DE2238451A1

DE2238451A1 - Rauchgasbeheizte luftvorwaermeranlage

Info

Publication number: DE2238451A1
Application number: DE19722238451
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Frost
Original assignee: Kraftanlagen AG
Current assignee: Kraftanlagen AG
Priority date: 1972-08-04
Filing date: 1972-08-04
Publication date: 1974-02-14
Also published as: FR2194931B1; DE2238451C3; FR2194931A1; DE2238451B2

Description

PATENTANWALT DlPL-ING. WALTER REINKE - "^a USSES"*"- °¹' ^{AUgUSt 1972}

B 1695 Rk/sh

2238A51

Anmelderin; Kraftanlagen AG
69 Heidelberg
Bismarckstraße 9-15

"Rauchgasbeheizte Luftvorwärmeranlage"

Die Erfindung betrifft feuerungsanlagen, insbesondere solche für Großkraftwerke, und ist von dem Wunsch ausgegangen, die in solchen Anlagen benutzten Regenerativ-Luftvorwärmer weiter zu verbessern.

Die technische Entwicklung der Wärmekraftwerke hat im Laufe der letzten Jahrzehnte zu immer größeren und leistungsfähigeren Kesseleinheiten geführt. Parallel hierzu wurden in gleicher Weise immer größere Luftvorwärmereinheiten entwickelt. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Luftvorwärmeranlagen bestehen aber unterschiedliche Auffassungen bei den Kesselherstellern einerseits und bei den Kesselbetreibern andererseits. Auf der einen Seite steht hierbei das Bestreben der Kesselhersteller, aus Gründen der Vereinheitlichung je für eine Kesselanlage auch nur einen Großluftvorwärmer zum Einsatz zu bringen. Auf der anderen Seite geht das Interesse der Kesselbetreiber dahin»

eine Aufteilung der Gesamtleistung auf zwei getrennte Luftvorwärmer vorzunehmen) um nicht von einem einzelnen Luftvorwärmer abhängig zu sein. Der Abstand dieser Luftvorwärmer voneinander wird hierbei so groß gewählt, daß eine ausreichende Zugänglichkeit zu den Luftvorwärmern und zu der zugehörigen Kesselanlage gegeben ist. Die Einschaltung solcher getrennten Luftvorwärmer in die Rauchgaaführungen der Keseelanlage führt aber zu einem erheblichen Aufwand an Kanalführung, Kompensatoren, Isolationen) Klappen und Verzweigungsstücken, was sowohl einen hohen Raumbedarf als auch hohe Anlagekosten zur Folge hat. Darüber hinaus erfordern auch die Abstützung getrennter Luftvorwärmer auf dem Kesselgerüst oder aber dem umgebenden Bauwerk dee Kesselhauses einen beachtlichen Aufwand. Nachteilig ist weiterhin, daß zwei getrennte Luftvorwärmer aus Gründen ihrer Zugänglichkeit sowie auch der Zugänglichkeit des Kessels zu einer beachtlichen Höhe des Kesselhauses führen.

Pur Klein-Luftvorwärmer von besonders einfachem Aufbau, sogenannte Package-Luftvorwärmer, besteht ein alter Vorschlag, zu einer einzigen Kesselanlage mehrere Luftvorwärmer unmittelbar nebeneinander zu stellen (US-Patent 1 985 268, Pig. 1). Diesem Vorschlag hat die Aufgabe

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zugrunde gelegen, mit einer einzigen oder aber mit nur wenigen Luftvorwärmer-Grundgrößen auszukommen, um möglichst vielen unterschiedlichen Kesselleistungen Rechnung tragen zu.können. Auch dieser Vorschlag war auf mehrere vollständig voneinander getrennte Luftvorwärmer ausgerichtet gewesen, so daß die Kosten proportional der Anzahl und den Größen dieser Luftvorwärmer waren. Durchgesetzt hatte sieh diese schon vor vielen Jahren vorgeschla·^ gene Art der Parallelschaltung mehrerer Luftvorwärmer jedoch nicht. So wurde gerade auch bei Kleinanlagen einem Kessel stets nur ein einziger derartiger Package-Luftvorwärmer zugeordnet.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß insbesondere bei Turmkesseln, deren Grundgedanke auf eine möglichst kompakte Bauweise und einen geringen Grundflächenbedarf der Gesamtanlage ausgerichtet ist, sich eine beachtliche Verminderung des Raumbedarfs zweier zugehöriger Luftvorwärmer erzielen läßt, wenn man diese zusammenfaßt .

