CH652485A5 - Hot gas/liquid heating system - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heissgas-Flüssigkeits-Heizanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Systeme sind bekannt, z.B. aus der US-Patentschrift 3 994 281. The invention relates to a hot gas-liquid heating system according to the preamble of claim 1. Such systems are known, e.g. from U.S. Patent 3,994,281.

Bei der vorgenannten, bekannten Heizanlage werden die Heissgase aus dem Brenner zuerst einem Wärmetauscher zugeführt, dessen Sekundärseite an die Wärmenutzungsanlage angeschlossen ist. Anschliessend gelangen die somit bereits mehr oder weniger stark abgekühlten Heissgase in einen Direkt-Wärmeübergangsbereich mit Einspritzung einer Primär-Wärmeübertragungsflüssigkeit, wobei eine weitere Abkühlung der Gase sowie eine entsprechende Aufheizung der Primär-Wärmeträgerflüssigkeit auftritt. Nachteilig bei dieser bekannten Anlage ist der hohe Dampfgehalt der austretenden Gase, welcher einen hohen Wärmeinhalt mit sich führt. Genutzt wird bei der bekannten Anlage im wesentlichen nur der Wärmeinhalt desjenigen Teiles der Primär-Wärmeträgerflüssigkeit, welcher den unmittelbaren Kontakt mit den Heissgasen ohne Verdampfung, also lediglich mit vergleichsweise schwacher Erwärmung übersteht und zur Ableitung in die Wärmenutzungsanlage aufgefangen werden kann. Der Langzeitwirkungsgrad der bekannten Anlage ist daher noch verbesserungsbedürftig. In the aforementioned known heating system, the hot gases from the burner are first fed to a heat exchanger, the secondary side of which is connected to the heat utilization system. The hot gases, which have already cooled to a greater or lesser extent, then reach a direct heat transfer area with injection of a primary heat transfer liquid, with further cooling of the gases and corresponding heating of the primary heat transfer liquid occurring. A disadvantage of this known system is the high steam content of the escaping gases, which entails a high heat content. In the known system, essentially only the heat content of that part of the primary heat transfer fluid is used which survives the direct contact with the hot gases without evaporation, i.e. only with comparatively weak heating, and can be collected for dissipation in the heat utilization system. The long-term efficiency of the known system is therefore still in need of improvement.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Heizanlage, welche die Übertragung der von einer Heissgasquelle, insbesondere einem Öl- oder Gasbrenner, gelieferten Wärme auf eine Wärmeträgerflüssigkeit, beispielsweise eine Warmwasser-Umlaufanlage, in erhöhtem Masse gestattet, so dass ein verbesserter Langzeitwirkungsgrad erzielt wird. Die erfin-dungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist definiert durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. The object of the invention is to provide a heating system which allows the transfer of the heat supplied by a hot gas source, in particular an oil or gas burner, to a heat transfer fluid, for example a hot water circulation system, to an increased extent, so that an improved long-term efficiency is achieved. The solution according to the invention for this object is defined by the features of patent claim 1.

Bei einer Heizanlage mit diesen Merkmalen erfolgt die Wärmeübertragung vom Heissgas auf die Primär-Wärmeträgerflüssigkeit zunächst durch unmittelbaren Kontakt von Gas und Flüssigkeit sowie vorzugsweise in feiner Verteilung mit entsprechend grosser Kontaktoberfläche durch Einsprühen. Es entsteht also zunächst ein Gemisch von mehr oder weniger stark abgekühlten Heissgasen und Dampf der Wärmeträgerflüssigkeit. Grundsätzlich kann aber auch im wesentlichen ohne Verdampfung gearbeitet werden, also mit im wesentlichen alleiniger Aufheizung der Primär-Wärmeträgerflüssigkeit und entsprechender Abkühlung des Heiss-gases. Der Wärmeinhalt der Heiss- bzw. Rauchgase ist also in diesem Stadium bereits zum grossen Teil auf die Wärme-trägerflüssiglceit bzw. auf den hieraus entstandenen Dampf übergegangen, jedenfalls aber auf einem niedrigeren Temperaturniveau. Durch weitere Abkühlung des verbleibenden Heissgases bzw. durch Kondensation der Dampfkomponente wird der Wärmeinhalt nun auf abermals niedrigerem Temperaturniveau auf das Sekundär-Wärmeträgermedium übertragen. In a heating system with these features, the heat is transferred from the hot gas to the primary heat transfer fluid initially by direct contact between the gas and the liquid, and preferably in a fine distribution with a correspondingly large contact surface by spraying. A mixture of more or less cooled hot gases and steam of the heat transfer fluid is thus initially created. In principle, however, it is also possible to work essentially without evaporation, that is to say with essentially the sole heating of the primary heat transfer fluid and corresponding cooling of the hot gas. At this stage, the heat content of the hot or flue gases has already largely transferred to the heat transfer liquid or to the steam generated from it, but at any rate at a lower temperature level. By further cooling the remaining hot gas or by condensing the steam component, the heat content is now transferred to the secondary heat transfer medium at a further lower temperature level.

