AT402439B

AT402439B - Vorrichtung zur abgasrückführung an einer brennkammer

Info

Publication number: AT402439B
Application number: AT205493A
Authority: AT
Inventors: Peter Dipl Ing Antosijevicz
Original assignee: Austrian Energy & Environment
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1997-05-26
Also published as: ATA205493A; DE59404941D1; EP0653589B1; EP0653589A1

Description

AT 402 439 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasrückführung an einer mit geschweißten Rohrwänden ausgebildeten Brennkammer mit einer Brennkammeröffnung in mindestens einer Rohrwand vorzugsweise für einen mit mahlgetrocknetem Kohlenstaub befeuerten Dampferzeuger nach dem Zwangs- bzw. Naturumlaufsystem mit im wesentlichen vertikal verlaufenden Rohren.

Bei Dampferzeugern mit Schlagradmühlen ist die Rückführung vom heißen Rauchgas aus dem oberen Teil der Brennkammer für die Mahltrocknung bekannt. Hiebei wird die Rücksaugeöffnung an der Feuerraumrohrwand, die meistens als gasdichte Membranwand ausgebildet ist, mit einem ausgemauerten Rücksaugekopf verbunden, in welchem die Kaltgas-/ Primärlufteindüsung angeordnet und das Rückführungsrohr angeschlossen ist. Die unterschiedlichen Wärmedehnungen des Kesselkörpers und des mit der Mühle verbundenen Rückführungsrohres bewirken Relativbewegungen, die eine komplizierte Dichtungskonstruktion zwischen Rücksaugekopf und Kesselwand erforderlich machen. Darüberhinaus kann Falschluft, die Schwierigkeiten in der Feuerung bereitet entlang dieser Abdichtung eintreten. Im vorwiegend horizontalen Teil des Rücksaugekopfes, der nicht gekühlt ist, kann es zu Verschlackungen kommen, die nur mit Mühe entfernt werden können. Infolge der Beschädigungsgefahr des Mauerwerkes im Rücksaugekopf ist der Einsatz von Wasserbläsern zu seiner Reinigung nicht möglich. Die Kaltgas-/Primärluftzuführung erfolgt über Düsen in der Ausmauerung und verursacht, um eine gute Durchmischung mit den Heißgasen zu erreichen, einen großen Druckverlust in den Düsen. Aus der US 5 101 773 A sowie der EP 559 387 A1 sind viereckige, auf einer Seite des Viereckes stehende Brennkammeröffnungen vorgesehen, bei welchen die Brennkammerrohre aus der Brennkammerwand ausgebogen und in die Ausbauchung der Öffnung eingebunden sind, wobei teilweise ausgemauerte Heizflächen vorgesehen bzw. wobei horizontale Rauchgaskanäle mit eigener Rohrwandauskleidung angschlossen sind.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, den bekannten Schwierigkeiten zu begegnen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammeröffnung mindestens eine auf der Ecke eines Viereckes stehende, insbesondere rautenförmige Form aufweist, in welcher die Rohrwandteile nach einer Spreizung der Teilung nach außen gebogen und unter Bildung einer nach abwärts gerichteten Öffnung wieder in die vor der Öffnung die Zuführung der Primärluft und/oder des Kaltgases vorgesehen ist und daß nach der Öffnung ein ausgemauertes Übergangsstück vorgesehen ist, an dem über eine Dehnfuge das Rückführungsrohr für das Abgas angeschlossen ist. Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 - 6 angegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist im Bereich der Brennkammeröffnung gekühlte Rohrwandteile und keine ausgemauerten Bauteile auf, an welchen sich Flugaschenbestandteile, insbesondere in teigigem Zustand leicht ablagern können und dadurch Schlacken bilden. Dies ist besonders wichtig, da die Öffnungen im Bereich der Brennkammerstrahlung liegen, sodaß die Ausmauerung praktisch Brennkammertemperatur aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Rücksaugekopfes als Teil der gekühlten Rohrwand können sich teigige Flugaschenteilchen hier nicht so leicht ansetzen und dadurch weniger Verschlackungen bilden. Dazu kommt noch, daß die erfindungsgemäße Konstruktion horizontale Wandteile und damit Flugasche-Ablagerungsmöglichkeiten vermeidet. Die viereckige Brennkammeröffnung ermöglicht die Verwendung ebener Wandteile für den Rücksaugekopf, die in einfacher Weise aus verschweißten Rohren mit Stegen hergestellt werden. Die geneigte Anordnung der die ausgebogenen Brennkammerteile bildenden Rohre weist immer in ansteigender Richtung, sodaß sich keine Wassersäcke bilden, die den Naturumlauf bzw. Zwangsumlauf des in den Rohren strömenden Wassers erschweren und einen störungsfreien Betrieb ermöglichen. Die angeschlossenen ausgemauerten Bauteile liegen nicht mehr im direkten Strahlungsbereich der Brennkammer und sind dadurch nicht mehr der Verschlackungsgefahr ausgesetzt. Der berohrte Teil des Rücksaugekopfes kann ohne Gefahr einer Beschädigung mit Wasserbläsemgereinigt werden. Durch Aussparungen in den Stegen zwichen den Rohren des Rücksaugekopfes kann die Zufuhr von Kaltgasen und Primärluft über einen Ringkanal erfolgen, ohne daß druckverlusterhöhende Düsen notwendig werden, wodurch sich ein Kühlschleier zur Verhinderung von Anbackungen entlang den Wänden des Rücksaugeschachtes bzw. des Rückführungsrohres bildet. Diese Konstruktion ermöglicht die Einbeziehung der Zuführung der Primärluft und/oder Kaltgases in die Brennkammerwandkonstruktion.

