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Anlage zur Erzeugung von hoch überhitztem Dampf in Dampfkesseln mit einer Feuerung für feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe und für Sulfitablauge
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung von hoch überhitztem Dampf in Dampfkesseln mit einer Feuerung für feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe und für Sulfitablauge, wobei in jedem Rauchgaskanal mindestens ein Überhitzer angeordnet ist, welche im Dampfweg in Reihe geschaltet sind.
Bei dieser bekannten Konstruktion sind die Überhitzer voneinander unabhängig angeordnet. und selbst die RAuchgaskanäle beider Feuerungen sind erst nach den Überhitzern zusammengeführt.
Bei diesen Anlagen besteht der Nachteil, dass die Rohrschlangen des Überhitzers bei einer Dampf- überhitzung von über 4500C durch die von den Verbrennungsgasen mitgeführten Aschenbestandteilchen der Sulfitablauge verkrusten und so die zur Wärmeübertragung bestimmten Flächen in ihrer Wirkung sehr ungünstig beeinflusst werden, zumal die Beseitigung solcher Verkrustungen auf grosse Schwierigkeiten stösst.
Es darf daher bei solchen Anlagen überhitzter Dampf nur bis zu einer Temperatur von maximal 420 bis 4500C erzeugt werden.
Es ist nun bekannt, dass die Leistung dieser Gegendruck- oder Kondensationsentnahmeturbine umso grösser istjehöherdie Überhitzungstemperatur des Hochdruckdampfes ist. Ausdiesem Grunde werden Überhitzungstemperaturen von 530 bis 5500C angestrebt. Um nun bei mit Sulfitablauge beheizten Kesseln überhitzten Dampf mit einer Temperatur von 530 bis 550 C ohne Gefahr einer Verkrustung der Rohrschlangen des Über- hitzers zu erzielen, wird gemäss der Erfindung in der den Abgasen der Sulfitablauge zugeordneten und von der für die Verbrennung der festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffe bestimmtenBrennkammer getrennten.
Rauchgasführungeine im Dampfweg vorgeschaltete Überhitzergruppe eingebaut, die nach oder in der Zusammenmündung beider Rauchgasströme angeordnet ist und daher von beiden Rauchgasströmen beaufschlagt wird.
Diese grundsätzliche Massnahme kann gemäss der Erfindung in verschiedener Weise verwirklicht werden. Einige mögliche Ausführungsformen der Erfindung sind beispielsweise in den Zeichnungen schematisch veranschaulicht. Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Dampfkessel bekannter Ausführung mit einer Kom-
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im Vertikalschnitt und im Querschnitt. Die Fig. 3 und 4 stellen den erfindungsgemässen Dampfkessel im Vertikalschnitt und im Querschnitt dar. Die Fig. 5-8 zeigen Teilstrecke verschiedener Trennwände im Querschnitt. Die Fig. 9 zeigt einen Dampfkessel mit ausschliesslicher Verheizung von Sulfitablauge und einer getrennten Heizung für feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe für den zweiten Dampfüberhitzer im Vertikalschnitt.
Die Fig. 10 veranschaulicht einen vornehmlich für die Verbrennung von Sulfitablauge gebauten Dampfkessel mit seitlicher Brennkammer für die festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffe und die Fig. 11 einen Dampfkessel mit einem Muffelablaugenbrenner bekannter Konstruiction und einer seitlich angeordneten Brennkammer für den festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoff im Vertikalschnitt.
In den Fig. 1 und 2 ist ein bekannter Dampfkessel dargestellt, in welchem Kohlenstaub, Gas und Öl sowie auchSulfitablauge zur Verteuerung gelangt. Diese bekannte Kesselausführung besitzt einen Brenasr l Kohlenstaub-, Gas-oder Ölbrenner). Die Verbrennungsgase werden über die mit Sa : ah1ungsrohren ausge- legte Brennkammer 2 den Überhitzergruppen 12 und 6 zugeführt. Von der Kesseltrommel 3 gelangt der Sattdampf über die Leitung 4 zur Eintrittskammer 5 des Überhitzers 6. Von der Überhitzertstritts-
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mer 7 wird der Dampf über die Leitung 8, den Temperaturregler 9, die Leitung 10 an die Eintrittskammerllder zweiten Überhitzergruppe 12 abgegeben.
Die Heissdampfe1ÙI14hme erfolgt von der Überhitzeraustrittskammer 13 über das Hauptdampfventil 14.
Die weitere Ausnützung der Abgaswärme erfolgt in einem Speisewasservorwärmer 15 und in einem Luftvorwärmer 16.
Für die Verheizung der Sulfitablauge ist in bekannter Weise eine eigene Brennkammer 17 vorgesehen, diebereits in verschiedenen Ausführungen gebaut wird.
