DE947478C

DE947478C - Heat exchanger heated by flue gas for a multi-fuel fuel process

Info

Publication number: DE947478C
Application number: DEB22625A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Bachl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-10-28
Filing date: 1952-10-28
Publication date: 1956-08-16

Description

Durch Rauchgas beheizter Wärmeaustauscher für einen Mehrstoff-Kraftprozeß . Die Erfindung bezieht sich auf einen durch Rauchgas beheizten Wärmeaustauscher für einen. Mehrstoff-Kraftprozeß, bei dem ein gasförmiges Arbeitsmittel durch Wärmezufuhr aus einem flüssigen Gemisch ausgetrieben, anschließend in einer Kraftmaschine entspannt und von der Flüssigkeit wieder aufgenommen wird.Heat exchanger heated by flue gas for a multi-fuel fuel process . The invention relates to a heat exchanger heated by flue gas for one. Multi-fuel power process in which a gaseous working medium is supplied with heat expelled from a liquid mixture, then relaxed in an engine and is taken up again by the liquid.

Durch ältere Vorschläge des Erfinders wurde gezeigt, daß es möglich ist, bei derartigen Mehrstoffprozessen einen erheblichen Teil der Verlustwärme rückzugewinnen, indem die Abkühlung und Erwärmung des Hilfskreislaufes in mehreren Stufen, unter Umständen verbunden mit einer Umwälzung von Teilgasmengen, durchgeführt wird. Der Wärmebedarf für die Ausdampfung des Gases im obersten Temperaturbereich und für dessen anschließende Überhitzung muß jedoch durch Zufuhr äußerer Wärme in einem Wärmeaustauscher erfolgen, der Gegenstand der Erfindung ist und dessen Funktion der eines Dampfkessels mit Überhitzer beim einfachen Dampfkraftprozeß entspricht.It has been shown by earlier proposals by the inventor that it is possible is to recover a considerable part of the heat loss in such multi-fuel processes, by cooling and heating the auxiliary circuit in several stages, under Certain circumstances associated with a circulation of partial amounts of gas is carried out. Of the Heat requirement for the evaporation of the gas in the uppermost temperature range and for its subsequent overheating must, however, by supplying external heat in a Heat exchangers take place, the subject of the invention and its function corresponds to that of a steam boiler with superheater in a simple steam power process.

Im Gegensatz zu einem Dampfkessel wird die Erzeugungswärme des gasförmigen Arbeitsmittels nicht bei konstanter, sondern bei steigender Temperatur übertragen. Dieser Wärmebedarf ist ferner gering im Vergleich zur Erhitzungswärme des Gases, so daß eine Ausnutzung des unteren Temperaturbereiches der Heizgase auf wirtschaftliche Weise ebenso schwierig wird wie bei dem Gaserhitzer eines Gasturbinenprozesses. Aus diesem Grunde wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß im gleichen. Rauchgasstrom, jedoch in einem anderen Temperaturbereich eine weitere Heizfläche für ein weiteres zur Kälteerzeugung dienendes Arbeitsmittel vorgesehen ist und die beiden Kreisläufe über eine Wärmeaustauschfläche thermisch miteinander gekuppelt sind.In contrast to a steam boiler, the heat generated is gaseous Working medium is not transferred at a constant, but rather as the temperature rises. This heat requirement is also low compared to the heating of the gas, so that the lower temperature range of the heating gases can be used economically way becomes just as difficult as with the gas heater of a gas turbine process. For this Basically it is proposed according to the invention that in the same. Flue gas flow, however another heating surface for another in another temperature range Refrigeration serving work equipment is provided and the two circuits are thermally coupled to one another via a heat exchange surface.

