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Die Erfindung betrifft einen regenerativen Wärmeaustauscher, welcher in mehrere gegenseitig abgedichtete Sektoren unterteilt ist, die wahlweise in einen zu erwärmenden Luftstrom oder einen
Wärme abgebenden Rauchgasstrom schaltbar sind, wobei um parallele Achsen schwenkbare Klappen an beiden Enden der Sektoren zur Verbindung des Sektors mit dem Gas- oder Luftzufuhrstutzen bzw. mit dem Gas- oder Luftabfuhrstutzen vorgesehen sind.
Seit der Einführung der umlaufenden Wärmetauscher, üblicherweise als Luftvorwärmer in
Kesselanlagen verwendet, wurden immer mehr Luftvorwärmer regenerativer Bauart gebaut. Die wichtigsten Vorteile eines Regenerators gegenüber einem Rekuperator (Platten-, Rippenrohr-, Röhren- luftvorwärmer....) sind neben der höheren Heizblechtemperatur bei gleicher Lufteintritts- und Rauchgasaustrittstemperatur noch die Möglichkeit der Verwendung von einfachen Blechen als Heiz- fläche und der kleinere Raumbedarf. Die Investitionskosten eines Regenerators gegenüber jenem eines Rekuperators bei wachsender Blockgrösse sind trotz der kleineren Temperaturgrädigkeit am
Warmende niedriger. Man kann sagen, dass ab einer Blockgrösse von etwa 50 MW nur noch regenera- tive Luftvorwärmer eingebaut werden.
Die rasche Entwicklung der Blockgrösse in den letzten Jahren (. Übergang von 300 MW auf
600 bis 900 MW-Einheiten, Planung von 1200 MW und 2400 MW-Einheiten) wirft immer mehr Proble- me auf dem Sektor der Luftvorwärmung auf. So stellt man sich vor, dass eine Blockeinheit von
1200 MW nur mit zwei Luftvorwärmern (etwa 18 m Durchmesser) ausgerüstet werden könnte.
Bedingt durch die rotierende Bewegung hat der Drehluftvorwärmer neben den genannten Vor- teilen unvermeidbare Nachteile, die für seine Zukunft Grenzen setzen. So ist vor allem zu erwähnen, dass die Abdichtung zwischen Luft- und Gasstrom durch die unterschiedliche Dehnung der beweglichen und der unbeweglichen Teile sehr schwierig ist. Weiters sind der starke Verschleiss der Dichtungen und die hohen Kosten der Lagerung des Rotors bei Drehluftvorwärmern unvermeidbar.
Ein Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art ist durch die US-PS Nr. 3, 039, 745 bekannt geworden. Bei diesem Wärmetauscher sind oberhalb und unterhalb einer Mehrzahl von zueinander parallel angeordneten Wärmetauschplatten jeweils zwei gekoppelte Umlenkplatten vorgesehen, welche die Wärmetauschplatten in einen linken und einen rechten Satz unterteilen, so dass die zu erwärmende Luft bzw. das wärmeabgebende Rauchgas wechselweise durch den linken bzw. rechten Satz der Wärmetauschplatten strömt. Die Umlenkplatten werden nach jeweils 60 s umgeschaltet, wobei der Umschaltvorgang für die Umlenkplatten 10 s dauert. Während des Umschaltvorgangs kann es zu einer nachteiligen Vermischung des Rauchgases mit der Luft und vice versa kommen.
Durch die AT-PS Nr. 178410 ist ein ähnlicher Wärmetauscher bekannt geworden, bei welchem die Umlenkplatten durch eine Mehrzahl speziell ausgebildeter Klappen ersetzt wurden. Zusätzlich sind noch Einrichtungen zum Druckausgleich vorgesehen, welche das Öffnen der Klappen erleichtern sollen, wodurch sich aber die Umschaltdauer in nachteiliger Weise erhöht. Auch bei dieser Ausführung kann es zur Vermischung des Rauchgases mit der Luft und vice versa kommen.
