DE4206649A1 - Einrichtung zur nutzung der im abgas eines abgaserzeugers enthaltenen abwaerme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Nutzung der im Abgas eines Abgaserzeugers enthaltenen Abwärme, an dessen Ab­ gasaustritt eine beispielsweise in einen Kamin ausmündende Ab­ gasleitung angeschlossen ist, wobei mindestens ein Teil des in der Abgasleitung geführten Abgases durch wenigstens einen Wär­ metauscher geleitet wird.

Die in verbrennungstechnischen Anlagen zur Erzeugung von Wärme anfallenden Abgase werden über eine Abgasleitung in Kamine, Schornsteine oder dergleichen und von dort in die freie Atmosphäre abgeleitet. Die Abgase enthalten aufgrund ihrer jeweils noch gegebenen Temperatur nutzbare Wärmeenergie. Es ist bekannt, die Abgase durch Wärmetauscher zu leiten, die dem Abgas vor seiner Ableitung in den Kamin noch nutzbare Wärme entziehen.

Die vom Abgaserzeuger zum Kamin führende Abgasleitung ist so dimensioniert, daß die anfallende Abgasmenge problemlos abgeleitet werden kann. Insbesondere bei großtechnischen Kesselanlagen fallen erhebliche Abgasmengen an, so daß die Abgasleitungen entsprechende Querschnitte aufweisen. In die Abgasleitung eingeschaltete Wärmetauscher müssen deshalb in der Lage sein, die anfallenden Abgasmengen durchzuleiten. Dies bedingt entsprechende Dimensionierung und damit verbunden entsprechenden Bauaufwand für einen oder mehrere Wärmetau­ scher. Darüberhinaus müssen die Wärmetauscher auch so ausge­ legt werden, daß sie die im Abgas enthaltenen Wärmemengen auch verarbeiten können. Ist ein Wärmetauschar zu klein ausgelegt, kann es zu Überhitzungen und dadurch bewirkten Betriebsstörun­ gen kommen. Überhitzungen können jedoch auch dann auftreten, wenn der Wärmetauscher richtig ausgelegt ist, jedoch die im Sekundärkreis des Wärmetauschers gewinnbare Wärme nicht ab­ gerufen wird, wenn also der Wärmetauscher nicht arbeitet.

Die Wärmetauscher zur Nutzung der Abgaswärme sind deshalb stets so ausgelegt, daß sie bei einem mit Maximalleistung be­ triebenen Abgaserzeuger die dann anfallenden Wärmemengen und Abgasmengen verarbeiten können. Dies bedingt, daß die Wärme­ tauscher bei mittleren oder minimalen Leistungen der Abgas­ erzeuger überdimensioniert sind.

Um dies zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, Teilströme des Abgases durch dann geringer dimensionierte Wärmetauscher zu leiten. Dabei kann jedoch auch das Problem der Überhitzung auftreten, wenn aus den Wärmetauschern die gewinnbare Wärmeenergie nicht abgerufen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Nutzung der im Abgas eines Abgaserzeugers enthaltenen Ab­ wärme zu schaffen, die in der Lage ist, sich wechselnden Be­ triebszuständen des Abgaserzeugers anzupassen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmetauscher in einer von der Abgasleitung abgezweigten und wieder angeschlossenen Bypassleitung angeordnet ist und daß der Bypassleitung ein Mittel zur Erzeugung einer Abgaszwangs­ strömung durch den Wärmetauscher zugeordnet ist.

Über einen oder mehrere Bypassleitungen können Teilströme von Abgas aus der Abgasleitung abgezweigt und durch einen oder auch mehrere in jeder Bypassleitung befindlichen Wärmetauscher geleitet werden. Dabei hat das Mittel zur Erzeugung einer Ab­ gaszwangsströmung durch den Wärmetauscher die vorteilhafte Wirkung, daß ein ausnutzbarer Teilstrom des Abgases nur dann durch den Wärmetauscher geleitet wird, wenn dem Wärmetauscher auch Nutzwärme aus seinem Sekundärkreis entnommen wird. Wärme­ stau und Überhitzung werden dann vermieden.

Das Mittel zur Erzeugung einer Abgaszwangsströmung kann ein in den Wärmetauscher integriertes Gebläse sein. Das Ge­ bläse kann einen über die Bypassleitung abgezweigten Teilstrom des auszunutzenden Abgases durch den Wärmetauscher drücken oder saugen.

Bei abgeschaltetem Gebläse, z. B. dann, wenn keine Nutzwär­ me aus dem Wärmetauscher abgerufen wird, strömt nahezu die Ge­ samtmenge des Abgases durch die Abgasleitung in den Kamin.

Selbst bei Betriebsstörungen der Wärmetauscher kann der Be­ trieb des Abgaserzeugers unverändert aufrechterhalten werden, ohne die Wärmetauscher zu beschädigen.

