DE2935762A1

DE2935762A1 - Luftvorwaermanlage

Info

Publication number: DE2935762A1
Application number: DE19792935762
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. 6800 Mannheim Wieser
Original assignee: WIESER DR RUDOLF
Current assignee: WIESER DR RUDOLF
Priority date: 1979-09-05
Filing date: 1979-09-05
Publication date: 1981-04-02

Description

Luftvorwärmanlag e
Die Erfindung bezieht sich auf eine (Zusatz-) Buftvorwärmanlage für große Dampfkessel, vorzugsweise für Kraftwerkskessel.
Durch das Ansteigen der Brennstoffpreise und zur Entlastung der Umwelt von Abwärme wird die Notwendigkeit einer ver rationelleren Brennstofffwertwerung immer zwingender.
Bei einer Reihe von kalorischen Kraftwerken - vorwiegend bei kohlegefeuerten - beträgt die Abgastemperatur der Dampfkessel bei Nennlast immer noch ca. 1800C, was einem Abgasverlust von etwa 8 - 9 Prozent des in den Kessel eingebrachten Brennstoffes entspricht. Diese Abgastemperatur wurde meist im Hinblick auf das Auftreten von Taupunktkorrosionen bei Teillast sowie im Hinblick auf den Kesselpreis gewählt.
Hier bietet sich die Möglichkeit, durch Senken der Abgastemperatur auf ca. 120qC den Brennstoffverbrauch des Kessels um etwa drei Prozent zu senken. Dabei soll diese Möglichkeit nicht nur bei neu zu erstellenden Dampfkesseln, sondern auch bei schon in Betrieb befindlichen genutzt werden.
Zur Erreichung dieses Zieles wird eine Luftvorwärmanlage - vorugsweise als Zusatzeinrichtung - für Dampfkessel vorgeschlagen, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus einem ein- oder mehrteiligen System von primären Wärmetauschern und einen ein- oder mehrteiligen System von sekundären Wärmetauschern sowie einer Umwälzanlage für einen flüssigen Wärmeträger (Wärmeöl) besteht, und dass während des Betriebes die volln Dampfkessel kommenden Rauchgase im System der primären Wärmetauscher Wärme an den flüssigen Wärmeträger abgeben und diese Wärme im System der sekundären Wärmetauscher vom flüssigen Wärmeträger an die Verbrennungsluft des Kessels übertragen wird.
Die Anordnung von zwei Systemen von Wärmetauschern erlaubt vor allem die Verwendung von stählernen Rippenrohren mit leichten Rippen und enger Rippenteilung (Rippenstärke 1 - 2mm, Rippenteilung 5 - 7 mm), wodurch sowohl das Gewicht als auch der Platzbedarf der Wärmetauscher stark reduziert werden. In weiterer Folge ermöglicht dies dann eie günstige Aufstellung dieser Aggregate im Kraftwerksbereich, u.zw. sowohl bei neu zu errichtenden Kraftwerksblöcken als besonders auch bei bereits in Betrieb befindlichen Kesseln, die nachgerüstet werden.
Bei letzteren ist dann meist die Aufstellung dieser Wärmetauscher bei gegebener Anordnung der übrigen Kessel- bzw. Eraftwerkskomponenten noch durchführbar.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung von zwei Systemen von Wärmetauschern besteht darin, daß nur die von den Kesselabgasen beaufschlagten primären Wärmetauscher, die durch Taupunktkorrosionen gefährdet sind, aus korrosionsfesten Materialien hergestellt werden müssen, während die von Verbrennungsluft durchströmten sekundären Wärmetauscher aus billigen Werkstoffen bestehen können.
Besitzt der Kessel eine Kohlefeuerung (Kohlenstaubfeuerung) und ist er mit einer Rauchgasfilteranlage ausgerüstet, so ist wenigstens ein primärer Wärmetauscher rauchgasseitig hinter dem(n) Rauchgasfilter(n) angeordnet und während des Betriebes von den aus dem(n) Filter(n) austretenden Rauchgasen durchströmt.
