EP0123242A2 - Rauchgasbeheizter Wärmetauscher für Feuerungsanlagen mit schwefelhaltigen Brennstoffen - Google Patents

Rauchgasbeheizter Wärmetauscher für Feuerungsanlagen mit schwefelhaltigen Brennstoffen Download PDF

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EP0123242A2
EP0123242A2 EP84104261A EP84104261A EP0123242A2 EP 0123242 A2 EP0123242 A2 EP 0123242A2 EP 84104261 A EP84104261 A EP 84104261A EP 84104261 A EP84104261 A EP 84104261A EP 0123242 A2 EP0123242 A2 EP 0123242A2
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
insert body
heat
flue gas
heat storage
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EP84104261A
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EP0123242B1 (de
EP0123242A3 (en
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Alfons Jaumann
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Individual
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Publication of EP0123242A3 publication Critical patent/EP0123242A3/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/04Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases

Definitions

  • the invention relates to a flue gas-heated heat exchanger for furnaces with sulfur-containing fuels, with a housing through which the flue gas flows and provided with at least one heat storage insert body, in which passages for a medium that absorbs and dissipates the flue gas heat, for example water or air, are arranged.
  • a flue gas-heated heat exchanger of the type mentioned can be integrated in a boiler, but can also be retrofitted to existing combustion systems, in particular central heating systems. It reduces exhaust gas losses. Because it is also able to store a part of the exhaust gas heat, it is particularly advantageous in intermittently operated furnaces, because the heat storage insert body provides further heating of the heat-dissipating medium during the non-burning times, as a result of which a more uniform heat emission from the heat exchanger is achieved and unwanted condensation of corrosive flue gas components can be suppressed.
  • the increasing pollution of the environment makes it advisable to reduce the pollutant emissions from combustion systems, in particular also from building heating systems, even more than before.
  • the invention is based on the object of designing a flue gas-heated heat exchanger of the type mentioned at the outset in such a way that it additionally leads to a reduction in the pollutant emissions of a furnace equipped with it.
  • the heat storage insert body has or limits passage channels for the flue gas, the total diameter of which is larger than the diameter of the boiler flue gas outlet connection piece, and the heat storage insert body is made at least in the area of its flue gas passage channels consists of a material or has a coating which binds sulfur compounds at relatively low temperatures.
  • the main aim is to adsorb the sulfur compounds.
  • the heat storage insert body can be made, for example, from one or more hollow-brick bricks made of clay or sand-lime brick or from porous blocks made of aerated concrete, pumice, expanded clay, lime granules or limestone gravel, which are able to absorb a surprisingly high proportion of those from the boiler escaping and contained by the larger passage cross section in the heat storage slowing flue gas contained mineral acid vapors.
  • the adsorption effect can be increased by an additional flue gas filter layer in the heat exchanger, for example by a coke pack through which the flue gas must flow.
  • the heat storage insert body of a heat exchanger designed according to the invention can be designed by the choice of the number of its individual bodies both in terms of its heat storage and adsorption capacity and in terms of its flue gas passage cross section in the modular system in various sizes and accommodated in a suitably and sufficiently large-sized unit housing.
  • the heat exchanger can therefore be easily adapted to different sized firing systems.
  • the cost of materials is low. This fulfills an important requirement for the use of the heat exchanger in every building heating system.
  • the heat storage insert body is expediently designed to be exchangeable, so that it can be partially or completely replaced for maintenance or after saturation of its adsorption areas.
  • the exhaust gas temperature can be reduced by the heat exchanger more than usual, even below 100 0 C and thus using condensation heat, without the risk of sooting the chimney into which the Flue gases are passed on.
  • a heat exchanger designed according to the invention thus results in addition to the recovery of part of the flue gas heat in connection with heat storage, a binding of a large part of the sulfur compounds contained in the flue gas, a greater reduction in the exhaust gas temperature than usual and inevitably also a greater filling of dust, which forms additional adsorption or absorption material.
  • a heat exchanger according to the invention can be produced in numerous shapes, for example rectangular or round in cross-section, adapted to the largely boiler-related space conditions in building heating systems.
