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Regenerativ-Luftvorwärmer Die Erfindung betrifft einen Regenerativ-Luft- vorwärmer mit einer der Wärmeübertragung dienenden umlaufenden ringförmigen Speichertrommel.
Es sind Regenerativ-Luftvorwärmer bei Dampferzeugungsanlagen bekannt, bei denen die Speichertrommel radial angeordnete Bleche enthält. Diese Bleche werden erwärmt, indem sie an einer ersten Stelle parallel zur Drehachse der Trommel von als Wärmeträger dienendem Heizmittel durchströmt werden. Diese erwärmten Bleche gelangen dann durch Drehung der Trommel an eine weitere Stelle, an der sie wiederum parallel zur Drehachse von als Wärmeträger dienender Luft durchströmt werden, wobei unter Abkühlung der Bleche die gewünschte Erwärmung der Luft erreicht wird.
Es sind des weiteren Regenerativ-Luftvorwärmer bekannt, 'bei denen sowohl der Strom des Heizmittels als auch der Luftstrom die mit ringförmigen Blechen versehene Speichertrommel radial durchströmen. Dabei erfolgt die Zu- und Wegführung des Heizmittel- und des Luftstromes parallel zur Drehachse der Trommel.
Bei diesen bekannten Vorrichtungen geschieht die Erwärmung der in der Speichertrommel angeordneten Bleche in der Weise, dass die Bleche nacheinander durch Drehung in dien Strömungsquerschnitt des Heizmittels gelangen. Die zu Beginn des Eintritts in den Heizmittelstrom - welcher über seinem Strömungsquerschnitt konstante Temperatur aufweist - noch kalten Bleche kommen dabei sofort mit dem heissen Heizmittel in Berührung. Bei Drehung durch den Strömungsquerschnitt werden sie stetig erwärmt, um denselben mit der der Anlage entsprechenden höchsten Temperatur zu verlassen.
Durch weitere Drehung gelangen diese heissen Bleche in den Strömungsquerschnitt der zu erwärmenden Luft, die vor ihrem Eintritt in den Regenerativ-Vor- wärmer über ihrem Strömungsquerschnitt auch konstante Temperatur hat. Bei weiterem Drehen gelangen die Bleche immer mehr in den Strömungsquerschnitt des Luftstromes und kühlen sich stetig ab, um dann den Luftstromquerschnitt danach mit der der Anlage entsprechenden tiefsten Temperatur zw < verlassen.
Durch diese Bauart ist sowohl die Wärmeübertragung vom Heizmittel auf die in der Trommel angebrachten Bleche als auch die Wärmeübertragung von den Blechen auf den zu erwärmenden Luftstrom ungleichmässig und damit thermodyamisch nicht voll befriedigend. Die Wärmeübertragung von den Stromfäden des Heizmittels auf die Bleche an der Stelle des Eintritts der kalten Bleche in den Strömungsquerschnitt des Heizmittels ist wegen der grösseren Temperaturdifferenz besser als die Wärme- übertragung der Stromfäden, die die bereits erwärmten Bleche erst vor dem Verlassen dieses Strömungsquerschnitts durchströmen. Der den Luftvorwärmer verlassende Heizmittelstrom hat somit über seinem Querschnitt ungleichmässige Temperatur.
Ebenso ist die Wärmeübertragung von den erwärmten Blechen auf die Stromfäden der zu erwärmenden Luft bei Eintritt der Bleche in den Luftstromquerschnitt besser als sie bei den Stromfäden der Luft ist, die die schon abgekühlten Bleche erst unmittelbar vor ihrem Austritt aus dem Luftstromquerschnitt durchströmen. Auf diese Weise hat auch der den Luftvorwärmer verlassende Luftstrom über seinem Querschnitt unterschiedliche Temperatur.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wärmeübertragung vom als Wärmeträger dienenden Heizmittel auf die wärmeübertragenden Teile der Speichertrommel und dieselbe von den wärmeübertragenden Teilen auf den zu erwärmenden Luftstrom zu verbessern. Ausserdem sollen möglichst kalte
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Enden der wärmeübertragenden Teile vermieden werden, die Anlass zu erhöhter Schwefelsäurekorrosion geben könnten.
Das wird erfindungsgemäss durch einen Rege- nerativ-Luftvorwärmer mit einer der Wärmeübertragung dienenden umlaufenden ringförmigen Speichertrommel erreicht, der dadurch gekennzeichnet ist, dass in der Speichertrommel für die Wärmeträger mit Hilfe von als Wärmeüberträger zur Wirkung kommenden, mit der Trommel verbundenen Schaufeln von der radial aussenliegenden Begrenzung zur radial innenliegenden Begrenzung führende Strömungskanäle gebildet sind und dass innerhalb der ringförmigen Speichertrommel ein feststehendes, in Leitkanäle unterteiltes Umlenkteil angeordnet ist,
durch dessen Leitkanäle eine aus Strömungskanälen der Speichertrommel einwärts in den feststehenden Teil eintretende Strömung zum nochmaligen Durchströmen der Speichertrommel nach auswärts umgelenkt wird, und dass schliesslich Anschlüsse für die Wärmeträger an der radial aussenliegenden Begrenzung der Spei- chertrommel angeordnet sind.
