DE3431343A1

DE3431343A1 - Tauchheizflaechen fuer eine wirbelschichtfeuerung

Info

Publication number: DE3431343A1
Application number: DE19843431343
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 4010 Hilden Hoffmann
Original assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock Werke Energie und Umwelttechnik AG
Priority date: 1983-12-24
Filing date: 1984-08-25
Publication date: 1986-03-06

Description

Tauchheizflächen für eine Wirbelschichtfeuerung Die Erfindung betrifft Tauchheizflächen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie ist eine besonders vorteilhafte, zusätzliche Ausgestaltung der Tauchheizflächen gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 des Patents ... (Patentanmeldung P 33 47 083.9).
Das Hauptpatent betrifft Tauchheizflächen für eine Wirbelschichtfeuerung mit im wesentlichen waagrechten, übereinander angeordneten Rohren, bei denen die Rohre in Rohrschotten zusammengefaßt sind, die sich Jeweils aus mindestens 2, vorzugsweise 2 bis 6 senkrecht übereinander angeordneten Rohren aufbauen die beidseits Seitenflächen parallel zur Strömungsrichtung der Wirbelluft aufweisen. Durch diese Ausgestaltung der Tauchheizflächen wird eine geringere Anfälligkeit gegenüber Erosionen, die durch das wirbelnde Bettmaterial verursacht werden, erreicht.
In den Patentansprüchen 6 bis 8 des Hauptpatents ist ein zusätzlicher Erosionsschutz für die untersten Rohre eines Rohrschotts beschrieben, der zwischen seitlich über den Umfang des Rohres herausragenden Flossen und der unteren Rohraußenwand angebracht ist.
Der Erosionsschutz besteht aus einer Auftragsschweißung, einer keramischen Auskleidung oder einem GuS-bzw. Stahlprofil.
Es hat sich gezeigt, daß die untersten Rohre eines Rohrschotts nicht nur durch Erosion verschlissen werden, sondern gleichzeitig in Folge der reduzierenden Atmosphäre in der Wirbelschicht korrodieren. Durch die Korrosion wird insbesondere der Verschleiß an den Rohraußenflächen erheblich verstärkt, die auch starken Erosionskräften ausgesetzt sind.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die durch Instandsetzungs- und Wartungsarbeiten an den Tauchheizflächen verursachten Stillstandszeiten einer Wirbelschichtfeuerung durch Verringerung von auftretenden Korrosionen weiter zu verkürzen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Es hat sich gezeigt, daß die Korrosionen mit steigender Temperatur verstärkt auftreten. Unterhalb einer Temperatur von 2000C treten kaum Korrosionen auf.
Durch die Merkmale der Patentansprüche 3 und 4 werden die Erosionen an dem Schutzelement wesentlich verringert. Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 5 wird das Eindringen von Bettmaterial und Rauchgasen zwischen Schutzelement und unterstes Rohr vermieden.
Die Merkmale der Patentansprüche 6 und 7 minimieren die Temperaturdifferenz zwischen den Rohrwänden des untersten Rohres eines Rohrschotts und des Schutzelementes. Dadurch wird sowohl der Wärmefluß zwischen dem untersten Rohr und dem Schutzelement als auch eine unterschiedliche Dehnung so gering wie möglich gehalten.
Die Tauchheizflächen einer Wirbelschichtfeuerung gemäß Anspruch 8 sind mit besonderem Vorteil gegen Erosionen und Korrosionen geschützt. Bei dem angegebenen Temperaturbereich treten Korrosionen weder im Innern noch auf der Außenseite der Schutzelemente auf.
Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Erfindung anhand vereinfacht dargestellter Ausführungsbeispiele.
Figur 1 und Figur 2 zeigen ein Schutzelement mit übereinander angeordneter Vor- und Rücklaufkammer, das unterhalb eines zylinderförmigen bzw. vierkantigen Rohres eines Rohrschotts angeordnet ist.
Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein Schutzelement gemäß Figur 1 oder 2.
Figur 4 und Figur 5 zeigen ein Schutzelement, bei dem die Vorlaufkammer koaxial in der Rücklaufkammer liegt.
Figur 6 zeigt einen Längsschnitt durch ein Schutzelement gemäß Figur 4 oder 5.
Die erfindungsgemäßen Tauchheizflächen bestehen aus mehreren hochkantstehenden, brettartigen Rohrschotts, die sich aus im wesentlichen waagrechten, senkrecht übereinander angeordneten Einzelrohren aufbauen.
Anstelle einer weitergehenden Erläuterung wird auf die Beschreibung der Hauptanmeldung verwiesen.
An Jedem untersten Rohr 1 eines Rohrschotts ist an der Seite, die von der Wirbelluft angeströmt wird, ein aus Guß oder Stahl gefertigtes, von Wasser durch strömtes Schutzelement 2 befestigt. Das Schutzelement 2 reicht über die gesamte Länge des Rohres 1 und bedeckt die Fläche, die direkt vom Bettmaterial angeströmt wird und so der größten Erosion ausgesetzt ist. Die Oberseite 3 des Schutzelements ist der Form des Rohres 1 angepaßt, es liegt daher ohne Zwischenraum am Rohr 1 an. Bei den Ausführungsbeispielen nach Figur 1 und Figur 4 weist die Oberseite 3 des Schutzelements 2 zur Anpassung an das zylinderförmige Rohr 1 die Form einer Zylinderschale auf. Bei Verwendung von Vierkantrohren nach Figur 2 und Figur 5 ist die Oberseite 3 eben.
Die Unterseite 4 des Schutzelements - die Seite, die vom Bettmaterial direkt angeströmt wird - ist eben und verläuft im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung der Wirbelluft, d.h. im wesentlichen waagrecht. Bei Naturumlaufkesseln ist sie gegenüber der waagrechten leicht geneigt (weniger als 20 Grad), entsprechend der Neigung der Rohrschotts in einem derartigen Kessel. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Ausführung der Unterseite 4 die Verschleißerscheinungen am Schutzelement 2 besonders gering sind.
Die Seitenflächen 5 verlaufen senkrecht zur Unterseite 4 und damit parallel zur Strömungsrichtung der Wirbelluft. Sie bieten so dem anströmenden Bettmaterial keine Angriffsfläche.
Jedes Schutzelement 2 besteht aus zwei Kammern 6,7 -einer Vor- und einer Rücklaufkammer -, die an einem Ende miteinander in Verbindung stehen. Die Anschlüsse für die Wasserzuführung 8 und -abführung 9 befinden sich am anderen Ende. In der Ausführungsform gemäß Figur 1 bis 3 weist das Schutzelement 2 zwei übereinanderliegende Kammern 6,7 auf. Die Rücklaufkammer 7 ist am zu schützenden Rohr 1 befestigt, die Vorlaufkammer 6 ist unterhalb der Rücklaufkammer 7 angeordnet. An einem Ende ist die Trennwand zwischen den beiden Kammern 6,7 unterbrochen, so daß das Kühlwasser von der Vor- in die Rücklaufkammer fließen kann.
Die Ausführungsform gemäß Figur 4 bis 6 besteht aus einer äußeren Kammer 10, in der koaxial ein Rohr 11 angeordnet ist, das an einem Ende gegenüber der Kammer abgedichtet, am anderen Ende gegenüber dieser geöffnet ist. Das innere Rohr 11 tildet die Vorlaufkammer, der Raum' zwischen äußerer Kammer 10 und innerem Rohr 11 dient als Rücklaufkammer.
Jedes Schutzelement 2 ist an einem Ende mit einer im Kreislauf betriebenen Wasserversorgung mit Regeleinrichtungen verbunden. In dem Kreislauf befindet sich ein als Kühler betriebener Wärmetauscher. Die dort abgeführte Wärme wird zweckmäßigerweise zum Aufheizen der Verbrennungsluft oder des Kesselspeisewassers verwendet.
Im Betrieb werden die Vorlaufkammern 6,11 der Schutzelemente mit auf ca. 1100C erhitztem Wasser bei einem Druck von ca. 15 bar beschickt. Die hohe Eintrittstemperatur verhindert Sauerstoff-Korrosionen im Innren des Schutzelements 2. Der Wasserdurchlauf wird so geregelt, daß die Austrittstemperatur aus dem Schutzelement 2 ca. 1900C'beträgt. Bei dieser Temperatur treten noch keine Korrosionen an der Außenseite auf. Der hohe Wasserdruck verhindert das Verdampfen des Wassers beim Durchlauf durch das Schutzelement 2. Das im Kreislauf geführte Kühlwasser wird in einem Wärmetauscher wieder auf ca. 1100C abgekühlt. Die abgeführte Wärme dient im vorliegenden Beispiel zum Vorheizen der Verbrennungswirbelluft.
Beim Ausfall der Kühlung der Schutzelemente 2 kann die Wirbelschichtfeuerung bis zu einem betrieblich eingeplanten Stillstand weiter betrieben werden, da die Speisewasser führenden Rohre 1 erst beim vollständ;igen Verschleiß des Schutzelements 2 angegriffen werden.
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Claims

