DE1118389B

DE1118389B - Luftvorwaermer-Speisewasservorwaermer-Anordnung in Dampferzeugeranlagen

Info

Publication number: DE1118389B
Application number: DES46135A
Authority: DE
Inventors: Roland Srevens Cooper
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Current assignee: Svenska Rotor Maskiner AB
Priority date: 1954-12-30
Filing date: 1955-10-26
Publication date: 1961-11-30

Description

Luftvorwärmer-Speisewasservorwärmer-Anordnung in Dampferzeugeranlagen Die Erfindung betrifft eine Luftvorwärmer-Speisewasservorwärmer-Anordnung in Dampferzeugeranlagen, bei der dem Speisewasservorwärmer ein an sich bekannter umlaufender Regenerativluftvorwärmer nachgeschaltet ist, dessen Rotor durch eine ringzylindrische Trennwand in eine äußere und eine innere Zone unterteilt ist.
Bei den bekannten Anordnungen dieser Art ist der thermische Kreislauf so geschaltet, daß sämtliche Verbrennungsprodukte, die den Speisewasservorwärmer verlassen, durch den Luftvorwärmer an ein Gebläse gelangen. An der Luftseite des Luftvorwärmers tritt Luft aus einem Gebläse durch den Luftvorwärmer, indem sie Wärme aus dem Gas aufnimmt, welches vorher die entsprechenden Teile des Luftvorwärmers überstrichen hat. Die übliche Gastemperatur beim Austritt aus dem Speisewasservorwärmer beträgt etwa 360 bis 420° C. Beim Durchtritt durch den Luftvorwärmer wird sie auf 150 bis 180' C reduziert. Die Wärme des Gases wird an Zweitluft abgegeben, die auf eine Temperatur von etwa 275 bis 33,0° C vorgewärmt wird. Häufig wird nun nasse Kohle in der Kohlenmühle eines mit Kohle beheizten Dampferzeugers verwendet und erfordert eine höhere Erstlufttemperatur von etwa 360 bis 420° C, um die Kohle zu trocknen und ihre Feinheit zu erhalten, so daß sie in der richtigen Zone der Feuerung brennt. Infolgedessen soll ein Luftvorwä.rmer geschaffen werden, der fähig ist, gleichzeitig verschiedene Grade an vorgeheizter Luft zu erzeugen.
Bei einer Anordnung mit umlaufendem Regenerativluftvorwärmer, dessen Rotor durch eine ringzylindrische Trennwand in eine äußere und eine innere Zone unterteilt war, könnte man gleichzeitig verschiedene Grade an vorgeheizter Luft dadurch erzeugen, daß die zwei Zonen mit verschiedenen Mengen von Heizelementen bestückt werden, wobei nahe am Eintritt zu jeder Unterteilung der Zuführleitungen für Gas und Luft Klappen vorgesehen werden. Bei Regelung der Klappen in der Luft- und/oder der Gasleitung konnte man jede gewünschte Erstlufttemperatur bis auf die höchstmögliche in dem Luftvorwärmer erhalten. Jedoch ist auch in diesem Fall die höchsterreichbare Erstlufttemperatur von der üblichen Gastemperatur 360 bis 420° C beim Austritt aus dem Speisewasservorwärmer abhängig.
Bei einem Zweistufen-Luftvorwärmer war es weiter bekannt, Erst- und Zusatzluft mit verschiedenen Temperaturen dadurch zu erzeugen, daß man hinter der ersten größeren Stufe einen Teil der erwärmten Luft abzapfte und als Erstluft einer Feuerung zuführte, während die restliche, als Zusatzluft bestimmte Luftmenge erst nach Durchströmen der zweiten Stufe zugeleitet wurde. Bei dieser Anordnung war aber kein Speisewasservorwärmer vorhanden, und der Luftvorwärmer war feststehend und nicht umlaufend. In diesem Fall hatte übrigens die Zusatzluft anstatt der Erstluft die höhere Temperatur.
Auch war eine Anordnung bekannt, bei welcher die Rauchgase vor Eintritt in einen festen Luftvorwärmer durch einen Speisewasservorwärmer strömten, in welcher Menge und Temperatur der vorgewärmten Luft durch Klappen im Rauchgas- bzw. Luftstrom geregelt wurden. Auch hier kann man nicht eine Teilluft mit höherer Temperatur als die Austrittstemperatur der Gase aus dem Speisewasservorwärmer erhalten.
Schließlich ist ein Dampferzeuger zu erwähnen, der im Rauchgasabzug einen Erstluftvorwärmer und einen Zweitluftvorwärmer besitzt. Der Erstluftvorwärmer ist rauchgasseitig parallel zum Speisewasservorwärmer geschaltet Teils über den Erstluftvorwärmer, teils über den Speisewasservorwärmer gelangen Rauchgase auf den Zweitluftvorwärmer. Der Erstluftvorwärmer liegt daher in einem weit höheren Temperaturgebiet der Rauchgase als der Zweitluftvorwärmer. Die Erstluft strömt aus dem heißeren Rauchgasgebiet durch enge Kanäle zu den Einblasmühlen und die Zweitluft aus dem kälteren Rauchgasgebiet durch weite Kanäle zu den Brennern. Hier kann man wohl eine höhere Erstlufttemperatur bekommen als in dem Fall, wenn die ganze Rauchgasmenge zuerst durch den Speisewasservorwärmer strömt; aber die Verwendung von zwei Luftvorwärmern ist kostspielig und raumfordernd.