Die Sulfitablauge wird mittels der Düsen 18 in der Brennkammer 17 zerstäubt. Das Verbrennungsluftgebläse 19 drückt die Verbrennungsluft durch den Luftvorwärmer 16, Die vorgewärmte Verbrennungsluft gelangt aus der Luftleitung 20 einerseits über die Leitung 21 zu dem Brenner l, anderseits über Leitung 22 zu den Lufteinblasedüsen 23 der Brennkammer für die Sulfitablauge. Für die Inbetriebsetzung dieser Brennkammer 17 oder auch als Hilfszündfeuerung ist in dieser eine Ölzündfeuerung 24 eingebaut.
Die Verbrennungsgase der Sulfitablauge gelangen aus der Brennkammer 17 in Pfeilrichtung in die Brennkammer 2, wo sie sich mit den Verbrennungsgasen von Kohlenstaub, Öl oder Gas vermischen und gemeinsam zu den Überhitzern 6 und 12 gelangen.
Es ist nun bekannt, dass bei Verbrennung der Sulfitablauge mit einem hohen Anfall von Flugasche zu rechnen ist, die von denRauchgasen mitgeführt wird. Steigt die Dampf temperatur über den Wert von 4500C an, dann setzt sich bekanntlich diese Flugasche an den Rohren des Überhitzers ab und bildet eine harte Kruste, die mittels Russblaser nicht abgeblasen werden kann.
Betrieblich hat sich gezeigt, dass unter Berücksichtigung und je nach Beschaffenheit der Sulfitablauge nur etwa eine Dampfüberhitzungstemperatur von 420 bis 4500C zulässig ist. Bei Überschreitung dieser Temperaturen tritt eine Verkrustung der Überhitzerschlangen ein.
In den Fig. 3 und 4 ist nun eine der erfindungsgemässen Kesse1ausführungen dargestellt, mit welcher Dampfüberhitzungstemperaturen von 550 C und auch darüber erzielt werden können.
Bei dieser Ausführung werden von der Sulfitablaugenverbrennungskammer 17 die Gase nicht in die Brennkammer 2 geführt, sondern gelangen in einen eigenen Ausbrandschaeht 25, der die Verbrennungsgase direkt. zu einer Übethitzergruppe 6 führt.
Nachdem bei diesen staubhältigen Abgasen der Sulfitablauge, wie bereits erwähnt, nur eine Dampftemperatur von zirka 420 bis 4500C zulässig ist, wird die Heizfläche des Überhitzers 6 so bemessen, dass die Dampfausdttstemperatir bei der Überhitzerkammer 7 unter 420 C zu liegen kommt, damit Ver- krustungen der Überhitzerschlangen sicher hintangehalten werden.
Dieser Heissdampf wird vom Überhitzer 6 über die Leitung S, den Temperaturregler 9, die Leitung 10 in dieEintrittskammer I der zweiten Überhitzergfuppe 12 geleitet und erfolgt die Beheizung dieses Überhitzers 12 von den Verbrennungsgasen der Brennkammer 2 (Kohlenstaub, Öl oder Gas), die bekanntlich keine Verkrustung dieser Heizflächen verursachen. Eventuelle Staubablagerungen an den Rohrschlan-
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mittels-Russbläser beseitigt. Aa Stelleschlangen auf etwa 5500C oder auch darüber mittels der aus der Brennkammer 2 abziehenden Verbrennungsgase. Diese werden nach ihrer Wärmeabgabe an die Überhitzergruppe 12 der Überhitzergruppe ss zugeführt und gemeinsam mit denVerbtennungsgasen der Sulfitablauge zur weiteren Ausnützung der Abwärme über den Speisewasservorwärmer. 15 und einen Luftvorwärmer 16 geleitet.
Es kann er auch jede der beiden Überhitzergruppen 6, 12 in getrennten Rauchgasführungen 2 und25 liegen, die erst hinter den Überh1tzergruppen in einer Rauchgasführung vereinigt werden.
Die Sulfitablaugenbrennkammer 17 sowie auch der Abzugsschacht 25 werden aus Kesselrohren gebildet, die in obere und untere Kammern einmünden. Diese Kammern werden, wie üblich, mittels Fall-und Steigrohren mit der Kesseltrommel 3 verbunden, um eine entsprechende Wasserzirkulstion zu erhalten, was nicht dargestellt ist.
In Fig. 5ist eine der möglichen Ausführungen der Trennungswände dargestellt, die zwischen der Brennkammer 2 und dem Abzugsschscht 25 der Brennkammer 17 eingeschaltet ist. Diese Trennwand besteht aus Kesselrohren 26 und 27 mit dazwischenliegenden Schamottesteinen 28. Diese Trennwand kann aber auch, wie in Fig. 6 dargestellt, aus Flossenrohren 29 gebildet werden. Je nach den Brenneigenschaften der festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffe und der Sulfitablauge sowie der Belastung der Brennkammern wird die eine oder andere Wandansführung gewählt. Die Ausbildung der Seitenwände der Brennkammer 17 ist aus Fig. 7 ersichtlich, wobei die Seitenwände aus Rohren 30 mit Abdeckmasse 31 bestehen.