  • the heat exchangers shown schematically in the drawing are merely selected individual examples, which can be attached to a boiler room wall or placed on a boiler, for example.
  • the heat exchanger 10 shown in Fig. 1 has a rectangular, for example made of stainless steel housing 11 and is horizontally divided into several individual areas. In its lower area, a dust-collecting chamber 12 is formed, into which a flue gas connecting piece 13 opens at the side, which connects with the smoke gas exhaust port of a boiler, not shown, is connectable.
  • the dust collection chamber 12 is accessible through a closable cleaning opening 14 and is delimited at the top by a support frame 15 on which a heat storage insert body 16 is constructed from individual hollow hole bricks 17 stacked side by side and one above the other.
  • La shows a section of a set of mutually spaced to form flow gaps 18 'and hollow holes 17 arranged in the gap, which have vertically aligned passage channels 18 in the insert body 16, through which the flue gas from the dust collection chamber 12 in the upper part of the housing 11 can flow.
  • There - separated by two layers of further heat storage bodies 19 - chambers 20 and 21 are formed, in which only schematically indicated coils 21 are arranged.
  • the coils 21 return water of a hot water central heating system, not shown, or process water for the removal of flue gas heat is passed through. From the upper chamber 21, the flue gas is conducted downward in a channel 23 that extends over the entire width of the housing 10 along a side wall to a flue gas outlet opening 24 of the housing 11.
  • the housing 11 is provided on the side wall having the connecting piece 13 in its central region with a large opening which can be closed by a door (not shown), through which the hollow-hole brick 17 forming the heat storage insert body 16 can be exchanged.
  • FIG. 2a and 2b show a heat exchanger 30, which has a similar internal structure as the heat exchanger according to FIG. 1, but serves to heat room air, which is pressed by means of a schematically indicated fan 31 through pipes or metal hoses 32, which are in the upper part of the housing 33 are arranged in two chambers 34 through which the flue gas flows.
  • the air outlet connection is designated in the drawing with the reference number 35.
  • the lower half of the housing 33 is provided in the same way as in the heat exchanger 10 with a heat storage insert body 16 'composed of individual hollow bricks or hollow stones, which is arranged on a support frame 15' above a dust collection chamber 12 '.
  • the flue gas sweeps from the inlet opening 13 'through the hollow bricks or hollow stones of the heat storage insert body 16' and through a filter layer 36 of coke placed on the insert body 16 'into the heat exchanger chambers 34.
  • the flue gas is withdrawn from the uppermost heat exchanger chamber 34 again an exhaust duct 37 which extends over the entire width of a side wall to a flue gas outlet opening 38 formed in the lower region of the housing 33.
  • Fig. 2b shows the heat exchanger 30 with its housing 33, designed for a smaller boiler.
  • the total flue gas passage cross section and the heat storage volume are practically halved by reducing the heat storage insert body 16 ".
  • FIG - Insert body 16 " While in the embodiment according to FIG - Insert body 16 "only three columns of hollow bricks 17 'or hollow stones. The one through the Removal of hollow perforated brick space 39 is closed by walls 39 ', so that no flue gases can flow through here.
  • the hollow perforated bricks 17, 17 'used in the heat exchangers 10 and 30 are made of clay or sand-lime brick. Both materials have been shown to be able to adsorb a significant proportion of the sulfur compounds contained in the flue gas.
  • the heat storage insert body can of course also be made from other materials which cause a strong binding of SO, but the materials mentioned above are the cheapest. It is extremely important to keep the price of such heat stores as low as possible in order to achieve the mass use of heat stores that is desirable to reduce pollution.
  • Fig. 3 shows a schematic longitudinal section through a heat exchanger 40, which in turn is intended for heating room air by means of the exhaust gas heat.
  • plate-shaped ceramic bodies 41 are arranged vertically at a distance parallel to one another.
  • the plate body can be composed of several individual stones.
  • channels 52 are formed in the ceramic body, through which the air to be heated is pressed by means of a blower 42.
