HEAT EXCHANGER WITH FLUIDISED BED

Abstract: 1. Heat exchanger with fluidised bed for freeflowing bulk goods with a thank for the bulk goods which is supplied with an air permeable blowing bottom as well as with an adjustable material feeding device, characterized in that grid irons (8, 20, 21) are placed over the blowing bottom (3).

Description: Wirbel schicht-Wrmeaustau scher Die Erfindung betrifft einen Wirbel schicht- Wrmeaustauscher für fliessfähige schüttgütor, mit einem Behälter für das Schüttgut, der mit einem luftdurchlässigen Anströmboden versehen ist sowie mit einer regelbaren Einrichtung für die Gutzuführung, Ein derartiger Wirbel schicht Wärmeaustauscher findet Anwendung für eine WArme- rückgewinnung in Verbindung mit der Abkühlung eines Schüttgutes oder auch für eine Aufheizung von einem Schüttgut zum Zwecke seiner leichteren Weiterverarbeitung. Insbesondere findet ein solcher Wärmeaustauscher Anwendung als ein Kühler für die Asche in einem Kraftwerk oder für die Kühlung eines anderen fluidisierbaren Mass°ngutes wie eines Baustoffes wie Kalk, Gips oder Zement. Der Wärmeaustausch erfolgt dabei durch die Durchströmung des Schüttgutes mit einem Gas, insbesondere von Luft, das entweder von dem heissen Schüttgut aufgeheizt wird und dadurch die Wrrne abführt oder das mit Schüttgut in heissem Zustand zugeleitet wird um dieses auf- zuheizen. Das Problem bekannter Wärmeaustauscher li.gt in dem Uiistand, dass einige Materialien, ins- besondere sehr feinkörnige Stoffe, sich weniger zum Fluidisieren eignen, weil sie beim Durchströmen der Luft Agglomerate bilden, die zu einer Klumpenbildung führen. Dadurch bilden sich beim Durchströmen Luftkanäle in dem Fliessbett durch welche die luft hindurchströmt, ohne dass es au einem gewünschten Wärmeaustausch kommt. Dies tritt insbesondere dann ein, wenn die Schschthdhe der Wirbel schicht ralativ gross ist. Wird jedoch eine niedrige Wirbel schicht- höhe gewählt, so bedarf es für einen grösseren Wärmeaustausch eines relativ grossen Behälters. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wirbel schicht-Wärmeaustauscher zu schaffen, der einen besonders hohen Wrmeübergang zwischen Wirbelgas und Schüttgut bei geringen baulichen Abmessungen ermöglicht und damit eine nur geringe Verweildauer des Schüttgutes im Wärmeaustauscher. Gemäss der Erfindung ist dafUr vorgesehen,oaa über dem Anströmboden Gitterroste angeordnet sind. Durch derartige Gitterroste wird insbesondere bei der Behandlung von schlecht fliess- fähigen Massengtitern wie Gips, Kalk und ähnlichen Materialien die Ausbildung von Luftkanälen in der Wirbelschidt, durch welche die eingeleitete Luft ohne Aufwirbelung des Materials hindurch strömt verhindert, insbesondere wenn über dem Anströmboden Gitterroste angeordnet sind, die drehbeweglich oder horizontal hin- und herbewegbar gelagert sind und gemeinsam mit einer motorisch angetriebenen Welle verbunden sind, denn durch das Hin- und Herbewegen derartiger Gitter- roste über dem Anströmbocen in einer horizontalen Ebene lässt sich die Ausbildung der uner wünschten Kanäle in besonders hohem Masse vermeiden. Dabei können auch Gitterroste Ubereinan- der angeordnet sstn für den Fall, dass die Schicht höhe der Wirbel schicht relativ gross ist. Die e An- triebskräfte für die Bewegung der Gitterroste sind in derartigen Fällen relativ klein, da die Wirbelschicht während der Fluidisierung physikalische Eigenschaften hat, die denen einer Flüssigkeit ähnlich sind und damit der Bewegung der Gitterroste nur einen geringen Widerstand entgegen setzt. Die regelbar Gutentnahmeeinrichtung weist vor- teilhafterweise eine höhenverstellbare Stauwand auf, die gegabenenfalls durch einen rotor su verstellen ist, um dadurch die Schichthöhe der Wirbel schicht des Fliessbettes und damit auch die Verweilzeit des Schüttgutes im Wärmeaus- tauscher regeln ru können. Während der Fluidisierung des Schuttgutes in der Wirbel schicht tritt relgemäaig auch ein Austrag von Feinteilen aus der Gevamtkorn- fraktion auf. Um diese nicht in einem Kreislauf dem Gutstrom in der Wirbel schichtkammer wieder zuzuführen, ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Behälter am Ausgang mit einem Vorentstauber versehen ist, der über eine Austragsleitung an eine Förderleitung hinter der Gutentnahmeeinrichtung angeschlossen ist, so dass die abgeschiedenen Feinteile erst dem Gutstrom bei oder nach verlassen des Behälters wieder zugeführt wird. Dadurch ergibt sich