Die Erfindung arbeitet also mit einem Zwischenwand-Wärmetauscher zur Abkühlung der Heissgase auf die Austrittstemperatur, wobei der Dampfgehalt der Heissgase, vor allem die verdampfte Primär-Wärmeträgerflüssigkeit aus dem vorangehenden Direkt-Wärmeübergangsbereich, aus-kondensiert und sein Wärmeinhalt in Form der Kondensationswärme nutzbar gemacht wird. Dies kann in gleichwertiger Weise mit der bekannten Anlage nicht erreicht werden, selbst wenn die Austrittstemperatur des Direkt-Wärmeüber-gangsbereiches durch erhöhte Flüssigkeitszufuhr vergleichsweise niedrig gehalten wird. Bei den praktikablen Austrittstemperaturen ist nämlich der Dampfdruck von Wasser, der hauptsächlich anwendbaren Primär-Wärmeträgerflüssigkeit, immer noch so hoch, dass beträchtliche Dampf- und Wärmemengen im Abgas enthalten sind. Dies gilt übrigens auch für weitere bekannte Anlagen der eingangs genannten Art, z.B. diejenige nach US-Patentschrift 4 017 277, welche jedoch überhaupt keinen Zwischenwand-Wärmetauscher aufweist und daher von vorliegender Erfindung noch weiter entfernt ist. The invention thus works with an intermediate wall heat exchanger for cooling the hot gases to the outlet temperature, the steam content of the hot gases, especially the vaporized primary heat transfer fluid from the preceding direct heat transfer area, being condensed out and its heat content being made usable in the form of the condensation heat . This cannot be achieved in an equivalent manner with the known system, even if the outlet temperature of the direct heat transfer area is kept comparatively low by increased liquid supply. At the practical outlet temperatures, the vapor pressure of water, the primary primary heat transfer fluid, is still so high that considerable amounts of steam and heat are contained in the exhaust gas. Incidentally, this also applies to other known systems of the type mentioned at the beginning, e.g. that according to US Pat. No. 4,017,277, which, however, has no intermediate wall heat exchanger at all and is therefore still further from the present invention.

Gegebenenfalls kann jedoch die Ausgangs- Abkühlung des Heissgas- und Dampfstromes durch einen Wärmetauscher in Kombination mit einer vorangehenden Nass-Kondensation durch erneute Einspritzung einer Zusatz-Wärmeträgerflüssigkeit, z.B. wiederum der Primär-Wärmeträgerflüssigkeit, angewendet werden. Es wird dann also mit Einspritzung If necessary, however, the initial cooling of the hot gas and steam flow through a heat exchanger in combination with a previous wet condensation can be achieved by re-injection of an additional heat transfer fluid, e.g. again the primary heat transfer fluid can be used. So it will be with injection

2 2nd

5 5

10 10th

IS IS

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25 25th

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4® 4®

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SO SO

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einer Wärmeträgerflüssigkeit im Überschuss in den Verdampfungsbereich und/oder in einen dem Verdampfungsbereich nachgeordneten Kondensationsbereich sowie zusätzlich mit einem nachgeordneten Wärmetauscher gearbeitet. Solche Kombination lässt sich ausserdem bei grösseren Anlagen mit Vorteil kaskadenartig mit mehreren, nacheinander angeordneten Kondensations- bzw. Wärmetauscherbereichen ausführen. Es empfiehlt sich dabei insbesondere eine Ausführung der Kondensations- bzw. Wärmetauschbereiche in der Weise, dass die Wärmeträger-Zuführ-temperaturen in Gegenstromrichtung zum Heissgas- und Dampfstrom zunehmen. a heat transfer fluid in excess in the evaporation area and / or in a condensation area downstream of the evaporation area and additionally worked with a downstream heat exchanger. Such a combination can also advantageously be carried out in a cascade-like manner in larger systems with a plurality of condensation or heat exchanger regions arranged one after the other. It is particularly advisable to design the condensation or heat exchange areas in such a way that the heat transfer medium supply temperatures increase in the counterflow direction to the hot gas and steam flow.

