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Ein mehrströmiger zweizügiger im Kreuzstrom wirkender Röhrenluftvorwärmer mit Rohrbündeln, die in parallel geschalteten Gaszügen angeordnet sind und Luftführungskanäle aufweisen, durch die die Luft in ein und derselben gemeinsamen Richtung mit Bezug auf die Gasströme einem ersten Rohrbündel zugeführt und aus jedem parallel geschalteten Rohrbündel abgeführt wird, ist aus der DE-OS 14 51 254 bekannt. Bei diesem bekannten Luftvorwärmer sind Verbindungsluftführungskanäle angeordnet, die jedes erste Rohrbündel eines Paares mit dem zweiten Rohrbündel des Paares verbinden. Die Rohrbündel sind in einer Ebene auf einem Kreis angeordnet, derart, daß sich eine geschlossene Anordnung ergibt und das letzte Rohrbündel mit den zugehörigen Luftführungskanälen gleichzeitig das erste Rohrbündel des nachfolgenden Paares ist. Diese Anordnung nacheinander von luftumströmten gasführenden Rohrbündeln kann als etagenartig betrachtet werden, wobei die erste, untere Ebene zuerst von der Luft beaufschlagt wird, die dann durch die erwähnten Kanäle der zweiten Etage zugeführt wird.
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Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß die vorteilhafte Wirkung einer gleichartigen Beaufschlagung aller Rohrbündel einschließlich des als letztes angeordneten Rohrbündels nur durch die ringförmige Anordnung der Rohrbündel in einer Ebene erreicht werden kann, was nur bei bestimmten gegebenen Raumverhältnissen möglich ist.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so auszubilden, daß mit ihr bei Aufrechterhaltung des Kreuzstromprinzips zwischen allen Wärmetauschelementen einschließlich der in der Anordnung an letzter Stelle vorgesehenen Elemente eine gleichartige Beaufschlagung der Elemente ermöglicht wird, wobei die Anordnung in raumsparender Weise in einem Block beliebig gestaltet werden kann. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß die Wärmetauschelemente raumsparend aus einer beliebigen Anzahl von Elementen aufgebaut werden kann, wobei der Wärmetausch bei sowohl in der Mitte als auch am Rande liegenden Wärmetauschelementen im wesentlichen der gleiche ist. Durch eine vertikale, in Richtung des Gasstroms verlaufende Wand, die alle Gaszüge in zwei Hälften teilt, wird die Anzahl der wirksamen Wärmetauschelemente verdoppelt. Durch die Trennwand wird die Voraussetzung geschaffen, daß das Kreuzstromprinzip für sämtliche Elemente des Luftvorwärmers angewendet werden kann.
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Der Patentanspruch 2 betrifft eine Variante des Wärmetauschers nach Patentanspruch 1, bei der jedoch die vertikale Wand fehlt.
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Der Patentanspruch 3 betrifft eine vorteilhafte Ausbildung eines Luftvorwärmers nach Anspruch 1 oder 2.
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Es ist zwar aus der SU-PS 1 29 777 bekannt, das Kreuzstromprinzip in einem als rechteckiger Block ausgeführten Luftvorwärmer anzuwenden, jedoch ergibt die dort beschriebene Luftführung durch die Verbindung der äußeren Enden der Luftführungskanäle eine sehr aufwendige, um den Luftvorwärmerblock herumführende Anordnung des Luftkanals, die die Verwirklichung in der Praxis aus wirtschaftlichen Gründen verhindert.
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Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 schematisch in einer Draufsicht einen vierströmigen zweizügigen Luftvorwärmer in geschlossener Anordnung,
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Fig. 2 desgleichen, den Schnitt VI-VI von Fig. 1,
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Fig. 3 desgleichen, den Schnitt VII-VII von Fig. 1,
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Fig. 4 desgleichen, Ansicht in Pfeilrichtung VIII von Fig. 1,
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Fig. 5 schematisch, im Aufriß, einen siebenströmigen Luftvorwärmer in offener Anordnung,
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Fig. 6 desgleichen, im Schnitt X-X von Fig. 5.
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Der vierströmige zweizügige Röhrenluftvorwärmer nach Fig. 1 enthält Rohrbündel 16 und 16 a einer ersten und zweiten Etage, die in parallelen Gaszügen angeordnet sind. Den Rohrbündeln 16 schließen sich Zuführungskanäle von ein und derselben Seite in bezug auf die Gasströme an und den Rohrbündeln 16 a schließen sich Luftabführungskanäle 21 a von der entgegengesetzten Seite an.
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Die Rohrbündel 16 der ersten Etage sind durch geneigte Verbindungsluftführungskanäle 21, 23, versehen mit Scheidewänden der Höhe nach, mit den Rohrbündeln 16 a der zweiten Etage der benachbarten Gaszüge verbunden. Die Bündel der ersten Etage des letzten Gaszuges stehen durch einen Verbindungsluftführungskanal 25 mit den Rohrbündeln 16 a der zweiten Etage des ersten Gaszuges in Verbindung.
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Geneigte Verbindungsluftführungskanäle 21, 23 sind zwischen den Luftzuführungskanälen und den Luftabführungskanälen angeordnet und haben gemeinsame Wände 8 mit ihnen.
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Alle Verbindungsluftführungskanäle 21, 23, Luftzuführungskanäle und Luftabführungskanäle leiten die Luft um die Rohrbündel 16 und 16 a beider Etagen in ein und derselben gemeinsamen Richtung. Der Verlauf der Luftströmung ist mit Pfeilen bezeichnet.
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In Vertikalschnitten VI-VI und VII-VII beider Hälften des Luftvorwärmers nach Fig. 1 gemäß Fig. 2 und 3 sind die Verbindungsluftführungskanäle 21 und 23 dargestellt. Sie sind in beiden Hälften des Luftvorwärmers nach verschiedenen Seiten geneigt.
