DE1551933A1 - Dampferzeuger mit Rauchgasumwaelzung - Google Patents

Description

2829

25· U. 1967 kö/ko

Anmelden Combustion Engineering» Inc· Windeor, Connecticut, U.S.A«

Dampferzeuger mit Rauehgaeumwälzung

Die Erfindung betrifft Dampferzeuger und insbesondere Vorrichtungen zur Umwälzung <*er Rauchgase«

Bei Dampferzeugern, die Elektrizität mittels einer Turbine erzeugen, ist «β notwendig» die durch dl· Rauchgase in der Brennkammer erzeugte WHrm· zwischen den Verdampferheiz« flächen und den UampferhitzungeflHchen au verteilen« da diese Wärmeverteilung die eraaugt· Dampfmeng· und die Temperaturen dee überhitzten und nacherhitaten Dampfe» bestimmt· Eines uev Verfahren zur Verteilung der Wttmae innerhalb eines Dampferzeuger· besteht in der Umwälzung der Rauchgas« zurilek in die Itrennkammex'* nachdem sie mit Ileisefltlchen in der Rauchgasftlhriinß WUrins ausgetauscht habend Miβ jotai wurde diese VmwÜjLzung dureh ein Umweizungsgebläee bewirkt, ύ&Β in einer Leitung swieelien eier SSapfstelle der Raii@hgaa% au» der Gasführung und umr Stell© dor Vladereinführung der e i« di© ■ UvtnmikmmnGr angeordnet war»

BAD

Bodexiraun zur Erstellung beniitigt. Oftmals werden der Dampferzeuger und das Umwtllzungsgeblilse eo bemessen, dass das Gehäus-e dee letzteren nicht innerhalb der Stützsäulen dee Dampferzeugers angeordnet werden kann, und weiterer Raun zur Aufnahme dieser Vorrichtung erforderlich ist. Da ein Gebläse bewegliche Teile enthält und wegen der relativ hohen Gastemperatüren und -flurchsätze mit denen es arbeiten muss» ist es teuer und einer verstärkten Abnutzung und Zerstörung ausgesetzt. Dadurch sind Stillegungezeiten für Vartungsarbeiten erforderlichι die zusätzliche Kosten verursachen« Ausserdeci 1st ein Vnwälzungsgebläse Verunreinigungen durch Asche oder Sedimente ausgesetzt, die in den Rauchgasen enthalten sind. Deshalb 1st es notwendig, als zusätzliches Ausrüstungsstück einen Staubsammler asu verwenden, der die Asche und die redinente aus der Gasströmung vor der Einführung in das Gebläse entfernt. Die Verwendung eines Staubsammlers erhöht sowohl die Gesamtkoaten der Einheit als auch den Strömungswiderstand der Gase* was die erforderliche Pumpenleistung erhöhte Ausserden sind den Temperaturen der Gase Grenze, gesetzt, die von dem Umwälzungsgebläse durchgesetzt werden, da die Verwendung von Hochtemperaturmeteilen, welche hohen Gastemperatüren widerstehen können, das Gebläse wirtschaftlich untragbar machenο Wenn also eins Gasumwälzung verwendet wird, ist es bei Einheiten mit extrem hoher Rauchgastemperatur notwendig, dass ά·η Rauchgasen von Hirer Einführung In das Gebläse soviel wie mHßlich Ytirme entzogen wird· Dies wird dadurch erreloht» dass die Rauchgase erst dann zur Umwälzung abgezogen werden, nachdem βIe mit allen Jleissfläohen In ύύη Konvektion»*» heizabeehnltt Wärme ausgetauscht haben,

rtt<s ; Li^wUiA ten Gae« WöriiHJuuÄ tausch «»it allen

-i, fc dta Virkfiaiako 1 f airjior, tasae aim

SAD

den Ekonomiser Wärme übertragen, verursacht «ine Änderung der umgewälzten Gasströmung zusätzlich zu einer Änderung der Dampferhltzungsoharakterietik dee tiberhlteere und des Nacher· hitzers auch «ine Änderung der erzeugten Dampfmenge. Dadurch ist die Regelwirkung für* die Dampftemperatür gestttrt· Zur Beseitigung dieser iage müssen zusätzliche Regelvorrichtungen vorgesehen sein.

