DE3939029A1

DE3939029A1 - Fluidised red heat exchanger - has material of fluidised bed stored in gas inlet chamber at beginning of operation

Info

Publication number: DE3939029A1
Application number: DE19893939029
Authority: DE
Inventors: Robert Prof Dr Ing Rautenbach; Jochen Stephan Dipl I Kollbach; Wolfgang Dipl Ing Dr Ing Dahm; Christoph Dipl Ing Erdmann
Original assignee: KOLLBACH JOCHEN STEPHAN
Current assignee: KOLLBACH JOCHEN STEPHAN
Priority date: 1989-11-25
Filing date: 1989-11-25
Publication date: 1991-05-29
Also published as: DE3939029C2

Abstract

The fluidised bed heat exchanger is esp. for liquids used for coating a surface. The heat exchanger has a housing (2) with connections (10) for the inlet and outflow of a heating or cooling medium. The housing (2) encloses a bundle of tubes (8) which have their lower ends buried in the fluidised bed (6). The fluidised bed (6) is mounted above the inlet chamber (3). The volume of this inlet chamber (39 is large enough to hold all the material in the fluidised bed before the heat exchanger begins to operate. The flow of gas through the inlet chamber (3) is large enough to hold all the material in the fluidised bed before the heat exchanger begins to operate. The flow of gas through the inlet chamber (3) then transports this material to the fluidised bed compartment (17). USE - Fluidised bed heat exchangers.

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Wirbel schicht-Wärmeaustauscher, insbesondere für belagbildende Flüssigkeiten, mit einem Rohrbündel aus parallelen vertikalen Wärmetauscherrohren, die endseitig an Rohrböden angeschlossen sind, mit einem Wärmetauschermantel mit Rohranschlüssen für im Mantelraum geführtes Heiz- oder Kühlmedium, mit einer un teren Eintrittskammer und einer oberen Austrittskammer mit Rohranschlüssen für ein durch die Wärmetauscherrohre geführ tes Fluid, mit einem Rohreintrittsverschluß in der Eintritts kammer und mit Wirbelgut, das von dem aufwärtsströmenden Fluid in den Wärmetauscherrohren fluidisierbar ist und dabei eine Wärmeschicht bildet, wobei in der Eintrittskammer eine Wirbelgutsperre angeordnet ist, die von dem in die Eintritts kammer eintretenden Fluid mit einer die Wirbelgutsinkge schwindigkeit übersteigenden Strömungsgeschwindigkeit durch strömbar ist, und wobei an die Wärmetauscherrohre Rohrver längerungen angeschlossen sind, die oberhalb der Wirbelgut sperre enden und in das während des Betriebes auf der Wirbel gutsperre gehaltene Wirbelgut eintauchen. - Der Rohrein trittsverschluß verhindert ein Austreten des Wirbelgutes beim Abschalten des Wirbelschicht-Wärmeaustauschers. Die während des Wärmeaustauscher-Betriebes in das Wirbelgut eintauchenden Rohrverlängerungen sind erforderlich, um in den Rohren eine gleichmäßige Wirbelschicht zu gewährleisten. Sie funktionie ren besonders wirksam, wenn sie mit seitlichen Bypassöffnun gen, die als Bohrungen oder Orgelpfeifenöffnungen ausgebildet sein können, ausgerüstet sind. Der Wirbelschicht-Wärmeaustau scher hat sich in der Praxis zur Behandlung belagbildender Flüssigkeiten bewährt. Die in den Wärmetauscherrohren enthal tene Wirbelschicht trägt zu einer Verbesserung des Wärmeüber gangs bei und verhindert wirksam eine Belagbildung an den Wärmetauscherflächen.The invention relates generically to a vertebra Layer heat exchangers, especially for deposit-forming Liquids, with a tube bundle of parallel vertical Heat exchanger tubes connected at the ends to tube sheets are, with a heat exchanger jacket with pipe connections for in the jacket space led heating or cooling medium, with an un ternal inlet chamber and an upper outlet chamber with Pipe connections for a through the heat exchanger pipes tes fluid, with a pipe inlet closure in the inlet chamber and with eddy from the upstream Fluid is fluidizable in the heat exchanger tubes and thereby forms a heat layer, one in the entry chamber Vertebral lock is arranged by the in the entry chamber entering fluid with a Vertebrutsinkge flow rate exceeding the speed is flowable, and wherein to the heat exchanger tubes Rohrver Extensions are connected above the vertebral material lock end and in that while operating on the swivel Immerse the eddy material that is held in a well-locked position. - The tube Step lock prevents the eddy material from escaping when Switching off the fluidized bed heat exchanger. The while of the heat exchanger operation immersed in the fluidized material Pipe extensions are required to fit in the pipes to ensure an even fluidized bed. It works They are particularly effective when they have side bypass openings gene, which are designed as bores or organ pipe openings can be equipped. The fluidized bed heat build-up scher has in practice for the treatment of plaque Proven liquids. Contained in the heat exchanger tubes The fluidized bed contributes to an improvement in the heat transfer gangs and effectively prevents the formation of deposits on the Heat exchanger surfaces.