Die Luftvorwärmeranlage gemäß der Erfindung löst diese Aufgabe. Sie geht also von den an sich bekannten Anlagen aus, die aus zwei oder mehr parallel zusammengebauten

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Luftvorwärmern mit umlaufender Speichermasse und ruhenden Kanalanschlüssen bestehen, und zwar ist sie im Unterschied zu den bekannten Anlagen dieser Art dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren der Luftvorwärmer mit einander zugekehrten Rauchgasseiten in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei die innerhalb dieses Gehäuses befindlichen rauchgasseitigen Durchgangskanäle beider Rotoren einen einzigen zusammenhängenden Rauchgaskanal von entsprechend großem Querschnitt bilden und wobei zwischen den Rotoren abdeckende Leitbleche angebracht sind.

Durch diese Ausbildung werden die Kanalführungen für den Rauchgasstrom erheblich verkürzt, und es werden Umlenkungen eingespart. Hierdurch wird einerseits die Isolierung dieser Kanäle vereinfacht. Andererseits ergeben sich dadurch erhebliche Einsparungen an Rohrlängen und auch insoweit wieder hinsichtlich der Isolierungen. Von besonderer Bedeutung ist hierbei weiterhin der Portfall von Verzweigungsstücken, die bisher zur Aufteilung des Rauchgasstroms auf die getrennten Luftvorwärmereinheiten erforderlich waren.

Vereinfacht wird schließlich aber auch die Abstützung der Kanäle, ^ie Zusammenfassung von zwei Rotoren innerhalb eines Gehäuses zu einer Einheit führt nämlich zugleich

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zu einer Verminderung der Stützpunkte, die zur Auflagerung der Kanäle auf dem Kesselgerüst oder dem umgebenden Gebäude dienen. Bei Aufhängung der. Luftvorwärmeranlage am Kesselhaus ergibt sich weiterhin eine besonders einfache Zugänglichkeit der Kessel und der luftvorwärmeranlage. Auch funktionsmäßig führt der erfindungsgemäße Aufbau zu verschiedenen Vorteilen, die nachstehend anhand der Ausführungsbeispiele erläutert seien.

In der angegebenen Weise kann jedenfalls die Zusammenfassung von zwei, drei oder gar vier Luftvorwärmern in Präge kommen. Hierbei kann es Vorteile bieten, je im gemeinsamen Rauchgaskanal Trennwände anzuordnen, die nicht nur die Möglichkeit einer Unterteilung der zusammengefaßten Kanäle der einzelnen Luftvorwärmer eröffnen, sondern auch die weitere Möglichkeit einer verbesserten Rauchgasbeaufschlagung der einzelnen Rotoren. Der Vorteil, daß gasdichte Gehäuseteile, die zugleich auch Tragfunktionen übernehmen müssen, sowie auch Stützen eingespart werden, bleibt auch in diesem Falle bestehen. So stellt eine solche konstruktive Zusammenfassung mehrerer Einheiten auch dann einen Fortschritt dar, wenn man die nebeneinander liegenden Kanäle von vornherein durch eine solche

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Trennwand unterteilt, so daß jeder der in der Anlage zusammengefaßten Luftvorwärmer, funktionamäflig betrachtet, dann doch wieder eine selbständige Einheit bildet.

Zur Veranschaulichung des Erfindungegedankens Bind in der Zeichnung drei AusfUhrungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Luftvorwärmeranlage mit zwei zusammengefaßten Luftvorwärmern,

Pig. 2 eine Luftvorwärmeranlage mit drei Luftvorwärmern und

Pig. 3 eine Anlage mit vier Luftvorwärmern.