Oger aber ist wenigstens ein primärer Wärmetauscher rauchgasseitig hinter dem(n) Saugzuggebläse(n) angeordnet und während des Betriebes von den aus dem(n) Saugzuggebläse(n) austretenden Rauchgasen beaufschlagt.
Durch die rauchgasseitige Anordnung eines oder mehrerer primärer Wärmetauscher hinter dem(n) Rauchgasfilter(n) bzw.
hinter dem(n) Saugzuggebläse(n) werden diese Aggregate von Taurunktkorrosionen verschont, da die Abkühlung der Rauchgase auf ca. i200C erst hinter denselben stattfindet. Besonders für die Rauchgasfilter ist dies von großem Vorteil, da -z.B. bei Elektrofiltern - die Verwendung korrosionsfester Elektrodenplatten hohe Kosten bedingen wurde.
Sind die Platzverhältnisse im Kraftwerk sehr beschränkt, so kann bzw. können ein oder mehrere primäre Wärmetauscher innerhalb des Schornsteines angebracht sein.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bzw. sind ein oder mehrere sekundäre Wärmetauscher verbrennungsluftseitig zwischen dem(n) Frischluftgebläse(n) und den konventionellem(n) iiuftvorwärmer (n) (Drehluvo, Plattenluvo, Röhrenluvo) oder an den Saugseiten der Frischluftgebläse angeordnet.
Dies erlaubt in günstiger Weise eine zusätzliche Vorwärmung der Verbrennungsluft.
Die Umwälzanlage für den flüssigen Wärmeträger (für das Wärmeöl) besteht in an sich bekannter Weise aus mindestens einer Umwälzpumpe und Verbindungsrohrleitungen. Außerdem ist in der Umwälzanlage für den flüssigen Wärmeträger wenigstens eine Rückführleitung mit Drosselarmatur( e;E) vorgesehen, über die bei niedriger Teillast des Kessels zur Verringerung der Taupunktkorrosionen in den primären Wärmetauschern erhitztes Wärmeöl auf die Saugseite der Umwälzpumpe strömt.
Die zwei Wärmetauschersysteme der Zusatzluftvorwärmanlage können auch so angeordnet sein, daß deren rauchgasbeaufschlagte Wärmetauscher in den Rauchgaszuströnilanälen der konventionellen Luftvorwärmer und deren verbrennungsluftbeaufschlagte Wärmetauscher in den Verbrennungsluftabströmkanälen der konventionellen Luftvorwärmer angeordnet sind.
In Sonderfällen (vor allem bei neu zu erstellenden Eraftwerksblöcken) kann bzw. können auch ein oder mehrere Wärmetauscher rauchgasseitig hinter dem(n) Rauchgasfilter(n) oder dem(n) Saugzuggebläse(n) des Kessels angeordnet sein, der bzw. die während des Betriebes von der Verbrennungsluft des Kessels als wärmeaufnehmendes Medium durchströmt ist bzw. sind.
Bei dieser Lösung erübrigt sich die Anordnung von zwei Systemen von Wärmetauschern, doch ist die Verwendung besonderer Wärmetauscherelemente und die Verlegung von langen Verbrenhier nungsluftleitungen erforderlich. Auch / werden Rauchgasfilter und Saugzuggebläse vor Taupunktkorrosionen geschützt.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungen des Erfindungsgegenstandes und ein Schaltschema desselben beispielhaft dargestellt.
Es zeigt: Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen kohlegegeuerten Dampfkessel mit Rauchgasfilter.
Fig. 2 ein Schaltschema der primären und sekundären Wärmetauscher mit der Umwälzanlage für den flüssigen Wärmeträger.
Fig. 3 zeigt in einem Diagramm die rauchgasseitigen und verbrennungsluftseitigen Temperaturen an den Ein- und Austrittsstellen der primären und sekundären Wärmetauscher sowie die Temperaturen des Wärmeöls.