Die im allgemeinen auftretende, weitgehende Verdampfung der Primär-Wärmeträgerflüssigkeit führt im nachgeordneten Kondensationsbereich zur Aufheizung eines Sekundär-Wärmeträgermediums sowie zur Bildung eines wärmetragenden Kondensats als aufgeheizte Primär-Wärmeträgerflüssigkeit. Letztere enthält gegebenenfalls auch den nur aufgeheizten Anteil der im Überschuss zugeführten Primär-Wärmeträgerflüssigkeit. Das erhaltene Kondensat kann gegebenenfalls unmittelbar zur Weiterverwendung gebracht und in die Wärmetauscheranordnung einer Heizungsanlage eingeführt werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedoch ein Wärmetauscher zwischen das Kondensat und den Wärmeträger der Heizungsanlage eingeschaltet, so dass unerwünschte Komponenten des Kondensats nicht in die Wärmetauscher der Heizungsanlage gelangen können. The generally occurring, extensive evaporation of the primary heat transfer fluid leads to the heating of a secondary heat transfer medium in the downstream condensation area and to the formation of a heat-carrying condensate as a heated primary heat transfer fluid. The latter may also contain only the heated portion of the primary heat transfer fluid supplied in excess. The condensate obtained can, if appropriate, be immediately put to further use and introduced into the heat exchanger arrangement of a heating system. According to a preferred embodiment of the invention, however, a heat exchanger is switched on between the condensate and the heat transfer medium of the heating system, so that undesired components of the condensate cannot get into the heat exchanger of the heating system.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Heizanlage besteht darin, dass in der Wärmeübertragungsvorrichtung, die mit unmittelbarer Einführung und Verdampfung einer Wärmeträgerflüssigkeit im Heissgasstrom arbeitet, jeweils nur sehr geringe, auf hoher Temperatur befindliche Flüssigkeits- bzw. Dampfmengen vorhanden sind, während der Kondensatsammeiraum zwar eine grössere Flüssigkeitsmenge enthält, jedoch auf vergleichsweise niedrigem Temperaturniveau. Ausserdem ist die letztgenannte Flüssigkeitsmenge nicht mit dem Kessel- bzw. Wärmetauscherinhalt üblicher Flüssigkeits-Heizanlagen zu vergleichen, sondern mit deren Vorlauf-Flüssigkeitsreservoir, welches im allgemeinen ohnehin erforderlich ist. Insgesamt ergibt sich infolge dieser Gesichtspunkte ein wesentlich verminderter Hochtemperatur-Wärmeinhalt, der beim Abschalten des Brenners seinen Wärmeinhalt an die Umgebung der Feuerung als Verlust abgibt. Der Langzeitwirkungsgrad wird also nur in geringem Mass durch Verluste während der Abschaltintervalle bestimmt bzw. beeinträchtigt und damit insgesamt verbessert. A particular advantage of the heating system according to the invention is that only very small amounts of liquid or steam at a high temperature are present in the heat transfer device, which works with the direct introduction and evaporation of a heat transfer fluid in the hot gas stream, while a larger amount of liquid is present in the condensate collection space contains, but at a comparatively low temperature level. In addition, the latter amount of liquid is not to be compared with the boiler or heat exchanger content of conventional liquid heating systems, but rather with their supply liquid reservoir, which is generally required anyway. Overall, these aspects result in a significantly reduced high-temperature heat content which, when the burner is switched off, releases its heat content to the surroundings of the furnace as a loss. The long-term efficiency is therefore only determined or impaired to a small extent by losses during the switch-off intervals and thus improved overall.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels erläutert. Further refinements and advantages of the invention are explained below using an exemplary embodiment illustrated in the drawing.