Bei der Anlage gemäß Fig. 1 sind die beiden Rotoren 1 und 2 durch ein gemeinsames Gehäuse 3 zusammengefaßt. Zur Abstützung dieses Gehäuses dienen hier zwei Träger 4 und 5, die quer zur Längsachse der Anlage, und zwar unter 90 Grad, verlaufen und die mit ihren überstehenden Enden 6 und 7 bzw. 8 und 9 auf (nicht dargestellten) senkrechten Stützen oder waagerechten Trägern des Kesselgerüste

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bzw. des Bauwerks ruhen. Die beiden Gehäusehälften stützen sich hierbei gegenseitig at>. Zusätzlich sind aber in diesem Falle an den Scheitellinien der.beiden Gehäusehälften noch zwei weitere Stützen 10 und 11 angebracht.

Beiden Luftvorwärmern ist der rechteckige Rauchgasstutzen 12 gemeinsam, in den die Rotoren 1 und 2 hineinragen. Die beiden Iiuftstutzen 13 und H sind notwendigerweise voneinander getrennt. Innerhalb des Rauchgaskanal« sind leitbleche 15 angeordnet. Sie liegen quer zu den Rotoraehsen und dienen dazu, den freien Durchgang des Rauchgasstroms zwischen den Rotoren 1 und 2 zu verhindern. Zweckmaßigerweise werden sie auf der Eintrittsseite angebracht, und zwar mit !«igung zu den Rotoren, um den Rauchgasstrom den Rotoren möglichst wirbelfrei zuzuleiten. Auf der Austrittseite des Rauchgases erübrigen sich dann solche leitbleche. Außerdem ist in diesem Fall eine zu den Achsen parallele Trennwand 16 eingebaut, an die die beiden Leitbleehe 15 sich anschließen, so. daß durch diese Unterteilung des Rauchgasstromes die Zuleitung von Rauchgas zu beiden Rotoren gesichert ist. Diese !Trennwand 16 kann sich mehr oder weniger weit entgegen der Strömungsrichtung in den Rauchgaskanal hinein erstrecken, um schon, frühzeitig eine gleichmäßige Unterteilung des Rauchgasstromes

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vorzunehmen. Dieser Verlängerungsteil kann aber auch abschaltbar sein und ist unter Umständen ganz entbehrlich.

Weiterhin sind zwei Drosselklappen 17 vorgesehen von denen aber nur eine, nämlich auf der linken Seite, dargestellt ist. Diese von außen leicht zu betätigenden Drosselklappen dienen dazu, die Gasbeaufschlagung der Rotoren einzuregeln, denn es wird selbstverständlich erstrebt, daß beide Rotoren gleichmäßig beaufschlagt werden. Die Wellen dieser Drosselklappen 17 sind hier ebenfalls quer, also parallel zu den Trägern 4 und 5, angeordnet, damit sie von außen zugänglich sind und eine leichte Bedienung der Drosselklappen ermöglichen.

Die Luftvorwärmeranlage gemäß Pig. 2 stellt eine Zusammenfassung von drei Luftvorwärmern dar, und zwar handelt es sich hier um die Rotoren 21, 22 und 23, die in einem gemeinsamen Gehäuse 60 untergebracht sind. Auch hier sind zwei Träger 24 und 25 vorgesehen, und zwar verlaufen diese durch die geometrischen Achsen der Rotoren 21 und 22. Mit ihren Enden 31 und 34 bzw. 32 und 33 ruhen diese Träger auf senkrechten Stützen oder waagerechten Trägern. Pur den dritten Luftvorwärmer ist ein Querträger 26 eingefügt, der

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mit den Trägern 24 und 25 fest verbunden ist. Bin solches Trägersystem 24/25/26 kann auf der Unterseite der Anlage angeordnet werden, so daß die drei Luftvorwärmer auf diesem Trägersystem ruhen. Es kann aber zusätzlich hierzu ein übereinstimmendes Trägersystem oberhalb der Anlage vorgesehen sein, wobei die senkrechten Stützen bis zu diesem oberen Trägersystem hindurchführen.

