CZ113899A3 - Proměnná sektorová deska čtyřsektorového předehřívače vzduchu - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká rotačního regeneračního předehřívače vzduchu pro přenos tepla z proudu kouřového plynu na proud spalovacího vzduchu. Vynález se zejména týká čtyřsektorového předehřívače vzduchu.

Dosavadní stav techniky

Rotační regenerační předehřívač vzduchu je obvykle používán pro přenos tepla z kouřových plynů vystupujících z pece na přiváděný spalovací vzduch. Konvenční rotační regenerační předehřívač vzduchu má rotor nesoucí teplo-přenášející povrchy. Tento rotor je otočně připevněn v krytu. Kromě toho rotor má radiální přepážky vymezující oddělení pro nesení teplo-přenášejících prvků. Za účelem rozdělení předehřívače na sektor plynu a sektor vzduchu přes vrchní a spodní stranu rotoru probíhají sektorové desky. Proud horkého kouřového plynu je veden skrze sektor plynu předehřívače, přičemž dochází k přenosu tepla na teplo-přenášející povrchy na nepřetržitě otáčejícím se rotoru. Teplo-přenášející povrchy jsou potom otočením rotoru přemístěny do sektoru vzduchu předehřívače. Spalovací vzduch vedený přes teplo-přenášející povrchy je tudíž ohříván.

Velké parní generátory používající topení práškovým uhlím využívají část ohřátého přiváděného spalovacího vzduchu pro sušení, třídění a přepravu uhlí v rozprašovači. Je obvykle žádoucí, aby uhlí bylo vysušeno a rozprášeno předtím, než může dojít k jeho zapálení. Část přiváděného vzduchu vedeného do rozprašovače je označována jako primární vzduch. Zbývající ohřátý spalovací vzduch označovaný jako sekundární vzduch je přímo veden do parního generátoru.

V jednom provedení spadajícím do stavu techniky je ···· · ·· ···· ·· ·» • .· ·· · ···· • » . · · ···· * · » · · · · ··· ··· • * · »··· » · primární vzduch veden skrze prvý předehřívač a sekundární vzduch pro přímé použití ve spalování je veden skrze druhý předehřívač. Toto provedení je složité a nákladné, a proto je obvykle nahrazeno provedením s jediným předehřívačem majícím množinu sektoru vzduchu, to znamená v tomto případě třísektorovým předehřívačem s dvěma sektory vzduchu. V případě tohoto třísektorového předehřívače se uvedené dva sektory vzduchu vytvoří znovu rozdělením původně jednoho sektoru vzduchu dodatečnou sektorovou deskou vzduchu.

Radiální těsnící prvky podél hran přepážek rotoru se otírají o sektorové desky vzduch-plyn, které rozdělují předehřívač na sektor kouřového plynu a sektor vzduchu. Tyto radiální těsnící prvky se dále otírají o sektorovou desku, která rozděluje sektor vzduchu předehřívače na sektor primárního vzduchu a sektor sekundárního vzduchu (v dalším h v 11 b,n Λ tato deska oznacovana jako sektorová deskci primární vzduch-sekundární vzduch). Těsnící styk mezi těmito radiálními těsnícími prvky a sektorovými deskami minimalizuje úniky a míšení proudu kouřového plynu s proudem vzduchu a proudu primárního vzduchu s proudem sekundárního vzduchu. Za účelem ponechání pokud možno co nejnižšího úniku je obvyklé použití dvojitého těsnícího uspořádání mezi rotorem a těsnícími deskami. V tomto uspořádání vzduch-plyn a sektorová deska primární vzduch jsou, co se týče velikosti, rovné dvěma rotorovým oddělením. Kromě toho v tomto uspořádání radiální těsnění na dvou po sobě jdoucích přepážkách jsou současně ve styku se sektorovou deskou.

sektorové desky vzduch-sekundární *

Nevýhoda konvenčních třísektorových předehřívačů spočívá v tom, že sektorové desky žádoucí pro dvojité těsnící uspořádání zaujímají nezanedbatelné procento oblasti předehřívače, skrze kterou proudí příslušná média, to znamená, že představují nezanedbatelnou překážku pro průchod těchto médií předehřívačem. Tato překážka tudíž omezuje « ·* φ Φ φ ΦΦΦΦ φ Φ Φ Φ Φ ΦΦΦΦ φ ΦΦΦΦ Φ Φ ΦΦΦ ·· • · Φ Φ Φ Φ Φ · Φ φ· ·ΦΦ ·Φ ·· ΦΦ ··

Μ«· • Φ ΦΦΦΦ oblast předehřívače, skrze kterou proudí příslušná média, a zvyšuje pokles tlaku v předehřívači, Za účelem kompenzování uvedených nedostatků jsou žádoucí předehřívače se zvětšenými rozměry.