Wenn man sich vor Augen hält; daß es Aufgabe der Erfindung ist, den unteren Temperaturbereich der Rauchgase wirtschaftlich auszunutzen, so - ist damit auch bereits der Unterschied gegenüber anderen bekannten Mehrstoffverfahren gegeben, bei denen ein Dampferzeugungsprozeß ebenfalls mit einem Kälteprozeß gekoppelt ist. Bei diesen bekannten Verfahren handelt es sich immer darum, Dampf-Gvärme zu transformieren. Es wird Dampf von hoher Temperatur erzeugt und die im Abdampf enthaltene Wärme in einem Absorptionsprozeß zur Kälteerzeugung nutzbar gemacht. An sich wäre es nicht ausgeschlossen, ein solches Verfahren auch bei einer Anlage gemäß' der Erfindung zusätzlich anzuwenden. Es bedeutet jedoch nicht die Erfindung selbst. Denn die Ausnutzung von Abdampfwärme hat auf die Ausnutzbarkeit von Rauchgaswärme keinen Einfluß. Da es aus den bereits erläuterten Gründen schwierig ist, die Abgastemperatur eines beheizten Ausdampfers genügend weit abzusenken, bedeutet die Verlegung des zweiten Prozesses in das untere Temperaturgebiet des Rauchgasstromes eine wesentliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit solcher Anlagere.If you keep in mind; that it is the object of the invention to To use the lower temperature range of the flue gases economically, so - is with it the difference to other known multi-component processes is also already given, in which a steam generation process is also coupled with a refrigeration process. With these known methods it is always a question of transforming steam heats. Steam of high temperature is generated and the heat contained in the exhaust steam is absorbed an absorption process made usable for the generation of cold. It wouldn't be in itself excluded, such a method also in a system according to the invention apply additionally. However, it does not mean the invention itself. Because the exploitation of exhaust heat has no influence on the exploitation of flue gas heat. There it is difficult for the reasons already explained, the exhaust gas temperature of a Lowering the heated evaporator sufficiently means relocating the second Process in the lower temperature range of the flue gas flow is a significant improvement the profitability of such systems.

Der Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung wird im allgemeinen im Zuge der Heizgase folgende drei bzw. vier Elemente enthalten Im obersten Temperaturbereich (Strahlungsteil) den Ausdampfen des Hauptprozesses, anschließend den Überhetzer des Hauptprozesses, - dann einen Luftvorwärmer und als letztes Element den Ausdampfen des Hilfsprozesses zur -Kälteerzeugung. Diese Reihenfolge der Heizfläche kann selbstverständlich verändert werden und z. B. der Luftvor=' wärmer fortfallen oder seine Heizflächen zwischen denen der anderen Teitprozesse geteilt angeordnet werden. Im allgemeinen wird jedoch die Wärme der Heizgase in einem oberen und einem unteren Temperaturbereich an je ein Gemisch zwecks Austreibung eines Gases übertragen, wobei das in höheren Temperaturbereichen ausgetriebene Gas als Arbeitsmittel des eigentlichen Wärmekraftprozesses und das in tieferen Temperaturbereichen ausgetriebene Gas als Arbeitsmittel des nachgeschalteten Kälteprozesses dient.The heat exchanger according to the invention is generally used in the course the heating gases contain the following three or four elements in the uppermost temperature range (Radiation part) the evaporation of the main process, then the overheating of the main process, - then an air preheater and, as the last element, the evaporation of the auxiliary process for refrigeration. This sequence of the heating surface can of course be changed and z. B. the Luftvor = 'fall away warmer or its heating surfaces divided between those of the other Teit processes. In general however, the heat of the heating gases is in an upper and a lower temperature range to each of a mixture for the purpose of expelling a gas transferred, with that in higher Temperature ranges expelled gas as a working medium of the actual thermal power process and the gas expelled in lower temperature ranges as the working medium of the downstream cooling process is used.

Ein Ausführungsbeispiel eines Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung ist in der Figur dargestellt: Im-oberen Temperaturbereich, der im allgemeinen der Strahlungsbereich sein wird, liegt der Trennen r (Austreiben), in dem eine gasförmige Komponente aus einem Gemisch ausgetrieben wird. Das Gas wird in'einem Erhitzer 2, der dem. Überhitzer eines Dampfprozesses entspricht, äuf die Arbeitstemperatur des Prozesses gebracht. Das durch die Austreibung des Gases verarmte Gemisch fließt über die Leitung b ab. Über die Leitung c gelangt das Arbeitsmittel zur Kraftmaschine B, in der es entspannt wird. Das Abgas wird über die Leitung d dem Mischer C zugeführt, in dem armes Gemisch und Gas zusammengeführt werden und sich zu einem reichen Gemisch bzw. einer reichen Lösung vereinigen. Eine Pumpe E führt das reiche Gemisch über die Leitung a wieder dem Austreiben i zu; womit dieser Kreislauf geschlossen ist.An embodiment of a heat exchanger according to the invention is shown in the figure: In the upper temperature range, which is generally the Radiation area will be, the separating r (expulsion), in which a gaseous Component is expelled from a mixture. The gas is in a heater 2, the that. The superheater of a steam process corresponds to the working temperature of the Brought process. The mixture, which is depleted by the expulsion of the gas, flows via line b. The working fluid reaches the engine via line c B, in which it is relaxed. The exhaust gas is fed to mixer C via line d, in which the poor mixture and gas are brought together and become a rich mixture or a rich solution. A pump E transfers the rich mixture the line a again to the expulsion i; with which this cycle is closed.