Desweiteren zeichnet sich die erfindungsgemäße Einrichtung dadurch aus, daß eine mit Datenverarbeitung und entsprechendem Programm arbeitende Zentralsteuerung für das Gebläse vorgese­ hen ist. Dadurch ist es in besonders zweckmäßiger Weise mög­ lich, den Betrieb der Einrichtung zur Ausnutzung der Abwärme an wechselnde Betriebszustände, z. B. Leistungen des Abgas­ erzeugers und damit unterschiedliche Abgasmengen und Abgas­ temperaturen stufenlos anzupassen. Wird z. B. vom Wärmetauscher eine konstante Leistung verlangt, kann entsprechend bei­ spielsweise bei absinkender Abgastemperatur des Abgaserzeugers mehr Abgas über die Bypassleitung vom Gebläse zum Wärme­ tauscher gefördert werden, indem das Gebläse von der Zen­ tralsteuerung hochgeregelt wird und umgekehrt.

Um die Betriebsabläufe mit der Zentralsteuerung zu automa­ tisieren, können in den Abgaswegen, der Bypassleitung und in Leitungen auf der Sekundärseite des Wärmetauschers an die Zen­ tralsteuerung angeschlossene Sensoren vorgesehen sein. Die Sensoren melden entsprechende Parameter an die Zentralsteu­ erung, die diese Daten verarbeitet und je nach dem entspre­ chenden Programm den Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Nutzung der Wärme im Abgas steuert und regelt. Es können z. B. unterschiedliche Sensoren für die Erfassung von Tempera­ turen, Druck, Differenzdrücken, Mengen, Feuchtegehalt und dergleichen vorgesehen sein.

Da bei einer Ausnutzung der Abwärme im Abgas Taupunkt­ temperaturen unterschritten werden, ist es möglich, wenigstens einen Wärmetauscher vorzusehen, der zur Trocknung von dem Abgas beimischbarer Frischluft und leichter Aufheizung des Gesamtabgases dient. Die getrocknete Frischluft und die Aufhei­ zung ist in der Lage, bei Unterschreitung der Taupunkttem­ peratur die relative Feuchte des kondensierten Abgases weit zu senken. Die Zentralsteuerung überwacht im Kamin und regelt und steuert Feuchtegehalt und Unterdruckverhältnisse der gesamten Abgasführung.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, daß sich damit auch bereits im Betrieb befindliche wärmetechnische Anlagen, die Abgas abgeben, jederzeit nachrüsten lassen. Jede wärmetechnische Anlage benötigt eine zwischen Abgasaustritt und Kamineintritt liegende Abgasleitung, an die die erfin­ dungsgemäße Bypassleitung mit Wärmetauschern problemlos anschließbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Die Zeichnung zeigt schematisch einen Abgaszerzeuger 1, von dem eine das Abgas in einen Kamin 2 führende Abgasleitung 3 abgeht. Eine Bypassleitung 4 ist von der Abgasleitung 3 abge­ zweigt und führt in einen Wärmetauscher 5, der mit einem inte­ grierten Gebläse 6, das als Mittel zur Erzeugung einer Abgas­ zwangsströmung im Bypass 4 dient, ausgerüstet ist. Die Bypass­ leitung 4 tritt an der Rückseite des Wärmetauschers 5 wieder aus und ist wieder an die Abgasleitung 3 angeschlossen. Im Se­ kundärkreis des Wärmetauschers 5 befindliche Vorlauf- und Rücklaufleitungen sind mit 6 und 7 bezeichnet.

Eine Zentralsteuerung 8, die mit Datenverarbeitung und entsprechender Software ausgerüstet ist, steuert den Betrieb des Gebläses 6 im Wärmetauscher 5, und zwar in Abhängigkeit von Sensoren an den Meßpunkten P1 bis P8 in den Abgaswegen sowie in Vorlauf und Rücklauf 6 und 7 des Wärmetauschers 5. Die von den Sensoren zur Zentralsteuerung geführten Signallei­ tungen sind durch gepunktet gezeichnete Linien angedeutet.

Claims (7)

1. Einrichtung zur Nutzung der im Abgas eines Abgaserzeu­ gers enthaltenen Abwärme, an dessen Abgasaustritt eine bei­ spielsweise in einen Kamin ausmündende Abgasleitung ange­ schlossen ist und bei der mindestens ein Teil des in der Abgasleitung geführten Abgases durch wenigstens einen Wärme­ tauscher geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (5) in einer von der Abgasleitung (3) abgezweigten und wieder angeschlossenen Bypassleitung (4) an­ geordnet ist und daß der Bypassleitung (4) ein Mittel zur Er­ zeugung einer Abgaszwangsströmung durch den Wärmetauscher (5) zugeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erzeugung einer Abgaszwangsströmung ein in den Wärmetauscher (5) integriertes Gebläse (6) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Datenverarbeitung und entsprechendem Programm ar­ beitende Zentralsteuerung (8) für das Gebläse (6) vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an vorbestimmten Stellen der Abgaswege (2, 3), der Bypass­ leitung (4) und in Leitungen (6, 7) auf der Sekundärseite des Wärmetauschers (5) an die Zentralsteuerung (8) angeschlossene Sensoren (P1 bis P8) vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Sensoren (P1 bis P8) für die Erfassung von Temperaturen, Druck, Differenzdruck, Mengen, Feuchtegehalt und dergleichen vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Wärmetauscher (5) zur Trocknung von dem Abgas beimischbarer Frischluft vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzlicher Wärme­ tauscher zur Temperaturerhöhung des bereits kondensierten Ab­ gases vorgesehen ist.