DE2625099A1 - Flue gas heat recovery system - uses heat carrier in stages to reduce flue gas temp. below dew point - Google Patents

Flue gas heat recovery system - uses heat carrier in stages to reduce flue gas temp. below dew point

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Abstract

The heat exchanger assembly (4) consists of several stages arranged in series into the flue gas duct. The gas passage is axial through several tubular paths. Each path has a spirally wound wire to produce a whirl action on the flue gas movement and to improve the heat transfer. Laterally to the axial movement of the flue gas the heat carrier is connected to the shell of the flue gas ducting with inlet and outlet in radial direction. Several heat carrier circuits are applied yielding heat carrier with different leaving temperatures for different uses. When the flue gas reaches the final stage its temp. has dropped below the due point, condensation sets in and the flue emits dry and considerably less harmful gas. The condensate is collected in sump (15) and disposed of.

Description

Anlage zurAttachment to

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung Verfahren zur Abgaswärmerückgewinnung Zusammenfassung s wird ein Verfahren zur mindestens teilweisen Rückgewinnung der Abgaswärme von Verbrennungsanlagen vorgeschlagen, indem die Abgase unter ihren Taupunkt abgekühlt werden.Patent and utility model application process for exhaust gas heat recovery Summary s is a process for at least partial recovery of the Exhaust heat from incinerators is suggested by keeping the exhaust gases below their dew point be cooled down.

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der lattung des Hauptanpruchs. Bekanntlich ist der Wirkungsgrad des Warmetauschers besonders dann günstig, wenn eine Ankühlung der Abgase x unterhalb von deren Taupunkt erfolgt. Hierbei bildet sich jedoch schweflige Säure, die insbesondere zu einer Versottun, des stromab des Wärmetauschers gelegenen Kamins sowie zu einer Zerstürung des Wärmetauschers selbst führt. Während noch ein Wärmetauscher mit vertretbarem Aufwand aus korrosionsbeständigem Material herstellbar ist, läßt sich an den Kaminen meistens nichts ändern. Aus diesem stunde wurde schon vorgeschlagen infolge Abgabe der Verdampfungswärme beim Kondensieren (DT-OS 24 25 100), im Strömungsweg der Abgase mindestens eine den Wärmetauscher umgehende Bypaßleitung zum Zuführen von heißen Verbrennungsgasen in die Abgas leitung stromab des Wärmetauschers vorzusehen. Hierdurch werden die Abgase stromab des Wärmetauschers wieder auf Temperaturen oberhalb des Taupunktes erwärmt. Abgesehen davon, daß eine derartige Anlage sehr teuer ist, ist damit nicht garantiert, daß die Aufwärmung bei vernilnftiger Wärmeableitung durch den Wärmetauscher noch ausreichend ist, um bei Kaminaustritt eine ber dem Taupunkt liegende Temperatur aufzuweisen.PRIOR ART The invention is based on a method the battens of the main claim. The efficiency of the heat exchanger is well known particularly favorable when the exhaust gases x cool below their dew point he follows. Here, however, sulphurous acid is formed, which in particular leads to a Soot, the chimney downstream of the heat exchanger and destruction the heat exchanger itself leads. While still a heat exchanger with reasonable Effort can be produced from corrosion-resistant material, can be seen on the chimneys mostly not change anything. For this hour it has already been proposed as a result of the submission the heat of evaporation during condensation (DT-OS 24 25 100), in the flow path the exhaust gases at least one bypass line bypassing the heat exchanger for feeding of hot combustion gases to be provided in the exhaust line downstream of the heat exchanger. This causes the exhaust gases downstream of the heat exchanger to return to temperatures above warmed up to the dew point. Apart from the fact that such a system is very expensive, this does not guarantee that the heating will take place with reasonable heat dissipation through the heat exchanger is still sufficient to achieve an over the chimney outlet To have a dew point temperature.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauntanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß mehr oder weniger trockene Abgase in den Kamin stromab des Wärmetauschers gelangen, so daß lediglich der Wärmetauscher selbst und die das Kondensat ab leitenden Teile aus gegen schwefli,e Säure bestindigem Material hergestellt sein müssen. Bezogen auf den unteren Heizwert der Brennstoffe läßt sich ein Gesamtwirkungsgrad von Über 100 g erzielen. Bezogen auf den oberen Heizwert, ein nresamtwirkungsgrad von ca. 95 %. Da die aus dem Wärmetauscher austretenden Abgase trocken und damit säurefrei sind, bestehen weitere Vorteile der Erfindung darin, daß 1. keine Verrottung des Kamins möglich ist und 2. auch die Umwelt durch weniger Abgasemissionen bellstift wird.Advantages of the invention The method according to the invention with the characterizing Features of the Haunt claim has the advantage that more or less dry exhaust gases get into the chimney downstream of the heat exchanger, so that only the heat exchanger itself and the parts conducting the condensate against sulfur, e Acid-resistant material must be made. In relation to the lower calorific value of the fuels, an overall efficiency of over 100 g can be achieved. Based on the upper calorific value, a total efficiency of approx. 95%. Because the from the heat exchanger Exiting exhaust gases are dry and therefore acid-free, there are further advantages the invention is that 1. no rotting of the chimney is possible and 2. also the environment is barking up through fewer exhaust emissions.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung sowie eine Vorrichtung zur Ausübung des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Insbesondere die in Anspruch 10 genannte Vorrichtung ist auch außerhalb des eingangs genannten Verfahrens anwendbar, beisuielsweise bei WRrmetauschern, die mit Wärmeträgern arbeiten, deren Zulaufteriperatur oberhalb des Taununktes liegt. Der Vorteil dieses auch für sich zu betrachtenden Gegenstandes besteht insbesondere darin, daß die Konvektion verbessernde, in den Rohren des Wärmetauschers angeordnete Spiralen gleichzeitig zur Reinigung der Rohre diene.The measures listed in the subclaims are advantageous Further development and improvement as well as a device for exercising the main claim specified procedure possible. In particular the device mentioned in claim 10 can also be used outside of the above-mentioned procedure, for example at Heat exchangers that work with heat carriers whose inlet temperature is above of the dew point. The advantage this also to be considered for itself The object is in particular that the convection-improving, in the Tubes of the heat exchanger arranged spirals at the same time for cleaning the tubes serve.