Die AT-PS Nr. 235451 zeigt einen regenerativen Wärmetauscher, welcher aus mehreren Abteilen bzw. Sektoren besteht, die durch Trennwände voneinander dicht abgetrennt sind. Innerhalb der Sektoren sind die Wärmetauschbleche angeordnet, und jeder Sektor kann durch vier sich kontinuierlich drehende Rotationsklappen abgeschlossen bzw. geöffnet werden, von denen zwei den Einund Auslassöffnungen für das Rauchgas und zwei den Ein- und Auslassöffnungen für die Luft zugeordnet sind. Die Rotationsklappen sind über Schneckengetriebe und Kettentriebe mit einem regelbaren Getriebe verbunden, welches von einem Elektromotor angetrieben wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind acht Sektoren vorgesehen, wobei die Rotationsklappen so eingestellt sind, dass jeweils nur drei Sektoren von der Luft bzw. vom Rauchgas durchströmt werden.
Die den Rotationsklappen zugeordneten Zylindermantelöffnungen sind hiebei unterschiedlich ausgebildet, so dass beispielsweise das Volumen des Rauchgases zu Luft 3 : 2 beträgt. Da die Rotationsklappen im Bereich des Zylindermantels mit einer radialen Dichtung in Form einer Dichtleiste versehen sein müssen, kommt es zu frühzeitigen Verschleisserscheinungen, welche durch den Abrieb und die Hitzeeinwirkung bedingt sind. Die gleichen Probleme treten bei der zwangsläufig notwendigen axialen Abdichtung der Rotationsklappen auf.
Die Behebung der oben genannten Nachteile sowie die Beibehaltung der Vorteile eines regenerativen Wärmetauschers sind Ziel der Erfindung.
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- Ausstellung in jeder beliebigen Winkellage möglich.
- Das Sektorenverhältnis und die Verweilzeit des Rauchgases bzw. der Luft in den Sekto- ren können während des Betriebes geändert werden.
- Die thermische Deformation des Heizflächenträgers verursacht keine Undichtheiten.
- Kein Wärmeverzug am Wärmetauscher beim Ausfall des Antriebes bzw. der Steuerung.
- COz-Abfall durch den Luftvorwärmer ist viel weniger, wodurch der Kesselwirkungsgrad besser wird.
- Durch den viereckigen Querschnitt des Heizflächenträgers sind alle Sektoren bzw. Heiz- bleche gleich.
- Keine zusätzlichen Absperrklappen für den Wärmetauscher notwendig.
- Verschiedene Wärmetauschergössen können in einfacher Weise durch Ändern der Sektoren- anzahl erreicht werden ; daher wird nur eine standardisierte Sektorengrösse für verschie- dene Luftvorwärmergössen benötigt.
- Das Luvobrand-Problem kann viel leichter beherrscht werden.
- Durch das öftere Betätigen der Absperrorgane wird eine Schmutzablagerung an den Lagerun- gen weitestgehend vermieden.
Bei hinreichend robuster Bauweise der Absperrorgane, insbesondere bei zuverlässiger Ausbildung der Lagerungen und dauerhafter Ausführung der Dichtungen, ist ein langer, störungsfreier Betrieb des Wärmetauschers gewährleistet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Regenerativer Wärmetauscher, welcher in mehrere gegenseitig abgedichtete Sektoren unterteilt ist, die wahlweise in einen zu erwärmenden Luftstrom oder einen Wärme abgebenden Rauchgasstrom schaltbar sind, wobei um parallele Achsen schwenkbare Klappen an beiden Enden der Sektoren zur Verbindung des Sektors mit dem Gas- oder Luftzufuhrstutzen bzw. mit dem Gas- oder Luftabfuhrstutzen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Ende eines jeden Sektors l71'.., 712) in an sich bekannter Weise je eine doppelflügelige Anschlagklappe (8L bzw.
8R) sowohl für die Luft- als auch für die Gaszufuhr bzw. die Luft- und die Gasabfuhr vorgesehen ist.