DE3233407A1 - Waermetauscher zur waermerueckgewinnung aus schlaemmen o. dgl. fluessigkeiten, insbes. zur waermeuebertragung von faulschlamm auf rohschlamm - Google Patents
Waermetauscher zur waermerueckgewinnung aus schlaemmen o. dgl. fluessigkeiten, insbes. zur waermeuebertragung von faulschlamm auf rohschlammInfo
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Description
3 2 J ό 4 ϋ 7
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung aus Schlämmen o. dgl. Flüssigkeiten, insbes. zur Wärmeübertragung
von Faulschlamm auf Rohschlamm, mit zumindest einem schlammdurchflossenen Rohr.
Bei Kläranlagen ist es bekannt, das Faulgas einerseits zur Erzeugung von elektrischer und/oder mechanischer Energie heranzuziehen,
andererseits die dabei abfallende Wärme für die Beheizung des Faulbehälters und sonstiger Betriebseinrichtungen zu
verwenden. Allerdings kann die Primärenergie nur zum Teil als Wärme genutzt werden, die häufig zur vollständigen Beheizung
des Faulbehälters und der Betriebseinrichtungen nicht ausreicht. Um dieses Defizit unter Berücksichtigung der in den
letzten Jahren erheblich gestiegenen Energiekosten im Wege einer Kraftwärmekopplung unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ausgleichen
zu können, wird nicht nur der Einsatz von Wärmepumpen zur Nutzung der Wärme im Abwasser diskutiert, sondern auch die
Nutzung der Wärme des Faulschlammes. Die Wärmerückgewinnung aus Faulschlamm wird fast ausschl. dann durchgeführt, wenn der Faulschlamm
entweder zur Konditionierung oder zur Hygienisierung auf höhere Temperaturen (200 0C bis 70 0C) aufgeheizt und für
weitere biologische Prozesse oder sonstige Behandlungen abgekühlt werden muß. Die Wärmerückgewinnung erfolgt regelmäßig
mittels zwei Doppelrohr-Wärmeübertragern aus zwei konzentrischen Rohren, durch welche unter Zwischenschaltung eines Wärmeträgerfluid-Kreislaufes
der behandelte Faulschlamm gekühlt und der frische Rohschlamm aufgeheizt wird. Ein derartiger Wärmeträgerfluid-Kreislauf
verlangt nicht nur die Installation einer Umwälzpumpe sowie von Absperr- und Steuerorganen, sondern bedingt
auch erhebliche Wärmeverluste. Darüber hinaus muß die treibende Temperaturdifferenz zwischen Faulschlamm und Rohschlamm
auf zwei Wärmeübertragereinheiten aufgeteilt werden. Die
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Folge let eine erhebliche Vergrößerung der gesamten benötigten Wärmeübertragungsfläche und damit der Anlagekosten. - Besonders
ungünstig wirkt sich die Aufteilung der treibenden Temperaturdifferenz auf solche Fälle aus, bei denen nur kleine Aufheizbzw.
Abkühltemperaturdifferenzen erzielt werden können, wie z. B. bei der Rückgewinnung von Wärmeenergie aus Faulschlamm
mit 30 0C bis 37 0C. Hierbei wird der wirtschaftlich übertragbare
Anteil der zur Verfügung stehenden Energie reduziert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung aus Schlämmen o. dgl. Flüssigkeiten, insbes.