  • the channels 52 are not shown in the ceramic bodies 41 of FIG. 3 for the sake of clarity, but dashed arrows 43 indicate the path that the air takes through the ceramic stones, which alternately through lower connecting stones 44 or upper connecting stones 45, in detail in Fig. 6 Darge are connected.
  • the flue gas entering the heat exchanger through an inlet connection 46 reaches the spaces 47 between the individual ceramic bodies 41. These spaces are divided by metal sheets 48, all of which are anchored to an upper support plate 49. The sheets 48 end at a distance from the lower connecting blocks 44.
  • the flue gas takes a path indicated by solid arrows through all the spaces 47 and leaves the heat exchanger 40 through an outlet connection 53.
  • the outlet opening for the air to be heated is designated by the reference number 54. Behind this outlet opening 54 there is an air compensation chamber 55 in the upper part of the heat exchanger 40, in which a fresh air admixture to the heated room air can take place.
  • the lower and upper connecting blocks 44 and 45 are provided with plug-in tube connections 56 according to FIG. 5. There are narrow connecting blocks that each run between the openings of the channels 52 of two adjacent ceramic plates 51. There are gaps between the individual connecting blocks 44, 45 through which the flue gases can pass. At the bottom of the housing of the heat exchanger 40 there are soot and dust deposition chambers 57 which can be opened below the spaces 47 in a manner not shown. Also in the case of the heat exchanger 40, the housing is open at least on one side and can be closed by a door (not shown). The ceramic plates 41 can be replaced through this opening.
  • FIG. 4 shows a heat exchanger 50 which has a similar structure to the heat exchanger according to FIG. 3.
  • the air passage channels 52 equipped ceramic plates 51 are narrower than the ceramic plates 41 and also lined up with narrower gaps 58.
  • the openings of the channels 52 of adjacent ceramic plates 51 are connected via individual plug-in heads 59 with plug-in tube bridges 60, between which the flue gas can change from one intermediate space 58 to the next intermediate space.
  • the plug heads 59 themselves are continuous strips which alternately prevent passage of the flue gases over the lower or the upper end of a ceramic plate 51.
  • the ceramic plates 41 and 51 are provided on both sides with a coating 61 made of a SO x- binding material, for example a calcareous mass. After this coating has been saturated with SO x , the ceramic plates 41, 51 can be removed and regenerated in an alkaline liquid. A new coating of the ceramic plates is also conceivable.
  • Fig. 5 shows a plan view of a block 65 for a heat storage insert body of the heat exchanger, in which both slot-shaped through channels 66 for the flue gas and round through channels 67 for air or water, that is, for the heat-dissipating medium, are formed.
  • the block 65 is formed, for example, from sand-lime brick, the walls of the round through channels 67 being provided with an air and water impermeable cover layer.
  • the building blocks 65 can be packed tightly against one another, and the connection of the round through channels 67 of neighboring building blocks 65 can take place by means of plug-in pipe bends 68 provided with seals, not shown, according to FIG. 7.

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Abstract

Bei dem rauchgasbeheiten Wärmetauscher ist ein als Wärmespeicher dienender Einsatzkörper (16, 16') aus einem Material gefertigt oder mit einer Beschichtung (61) versehen, das bzw. die geeignet ist, im Rauchgas vorhandene Schwefelverbindungen zu binden. Diese Bindung wird dadurch begünstigt, daß der Rauchgas-Durchlaßbereich (Kanäle 18, 47, 58, 66) größer ist als derjenige des Heizungskessel-Rauchgasauslaßstutzens, also im Wärmetauscher eine Verlangsamung der Rauchgasströmung erreicht wird. Der Schwefelverbindungen aufnehmende Wärmespeicher-Einsatzkörper kann zweckmäßig aus mehren Einzelbausteinen (17, 17', 41, 51) im Baukastensystem zusammengesetzt sein.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen rauchgasbeheizten Wärmetauscher für Feuerungsanlagen mit schwefelhaltigen Brennstoffen, mit einem vom Rauchgas durchströmten, mit mindestens einem Wärmespeicher-Einsatzkörper versehenen Gehäuse, in welchem Durchgänge für ein die Rauchgaswärme aufnehmendes und ableitendes Medium, beispielsweise Wasser oder Luft, angeordnet sind.
