DE1101460B

DE1101460B - Regenerativ-Waermetauscher, insbesondere rauchgasbeheizter Luftvorwaermer fuer Dampfkesselanlagen, mit umlaufender Speichertrommel

Info

Publication number: DE1101460B
Application number: DEL22919A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Richard Stroehlen
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-09-12
Filing date: 1955-09-12
Publication date: 1961-03-09

Description

Regenerativ-Wärmetauscher, insbesondere rauchgasbeheizter Luftvorwärmer für Dampfkesselanlagen, mit umlaufender Speichertrommel Die weitgehende Steuerung der Verbrennungsluft spielt bei modernen Dampferzeugern eine entscheidende Rolle im Hinblick auf die Möglichkeit, verschiedenartige Brennstoffe zu verfeuern, die Verbrennungsgeschwindigkeit zu steigern und auch den Dampferzeuger auf eine möglichst tiefe Abgastemperatur auszulegen.
Aus physikalischen und thermischen Gründen ist es nicht immer möglich, die Heißlufttemperatur durch einen einzigen Luftvorwärmer am Kesselende beliebig hoch zu steigern. Man ist daher gezwungen, die Erwärmung der Luft auf sehr hohe Temperaturen in zwei Stufen vorzunehmen, wobei !die Endvorwärmung, d. h. die zweite Stufe, luftseitig gesehen, in ein Gebiet hoher Rauchgastemperatur gelegt wird. Hierbei können zwischen den Stufen die wärmeliefernden Gase anderweitig, z. B. durch das Speisewasser, abgekühlt werden, damit die Abkühlung der Gase auf die gewünschte Abgastemperatur erreicht wird. Eine solche zweistufige Vorwärmung ergibt dann mit einem Minimum an erforderlicher Gesamtheizfläche eine optimale Lösung für die gewünschte hohe Vorwärmung der Luft.
Für derartige Anordnungen werden normalerweise Plattenluftvorwärmer oder ähnliche Wärmetauscher verwendet. Es kommen dafür jedoch auch Luftvorwärmer mit umlaufender Speichertrommel nach L j u n g s t r ö m in Frage. In diesem Falle müssen dann zwei völlig voneinander getrennte Trommel-Aggregate eingebaut werden, was jedoch im Hinblick auf die Bedienung, den Kesselaufbau usw. unvorteilhaft ist.
Zum Beispiel ist ein Wärmetauscher bekannt, der zwei umlaufende Speichertrommeln auf einer Welle aufweist. Jede Trommel entspricht einer Vorwärmstufe; die beiden Vorwärmstufen sind hintereinandergeschaltet. Ferner wird dort die vorzuwärmende Luft nach ihrem ersten Durchgang durch die obere Trommel und anschließender Umlenkung ein zweites Mal durch dieselbe Trommel hindurchgeführt.
Dieser Wärmetauscher ist Zn seiner Bauweise weit ausladend, .und es ist ein großer Aufwand erforderlich, zumal zwischen den Trommeln Kanäle für die Zuführung der Luft, für die Zumischung usw. vorgesehen sind. Davon abgesehen ist der Zweck .dieses Wärmetauschers die Verhinderung von Korrosion infolge Unterschreitens des Kaltlufttaupunkts.
Es ist weiterhin ein Regenerativ-Wärmetauscher, insbesondere rauchgasbeheizter Luftvorwärmer für Dampfkesselanlagen, bekannt mit einer einzigen umlaufenden Speichertrommel, durch die sowohl das wärmeabgebende als auch das vorzuwärmende Gas nach einem ersten Durchgang und Umlenkung um 180° oder 360° ein zweites Mal hindurchströmt, wobei die beiden Austauschgase in jeder der beiden Durchgänge entgegengesetzt aneinander vorbeiströmen und wobei ferner in jede Stirnseite der Speichertrommel vier Gaskanäle münden.
Die Trommel dieses Wärmetauschers weist zwei ringförmige Durchströmabschnitte auf, die konzentrisch umeinanderliegen. Durch jeden Abschnitt erfolgt nur ein einmaliger Durchgang seitens des einen bzw. des anderen Gases. Der Durchmesser der Trommel ist, da zwei ringförmige Durchströmabschnitte umeinanderliegen, relativ groß. Auch die Austauschfläche ist groß. Ferner ist die Länge der Dichtungsfläche infolge des beschriebenen Aufbaues des Tausehers groß.
Um diese Nachteile zu beseitigen und .dennoch eine optimale Lösung für die gewünschte hohe Vorwärinung des Gases, insbesondere Luft, zu erhalten, wird gemäß der Erfindung ein oben beschriebener Regenerativ-Wärmetauscher, insbesondere rauchgasbeheizter Luftvorwärmer für Dampfkesselanlagen, vorgeschlagen, bei dem von den vier Gaskanälen zwei sich diametral gegenüberliegende Kanäle für das wärmeabgebende Gas und die beiden anderen sich .diametral gegenüberliegenden Kanäle für das vorzuwärmende Gas bestimmt sind.