Die Zuführung des Rauehgases erfolgt durch den Rauchgasstutzen 2T, innerhalb dessen wieder Leitbleche 38 angeordnet sind. Diese Leitbleche 38 decken den freien Durchgang zwischen den drei Rotoren ab und bewirken somit, daß der Rauchgasstrom vollständig durch die drei Rotoren hindurchgeleitet wird. Auch hier werden die Leitbleche 38 zweckmäßigerweise nicht ebenflächig ausgebildet, sondern mit Neigungen zu den drei Rotoren. Dadurch verringert sich die Gefahr einer Wirbelbildung, die zu einer ungleichmäßigen Unterteilung des Rauchgasstromes und dadurch zu einer schlechteren Ausnutzung der Wärme Anlaß geben würde.

Außer den schon genannten Stützen an den Enden der beiden Träger 24 und 25, die vor allem die schweren Rotoren tragen, sind auch hier noch besondere Stützen 35, 36 und für das gemeinsame Gehäuse 60 vorgesehen. Aue in diesem Falle liegen die Luftstutzen 28, 29 und 30 räumlich getrennt voneinander,

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Zur Trennung des Rauchgaskanals von den Luftkanälen sind an den Übergangsstellen Maritelabdichtungen.39 und 40 angebracht. Es ist zweckmäßig, diese mit außen zugänglichen Bedienungshandhaben auszustatten, damit eine genaue Einregelung während des Betriebs möglich ist. Hierfür gibt es verschiedene konstruktive Möglichkeiten, so daß darauf nicht näher eingegangen zu werden braucht. Vorteilhaft ist es, die Bedienungshandhabe für die jeweils benachbarten beiden Mantelabdichtungen zusammenzufassen und mit einer gemeinsamen Handhabe zu versehen.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind vier Luftvorwärmer zu einer Einheit zusammengefaßt. Hier handelt es sich um die vier Rotoren 61, 62, 63 und 64, die durch ein gemeinsames Gehäuse 65 umschlossen sind. Die beiden Rotoren 61 und 62 sind auf dem Träger 66 abgestützt und in entsprechender Weise die Rotoren 63 und 64 auf dem Träger 67. Die Enden 68, 69* 70 und 71 dieser beiden Träger 66 und 67 ruhen wieder auf senkrechten Stützen oder waagerechten Trägern. Wenngleich auch das Gewicht dee Gehäuses 65 durch die beiden Träger 66 und 67, an denen die Rotoren befestigt sind, im wesentlichen aufgenommen wird, so sind doch auch hier für die überstehenden Teile des Gehäuses noch Stützen 72, 73, 74 und 75 vorgesehen.

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Auch hier kann es sich um zwei Träger 66 und 67 oder um zwei Trägerpaare handeln. Ferner Bind auch bei diesem Ausführungsbeispiel Leitbleche 76 vorgesehen, die den Rauchgasstrom den, Rotoren mögliehst wirbelfrei zuleiten.

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Im Unterschied zu den beiden zuerst genannten Ausführungsbeispielen ist hier aber zusätzlich auch eine Zusammenfassung von je zwei Luftkanälen vorgenommen. So besitzen die Luftkanäle der beiden Rotoren 61 und 62 einen gemeinsamen Luftstutzen 79. Ebenso sind die Luftkanäle der Rotoren 63 und 64· zu einem gemeinsamen Luftstutzen 80 zusammengefaßt. Somit genügen hier für die vier Luftvorwärmer zur Zuleitung der kalten Luft zwei Luftkanäle und ebenso zwei Kanäle auf der warmen Seite zur Ableitung der erwärmten Luft.