Auch für sich ist der Gegenstand des Anspruchs 12 zu betrachten.The subject matter of claim 12 is also to be considered in and of itself.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vereinfacht in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is simplified in FIG shown in the drawing and described in more detail below.

Beschreibung der Erfindung Im Abgasrohr 1 eines von einem Brenner 2 befeuerten Kessels 3 sind Rohrblndelwärmetauscher 4 angeordnet. Diese Wärmetauscher 4 kühlen das Abgas auf unter dem TauDunkt liegende Temteraturen ab. In dem dargestellten Beispiel sind fÜnf Wärmetauscher hintereinander angeordnet Die die Wärmetauscher durchströmenden Wärmeträger werden vorzugsweise so gewahlt, daß die mit der höheren Zulauftemperatur als erstes von den heißen Abgasen durchströmt werden. So ist es denkbar, daß der erste Wärmetauscher 5 Wärme für die Gebäudeheizung liefert mit einer Eintrittstemperatur von ca. 50° C. Der nächste stromab gelegene Wärmetauscher 6 kann die Wärme fÜr eine Lüftungsanlage aufnehme mit einer Eintrittstemperatur von ca. 350 C. Der anschliessende Wärmetauscher 7 kann mit 280 C Eintrittstemseratur für eine Fußbodenheizung verwendet werden und der sich daran anschliessende Wärmetauscher 8 mit einer Eintrittstemneratur von 250 C rir die Aufheizung des Wassers eines Schwimmbads. Endlich kann ein sich daran anschliessender Wärmetauscher 9 Eintrittstemoeraturen mit 200 C Brauchwarmwasser oder sonstige niederere Temperaturen erforderliche Medien aufheizen.Description of the invention In the exhaust pipe 1 one of a burner 2 fired boiler 3, tubular heat exchangers 4 are arranged. These heat exchangers 4 cool the exhaust gas to temperatures below the dew point. In the illustrated For example, five heat exchangers are arranged one behind the other The heat transfer medium flowing through is preferably chosen so that the one with the higher The hot exhaust gases flow through the inlet temperature first. That's the way it is It is conceivable that the first heat exchanger 5 also supplies heat for heating the building an inlet temperature of approx. 50 ° C. The next downstream heat exchanger 6 can absorb the heat for a ventilation system with an inlet temperature of approx. 350 C. The subsequent heat exchanger 7 can with an inlet temperature of 280 C. can be used for underfloor heating and the subsequent heat exchanger 8 with an entry temperature of 250 C rir the heating of the water of a swimming pool. Finally, an adjoining heat exchanger can 9 inlet temperatures with 200 C domestic hot water or other lower temperatures required media Warm up.