¥®il die umgewälzten Rauchgase sowohl an den Niedertei tperaturilfcsc-rhitzer als auch an den Nacherhitcer Wärme abgeben, ist aueserdeiu die Regelung der Temperaturen des überhitzten und «Jeβ naeherhitzten Dampfes voneinander abhängig, so dass eine Regelung der umgewälzten Gasströmung zum Zweck der Änderung der einen Teuperatur ebenfalls «ine entsprechende Änderung der anderen bewirkt. Dies 1st nicht immer günstig und deshalb werden zusätzlich· Vorrichtungen zur Temperaturregelung verwendet ι wie z. B* eine Dampftenperierung, Brennereineteilung oder dergl«, um die AbhtinglGkdit ύ®τ beiden Damp ftemperatüren zu reduzieren«

Nach der Erfindung wird das normalerweise in der GasusnrUlzunge Anlage verwendete Umwälzungsgebläse durch eine Pumpe für die Rauchgase ersetzt, die als Gasstrahlpumpe auegebildet ist und aus einer konvergent«divergent verlaufenden Düse besteht, dl· in der UmwKlzungsleltung für die Rauchgas· der Verbindung·· stelle mit dem Konvektionsheiaabschnitt benachbart angeordnet ist« Durch die«· Düse wird «in Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit geführt. Dies· Vorrichtung hat im wesentlichen dl·« selbe Punktion wi© das Unrnttizungsgeblase, vermeidet jedoch die oben genannten ff&shteile· Für eine GAeetrahlpurije sind nur einfache Leitung©«, «^forderlich, die leicht «wischen den Stützsäulen dee Dampfers&^iare untergebracht werfen kiinnen, so dass keine zusätzlichen Baute» sei%s> AisJfiiahr.« der Vorrichtune erforderlich sind. Die Pump® feaciSst kein« beweg-

009821/0062 BAD OR^NAL

liehen Tell« und i*t deshalb geringerer Abntttaung unterworfen und erfordert venleer Vartungeerbeiten. Auseerdem verschmutzt •ie weniger stark doreh dl· Bedlaent· der

Rauchgase und erfordert ao keinen susätallohen Staubsammler· Ausserdera gestattet die Verwendung der Gasstrahlpumpe anstelle dee UawHlaungsgeblHses höhere Gaetenperaturen in dor Uawalaungsleltung· Diese· Kenneelohen vergröeeert die Leistungsfähigkeit dee Deaq»fer«eugers insofern, als die Oase nlebt aohr durch sofrlele Helafläehen aur Reduslerune Ihrer Temperatur eefUhrt werden nüssen· Auf dieee Welse wird der Strifiaingsttideretaand und donor die erforderliehe Pumpenlei» tung für die ÜBwMlaunif de· Oaees verringert» Darttberhlnauf gestattet der Betrieb mit blSheren aastetiperatüren eine bessere Temperaturregelung durch die Oasuanrttltsung, da z, B« de» überhitzer oder Ifaeheriiltaer suetttsllehe WHrae augeffthrt werden kann, ohne den tflünseeingang dee Xkonomlser« weeentlieh au Kndern·

Ausserdesi kam bei elnea DaMpfkraftwerk mit einen Naoher· hitsungslcrele die ι eltung für die Vajwälaung der Rauehgaae rauohga««eitiu vor den übsrniteer an den Xonvektloneheieab-•ehnitt angesehlossen werden» so da·· die Regelung der Temperatur de· neeherhltsten Dampf·· durch die OaeuawMlaung «lt nur geringer Auswirkung auf dl· Überhitaerendtemperatur be· wirkt werden kann·