Diese Anordnung kann des weiteren im Rahmen der gesamten Dampferzeugungsanlage dispositionsmässige Vorteile hinsichtlich der Lage der Zu- und Abführstutzen haben.
In einem Ausführungsbeispiel können die in der Speichertrommel angeordneten Schaufeln radial angeordnet sein. Es kann auch sein, dass sich nur ein Teil der in. der Speichertrommel angeordneten Schaufeln von der radial aussenliegenden Begrenzung der Trommel bis zur radial innenliegenden Begrenzung erstrecken. In einer Ausführungsform können auch die in der Speichertrommel angeordneten Schaufeln im Querschnitt gesehen die Form von Evolventen haben.
Zwischen den zur Bildung von Strömungskanälen in der Speichertrommel angeordneten Schaufeln können zusätzliche, der Wärmeübertragung dienende Teile angeordnet sein. Diese Teile können beispielsweise durch ein poröses Material oder durch zellenartig angeordnete Blechpakete gebildet sein.
In manchen Fällen kann es für die räumliche Anordnung des Rzgenerativ-Luftvorwärmers und der erforderlichen Anschlüsse für die Wärmeträger in einer Gesamtanlage, beispielsweise eine Dampferzeu- gungsanlage, vorteilhaft sein, wenn die Anschlüsse- für einen Wärmeträger an der radial aussenliegenden Begrenzung der Speichertrommel und Anschlüsse für einen weiteren Wärmeträger in an sich bekannter Weise für ein Durchströmen der Speichertrommel parallel zur Drehachse angeordnet sind.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 Querschnitt durch einen Regenerativ-Luft- vorwärmer, Fig. 2 Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels.
Die ringförmige Speichertrommel 1 ist um die Drehachse 2 in Richtung des Pfeiles 3 drehbar. Die Trommel 1 hat, senkrecht zur Drehachse gesehen, rechteckigen Querschnitt und ist mit radial verlaufenden Schaufeln 4 und 5 versehen. Die Schaufeln 4 erstrecken sich dabei von der radial aussenliegenden Begrenzung 6 bis zur radial innenliegenden Begrenzung 7 der Trommel 1. Die Schaufeln 5 erstrecken sich dagegen nur von der Begrenzung 6 über ein Teil des ringförmigen Trommelschnitts.
Innerhalb der ringförmigen Trommel 1 ist ein feststehendes Teil 8 angeordnet, in welchem auf der von Heiz- mittel beaufschlagten Seite der Strömungsumlenkung dienende Führungsteile 9 bis 12 vorgesehen sind, während auf der von Luft beaufschlagten Seite entsprechende der Strömungsumlenkung dienende Teile 9' bis 12' angeordnet sind.
Die Zuführung des Heizmittels geschieht mitteils des Stutzens 14, Pfeil 15, wobei der Anschluss beim Eintritt in senkrecht zur Drehachse gelegener Ebene verläuft. Das durch den Strömungsquerschnitt 16 zugeführte Heizmittel, welches zum Teil durch ein Leitblech 17 in gewünschter Weise geführt ist, durchströmt die durch die Schaufeln 4 und 5 gebildeten Strömungskanäle 18 und gelangt in die durch die Führungsteile 9 bis 12 gebildeten Strömungskanäle des feststehenden Teils B. In diesen wird die Strömung umgelenkt und gelangt über die mittels der Schaufeln 4 und 5 gebildeten Strömungskanäle 18 in den Stutzen 20, durch den es weggeführt wird, Pfeil 21.
Die zu erwärmende Luft wird über den Stutzen 22, Pfeil 23, zugeführt, dessen Eintritt ebenfalls in senkrecht zur Drehachse gelegener Ebene verläuft. Sie gelangt danach über die durch die Schaufeln der Trommel gebildeten Strömungskanäle 18 in das innerhalb der Trommel angeordnete feststehende Teil und wird durch die Bleche 9' bis 12' umgelenkt, um dann nach nochmaligem Durchströmen der Trommel senkrecht zur Drehachse in den Stutzen 23 einzutreten, von welchem es dann weiter geführt wird, Pfeil 24.
In den Zu- und Abführstutzen für die Luft, wie auch im Abführstutzen für das Heizmedium ist ebenfalls wie im Zuführstutzen 14 für das Heizme- dium je ein Leitblech 17 angeordnet, um ein Teil des gasförmigen Stromes in gewünschter Weise zu führen.
Durch diese Anordnung wird erreicht, dass die umlaufenden Schaufeln der Trommel von beiden Gasströmen jeweils zunächst den austretenden und dann den eintretenden Strom durchqueren.