• Die Anbringung der Leitbleche im Luftkanal erfolgt zweckmäßigerweise ebenfalls auf der Anströmseite, d.h. in diesem Fall auf der kalten Seite, und zwar auch wieder'mit Neigung zu den Rotoren, um eine wirbelfreie Luftzuführung und eine gleichmäßige Luftverteilung zu bewirken. Zur Abdichtung der beiden hierdurch geschaffenen Luftkanäle gegenüber dem gemeinsamen Rauchgaskanal sind auch hier Dichtelemente 77 und 78 vorgesehen, nämlich zwischen den Rotoren 61 und 62 sowie zwischen den Rotoren 63 und 64.

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Die Luftvorwänneranlage gemäß der Erfindung kann wahlweise im fallenden oder im steigenden Zug des zugeordneten Kessels angeordnet werden. Vorteilhaft wirken sich auf die Herstellungskosten verschiedene Vereinfachungen aus, die sich durch den erfindungsgemäßen Aufbau ergeben. So fallen wesentliche Teile des Gehäuses fort, die bei selbständigen Luftvorwärmern benötigt werden. Das gemeinsame Gehäuse besitzt eine geringere Wandfläche. Zwar sind zwischen den Rotoren innerhalb des gemeinsamen Gaskanals Leitbleche erforderlich. Diese Leitbleche liegen aber im Bereich gleicher Gasdrücke und haben nur die Aufgabe, eine Umströmung der Rotoren durch Rauchgase zu unterbinden. Das gleiche gilt für die Leitbleche im Luftkanal. Infolgedessen handelt es sich bei diesen Leitblechen nur um verhältnismäßig dünne Bleche, die keine tragende Punktion ausüben und die daher hinsichtlich ihrer Kosten und ihres Gewichts nur eine untergeordnete Rolle spielen. In Zusammenhang damit, daß die einzelnen Gehäuse durch ein einziges gemeinsames Gehäuse ersetzt werden, vermindert sich die Zahl der Stützen für die Luftvorwärmeranlage, und zwar insbesondere deshalb, weil sich eine Zusammenfassung der Stützpunkte von Rotor und Gehäuse erzielen läßt. Diese Verminderung der Stützpunkte führt zu einer Kostenminderung nicht nur hinsichtlich der Luftvorwärmeranlage als solcher,

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sondern in erheblichem Maße auch insoweit, als es sich um die Abstützung der Anlage auf dem Kesselgerüst oder dem Kesselhaus handelt.

Als weiterer Vorteil ist hervorzuheben, daß durch den engen Zusammenbau eine Einsparung an Einbaubreite bzw. Einbautiefe erzielt wird,- zumal auch der Platzbedarf für die Gehäuseabstützung und für die sonst im Bereich zwischen den Rotoren notwendigen G-ehäusef!ansehe entfällt. Eine erheb~ liehe Platzersparnis ergibt sich weiterhin auch aufgrund der vereinfachten Kanalführung für Rauchgas und Luft.

Durch die Zeichnungen soll nur der Grundgedanke der Erfindung anhand von einfachen Darstellungen veranschaulicht werden. Dementsprechend sind selbstverständlich Abwandlungen möglich. So ist beispielsweise bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Mg. 1 die gesamte Gehäusewand zusammengesetzt aus zwei halben Mantelflächen von Kreiszylindern und zwei diese Teile tangential miteinander verbindenden ebenen Flächen. In der Praxis wird es zweckmäßig, sein, diese beiden ebenen !lachen in ihrer Mitte etwas in die freien Zwischenräume hineinzuziehen, die sich zwischen den beiden Rotoren befinden. Gebogene Flächenteile dieser Art ermöglichen es dem Gehäuse, die im Betriebszustand auftretenden Wärmedehnungen nachgiebig aufzunehmen. Entsprechende Einziehungen kämen auch bei den ebenflächig dargestellten Wandungsteilen der Gehäuse der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 2 und 3 in Frage.