Die ErfΙ0αΐϊη£ gibt «inen Danpferseuger alt Rauotogavuawälaung an, auf deeaest Itrennkejaaer «la 41· Rauehgaee führender. KomrektionshelBabsehnltt alt relirfOraigen HelsflMehen aur Auf* nana· von VMra· au· den Rauobgaeen folgt und alt WandttffnusM} ^ vareehen let» τοη d«nan au· ·1η· Leitung wenigsten· einen Teil der Rauchgas· absieht und wieder in die Brennkaawer über weitere Öffnungen Ihrer Wand einfuhrt, alt einer Gasstrahl·» puape in 4er Leitung * na die Rauehga·· au· dea Konvektione-

009821/0052 ^BAD original

helaabaohnltt abzuziehen und in die Branhkaamor einzuführen·

Die Erfindung wird jetzt anhand tier beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den^Zeichnungen seietι

Figur 1 eine »«nematische Darstellung eines Dampferseugere nach der vorliegenden Xrfindungt

Figur 2 einen Teil der Seitenansicht des Dampferzeugers von Figur 1«

In Figur 1 let der Dampferzeuger 20 nach der vorliegenden ICrfindung dargestellt« Er besteht aus einer stehenden Brem· kammer 12 mit rohrförmigen Wänden und eine» Rauehgaeauslass Xk an oberen Knde und aus einer hinteren Rauohgaiiftihrung 16₁ die Abstand haltend von der Brennkammer senkrecht abwärts führt« Die hintere Gasführung 16 steht mit den Gasauslass Xk der Brennkammer Über eine horisontale Gasführung 1Θ in Verbindung· Im unteren Teil der Brennkammer 13 sind Brenner SO sur Br* Beugung der Rauchgase angeordnet, die aufwarte durch den Gasauslass Ik, dann durch die hör ixen tale und hintere Gas· führung 16 und 18 au einem nicht dargestellten Kamin strömen» Die Raüohgase passieren einen Konv#ktion*b«l«abschnitt_t der die horisontale und hintere Gasführung 16 und 18 enthalt» En diesem Abeohnltt sind rohrfttmige Heieflachen angeordnet» welohe von den Hauchgasen dtiroh Konvektion Wrote aufnehmen· In der hori»ontaa.#n Gaef^liriinc; 1β sind ein ΐ)ί, ,t.liitajey Hü mal ein ilD@h$eK^eratiir*N&6h«rhJ,tiiar Uk E:'.:. _e;fittde^t0iß|seriit»r»Ub«%^>hlti8ei' 26» ein Miedai'töiMpor • ■+£' 20 .ami ο lsi Wk®namlm*ir 30 \ »i»d in ümt hinteren Q*** ♦ %U »stg®m%ümt,* Am &tid* der hinter·» 0i&»filhrune! keim .UfU'i.*}--;^ Kii^f»^relnet sein» Über d#n cüi« A«ah· der ·*.,■ ,*.,·· abgefUhs¹* wird β

