DD286214A5 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR DETERMINING ABRASION IN REFERENCE SURFACES - Google Patents

METHOD AND ARRANGEMENT FOR DETERMINING ABRASION IN REFERENCE SURFACES Download PDF

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DD286214A5
DD286214A5 DD33092989A DD33092989A DD286214A5 DD 286214 A5 DD286214 A5 DD 286214A5 DD 33092989 A DD33092989 A DD 33092989A DD 33092989 A DD33092989 A DD 33092989A DD 286214 A5 DD286214 A5 DD 286214A5
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heat
waste heat
dew point
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chimney
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DD33092989A
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German (de)
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Peter-Juergen Hentschel
Bernhard Fallak
Claus-Eberhard Dehner
Edmund Geselle
Siegfried Weber
Original Assignee
Veb Energiekombinat Dresden,De
Veb Textilreinigung Riesa,De
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Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren und eine Anordnung zur Abwaermegewinnung in Nachschaltheizflaechen. Die Erfindung ist zur hoechstmoeglichen Gewinnung der Waerme schwefelarmer Abgase in Nachschaltheizflaechen bei gleichzeitiger Sicherung der Bauteile vor Taupunktunterschreitung anwendbar. Erfindungsgemaesz werden die Waermemengenstroeme in der Abwaermegewinnungsanlage nach Maszgabe system- und auslegungsspezifischer Temperaturgrenzwerte dynamisch gesteuert, so dasz eine hoechstmoegliche Einkopplung des verfuegbaren Abwaermepotentials in das Verwertungssystem ohne Taupunktunterschreitung erreicht wird. Fig. 1{Abwaermegewinnungsanlage; Abwaermegewinnung; Abwaermeverwertung; Abgas; Steuerungssystem; Abgastaupunkt; Wasserdampfkondensation; Bauteilsicherung}The invention includes a method and an arrangement for Abwaermegewinnung in Nachschaltheizflaechen. The invention is applicable to the highest possible recovery of the heat of low-sulfur exhaust gases in Nachschaltheizflaechen while securing the components before dew point below. According to the invention, the heat quantity flows in the waste heat recovery plant are dynamically controlled on the basis of system and design-specific temperature limit values, so that the highest possible coupling of the available wastewater potential into the recovery system without dew point undershoot is achieved. Fig. 1 {Abwaermegewinnungsanlage; Abwaermegewinnung; Abwaermeverwertung; exhaust gas; Control system; flue gas dew; Water vapor condensation; Component Fuse}

Description

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wärmemengenströme des wärmeabgebenden Mediums (schwofelarmes Abgas) und des wärmeaufnehmenden Mediums (Heizwasser, Wärmeträgeröl o. ä.) in einer Abwärmegewinnungsanlage dynamisch derart gesteuert werden, daß einerseits nach Maßgabe der erreichten Austrittstemperatur de» wärmeaufnehmenden Mediums so viel von der verfügbaren Abwärme gewonnen wird, wie im Verwertungssystem für eine verbraucherseitige Nutzung unterzubringen ist, andererseits aber nach Maßgabe eines indirekten Taupunkt-Wandtemperatur-Vergleichs das Abgas nur so weit abgekühlt wird, daß in der Anlage hinter der Nachschaltheizfläche mit Sicherheit keine Wasserdampfkondensation auftreten kann.According to the invention the object is achieved in that the heat flow rates of the heat-emitting medium (low-sulfur exhaust gas) and the heat-absorbing medium (heating water, thermal oil o. Ä.) Are controlled dynamically in a waste heat recovery plant such that on the one hand in accordance with the achieved outlet temperature de »heat-absorbing medium so much of the available waste heat is recovered, as is to be accommodated in the recycling system for consumer use, but on the other hand, according to an indirect dew point wall temperature comparison, the exhaust gas is cooled only so far that in the system behind the Nachschaltheizfläche certainly no water vapor condensation can occur ,