Ein Wirbelschicht-Wärmeaustauscher der beschriebenen Gattung ist aus der EP-PS 01 32 873 bekannt. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen arbeitet die Wirbelgutsperre als Strömungsverteiler und dient dazu, das Wirbelgut gleichmäßig mit Fluid zu beauf schlagen. Die Eintrittskammer ist kleinvolumig ausgebildet und so bemessen, daß der Rohreintrittsverschluß in der Ein trittskammer aufgenommen werden kann. Bei Betriebsunterbre chungen bildet sich infolge Sedimentation ein Wirbelgutfest bett, das in beachtlichem Maße in die Wärmetauscherrohre hin einreicht. Insbesondere bei langen Wirbelschicht-Wärmeaustau schern entstehen Probleme dadurch, daß das in den Wärmetau scherrohren stehende Wirbelgut kompaktiert und mit Flüssig keitsinhaltsstoffen zusammenwächst. Es ergibt sich ein hoher Anfahrwiderstand, der bei wiedereinsetzender Fluidströmung überwunden werden muß. Nicht selten bleiben einige Wärmetau scherrohre bei wiedereinsetzender Fluidströmung blockiert. Die Folge ist eine Abnahme der Wärmetauscherleistung sowie eine unerwünschte und nicht sicher beherrschbare Änderung der hydrodynamischen Verhältnisse.A fluidized bed heat exchanger of the type described is known from EP-PS 01 32 873. As part of the known The vortex barrier works as a flow distributor and serves to evenly apply fluid to the fluidized material beat. The entry chamber is of small volume and dimensioned so that the pipe entry closure in the one step chamber can be accommodated. In the event of a break As a result of sedimentation, a vortex is formed bed, which to a considerable extent into the heat exchanger tubes submits. Especially with long fluidized bed heat build-up shear problems arise because that in the heat accumulation standing eddy material compacted and with liquid ingredients grow together. The result is a high one Starting resistance, when the fluid flow resumes must be overcome. It is not uncommon for some heat to remain shear tubes blocked when fluid flow resumes. The result is a decrease in heat exchanger performance as well an undesirable and not manageable change in hydrodynamic conditions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wirbel schicht-Wärmeaustauscher der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß er ohne Leistungsminderung problemlos nach einer Betriebsunterbrechung oder einem Betriebsstillstand wieder in Betrieb genommen werden kann, und zwar auch dann, wenn er zur Behandlung belagbildender Flüssigkeiten einge setzt wird.The invention has for its object a vortex Layer heat exchanger of the type described above train that he can easily post without performance degradation a business interruption or shutdown can be put back into operation, even then, if he turned on for the treatment of deposit-forming liquids is set.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Ein trittskammer ein Fassungsvolumen aufweist, welches das ge samte Wirbelgut während eines Betriebsstillstandes aufnimmt, und daß in der Eintrittskammer unterhalb der Wirbelgutsperre Strömungseinbauten zum Wirbelguttransport angeordnet sind, wobei das Wirbelgut bei einsetzender Fluidströmung in den Eintrittskammerbereich oberhalb der Wirbelgutsperre überführ bar ist. - Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß beim Abschalten eines insbesondere für belagbildende Flüs sigkeiten eingesetzten Wirbelschicht-Wärmeaustauschers sorg fältig darauf geachtet werden muß, daß in den Wärmetauscher rohren kein Wirbelgutfestbett infolge Sedimentation gebildet wird, da dieses kompaktiert und mit Flüssigkeitsinhaltsstof fen zusammenwächst. Das führt zu der Überlegung, die Ein trittskammer so zu dimensionieren, daß das gesamte sedimen tierende Wirbelgut in der Eintrittskammer Platz findet. Al lein diese Maßnahme führt jedoch zu keinem brauchbaren Ergeb nis. Werden keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen, so stellt sich in der gesamten Eintrittskammer eine annähernd gleiche Wirbelgutverteilung ein. Das während des Wärmetauscherbetrie bes in der Eintrittskammer enthaltene Wirbelgut trägt zum Wärmeübergang oder zu den Abreinigungsvorgängen an den Wärme tauscherrohren nicht bei. Das zum Ausfüllen der Eintrittskam mer erforderliche zusätzliche Wirbelgut verursacht einen zu sätzlichen Druckverlust und erhöht in beachtlichem Maße den Anfahrwiderstand, wenn nach einem Betriebsstillstand oder ei ner Betriebsunterbrechung die Fluidströmung wieder einsetzt. Es resultieren fernerhin zusätzliche Investitionskosten für das zusätzlich einzusetzende Wirbelgut. Überraschenderweise lassen sich die beschriebenen Probleme dadurch beseitigen, daß erfindungsgemäß in der Eintrittskammer unterhalb der Wir belgutsperre Strömungseinbauten zum Wirbelguttransport ange ordnet sind. Durch strömungstechnische Maßnahmen, die das Fassungsvolumen der Eintrittskammer kaum beeinträchtigen, ge lingt es auf einfache Weise, mit Hilfe der einsetzenden Fluidströmung das in der Eintrittskammer sedimentierte Wir belgut in den Eintrittskammerbereich oberhalb der Wirbelgut sperre zu überführen. Im Ergebnis kann trotz groß dimensio nierter Eintrittskammer mit einer Wirbelgutmenge gearbeitet werden, die sich gegenüber dem Stand der Technik nicht unter scheidet.To achieve this object, the invention teaches that the one Step chamber has a capacity that the ge absorbs all of the fluidized material during a shutdown, and that in the entry chamber below the vertebral barrier Flow internals are arranged for the transport of vertebrae, where the fluidized material in the onset of fluid flow Transfer the entrance chamber area above the vertebral barrier is cash. - The invention is based on the knowledge that when switching off a river, especially for deposit-forming rivers fluid bed heat exchanger used care must be taken to ensure that in the heat exchanger no fluidized bed is formed due to sedimentation is because this compacted and with liquid ingredients fen grows together. This leads to the consideration, the one dimension the step chamber so that the entire sedimen vertebrates in the entry chamber. Al However, this measure does not lead to a usable result nis. If no additional measures are taken, then approximately the same in the entire entrance chamber Vertebral distribution. That during the heat exchanger operation The fluidized material contained in the entry chamber contributes to Heat transfer or to the cleaning processes on the heat exchanger tubes are not included. That came to fill in the entrance Any additional vertebral material required causes one to additional pressure loss and increases the Starting resistance if after an operational standstill or ei the fluid flow resumes. There are also additional investment costs for the additional vertebral material to be used. Surprisingly the problems described can be eliminated by that according to the invention in the entry chamber below the we belgutsperre flow internals for the transport of eddy material are arranged. Through fluidic measures that the Barely affect the volume of the inlet chamber, ge succeeds in a simple way, with the help of the onset Fluid flow the We sedimented in the inlet chamber belgut in the entry chamber area above the vortex lock to convict. As a result, despite large dimensions nated entry chamber worked with a quantity of fluidized material be that are not compared to the state of the art separates.