Da Erstlufttemperaturen von 360 bis 420° C erforderlich sind, wird nach der Erfindung Gas von hoher Temperatur vor dem Speisewasservorwärmer oder einer ähnlichen Zone des Dampferzeugers abgezweigt, die etwa 45'0 bis 550° C hat, um eine ausreichende Temperaturspitze innerhalb der äußeren Zone eines einzigen Regenerativluftvorwärmers zu erhalten, damit der gewünschte Wärmeübergang sichergestellt ist. Wenn der thermische Wirkungsgrad der Erstluftzone des Rotors im wesentlichen der gleiche ist wie der thermische Wirkungsgrad der Zweitluftzone, so muß das Gas, welches die Erstluftzone verläßt, etwa 220 bis 330° C haben im Vergleich mit 150 bis 180° C der Gase, die die Zweitluftzone verlassen.
Wenn beide Gasströme gemischt werden, wird die Mischgastemperatur am Austritt des Speisewasservorwärmers höher als notwendig sein, und es ergibt sich ein Verlust an Wirkungsgrad des Dampferzeugers. Wird ferner ein Gas von hoher Temperatur vor dem Speisewasservorwärmer in einer Menge von etwa 20 % der gesamten -Gasmenge abgezweigt, so wird natürlich die durch den Speisewasservorwärmer gehende Gasmenge verringert und die Arbeitsweise des Speisewasservorwärmers beeinträchtigt. Es ergibt sich eine geringere Steigerung der Wassertemperatur, was zur Vermehrung des Brennstoffverbrauchs und/oder zu einer Verringerung des Dampferzeugerwirkungsgrades führen muß.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Speisewasservorwärmer eine Rauchgasleitung vom Rauchgaszug abzweigt, durch die der äußeren Rotorzone des Luftvorwärmers ein Rauchgasteilstrom zugeleitet werden kann, und daß die Ableitung der Rauchgase aus der äußeren Rotorzone über eine absperrbare Rauchgasleitung erfolgt, durch die der Rauchgasteilstrom in den Rauchgasabzug noch vor den Speisewasservorwärmer zurückgeführt werden kann, worauf der aus der Vereinigung von Rauchgashauptstrom und Rauchgasteilstrom gebildete Rauchgasstrom durch die innere Rotorzone des Luftvorwärmers strömt, und daß die vorzuwärmende Luft sowohl durch die aufgeheizte innere und äußere Rotorzone des Luftvorwärmers geblasen wird.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung vereinfacht dar. Es zeigt Fig.1 eine Dampferzeugeranlage mit der Luftvorwärmer-Speisewasservorwärmer-Anordnung gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Rotor des Luftvorwärmers.
Die Dampferzeugeranlage 10 weist den Feuerraum 12 auf, der für die Verbrennung von Kohlenstaub oder flüssigem Brennstoff eingerichtet ist. Die Verbrennungsprodukte treten nach dem Austritt aus der Feuerung 12 über einen Überhitzer 14 und einen Speisewasservorwärmer 16 in einen Rauchgasabzug 20, der auf die Gasseite eines in Temperaturzonen unterteilten Luftvorwärmers 26 führt.
Der dargestellte Luftvorwärmer ist ein in Temperaturzonen eingeteilter drehbarer Regenerativluftvorwärmer mit dem Rotor 21, der durch die ringzylindrische Trennwand geschiedene konzentrische innere und äußere Rotorzonen 25, 24 aufweist. Durch jede der Zonen kann Luft und Gas in bestimmten Mengen hindurchtreten, um getrennte Ströme von Luft verschiedener Temperaturen zu erhalten.
Die Wärmemenge, die den Luftmengen übertragen wird, die durch die beiden getrennten Zonen des Rotors strömen, kann dadurch variiert werden, daß verschiedene Wärmeübertragungsflächen in den äußeren und inneren Rotorzonen 24 und 25 vorgesehen werden. In Leitungen 44 bzw. 42 zur Abzweigung bzw. Rückführung des heißen Gases, die an dem Gasdurchtritt neben dem Speisewasservorwärmer und dem Aufstrom vorgesehen sind, können Drosseln 32 und 34 vorgesehen sein, die die Menge des Hochtemperaturgases regulieren, das der äußeren Rotorzone 24 des Luftvorwärmers zuströmt und von ihm abströmt. Am Auslaß der äußeren Rotorzone kann eine Drossel 36 vorgesehen sein, durch die die Gasmenge reguliert wird, die aus der äußeren Rotorzone 24 strömt, sowie diejenige, die durch ein Gebläse 40 über die Rauchgasrückführung 42 zum Speisewasservorwärmer 16 geführt wird.