Patentansprüche 1. Tauchheizflächen für eine-Wirbelschichtfeuerung, mit im wesentlichen waagrechten, übereinander angeordneten Rohren, wobei die Rohre in Rohrschotten zusammengefaßt sind, die sich jeweils aus mindestens 2, vorzugsweise 2 bis 6 senkrecht übereinander angeordneten Rohren auSbauen, die beidseits Seitenflächen parallel zur Strömungsrichtung der Wirbelluft aufweisen (nach einem der der Ansprüche 1 bis 5 des Patents ... Patentanmeldung P 33 47 083.9), gekennzeichnet durch ein gekühltes Schutzelement (2), das die Anströmfläche des untersten Rohres (1) eines Rohrschotts abdeckt.
2. Tauchheizflächen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement (2) ein von einem Kühlmedium, insbesondere Kühlwasser, durchströmtes Rohr ist.
3. Tauchheizflächen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Schutzelement (2) mit Seitenflächen (5) parallel zur Strömungsrichtung der Wirbelluft.
4. Tauchheizflächen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmfläche (4) des Schutzelements (2) im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung der Wirbelluft verläuft.
5. Tauchheizflächen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement (2) an dem untersten Rohr (1) ohne Zwischenraum anliegt.
6. Tauchheizflächen nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch ein Schutzelement (2) mit einer Vor- und einer Rücklaufkammer (6,7), wobei die Rücklaufkammer (7) an das unterste Rohr (1) des Rohrschotts angrenzt.
7. Tauchheizflächen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufkammer (6) koaxial in der Rücklaufkammer (7) liegt.
8. Wirbelschichtfeuerung mit Tauchheizflächen nach einem der Ansprüche 2 bis 7, mit Wasser als Kühlmedium, gekennzeichnet durch eine Wasserversorgung mit Regeleinrichtungen für die Kühlelemente, wobei Wassertemperatur, -druck und -durchfluß so geregelt sind, daß die Wassertemperatur beim Eintritt in das Schutzelement (2) mindestens 1000C, beim Austritt höchstens 2000C beträgt, und daß durch die Erwärmung die Sättigungstemperatur nicht erreicht wird.

Patentbeschreibung: