DE1044335B

DE1044335B - Process for preventing corrosion in exhaust gas air preheaters and facilities for practicing the process

Info

Publication number: DE1044335B
Application number: DEK33177A
Authority: DE
Inventors: Paul H Vaughan
Original assignee: Kohlenscheidungs GmbH
Current assignee: Kohlenscheidungs GmbH
Priority date: 1957-10-18
Filing date: 1957-10-18
Publication date: 1958-11-20

Description

Verfahren zur Verhinderung von Korrosionen in Abgas-Luftvorwärmern und Einrichtungen zur Ausübung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verhinderung von Korrosionen in Abgas-Luftvorwärmern.Process for preventing corrosion in exhaust gas air preheaters and devices for practicing the method. The invention relates to a Process for preventing corrosion in exhaust gas air preheaters.

Derartige Korrosionen treten beim Betrieb von Kesselanlagen immer dann ein, wenn schwefel- und wasserhaltige Brennstoffe verfeuert werden und insbesondere, wenn die Kessel aus wirtschaftlichen Erwägungen heraus mit niedrigen Abgastemperaturen gefahren werden.Corrosion of this kind always occurs during the operation of boiler systems when fuels containing sulfur and water are burned and in particular, if the boiler has low flue gas temperatures for economic reasons be driven.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten wurde bereits vorgeschlagen, einen Teil der bereits vorgewärmten Luft wieder zum Lufteintritt des Luftvorwärmers zurückzuführen, um so zu verhindern, daß die Kaltluft mit Temperaturen von nur 20 bis 30° C auf die Heizflächenrohre trifft, wobei eine Kondensation des in den Abgasen enthaltenen Wasserdampfes einträte, der sich mit dem Schwefel zu schwefeliger Säure verbinden und die Heizfläche zerstören würde. Diese Maßnahme hat indessen den Nachteil, daß der Luftvorwärrner und die Gebläse für eine größere Luftmenge bemessen werden müssen, wodurch die Anlagekosten und der Gebläsekraftbedarf erhöht werden.To overcome these difficulties, it has already been suggested that part of the already preheated air to the air inlet of the air preheater in order to prevent the cold air from reaching temperatures as low as 20 up to 30 ° C hits the heating surface pipes, with condensation in the exhaust gases contained water vapor would enter, which turns with the sulfur to sulphurous acid connect and destroy the heating surface. However, this measure has the disadvantage that the air preheater and the fan are sized for a larger amount of air must, whereby the system costs and the fan power requirements are increased.

Es ist bereits bekannt, im Eintrittsstutzen des Lüftvorwärmers einen dampfbeheizten Luftvorwärmer anzuordnen, um auf diese Weise die Lufteintrittstemperatur anzuheben. Hierfür muß indessen ständig Niederdruckdampf zur Verfügung stehen und außerdem werden umfangreiche Kondensat-Rückführ- und Kontroll-Einrichtungen erforderlich, die die Gestehungskosten der Anlage erheblich heraufsetzen.It is already known to have one in the inlet connection of the air preheater to arrange steam-heated air preheater to control the air inlet temperature in this way to raise. For this, however, low-pressure steam must be constantly available and In addition, extensive condensate return and control systems are required, which increase the production costs of the plant considerably.

