeder Abgaskamin ein einstellbares Absperrorgan aufweist, das in Strömungsrichtung hinter dem Anschluss der Rückführung angeordnet ist. Dieses Absperrorgan soll den betreffenden Prozess bere ich von seinem Abgaskamin trennen, wenn der Prozessbereich ausser Betrieb ist. Zur Unterstützung des Sauggebläses kann es zweckmässig sein, wenn jeder Abgaskamin in. Strömungsrichtung hinter dem Anschluss der Abgaszweigleitung eines Drossel oder ein einstellbares Absperrorgan aufweist, das eine Druckerhöhung im Bereich des Anschlusses der Abgaszweigleitung bewirkt und/oder ggf. auch den gesamten Abgasstrom in die Abgaszweigleitung leitet. Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel erläutert; es zeigt die einzige Figur in schematischer Darstellung und nach Art eines Blockschaltbildes die Ausnutzung der Abgaswärme von zwei Öfen zur Warmwasserbereitung Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Öfen 1,2 vorhanden. Es können aber auch nur ein Ofen oder es können mehrere Öfen vorhan- den sein. Die beiden Öfen 1,2 sind identisch aufgebaut, so dass es genügt, nur einen Ofen zu be- schreiben. Die beiden Öfen 1,2 werden jedoch diskontinuierlich betrieben, sie können zu verschiedenen Zeiten arbeiten und liefern Abgase mit unterschiedlichen Temperaturen. In den Abgasweg jedes Ofens 1 bzw. 2 ist ein Wärmetauscher 3 geschaltet, der als Luftvcrwärmet ar itet und dessen Sekundärseite von einem Ge bläse 4 mit Kaltluft versorgt wird, die nach zur heizung'im Wärmetauscher 3 über eine Leitung 5 in den Verbrennungsraum des betreffenden Ofens geführt wird. An den Wärmetauscher 3 schliesst sich ein Abgaskamin 6 an, durch den das erzeugte Abgas bei 7 ins Freie geleitet wird. Der Kamin 6 ist mit einem einstellbaren Absperrorgan 8, hier eine Absperrklappe, verschliessbar. In Strömungsrichtung hinter dem Absperrorgan u ist an jeden Abgaskamin 6 eine Abgaszweigleitung 9 angeschlossen. Die Abgasleitungen 9 der Öfen 1 bzw. 2 vereinigten sich zu einer gemeinsamen Leitung 10. Hinter der Vereinigungsstelle der verschiedenen Abgaszweigleitungen 9 mündet in die Leitung 10 eine Frischluftleitung 11 mit einem regelbaren Absperrorgan 12, das beim Ausführungsbeispiel als Regelklappe ausgeführt ist. Dieses regelbare AD- sperrorgan 12 bildet zusammen mit einem Temperaturfühler 13, der in Strömungsrichtung hinter der Einmündung der Frischluftleitung 13 in der Leitung 10 angeordnet ist, einen Regelkreise zur Einstellung der Abgastemperatur. Die Funktion dieses Regelkreises wird später erläutert. eiter in Strömungsrichtung der Leitung 10 befin det sich ein regelbares Absperrorgan 14, das beim Ausführungsbeispiel wiederum als Regelklappe aus cebildet ist. hinter diesem Absperrorgan 14 mündet die Deitung 10 in einen Wärmetauscher i5, dessen e-:':rärkreislauf 16 mit wasser gespeisst wird, das auf eine gleichmässige Temperatur aufgeheizt werden soll Am Ausgang des Wärmetauschers 15 setzt sich die Leitung 10 bis zu einem Sauggebläse 17 fort, dessen Ausgang A zu den Abgaskaminen 6 zurückgeführt ist und dort oberhalb der Absperrorgane 8 in diese Abgaskamine 6 mündet. Am Ausgang des Sekundärkreislaufs 16 befindet sich ein Temperaturfühler 18, der die Temperatur des er-.färmten wassers erfasst und zusammen mit dem Absperrorgan 14 einen Regelkreis zum Konstanthalten der tassertemperatur bildet. Die dargestellte Anlage arbeitet wie folgt: solange einer oder beide Öfen 1 bzs. 2 arbeiten, liefern sie auch Abgas in die zugeordneten. Abgaszweigleitungen 9 und damit in die Abgasleitung 10. Damit am Anschluss der Abgasleitung 9 an den zugeordneten Kamin ein hinreichender Druck zur Unterstützung der Saugwirkung. des Sauggebläses 1 7 zur Verfügung steht, ist in Strömungsrichtung der Abgase hinter dem Anschluss der jeweiligen Abgaszweigleitung 9 ein Drosselorgan 19 (beim Ofen 1) oder eine einstellbare Absperrklappe 20 (beim Ofen 2) angeordnet. Die Drossel 19 und/oder die Absperrklappe 20 verhindern auch das