-
Zweiteiliger Lufterhitzer für Kesselfeuerungen Die Erfindung betrifft
einen zweiteiligen Lufterhitzer für Kesselfeuerungen, dessen Teile von der Luft
nacheinander durchströmt werden. Wenn die Verbrennungsgase der Feuerung eine Temperatur
haben, die bereits dicht am Taupunkt liegt, so schlägt sich. die Feuchtigkeit der
Verbrennungsgase auf Flächen des Lufterhitzers nieder, die eine wesentlich kühlere
Temperatur haben. Da nun die Verbrennungsgase, beispielsweise von Heizölen, korrodierend
wirkende Bestandteile enthalten, kommt es oft zu Korrosionen an den Lufterhitzern.
-
Es ist bekannt, einen Lufterhitzer aus zwei Teilen herzustellen, damit
der Teil des Lufterhitzers, an dem vornehmlich Korrosionen entstehen, leicht ausgewechselt
werden kann. Eine solche Ausführung stellt aber keine befriedigende Lösung des Korrosionsproblems
dar.
-
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Verbrennungsgase so durch
einen zweiteiligen Lufterhitzn-r zu führen, daß die Verbrennungsgase brei Abkühlung
bis in die Nähe des Taupunktes nur mit Flächen des Lufterhitzers in Berührung kommen,
die auf einer genügend hohen Temperatur sind, bei der ein Niederschlagen von Feuchtigkeit
nicht stattfinden kann. Erfindungsgemäß strömen durch die beiden Erhitzerteile zwei
getrennte, parallel verzweigte Ströme von Verbrennungsgasen, und ferner durchläuft
die zunächst in den ersten Erhitzerteil eintretende Luft diesen. Teil im Gleichstrom
bzw. mehrfachen Kreuzstrom zu den. Verbrennungsgasen, damit die kalte Frischluft
hier zuerst mit den heißesten Verbrennungsgasen zum Wärmeaustausch kommt, während
die danach in den zweiten Erhitzerteil gelangen(d'e Luft diesen im Gegenstrom zu
den Verbrennungsgasen durchläuft.
-
Bei dieser doppelten Führung der Verbrennungsgase kommt also die kalte,
in den Lufterhitzer einströmende Luft zunächst mit den heißen Verbrennungsgasen
zum Wärmeaustausch. Bei diesem Wärmeaustausch fällt die Temperatur der Verbrennungsgase,
und die Temperatur der Luft steigt. Ist die Temperatur der Verbrennungsgase -ungefähr
bis auf den Taupunkt abgesunken, so ist die Temperatur der zugeführten Luft bereits
hoch genug, um ein Niederschlagen von Feuchtigkeit an. den Flächen des Luftvorwärmers
zu vermeiden. Die in dieser Weise vorerhitzte Luft kommt dann mit dem zweiten Strom
der Verbrennungsgase in Berührung, die sich infolge des Gegenstromes hier -schon
auf einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur befinden. Selbst wenn aber diese
Temperatur auch schon nahe am Taupunkt liegt, können trotzdem keine Niederschläge
entstehen, weil sich die Luft auf einer ausreichend hohen Temperatur befindet. Durch
die doppelte Führung der Verbrennungsgase. wobei einmal ein Strörnungsweg gegenüber
der Luft im Gleichstrom und andererseits im Gegenstrom vorhanden ist. können also
Niederschläge und damit Korrosionen an den Flächen des Lufterhitzers völlig verhindert
werden.
-
Die Ausführung der beiden Teile des Lufterhitzers ist beliebig. Es
können Bauarten verwendet werden, bei denen Luft und Verbrennungsgase zusätzlich.
noch im Kreuzstrom durch die Lufterhitzerteile geführt werden. Wesentlich ist also
nur, da,ß, im ganzen gesehen, die beiden Luferhitzerteile nach dem Gleich-bzw. Gegenstromprinzip
arbeiten.
-
An sich ist es erwünscht, einen Lufterhitzer nur nach. dem Gegenstromprinzip
zu betreiben, weil dann eine sehr wirksame Ausnutzung der «lärme der Verbrennungsgase
erzielt wird. Bei reinem Gegenstrom findet aber beim Eintritt der kalten. Luft in
den Lufterhitzer ein Wärmeaustausch mit den bereits weitgehend abgekühlten Verbren.nungsga.sen
statt, so. daß es sehr leicht zu Niederschlägen kommt. Dies kann bei dem Lufterhitzer
der Erfindung nicht vorkommen, und trotz der Anwendung des Gleichstromprinzips im
ersten Teil des Lufterhitzers hat sich gezeigt, daß ein hoher Gesamtwirkungsgrad
des Lufterhitzers aufrechterhalten bleibt.
-
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes, der
Erfindung dar. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Dampfkessel, Fig. 2
einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig: 1. Der Kessel10 nach Fig. 1 ist wie üblich
gebaut und hat eine Dampf-Wasser-Trommel 11, die mit der Wassertrommel 12 durch
die Siederohre 13 verbunden
ist. Gesättigter Dampf aus der Trommel
11 wird einem Überhitzer (nicht dargestellt) durch. den Dampfauslaß 14 zugeführt.
Der Dampf gelangt dann. in üblicher Weise zu dem Dampfverbraucher (nicht dargestellt).