Um einen besonders guten Wärmebergang zwischen Abgas und vom Abgas durchströmten Rohren 10 der Wärmetauscher 4 zu erhalten, sind in den Rohren 10 Spiralen 11 angeordnet, welche eine starkere Verwirbelungen der Abgase bewirken. Jedem Rohr 10 eines Wärmetauschers ist ein entsnrechendes Rohr eines anderen Wärmetauschers achsgleich zugeordnet. Hierdurch ist es möglich, entweder eine durchgehende Spirale fÜr alle Wärmetauscher zu verwenden oder die einzelnen Spiralen miteinander zu verbinden.A particularly good heat transfer between the exhaust gas and from the exhaust gas To obtain through-flow tubes 10 of the heat exchanger 4 are 10 spirals in the tubes 11 arranged, which is a stronger Cause turbulence in the exhaust gases. Each tube 10 of a heat exchanger is a corresponding tube of another heat exchanger assigned on the same axis. This makes it possible to either use a continuous spiral To use for all heat exchangers or to connect the individual spirals with each other.

Die Spiralen 11 sind über Stäbe 12 mit einem Deckel 13 des Abgasrohres 1 verbunden, der in Achsrichtung der Rohre 10 in einem unmittelbar stromab der Wärmetauscher 4 im Abgasrohr 1 angeordneten Krümmer 14 vorgesehen ist. Bei Entfernen des Krümmers vom Abgasrohr werden über die Stäbe 12 die SDiralen 11 aus den Rohren 10 gezogen und bewirken dadurch eine Reinigung derselben von Rußteilen.The spirals 11 are via rods 12 with a cover 13 of the exhaust pipe 1 connected, in the axial direction of the tubes 10 in a directly downstream of the heat exchanger 4 arranged in the exhaust pipe 1 manifold 14 is provided. When removing the elbow The S spirals 11 are drawn out of the pipes 10 from the exhaust pipe via the rods 12 and thereby effect a cleaning of the same from soot parts.

Das sich durch die Wärmetauscher bildende Kondensat wird in einem Sumpf 15 des Abgasrohres 1 gesammelt und zu einem Behälter 16 abgeleitet. Der Abschnitt des Abgasrohres, welcher die Wärmetauscher und diesen SumDf enthilt, ist vorzugsweise aus einem korrosionsbeständigen Material, insbesondere Edelstahl, hergestellt.The condensate formed by the heat exchanger is in one Collected sump 15 of exhaust pipe 1 and diverted to a container 16. The section of the exhaust pipe, which contains the heat exchanger and this SumDf, is preferred made of a corrosion-resistant material, in particular stainless steel.

Den wirtschaftlichen Vorteil der Erfindung zeigt folgendes Zahlenbeistiel. Bei einem Kessel mit 7500 kcal/Nm3 ergibt sich bei einer Kesselgastemperatur von 1550 C und Kondensationstemneratur (Tautunkt) von 1020 C ein Wärmerückgewinn von 867 kcal/iim3.The following numerical example shows the economic advantage of the invention. For a boiler with 7500 kcal / Nm3, with a boiler gas temperature of 1550 C and condensation temperature (dew point) of 1020 C a heat recovery of 867 kcal / iim3.

Dies bedeutet einen Gesamtwärmerdrückgewinn von 11,56 .This means a total heat pressure gain of 11.56.

Von der technischen Seite der Wärmerückgewinnung ist es vorteilhaft, wenn der Taununkt nicht zu niedrig ist. So ist der Taununkt von Erdgas-Abgasen mit 590 C relativ ungünstig.From the technical side of heat recovery, it is advantageous if the dew point is not too low. So is the dew point of natural gas with exhaust 590 C relatively unfavorable.