Die Erfindung ist in den Figuren 1 und 2 beispielsweise und schematisch dargestellt, wobei Fig. 1 eine Übersicht und Fig. 2 eine axiometrische Darstellung des Rücksaugekopfes mit der Brennkammerwand zeigt. ln Fig. 1 ist ein Dampferzeuger mit Heißgasrücksaugung 11 aus der Brennkammer 1 dargestellt, bei dem das rückgeführte Heißgas in einer Mühle 12 den Brennstoff (Kohle 13) während seiner Mahlung trocknet und schließlich zusammen mit der Primärluft 6 und/oder Kaltgas dem Brenner 15 zugeführt wird. Die Heißgasrückführung 11 schließt an einer gekühlten, der Rohrwandzirkulation angeschlossenen Brennkammeraushalsung 16 an, bei der die Rohrwand 3 des Dampferzeugers beispielsweise eine rautenförmige Öffnung 2 aufweist und die Rohrwandteile an den Seiten der Öffnung 2 nach außen gebogen werden und eine gegenüber der Rohrwand gespreizte Rohrteilung aufweisen. Diese Rohrwandteile 4 bzw. 4' bilden eine 2

Claims

AT 402 439 B geschlossene Brennkammeraushalsung 16 mit ebenen Wandteilen, die eine nach abwärts gerichtete Öffnung 5 aufweist, an der ein ausgemauertes, außerhalb der Brennkammerstrahlung liegendes Übergangsstück 7 zum runden Rückführungsrohr 9 (Rückführungsschacht) angeschlossen ist, welches zur Mühle 12 und von dort zum Brenner 15 führt. Infolge des unterschiedlichen Dehnungsverhaltens der Mühle 12 mit den angeschlossenen Rohrleitungen und des Dampferzeugers ist eine axiale Dehnfuge 8 vorgesehen, die mit Wellkompensatoren 14 ausgestattet ist. In diese Dehnfuge 8 kann als Dichtgas Primärluft 6 oder auch kaltes Abgas zugeführt werden. Im Bereich der Öffnung 5 wird die Primärluft und/oder Kaltgas über einen Ringkanal 17 aufgegeben, wobei dei Stege zwischen den Rohren in diesem Bereich weggelassen werden, wodurch sich ein Luftschleier längs der angeschlossenen Rohrwand ausbildet, der das Absetzen von Feststoffteilchen zum größten Teil verhindert. Durch diese Maßnahmen sind die ungekühlten Wandteile nicht mehr der direkten Brennkammerstrahlung ausgesetzt, sodaß Anbackungen (Verschlackungen) vermeidbar sind. Anbackungen an den gekühlten Wandteilen treten relativ selten auf und können durch Wassereinblasungen in an sich bekannter Weise beseitigt werden. In Fig. 2 ist in einer Schrägansicht durch die Öffnung 5 ein Teil der Öffnung 2 der Rohrwand 3 der Brennkammer 1 sichtbar. Die ebenen Wandteile 4 bzw. 4' bewirken eine stete Aufwärtsströmung des Kühlmittels und verhindert dadurch die Zirkulation erschwerende Wassersäcke. Zur besseren Führung der Rohre, weist die Aushalsung 16 der Rohrwand 3 zwickelförmige Rohrwandteile 10 und 10' auf, die den unteren Teil der Öffnung 2 begrenzen. Die Rohrführungen in den einzelnen Wandteilen 4 bzw. 4' und in den Zwickeln 10 bzw. 10’ sind durch strichpunktierte Linien angedeutet. Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Abgasrückführung an einer mit geschweißten Rohrwänden ausgebildeten Brennkammer mit einer Brennkammeröffnung in mindestens einer Rohrwand, vorzugsweise mit mahlgetrocknetem Kohlenstaub befeuerter Dampferzeuger nach dem Zwangs- bzw. Naturumlaufsystem mit im wesentlich vertikal verlaufenden Rohrwänden, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammeröffnung mindestens eine auf der Ecke eines Viereckes stehende, insbesondere rautenförmige Form aufweist, in welcher die Rohrwandteiie (4, 4’) nach einer Spreizung der Teilung nach außen gebogen und unter Bildung einer nach abwärts gerichteten Öffnung (5) wieder in die Rohrwand (3) zurückgeführt sind, daß im Bereich der ausgebogenen Rohrwandteile (4, 4') in Strömungsrichtung vor der Öffnung (5) die Zuführung (6) für die Primärluft und/oder Kaltgas vorgesehen ist und daß nach der Öffnung (5) ein ausgemauertes Übergangsstück (7) vorgesehen ist, an dem über eine Dehnfuge (8) das Rückführungsrohr (9) für das Abgas angeschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Zuführung (6) der Primärluft und/oder des Kaltgases zur Bildung von Öffnungen in der Rohrwand die die Rohre verbindenden Stege zumindest zum Teil entfernt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Rohrwandteiie (4,4') zwischen den Rohren zwickelförmige Stege angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangssstück (7) als Übergang von einem viereckigen zu einem runden Querschnitt ausgebildet ist und eine in Achsenrichtung wirkende Dehnfuge (8) zum Anschluß des Rückführungsrohres (9) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsstück (7) außerhalb des direkten Strahlungsbereiches der Brennkammer (1) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den die Öffnung (5) begrenzenden unteren Wandteilen (4') und der Rohrwand (3) zwickelförmige Rohrwandteiie (10, 10') angeordnet sind, die den unteren Teil der Öffnung (2) der Rohrwand bestimmen. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 3