auch eine Vorreinigung des Gases, das danach einem Filter für seine Endreinigung zugeführt werden kann. Es wurde weiterhin als vorteilhaft erkannt, wenn der Behälter unter dem Anströmboden in Kammern unterteilt ist, die unterschiedlich mit Luit zu beaufschlagen sind. Dadurch lksst sich beispielsweise am Anfang des Fliessbettes mehr Luft in das Schüttgut einleiten als am Ausgang des Behälters im Hinblick darauf, dass am Eingang bzw. am Anfang des Fliessbettes das Material enger aneinander haftet als im Verlauf der weiteren Wegstrecke. Der Anströmboden braucht an sich nicht geneigt zu sein, denn wenn an der Eingabe seite des Be hälters mehr Schüttgut eingegeben wird als zuvor an der Ausgabe seite ausgetreten ist und demzufolge die Höhe des Fliessbettes an der Eingangsseite grösser ist, so fliesst das SchUtt- gut doch entsprechend einer Flüssigkeit auf dem horizontalen Boden durch den Behälter. Dennoch kann es nützlich sein, wenn der Bodens in seiner Neigung verstellbar ist,um beispielsweise im Bedarfsfalle eine vollständige Entleerung des Behälters vornehmen zu können oder dem besonderen Grad der Flieafähigkeit eines Materiales Rechnung tragen zu können. Ist die Aufheizung oder Abkühlung eines Materials beabsichtigt, das einen verhältnismässig hohen Anteil an brennbaren Stoffen aufweist, so besteht die Möglichkeit der Verwendung eines inerten Gases bzw. eines nicht brennbaren Gases, das dann im Rückstrom vorzugsweise wieder verwandt wird. Dafür erfolgt zuvor eine Entreinigung und anschliessend eine Rückkühlung oder Wiederaufheizung vor erneuter Einleitung in den Behälter. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. Darin zeigen: Figur ls ein Wirbelschicht-Wärmeaustauscher in schematischer Darstellung; Figur 2s den unteren Teil des Behalters mit schwenkbar gelagertem Anströmboden; Figur 3s einen Teilquerschnitt vom Behälter mit verschiedenartiger Anordnung von Trenn wänden; Figur 4s einen Teilquerschnitt vom Behälter mit gebogenen Trennwänden-und Figur 5s einen Schnitt durch den Behälter mit schwenkbarem Gitterrost; ; Der in Figur 1 wiedergegebene Wirbel schicht- Wärmeaustauscher für fliessfähige Schüttgüter besitzt einen kastenförmigen Behälter 25, der an der Eingangsseite für das zu fluidisierende Schüttgut mit einer Gutzuführungseinrichtung 1 versehen ist. Diese besitzt ein Schleusenrad über welches das zu bearbeitende Material entsprechend dem Pfeil in den Behälter 25 dosiert zugegeben wird. Das-Dosierrad ist von einem Motor M" regelbar anzutreiben. Das Schüttgut gelangt auf einen luftdurchlässigen Anströmboden 3, der aus einem porösen Material wie beispielsweise Sintermetall besteht, oder beispielsweise aus einem Gewebe, das zwar Luft durchlässt, jedoch verhindert, dass das Schüttgut durch den Boden hindurch fällt. Die Schüttguthöhe \8Ht ist einstellbar durch eine Btauwand 2, die ebenfalls über einen regel- baren Motor M höhenverstellbar ist. Hinter dieser Stauwand 2 befindet sich an der Ausgabe seite des Behälters 25 eine Abförderleitung 26, aus der das abgekühlte oder aufgeheizte Schüttgut entsprechend dem Pfeil herausgeführt wird für seine weitere Verwendung. Für die Aufwirbelung des Schüttgutes wird über eine Sammelleitung 22 Luft in die Kammern unterhalb des Anströmbodens 3 eingeleitet, welche durch den Anströmboden 3 nach oben durchtritt und die Verwirbelung des Schüttgutes hervorruft. Der Raum unter dem Anströmboden 3 ist in drei Kammern 13, 14 und 15 unterteilt, die von unterschiedlicher Grösse sind. Es besteht die Möglichkeit, in der Kammer 13 einen höheren Luftdruck zu erzeugen als beispielsweise in der Kammer 15, um zu Beginn des Fliessweges eine stärkere Auflockerung zu erzielen als sie danach notwendig ist. Anstelle eines aufgrund seiner besonderen Beschaffenheit luftdurchlässigen Anströmbodens 3 kann dieser auch durchgehend luftundurchlässig ausgebildet ein und von Rohren durchsetzt sein, welche über dem Boden Düsen 18 und 19 tragen zum Einblasen der Luft, wie es im rechten Teil der Figur 1 bei spiel sweise dargestellt ist. Da normalerweise beim Durchtritt der Luft durch den Anströmboden 3 die Gefahr besteht, dass sich über dem Anströmboden 3 in dem Schüttgut Kanäle ausbilden, durch welche die Luft ungehindert nach oben durchtritt, d. h. ohne eine besondere Aufwirbelung des Schüttgutes hervorzurufen, ist bei der Ausführung nach Figur 1 vorgesehen, über dem Anströmboden 3 im Eingangsbereich ein horizontal liegendes Lochblech 8 anzuordnen, das