Wärmeübertragung von Faulschlamm auf Rohschlamm, der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der selbst bei' niedrigen
Faulschlammtemperaturen eine wirtschaftliche Wärmerückgewinnung unter Berücksichtigung verhältnismäßig geringer Anlagekosten gewährleistet.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Wärmetauscher dadurch, daß das Rohr in zumindest vier Kammern
unterteilt ist und die innenliegenden Kammerwände Wärmeübertragungsflächen
bilden und die unterschiedlichen Medien Rohschlamm/Faulschlamm jeweils zwei benachbarte Kammern im Gegenstrom
durchfließen. Anders ausgedrückt werden die jeweils diagonal gegenüberliegenden Kammern von gleichen Medien
(Rohschlamm/Faulschlamm) durchflossen, so daß an den Wärmeübertragungsflächen
das Gegenstromprinzip eingehalten wird. - Nach Lehre der Erfindung sind die für die Wärmeübertragung
zur Verfügung stehenden Flächen - d. h. die von einerseits dem Faulschlairm und andererseits dem Rohschlamm gleichzeitig benetzten
Flächen - derart groß, daß hinreichender Wärmeübergang selbst bei niedrigen Temperaturen bzw. geringen Temperaturdifferenzen
gewährleistet ist, obwohl der spezifische Wärmeübergang mit abnehmender Strörnungsturbulenz, die ihrerseits proportional
zur Fließgeschwindigkeit ist, infolge der zur Ver-
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meidung von Verstopfungen hinreichend großen Kammerquerschnitte
zurückgeht. Im übrigen macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, daß Thixotropieeffekte auftreten, die umso ausgeprägter
sind, je höher der Feststoffgehalt des Schlammes ist. Diese
Thixotropieeffekte haben zur Folge, daß die Fließfähigkeit des Schlammes während eines Strömungsvorganges durch dauernde
Scherbeanspruchung (Reibung) ständig zunimmt. Die Wärmeübertragung wird da lurch günstig beeinflußt.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt.
So sieht die Erfindung nach einer Ausführungsform vor,
daß das Rohr als ein durch gekreuzte Wärmeübertragungsflächen bzw. Kammerwände symmetrisch gevierteltes Rundrohr ausgebildet
ist. Nach einer anderen Ausführungsform mit ebenfalls selbständiger
Bedeutung ist das Rohr als ein durch die Wärmeübertragungsflächen symmetrisch in vier Kammern unterteiltes Kastenrohr
aus kammernbildenden Kastenprofilen und/oder U-Profilen
und/oder L-Profilen und/oder Flachprofilen ausgebildet. Bei
beiden Ausführungsformen kann es sich um längsentwickelte Wärmetauscher handeln, die beispielsweise zwischen Eindicker
und Faulbehälter eingesetzt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß das kreisförmige oder kastenförmige Rohr unter
Bildung von hin- und rückführenden Rohrsträngen verlegt ist und die Rohrstränge in ihren Umkehrbereichen - also bis auf Einlauf
und Auslauf - über Rückbögen miteinander verbunden sind.
Nach einer Ausführungsform mit selbständiger Bedeutung ist vorgesehen,
daß eine Mehrzahl von hin- und rückführenden dicht bei dicht verlegten Rohrsträngen mit kastenförmigem Rohrquerschnitt,
Rückbögen und Übergangsstücken für den Übergang von kastenförmigem Rohrquerschnitt auf kreisförmigem Rohrquerschnitt zu einer
kompakten Baueinheit zusammengefaßt sind. Wird dieser Wärmetauscher als Baueinheit gesehen, so ist das Gegenstromprinzip
erhalten. Werden jedoch einzelne Wärmeübertragungsflächen an-
grenzender Kastenrohre betrachtet, so ergeben sich in einigen Fällen Gleichstromverhältnisse. Vorzugsweise sind zwei oder
mehr Baueinheiten dicht bei dicht unter Zwischenschaltung von Isolierschichten zusammengefaßt, um wohldefinierte Wärmeübertragungsverhältnisse
auf engstem Raum zu erhalten. Die Rohre und zumindest die Wärmeübergangsflächen können aus Metall