Die erfindungsgemäße Lehre kann sowohl bei einem Wirbel schicht-Wärmeaustauscher mit in den Wärmeaustauscherrohren stehender Wirbelschicht als auch bei einem Wirbelschicht-Wär meaustauscher mit zirkulierender Wirbelschicht verwendet wer den. Das Rohrbündel eines für eine zirkulierende Wirbel schicht eingerichteten Wärmeaustauschers weist in bekannter Weise zusätzlich zu den Rohren zumindest ein Wirbelgutrück führrohr mit einer in die Eintrittskammer ragenden Rückführ rohrverlängerung auf. Die Rückführrohrverlängerung ist länger ausgebildet, als die Rohrverlängerungen der als Steigrohre arbeitenden Wärmetauscherrohre. Arbeitet man mit einer zirku lierenden Wirbelschicht, so lehrt die Erfindung, daß die Rückführrohrverlängerungen ebenfalls oberhalb der Wirbelgut sperre enden. Im übrigen ist der Wärmeaustauscher in der vor stehend beschriebenen Weise ausgerüstet.The teaching according to the invention can be used for both vertebrae layer heat exchanger with in the heat exchanger tubes standing fluidized bed as well as with a fluidized bed heat who uses a exchanger with a circulating fluidized bed the. The tube bundle one for a circulating vortex Layer-arranged heat exchanger has known in In addition to the tubes, have at least one vortex back guide tube with a return protruding into the inlet chamber pipe extension on. The return pipe extension is longer trained as the pipe extensions of the as risers working heat exchanger tubes. If you work with a circu fluidizing bed, the invention teaches that the Return pipe extensions also above the material lock end. Otherwise, the heat exchanger is in the front equipped described manner.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Fassungsvolumen der Eintrittskammer so eingerichtet, daß die Rohrverlängerungen und bei der Ausführungsform mit einer zir kulierenden Wirbelschicht auch die Rückführrohrverlängerun gen während des Betriebsstillstandes vollständig freiliegen, also sämtliche Rohrenden oberhalb der Oberfläche des durch Sedimentation in der Rohreintrittskammer gebildeten Wirbel gutfestbettes angeordnet sind. Die Strömungseinbauten unter halb der Wirbelgutsperre sollen das Fassungsvolumen der Ein trittskammer nicht wesentlich beeinträchtigen, und sie müssen andererseits bei einsetzender Fluidströmung Strömungsverhält nisse in der Eintrittskammer erzeugen, die das Wirbelgutfest bett auflockern und das Wirbelgut möglichst vollständig in den Eintrittskammerbereich oberhalb der Wirbelgutsperre über führen. Ferner soll der zusätzliche Druckverlust durch die Strömungseinbauten klein sein. Für die Strömungseinbauten lassen sich eine Vielzahl von konstruktiven Ausführungsformen finden. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Strömungseinbauten aus einem vertikalen, endseitig offenen Zylinder bestehen und eine Strömungsführung nach Art einer Mammutströmung verwirklicht ist. Dabei wird die Außenfläche des Zylinders von einer nach oben gerichteten Strömung über strömt, welche das Wirbelgut mitführt und durch die Wirbel gutsperre hindurch in den Eintrittskammerbereich oberhalb der Wirbelgutsperre transportiert. Innerhalb des Zylinders tritt eine nach unten gerichtete Strömung auf, die den Austrag des Wirbelgutes an der unteren Stirnseite des Zylinders unter stützt. Die austretenden Wirbelgutpartikel werden von der äu ßeren, nach oben gerichteten Strömung erfaßt und mitgerissen. Der Zylinder ist mit Abstand zur Wirbelgutsperre angeordnet. Dadurch wird erreicht, daß die Wirbelgutsperre auf der gesam ten Querschnittsfläche im wesentlichen gleichmäßig von der das Wirbelgut transportierenden Fluidströmung durchströmt wird. Der geeignete Abstand ist anhand weniger Versuche auf findbar. Überraschenderweise kann mit einem kleinen Abstand gearbeitet werden. Auch bei großen Eintrittskammerquerschnit ten von mehr als 1 m Durchmesser ist ein Abstand von weniger als 200 mm zwischen dem Zylinder und der Wirbelgutsperre aus reichend. Eine weitere Verbesserung des Wirbelguttransportes läßt sich dadurch erreichen, daß der Rohreintrittsverschluß als kegelförmige Haube ausgebildet ist, wobei die Neigung des Kegelmantels größer ist als der Schüttwinkel des Wirbelguts im ruhenden Fluid.According to the preferred embodiment of the invention Capacity of the entrance chamber set up so that the Pipe extensions and in the embodiment with a zir the fluidized bed, the return pipe extension completely exposed during the shutdown, So all pipe ends above the surface of the Sedimentation in the vortex formed in the tube entry chamber fixed bed are arranged. The flow internals under half of the vortex barrier should be the capacity of the Ein not significantly affect the step chamber, and they must on the other hand, when the fluid flow begins, the flow ratio nisse generate in the entry chamber, which the vertebrate Loosen up the bed and insert the vertebrate as completely as possible the entrance chamber area above the vertebral barrier to lead. Furthermore, the additional pressure loss through the Flow internals should be small. For the flow internals can be a variety of constructive embodiments Find. A preferred embodiment provides that the Flow internals from a vertical, open at the end Cylinders exist and a flow guide like a Mammoth flow is realized. The outer surface of the cylinder from an upward flow flows, which carries the vertebral material and through the vertebrae gutsperre in the entry chamber area above the Vertebrate lock transported. Occurs inside the cylinder a downward flow, which the discharge of the Eddy material on the lower end of the cylinder below supports. The emerging fluidized particles are removed from the outside Outer, upward flow detected and carried away. The cylinder is arranged at a distance from the vertebral material barrier. This ensures that the vertebral material barrier on the whole th cross-sectional area is substantially uniform from the flows through the fluid flow transporting fluidized material becomes. The appropriate distance is based on a few trials findable. Surprisingly, a small distance be worked. Even with large inlet chamber cross sections a distance of less than 1 m in diameter than 200 mm between the cylinder and the vertebral material barrier reaching. A further improvement in the transport of vertebras can be achieved in that the pipe entry closure is designed as a conical hood, the inclination of the Cone jacket is larger than the angle of repose of the fluidized material in the fluid at rest.