Ausführungsbeispielembodiment

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Figur (Fig. 1) zeigt die orfindungsgemäße Lösung in einem Sekundärenergiegewinnungssystem. Zwischen eine mit schwefelarmem Brennstoff versorgte Abwärmequelle, hier einen gasgefeuerten Dampferzeuger 1, und den Schornstein 2 ist im Abgasstrom die Abwärmegewinnungsanlage 3 angeordnet. Diese besteht im wesentlichen aus der Nachschaltheizfläche 4, dem Leerzug 5 zur Umgehung der Heizfläche, motorverstellbaren Drehklappen 6,7 sowie erforderlichenfalls einem Abgasventilator 8. Die in der Nachschaltheizfläche 4 gewonnene Abgaswärme ΔΟα wird an ein von dor Dampferzeugeranlage unabhängiges Zirkulationssystem 9 übertragen und in diesem zum Verwertungssystem transportiert. Im Verwertungssystem kann auf Grund einer zweckmäßigen Staffelung der Versorgungsstufen vorrangig Abwärme eingakoppelt werden. Um bei der Abwärmegewinnung der Bedingung tw > t, und der Zielfunktion ΔΟα —» Maxi zu genügen, wurde die erfindungsgemäße Lösung konzipiert. Dieser liegt in Ermangelung eines für den vorliegenden Einsatzfall geeigneten, kontinuierlich arbeitenden Taupunktmeßgerätes eine indirekte Bestimmungsmethode für die Taupunkttemperatur zugrunde, die sich die Abhängigkeit der Taupunkttemperatur vom Verbrennungsluftverhältnis, gekennzeichnet durch den CO2- oder Oj-Gehalt im Abgas, zunutze macht. Der COyGehalt wird kontinuierlich mittels Analysengerät .11 gemessen und dem Grenzwertmelder 10, dem die Funktion t, = f(CO2) elektrisch eingeprägt ist, ebenso wie die am Schornsteinkopf gemessene Wandinnentemperatur tw als analoges Signal zugeführt. Aus dem Vergleich beider Kontrollgrößen signalisiert der Grenzwertmelder 10 einer Verriegelungsschaltung 13, daß das anstehende Abwärmepotential noch weiter abbaubar ist (bei tw> t, + 5 K) bzw. nicht weiter abgebaut werden darf (bei t, <tw<t, + 5K).The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. The associated figure (Figure 1) shows the solution according to the invention in a secondary energy recovery system. Between a supplied with low-sulfur fuel waste heat source, here a gas-fired steam generator 1, and the chimney 2, the waste heat recovery plant 3 is arranged in the exhaust stream. This consists essentially of the Nachschaltheizfläche 4, the Leerzug 5 for bypassing the heating surface, motorized rotary valves 6.7 and, if necessary, an exhaust fan 8. The recovered in the Nachschaltheizfläche 4 exhaust heat .DELTA.α is transferred to a separate from dor steam generator circulation system 9 and in this Recycling system transported. In the recycling system, waste heat can primarily be coupled in on the basis of an appropriate staggering of the supply levels. In order to satisfy the condition t w > t, and the target function ΔΟα - »Maxi in the waste heat recovery, the solution according to the invention was designed. In the absence of a continuous dew point measuring device suitable for the present application, this is based on an indirect determination method for the dew point temperature, which makes use of the dewpoint temperature dependence on the combustion air ratio, characterized by the CO 2 or O 2 content in the exhaust gas. The CO 2 content is measured continuously by means of an analytical device 11 and fed to the limit value detector 10, to which the function t, = f (CO 2 ) is electrically impressed, as well as the wall internal temperature t w measured at the chimney head as an analog signal. From the comparison of both control variables, the limit detector 10 signals a locking circuit 13, that the upcoming waste heat potential is still degradable (at t w > t, + 5 K) or may not be further reduced (at t, <t w <t, + 5K).