Fig. 4 einen vertikalen Längsschnitt durch einen öl- und gasgefeuerten DamSfkessel (Turmkessel).
Der in Fig. 1 dargestellte kohienstaubgefeuerte Kessel 1 mit den Brennern 2 und den Nachschaltheizflächen 2a ist in an sich bekannter Weise verbrennungsluftseitig mit dem Frischluftgebläse 3, dem konventionellen Luftvorwärmer (Drehluvo) 4 und rauchgasseitig mit dem Rauchgasfilter 5, dem Saugzuggebläse 6 und dem Schornstein 7 ausgerüstet.
Die zusätzliche Luftvorwärmanlage besteht aus den rauchgasbeaufschlagten primären Wärmetauschern 8, 9 und 10 und dem verbrennungsluftbeaufschlagten sekundären Wärmetauscher 11.
Der priiaäre Wärmetauscher 8 ist zwischen Rauchgasfilter 5 und Saugzuggebläse 6, der primäre Wärmetauscher 9 ist zwischen Saugzuggebläse 6 und Schornstein 7, und der primäre Wärmetauscher 10 ist im Schornstein 7 angeordnet.
Der flüssige Wärmeträger (das Wärmeöl) durchströmt die primären Wärmetauscher 10, 9 und 8 hintereinander und wird dabei aufgewärmt.
Der sekundäre Wärmetauscher 11 ist zwischen Frischluftgebläse 3 und konventionelles Luftvorwärmer (Drehluvo) 4 angeordnet. In ihm gibt das Wärmeöl seine Wärme an die vom Frischluftgebläse 3 geförderte Verbrennungsluft ab.
Gegebenenfalls kann der sekundäre Wärmetauscher 11 auch auf der Saugseite des Frischluftgebläses 5 angeordnet sein.
Die Umwälzung des flüssigen Wärmeträgers (Wärmeöls) besorgt die Umwälzpumpe 12 über die Verbindungsleitungen 13 im geschlossenen Kreislauf.
Ein weiteres System einer Luftvorwärmanlage besteht aus den Wärmetauschern 8' und 11' sowie der Umwälzpumpw 1 2 g mit Verbindungsrohrleitungen. Dabei ist der Wärmetauscher 8' im Rauchgaszuströmkanal des konventionellen Lufterhitzers 4 und der Wärmetauscher 11' in dem Verbrennungsluftabströmkanal des konventionellen Lufterhitzers 4 angeordnet.
Diese weitere Luftvorwärmanlage kann gegebenenfalls dazu benützt werden, uz die Luftvorwärmtemperatur noch weiter zu erhöhen und - in Verbidung mit der aus den Positionen 8, 9, 10, 11, 12 und 13 bestehenden Luftvorwärmanlage - die Abgastemperatur des Kessels noch weiter zu senken.
In Fig. 2 ist das Schaltschema der primären Wärmetauscher 8, 9, 10 und des sekundären Wärmetauschers 11 mit der Umwälzpumpe 12 und den wärmeölseitigen Verbindungsleitungen 13 nochmals dargestellt. Es sind auch die Rückführleitung 14 mit irosselarmatur 15 sowie das Ausdehnungsgefäß 16 für das Wärmeöl eingezeichnet.
In Fig. 3 sind in einem Diagramm die rauchgasseitigen und verbrennungsluftseitigen Temperaturen an den Ein- und Austrittsstellen der primären und sekundären Wärmetauscher sowie die Temperaturen des Wärmeöls eingetragen.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten öl- und gasgefeuerten iampfkessel 1' (Turmkessel) besteht die zusätzliche Luftvorwärmanlage aus einem im Schornstein 7 untergebrachten primären Wärmetauscher 17, zwei sekundären Wärmetauschern 18, 19 die zwischen den beiden Frischluftgebläsen 3 und den beiden konventionellen Luftvorwärmern 4 (Drehluvos) angeordnet sind, sowie der Umwälzpumpe 12 mit wärmeölseitigen Verbindungsrohrleitungen 13.