Dvojité těsnící uspořádání radiálních těsnících prvků se sektorovými deskami, spolu s axiálními těsnícími prvky uspořádanými podél vnějšího okraje rotoru a krytu rotoru, zamezuje úniku vzduchu a kouřového plynu mezi sektorem kouřového plynu, sektorem primárního vzduchu a sektorem sekundárního vzduchu. Obvykle nejvýznamnějším únikem vzduchu mezi-uvedenými sektory je přímý únik. Přímým únikem se myslí určité množství vzduchu, které prochází mezi radiálními a axiálními těsnícími prvky a těsnícími povrchy v důsledku tlakových rozdílů mezi rozdílnými proudy vzduchu a kouřového plynu. Obvykle proud primárního vzduchu je veden při nejvyšším relativním tlaku za účelem dosažení přiměřeného vysušení a přepravy uhlí z rozmělňovače. Proud sekundárního vzduchu je obvykle veden při tlaku vyšším, než je tlak vzduchu v okolí předehřívače, avšak nižším, než je tlak proudu primárního vzduchu. Proud kouřového plynu je typicky veden při tlaku nižším, než je tlak vzduchu v okolí předehřívače, v důsledku umístění ventilátorů pro pohyb kouřového plynu za předehřívačem. Tudíž k přímému úniku typicky dochází mezi sektorem primárního vzduchu a sektorem kouřového plynu a mezi sektorem sekundárního vzduchu a sektorem kouřového plynu, v důsledku rozdílných tlaků v těchto sektorech.

Uvedený přímý únik může snížit teplotu kouřového plynu o 5,5 až 11°C. Proud chladnějšího vzduchu se může mísit přímým únikem s proudem teplejšího kouřového plynu, což vede ke snížení výstupní teploty proudu kouřového plynu. Snížené výstupní teploty proudu kouřového plynu snižují teploty kovových komponent na studeném konci rotoru. Teploty kovových komponent na studeném konci rotoru tudíž mohou klesnout pod

4444 4	• • 4	44 4 »	• 444 4	44 • 4	44 4 4
4	4	•	4	4	4 4	4 4
•	4	4 4	4	4	4 444	4 4 4
• 4	4	•	4	4 4	4	4

rosný bod kouřového plynu. V důsledku toho ocelové konstrukční materiály v rotoru korodují působením kyseliny sírové v případě, že na rotoru kondenzuje vlhkost v přítomnosti síry v plynu. Se zvyšujícím obsahem síry v uhlí se zvyšuje intenzita potenciální koroze ocelových konstrukčních materiálů na studeném konci rotoru. Tato koroze může vést k častější výměně zkorodovaných komponent na studeném konci rotoru. Kromě toho se snižující se teplotou se v případě spalování uhlí zvyšuje riziko zánášení konstrukčních komponent rotoru.

Mimoto uvedený přímý únik mezi sektorem vzduchu a sektorem kouřového plynu snižuje průtok vzduchu. Tudíž jsou žádoucí větší ventilátory, které zvyšují investiční a provozní náklady.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je rotační regenerační předehřívač mající čtyři sektory. Předehřívač vzduchu se čtyřmi sektory podle vynálezu má sektor kouřového plynu, sektor primárního vzduchu a dvojici sektorů sekundárního vzduchu, přičemž každý z dvojice sektorů sekundárního vzduchu je přilehlý jak k sektoru plynu tak i k sektoru primárního vzduchu.