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Die Luftzufuhr an beide Züge erfolgt von ein und derselben Seite. Der verwirklichte Luft- und Gasstrom unterscheidet sich nicht von dem üblichen Z-Kreuzstrom. Durch (nicht eingezeichnete) Scheidewände in den Verbindungsluftführungskanälen 21, 23 wird die stärker erhitzte Luft aus dem ersten Gang in das heiße Oberteil des zweiten Ganges und die weniger erhitzte Luft in das kältere Unterteil des zweiten Ganges gelenkt. Eine senkrechte Trennwand 18 teilt alle Gaszüge des Luftvorwärmers in zwei Hälften. Dem ersten und letzten Gaszug schließen sich Verbindungsluftführungskanäle 19 und 20 an. Sie verbinden mit einem Verbindungsluftführungskanal 25 die Rohrbündel der ersten Etage der einen Hälfte mit der zweiten Etage der anderen Hälfte des Luftvorwärmers. Diese Luftführungskanäle schließen die gesamte Anordnung zu einem Kreis.
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Die Stirnansicht des Luftvorwärmers in Pfeilrichtung VIII der Fig. 1 zeigt den Verbindungsluftführungskanal 25.
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Der Luftvorwärmer nach Fig. 5 und 6 mit einer offenen Anordnung von zwei Zügen und einer siebenströmigen Gasführung in parallel angeordneten Rohrbündeln 27, 28 hat in den mittleren Gaszügen die Merkmale des eingangs beschriebenen Vorwärmers. Hier ist dieselbe einheitliche Kette von Verbindungsluftführungskanälen 26 vorgesehen, die die Rohrbündel 27 der ersten Etage mit den Rohrbündeln 28 der zweiten Etage der benachbarten Gaszüge verbinden. Wesentlich unterschiedlich sind die äußeren Gaszüge 29 und 30. Die Rohrbündel 27&min; und 28&min; beider Etagen sind luftstrombezogen zu einem Gang in jedem der äußeren Gaszüge 29, 30 vereinigt. Dementsprechend unterscheiden sich der Luftzuführungskanal 31 und der Verbindungsluftführungskanal 32 des ersten Gaszuges 29 ebenso wie der Verbindungskanal 33 und der Luftabführungskanal 34 des letzten Gaszuges 30 von den übrigen Luftführungskanälen.
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Die äußersten Gaszüge 29, 30 sind im Vergleich zu den übrigen halbbreit. Hinsichtlich der Bauart ihrer Rohrbündel unterscheidet sich der Luftdurchgangsquerschnitt um die Rohrbündel der äußersten Gaszüge 29, 30 dementsprechend nicht von dem in den mittleren Gaszügen. Die Gesamtanordnung sichert die konstruktive Einfachheit und ermöglicht es gleichzeitig, trotz unterschiedlicher Anordnung der äußeren und der mittleren Gaszüge die Rohrbündel aller Gaszüge aus gleichen Teilen 35 herzustellen.
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Der Luftvorwärmer arbeitet wie folgt:
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Durch die Verbindungsluftführungskanäle 21 wird die Luft von ein und derselben Seite in bezug auf die Gasströme allen Rohrbündeln 16 der ersten Etage zugeführt. In zwei durch die senkrechte Wand 18 geteilten Hälften des Luftvorwärmers strömt die Luft nach entgegengesetzten Seiten geneigt durch die Verbindungsluftführungskanäle 21 und 23. Die Verbindungsluftführungskanäle 19 und 20 an den äußeren Rändern der Etagen und der Verbindungsluftführungskanal 25 schließen jedoch einen Kreislauf der Luftströmung, so daß die gemeinsame Richtung der Luftströmung für den ganzen Luftvorwärmer einheitlich ist; im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt die Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn.
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Die durch das Umströmen der Rohrbündel der ersten Etage erhitzte Luft strömt durch die Verbindungsluftführungskanäle 21 und 23&min; die durch Scheidewände der Höhe nach geteilt sind, an die Rohrbündel 16 a der zweiten Etage, derart ein, daß die heißere Luft in das heißere Oberteil der zweiten Etage und die kältere in das Unterteil der zweiten Etage gelangt. Die Strömung der Luft um die Rohrbündel 16, 16 a kreuzt die Gasströmung von ein und derselben Seite in beiden Etagen.
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Bei der offenen Gesamtanordnung eines Luftvorwärmers nach Fig. 5 und 6 wird im ersten (rechten) Gaszug 29 die Luft durch den Luftzuführungskanal 31 sofort um die gasführenden Rohrbündel 27&min; und 28&min; beider Etagen des Gaszuges 29 geführt, wobei sie einen einzügigen Strom bildet. Danach strömt die Luft durch den Verbindungsluftführungskanal 32 um die Rohrbündel 28 der zweiten Etage des zweiten Gaszuges. Die Wirkungsweise der nächsten Luftströme unterscheidet sich nicht von den vorher für den Luftvorwärmer nach Fig. 1 beschriebenen. Im letzten (linken) Gaszug 30 strömt die Luft von dem Rohrbündel 27 der ersten Etage des vorletzten Gaszuges durch den Verbindungskanal 33 sofort um die Rohrbündel 27&min; und 28&min; der beiden Etagen des letzten (linken) Gaszuges und wird von dort durch den Luftabführungskanal 34 geleitet, wobei die Luft einen einzügigen Strom bildet.
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Die Rohrbündel der äußersten Gaszüge 29 und 30 wirken also abweichend von den Rohrbündeln der Zwischengaszüge, obwohl die Wärmedurchgangszahl in diesen Zwischengaszügen infolge gleicher Geschwindigkeit praktisch dieselben sind.