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Was die Abstützung der Rotoren wie auch des Gehäuses anbelangt, ist vorstehend schon erwähnt worden, daß die
Trägerschienen unterhalb der Rotoren angeordnet sein können oder aber auch oberhalb der Rotoren. Zur Erzielung einer besonders hohen Stabilität können auch Paare von Trägerschienen benutzt werden, und zwar etwa in der Weise, daß die untere Schiene eines jeden Paares die Belastung aufnimmt und zu diesem Zweck das Stützlager des zugeordneten Rotors trägt, während die obere Schiene dieses Paares das Führungslager aufnimmt und dementsprechend etwas schwächer bemessen werden kann. Ebenso gut ist aber selbstveratändlich auch die umgekehrte Funktion möglich.

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Claims

' Patentansprüche

1 J Rauchgasbeheizte Luftvorwärmeranlage, die aus zwei oder mehr parallel zusammengebauten Luftvorwärmern mit umlaufender -Speichermasse und ruhenden Kanalanschlüssen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren der Luftvorwärmer mit einander zugekehrten Rauchgasseiten in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei die innerhalb dieses Gehäuses befindlichen rauchgasseitigen Durchgangskanäle beider Rotoren einen einzigen zusammenhängenden Rauchgaskanal von entsprechend großem Querschnitt bilden und wobei zwischen, den Rotoren abdeckende Leitbleche an- . gebracht sind.

2. Luftvorwärmeranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse und die Lager der Rotorwellen durch Schienen getragen werden, die oben und/oder unten durch die geometrischen Achsen der Luftvorwärmer verlaufen.

3. Luftvorwärmeranlage nach Anspruch 1 oder 2, die aus zwei Luftvorwärmern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zum Tragen der beiden Gehäuseteile und der beiden Rotoren zwei Schienen bzw. Schienenpaare dienen, die quer unter 90 zur Längsachse des Gesamtgehäuses verlaufen (Pig. 1).

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A. Luftvorwärmeranlage nach Anspruch 1 oder 2, die aus drei Luftvorwärmern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Rotorachsen symmetrisch', entsprechend den Eckpunkten eines Dreiecks, angeordnet sind, wobei zwei Luftvorwärmer mit den Rauchgasseiten einander zugewandt sind, während der dritte Luftvorwärmer mit seiner Rauchgasseite senkrecht zur Verbindungsebene der Achsen der beiden vorgenannten Luftvorwärmer zeigt, wobei das Traggestell zwei Schienen bzw. Schienenpaare aufweist, die senkrecht zu der Verbindungsebene durch die Achsen der beiden ersten Luftvorwärmer verlaufen, während eine dritte Schiene (Schienenpaar), die die beiden parallelen Schienen (Schienenpaare) miteinander verbindet und durch die Achse des dritten Luftvorwärmers verläuft, den Rotor dieses dritten Luftvorwärmers trägt (Pig. 2).

5. Luftvorwärmeranlage nach Anspruch 1 oder 2 mit vier Luftvorwärmern, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrischen Achsen der vier Luftvorwärmer in Form der Eckpunkte eines Quadrats angeordnet sind, wobei je zwei benachbarte Luftvorwärmer ein Paar bilden und mit ihren Rauchgasseiten einander zugewandt sind, während das Gewicht der Gehäuse und der Rotoren je durch eine Schiene bzw. ein Schienenpaar aufgenommen wird, die in der Verbindungsebene der beiden Achsen eines jeden Paares verlaufen (Fig. 3).

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6. Luftvorwärmeranlage naoh Anspruch. 5» dadurch gekennzeichnet, daß auch die beiden Luftkanäle eines jeden der beiden Luftvorwärmerpaare miteinander zusammenhängen und einen gemeinsamen Luftkanal von entsprechend großem
Querschnitt bilden.

7. Luftvorwärmeranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch-gekennzeichnet, daß die Gehäuseabschnitte der einzelnen Luftvorwärmer außen auf der Luftkanalseite je durch einen weiteren Träger abgestützt sind.

8. Luftvorwärmeranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten
Seitenwände des Gehäuses in grober Annäherung an die zylindrische Porm der Hotoren je zwischen zwei benachbarten Rotoren etwas nach innen eingezogen sind.

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