  • Ein rauchgasbeheizter Wärmetauscher der genannten Art kann in einen Heizkessel integriert sein, kann aber auch an bereits vorhandene Feuerungsanlagen, insbesondere Zentralheizungsanlagen nachträglich angeschlossen werden. Er bewirkt eine Senkung der Abgasverluste. Dadurch, daß er in der Lage ist, einen Teil Abgaswärme auch zu speichern, ist er insbesondere bei intermittierend betriebenen Feuerungsanlagen von Vorteil, weil der Wärmespeicher-Einsatzkörper während der brennfreien Zeiten eine Weitererwärmung des wärmeableitenden Mediums erbringt, wodurch eine gleichmäßigere Wärmeabgabe des Wärmetauschers erzielt und eine unerwünschte Kondensation korrosiver Rauchgasbestandteile unterdrückt werden kann.
  • Die steigende Umweltverschmutzung läßt es ratsam erscheinen, auch die Schadstoffemission von Feuerungsanlagen, insbesondere auch von Gebäudeheizungsanlagen noch stärker als bisher zu verringern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rauchgasbeheizten Wärmetauscher der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er zusätzlich zu einer Verringerung der Schadstoffemission einer mit ihm bestückten Feuerungsanlage führt.
  • Die gestellte Aufgabe wird mit dem rauchgasbeheizten Wärmetauscher erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmespeicher-Einsatzkörper Durchlaßkanäle für das Rauchgas aufweist oder begrenzt, deren Gesamtdurcbmesser größer als der Durchmesser des Heizungskessel-Rauchgasauslaßstutzens ist, und der Wärmespeicher-Einsatzkörper mindestens im Bereich seiner Rauchgas-Durchlaßkanäle aus einem Material besteht oder eine Beschichtung aufweist, welche Schwefelverbindungen bei relativ niederen Temperaturen bindet. Dabei ist vorwiegend an eine Adsorption der Schwefelverbindungen gedacht. Hierzu kann der Wärmespeicher-Einsatzkörper beispielsweise aus einem oder mehreren Hohllochziegeln aus Ton oder Kalksandstein oder aus möglichst porösen Bausteinen aus Gasbeton, Bims, Blähton, Kalkgranulat oder Kalkschotter gefertigt sein, die in der Lage sind, einen überraschend hohen Anteil der in dem aus dem Heizkessel ausströmenden und sich durch den größeren Durchlaßquerschnitt im Wärmespeicher verlangsamenden Rauchgas enthaltenen mineralsauren Dämpfe zu adsorbieren. Die Adsorptionswirkung kann noch durch eine zusätzliche Rauchgas-Filterschicht im Wärmetauscher erhöht werden, beispielsweise durch eine Kokspackung, durch welche das Rauchgas hindurchströmen muß.
  • Durch einen Gehalt an Eisen, insbesondere Eisen(II)- oder Eisen(III)-Verbindungen im Einsatzkörpermaterial oder in seiner Beschichtung wird eine Oxydation von Schwefeldioxyd zu Schwefeltrioxyd oder Schwefelsäure, die sich beide leichter adsorbieren und mit Kalk neutralisieren lassen als Schwefeldioxyd, begünstigt.
  • Der Wärmespeicher-Einsatzkörper eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmetauschers läßt sich durch die Wahl der Anzahl seiner Einzelkörper sowohl hinsichtlich seiner Wärmespeicher- und Adsorptions-Kapazität als auch hinsichtlich seines Rauchgas-Durchlaßquerschnittes im Baukastensystem in verschiedenen Größen ausbilden und in einem passend und ausreichend groß dimensionierten Einheitsgehäuse unterbringen. Der Wärmetauscher läßt sich also leicht an unterschiedlich große Feuerungsanlagen anpassen. Der Materialkostenaufwand ist gering. Damit ist eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz des Wärmetauschers in jeder Gebäudeheizungsanlage erfüllt. Der Wärmespeicher-Einsatzkörper wird zweckmäßig auswechselbar ausgebildet, so daß er zur Wartung oder nach Sättigung seiner Adsorptionsbereiche teilweise oder vollständig ausgewechselt werden kann.