BADORiGlNAU

Zum Abstug Von V«rbrenmtngsgas«n au» de» Konvektioneheieab-•ehnitt nod SUr Wiedereinführung in die Brennkammer 12 ist •In· Qasumwnlgungsanlag· vorgesehen, dl« au· Leitungen «wischen der hinteren Gasführung 16 und der Brennkammer besteh Die·· Leitunken enthalten «Ine eenkreohte 1eitung 34, die In den Raum avischen der Brennkammer 12 und der hinteren Gasführung 16 angeordnet let· Da· untere Ende der Leitung: 34 let «it d·« Boden der Srennkaaner 12 über «Ine horizontale Y«rbindung»leitung 38 verbunden, die alt der Brennkammer durch öffnungen 40 koaiMuniaiert, die von Abatttnden «wischen benachbarten Orennkaauaerwandrohren gebildet werden· SIn Asche· trichter ht mm unteren Knüe der Leltunc 34 ftlhrt einen Teil der von dean angewIUsten Oa*en adteefilhrten Aeche ab, bevor •1· in dl· Brennkaoner eintraten· Da· obere Ende der Leitung 3h kotaennlslert über eine Sajomelleitung 45 alt Mehreren Zweig· l«lt«ngen kk, die wiederum Mit dee Konv#ktionehel«ab*ohnltt Über Verblndungeleltungen 46 verbunden eind« Die Verbindungeieltungen 46 «ind an ·1η· Reihe Öffnungen 48 in der Wand der hinteren Gasführung l6 angeeohloaeen· Zn Jeder Zweigleitung 44 let eine RauehgaapuM}*· in Form einer Oasetrahlpunpe ange· ordn«t, um «inan TeIX dar dureh die hintere Oaeführung etrtfMenden Mauehgae· abauslehen und dureh die Leitung 34 «tu führen» Di· Qaestrahlpumpe besteht au· einer konvergent-divergent verlaufenden DU·· 50 in Jeder X«raigl«ltung 44 und au· einer LuftdUe· 521 die einen Druokluft-strahl hoher aesehwindlgkolt duroh da· Ind· dar Leitung 46 richtet· Auf diese Weise wird da« Ende der Leitung 46 ein Saugraum, in den die Verbrennungsgas* von der hinteren Gasführung 16 strömen, Die in den SaugrauM eintretenden Oase werden von der Luft mitgerissen und in dl· Du·· 50 eingeführt, in der die etrttnungsenergis der Mischung in bekannter Veine in Druck* energie umgesetzt wird« Duroh diese Vorrichtung kNnnen Rauchgase in iei-stungsfUhiger Wels« von dem Konvektloneheiasabsohnltt nur Brennkammer umgewMlit werden· Die Hop·lung

U08621/005;

der umgewälzton Gasströmung kann duroh Änderung der Luft· strömung «iuroh dl· DO·· 52 bewirkt werden»

Auf Grund der Tatsache* dass die Gasstrahlpumpe beträchtlich kleiner ale ein Umwälsungsgebläse let» kann ele aus Hoch« temperaturaetallen konstruiert werden, die hohen Gast'empe· raturen widerstehen kftnnen und da« nlt nur einen Bruchteil der Kosten« die eich bei einer entsprechenden Konstruktion eines Uawälzungegebl&ses ergeben. Da die Gasstrahlpumpe keine beweglichen Teile hat 1st ele während de· Betriebe keinen eo gr©seen thermischen Spannungen vle ein Ümwalzuncsgeblaee auagesetzt· Demzufolge kann eine ••Gasstrahlpumpe mit höheren R&uehgaeteiaperaturen arbeiten· Auf diese Welse kann Ihr Gas aus dom Konrektloneheleabselmltt von einer rauehgasseltie vor dem ekonomiser liegenden Stelle und falle gunstig rauch·· gas seit Ig vor weiteren IleleflRohen liegenden Stellen zugeführt werden t an denen die Qas temperatur en normalerweise naher sind. Bei de»i dargestellten Asssifttte'usigebsieplel befinden sieh die Ableltungetfffnungen kB für ctae mamm^lmtm Käuahgae rauchgaseeltlg vor dem Ekonomiser 30 und ftuesBarik«« ψ&τ einen weiteren Absohnltt von rohrförmigen HelefiMohen» die hler als Hiedertetsperatur-Dberhltaer 26 dargestellt sind· Oa die Ableitung der Rauchgase JO vor de» ekonomiser 90 gesoliisht₍ 1st die Vlrfcmic der Gasunwälsung auf die Verdampfung veesnt« lloh reduBlert und änderungen der Oaeumrälsung »ur Regelung der Danpf temperatur lsi tlberhltser oder Nacherhltser wirken sich nicht wesentlich auf die erzeugte liaiopfnonge au·« Die Regelung der l>a«pf temperatur durch oasunwäliuae let deshalb wirksamer. Da glel^ermassen bei deei beschriebenen Ausfuhrungsbelsplel dt* Ableitung vor den lllederdruekteKipsratur· Überhitzer 26 erfolgt» te t> ύ±· Wirkung der Gasumwälzung auf die Regelung der Maet«fliätp»^s°t9»iaperatur ein«) verringerte Wirkung auf die Uberhltssrteapemtur·