Die verbraucherseitige Aufnahmefähigkeit für Abwärme wird im Grenzwertmelder 12, dem die im Zirkulationssystem 9 gemessene Vorlauftemperatur als Signal anliegt, bewertet. In Abhängigkeit von der Differenz zwischen einem auslegungsbedingten Höchstwert tVmM und dem Momentanwert der Vorlauftemperatur tv signal.siert der Grenzwertmelder 12 der Verriegelungsschaltung 13 entweder «Wärmebedarf ungedeckt" (be. (v < \mu - 5K) oder »Wärmebedarf gedeckt" (bei tv δ tvmax).The consumer-side absorptive capacity for waste heat is evaluated in the limit indicator 12, which is applied to the flow temperature measured in the circulation system 9 as a signal. Depending on the difference between a design-related maximum value t VmM and the instantaneous value of the flow temperature t v signal.siert the limit detector 12 of the latch circuit 13 either "heat demand uncovered" (be. ( V < \ mu - 5K) or "heat demand covered" (at tv δ tvmax).

Aus den Grenzwertsignalen E1 ...E4 bildet die Verriegelungsschaltung 13 die Steuersignale A1 oder A2, welche über Impulsgeber 14 oder 15 dem Antriebsmotor 16 für die Stellklappen 6,7 zugeführt werden. Das Steuersignal A1 bedeutzet .Abwärmegewinnung steigern". Es bewirkt das schrittweise Öffnen der Klappe 6 und Schließen der Klappe 7. Das Steuersignal Λ2 bedeutet .Abwärmegewinnung drosseln" und bewirkt die entgegengesetzte schrittweise Klappenverstellung. Wenn auch an gefährdeten Bauteilen in der Abwärmegewinnungsanlage 3 der Taupunktunterschreitung vorgebeugt werden soll, ist die Anordnung um den Grenzwertmelder 19 und die Impulsgeber 20,21 zur Drosselung des Zirkclationsmengenstroms be! ungenügendem Abwärmeangebot mittels Motorventil 22 zu erweitern.From the limit signals E1 ... E4, the latch circuit 13 forms the control signals A1 or A2, which are supplied via pulse generator 14 or 15 to the drive motor 16 for the control valves 6.7. It causes the flap 6 to be opened step by step and the flap 7 to be closed. The control signal Λ2 means "throttling waste heat recovery" and causes the opposite stepwise flap adjustment. If the dew point undershoot is also to be prevented at endangered components in the waste heat recovery plant 3, the arrangement around the limit value detector 19 and the pulse generator 20, 21 for throttling the circulating volume flow must be! To expand insufficient waste heat supply by means of engine valve 22.

Bei nur gering ausgeprägter Taupunktfunktion t, = f (CO2) kann anstelle der variablen Taupunkttemperatur ein höchstzulässiger Festwert für den Vergleich mit der kritischen Bauteiltemperatur tB herangezogen und das COj-Meßgerät eingespart werden. Falls die dynamische Betriebsweise der Abwärmegewinnungsanlage 3 unzulässige abgasseitige Rückwirkungen auf die Abwärmequelle 1 hat, ist zusätzlich eine Druckregelung erforderlich. Diese wird hier durch Kopplung eines Druckreglers 17 mit einem Drehzahlsteller 18 für den Antriebsmotor des Abgasventilators 8 erreicht.If the dew point function t, = f (CO 2 ) is small, a maximum permissible fixed value for the comparison with the critical component temperature t B can be used instead of the variable dew point temperature and the COj measuring device can be saved. If the dynamic operation of the waste heat recovery plant 3 has unacceptable exhaust side effects on the waste heat source 1, a pressure control is required in addition. This is achieved here by coupling a pressure regulator 17 with a speed controller 18 for the drive motor of the exhaust fan 8.

