CH638287A5

CH638287A5 - Wirbelbettbrennkammer mit einem ringfoermigen wirbelbett.

Info

Publication number: CH638287A5
Application number: CH73279A
Authority: CH
Inventors: Pehr Boerjesgard; Anders Kullendorff; Jan Wikner
Original assignee: Stal Laval Turbin Ab
Priority date: 1978-02-13
Filing date: 1979-01-25
Publication date: 1983-09-15
Also published as: JPS54152234A; SE410341B; JPS625241B2; DE2903567A1; GB2016122B; US4237823A; DE2903567C2; GB2016122A; SE7801616L

Description

Die Erfindung betrifft eine Wirbelbettbrennkammer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Wirbelbettbrennkammer dient vor allem als Druck-Brennkammer bei grossen Gasturbinen und lässt eine nahezu freie Auswahl des Brennstoffes zu. Der Vorteil einer solchen Brennkammer mit einem ringförmigen Wirbelbett ist der symmetrische Aufbau, welcher sich insbesondere bei grossen Leistungen sowohl konstruktiv wie auch betriebs-mässig günstig auswirkt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wir- . belbettbrennkammer mit einem ringförmigen Wirbelbett zu schaffen, die eine gute Luftverteilung in der Brennkammer ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform.

Die Brennkammer nach der Fig. 1 besteht aus einem Aussenmantel 1 und einem innerhalb desselben angeordneten ringförmigen Wirbelbett 2. In dem innerhalb des Wirbelbettes vorhandenen Raum befindet sich ein Behälter 3, der Vorrichtungen zur Reinigung der Abgase vom Wirbelbett zur Abscheidung von festen Partikeln, von Asche oder Bettmaterial vom Wirbelbett enthält.

Die Luft für das Wirbelbett kommt bei 4 im oberen Teil 6 des Aussenmantels hinein und verteilt sich in diesem Raum, von wo aus sie teils durch den zwischen Aussenmantel und Wirbelbett vorhandenen Spalt 7 und teils durch den zwischen Wirbelbett und Behälter 3 vorhandenen Spalt 8 hinunter zum Boden geleitet wird. Die einzelnen Teile sind so ausgeführt, dass man im wesentlichen dieselbe Luftgeschwindigkeit und somit eine gleichmässige Kühlung auf beiden Seiten des Wirbelbettes erhält.

Das Wirbelbett 2 und der Behälter 3 stehen auf einem mit doppeltem Boden versehenen Luftverteilungskasten 9, der mit einer Öffnung mit einer Ventilklappe 5 im Boden zum Einlassen der Luft versehen ist. Um den Boden des ganzen Wirbelbettes herum sind Löcher angebracht, die eventuell mit Mundstücken entsprechend der SE-PS 401 866 zum Einlassen der Luft vom Kasten 9 in das Wirbelbett versehen sind.

Der Kasten 9 steht seinerseits auf einem Fundament 11, das durch den Aussenmantel 1 hindurchgeht und das auch den Aussenmantel trägt. Zwishen dem Aussenmantel und dem Kasten ist das Fundament mit Löchern 13 zum Hindurchlassen der Luft versehen.

Mit dieser Konstruktion erreicht man zum einen, dass der Aussenmantel den ganzen Überdruck in der Brennkammer aufnimmt, weshalb die Wände im Wirbelbett und im Behälter 3 nur für den Druckabfall in diesen Teilen bemessen zu werden brauchen. Zum anderen erreicht man, dass die ganze Konstruktion von dem Kasten 9 und dem Fundament 11 getragen wird, so dass sich die einzelnen Teile nicht gegenseitig zu beeinflussen brauchen, und zwar weder mit Schwerkräften noch mit thermischen Expansionskräften.

Betreffend die Ausführung der ganzen Brennkammer hat es sich als praktisch erwiesen, den Aussenmantel, wie gezeigt, sphärisch oder zumindest nahezu sphärisch, beispielsweise mit einem kurzen zylindrischen Mantel und stark gewölbten Böden herzustellen. Mit einer solchen Form erzielt man eine gute Platzverteilung in der Brennkammer. Gleichzeitig wird das Wirbelbett zweckmässigerweise konisch oder nahezu konisch ausgeführt, was eine abnehmende Luftgeschwindigkeit durch das Bett nach oben und somit eine gut definierte Oberfläche auf dem Bett mit sich bringt.