Auch ist bereits eineEinrichtungbekannt, bei welcher zwar der bereits vorgewärmten Luft ein Teil ihrer Wärme entzogen und diese Wärme der Kaltluft zugeführtwird;bei derbekanntenEinrichtung erfolgt indessen der Wärmeaustausch auf direktem, rekuperativem Wege über einen in den Austrittsstutzen des Luftvorwärmers eingebauten Wärmetauscher. Da hierbei zwangläufig der Austrittsstutzen von der doppelten Luftmenge durchströmt werden muß, ergeben sich sehr hohe Luftgeschwindigkeiten, die zu einem starken Anstieg des Druckverlustes führen, der sich seinerseits in einem erhöhten Gebläsekraftbedarf auswirkt. Dieser Nachteil ist indessen noch der kleinste. Die eigentliche Ursache dafür, daß von der bekannten Einrichtung in der Praxis kein Gebrauch gemacht worden ist, ist darin zu sehen, daß der gesamte Luftvorwärmer erheblich vergrößert werden muß und sich außerdem keine sehr niedrigen Abgastemperaturen erzielen lassen. Da bei der bekannten Einrichtung die Kaltluft ständig, d. h. auch im Vollastbetrieb der Kesselanlage, in dem keine Korrosionen zu befürchten sind, aufgewärmt wird, findet in jedem Betriebsfall eine Erhöhung der Lufteintrittstemperatur statt, wodurch zwangläufig die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz zwischen Rauchgas und Luft und damit der spezifische Wärmeübergang von den Rauchgasen an die Luft vermindert wird, wodurch zur Erzielung einer gleich hohen Luftaufwärmung eine Vergrößerung der Luftvorwärmerheizfläche erforderlich ist.A device is also already known in which the already some of its heat is withdrawn from preheated air and this heat is added to the cold air; In the known device, however, the heat exchange takes place on a direct, recuperative basis Paths via a heat exchanger built into the outlet nozzle of the air preheater. Because twice the amount of air flows through the outlet nozzle must be, result in very high air velocities, which lead to a sharp increase lead to the pressure loss, which in turn results in an increased fan power requirement affects. This disadvantage is, however, the smallest. The real cause for the fact that the known device has not been used in practice can be seen in the fact that the entire air preheater can be enlarged considerably must and also can not achieve very low exhaust gas temperatures. There in the known device the cold air constantly, d. H. also in full load operation the boiler system, in which no corrosion is to be feared, is warmed up, there is an increase in the air inlet temperature in every operating case, whereby necessarily the mean logarithmic temperature difference between flue gas and Air and thus the specific heat transfer from the flue gases to the air is reduced is, whereby to achieve an equally high level of air warming an enlargement the air preheater heating surface is required.

Nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß der vorgewärmten Luft mittels wärmeaufnehmender Stoffe ein Teil ihrer Wärme entzogen wird, die der in den Luftvorwärmer eintretenden Kaltluft zugeführt wird. Dies kann sowohl auf regenerativem als auch auf rekuperativem Wege erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch nach der Erfindung eine bei hoher Temperatur siedende Flüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, verwendet, welche eine aus Rohren, vorteilhaft aus Rippenrohren, gebildete Zusatzheizfläche durchströmt, deren erste Stufe im Gebiet hoher Lufttemperaturen und deren zweite Stufe im Eintrittsstutzen des Luftvorwärmers angeordnet ist. Hierdurch wird mit einfachsten Mitteln die angestrebte Wirkung erzielt, ohne daß es hierzu umfangreicher Einrichtungen bedarf.According to the invention, these disadvantages are eliminated in that the Part of its heat is withdrawn from preheated air by means of heat-absorbing substances supplied to the cold air entering the air preheater. This can take place in a regenerative as well as in a recuperative way. Preferably however, according to the invention, a liquid boiling at high temperature, for example Mercury, used, which is formed from tubes, advantageously from finned tubes Additional heating surface flows through, the first stage in the area of high air temperatures and the second stage of which is arranged in the inlet connection of the air preheater. Through this the desired effect is achieved with the simplest means, without this requires extensive facilities.

Um über den gesamten Strömungsquerschnitt eine gleichmäßige Warmluftabkühlung und Kaltluftaufwärmung zu erzielen, sind erfindungsgemäß bei mehrstufigen Röhren- und Platten-Luftvorwärmern die Rohre der Zusatzheizfläche parallel zur Strömungsrichtung der Abgase durchgehend schlangenförmig durch den Eintrittsstutzen des Luftvorwärmers und die dar-überliegenden Umlenkhauben der nachfolgenden Luftvorwärmerstufen gewickelt.To ensure uniform warm air cooling over the entire flow cross-section and to achieve cold air warming, are according to the invention with multi-stage tube and plate air preheaters the tubes of the additional heating surface parallel to the direction of flow of the exhaust gases continuously in a snake shape through the inlet nozzle of the air preheater and the overlying deflector hoods of the subsequent air preheater stages are wrapped.