Der Trommeldurchmesser dieses Tausehers ist kleiner als der des zuletzt genannten bekannten Tausehers, seine Tauscherfläche ist kleiner und jede Tauscherfläche wird von jedem der beiden Gase zweimal durchflossen; die Nutzung der Tauscherflächen ist also doppelt so groß. Ferner ist -die Dichtungsflächenlänge kleiner. Der Tauseher ist also kleiner, billiger und weniger aufwendig. Dies gilt auch in bezug auf den oben beschriebenen, bekannten Tauseher mit zwei rumlaufenden Speichertromtneln. In besonderer Ausgestaltung des Tauschers gemäß der Erfindung kann der zweite Durchgangsweg des vorzuwärmenden Gases in an sich bekannter U'eise durch Klappen ganz oder teilweise kurzschließbar sein und können :die Klappen vorzugsweise in der Kreuzungsstelle der übereinanderliegenden Teile eines für das vorzuwärmende Gas vorgesehenen 360°-Umlenkkanals und eines das vorgewärmte Gas aus der zweiten Vorwärmstufe fortleitenden Kanals liegen. Vorteilhafteriveise sind in den Umlenkkanal für .das wärmeabgebende Gas Wärmetauscher eingebaut, die zur Vorwärmung anderer Medien, z. B. .im Falle eines Luftvorwärmers einer Dampfkesselanlage zur Speisewasservorwärmung, dienen.
Die Zeichnung zeigt schematisch zwei Ausführungsbeispiele des Wärmetauschers gemäß der Erfin dung, und zwar zeigt Fig. 1 einen Ouerschnitt A-B der Rauchgaskanäle und Luftkanäle vor der Speichertrommel eines zweistufigen Luftvorwärmers, Fig. 2 einen Längsschnitt C-D der Rauchgaskanäle des Luftvorwärmers, Fig. 3 einen Längsschnitt E-F der Luftkanäle des Luftvorwärmers und Fig. 4 und 5 Längsschnitte der Rauchgaskanäle und Luftkanäle bei einer anderen Ausführung des Wärmetauschers gemäß der Erfindung.
Das Rauchgas strömt durch den Kanal a (Fig. 2) und einen Ouadranten ,der zellenartig mit Blechpaketen gefüllten, umlaufenden Speichertrommel b in den Umlenkkanal c. Hier wird das Rauchgas zunächst um einen gestreckten Winkel, also um 180°, umgelenkt, durch den Speisewasservorwärmer d geleitet und nach einer nochmaligen Umlenkung um zwei rechte Winkel durch den Speisewasservorwärmer e wiederum der Speichertrommel b zugeführt. Die zweite Eintrittsstelle des Gases in die Speichertrommel b liegt dabei der ersten Eintrittsstelle diametral gegenüber (Fig.1). Im Kanal f verläßt dann das Rauchgas den Luftvorwärmer.
Die vorzuwärmende Luft strömt im Gegenrichtung zum Rauchgas durch den Kanal g (Fig. 3) und einen dem obengenannten Rauchgasquadranten benachbarten Ouadranten der Speichertrommel b in den Umlenkkanal lt. Durch diesen Kanal li wird die Luft um einen vollen Winkel, also um 360°, umgelenkt und ebenfalls noch einmal der Speichertrommel b zugeführt, wobei die zweite Eintrittsstelle, ebenso wie beim Rauchgas, der ersten Eintrittsstelle diametral gegenüberliegt (Fig. 1). Die Luft verläßt dann den Luftvorwärmer durch den Kanal i.
Zur Überbrückung der zweiten Vorwärmstufe dient die Kurzschlußkappe k, .die in der Kreuzung der Kanäle lt und i liegt. Die Kurzschlußkappe k sperrt an dieser Stelle ganz oder zum Teil den Kanal h nach der Richtung zur Lufteintrittsseite der Speichertrommel b und gibt gleichzeitig der aus .der Speichertrommel b in den Kanal einströmenden Luft den Weg in den :darunterliegenden Abströmkanal i frei.
Bei ider Ausführung nach Fig. 4 ,und 5 wenden das Rauchgas und die Luft in Abweichung von der Ausführung gemäß den Fig. 2 und 3 nicht um einen vollen, sondern um einen gestreckten Winkel, also um 180°, umgelenkt.
Der Tauscher gemäß der Erfindung kann mit Vorteil auch dann zur Anwendung kommen, wenn an Stelle von Luft andere Gase, z. B. Brenngase, erwärmt werden sollen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Regenerativ-Wärmetauscher, insbesondere rauchgasbeheizter L uftvorwärmer für Dampfkesselanlagen, mit einer einzigen umlaufenden Speichertrommel, durch die sowohl das wärmeabgebende als auch das vorzuwärmende Gas nach einem ersten Durchgang und Umlenkung um 180 oder 360° ein zweites Mal hindurchströmt, wobei die beiden Austauschgase in jeder der beiden Durchgänge entgegengesetzt aneinander vorbeiströmen und wobei ferner in jede Stirnseite der Speichertrommel vier Gaskanäle münden, dadurch gekennzeichnet, daß von den vier Gaskanälen zwei sich diametral gegenüberliegende Kanäle für das wärmeabgebende Gas und die beiden anderen sich diametral gegenüberliegenden Kanäle für das vorzuwärmende Gas bestimmt sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Durchgangsweg des vorzuwärmenden Gases in an sich bekannter Weise durch Klappen ganz oder teilweise kurzschließbar ist und die Klappen vorzugsweise in der Kreuzungsstelle der übereinanderliegenden Teile eines für das vorzuwärmende Gas vorgesehenen 360°-Urnlenkkanals und eines das vorgewärmte Gas aus der zweiten Vorwärmstufe fortleitenden Kanals liegen.
3. Luftvorwärmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Umlenkkanal für das wärmeabgebende Gas Wärmetauscher eingebaut sind, die zur Vorwärmung anderer Medien, z. B. im Falle eines Luftvorwärmers einer Dampfkesselanlage zur Speisewasservorwärmung, dienen. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 745 354, 540 797; USA.-Patentschriften Nr. 2 607 564, 2 480 277; Transactions of the ASME, Juli 1953, S. 711 bis 722; Combustion, September 1951, S. 53/54.