Claims (2)

1. Verfahren zur Abwärmegewinnung in Nachschaltheizflächen, dadurch gekennzeichnet, daß beim dynamisch gesteuerten Wärmeaustausch in einer zwischen Abwärmequelle und Schornstein installierten Abwärmegewinnungsanlage einerseits durch kontrollierten Wärmeentzug aus dem wärmeabgebenden Medium und erforderlichenfalls nachträgliche Mischung von ungekühltem und gekühltem Abgas die gefährdeten Bauteile, insbesondere das Schornsteinmauerwerk, vor Taupunktunterschreitung geschützt werden, andererseits durch kontrollierte Wärmezufuhr zum wärmeaufnehmenden Medium so viel vom verfügbaren Abwärmepotential gewonnen wird, wie im Verwertungssystem für eine verbraucherseitige Nutzung unterzubringen ist.1. A method for waste heat recovery in Nachschaltheizflächen, characterized in that the dynamically controlled heat exchange in an installed between waste heat source and chimney waste heat recovery system on the one hand by controlled heat extraction from the heat-emitting medium and, if necessary, subsequent mixture of uncooled and cooled exhaust endangered components, especially the chimney masonry before Dew point are protected, on the other hand, by controlled heat input to the heat-absorbing medium as much of the available waste heat potential is obtained, as is to be accommodated in the utilization system for consumer use. 2. Anordnung zur Abwärmegewinnung in Nachschaltheizflächen, bestehend im wesentlichen aus der zwischen Abwärmequelle (1) und Schornstein (2) angeordneten Abwärmegewinnungsanlage (3) und einem Steuerungssystem mit Meßwertgebern (11), Grenzwertgebern (10,12,19), einer Verriegelungsschaltung (13) und Impulsgebern (14,15,20,21), welches über Stellmotoren auf Stellorgane (6,7,22) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß durch dynamische, systemgerechte Anpassung der Wärmemengenströme in der Abwärmegewinnungsanlage (3) mittels der Stellklappen (6,7) und/oder des Stellventils (22) einerseits nach Maßgabe eines indirekten Taupunkt-Bauteiltemperatur-Vergleichs die Austrittstemperatur des wärmeabgebenden Mediums auf einen nicht zu unterschreitenden Mindestwert begrenzt, andererseits nach Maßgabo eines direkten Grenzwert-Vorlauftemperatur-Vergleichs die Austrittstemperatur des wärmeaufnehmenden Mediums weitestmöglich an einen auslegungsspezifischen Höchstwert angenähert wird.2. Arrangement for waste heat recovery in Nachschaltheizflächen, consisting essentially of the between waste heat source (1) and chimney (2) arranged waste heat recovery system (3) and a control system with transducers (11), limit value transmitters (10,12,19), a latch circuit (13 ) and pulse generators (14,15,20,21), which via actuators on actuators (6,7,22) acts, characterized in that by dynamic, system-appropriate adjustment of the heat flow rates in the waste heat recovery system (3) by means of the control valves (6, 7) and / or the control valve (22) on the one hand in accordance with an indirect dew point component temperature comparison limits the outlet temperature of the heat-emitting medium to a minimum value not to be exceeded, on the other hand to the extent of a direct limit flow temperature comparison, the outlet temperature of the heat-absorbing medium as far as possible a design-specific maximum value is approximated. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Sicherung höchstmöglicher Abwärmegewinnung ohne Bauteilgefährdung infolge von Taupunktunterschreitung. Sie ist insbesondere für Nachschaltheizflächen in schwefelarmen Abgasen anwendbar.The invention relates to a method and an arrangement for ensuring the highest possible waste heat recovery without component endangerment as a result of dew point undershooting. It is particularly applicable for secondary heating in low-sulfur exhaust gases. Charakteristik des bekannten Standet der TechnikCharacteristic of the known state of the art Nach Passieren der Wärmeüberiragungsflächen von Kesseln einfacher Konstruktion, wie z. B. Flammrohr- und Dreizugkesseln, hat das Rauchgas noch eine relativ hohe Temperatur. Das ist zwar für die Abgasförderung mit natürlichem Zug und bei schwefelreichen Brennstoffen zur Vorbeugung gegen Schornsteinschäden infolge von Taupunktunterschreitung vorteilhaft, entspricht aber bei den mit schwefelarmen