Předehřívač vzduchu se čtyřmi sektory zahrnuje dvojitá těsnící uspořádání mezi sektorem kouřového plynu a sektory sekundárního vzduchu a jedno jediné těsnící uspořádání mezi sektorem primárního vzduchu a každým ze sektoru sekundárního vzduchu. Sektorové desky mezi sektorem kouřového plynu a dvěma sektory sekundárního vzduchu jsou, pokud jde o velikost, rovné dvěma oddělením rotoru, a tudíž tyto desky poskytují dvojité těsnění mezi uvedenými sektory. Sektorové desky mezi sektorem primárního vzduchu a sektory sekundárního vzduchu jsou, co se týče velikosti, rovné jednomu oddělení rotoru, a proto poskytují jedno jediné φφ φφ • φφ φ φ φ φφφφ φ * φφφ φφφφ φ φφφφ φ φ φφφ φφ· φφφ φφφφ · · φφ φφφ φΦ * ♦· ♦· φφφφ «· φφφφ těsnění mezi uvedenými sektory. Sektorové desky mezi sektorem primárního vzduchu a sektory sekundárního vzduchu mají tudíž poloviční velikost vůči sektorovým deskám mezi sektorem kouřového plynu a každým ze sektorů sekundárního vzduchu.

Použití sektorových desek s jediným těsněním mezi sektory sekundárního a primárního vzduchu zmenšuje překážku pro proudění vzduchu skrze sektor vzduchu, a tudíž minimalizuje pokles tlaku v předehřívači vzduchu. Kromě toho uspořádání sektoru primárního vzduchu mezi sektory sekundárního vzduchu vede k přímému úniku vzduchu o relativně vyšším tlaku ze sektoru primárního vzduchu pouze do kanálu sekundárního vzduchu a nikoliv do kanálu kouřového plynu. Znovupoužití vzduchu uniklého ze sektoru primárního vzduchu do kanálu sekundárního vzduchu tudíž odpovídající měrou snižuje velikost ventilátoru pro nucený oběh vzduchu v sektoru sekundárního vzduchu, v důsledku investiční náklady a nepřetržité provozní náklady systému pece.

Kromě toho uspořádání sektorů sekundárního vzduchu, ve kterém je vzduch veden při relativně nižším tlaku, v místě přilehlém k sektoru kouřového plynu snižuje únik vzduchu do plynu. Snížení úniku ze sektoru vzduchu do sektoru plynu omezuje chlazení kouřového plynu. Z toho plynoucí vyšší výstupní teplota kouřového plynu snižuje korozi kovových komponent na studené straně rotoru, zatímco stále ještě poskytuje ekvivalentní přenos tepla mezi sektorem kouřového plynu a sektorem vzduchu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude lépe pochopen pomocí popisu příkladného provedení, přičemž v tomto popise budou dělány odkazy na přiložené výkresy, na kterých obr. 1 zobrazuje perspektivní pohled na rotační toto·· • to tototo· • toto toto to toto·· • to · « * ···· • to ·· to ·· ······ ··· · · · to · to • to ··· ·· ·· ·· ♦· regenerační předehřívač vzduchu se čtyřmi sektory podle vynálezu, přičemž tento předehřívač je znázorněn také v částečném řezu, obr. 2 schématicky zobrazuje rotační regenerační předehřívač vzduchu se čtyřmi sektory podle vynálezu ve spojení s rozprašovačem a pecí, obr. 3 zobrazuje vrchní pohled na předehřívač vzduchu se čtyřmi sektory z obr. 1, obr. 4 zjednodušeně zobrazuje rotor a sektorové desky předehřívače vzduchu se čtyřmi sektory z obr. 1, obr. 5 zobrazuje řez částí rotoru a sektorovou deskou, přičemž z tohoto obrázku je zřejmé dvojité těsnící uspořádání, a obr. 6 zobrazuje řez částí rotoru a sektorovou deskou, přičemž z tohoto obrázku je zřejmé jediné těsnící uspořádání.