Von dem Innenbehälter 3 werden die heissen Druckgase durch das Rohr 12 abgeleitet, das zweckmässigerweise koaxial mit dem Einlass 4 angeordnet ist.

Um in den Wänden in den einzelnen Teilen der Brennkammer eine gleichmässige Temperaturverteilung sicherzustellen, wird auf der Aussenseite des Aussenmantels 1 und auf der Innenseite der Wände des Wirbelbettes 2 zweckmässigerweise eine Isolierung 14 bzw. 15 angebracht. Hierdurch werden diese Wände und der Aussenmantel im wesentlichen dieselbe Temperatur wie die hereinkommende Druckluft annehmen.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Brennkammer nach Fig. 1, wobei das Wirbelbett 2 oben offen ist, während die äussere Oberkante desselben am Punkt 20 an den Aussenmantel 1 angeschlossen ist. Der Lufteinlass 4 ist unter diesem Punkt plaziert. Gleichzeitig ist die Aussenseite des Wirbelbettes noch ausgeprägter konisch ausgeführt worden.

Um thermischen Spannungen in der Konstruktion vorzubeugen, sind zwischen dem Fundament 11 und dem Verteilungskasten 9 federnde Elemente 16 angebracht worden.

In diesem Fall wird der obere Raum 6' heisse Gase ent5

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halten, weshalb die Isolierung 15 an der Innenseite des oberen Teils des Aussenmantels hochgeführt ist, wie es bei 15' angedeutet ist. Fernerwerden Inspektionsluken 17 und 18 gezeigt. Im Wirbelbett ist ausserdem ein Bündel radial gerichteter Kühlrohre 19 gezeigt.

Wie bereits erwähnt, ist die gezeigte Brennkammer vor allem für den Betrieb von grossen Gasturbinen von Interesse. Dadurch, dass Kühl- oder Siederohre in oder über dem Bett angebracht werden, kann die Brennkammer für kombinierte Dampf-Gas-Turbinenanlagen verwendet weden. In dem ringförmigen Wirbelbett werden derartige Rohre zweckmässigerweise radial angeordnet, um eine gute Wärmesymmetrie s in dem System zu erzielen. Als Beispiel für die Dimensionen, die in Frage kommen können, kann ein Arbeitsdruck von 10 bis 15 bar und ein Durchmesser des Aussenmantels von 10 bis 15 m genannt werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Unter Druck arbeitende Wirbelbettbrennkammer mit einem ringförmigen Wirbelbett (2) und einem dieses umgebenden, druckaufnehmenden Aussenmantel (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelbett (2) von einem doppelten Boden getragen ist, der als Luftverteilungskasten (9) ausgebildet ist und auf einem Fundament (11) steht, dessen tragende Teile aus dem Aussenmantel (1) herausragen, der seinerseits am Fundament (11) befestigt ist.

2. Wirbelbettbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (4) für die Luft zum Wirbelbett (2) im oberen Teil (6) des Aussenmantels (1) angeordnet ist, von wo aus die Luft zum unteren Teil des Aussenmantels zu einer verstellbaren Öffnung (5) in der unteren Wand des Verteilungskastens (9) geleitet wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Wirbelbettbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des ringförmigen Wirbelbettes (2) ein innerer Raum (3) vorhanden ist, der an die Ablassleitung des Wirbelbettes angeschlossen ist und Vorrichtungen zum Reinigen der Abgase der Brennkammer von festen Partikeln enthält.

4. Wirbelbettbrennkammer nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aussenmantel (1) und dem Wirbelbett (2) sowie zwischen diesem und dem inneren Raum (3) Spalten (7,8) für die Luft vom oberen Teil des Aussenmantels zum unteren Teil desselben vorgesehen sind, und dass diese Spalten so ausgeführt sind, dass eine gleichmässige Luftkühlung der Aussen- und Innenseite des Wirbelbettes erzielt wird.

5. Wirbelbettbrennkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzielen einer gleichmässigen Temperaturverteilung im Aussenmantel (1) und in den Wänden des Wirbelbettes (2) der Aussenmantel auf der Aus-senseite isoliert ist, während die Wände des Wirbelbettes auf der Innenseite isoliert sind ( 14,15).

6. Wirbelbettbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenmantel (1) im wesentlichen sphärisch ist.

7. Wirbelbettbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Fundament (11) und dem Verteilungskasten (9) federnde Elemente (16) angeordnet sind.