Das Ausführungsbeispiel umfasst einen Öl- oder Gasbrenner 1 als Heissgasquelle, einen hiervon ausgehenden Kanal mit einem Heissgas- bzw. Rauchgasstrom 2 und einer nachgeordneten Wärmeübertragungseinrichtung 3 sowie einen Kondensat- bzw. Wärmeträgersammler 8 mit nachgeordneter Heizungsanlage 100 für die Übertragung der Nutzwärme zum Endverbraucher. Die Wärmeübertragungseinrichtung sieht die Zuführung einer Primär-Wärmeträgerflüssigkeit 5 vor, die in einem Direkt-Wärmeübergangs- bzw. Verdampfungsbereich 4 in frei verteilter Form unmittelbar in Berührung mit dem Heissgasstrom 2 tritt. Die feine Verteilung der Wärmeträgerflüssigkeit erfolgt zweckmässig durch Einsprühen mittels Pumpen und Einspritzdüsen 15. Das Ausführungsbeispiel hat zwei hintereinandergeschaltete Kondensationsbereichabschnitte 6 und 6a im Anschluss an den Direkt-Wärmeübertragungs- und Verdampfungsbereich 4. The exemplary embodiment comprises an oil or gas burner 1 as a hot gas source, a channel extending therefrom with a hot gas or flue gas stream 2 and a downstream heat transfer device 3, and a condensate or heat carrier collector 8 with a downstream heating system 100 for the transfer of the useful heat to the end user. The heat transfer device provides for the supply of a primary heat transfer fluid 5, which comes into direct contact with the hot gas stream 2 in a freely distributed form in a direct heat transfer or evaporation area 4. The fine distribution of the heat transfer fluid is expediently carried out by spraying in by means of pumps and injection nozzles 15. The exemplary embodiment has two condensation area sections 6 and 6a connected in series following the direct heat transfer and evaporation area 4.

Die in den Verdampfungsbereich 4 eingesprühte Wärme- The heat sprayed into the evaporation area 4

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trägerflüssigkeit 5, beispielsweise Wasser, gelangt in Form eines aufsteigenden Dampfstromes 5a, der mit dem durch die Verdampfung bereits abgekühlten Heissgasstrom 2 vermischt ist, in nachgeordnete Kondensationsbereichabschnitte 6,6a. Das hier gebildete Kondensat, welches selbstverständlich auch die kondensierten Bestandteile aus dem Heissgas bzw. Rauchgas enthält, gelangt in Form eines Kondensatrücklaufes 5b in den Kondensat- bzw. Wärmeträgersammler 8. Die hierin befindliche, die verschiedenen Rücklaufkomponenten - einschliesslich diejenige einer zusätzlich eingesprühten Abkühlungs- und Kondensations-Wärmeträger-flüssigkeit - enthaltende Flüssigkeit 9, die also ein Gemisch aus kondensierten Komponenten und unmittelbar zurücklaufender Wärmeträgerflüssigkeit darstellt und zusammenfassend als «Kondensat» bezeichnet wird, gelangt über geeignete Entnahmevorrichtungen, nämlich eine Reinigungsstation 11 und Pumpe 12, zur nachgeordneten Heizungsanlage 100. Die Reinigungsstation 11 bewirkt zusammen mit der Absetzwirkung innerhalb des Sammlers 8 die Fernhaltung korrosiver und aggressiver Komponenten von der Heizungsanlage. Die sich im Sammler 8 absetzenden Verunreinigungen in Form von Schlamm können über einen Boden-ablass 8a abgezogen werden. Die Reinigungsstation 11 kann insbesondere mit Filtereinrichtungen und Dichte-Abscheidevorrichtungen, die Schadstoffe von im Vergleich zur neutralen Grundflüssigkeit höherer Dichte durch Schwerkraftwirkung abtrennen, und gegebenenfalls auch mit Reaktionssystemen für den chemischen Abbau von Schadstoffen versehen werden. Carrier liquid 5, for example water, passes in the form of an ascending vapor stream 5a, which is mixed with the hot gas stream 2 which has already cooled due to the evaporation, into downstream condensation area sections 6, 6a. The condensate formed here, which of course also contains the condensed constituents from the hot gas or flue gas, reaches the condensate or heat carrier collector 8 in the form of a condensate return 5b. The various return components located therein - including that of an additionally sprayed cooling and Condensation heat transfer liquid - containing liquid 9, which thus represents a mixture of condensed components and immediately returning heat transfer liquid and is collectively referred to as “condensate”, reaches the downstream heating system 100 via suitable removal devices, namely a cleaning station 11 and pump 12 Cleaning station 11 together with the settling effect within collector 8 keeps corrosive and aggressive components away from the heating system. The contaminants in the form of sludge which settle in the collector 8 can be drawn off via a floor drain 8a. The cleaning station 11 can in particular be provided with filter devices and density separating devices which separate pollutants from higher density than the neutral base liquid by gravity, and optionally also with reaction systems for the chemical degradation of pollutants.