Die Vorteile der Erfindung sind zunächst darin zu sehen, daß eine Blockierung von Wärmetauscherrohren während eines Be triebsstillstandes oder einer kurzzeitigen Betriebsunterbre chung sicher ausgeschlossen wird. Das trägt dazu bei, daß sich in dem Wirbelschicht-Wärmeaustauscher stabile hydrodyna mische Verhältnisse einstellen. Eine Abnahme der Wärmeaustau scherleistung, die auf ein Blockieren von Wärmeaustauscher rohren zurückzuführen ist, tritt ebenfalls nicht mehr auf. Dadurch ist eine problemlose Anwendung des Wirbelschicht- Wärmeaustauschers für belagbildende Flüssigkeiten, insbeson dere auch belagbildende Abwässer, gewährleistet, und zwar auch dann, wenn der Wärmeaustauscher ein Rohrbündel großer Länge enthält. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Verbesserung in funktionsmäßiger Hinsicht auf konstruktiv einfache Weise erreicht wird und zusätzliche Steuerungseinrichtungen nicht erforderlich sind. Für die Praxis ist von besonderem Vorteil, daß bestehende Wirbel schicht-Wärmeaustauscher entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre ohne weiteres nachgerüstet werden können.The advantages of the invention can be seen first in the fact that a blockage of heat exchanger tubes during a loading shutdown or a brief interruption in operation safety is excluded. This helps that stable hydrodyna in the fluidized bed heat exchanger Set mixing ratios. A decrease in heat build-up shear rate due to blocking heat exchangers pipes is no longer present. This means that the fluidized bed Heat exchanger for deposit-forming liquids, in particular which also forms deposit-forming waste water even if the heat exchanger is a tube bundle large Contains length. Another advantage of the invention is in that the improvement in functional terms constructively simple way is achieved and additional Control devices are not required. For the Practice is particularly beneficial to existing vertebrae Layer heat exchanger according to the invention Teaching can be easily retrofitted.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher er läutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch einen Wirbelschicht-Wärmeaustauscher in einer Ausführungsform mit zirkulierender Wirbelschicht. Der in der Figur dargestellte Wirbelschicht-Wärmeaustauscher ist für die Behandlung belagbildender Flüssigkeiten bestimmt. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören ein Rohrbündel 1, ein Wär metauschermantel 2, eine untere Eintrittskammer 3 sowie eine obere Austrittskammer 4, ein Rohreintrittsverschluß 5 und Wirbelgut 6. Das Rohrbündel 1 besteht aus endseitig an Rohr böden 7 angeschlossenen, parallelen vertikalen Wärmetauscher rohren 8 und Wirbelgutrückführrohren 9. Der Wärmetauscherman tel 2 ist mit Rohranschlüssen 10 für ein im Mantelraum ge führtes Heiz- oder Kühlmedium ausgerüstet. Die belagbildende Flüssigkeit wird durch die Wärmetauscherrohre 8 hindurchge führt. An der Eintrittskammer 3 und der Austrittskammer 4 er kennt man entsprechende Rohranschlüsse 11 für die Flüssig keit. Der in der Eintrittskammer 3 angeordnete Rohreintritts verschluß 5 ist als kegelförmige Haube ausgebildet und ver hindert den Austritt von Wirbelgut 6, wenn die Flüssigkeits durchströmung abgeschaltet wird und das Wirbelgut sedimen tiert. Die Flüssigkeit tritt aus einem zwischen dem Rohran schluß und der kegelförmigen Haube gebildeten umlaufenden Ringspalt 12 aus. Das Wirbelgut 6 ist von der aufwärtsströ menden Flüssigkeit in den Wärmetauscherrohren 8 fluidisierbar und bildet dabei eine Wirbelschicht, die einerseits den Wär meübergang verbessert und andererseits eine Belagbildung an den Wärmetauscherflächen durch mechanischen Abrieb verhin