  • Dadurch, daß durch den Wärmetauscher im Rauchgas enthaltene Schwefelverbindungen weitgehend gebunden werden, kann die Abgastemperatur durch den Wärmetauscher stärker als üblich, auch unter 1000C und somit unter Ausnutzung von Kondensationswärme herabgesetzt werden, ohne daß die Gefahr einer Versottung des Kamins, in welches die Rauchgase weitergeleitet werden, besteht.
  • Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Wärmetauscher ergibt also neben der Verwertung eines Teiles der Rauchgaswärme in Verbindung mit einer Wärmespeicherung eine Bindung eines Großteils der im Rauchgas enthaltenen Schwefelverbindungen, eine stärkere Absenkung der Abgastemperatur als gewöhnlich und zwangsläufig auch eine stärkere Ausfüllung von Staub, der zusätzliches Adsorptions- oder Absorptionsmaterial bildet.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele erfindungsgemäß ausgebildeter Wärmetauscher anhand der beiliegenden, weitgehend schematisierten Zeichnung näher erläutert.
  • Im einzelnen zeigen:
    • Fig. 1 einen schmatischen zentralen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers;
    • Fig. la eine Teildraufsicht auf einen Hohllochziegelverband, der den Wärmespeicher-Einsatzkörper des Wärmetauschers bildet;
    • Fig. 2a einen schematischen zentralen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers;
    • Fig. 2b den Längsschnitt nach Fig. 2a bei auf die Hälfte seiner Größe reduziertem Wärmespeicher-Einsatzkörper;
    • Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers;
    • Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers;
    • Fig. 4a eine Draufsicht auf einen Baustein des Wärmespeicher-Einsatzkörpers;
    • Fig. 5 eine Draufsicht auf einen anderen Baustein eines Wärmespeicher-Einsatzkörpers, der Kanäle sowohl für das Rauchgas als auch für zu erwärmende Luft aufweist;
    • Fig. 6 eine Seitenansicht eines Abschlußbausteines mit Luftverbindungskanälen;
    • Fig. 7 einen Steckrohrbogen zur Verbindung zweier Luftkanäle eines Bausteines analog Fig. 5.
  • Ein Wärmetauscher gemäß der Erfindung läßt sich in zahlreichen, etwa an die weitgehend heizkesselbedingten Raumverhältnisse in Gebäudeheizungsanlagen angepaßten Formen mit beispielsweise rechteckigem oder rundem Querschnitt herstellen. Die in der Zeichnung schematisch dargestellten Wärmetauscher sind lediglich ausgewählte Einzelbeispiele, die beispielsweise an einer Heizraumwand befestigt oder auf einen Heizkessel aufgesetzt sein können.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Wärmetauscher 10 besitzt ein rechteckiges, beispielsweise aus nichtrostendem Stahl gefertigtes Gehäuse 11 und ist horizontal in mehrere Einzelbereiche untergliedert. In seinem unteren Bereich ist eine Staubfangkammer 12 ausgebildet, in welche seitlich ein Rauchgas-Anschlußstutzen 13 mündet, der mit dem Rauchgas-Abluftstutzen eines nicht dargestellten Heizkessels verbindbar ist. Die Staubfangkammer 12 ist durch eine verschließbare Reinigungsöffnung 14 zugänglich und ist nach oben durch einen Tragrahmen 15 begrenzt, auf welchem ein Wärmespeicher-Einsatzkörper 16 aus einzelnen, nebeneinander und übereinander gestapelten Hohllochziegeln 17 aufgebaut ist. Fig. la zeigt einen Ausschnitt aus einem Verband aus mit gegenseitigem Abstand zur Bildung von Durchströmspalten 18' und auch auf Lücke angeordneten Hohllochziegeln 17, die im Einsatzkörper 16 vertikal ausgerichtete Durchlaßkanäle 18 aufweisen, durch welche hindurch das Rauchgas aus der Staubfangkammer 12 in den oberen Teil des Gehäuses 11 strömen kann. Dort sind - durch zwei Lagen von weiteren Wärmespeicherkörpern 19 voneinander getrennt - Kammern 20 und 21 ausgebildet, in welchen nur schematisch angedeutete Rohrschlangen 21 angeordnet sind. Durch die Rohrschlangen 21 wird Rücklaufwasser einer nicht dargestellten Warmwasser-Zentralheizungsanlage oder Brauchwasser zur Abführung von Rauchgaswärme hindurchgeleitet. Aus der oberen Kammer 21 wird das Rauchgas in einem sich über die ganze Breite des Gehäuses 10 entlang einer Seitenwandung erstreckenden Kanal 23 nach unten zu einer Rauchgas-austrittsöffnung 24 des Gehäuses 11 geleitet.