Im einzelnen gilt für das dargestellte Ausführungsbeispiel folgendes: In particular, the following applies to the illustrated embodiment:

Auf den Direkt-Wärmeübergangsbereich 4 mit Düsenanordnung 15 für das Einsprühen der Primär-Wärmeträgerflüssigkeit 5 folgen die nacheinander angeordneten Kondensationsbereichabschnitte 6 und 6a. Ersterer wird durch oberflä-chenvergrössernde Einbauten 13, beispielsweise in Gitteroder Netzform oder in Form einer Schüttfüllung aus Körpern mit vergleichsweise grosser Oberfläche wie Raschig-ringe oder dergleichen, in Verbindung mit einer Düsenanordnung 17 für die Einführung zusätzlicher Abkühlungs- und ICondensations-Wärmeträgerflüssigkeit 7 gebildet. Diese Flüssigkeit wird im Heissgas- und Dampfstrom 2, 5a fein verteilt und führt zur weitgehenden Kondensation der Dampfkomponente. Dadurch ergibt sich der bereits erwähnte Rücklauf mit den Flüssigkeitskomponenten 5b und 7. Die Kondensation wird insbesondere durch die intensive gegenseitige Durchmischung der Flüssigkeit 7 und des aufsteigenden Dampfes 5a im Bereich der Einbauten 13 begünstigt. Die restliche Dampfkomponente 5a gelangt anschliessend in einen weiteren Kondensationsbereichabschnitt 6a, der durch einen Zwischenwand-Wärmetauscher 14 mit Zuführung eines Sekundär-Wärmeträgermediums 7a gebildet ist. Restliche Dampfkomponenten werden hier kondensiert, und das verbleibende Heissgas wird auf eine sehr niedrige Temperatur abgekühlt. The direct heat transfer area 4 with nozzle arrangement 15 for spraying the primary heat transfer fluid 5 is followed by the condensation area sections 6 and 6a arranged one after the other. The former is formed by internals 13 which enlarge the surface, for example in the form of a grid or mesh or in the form of a fill from bodies with a comparatively large surface area such as Raschig rings or the like, in connection with a nozzle arrangement 17 for introducing additional cooling and ICondensation heat transfer fluid 7. This liquid is finely distributed in the hot gas and steam stream 2, 5a and leads to extensive condensation of the steam component. This results in the return flow already mentioned with the liquid components 5b and 7. The condensation is promoted in particular by the intensive mutual mixing of the liquid 7 and the rising vapor 5a in the area of the internals 13. The remaining steam component 5a then passes into a further condensation area section 6a, which is formed by an intermediate wall heat exchanger 14 with the supply of a secondary heat transfer medium 7a. Remaining steam components are condensed here and the remaining hot gas is cooled to a very low temperature.

Es ist zu erwähnen, dass der Verdampfungsbereich 4 und der erste Kondensationsbereichabschnitt 6 räumlich nicht scharf voneinander getrennt sind. Tatsächlich kann eine räumliche Überlagerung beider Bereiche eintreten, und zwar in dem Masse, wie die eingesprühte Flüssigkeit 5 mit dem aufsteigenden Heissgasstrom 2 bis zur Verdampfung mitgerissen wird und gegebenenfalls auch in den Kondensationsbereichabschnitt gelangt. Wesentlich ist nur, dass eine ausreichende Kondensation der Dampfkomponente erfolgt, damit keine nutzbare Wärme in Form der Verdampfungswärme abgeführt wird. Diesem Zweck dient insbesondere die gezeigte Aufeinanderfolge mehrerer Kondensationsbereichabschnitte. Diese Aufeinanderfolge ermöglicht auch die It should be mentioned that the evaporation region 4 and the first condensation region section 6 are not spatially separated from one another. In fact, a spatial overlap of both areas can occur, to the extent that the sprayed-in liquid 5 is carried along with the rising hot gas stream 2 until it evaporates and, if appropriate, also reaches the condensation area section. It is only essential that there is sufficient condensation of the steam component so that no usable heat is dissipated in the form of the heat of vaporization. The sequence of a plurality of condensation region sections shown serves in particular for this purpose. This sequence also enables