Přiklad provedení vynálezu

Jak je to zřejmé z přiložených obr. 1,2,3, rotační regenerační předehřívač vzduchu se čtyřmi sektory je označen vztahovou značkou 10., Tento předehřívač 10 vzduchu má rotor 12 otočně připevněný v krytu 14. Rotor 12 zahrnuje přepážky 16 radiálně probíhající ze středového hřídele 18 k vnějšímu okraji rotoru 12., Tyto přepážky 16 vymezují oddělení 17 obsahující teplo-přenášející prvky. Ke krytu 14 je připevněn vstupní kanál 20 kouřového plynu a výstupní kanál 22 kouřového plynu, přičemž tyto kanály jsou určeny pro vedení proudu ohřátého kouřového plynu předehřívačem 10 vzduchu. Kromě toho ke krytu 14 jsou rovněž připevněny vstupní kanál 24. primárního vzduchu, vstupní kanály 25, 26 sekundárního vzduchu, výstupní kanál 27 primárního vzduchu a výstupní kanály 28, 29 sekundárního vzduchu, přičemž tyto kanály jsou • 4 44

44 44 4 4444

4 444 4444

4444 44 444 444 • •4 4444 4 4 «4 444 44 44 4· 44

4*44

44*4 určeny pro vedení proudu spalovacího vzduchu předehřívačem 10 vzduchu.

Přes kryt 14 probíhají sektorové desky vzduch-plyn, které jsou přilehlé k vrchnímu a spodnímu čelu rotoru 12. Tyto sektorové desky 30 vzduch-plyn rozdělují předehřívač 10 vzduchu na sektor 32 vzduchu a sektor 34 kouřového plynu. Směr proudu kouřového plynu a proudu vzduchu je na obr. 1 označen šipkou 36 resp. šipkou 38.. Strana 32 vzduchu předehřívače 10 je ještě jednou rozdělena sektorovými deskami 62. 64 primární vzduch-sekundární vzduch na sektor £0 primárního vzduchu a množinu sektorů 42, 44 sekundárního vzduchu, jak je to zřejmé z obr. 3. Tudíž proud spalovacího vzduchu označený šipkou 38 je tvořen proudem primárního vzduchu označeným šipkou 38b a množinou proudů sekundárního vzduchu označených šipkami 38a. 38c. Jak je to zřejmé z obr. 2, proud primárního vzduchu a proudy sekundárního vzduchu jsou vedeny do sektoru 40 primárního vzduchu resp. sektorů 42, 44 sekundárního vzduchu vstupním kanálem 24 primárního vzduchu resp. vstupními kanály 25., 26 sekundárního vzduchu. Sektor 40 primárního vzduchu je uspořádán mezi sektory 42, 44 sekundárního vzduchu, přičemž každý ze sektorů sekundárního vzduchu je přilehlý k sektoru 34 kouřového plynu a sektoru 40 primárního vzduchu. Tudíž sektor 40 primárního vzduchu není přilehlý k sektoru 34 kouřového plynu.

Jak je to zřejmé z obr. 2, předehřívač 10 vzduchu je znázorněn ve spojení s parním generátorem 46 pro generování páry. 2 parního generátoru 46 je kanálem 48 veden horký výfukový plyn do sektoru 34 kouřového plynu předehřívače 10.

*

Proud horkého kouřového plynu označeného šipkou 36 vstupující skrze vstupní kanál 20 kouřového plynu do rotoru 12 předehřívače 10 převádí teplo na teplo-přenášející prvky připevněné v odděleních 17 mezi přepážkami 16 na nepřetržitě otáčejícím se rotoru 12. Ohřáté teplo-přenášející prvky jsou potom otočením rotoru 12 přemístěny do sektoru 32 vzduchu

000 0 »0

V 00 00 0 0000

Φ 000 00Φ0

0 00 0 00 000 000 000 *0000 * 0 »0 000 00 00 ·0 00 předehřívače 10 vzduchu. Proud neohřátého primárního vzduchu označený šipkou 38b je veden do sektoru 32 vzduchu předehřívače 10 kanálem 50 spojeným se vstupním kanálem 24 primárního vzduchu. Proudy neohřátého sekundárního vzduchu označené šipkami 38a, 38c jsou vedeny do předehřívače 10 kanály 52, 54 spojenými se vstupními kanály 25, 26 sekundárního vzduchu. Teplo uložené v teplo-přenášejících prvcích je přeneseno na proud spalovacího vzduchu (označený šipkou 38) vstupující skrze vstupní kanály 24., 2_5, 26 vzduchu do rotoru 12 předehřívače 10.