Um diesen Taupunkt zu erhöhen, wird erfindungsgemäß in das Abgas stromauf des Wärmetauscher 4 ein entsprechendes Additiv über eine Vorrichtung 18 eingespritzt oder eingedampft. Hierdurch ist der Taupunkt auf den von Ölfeuerungsabgasen anhebbar.In order to increase this dew point, according to the invention, the exhaust gas is upstream of the heat exchanger 4, a corresponding additive is injected via a device 18 or evaporated. As a result, the dew point can be raised to that of oil combustion exhaust gases.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (15)

Ansprüche 1. Verfahren zur teilweisen Rückgewinnung der Abraswärme von Verbrennungsanlagen mittels mindestens einem im Abgasstrom angeordneten Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zulauftemperatur den Wärmeträgers im Wärmetauscher (4) die Abgase unter ihren Taupunkt abrekkühlt werden und das Keulensat abreleitet wird. Claims 1. A method for partially recovering the waste heat of incineration plants by means of at least one heat exchanger arranged in the exhaust gas flow, characterized in that the heat transfer medium in the heat exchanger by the inlet temperature (4) the exhaust gases are cooled down to below their dew point and the Keulensat discharged will. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung stufenweise erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the cooling takes place in stages. 3. verfahren nach Anspruch 1 sier 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Abgas stromab vom Wärmetauscher (4) ein Temperaturfühler angeerinet ist, der bei überschreiten der taupunkttemperatur die Federungsanlage (2) abschaltet.3. The method according to claim 1 sier 2, characterized in that im Exhaust gas downstream from the heat exchanger (4) a temperature sensor is attached, which at the suspension system (2) switches off if the dew point temperature is exceeded. 4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmetauscher (4) mindestens ein vom Rauchgas durchströmtes und vom Wärmeträger umstrümtes Bündel von Rohren (10) dient.4. Device for performing the method of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (4) is at least one through which the flue gas flows and the bundle of tubes (10) around which the heat transfer medium flows is used. 5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wärmetauscher (5, 6, 7, 8, 9) kaskadenartig hintereinander angeordnet sind.5. Device for performing the method according to one of the preceding Claims, characterized in that several heat exchangers (5, 6, 7, 8, 9) are cascaded are arranged one behind the other. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenzeichnet, daß die Kalsaftenmperatur den Wärmeträger unterdschiedlich ist.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the Kalsaftenmperatur the heat transfer medium is different. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weiter stromab im Abgas angeordneten Tauscher (7, 8, 9) auch die geringere Zulauftemperatur aufweisen, als die weiter stromauf gelegelen Tauscher (5, 6).7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the further downstream in the exhaust gas exchanger (7, 8, 9) also the lower inlet temperature have than the exchangers located further upstream (5, 6). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Wärmetauscherrohre in Strömungsrichten ansteirend angeordnet sind und daß das zurücksträmende Kondensat @@er einen Sammler (15, 16) ableitbar ist. 8. Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that that the axes of the heat exchanger tubes are arranged ansteirend in flow directions are and that the backflowing condensate @@ er a collector (15, 16) can be derived is. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (1) stromab des Wärmetauschers (4) einer Krümmer (14) aufweist, der eine in Achsrichtung des Wärmetauschers (4) gelegene und durch einen Deckel (13) verschließbare Öffnung hat.9. Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that that the exhaust pipe (1) has a manifold (14) downstream of the heat exchanger (4), the one located in the axial direction of the heat exchanger (4) and through a cover (13) has closable opening. 10. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Deckel (13) Stäbe (12) angeordnet sind, die @@ die @@re @@@ des Wärmetauschers (4) ragende soiralenförmige Achschnitte aufweisen.10. Device in particular according to claim 9, characterized in that that on the cover (13) rods (12) are arranged, the @@ the @@ re @@@ of the heat exchanger (4) have protruding soiral axis sections. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Spiralen geringfügig kleiner ist als der Rohrinnendurchmesser.11. The device according to claim 10, characterized in that the The outer diameter of the spirals is slightly smaller than the inner diameter of the pipe. 12. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abgas stromauf des Wärmetauschers (11) ein den Taununkt änderndes Additiv beigegeben wird.12. The method or device according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas upstream of the heat exchanger (11) has the dew point changing additive is added. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Additv eine Taupunkterhöhung bewirkt.13. The method according to claim 12, characterized in that the additive causes an increase in the dew point. 14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, daß das Addditiv eingespritzt wird.14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the additive is injected. 15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv in Gasform (Dampft) eingeblasen wird.15. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the additive is blown in in gaseous form (steam).
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