3 3rd

5 5

10 10th

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20 20th

25 25th

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Anpassung der jeweiligen Wärmeträger-Zuführtemperaturen an die Abkühlungsverhältnisse des Heissgasstromes im Sinne einer wirksamen Gegenstrom-Wärmeübertragung. Im dargestellten Beispiel bewirkt der Wärmeaustauscher 14 die Ausnutzung der hier übertragenen Restwärme unmittelbar in der nachgeordneten Heizungsanlage 100. Hierzu ist der Wärmetauscher 14 mit dem Sekundärsystem eines weiteren Wärmetauschers 10 hintereinandergeschaltet, wobei letzterer pri-märseitig über die Entnahmevorrichtungen 11,12 mit dem Kondensat 9 aus dem Sammler 8 beaufschlagt wird. Hiermit ergibt sich wiederum eine Hintereinanderschaltung der Wärmetauscher innerhalb des Wärmeträgerkreislaufes 101 der Heizungsanlage 100 im Sine von in Durchlaufrichtung zunehmenden Zuführtemperaturen des Sekundär-Wärme-trägermediums. Die Vorlauftemperatur der Heizungsanlage ist also der relativ hohen Kondensattemperatur zugeordnet. Adaptation of the respective heat carrier supply temperatures to the cooling conditions of the hot gas flow in the sense of an effective countercurrent heat transfer. In the example shown, the heat exchanger 14 uses the residual heat transferred here directly in the downstream heating system 100. For this purpose, the heat exchanger 14 is connected in series with the secondary system of a further heat exchanger 10, the latter on the primary side using the removal devices 11, 12 with the condensate 9 the collector 8 is applied. This in turn results in a series connection of the heat exchangers within the heat transfer circuit 101 of the heating system 100 in a manner of increasing supply temperatures of the secondary heat transfer medium in the direction of flow. The flow temperature of the heating system is therefore assigned to the relatively high condensate temperature.

Als Primär-Wärmeträgerflüssigkeit 5 für den Verdampfungsbereich 4 wird im vorliegenden Beispiel der Rücklauf aus dem Primärsystem des Wärmetauschers 10 verwendet. Es ergibt sich somit ein Kreislauf der Primär-Wärmeträgerflüs-sigkeit 5 über die Zulaufleitung, den kondensierenden Rücklauf 5b und das Kondensat 9 im Sammler 8 und zurück über die Entnahmevorrichtung 11,12 zum Primärsystem des Wärmetauschers 10. In the present example, the return from the primary system of the heat exchanger 10 is used as the primary heat transfer fluid 5 for the evaporation area 4. This results in a circulation of the primary heat transfer fluid 5 via the inlet line, the condensing return 5b and the condensate 9 in the collector 8 and back via the removal device 11, 12 to the primary system of the heat exchanger 10.

Entsprechendes gilt für die zweite Wärmeträgerflüssigkeit 7, die im dargestellten Beispiel vom Primärsystem-Rücklauf des Wärmetauschers 10 abgezweigt wird. The same applies to the second heat transfer fluid 7, which is branched off from the primary system return of the heat exchanger 10 in the example shown.

Die Primär-Wärmeträgerflüssigkeit 5 muss nicht wie dargestellt im Kreislauf geführt sein, sondern sie kann auch als Frischwasser laufend zugeführt werden. Dies kommt insbesondere bei einem vergleichsweise niedrigen Anteil der durch Verdampfung und Kondensation entzogenen Nutzwärme aus dem Heissgasstrom in Betracht. Der laufende Frischwasserverbrauch tritt dann kaum belastend in Erscheinung. Selbstverständlich muss dann aus dem Sammler 8 die entstehende Überschussmenge abgezogen werden, soweit diese s nicht zur Deckung von Flüssigkeitsverlusten dient. The primary heat transfer fluid 5 does not have to be circulated as shown, but it can also be supplied continuously as fresh water. This comes into consideration in particular in the case of a comparatively low proportion of the useful heat extracted from the hot gas stream by evaporation and condensation. The ongoing consumption of fresh water then hardly appears to be a burden. Of course, the resulting excess quantity must then be subtracted from the collector 8, insofar as this does not serve to cover liquid losses.