Proud ohřátého primárního vzduchu označeného šipkou 38b vystupuje z předehřívače 10 skrze výstupní kanál 27 primárního vzduchu a je veden kanálem 56 do rozprašovače 58 použitého pro rozprášení uhlí pro parní generátor 46.. Proud primárního vzduchu označený šipkou 38b vysušuje uhlí, napomáhá v třídění jemného podílu uhlí v rozprašovači 58 a dále dopravuje jemný podíl uhlí do parního generátoru 46. Proudy sekundárního vzduchu označené šipkami 38a, 38c vystupují z předehřívače 10 skrze výstupní kanály 28_, 29 a potom jsou vedeny kanálem 60 přímo do parního generátoru 46. Proud ochlazeného kouřového plynu označený šipkou 36 vystupuje z předehřívače 10 skrze výstupní kanál 22 kouřového plynu.

Za účelem utěsněni sektorů 34., 4jD, 42, 44 jeden vůči druhému jsou k vrchním a spodním hranám přepážek 16 připevněna radiální těsnění 66. Tato radiální těsnění 66 jsou v těsném styku se sektorovými deskami 30 vzduch-plyn a sektorovými deskami 62, 64 za účelem omezení přímého úniku vzduchu mezi sektory 42. 44 sekundárníhu vzduchu a sektorem 34 kouřového plynu resp. mezi sektorem 40 primárního vzduchu a sektory 42, 44 sekundárního vzduchu (tyto možné úniky jsou šipkami znázorněny na obr. 3) .

Sektorové desky 30 vzduch-plyn výhodně definují úhel A, přičemž tyto sektorové desky 30 jsou dostatečně veliké,

999 9

9999

99 • 99 9 9 9 9 9 9 9 • 9 9*9 9 9 9 9

9 9 9 · 9 » ·»9 999

9 9 9 9·« 9 ·

9»9 99 99 «9 9« aby překryly dvě oddělení, takže dvě radiální těsnění 66 jsou vždy v těsném styku se sektorovými deskami 30 vzduch-plyn v případě, že se rotor 12 otáčí, jak je to zřejmé z obr. 3 a 5. Avšak v důsledku toho, že je žádoucí, aby sektorové desky 30 vzduch-plyn měly dostatečné rozměry pro poskytnutí dvojitého těsnění, sektorové desky 30 vzduch-plyn představují nezanedbatelnou překážku pro média proudící skrze rotor 12. Tato překážka zvyšuje pokles tlaku v předehřívači 10. Za účelem snížení poklesu tlaku v sektoru 32 vzduchu předehřívače sektorové desky 62, 64 primární vzduchsekundární vzduch poskytují pouze jedno jediné těsnící uspořádání s radiálními těsněními 66. Sektorové desky 62, 64 primární vzduch-sekundární vzduch jsou v libovolném okamžiku v kontaktu pouze s jedním radiálním těsněním 66. jak je to zřejmé z obr. 3 a 6. Tudíž sektorové desky 62, 64 definují polovinu úhlu vymezeného sektorovými deskami 30 vzduch-plyn a pouze jediné radiální těsnění 66 je vždy v těsném styku s těmito sektorovými deskami 62., 64, když se rotor otáčí.

Jediné těsnící uspořádání sektorových desek 62., £4 primární vzduch-sekundární vzduch teoreticky dovoluje větší přímý únik vzduchu mezi sektorem 40 primárního vzduchu a sektory 42, 44 sekundárního vzduchu vzhledem k přímému úniku vzduchu mezi sektory 42, 44 sekundárního vzduchu a sektorem 34 kouřového plynu přes dvojité těsnění sektorových desek 30. vzduch-plyn. Avšak uspořádání sektoru 40 primárního vzduchu mezi sektory 42, 44 sekundárního vzduchu poskytuje několik provozních výhod. Ztráta energie způsobená přímým únikem proudu primárního vzduchu označeného šipkou 38b ze sektoru 40 primárního vzduchu, do sektorů 42, 44 sekundárního vzduchu je eliminována využitím uniklého množství primárního vzduchu ve výstupních kanálech 28, 29, které přímoúměrně snižuje žádoucí rozměry ventilátoru pro nucený oběh proudů sekundárního vzduchu označených šipkou 38a, 38c.