dert. Das Wirbelgut 6 besteht aus inerten Feststoffteilchen. Aus Kostengründen kommt vor allem Quarzsand in Betracht. In der Eintrittskammer 3 ist eine Wirbelgutsperre 13 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel als Lochboden ausgebildet ist und von der in die Eintrittskammer 3 eintretenden Flüssigkeit mit einer die Wirbelgutsinkgeschwindigkeit übersteigenden Strö mungsgeschwindigkeit durchströmbar ist. Ferner entnimmt man der Figur, daß an die Wärmetauscherrohre 8 Rohrverlängerungen 14 angeschlossen sind, die oberhalb der Wirbelgutsperre 13 enden und während des Wärmetauscherbetriebes in das auf der Wirbelgutsperre 13 gehaltene Wirbelgut 6 eintauchen. Sie sind mit seitlichen Bypassöffnungen, die zur Wirbelschichtstabili sierung beitragen, ausgerüstet. An die Wirbelgutrückführrohre 9 sind ebenfalls in die Eintrittskammer 3 ragende Rückführ rohrverlängerungen 15 angeschlossen. Auch die Rückführrohr verlängerungen 15, die stets mit größerer Länge als die Rohr verlängerungen 14 ausgebildet sind, enden oberhalb der Wir belgutsperre 13.In the following, the invention is explained in more detail with reference to a drawing illustrating only one exemplary embodiment. The single figure shows a schematic representation of a longitudinal section through a fluidized bed heat exchanger in one embodiment with a circulating fluidized bed. The fluidized bed heat exchanger shown in the figure is intended for the treatment of deposit-forming liquids. The basic structure includes a tube bundle 1 , a heat exchanger jacket 2 , a lower inlet chamber 3 and an upper outlet chamber 4 , a tube inlet closure 5 and eddy material 6 . The tube bundle 1 consists of ends connected to tube bottoms 7 , parallel vertical heat exchanger tubes 8 and vortex gas return tubes 9th The Wärmetauscherman tel 2 is equipped with pipe connections 10 for a ge in the jacket space guided heating or cooling medium. The deposit-forming liquid is passed through the heat exchanger tubes 8 . At the inlet chamber 3 and the outlet chamber 4 he knows corresponding pipe connections 11 for the liquid speed. The arranged in the inlet chamber 3 pipe inlet closure 5 is designed as a conical hood and prevents the escape of fluidized material 6 when the liquid flow is switched off and the fluidized material sediments. The liquid emerges from a circuit formed between the Rohran and the conical hood circumferential annular gap 12 . The fluidized material 6 can be fluidized by the upward-flowing liquid in the heat exchanger tubes 8 and thereby forms a fluidized bed which on the one hand improves the heat transfer and on the other hand prevents the formation of deposits on the heat exchanger surfaces by mechanical abrasion. The fluidized material 6 consists of inert solid particles. For reasons of cost, quartz sand is particularly suitable. In the inlet chamber 3 , a fluidized bed lock 13 is arranged, which in the exemplary embodiment is designed as a perforated base and through which the liquid entering the inlet chamber 3 can flow with a flow rate that exceeds the fluidized bed sinking speed. Furthermore, it can be seen from the figure that 8 pipe extensions 14 are connected to the heat exchanger tubes, which end above the vortex barrier 13 and immerse into the vortex 6 held on the vortex barrier 13 during heat exchanger operation. They are equipped with side bypass openings that contribute to the stabilization of the fluidized bed. 3 projecting return are also in the inlet chamber 9 to the Wirbelgutrückführrohre pipe extensions 15 connected. The return pipe extensions 15 , which are always of greater length than the pipe extensions 14 , end above the We Belgium lock 13 .