  • Das Gehäuse 11 ist auf der den Anschlußstutzen 13 aufweisenden Seitenwandung in seinem mittleren Bereich mit einer großen, durch eine nicht dargestellte Türe verschließbaren Öffnung versehen, durch welche hindurch die den Wärmespeicher-Einsatzkörper 16 bildenden Hohllochziegel 17 ausgetauscht werden können.
  • Die Fig. 2a und 2b zeigen einen Wärmetauscher 30, der einen ähnlichen Innenaufbau wie der Wärmetauscher nach Fig. 1 hat, jedoch zur Erwärmung von Raumluft dient, die mittels eines schematisch angedeuteten Gebläses 31 durch Rohre oder Metallschläuche 32 hindurchgepreßt wird, die im oberen Teil des Gehäuses 33 in zwei vom Rauchgas durchströmten Kammern 34 angeordnet sind. Der Luftauslaßstutzen ist in der Zeichnung mit der Bezugsziffer 35 bezeichnet. Die untere Hälfte des Gehäuses 33 ist in gleicher Weise wie beim Wärmetauscher 10 mit einem aus einzelnen Hohllochziegeln oder Hohlsteinen zusammengesetzten Wärmespeicher-Einsatzkörper 16' versehen, der auf einem Tragrahmen 15' oberhalb einer Staubsammelkammer 12' angeordnet ist. Das Rauchgas streicht von der Einlaßöffnung 13' durch die Hohllochziegel oder Hohlsteine des Wärmespeicher-Einsatzkörpers 16' und durch eine auf den Einsatzkörper 16' aufgelegte Filterschicht 36 aus Koks hindurch in die Wärmetauscherkammern 34. Der Abzug des Rauchgases aus der obersten Wärmetauscherkammer 34 erfolgt wieder über einen sich über die ganze Breite einer Seitenwand erstreckenden Abzugskanal 37 zu einer im unteren Bereich des Gehäuses 33 ausgebildeten Rauchgas-Austrittsöffnung 38.
  • Fig. 2b zeigt den Wärmetauscher 30 mit seinem Gehäuse 33, ausgelegt für einen kleineren Heizkessel. In diesem Falle sind der Rauchgas-Gesamtdurchlaßquerschnitt und das Wärmespeichervolumen durch eine Verkleinerung des Wärmespeicher-Einsatzkörpers 16" praktisch halbiert. Während beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2a das Rauchgas durch insgesamt sechs Säulen von jeweils drei Hohllochziegeln 17' oder Hohlsteinen hindurchstreichen kann, weist der Wärmespeicher-Einsatzkörper 16" nur noch drei Säulen von Hohllochziegeln 17' oder Hohlsteinen auf. Der durch die Entfernung von Hohllochziegeln freigewordene Raum 39 ist durch Wandungen 39' abgeschlossen, so daß hier keine Rauchgase hindurchströmen können.