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rohre zu erzielen.
Bei Verheizung von Sulfitablauge mit hohem Wassergehalt und niederem Heizwert kann eine Ver-
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undAbzugsschacht 25 erfolgt, die bewirkt, dass ein vollkommener Ausbrand der in den Abgasen der Sulfitab- lauge enthaltenen, noch unverbrannten Laugenteilchen oder auch der unverbrannten Gase selbst bewirkt wird.
Bei diesen vorbeschriebenen Dampfkesseln ist angenommen, dass der Dampf zum Teil durch Ver- brennung von Sulfitablauge, zum Teil durch Verfeuerung von festen, flüssigen oder gasförmigen Brenn- stoffen, wie Kohle, Gas oder Öl, erzeugt wird. Es kann aber auch bei derartigen Dampfkesseln ein Rost unterhalb der Brennkammer 2 eingebaut sein. Kommt ein nur für die Verfeuerung von Sulfitablauge be- stimmte Dampfkessel zur Aufstellung, dann kann derselbe, um eine hohe Dampfüberhitzung zu erreichen, mit einer zusätzlichen Feuerung für den zweiten Überhitzer gemäss Fig. 9 versehen werden.
Der Dampfkessel besteht aus der Sulfitablaugenverbrennungskammer 17 und einem die Abgase auf- nehmenden nachgeschalteten Strahlungsraum 32. Die Warme der Verbrennungsgase wird an die Strahlungsrohre des Kesselsystems 32 abgegeben. Die Gase gelangen sodann zum Überhitzer 6, der heizflächenmässig so ausgebildet ist, dass unter Berücksichtigung der Gefahr einer Verkrustung die Überhitzung- temperatur unter zirka 420 C gehalten wird. Die weitere Überhitzung dieses Dampfes mit einer Temperatur von 4200C erfolgt mittels eines direkt gefeuerten Überhitzers 33, der sowohl als Beruhrungsüberhitzer als auch als Strahlungsüberhitzer bzw. aus beiden Systemen kombiniert, eventuell mit Schotten ausgebildet werden kann.
Für diesen Überhitzer 33 ist eine Zusatzbrennkammer 34 vorgesehen.
In der Vorderwand der Zusatzüberhitzerbrennkammer 34 ist ein Öl- oder Gasbrenner 35 angeordnet.
Es kann aber auch bei entsprechender Ausbildung der Brennkammer der Brenner 35 mit Kohlenstaub beschickt werden. Die Regulierung der Überhitzungstemperatur in diesem Überhitzer kann automatisch erfolgen, u. zw. durch ein Regelventil 36, welches in der Öl-oder Gaszuführungsleitung 37 zum Einbau kommt.
In die Dampfabfithrungsleitwig 38 des Zusatzüberhitzers 33 ist ein Thermostat 39 eingebaut, der das Regelventil 36 entsprechend steuert, so dass die gewünschte Austrittstemperalur automatisch regelbar ist.
Zum Anheizen des Dampfkessels ist in der SulfitablaugenverbrenBulgskammer 17 gleichfalls ein Zündbrenner 24 vorgesehen. Sollte betrieblich eine geringere Sulfitablaugenmenge anfallen bzw. eine höhere Dampfetzeugung gewünscht werden, dann kann noch zusätzlich ein Zusatzbrenner 40 für Kohle, Öl oder Gas in der Brennkammer 32 in Betrieb genommen werden. Es ist auch möglich, unterhalb der Brennkammer 32 einen Rost als Zusatzfeuerung anzuordnen.
Eine weitere Ausführung des vorbeschriebenen Dampfkessels Ist aus der Fig. 10 zu ersehen. Bei diesem Sulfitablaugenverbrennungskessel ist der direkt gefeuerte Zusatzüberhitzer 33 in der Rückwand der Brennkammer 31 angeordnet. Der direkt gefeuerte Zusatzüberhitzer kann auch an einer beliebigen Seite der Brennkammer 31 angebaut sein. Statt der in Fig. 10 eingezeichneten Sulfitablaugenverbrennungskammer 17 kann auch ein Muffelablaugenbrenner 41 in bekannter Ausführung nach Fig. U vorgesehen werden. Der Einbau dieser Muffelablaugenbrenner 41 kann auch bei den Dampfkesseln nach Fig. 2, 3, 4 und 9 erfolgen und entfällt dann die Laugenverbrennungskammer 17.
Zu bemerken wäre noch, dass je nach Grösse des Sulfitablaugenverbrennungskessels eventuell auch mehrere Sulfitablaugenyerbrennungskammern 17 oder Muffelbrenner 41 vorgesehen werden können, die an jeder beliebigen Stelle der Brennkammerwandung angeordnet werden können. Je nach der zur Verfügung stehenden Sulfitablaugenmenge können dann eine oder gleichzeitig mehrere Sulfitablaugenver- bfennungskammern betrieben werden.
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