- -Im unteren Temperaturbereich des Wärmeaustauschers. liegt zunächst der Lufterhitzer 3 mit der Lufteinlaßleitung e. Das noch vorhandene Temperaturgefälle der Rauchgase kann jedoch im Lufterhitzer nicht voll ausgenutzt werden, so daß ein weiterer Wärmeentzug erforderlich ist, der in einen zweiten Kreislaufprözeß D verlegt ist, und zwar in den Austreiben 4. eines Absorptionsprozesses. Ob dieser, bezogen auf den Rauchgasstrom, hinter dem Lufterhitzer 3 oder vor ihm anzuordnen ist, muß von Fall zu Fall geprüft werden. Über die Heizfläche f wird eine Kupplung zwischen Wärmeaustauscher und Kälteprozeß D durch Wärmezufuhr zu D 'geschaffen. Die Heizfläche h führt die Wärme aus dem Prozeß D durch,Kühlung ab. Der Kreislauf g transportiert die Kälteleistung vom Kälteprozeß D zum Mischer C des Hauptkreislaufes.- In the lower temperature range of the heat exchanger. lies first the air heater 3 with the air inlet line e. The still existing temperature gradient However, the flue gases cannot be fully utilized in the air heater, so that a further heat extraction is required, which relocates to a second cycle D process is in the expulsions 4. an absorption process. Whether this related to be arranged on the flue gas flow, behind the air heater 3 or in front of it, must to be examined on a case-by-case basis. Via the heating surface f there is a coupling between Heat exchanger and refrigeration process D created by supplying heat to D '. The heating surface h carries out the heat from process D and removes cooling. The circuit g transports the refrigeration capacity from refrigeration process D to mixer C of the main circuit.

Wesentlich an diesem Prozeß ist, um das zu wiederholen, daß die einem Wärmeaustauscher zugeführten Wärmemengen in verschiedenen Temperaturbereichen an zwei verschiedene Arbeitsmittel übertragen werden. Das eine Arbeitsmittel dient dabei zur Wärmekrafterzeugung, das andere zur Kälteerzeugung.What is essential in this process, in order to repeat that, is that the one Heat exchanger supplied heat quantities in different temperature ranges two different work equipment are transferred. One tool is used one for generating heat, the other for generating cold.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Heat exchanger heated by flue gas for a multi-fuel power process, in which a gaseous working medium is expelled from a liquid mixture by supplying heat, then expanded in an engine and taken up again by the liquid. is, characterized in that in the same flue gas flow, but in a different temperature range, a further heating surface (q.) is provided for a further working medium serving to generate cold and the two circuits are thermally coupled to one another via a heat exchange surface (f).

2. Heat exchanger according to claim, characterized in that The second working medium is also a mixture of substances that is made up of the heat supply a gaseous component is expelled; those in the circuit -from the liquid Component is resumed.

3. Heat exchanger according to claim i, characterized characterized in that the expelled in an upper temperature range of the heating gases Gas as the working medium of the actual thermal power process and that in the lower temperature range expelled gas as a working medium an auxiliary process for generation of useful cooling after the absorption process is used and both sub-processes in the They can be coupled with one another in a way that the useful cooling takes the heat lost from the main process absorbs and this amount of energy to the temperature of the available coolant (cooling water) is transformed.

4. Heat exchanger according to claim r, characterized in that that the working gas of the main process in a superheater (2) or in reheaters brought to a higher temperature and these elements in the flue gas path after or between the heating surfaces. of the evaporator of the main process can be switched.

5. Heat exchanger according to claim z, characterized in that in per se known Apply part of the fuel heat to the combustion air in an air heater (3) is transmitted. Considered publications: German Patent No. 678 942.