  • Die in den Wärmetauschern 10 und 30 verwendeten Hohllochziegel 17, 17' sind aus Ton oder Kalksandstein hergestellt. Beide Materialien sind nachweislich in der Lage, einen beträchtlichen Anteil der im Rauchgas enthaltenen Schwefelverbindungen zu adsorbieren. Der Wärmespeicher-Einsatzkörper kann natürlich auch aus noch anderen Materialien, die eine starke Bindung von SO bewirken, hergestellt sein, doch sind die vorstehend genannten Werkstoffe die preiswertesten. Um einen zur Minderung der Umweltverschmutzung wünschenswerten Masseneinsatz der Wärmespeicher zu erreichen, ist es äußerst wichtig, den Preis für solche Wärmespeicher so niedrig wie möglich zu halten.
  • Fig. 3 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher 40, der wiederum zum Aufwärmen von Raumluft mittels der Abgaswärme gedacht ist. In seinem Gehäuse sind plattenförmige Keramikkörper 41 vertikal mit Abstand parallel zueinander angeordnet. Die Plattenkörper können aus mehreren Einzelsteinen zusammengesetzt sein. In die Keramikkörper sind analog dem in Fig. 4a dargestellten plattenförmigen Keramikkörper 51 Kanäle 52 eingeformt, durch welche die zu erwärmende Luft mittels eines Gebläses 42 hindurchgedrückt wird. Die Kanäle 52 sind in den Keramikkörpern 41 der Fig. 3 der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt, doch ist mit gestrichelten Pfeilen 43 der Weg angezeigt, den die Luft durch die Keramiksteine nimmt, die abwechselnd durch untere Verbindungssteine 44 oder obere Verbindungssteine 45, die im einzelnen in Fig. 6 dargestellt sind, miteinander verbunden sind. Das durch einen Einlaßstutzen 46 in den Wärmetauscher eintretende Rauchgas gelangt in die Zwischenräume 47 zwischen den einzelnen Keramikkörpern 41. Diese Zwischenräume sind durch Bleche 48, die alle an einer oberen Tragplatte 49 verankert sind, unterteilt. Die Bleche 48 enden mit Abstand von den unteren Verbindungssteinen 44. Das Rauchgas nimmt einen durch ausgezogene Pfeile angezeigten Weg durch sämtliche Zwischenräume 47 und verläßt den Wärmetauscher 40 durch einen Austrittsstutzen 53. Die Austrittsöffnung für die zu erwärmende Luft ist mit der Bezugsziffer 54 bezeichnet. Hinter dieser Austrittsöffnung 54 befindet sich im oberen Teil des Wärmetauschers 40 eine Luftausgleichskammer 55, in welcher eine Frischluftbeimischung zur erwärmten Raumluft stattfinden kann.
  • Die unteren und oberen Verbindungssteine 44 und 45 sind gemäß Fig. 5 mit Steckrohranschlüssen 56 versehen. Es sind schmale Verbindungssteine, die jeweils zwischen den Öffnungen der Kanäle 52 von zwei benachbarten Keramikplatten 51 verlaufen. Dabei bestehen Zwischenräume zwischen den einzelnen Verbindungssteinen 44, 45, durch welche die Rauchgase hindurchtreten können. Am Boden des Gehäuses des Wärmetauschers 40 befinden sich unterhalb der Zwischenräume 47 in nicht dargestellter Weise öffenbare Ruß- und Staubablagerungskammern 57. Auch beim Wärmetauscher 40 ist das Gehäuse mindestens auf einer Seite offen und durch eine nicht dargestellte Türe verschließbar. Durch diese Öffnung können die Keramikplatten 41 ausgewechselt werden.
  • Fig. 4 zeigt einen Wärmetauscher 50, der einen ähnlichen Aufbau wie der Wärmetauscher nach Fig. 3 aufweist. Die mit den Luftdurchlaßkanälen 52 ausgestatteten Keramikplatten 51 sind schmäler als die Keramikplatten 41 ausgebildet und auch mit schmäleren Zwischenräumen 58 aneinandergereiht. Die Verbindung der öffnungen der Kanäle 52 benachbarter Keramikplatten 51 erfolgt über einzelne Steckköpfe 59 mit Steckrohrbrücken 60, zwischen denen das Rauchgas von einem Zwischenraum 58 zum nächsten Zwischenraum überwechseln kann. Die Steckköpfe 59 selbst sind durchgehende Leisten, welche einen Durchgang der Rauchgase abwechselnd über das untere oder das obere Ende einer Keramikplatte 51 hinweg verhindern.