Die Figur zeigt den Wirbelschicht-Wärmeaustauscher während des Wärmetauscherbetriebes mit zirkulierender Wirbelschicht. The figure shows the fluidized bed heat exchanger during of the heat exchanger operation with a circulating fluidized bed.

Während eines Betriebsstillstandes, das heißt wenn die Flüs sigkeitszuführung abgesperrt wird, sedimentiert das im Wärme austauscher eingesetzte Wirbelgut 6 und bildet in der Ein trittskammer 3 ein Wirbelgutfestbett. Der Figur entnimmt man, daß die Eintrittskammer 3 ein Fassungsvolumen aufweist, wel ches das gesamte Wirbelgut 6 während eines Betriebsstillstan des aufnimmt. Das Fassungsvolumen ist so bemessen, daß die Rohrverlängerungen 14 und auch die Rückführrohrverlängerungen 15 während des Betriebsstillstandes vollständig freiliegen. Man erkennt ferner, daß in der Eintrittskammer 3 unterhalb der Wirbelgutsperre 13 Strömungseinbauten 16 zum Wirbelgut transport angeordnet sind. Bei einsetzender Fluidströmung er zeugen diese Strömungseinbauten 16 Strömungsverhältnisse, durch die das Wirbelgut 6 in den Eintrittskammerbereich 17 oberhalb der Wirbelgutsperre 13 überführbar ist. Sobald die Rohrverlängerungen 14 in das Wirbelgut 6 eintauchen, stellen sich stabile hydrodynamische Verhältnisse ein, mit der Folge, daß sich eine gleichmäßige Wirbelschicht in den Wärmetau scherrohren 8 bildet. Im Ausführungsbeispiel bestehen die Strömungseinbauten 16 aus einem vertikalen endseitig offenen Zylinder 18, der von der aus dem Ringspalt 12 des Rohrein trittsverschlusses 5 austretenden Flüssigkeit außenseitig überströmt wird, wobei das Wirbelgut 6 mitgerissen wird. In nerhalb des Zylinders 18 entsteht eine nach unten gerichtete Strömung, die den Austrag von Wirbelgut 6 an der unteren Stirnseite des Zylinders 18 fördert. Im Ergebnis stellt sich eine Strömungsführung nach Art einer Mammutströmung ein, durch die das durch Sedimentation gebildete Wirbelgutfestbett aufgelockert und das Wirbelgut 6 rasch aus dem unteren Be reich der Eintrittskammer 3 in den Eintrittskammerbereich 17 oberhalb der Wirbelgutsperre 13 überführbar ist. Die Anord nung und Ausgestaltung des Rohreintrittsverschlusses 5 unter stützt den Wirbelguttransport. Der Rohreintrittsverschluß 5 ist als kegelförmige Haube ausgebildet, wobei die Neigung α des Kegelmantels größer ist als der Schüttwinkel des Wirbel guts 6 im ruhenden Fluid. Bei ordnungsgemäßer Dimensionierung des Kegelwinkels trägt der kegelförmige Rohreintrittsver schluß zu einem problemlosen Einschleusen des Wirbelguts 6 in die nach oben gerichtete Fluidströmung bei der Inbetrieb nahme des Wärmetauschers wesentlich bei. Ein besonders wirk samer Wirbelguttransport resultiert insbesondere dann, wenn der kegelförmige Rohreintrittsverschluß 5 zentrisch zu dem Zylinder 18 angeordnet ist. Der zwischen dem Zylinder 18 und dem kegelförmigen Rohreintrittsverschluß 5 zweckmäßigerweise einzuhaltende Abstand kann anhand weniger Versuche ermittelt werden.During an operational shutdown, that is, when the liquid supply is shut off, the fluidized material 6 used in the heat exchanger sediments and forms a fluidized bed in the entry chamber 3 . The figure shows that the inlet chamber 3 has a capacity that wel ches the entire vertebral material 6 during an operational standstill of the. The capacity is dimensioned so that the pipe extensions 14 and the return pipe extensions 15 are completely exposed during the shutdown. It can also be seen that in the inlet chamber 3 below the fluidizing block 13 flow internals 16 are arranged to transport the fluidized material. When the fluid flow begins, these flow internals 16 produce flow conditions through which the fluidized material 6 can be transferred into the inlet chamber region 17 above the fluidized-material barrier 13 . As soon as the tube extensions 14 are immersed in the fluidized material 6 , stable hydrodynamic conditions are established, with the result that a uniform fluidized bed shear tubes 8 is formed in the heat exchanger. In the exemplary embodiment, the flow internals 16 consist of a vertical cylinder 18 which is open at the end and overflowed on the outside by the liquid emerging from the annular gap 12 of the tube closure 5 , the fluidized material 6 being entrained. Within the cylinder 18 there is a downward flow which promotes the discharge of eddy material 6 on the lower end face of the cylinder 18 . The result is a flow control in the manner of a mammoth flow, through which the fluidized bed fixed by sedimentation is loosened and the fluidized material 6 can be quickly transferred from the lower region of the inlet chamber 3 into the inlet chamber region 17 above the vertebral barrier 13 . The arrangement and design of the tube inlet closure 5 supports the transport of the vertebral material. The tube inlet closure 5 is designed as a conical hood, the inclination α of the cone jacket is greater than the angle of repose of the vortex 6 in the fluid at rest. With proper dimensioning of the cone angle, the cone-shaped tube inlet connection contributes significantly to a problem-free introduction of the fluidized material 6 into the upward fluid flow during the commissioning of the heat exchanger. A particularly effective fluidized material transport results particularly when the conical pipe inlet closure 5 is arranged centrally to the cylinder 18 . The distance which is expediently to be maintained between the cylinder 18 and the conical pipe inlet closure 5 can be determined on the basis of a few experiments.