und/oder wärmefestem Kunststoff bestehen, also auch aus beiden Materialien aufgebaut sein.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß ein Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung aus
Schlämmen o. dgl. Flüssigkeiten, insbes. zur Wärmeübertragung von behandeltem Faulschlamm auf frischen Rohschlarom verwirklicht
wird, der besonders wirtschaftlich und ohne apparativen bzw. anlagentechnischen Aufwand arbeitet. Das gilt selbst für solche
Fälle, bei denen nur kleine Aufheiz- und Abkühltemperaturdifferenzen
erzielt werden können, wie z. B. bei der Rückgewinnung von Wärmeenergie aus Faulschlamm von 30 0C bis 37 0C, weil eine
direkte Schlamm/Schlamm-Wärmeübertragung unter Zwischenschal-, tung von verhältnismäßig großen Wärmeübertragungsflächen verwirklicht
wird. Tatsächlich wird nach Lehre der Erfindung ein völlig neuartiger Wärmetauschertyp vorgeschlagen, der sowohl
bei Gegenstrom- als auch Gleichstromverhältnissen einwandfrei arbeitet, und zwar unter Berücksichtigung hinreichend großer
Strömungsquerschnitte zur Vermeidung von Ablagerungen und schließlich Verstopfungsgefahr. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher
läßt sich darüber hinaus ebenso in Kompaktbauweise verwirklichen, wie in längs ausgedehnten Anlagen einbauen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 einen als gevierteltes Rundrohr ausgebildeten Wärmetauscher
in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 einen aus Kastenrohren aufgebauten Wärmetauscher in Kompaktbauweise, in Seitenansicht,
Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 2 in Frontansicht, Fig. 4 den Gegenstand nach Fig. <2 in Rückansicht,
Fig. 5 einen Schnitt A,B durch den Gegenstand nach Fig. 2
in vergrößerter Darstellung,
Fig. 6 einen Ausschnitt Z, X aus dem Gegenstand nach Fig. 2, Fig. 7 den Gegenstand nach Fig. 6 in Ansicht C und
Fig. 8 den Gegenstand nach Fig. 6 in Ansicht D.
In den Figuren ist ein Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung aus
aufgeheiztem Faulschlamm, insbes. zur Wärmeübertragung von Faulschlamm auf Rohschlamm in Kläranlagen dargestellt, mit zumindest
einem schlammdurchflossenen Rohr 1. Das Rohr 1 ist in
zumindest vier Kammern 2, 3, 4, 5 unterteilt. Die innenliegenden Kammerwände bilden Wärmeübertragungsflächen 6. Die unterschiedlichen
Medien Rohschlamm/Faulschlamm durchfließen jeweils zwei benachbarte Kammern 2,3 bzw. 4,5 im Gegenstrom, d. h. die
sich diagonal gegenüberliegenden Kammern 2,5 bzw. 3,4 werden jeweils dem gleichen Medium - einerseits Rohschlamm, andererseits
Faulschlamm - parallel durchflossen.
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Nach einer Ausführungsform ist das Rohr 1 als ein durch gekreuzte Wärmeübertragungsflächen 6 bzw. Kammerwände symmetrisch
gevierteltes Rundrohr ausgebildet. - Nach einer anderen Ausführungsform ist das Rohr 1 als ein durch die Wärmeübertragungsflächen
6 symmetrisch in vier Kammern 2 bis 5 unterteiltes Kastenrohr aus kammernbildenden Kastenprofilen und/oder U-Profilen
und/oder L-Profilen und/oder Flachprofilen ausgebildet. Es besteht die Möglichkeit, das Rohr 1 mit kreisförmigem oder
kastenförmigem Querschnitt unter Bildung von hin- und rückfüh- , renden Rohrsträngen zu verlegen und die Rohrstränge in ihren
Umkehrbereichen - bis auf das Einlaufende und Auslaufende über Rückbögen 7 miteinander zu verbinden. Im Falle eines
kastenförmigen Rohrquerschnittes verwendet man Übergangsstücke 8 für den Übergang des kastenförmigen Querschnitts auf den
kreisförmigen Querschnitt der Rückbögen. Die Rückbögen 7 und Übergangsstücke 8 sind demontierbar. .