Ansaugen von Frischluft durch den betreffenden Abgaskamin 6, wenn der zugeordnete Ofen 1 bzw. 2 ausser Betrieb ist. Das durch die Leitungen 9 und 10 gesaugte Abgas erwärmt das durch den Sekundärkreislauf 16 des Wärmetauschers 15 fliessende Wasser. Das in den Sekundärkreislauf 16 eintretende Wasser hat z.B. eine Temperatur von 700C und soll auf eine Temperatur von 900e aufgeheizt werden. Damit die ndtemperatur des austretenden Wassers stets eingehalten wird, wird die Menge des durch den Wärme rauscher 15 strömenden Abgases vom Absperrorgan 14 geregelt, wobei die Einstellung dieses Absperrorganes 14 nach Massgabe der Temperaturdifferenz zwischen der Temperaturanzeige des Temperaturmessfühlers 18 am Ausgang des Sekundärkreislaufs 16 und einer nicht dargestellten Sollwerteingabe bewirkt wird. Der Temperaturfühler 13 in der Leitung 10 kontrolliert ständig die tatsächliche Temperatur des Abgases. Wenn die Abgastemperatur einen vorbestimmten Wert, zB. 4500C, überschreitet, wird der vom Temperaturführler 13 und dem regelbaren Absperrorgan 12 in der Frischluftleitung 11 gebildete Regelkreis aktiviert, -d.h. das Absperrorgan 12 öffnet mehr oder weniger, so dass Frischluft mit Raumtemperatur in die Leitung 10 eingesaugt wird. Dadurch kann eine überhitzung des Wärmetauschers 15 vermieden werden. Das mit einer Temperatur von z.B. maximal 450 C in den Wärmetauscher 15 eintretende Abgas verlässt diesen mit einer Temperatur von ca. 1500C, während das mit einer Temperatur von ca. 70 C in den Sekundärkreislauf 16 eintretende Wasser den Sekundärkreis lau- mit einer Temperatur von ca. 90 C verlässt. Die .assertemperatur am Ausgang des Sekundärkreislaufs 16 bleibt konstant und unabhängig davon, welche der Öfen , bzw. 2 oder weitere Öfen arbeiten, vorausgesetzt, dass überhaupt ein Ofen arbeitet.

Claims: Ansprüche: 1. Verfahren zur Ausnutzung der Wärme im Abgas von einem oder mehreren insbesondere nur diskontinuierlich arbeitenden Prozessbereichen durch Wärmetausch, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Abgases aus einem oder mehreren Prozssbereicnen in Abhängigkeit von der Endtemperatur des ärmetauschermediums geregelt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Temperatur des Abgases durch Zu führen von Frischluft geregelt wird. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit wenigstens einem Wärmeaustauscher in einer Abgaszweigleitung eines oder mehrere Prozessbereiche, insbesondere eines oder mehrerer Öfen, gekennzeichnet durch einen Abgasmengenregelkreis mit einer Sollwert eingabe für die geamnschte Endtemperatur des Wärmetauschermediums und einem Temperaturmess- fühler (18) am Ausgang des Sekundärkreislaufs (16) des Wärmetauschers (15) sowie einem reaelbaren Absperrorgan (14) in der Abgaszweigleitung (9,10). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Abgastemperatur-Regelkreis mit einer Sollwerteingabe und einem Temperaturmessfühler (13) in der Abgaszweigleitung (9,10 > sowie einem regelbaren Absperrorgan (12) in einer an die Abgaszweigleitung (9,10) angeschlossenen Frisch luftleitung (11). 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an die Abgaszweigleitung (10) ein Sauggebläse (17) angeschlossen ist. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaszweiglei tung (10) hinter dem Wärmetauscher (15) in den oder die Abgaskamine (6) der Prozessbereiche (1,2) zurückgeführt ist. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ab gaskamin (6) ein einstellbares Absperrorgan (19 bzw. 20) aufweist, das in Strömungsrichtung vor dem Anschluss der Rückführung (A) angeordnet ist. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abgaskamin (6) in Strömungsrichtung hinter dem Anschluss der Abgaszweigleitung (9) eine Drossel (19) oder ein einstellbares Absperr organ (20) aufweist.

Inventors: RITZ, WILLI
Applicants: KLOCKNER GEFI KG INDUSTRIELLE WARMETECHNIK
Application year: 1981
Main classification: F27D17
IPC codes: F27D17, F24D11