Die Heizungsanlage 100 kann auch unmittelbar an die Wärmeträgerentnahme des Sammlers 8 angeschlossen sein. Das Mengenstromverhältnis zwischen zirkulierender Wärmeträgerflüssigkeit und in die Heizungsanlage eintretender io Wärmeträgerflüssigkeit kann dabei durch geeignete Ventilanordnungen eingestellt bzw. gesteuert werden. The heating system 100 can also be connected directly to the heat transfer medium of the collector 8. The mass flow ratio between circulating heat transfer fluid and io heat transfer fluid entering the heating system can be adjusted or controlled by suitable valve arrangements.

Im allgemeinen wird die Wärmeträgerflüssigkeit bei der unmittelbaren Einführung in den Heissgasstrom nicht nur rasch aufgeheizt, sondern auch wenigstens teilweise verdampft. In Sonderfällen mit vergleichsweise geringer Heiss-gastemperatur und Zufuhr grosser Flüssigkeitsmengen kann die Verdampfung jedoch zurücktreten, so dass sich im wesentlichen lediglich eine Aufheizung der Wärmeträgerflüs-sigkeit mit entsprechend intensiver Abkühlung des Heiss-gases durch den unmittelbaren Kontakt mit der fein verteilten Flüssigkeit ergibt. Allerdings tritt die Verbesserung des Wirkungsgrades in vollem Masse erst bei einer Ausführung mit beträchtlichem Anteil an verdampfter Wärmeträgerflüssigkeit in Erscheinung, wobei dann eine nachgeordnete Trok-kenabkühlung bzw. Trockenkondensation angezeigt ist. In general, the heat transfer fluid is not only quickly heated when it is introduced directly into the hot gas stream, but is also at least partially evaporated. In special cases with a comparatively low hot gas temperature and the supply of large quantities of liquid, however, the evaporation can recede, so that essentially only heating of the heat transfer fluid results with correspondingly intensive cooling of the hot gas through direct contact with the finely divided liquid. However, the improvement in efficiency only appears to a full extent in the case of a version with a considerable proportion of evaporated heat transfer fluid, in which case a subsequent dry cooling or dry condensation is indicated.

Damit lassen sich praktisch konstante Kesselwirkungsgrade über den gesamten Auslastungsbereich erzielen. Sie liegen, bezogen auf den unteren Heizwert, bei ca. 95 - 100%. 30 Die übers Jahr gemittelten Wirkungsgrade dieses System liegen um 3 - 50% höher als die mit den heutigen Systemen erreichten Wirkungsgrade. This means that practically constant boiler efficiencies can be achieved across the entire utilization range. Based on the lower calorific value, they are approx. 95 - 100%. 30 The average efficiencies of this system over the year are 3 - 50% higher than the efficiencies achieved with today's systems.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (7)