Die Funktion und die verbesserte Wärmeübertragung erklärt sich wie folgt. Das mit Hilfe des Stutzens 14, Pfeil 15, zugeführte Heizmittel durchsetzt radial die Trommel und wird dann mittels der im feststehenden Teil 8 angeordneten Bleche 9 bis 12 umgelenkt, um danach vor der Wegführung im Stutzen 20, Pfeil 21, nochmals die Trommel radial zu passieren. Durch das Entlangströmen des Heizmittels in den Kanälen 18 längs der Schaufeln 4 und 5 erhöht sich deren Temperatur. Durch die sich in Pfeilrichtung 3 drehende Trommel gelangen die erwärmten Schau-
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fein 4 und 5 in den Strömungsbereich der zu erwärmenden Luft.
Die mit Hilfe des Stutzens 22, Pfeil 23 zugeführte kalte Luft durchströmt radial die Trommel und wird dann mittels der im feststehenden Teil 8 angeordneten Bleche 9'-12' umgelenkt, um dann nochmals die Trommel radial zu passieren, bevor die erwärmte Luft mittels des Stutzens 23, Pfeil 24, weitergeleitet wird.
Der etwa an der Stelle 26 in die Trommel eintretende Stromfaden des Heizmediums passiert zunächst Schaufeln, die bereits eine sehr hohe Temperatur aufweisen, da sie vorher bereits erwärmt worden sind. Dieser Stromfaden gelangt nach seiner Umlenkung im feststehenden Teil 8 in Strömungs- kanäle der Trommel, die von Schaufeln mit noch sehr niedriger Temperatur begrenzt sind, um etwa an der Stelle 27 in den Stutzen 20 einzutreten. Der etwa an der Stelle 28, die der Stelle 26 im Querschnitt des Stutzens 14 gegenüberliegt, eintretende Stromfaden des Heizmediums gelangt in Strömungskanäle der Trommel, die von Schaufeln gebildet sind, deren Temperatur niedriger als an der Stelle 26 ist.
Nach Umlenkung dieses Stromfadens im feststehenden Teil 8 tritt er etwa an der Stelle 29 aus der Trommel in den Abführstutzen 20, nachdem er Strömungskanäle passiert hat, die von Schaufeln mit höherer Temperatur als an der Stelle 27 gebildet sind. Auf diese Weise ist die Gesamtwärmeübertragung des an der Stelle 26 eintretenden und an der Stelle 27 austretenden sowie des an der Stelle 28 eintretenden und an der Stelle 29 austretenden und schliesslich aller dazwischen liegenden Stromfäden etwa gleich. Dadurch wird die Temperatur über den gesamten Strömungsquerschnitt im Abführstutzen 20 etwa gleich gross sein, was einen nahezu vollkommenen Wärme- übergang bedeutet.
Nach denselben überlegungen erfolgt die Wärme- übertragung von den in der Trommel angeordneten Schaufeln auf die Luft. Der etwa an der Stelle 30 eintretende Stromfaden der Luft passiert zunächst. relativ kalte Kanäle der Trommel, um nach Umlenkung Kanäle mit relativ höchster Temperatur zu passieren, bevor er an der Stelle 31 in den Stutzen 23 austritt. Der etwa an der Stelle 32 in die Trommel gelangende Stromfaden durchquert zunächst Kanäle, deren Temperatur höher als an der Stelle 30 ist, und gelangt nach Umlenkung etwa an der Stelle 33 in den Stutzen 23, nachdem er Kanäle der Trommel radial durchquert hat, deren Temperatur geringer als an der Stelle 31 ist.
Auf diese Weise wird auch hier wiederum eine über den Querschnitt des Stutzens 23 gleichmässige Temperatur der erwärmten Luft erreicht und damit ein nahezu vollkommener Wärmeübergang. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 haben die in der Trommel 41 angeordneten Schaufeln 40 die Form von Evolventen. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Querschnitt für den Durchgang der Gasströme konstant gehalten werden kann, so dass der Druckabfall klein bleibt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der innere, die ringförmige Trommel 41 begrenzende Zylinder 41' als Grundkreis für die Form der Evolventen in Betracht gezogen.
Es versteht sich, dass die in der Trommel angeordneten Schaufeln auch in einer Weise angeordnet sein können, die zwischen einer radialen Anordnung und der erwähnten Form nach Evolventen liegt. Die Zu- und. Abführung 42, 43 für das Heiz- mittel und die, Zu- und, Abführung 44, 45 für den Luftstrom schliessen nach diesem Ausführungsbeispiel nicht radial an die äussere Begrenzung 46 des Rotors an, sondern unter einem Winkel zur radialen Richtung. Diese Anordnung kann dispositionsmässige Vorteile bei Anordnung in einer Dampferzeugungs- anlage haben.
Es versteht sich, dass die Anschlüsse 42 bis 45 nur unmittelbar vor Einmündung in einer zur Trommeldrehachse senkrecht gelegenen Ebene zu verlaufen brauchen und danach auch parallel oder beliebig geneigt zur Drehachse angeordnet sein können.