  • Bei den Wärmetauschern 40 und 50 sind die Keramikplatten 41 und 51 auf beiden Seiten mit einer Beschichtung 61 aus einem SOx bindenden Material versehen, beispielsweise einer kalkhaltigen Masse. Nach einer Sättigung dieser Beschichtung mit SOx können die Keramikplatten 41, 51 entfernt und in einer alkalisch wirkenden Flüssigkeit regeneriert werden. Auch ist eine Neubeschichtung der Keramikplatten denkbar.
  • Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Baustein 65 für einen Wärmespeicher-Einsatzkörper der Wärmetauscher, in welchem sowohl schlitzförmige Durchgangskanäle 66 für das Rauchgas als auch runde Durchgangskanäle 67 für Luft oder Wasser, also für das die Wärme ableitende Medium, eingeformt sind. Der Baustein 65 ist beispielsweise aus Kalksandstein geformt, wobei die Wandungen der runden Durchgangskanäle 67 mit einer luft- und wasserundurchlässigen Deckschicht versehen sind. Die Bausteine 65 können dicht gegeneinander gepackt werden, und die Verbindung der runden Durchgangskanäle 67 benachbarter Bausteine 65 kann durch mit nicht dargestellten Abdichtungen versehene Steckrohrbogen 68 gemäß Fig. 7 erfolgen.

Claims (10)

1. Rauchgasbeheizter Wärmetauscher für Feuerungsanlagen mit schwefelhaltigen Brennstoffen, mit einem vom Rauchgas durchströmten, mit mindestens einem Wärmespeicher-Einsatzkörper versehenen Gehäuse, in welchem Durchgänge für ein die Rauchgaswärme aufnehmendes und ableitendes Medium, beispielsweise Wasser oder Luft, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher-Einsatzkörper (16, 16') Durchlaßkanäle (18, 47, 58, 66) aufweist oder begrenzt, deren Gesamtdurchmesser größer als der Durchmesser des Heizungskessel-Rauchgasauslaßstutzens (analog 13, 13', 46) ist, und der Wärmespeicher-Einsatzkörper (16, 16', 41, 51) mindestens im Bereich seiner Rauchgas-Durchlaßkanäle aus einem Material besteht, oder eine Beschichtung (61) aufweist, welche Schwefelverbindungen bei relativ niederen Temperaturen bindet.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher-Einsatzkörper zusätzlich als Rauchgas-Filterschicht (36) mit Bindewirkung für die Schwefelverbindungen und Filterwirkung für staubförmige Emissionsanteile ausgebildet ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher-Einsatzkörper (16, 16') aus mehreren Einzelbausteinen (17, 17', 41, 51) im Baukastensystem zusammengesetzt ist.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher-Einsatzkörper (16, 16') aus Einzelbausteinen (17, 17', 41, 51) unterschiedlichen Materials zusammengesetzt ist.
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher-Einsatzkörper aus Hohllochziegeln (17, 17') zusammengesetzt ist, die aus Ton oder Kalksandstein gefertigt sind.
6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher-Einsatzkörper Bausteine aufweist, die aus Gasbeton und/oder Bimsstein und/oder Blähton und/oder Kalkschotter gefertigt sind.
7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper aus mineralsaure Dämpfe und staubförmige Emissionsanteile adsorbierenden Bausteinen (65) zusammengesetzt ist, in welche sowohl Durchgangskanäle (66) für das Rauchgas als auch Durchgangskanäle (67) für das die Wärme ableitende Medium eingeformt sind.
8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Durchgangskanäle für das wärmeableitende Medium der einzelnen Bausteine (17, 17', 41, 51, 65) durch Steckverbindungsbrücken (44, 45, 59/60, 68) miteinander verbunden sind.
9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bodenbereich seines Gehäuses Ruß- und Staubsammelkammern (12, 12', 57) ausgebildet sind.
10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher-Einsatzkörper (16, 161) oder seine Beschichtung Eisen oder Eisenverbindungen als Katalysatoren enthält.
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