Během provozu konvenčního předehřívače je proud ·· ·· • ·* '· ·»··· • · ··· ···· • * , ♦ · * · ··· ··· a·· »aaa · a aa aaa a· aa ·· ·· ··»· *· ···· primárního vzduchu označený šipkou 38b veden při vyšším tlaku než proudy sekundárního vzduchu označené šipkami 38a. 38c. Proudy sekundárního vzduchu označené šipkami 38a. 38c jsou vedeny při tlaku ležícím mezi tlakem proudu primárního vzduchu a tlakem proudu kouřového plynu. Tudíž v důsledku toho, že tlakový rozdíl mezi proudy sekundárního vzduchu označenými šipkami 38a. 38c a proudem kouřového plynu označeným šipkou 36 je nižší než tlakový rozdíl mezi proudem primárního vzduchu označeného šipkou 38 a proudem kouřového plynu označeného šipkou 36, je přímý únik vzduchu omezen na únik vzduchu mezi sektory 42., 44 sekundárního vzduchu a sektorem 34 kouřového plynu. Omezený přímý únik vzduchu mezi sektorem 32 vzduchu a sektorem 34 kouřového plynu tudíž vede k nižšímu zředění a ochlazení proudu kouřového plynu označeného šipkou 36.

Při experimentálním porovnání přcdehřívače čtyřmi sektory podle vynálezu s konvenčním předehřívačem vzduchu bylo zjištěno, že pro stejné výkonnostní charakteristiky byl přímý únik vzduchu snížen o 37 %. Snížený únik vzduchu do plynu snižuje zředění a ochlazení kouřového plynu, a tudíž umožňuje vyšší výstupní teplotu proudu kouřového plynu. Zvýšená výstupní teplota proudu kouřového plynu vede ke snížení ochlazování kovových komponent a jejich korozi, zatímco je zachován ekvivalentní přenos tepla mezi proudem kouřového plynu a proudy primárního a sekundárního vzduchu. Kromě toho v důsledku snížení rozměrů ventilátoru pro nucený oběh proudu sekundárního vzduchu mohou být sníženy investiční a provozní náklady související s tímto ventilátorem.

Zatímco v tomto odstavci přihlášky vynálezu bylo popsáno výhodné příkladné provedení vynálezu, pro odborníka v daném oboru budou zřejmé další modifikace tohoto provedení, které spadají do rozsahu ochrany vynálezu, který je definován přiloženými patentovými nároky.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY ♦ fl flfl ··« fl· fl flfl«fl • · · · fl fl · · fl • · · · · flfl »····· • vfl ···« · · ·· flflfl flfl flfl flfl ··

   Těsnící uspořádání čtyřsektorového rotačního regeneračního vzduchového předehřívače vzduchu, vyznané t í m, že zahrnuje kryt rotoru, rotor otáčivě připevněný v uvedeném krytu rotoru, přičemž tento rotor má množinu radiálně vybíhajících přepážek vymezujících oddělení v uvedeném rotoru a radiální těsnění probíhající podél okrajů uvedených přepážek, sektorové desky uspořádané při obou axiálních koncích uvedeného rotoru, přičemž tyto sektorové desky rozdělují uvedený předehřívač vzduchu na sektor kouřového plynu, sektor primárního vzduchu, první sektor sekundárního vzduchu přilehlý k uvedenému sektoru kouřového plynu a uvedenému sektoru primárního vzduchu, a druhý sektor sekundárního vzduchu přilehlý k uvedenému sektoru kouřového plynu a uvedenému sektoru primárního vzduchu, přičemž uvedené sektorové desky mezi uvedeným sektorem kouřového plynu a uvedenými sektory sekundárního vzduchu mají takovou velikost, aby v každém okamžiku byly v těsnícím styku se dvěma z uvedených radiálních těsnění, přičemž uvedené sektorové desky mezi uvedeným sektorem primárního vzduchu a uvedenými sektory sekundárního vzduchu mají takovou velikost, aby v každém okamžiku byly v těsnícím styku pouze s jedním z uvedených radiálních těsnění.'