Schließlich werden nach der Erfindung die Rohre der Zusatzheizfläche im geschlossenen Kreislauf vom Arbeitsmittel durchströmt, so daß lediglich eine einmalige Füllung des Rohrsystems mit dem Arbeitsmittel erforderlich ist.Finally, according to the invention, the tubes of the additional heating surface in a closed circuit from Working fluid flows through so that only a one-time filling of the pipe system with the working fluid is required is.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dar. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Röhrenluftvorwärmer, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie ca-b in Fig. 1. Die Heizfläche des Luftvorwärmers wird aus einer Vielzahl von Rohren 1 gebildet, die an ihren Enden in die Rohrplatten 2, 3 eingeschweißt oder eingewalzt sind und von den Abgasen, die aus dem Kanal 4 in die Rohre eintreten, von oben nach unten durchströmt werden. Die Abgase werden durch den Kanal s aus dem Luftvorwärmer abgeführt. Die Kaltluft tritt durch den Lufteintrittsstutzen 6 in den Luftvorwärmer ein. Der Luftvorwärmer ist durch die Trennbleche 7 in vier Stufen unterteilt, die durch die Uinlenkhauben 8, 9 10 miteinander verbunden sind. Die Luft wird im Kreuzstrom durch die einzelnen Luftvorwärmerstufen geführt und strömt durch den Austrittsstutzen 11 über nicht dargestellte Verbindungsleitungen zur Verwendungsstelle, beispielsweise zu den Kohlenstaubbrennern der Kesselfeuerung, ab.The drawing represents an embodiment of the subject matter of Invention. It shows Fig. 1 a longitudinal section through a tubular air preheater, FIG. 2 shows a section along the line ca-b in FIG. 1. The heating surface of the air preheater is formed from a plurality of tubes 1, which at their ends in the tube plates 2, 3 are welded in or rolled in and of the exhaust gases emerging from duct 4 enter the pipes, flow through from top to bottom. The exhaust will be discharged from the air preheater through duct s. The cold air passes through the Air inlet nozzle 6 in the air preheater. The air preheater is through the Partition plates 7 divided into four stages, which are through the Uinlenkhauben 8, 9 10 with each other are connected. The air flows through the individual air preheater stages in a cross flow out and flows through the outlet nozzle 11 via connecting lines, not shown to the point of use, for example to the pulverized coal burners of the boiler furnace, away.

Im Eintrittsstutzen 6 des Luftvorwärmers ist die aus Rippenrohren 12 gebildete Zusatzheizfläche angeordnet, die die Trennwand zwischen der ersten und zweiten Luftvorwärmerstufe durchdringt und auch vor dem Austrittsquerschnitt der zweiten Stufe ausgebreitet ist. Die Rohre 12 sind mit einer bei hoher Temperatur siedenden Flüssigkeit gefüllt, die beim Betrieb der den Luftvorwärmer beheizenden Kesselanlage mit Hilfe der Umwälzpumpe 13 im geschlossenen Kreislauf durch die Rohre geführt wird. Die beim Durchgang durch die erste der beiden Stufen des Luftvorwärmers bereits vorgewärmte Luft gibt einen Teil ihrer Wärme an das Arbeitsmittel der Zusatzheizfläche ab, das sie ihrerseits wieder der in die erste Stufe eintretenden Kaltluft zuführt. Hierdurch wird die Lufttemperatur vor den Heizflächenrohren der ersten Vorwärmstufe angehoben, wodurch die Wandtemperatur der Rohre 1 so weit steigt, daß keine Kondensation schwefelhaltiger Dämpfe an den Heizfächenrohren 1 stattfinden kann.In the inlet nozzle 6 of the air preheater is made of finned tubes 12 formed Zusatzheizfläche arranged that the partition between the first and second air preheater stage and also before the outlet cross-section the second stage is spread out. The tubes 12 are at a high temperature filled with boiling liquid, which during operation of the air preheater heating Boiler system with the help of the circulation pump 13 in a closed circuit through the pipes to be led. The one when going through the first of the two stages of the air preheater Air that has already been preheated gives part of its heat to the working fluid of the additional heating surface from which it in turn feeds the cold air entering the first stage. This makes the air temperature in front of the heating surface pipes the first preheating stage raised, whereby the wall temperature of the tubes 1 rises so far that no condensation Sulfur-containing vapors can take place on the heating surface tubes 1.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for preventing corrosion in Exhaust air preheaters, characterized in that by means of heat-absorbing substances the preheated air is partially withdrawn from its heat in a known manner the cold air entering the air preheater is supplied.

2. Facility for Execution of the method according to claim 1, characterized in that as a heat-absorbing Substance a liquid that boils at high temperature, such as mercury, is used, which is formed from tubes, preferably finned tubes Additional heating surface flows through, the first stage in the area of high air temperatures and the second stage of which is arranged in the inlet connection of the air preheater.

3. Device according to claim 2 in the case of multi-stage tube or plate air preheaters, characterized in that the tubes of the additional heating surface are parallel to the direction of flow of the exhaust gases continuously in a snake shape through the inlet nozzle of the air preheater and the deflection hoods of the subsequent stages lying on top of the bar are wound.

4th Device according to claims 2 and 3, characterized in that the tubes of Additional heating surface are flowed through by the working medium in a closed circuit. Documents considered: German Patent No. 553 735; magazine »Die Wärme«, 1930, number 47, pp.875 to 877.