DE1031057B

DE1031057B - Strahlungs- und Beruehrungs-Lufterhitzer

Info

Publication number: DE1031057B
Application number: DEK31853A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Theodor Geissler
Original assignee: Kohlenscheidungs GmbH
Current assignee: Kohlenscheidungs GmbH
Priority date: 1957-05-03
Filing date: 1957-05-03
Publication date: 1958-05-29

Description

Strahlungs- und Berührungs-Lufterhitzer Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungs-und Berührungs-Lufterhitzer für Wärmekraftanlagen, insbesondere mit Kohlenstaubfieuerung, bei dem ein Teil der Heizfläche als Strahlungsheizfläche vor den Umfassungswänden der Brennkammer, ein anderer Teil als Berührungsheizfläche in den an die Brennkammer sich anschließenden Feuergaszügen angeordnet ist und bei dem die Strahlungs- und Berührungsheizflächen in mehrere, vorzugsweise heizflächengleiche, in bezug auf die erhitzende Luft parallel geschaltete Gruppen unterteilt sind, wobei jeweils eine Gruppe der Strahlungsheizfläche mit einer Gruppe der Berührungsheizfläche in bezug auf die zu erhitzende Luft hintereinandergeschaltet ist.
Die Forderung nach Erzielung möglichst hoher thermischer Wirkungsgrade macht es erforderlich, das Arbeitsmittel auf Temperaturen von 700° C und mehr zu erhitzen. Dabei erbringt jede Steigerung der Arbeitsmitteltemperatur eine Steigerung des Wirkungsgrades. Dieser Temperatursteigerung steht jedoch das Festigkeitsverhalten der Rohrbaustoffe im Bereich hoher Temperaturen hindernd entgegen. Dies um so mehr, als insbesondere Luft und andere Gase auf die Rohrwand nur eine geringe Kühlwirkung ausüben und daher die Rohrwand erheblich höhere Temperaturen annimmt als das Arbeitsmittel. Dabei hängt die sogenannte Rdhrwandübertemp.eratur im starkem Maße von der Art des verfeuerten Brennstoffes ab. Während 0'1 und Gas schon bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen verbrennen und daher bei Verbrennung dieser Brennstoffe eine schleppende Verbrennung hervorgerufen werden kann, sind für die vollkommene Verbrennung von Kohlenstaub sehr hohe Temperaturen in der Brennkammer erforderlich. Dementsprechend ist bei kohlenstaubbefeuerten Lufterhitzern die Rohrwandübertemperatur größer als bei öl- oder gasbefeuerten Lufterhitzern.
Obgleich es möglich ist, die Rohrwandübertemperatur rechnerisch zu ermitteln, kann bei den bekannten Lufterhitzern der Rohrbaustoff nicht bis zur Grenze seiner Warmfestigkeit beansprucht werden, da die Flammenverlagerung bzw. die Bildung von Gassträhnen unterschiedlicher Temperatur in der Brennkammer nicht verhindert werden kann und daher mit einer überbeanspruchung einzelner Rohre gerechnet werden muß. Es ist zwar möglich, diesen Nachteil dadurch zu mildern, daß die Endheizflächen des Erhitzers in ein niedrigeres Temperaturgebiet verlegt werden. Durch diese Maßnahme werden aber größere Heizflächen erforderlich, da die Temperaturdifferenz zwischen Feuergas und Arbeitsmittel zurückgeht. Eine Vergrößerung der Heizflächen muß aber vermieden werden, da diese durchweg aus den sehr teueren austenitischen Baustoffen bestehen. Außerdem ergibt die Heizflächenvergrößerung einen erhöhten Durchflußwiderstand, der den Wirkungsgrad der Anlage beeinträchtigt.
Nach der Erfindung werden wesentliche Verbesserungen dadurch erreicht, daß in den Verbindungsleitungen zwischen den Heizflächenteilen jeder Gruppe Drosselorgane, wie Absperrschieber od. dgl., vorgesehen sind. Hierdurch ist es möglich, bei einer Flammenverlagerung den stärker beheizten Rohren eine größere Arbeitsmittelmenge zuzuführen als den schwächer beheizten Rohren, wodurch eine unzulässige Beanspruchung des Rohrmaterials verhindert wird, das dementsprechend bis zur Grenze seiner Warmfestigkeit beansprucht werden kann. Dabei ist die Regelmöglichkeit um so größer, je mehr Heizflächengruppen vorgesehen sind. Demgemäß erhält erfindungsgemäß die Brennkammer einen an sich bekannten vieleckigen, beispielsweise achteckigen Querschnitt, wobei die Zahl der Heizflächengruppen der Zahl der Brennkammerwände entspricht. Die Verwendung vieleckiger Brennkammern hat den weiteren Vorteil, daß sich der Brennkammerquerschnitt mit steigender Eckenzahl dem Kreisquerschnitt nähert, bei dem sämtliche Rohre unter der Voraussetzung einer zentralen Flamme gleich weit vom Flammenmittelpunkt entfernt sind und so die gleiche Wärmebeanspruchung erfahren.
Um die Regelzeit zur Anpassung der Arbeitsmittelmenge an die Wärmeaufnahme der Rohre zu verkürzen, werden nach der Erfindung die Drosselorgane in den Verbindungsleitungen in an sich bekannter Weise automatisch in Abhängigkeit von der Arbeitsmittelendternperatur jeder Gruppe geregelt. Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnung und der sie betreffenden Beschreibung hervor. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch einen Lufterhitzer, Fig. 2 ein Schaltschema.
Der Lufterhitzer ist mit einer Brennkammer 1 ausgerüstet, an die sich ein Feuergaszug 2 anschließt. Vor den Umfassungswänden der Brennkammer sind die Strahlungsrohre des Enderhitzers 3 mit Abstand voneinander und von den Wänden angeordnet. Im Feuergaszug 2 sind die Rohrschlangen des Vorerhitzers 4 und der V erbrennungsluftvorwärmer 5 angeordnet.
Die Brennkammer erhält durch ihre Decke hindurch den Kohlenstaub aus dem Brenner 6 zugeführt. Die Verbrennungsluft wird von einem nicht dargestellten Ventilator angesaugt, im Luftvorwärmer 5 aufgewärmt und durch die Leitung 7 dem Brennergehäuse 8 zugeführt, aus dem sie rings um den Brenner 6 in die Brennkammer eintritt. Die bei der Verbrennung entstehenden Feuergase beheizen zuerst die Rohre des Enderhitzers 3, den Vorerhitzer 4 und dann den Luftvorwärmer 5, ehe sie durch den Abgaskanal 9, gegebenenfalls nach vorheriger Reinigung, ins Freie entlassen werden.
Die von einem nicht gezeigten Kompressor verdichtete Arbeitsluft tritt durch die mit einem Absperrschieber 10 versehene Leitung 11 und die elastischen Verbindungsrohre 12 auf die Länge gleichmäßig verteilt in den Eintrittssammler 13 des Lufterhitzer ein, durchströmt die Rohrschlangen des Vorerhitzers 4 im Gegenstrom zu den Feuergasen und gelangt in die Sammler 14, von denen sie durch die Verbindungsleitungen 15 zu den Eintrittssammlern 16 des Strahlungsenderhitzers 3 weiterströmt. -Nach Durchströmen des Enderhitzers wird sie in den Austrittssammlern 17 zusammengefaßt und durch die Leitung 18 zur Turbine weitergeleitet.
Wie die Fig. 2 erkennen läßt, ist die Heizfläche sowohl des Vorerhitzers 4 als auch des Enderhitzers 3 in je acht heizflächengleiche Gruppen unterteilt. In den Verbindungsrohren 15 zwischen jeder Gruppe des Vorerhitzers 4 und des Enderhitzers 3 sind Absperrschieber 19 angeordnet.
Obwohl die Erfindung vorstehend nur im Zusammenhang mit einem Lufterhitzer beschrieben wurde, ist sie nicht nur bei solchen anwendbar. Sie läßt sich vielmehr mit gleichem Erfolg anwenden, wenn in den Rohren andere Gase oder auch Dämpfe erhitzt bzw. überhitzt werden sollen. Auch ist sie von der Art des verfeuerten Brennstoffes unabhängig, und schließlich kann die Verfeuerung des Brennstoffes auch unter höherem als atmosphärischem Druck erfolgen.