Bei dem in der Figur dargestellten Wirbelschicht-Wärmeaustau scher ist eine zirkulierende Wirbelschicht verwirklicht. Bei der zirkulierenden Wirbelschicht wird ein aus den Wärmetau scherrohren 8 austretender Überlauf von Wirbelgut durch das Wirbelgutrückführrohr 9 in die Eintrittskammer 3 zurückge führt. Es versteht sich, daß bei größeren Wirbelschicht-Wär meaustauschern im allgemeinen eine Mehrzahl von Wirbelgut rückführrohren 9 vorgesehen sind. Wenngleich Wirbelschicht- Wärmeaustauscher mit einer zirkulierenden Wirbelschicht be vorzugt werden, kann auch ein Wirbelschicht-Wärmeaustauscher in einer Ausführungsform mit stehender Wirbelschicht erfin dungsgemäß ausgerüstet werden. Wirbelschicht-Wärmeaustauscher mit stehender Wirbelschicht unterscheiden sich von dem im Ausführungsbeispiel erläuterten Wärmeaustauscher dadurch, daß ein Wirbelgutrückführrohr nicht vorhanden ist und das Rohr bündel 1 lediglich aus Wärmetauscherrohren 8 aufgebaut ist.In the fluidized bed heat exchanger shown in the figure, a circulating fluidized bed is realized. In the circulating fluidized bed, an overflow of fluidized material emerging from the heat exchanger shear tubes 8 is led back through the fluidized-gas return pipe 9 into the inlet chamber 3 . It is understood that for larger fluidized bed heat exchangers generally a plurality of fluidized return pipes 9 are provided. Although fluidized bed heat exchangers with a circulating fluidized bed are preferred, a fluidized bed heat exchanger can also be equipped in accordance with the invention in one embodiment with a standing fluidized bed. Fluidized bed heat exchangers with a standing fluidized bed differ from the heat exchanger explained in the exemplary embodiment in that a fluidized-gas return pipe is not present and the tube bundle 1 is only made up of heat exchanger tubes 8 .