BAD ORIGINAL

009821/0052

8 » ■ ■

Sf ♦•i'iteht eich, dft»· verschiedene Änderungen Von Einzel heiten, MAterialien UiKl Anordnungen ψ&η T*ll«n, di* hi«»r S«im 2veok tl»r B«gclir#ibune der e e

j rött Fachleuten duireheeflihrt Weirtlert können,

Voe Dereloh tief ürfindunc S P*tentiüiiprüehe I Bi*tt zeichüün<{*n äit

009821/0052

Claims (4)

1. X₉) Dampferzeuger mit RauphgasunsrBlsung » auf dessen Brennkammer ein dl« Rauchgase führender Konvcktionehelz- . abschnitt nit rohrförmigen Heizflächen zur Aufnahm· von Warne awe den Rauchgasen folgt und mit Wandtff fnuncen'-ver· eehen ist, von denen aus eine I.eitune venigstene einen Teil der Rauchgase abzieht und wieder in die Brennkaraner über weitere tiffnuneen in ihrer Wand einführt, gekennzeichnet durch eine Gasstrahlpumpe (50» 38) in der leitung (3*)» um die Rauchgase aus den Xonvektlonehelsabeohnitt abzuziehen und in die llrennkaieaer (12) einzuführen.
2. Dampferseueer naeh Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (U8, 34) sun Abeug der Rauchgas· raueheasseitie vor wenigetene einen Teil (26, 30) der rohrfiiriaigen Heiefläohen in den Xonvektionshel»abeohnltt (16) entspringen·
3. 3«) Daiipferzeuger nach Anspruch 2» dadurch gekennselehnet« dass dlo rohrförmigen H#izflUohen, 41· de« Ursprung der Vorrichtungen zum Absug der Rauchgase rauohgasseltig naohgesohaltst sind, die Kkonostieer-HelafXHohen (30) enthalten·
4. 4.) Dampferzeuger nach Ansprueh l_t 2 oder 3 mit eine« Detnpf· nacherhltKungekreis« der einen Konvoktlonshelsabsehnltt. enthält, in dessen hinterem Knde Niedertei»peratur-Dberhltzer« und Naeherhltzerheisflachen angeordnet sind, da· durch ßokennseiohnet» dass die Vorrichtungen sun Abrtig der Rauchgas· in des Konvektlonsholzabsehnitt awiechesi den Nittd«rteiiperatur-Überhlts«r- (26) und Nacherhliser« helzflltehen (£θ) entepringMU

   BAD

   00SS21 /GOSt

   - IO -

   5β) Dampferzeuger naeh Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, deine die Vorrichtungen zum Abzug der Rauchgase In doa Konvektionshelzabsehnitt rauchgaseeitig vor der Niedertemperatur-Überhitzer-(26) und nach der Nieder t ei ii> era tür«· Naeherhltzerhelzf lache (28) entspringen·

   6,) Dampferzeuger naoh irgendeine» der vorstehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, dass die Oaestrahlpumpe aus einer, den Öffnungen (4β) in UBr Wand des Xonvektionsheizabsehnittes benachbarten konvergent-divergent geformten Düse (50) und au· Vorrichtungen $32) besteht» die in die Leitung vor der Düse Druckluft einfuhren.

   7·) Dampferzeuger nach Anspruch 6, daduroh gekennzeichnet« dass mehrere der öffnungen (kQ) in einer Reihe Abstand haltend in der Wand angeordnet sind und mehrere Leitungen (h6) ψ von denen jede eine Gasstrahlpuape enthHlt, an die öffnungen angeschlossen und von den Rauchgasen parallel durohstrtimt sind«

   8o) Dampferzeuger nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche» daduroh gekennzeichnet» dass in der Wand der Brennkammer (12) eine einzige Öffnung vorgesehen sind» durch die die abgezogenen Rauchgase mittels einer» an die öffnungen (48) angeschlossen· Sammelleitung (*t5) eingeführt werden·

   009821/005*

   Leerseite