652 485 PATENTANSPRÜCHE652 485 PATENT CLAIMS 1. Heissgas-Flüssigkeits-Heizanlage, umfassend eine Heissgasquelle (1) und eine von einer wärmeabführenden Primär-Wärmeträgerflüssigkeit (5) durchströmte Wärmeübertragungseinrichtung (3), die einen Direkt-Wärmeüber-gangsbereich (4) mit unmittelbarer Berührung zwischen dem Heissgas (2) und der Primär-Wärmeträgerflüssigkeit (5) 1. Hot gas-liquid heating system, comprising a hot gas source (1) and a heat transfer device (3) through which a heat-dissipating primary heat transfer fluid (5) flows, which has a direct heat transfer area (4) with direct contact between the hot gas (2) and the primary heat transfer fluid (5) sowie einen Primär-Wärmeträgerrücklauf (5b, 7) für die Wärmeabführung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Direkt-¥/ärmeübertragungsbereich (4) für eine bezüglich des Primär-Wärmeträgerrücklaufs (5b, 7) zusätzliche Wärmeabfuhr ein Wärmetauscher (14) mit einem vom Heissgas durch wärmeleitende Wände getrennten Sekundär-Wärmeträgermedium (7a) in Richtung des Heissgasstromes nachgeordnet ist. and a primary heat transfer medium return (5b, 7) for heat dissipation, characterized in that the direct heat / heat transfer area (4) for additional heat removal with respect to the primary heat transfer medium return (5b, 7) has a heat exchanger (14) with a heat exchanger Hot gas is separated by heat-conducting walls secondary heat transfer medium (7a) in the direction of the hot gas flow. 2. Heissgas-Flüssigkeits-Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Direkt-Wärmeübertragungsbereich (4) ein Kondensationsbereich (6,6a) nachgeordnet ist, der den Wärmetauscher (14) mit dem vom Heissgas-Primärwärmeträgerdampf-Gemisch durch wärmeleitende Winde getrennten Sekundär-Wärmeträgermedium aufweist. 2. Hot gas-liquid heating system according to claim 1, characterized in that the direct heat transfer area (4) is followed by a condensation area (6, 6a), which separates the heat exchanger (14) with the hot gas / primary heat transfer steam mixture by heat-conducting winds Has secondary heat transfer medium. 3. Heissgas-Flüssigkeits-Heizanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensationsbereich (6, 6a) ausser dem Wärmetauscher (14) wenigstens einen zusätzlichen Direkt-Wärmeübergangsbereich (6) mit Zuführung einer in unmittelbare Berührung mit dem Heissgas-Primär-wärmeträgerdampf-Gemisch tretenden Zusatz-Wärmeträger-flüssigkeit (7) umfasst, wobei der Wärmetauscher (14) in Strömungsrichtung des Heissgas-Primärwärmeträgerdampf-Gemisches (2,5a) hinter dem zusätzlichen Direkt-Wärmeübergangsbereich (6) angeordnet ist. 3. hot gas-liquid heating system according to claim 2, characterized in that the condensation area (6, 6a) in addition to the heat exchanger (14) at least one additional direct heat transfer area (6) with the supply of a in direct contact with the hot gas primary heat transfer steam - Mixing additional heat transfer fluid (7), wherein the heat exchanger (14) is arranged in the flow direction of the hot gas / primary heat transfer vapor mixture (2,5a) behind the additional direct heat transfer area (6). 4. Heissgas-Flüssigkeits-Heizanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung für die Zusatz-Wärmeträgerflüssigkeit (7) von der Zulaufleitung für die Primär-Wärmeträgerflüssigkeit (5) abgezweigt ist. 4. hot gas-liquid heating system according to claim 3, characterized in that the feed line for the additional heat transfer fluid (7) is branched off from the feed line for the primary heat transfer fluid (5). 5. Heissgas-Flüssigkeits-Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär-Wärmeträgerflüssigkeit in geschlossenem Kreislauf (5,5b, 7, 9) durch die Primärseite eines Wärmetauschers (10) einer Wärmenutzungsanlage (100) geführt ist. 5. hot gas-liquid heating system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the primary heat transfer fluid in a closed circuit (5,5b, 7, 9) through the primary side of a heat exchanger (10) of a heat utilization system (100) . 6. Heissgas-Flüssigkeits-Heizanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sekundär-Wärmeträgerkreislauf (101) der Wärmenutzungsanlage (100) durch eine Sekundärseite der beiden Wärmetauscher (14,10) derart geführt ist, dass das Sekundär-Wärmeträgermedium (7a) zuerst durch den im Heissgasstrom angeordneten Wärmetauscher (14) und anschliessend durch den Wärmetauscher (10) der Wärmenutzungsanlage (100) strömt. 6. hot gas-liquid heating system according to claim 5, characterized in that a secondary heat transfer circuit (101) of the heat utilization system (100) through a secondary side of the two heat exchangers (14,10) is guided such that the secondary heat transfer medium (7a) first flows through the heat exchanger (14) arranged in the hot gas flow and then through the heat exchanger (10) of the heat utilization system (100). 7. Heissgas-FIüssigkeits-Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Primär-Wärmeträgerrücklauf (5b, 7) in eine Reinigungsstation (11) mit einer Schwerkraft-Abscheidevorrichtung und/oder einer chemischen Reaktionsstufe für den Abbau von Schadstoffen gelangt. 7. Hot gas liquid heating system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the primary heat transfer medium return (5b, 7) in a cleaning station (11) with a gravity separator and / or a chemical reaction stage for the degradation of pollutants reached.