Bei einem solchen Turmkessel ist es besonders wichtig, daß das Gewicht und die Abmessungen des primären Wärmetauschers 17 nicht zu groß sind.
Die übrigen Positionen in Fig. 4 stimmen mit denen von Fig. 1 dann überein, wenn die Positionsnummern dieselben sind.
L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Luftvorwärmanlage für Dampfkessel, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem ein- oder mehrteiligen System von primären Wärmetauschern (89 9, 10; 17) und einem ein- oder mehrteiligen System von sekundären Wärmetauschern (11; 18, 19) sowie einer Umwälzanlage (12, 13,) für einen flüssigen Wärmeträger, vorzugsweise für Wärmeöl besteht, und daß während des Betrieb bes die vom Dampfkessel kommenden Rauchgase im System der primären Wärmetauscher (8, 9, 10; 17) Wärme an den flüssigen Wärmeträger abgeben und diese Wärme im System der sekundären Wärmetauscher (11; 18, 19) vom flüssigen Wärmeträger an die Verbrennungsluft des Kessels übertragen wird.
2. Luftvorwärmanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein primärer Wärmetauscher (8) rauchgasseitig hinter dem(n) Rauchgasfilter(n) (5) angeordnet ist und während des Betriebes von den aus dez(E) Filter(n) (5) austretenden Rauchgasen durchströmt ist.
3. Luftvorwärmanlage nach aspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein primärer Wärmetauscher (9) rauchgasseitig hinter dem(n) Saugzuggebläse(n) (6) angeordnet ist und während des Betriebes von den aus deDs(n) Saugzuggebläse(n) (6) austretenden Rauchgasen durchströmt ist.
4. Luftvorwärmanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein primärer Wärmetauscher (10) im Schornstein (7) angeordnet ist.
5. Luftvorwärmanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein sekundärer Wärmetauscher (11 oder 18 oder 19) verbrennungsluftseitig zwischen dem(n) Prischluftgebläse(n) (3) und den konventionellem(n) Luftvorwärmer(n) (Drehluvo, Plattenluvo, Röhrenluvo) (4) oder auf der Saugseite eines Frischluftgebläses (3) angeordnet ist.
6. Buftvorwärmanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzanlage für den flüssigen Wärmeträger (z.B. Wärmeöl) in an sich bekannter Weise aus mindestens einer Umwälzpumpe (12) und Verbindungsleitungen (13) besteht.
7. Luftvorwärmanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umwälzanlage für den flüssigen Wärmeträger mindestens eine Rückführleitung (14) mit Drosselarmatur(en) (15) vorgesehen ist, über die bei Teillast des Kessels erhitzt er Wärmeträger auf die Saugseite der Umwälzruipe (12) strömt.
8. Luftvorwärmanlage fur Dampfkessel, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei Systemen von Wärmetauschern besteht, deren rauchgasbeaufschlagte(r) Wärmetauscher (8') in dem(n) Rauchgaszuströmkanal(-kanälen) des konventionellen Lufterhitzers (4) bzw. der konventionellen Lufterhitzer (4) angeordnet ist bzw. sind und deren verbrennungsluftbeaufschlagte(r) Wärmetauscher (11') in dem(n) Verbrennungsluftabströmkanal(-kanälen) des konventionellen Ijufterhitzere (4) bzw. der konventionellen Lufterhitzer (4) angeordnet ist bzw. sind.
9. Luftvorwärmanlage für Dampfkessel, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein die Rauchgase abkühlender Wärmetauscher (8 oder 9) rauchgasseitig hinter dem(n) Rauchgasfilter(n) (5) oder hinter dem(n) Saugzuggebläse(n) (6) angeordnet ist, der während des Betriebes von der Verbrennungsluft des Kessels als wärmeaufnehmenden Medium durchströmt ist.