in der Art eines Gitterrostes ausgebildet ist und seitlich hin- und herschwenkbar ist. Das Gitterrost 8 hängt dafür an Stangen 12, die an einem Gleitlager 9 befestigt sind und über eine von einem Motor M angetriebene Welle 10 über einen Nocken 11 in eine hin- und hergehende Schwenkbewegung zu versetzen sind, wie es besonders deutlich der Figur 5 zu entnehmen ist. Da bei einer grösseren Schütthöhe H auch bei Anordnung eines Lochbleches 8 noch die Mög lichkeit gegeben ist, dass sich über diesem unerwUnschte Kanäle ausbilden, ist bei der Ausführung nach Figur l über dem Boden im Bereich der Kammer 14 die Anordnung von zwei im Abstand übereinander liegenden Gitterrosten 20 und 21 vorgesehen. Beim Betrieb des Wärmeaustauschers wird durch das benutzte Gas das Material entweder abgekühlt, wenn es heiss ist oder erwäRetS wenn das Material kalt ist und das Gas heiss ist. In beiden tiiöglichen Fällen wird regelmässig von dem Gas ein feinkörniger Anteil des Schtt- gutes mitgenommena Um diesen Feinkornanteil abzuscheiden, ist an der Ausgangsseite des Be hälters 25 eine seruhigungsstrecke in Art eines Steigrohres 5 vorgesehen, das in einem Vorentstauber 4 mündet, der trichterförmig ausgebildet ist. Von diesem Vorentstauber führt eine Abgasleitung 24 für die Abförderung des Gases ab. Der abgeschiedene feinkörnige Staub wird durch ein als Schleuse 6 ausgebildetes Austragsorgan und eine Austragsleitung 6' hinter dem Ausgang des Behälters in die Abförderleitung 26 abgegeben. Der Behälter 25 ist bei der Ausführung nach Figur l durch Leitbleche 7 unterteilt, die sich in dem Behälter im gleichen Abstand zueinander stehend gegenüber stehen und diesen dadurch in gleichgrosse und miteinander verbundene Kammer unterteilen, wie es besonders deutlich Figur 3 erkennen lässt. Bei dieser Anordnung besteht jedoch die Gefahr, dass sich beim Durchfluss des Schüttgutes Aufstauungen in den Eckbereichen am Puss der Leitbleche 7 ergeben. Vorteilhafter ist es deshalb, wenn stattdessen jeweils zwei parallel zueinander stehende jedoch schräg zu den Seitenwänden des Behälters verlaufende Wände 16 vorgesehen werden. Dadurch wird das Schüttgut zick-zack förmig durch den Behälter hindurchgeleitet. Die hinter den Leitwänden 16 liegenden Kammern können ausgenutzt werden für den Durchfluss eines Heiz- oder Kühlmittels, so -dass die Leitwände 16 zusätzlich gekühlt oder aufgeheizt werden. Das gilt auch beider Anordnung entsprechend Figur 4, bei welcher die Leitwände 17 bogenförmig gestaltet sind.

Claims: Patentansprüche 1. Wirbelschicht-Wärmeaustauscher für flief3fähige Schüttgüter, mit einem Behälter für das Schttt- gut, der mit einem luftdurchläzsigen Anström- boden versehen ist, sowie mit einer regelbaren Einrichtung für die Gutzuführung, dadurch ge kennzeichnet, dass über dem Anströmboden (3) Gitterroste (8, 20, 21) angeordnet sind. 2. Wirbelschicht-Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterroste (8, 20, 21) drehbeweglich oder horizontal hin- und herbewegbar gelagert sind. 3. Wirbelschicht-Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterrozte (8, 20, 21) mit einer motorisch angetriebenen Welle (10) verbunden sind. 4. Wirbelschicht-Wlkrmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gitterroste (20,2l) übereinander liegend angeordnet sind. 5. Wirbelschicht-Wämeaustauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gitterroste (8, 21) hin tereinander in gleicher Höhe liegend angeord net sind. 6. Wirbelschicht-Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der.vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine regelbare Gutentnahme einrichtung (2) eine höhenverstellbare Stau wand aufweist. 7. Wirbelschicht-Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter unter dem An Anströmboden (3) in Kammern ( 13, 14, 15) unter teilt ist, die unterschiedlich mit Luft zu beaufschlagen sind. 8. Wirbelschicht-Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmboden (3) in seiner Neigung einstellbar ist. 9. Wirbelschicht-Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (25) ar Aus gang mit einem Vorentstauber (4) versehen ist, dar Uber eine Austragsleitung (') an eine ¯ Förderleitung (26) hinter der Gutentnahme.in- richtung (2) angeschlossen ist.

Inventors: GRABLER, GERT, MOLLER, HERMANN, DR. ING., PUST, JURGEN, Möller, Hermann, Dr. Ing., Pust, Jürgen
Applicants: JOHANNES MOLLER HAMBURG GMBH & CO. KG
Application year: 1983
Main classification: F28C3
IPC codes: F28C3