In der Rauchgasabzweigleitung 44 zu der äußeren Rotorzone 24 kann eine Klappe 38 so geöffnet werden, daß die Rauchgasabzweigleitung 44 und der Rauchgasabzug 20 Verbindung erhalten, um Gas, das den Speisewasservorwärmer durchströmt hat, sowohl der äußeren als auch der inneren Rotorzone zuzuleiten, so daß diese als Einheit bei einer konstanten Temperatur wirken und nicht als getrennte Heizzone, die unter verschiedenen Temperaturen arbeiten.
Durch entsprechende Einstellung der Drossel kann die Gasmenge, die durch den Luftvorwärmer hindurchströmt, so auf die äußere und innere Zone des Rotors verteilt werden, und die Gasmenge, die zu dem Speisewasservorwärmer zurückgeführt wird, kann so gesteuert werden, daß die Temperatur der Heizelemente innerhalb des Luftvorwärmers auf irgendeiner gewünschten Temperatur gehalten werden kann. Hierdurch kann eine bestimmte Wärmemenge auf das über ein Gebläse 41 zugeführte strömende Mittel in der äußeren und der inneren Rotorzone 24 und 25 des drehbaren Luftvorwärmers 26 übertragen werden. Zum Beispiel kann die in der äußeren Rotorzone 24 beheizte Luft über die Leitung 45 bei einer Temperatur von 360 bis 420° C den Luftvorwärmer verlassen, während vorgewärmte Luft aus der inneren Rotorzone 25 über eine Leitung 47 mit einer niedrigen Temperatur von etwa 275 bis 330° C austritt.
Nachdem die heißen Gase aus der Rauchgasabzweigleitung 44 durch die äußere Rotorzone 24 hindurch in die Auslaßleitung 46 gelangt sind, haben sie noch eine beträchtlich höhere Temperatur als diejenigen Gase, die durch den Speisewasservorwärmer 16 geströmt sind und alsdann durch die innere Rotorzone 25 in die Gasleitung 48 gelangen. Zum Beispiel kann die Austrittsgastemperatur aus der äußeren Rotorzone 24 in die Auslaßleitung 46 etwa 220 bis 330° C betragen, während die Gase, die aus der Leitung 48 der inneren Rotorzone 25 austreten, etwa 150 bis 180° C besitzen. Da die Gase aus der äußeren Rotorzone noch einen Teil ihres ursprünglichen Wärmeinhaltes und höhere Temperatur haben als die Gase, die aus der inneren Rotorzone austreten, so werden sie über die Rauchgasrückführung 42 an einen Punkt vor dem Speisewasservorwärmer geführt. Hier werden sie mit den heißen Gasen aus dem Dampferzeuger vermischt, und es wird eine hohe Durchflußmenge durch den Speisewasservorwärmer sowie durch die innere Rotorzone 25 des Luftvorwärmers 26 aufrechterhalten. Hier geben sie noch erhebliche Wärmemengen ab, ehe sie über das nicht dargestellte Gebläse zur Atmosphäre abgeleitet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Luftvorwärmer-Speisewasservorwärmer-Anordnung in Dampferzeugeranlagen, bei der dem Speisewasservorwärmer ein an sich bekannter umlaufender Regenerativluftvorwärmer nachgeschaltet ist, dessen Rotor durch eine ringzylindrische Trennwand in eine äußere und eine innere Zone unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Speisewasservorwärmer (16) eine absperrbare Rauchgasleitung (44) vom Rauchgasabzug abzweigt, durch die der äußeren Rotorzone (24) des Luftvorwärmers ein Rauchgasteilstrom zugeleitet werden kann, und daß die Ableitung der Rauchgase aus der äußeren Rotorzone über eine absperrbare Rauchgasleitung (42) erfolgt, durch die der Rauchgasteilstrom in den Rauchgaszug noch vor dem Speisewasservorwärmer zurückgeführt werden kann, worauf der aus der Vereinigung von Rauchgashauptstrom und Rauchgasteilstrom gebildete Rauchgasstrom durch die innere Rotorzone (25) des Luftvorwärmers strömt, und daß die vorzuwärmende Luft sowohl durch die aufgeheizte innere und äußere Rotorzone (25, 24) des Luftvorwärmers geblasen wird.
2. Luftvorwärmer-Speisewasservorwärmer-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rauchgasabzweigleitung (44) und in der Rauchgasrückführleitung (42) Drosseln. (32 bzw. 34) vorgesehen sind.
3. Luftvorwärmer-Speisewasservorwärmer-Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasabzweigleitung (44) mit dem Rauchgasabzug (20) hinter dem Speisewasservorwärmer (16) in Verbindung steht und daß in der Rauchgasabzweigleitung (44) eine Klappe (38) vorgesehen ist, die, wenn sie die Rauchgasabzweigleitung (44) schließt, dem Rauchgas aus dem Rauchgaszug (20) hinter dem Speisewasservorwärmer (16) Zugang zur äußeren Rotorzone (24) des Luftvorwärmers (26) schafft. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 559 323; USA.-Patentschriften Nr. 2 607 564, 2 517 512, 2 480 277, 2 424 587, 2 347 857; Boilers Combustion, 1941, März, S. 43, Abb. 29.