Das gilt auch für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung,
wonach eine Mehrzahl von hin- und rückführenden dicht bei dicht verlegten Rohrsträngen 9 mit kastenförmigem Rohrquerschnitt,
Rückbögen 7 und Übergangsstücken für eben den Übergang vom kastenförmigen Rohrquerschnitt auf kreisförmigen Rohrquer- ■,
schnitt zu einer kompakten Baueinheit zusammengefaßt sind. Dabei können auch zwei oder mehr Baueinheiten dicht bei dicht
unter Zwischenschaltung von Isolierschichten 10 zusammengefaßt sein. - Die Rohre 1 und zumindest die Wärmeübergangsflächen 6
bestehen aus Metall und/oder wärmefestem Kunststoff.
-J-
Leerseite
Claims (7)
1.1 Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung aus Schlämmen o. dgl. Flüssigkeiten
zur Wärmeübertragung von Faulschlamm auf Rohschlamm, mit zumindest einem schlammdurchflossenen Rohr, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr (1) in zumindest vier Kammern (2, 3, 4, 5) unterteilt ist und die innenliegenden Kammerwände Wärmeübertragungsflächen
(6) bilden, und daß die unterschiedlichen Medien Rohschlamm/Faulschlamm jeweils zwei benachbarte Kammern (2,
5 bzw. 3, 4) im Gegenstrom durchfließen.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Rohr (1) als ein durch gekreuzte Wärmeübertragungsflächen (6) symmetrisch
gevierteltes Rundrohr ausgebildet ist.
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3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr (1) als ein durch die Wärmeübertragungsflächen (6)
symmetrisch in vier Kammern (2 bis 5) unterteiltes Kastenrohr aus kammernbildenden Kastenprofilen, U-Profilen, L-Profilen
und/oder Flachprofilen ausgebildet ist.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Rohr (1) unter Bildung von hin- und rückführenden Rohrsträngen verlegt ist und die Rohrstränge in
ihren Umkehrbereichen über Rückbögen (7) miteinander verbunden ■ sind.
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von hin- und rückführenden dicht bei dicht verlegten Rohrsträngen (9) mit kastenförmigem
Rohrquerschnitt, Rückbögen (7) und Übergangsstücken (8) für den Übergang vom kastenförmigen Rohrquerschnitt auf kreisförmigen
Rohrquerschnitt zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Baueinheiten dicht bei dicht unter Zwischenschaltung
von Isolierschichten (10) zusammengefaßt sind. l
7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet
, daß die Rohre (1) und zumindest die Wärmeübergangsflächen (6) aus Metall und/oder wärmefestem Kunststoff
bestehen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823233407 DE3233407A1 (de) | 1982-09-09 | 1982-09-09 | Waermetauscher zur waermerueckgewinnung aus schlaemmen o. dgl. fluessigkeiten, insbes. zur waermeuebertragung von faulschlamm auf rohschlamm |
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DE19823233407 DE3233407A1 (de) | 1982-09-09 | 1982-09-09 | Waermetauscher zur waermerueckgewinnung aus schlaemmen o. dgl. fluessigkeiten, insbes. zur waermeuebertragung von faulschlamm auf rohschlamm |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3233407A1 true DE3233407A1 (de) | 1984-03-15 |
DE3233407C2 DE3233407C2 (de) | 1987-03-12 |
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ID=6172766
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823233407 Granted DE3233407A1 (de) | 1982-09-09 | 1982-09-09 | Waermetauscher zur waermerueckgewinnung aus schlaemmen o. dgl. fluessigkeiten, insbes. zur waermeuebertragung von faulschlamm auf rohschlamm |
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DE102021108653A1 (de) | 2021-04-07 | 2022-10-13 | Alfred Herrmann | Wärmegewinnung aus Gärsubstrat |
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DE3233407C2 (de) | 1987-03-12 |
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