Die Verbrennungskammer 15 des Kessels wird durch Brenner 16 beheizt, die durch eine
Leitung 17 mit vo.rerhitzter Verb-rennungsluf't gespeist werden. Die Decke und die
Wände der Verbrennungskammer 15 sind mit @;#, asserro:hren 18 bekleidet.
-
Hinter dem Siederohrbün.de113 befindet sich ein Auslaßkana120 für
die Verbrennungsgase, die wegen der Leitwände 21 auf jeder Seite des. Rohrbündels
einen gewundenen Weg durchlaufen müssen. Der Gasstrom durch die ganze Anlage hindurch
ist in Fig. 1 mit voll ausgezogenen Pfeilen angegeben.
-
Die Verbrennungsluft für die Brenner 16 wird durch ein Gebläse 28
über einen W ärmeaustauscher 29 der schon erwähnten Leitung 17 zugeführt, wie dies
durch gestrichelte Pfeile angedeutet ist.
-
Der Wärmeaustauscher hat zwei aus Rohrgruppen 30 und 31 bestehende
Teile.
-
Die Gruppe 30 der Wärmeaustauschrohre besteht ihrerseits wieder aus
drei Rohrbündeln 30 a, 30 b, 30 c, die so. angeordnet sind., daß die Verbrennungsgase
nacheinander durch die Rohrbündel strömen. Vom Auslaßkana120 aus strömen die Verbrennungsgase
zunächst durch eine Zweigleitung 32 und dann nacheinander durch das Rohrbündel 30a,
eine Verbindungskammer 33, das Roh,rbündel 30 b, eine Verbindungskammer 34, das
Rohrbündel 30c und eine Auslaßleitung 35 und schließlich, zum Schornstein 37. Wie
ersichtlich, strömen also Verbrennungsgase und Luft, allgemein gesehen, in gleicher
Richtung durch diesen Lufterhitzerteil, der also nach dem Gleichstromprinzip arbeitet,
obwohl in ihm noch, zusätzlich. ein mehrfacher Kreuzstrom zwischen Gasen und Luft
vorhanden ist.
-
Die Gruppe 31 der Wärmeaustauschrohre ist zwischen Platterz 38, 39
angeordnet, so daß sie für die Verbrennungsgase, einen Weg vom Auslaßkana120 zum
Schornstein 37 bilden. Die Rohre der Gruppe 31 gehen ferner durch> Leitwände 40,
41 hindurch, die der durchströmenden Verbrennungsluft einen gewundenen Weg vorschreiben.
Wie ersichtlich., strömen die heißen und kalten Mittel in diesem Teil des Lu.fterhitzeirs
hinsichtlich Ein- und Auslaß gegenläufig zueinander. Es liegt also, allgemein betrachtet,
das Gegenstromprinzip vor, obwohl die Luft durch den Einbau der Wände 40, 41. noch.
zusätzlich einen gewundenen Weg durchläuft, der nur zum besseren Wärmeaustausch
dient.
-
Wenn die Verbrennungsluft um die drei Rohrbünde1 30a, 30b,
30c strömt, erhöht sich ihre Temperatur, und die Temperatur der Verbrennungsgase,
die durch die Rohrbündel strömt, fällt. Die, in den Verbrennungsgasen enthaltene
Feuchtigkeit kann sich auf den Rohren nicht niederschlagen, weil die kältesten Rohre
(Bündel 30a) mit dien Verbrennungsgasen in Berührung kommen, wenn diese am heißesten
sind, während die Verbrennungsgase, wenn sie so weit abgekühlt sind, daß ihre Temperatur
nahe beim Taupunkt liegt, mit den Rohren (Bündel 30c) in Berührung kommen, die bereits
auf genügend hoher Temperatur liegen, um ein Niederschlagen von Feuchtigkeit auszuschließen.
-
Da die, Verbrennungsgase durch. die Rohre 31 im Gegenstrom zu der
Verbrennungsluft durchströmen, findet der Wärmeaustausch zwischen den Verbrennungsgasen,
wenn sie am kältesten sind, mit der Verbrennunsluft statt, die auch am kältesten
ist. Dies ist das' wirksamste Wärmeausta.uschsvstem, und es kann hier ohne die Gefahr
des Niederschlagens von Feuchtigkeit aus den Gasen angewendet werden, weil die Verbrennungsluft
in ihrem kältesten Zustand doch schon auf einer genügend hohen Temperatur ist. d.
h. auf der Temperatur, mit der sie das Rohrbündel 30c v,-rläßt.
-
Die Gasströme durch die beiden Rohrgruppen des Wärmeaustau:schers
können relativ zueinander mittels der Klappen 43. 44 geregelt werden.
-
Auf diese Weise wird ein hoher Wirkungsgrad des Lufterhitzers gewährleistet,
ohne daß die, Gefahr eines -Niederschlagens korrodierend wirkender Stoffe in den
Wärmeaustauschrohiren entsteht.
-
Die Erfindung ist sinngemäß auch bei anderen Wärmeaustauschern anwendbar,
wo die Gefahr einer Unterschreitung des Taupunkts bei einem Austauschmittel besteht.
Auch können die beiden parallelen Ströme des heißen Mittels aus verschiedenen Quellen
stammen, und beide Ströme brauchen nicht durch einen gemeinsamen Auslaß auszutreten.
Ferner kann das kalte Mittel an Stelle des heißen Fluidums durch die Rohre des Wärmeaustauchers
strömen.