Claims

.iATENTANSPRÜCHE: 1. Strahlungs- und Berührungs-Lufterhitzer für Wärmekraftanlagen, insbesondere mit Kohlenstaubfeuerung, bei dem ein Teil der Heizfläche als Strahlungsheizfläche vor den Umfassungswänden der Brennkammer, ein anderer Teil als Berührungsheizfläche in den an die Brennkammer sich anschließenden Feuer,- aszügen angeordnet ist und bei dem die Strahlungs- und Berührungsheizflächen in mehrere, vorzugsweise heizflächengleiche, in bezug auf die zu erhitzende Luft parallel geschaltete Gruppen unterteilt sind, wobei jeweils eine Gruppe der Strahlungsheizfläche mit einer Gruppe der Berührungsheizfläche in bezug auf die zu erhitzende Luft hintereinandergeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbindungsrohren zwischen den Heizflächenteilen jeder Gruppe Drosselorgane, wie Absperrschieber od. dgl., vorgesehen sind.
2. Strahlungs- und Berührungs-Lufterhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer einen an sich bekannten vieleckigen, beispielsweise achteckigen Querschnitt aufweist und die Zahl der Heizflächengruppen der Zahl der Brennkammerwände entspricht.
3. Strahlungs- und Berührungs-Lufterhitzer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselorgane in den Verbindungsleitungen in an sich bekannter Weise automatisch in Abhängigkeit von der Arbeitsmittelendtemperatur jeder Gruppe geregelt werden. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschriften Nr. 948 830, 890 010, 874 678; schweizerische Patentschrift Nr. 231563.