Brennstoffen betriebenen Anlagen weder den technischen Möglichkeiten noch dem Erfordernis nach maximaler Brennstoffausnutzung.After passing through the heat transfer surfaces of boilers of simple construction, such. B. flame tube and three-pass boilers, the flue gas still has a relatively high temperature. Although this is advantageous for natural gas extraction and for sulfur-rich fuels to prevent chimney damage as a result of dew point undershooting, it does not meet the technical requirements nor the requirement for maximum fuel efficiency in the low-sulfur fuel plants. Zur Abi trärmegewinnung können derartige Kessel mit Economisern zur Speisewasservorwärmung aus- oder nachgerüstet werden. Diese haben den Nachteil, daß bedingt durch die rauchgas- und wasserseitige Zwangskopplung der Kessel- und der Nachschaltheizfläche unter ungünstigen Betriebsbedingungen Abgastaupunktunterschreitung auftritt, die bei häufiger Wiederholung vor allem Schornsteinschäden verursacht. Um dieser Gefahr vorzubeugen, werden die Nachschaltheizflächen meist von vornherein unter Verzicht auf den höchstmöglichen Potentialgewinn .taupunktsicher", d.h. an sich zu klein ausgelegt. Im Gegensau dazu wird bei sog. 8rennwertnutzungsanlagen durch extrem große Heizflächen auch die Gewinnung der bei Abgaskühlung unter den Taupunkt freiwerdende latente Wärme des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes erreicht. Derartige Lörungen sind für die Brennstoffe Heizöl, Stadtgas und Erdgas vorzugsweise bei Neuanlagen bekannt. Der Nachrüstung traditionell konzipierter Wärmoerzeugungsanlagen stehen die hohen finanziellen und materiellen Aufwendungen, der nachträgliche Aufbau eines taupunktempfindlichen Abgasschlotes und oft das NichtVorhandensein eines aufnahmefähigen Verwertungssystems für die gewinnbare Niedertemperaturwärme entgegen.For Abi trärmegewinnung such boilers with economizers for feedwater preheating or be retrofitted. These have the disadvantage that due to the flue gas and water side forced coupling of the boiler and the Nachschaltheizfläche under unfavorable operating conditions Abgastaupunktunterschreitung occurs, which causes frequent repeat mainly chimney damage. In order to prevent this danger, the secondary heating surfaces are usually designed to be too small, while at the same time the recovery of the exhaust gas below the dew point is achieved by extremely large heating surfaces Deterrent heat of the water vapor contained in the exhaust gas is achieved.These kinds of disturbances are known for the heating oil, town gas and natural gas, especially for new plants.The retrofitting of traditionally designed heat generation plants are the high financial and material expenses, the subsequent construction of a dew-sensitive exhaust fumes and often the absence of a receptive Recycling system for recoverable low-temperature heat. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, das Sekundärenergiepotential schwefeiarmer Abgase durch kontrollierte Abkühlung bis nahe an den Taupunkt zu gewinnen.The aim of the invention is to obtain the secondary energy potential of low-sulfur exhaust gases by controlled cooling to near the dew point. Wesen der ErfindungEssence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus einem Abwärmegewinnungssystem so viel wie möglich Sekundärenergie in ein Verwertungssystem einzukoppeln, dabei aber den Wärmeentzug aus dem Abgas so zu begrenzen, daß insbesondere das Schornsteinmauerwerk nicht infolge von Wasserdampftaupunktunterschreitung im Abgas beschädigt werden kann.The invention has for its object to couple as much as possible secondary energy from a waste heat recovery system in a recovery system, but to limit the heat extraction from the exhaust gas so that in particular the chimney masonry can not be damaged as a result of Wasserdampftaupunktunterschreitung in the exhaust.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013219716A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Device and method for the automated use of waste heat

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DE102013219716A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Device and method for the automated use of waste heat

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