Claims

1. Fluidized bed heat exchanger, in particular for liquids forming a deposit, with
a tube bundle made of parallel vertical heat exchanger tubes, which are connected at the end to tube sheets,
a heat exchanger jacket with pipe connections for heating or cooling medium in the jacket room,
a lower inlet chamber and an upper outlet chamber with pipe connections for a fluid routed through the heat exchanger pipes,
a pipe entry closure in the entry chamber and
Fluidized material that can be fluidized by the upward flowing fluid in the heat exchanger tubes and thereby forms a fluidized bed,
wherein in the inlet chamber a fluidized bed lock is arranged, which can be flowed through by the fluid entering the inlet chamber with a flow velocity exceeding the fluidized bed sinking velocity, and wherein to the heat exchanger tubes are connected pipe extensions that end above the fluidized bed barrier and into which during operation Be immersed in the vertebral material lock, characterized in that the inlet chamber ( 3 ) has a volume that holds the entire material ( 6 ) during a shutdown, and that in the inlet chamber ( 3 ) below the material lock ( 13 ) flow fittings ( 16 ) are arranged to transport the eddy material, the fluidized material ( 6 ) being able to be transferred into the inlet chamber region ( 17 ) above the fluidized material barrier ( 13 ) when the fluid flow settles.

2. Fluidized bed heat exchanger according to claim 1 in one embodiment for a circulating fluidized bed, the tube bundle additionally having at least one fluidized material return tube with an extension tube projecting into the inlet chamber, characterized in that the return tube extension ( 15 ) also above the fluidized material lock ( 13 ) ends.

3. Fluidized bed heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the volume of the inlet chamber ( 3 ) is set up so that the tube extensions ( 14 ) and possibly the return tube extensions ( 15 ) are completely exposed during the shutdown.

4. Fluidized bed heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flow internals ( 16 ) consist of a vertical, open-ended cylinder ( 19 ) and a flow control in the manner of a mammoth flow is realized.

5. Fluidized bed heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Rohrreinittsver circuit ( 5 ) is designed as a conical hood and that the inclination (α) of the conical jacket is greater than the angle of repose of the fluidized material ( 6 ) in the fluid at rest .