DE3823040C2

DE3823040C2 -

Info

Publication number: DE3823040C2
Application number: DE3823040A
Authority: DE
Inventors: Helmuth 4040 Neuss De Huschauer
Original assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock Werke Energie und Umwelttechnik AG
Priority date: 1988-07-07
Filing date: 1988-07-07
Publication date: 1991-08-29
Also published as: DE3823040A1; EP0349765A1; DE58900693D1; EP0349765B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verringerung des Verschleißes von Wärmetauschern in einer Wirbelschichtfeuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for reducing the Wear of heat exchangers in a fluidized bed furnace according to the preamble of claim 1.

Bei stationären Wirbelschichtfeuerungen sind die in die Wirbelschicht eintauchenden Wärmetauscher infolge der heftigen Bewegung und der hohen Konzentration der Fest stoffteilchen einer außerordentlich starken Erosion aus gesetzt, die ihre Standzeit drastisch verkürzt.In the case of stationary fluidized bed furnaces, these are in the Fluidized bed immersed heat exchanger as a result of violent movement and the high concentration of the feast particles of extremely strong erosion set, which drastically shortens their service life.

Die DE-OS 33 47 083 befaßt sich mit Wärmetauschern, die beiderseits Seitenflächen parallel zur Strömungsrichtung der Wirbelluft aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist an jedes waagerechte Rohr zu beiden Seiten je eine hoch kantstehende Leiste angeschweißt, deren Breite mit dem Rohrdurchmesser übereinstimmt. Die Leisten übereinander an geordneter Rohre bilden eine ebene, senkrecht stehende Sei tenfläche, die zwischen je zwei Leisten einen Spalt auf weist. Hierdurch läßt sich zwar der Einfluß der Erosion durch Gleitverschleiß an den geschützten Seiten deutlich verkleinern. Es hat sich aber gezeigt, daß die unge schützten Teile der Rohrwand - wenn auch in verringertem Maße - anfällig gegen Erosionsschäden sind. DE-OS 33 47 083 is concerned with heat exchangers side surfaces parallel to the flow direction on both sides the vortex air. In one embodiment high on each horizontal tube on both sides edge-mounted bar welded, the width of which with Pipe diameter matches. The strips on top of each other Ordered pipes form a flat, vertical be area between two strips each points. This allows the influence of erosion clearly visible due to sliding wear on the protected sides downsize. However, it has been shown that the protect parts of the pipe wall - albeit to a reduced extent Dimensions - are prone to erosion damage.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Rohrtafeln in erosionsbeständige Stampfmasse eingebettet. Diese Aus führung bietet zwar sehr guten Erosionsschutz, hat aber den Nachteil, daß unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen keramischer Stampfmasse und metallischem Rohr zu schäd lichen Spannungen führen; sie ist daher nur beschränkt ein satzfähig. Außerdem wird durch die Bestampfung die Wärme übertragung verschlechtert.In another embodiment, the tube sheets are embedded in erosion-resistant ramming compound. This out leadership offers very good erosion protection, but it does Disadvantage that different thermal expansions between ceramic ramming paste and metallic pipe lead tensions; it is therefore only a limited one recordable. In addition, the heat from the dusting transmission deteriorated.

Gemäß DE-OS 34 28 696 sind die Wärmeübertragungsrohre eines Wirbelschichtkessels an den Stellen, die dem Wirbelbett material stark ausgesetzt sind, mit Verschleißschutzein richtungen versehen, beispielsweise in Gestalt von halbzy linderförmigen Schalen, die an den Unterseiten der Rohre befestigt sind. Da jedoch - bedingt durch die Natur des Wirbelbettes - nicht nur eine senkrecht nach oben gerichte te Bewegungskomponente der erosiven Feststoffpartikel vor handen ist, sondern auch ein intensiver Queraustausch sowie ein Rückfluß nicht austragfähiger großer Teilchen stattfin det, ist der Verschleiß nicht auf bestimmte Flächen be schränkt. Es läßt sich daher nicht ausschließen, daß an den ungeschützten Stellen Erosion auftritt.According to DE-OS 34 28 696, the heat transfer tubes are one Fluidized bed boiler in the places that the fluidized bed material are heavily exposed, with wear protection directions, for example in the form of half-zy linden-shaped bowls on the undersides of the tubes are attached. However, due to the nature of the Fluid bed - not just a vertically upward facing te motion component of the erosive solid particles is there, but also an intensive cross-exchange as well a reflux of unsuspendable large particles takes place det, wear is not on certain surfaces limits. It can therefore not be ruled out that the unprotected areas erosion occurs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angegebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Gattung zu schaffen, bei der der Wärmetauscher ohne Beeinträchtigung des Wärmeübergangs besser gegen Erosion geschützt ist.The invention has for its object the specified Avoid disadvantages of the prior art and a Device of the type specified at the beginning create in which the heat exchanger without interference heat transfer is better protected against erosion.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen den Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is characterized by the solved the features of claim 1.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben. A further embodiment of the invention is in claim 2 specified.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.The drawing serves to explain the invention based on a schematically illustrated embodiment.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine stationäre Wirbel schichtfeuerung. Fig. 1 shows a section through a stationary fluidized bed combustion.

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt durch einen Wärmetauscher. Fig. 2 shows on a larger scale a section through a heat exchanger.

Im unteren Teil eines Gehäuses 1 ist durch einen perforier ten Zwischenboden 2, z.B. einen Düsenboden, eine Luftkammer 3 abgetrennt, die mit einem Gebläse 4 verbunden ist. Über dem Zwischenboden 2 befindet sich das Wirbelbett 5, be stehend aus einer Schicht von körnigem Material. Einge taucht in diese Schicht sind mehrere Wärmetauscher in Ge stalt von Rohrtafeln 6.In the lower part of a housing 1 , an air chamber 3 is separated by a perforated intermediate floor 2 , for example a nozzle floor, which is connected to a blower 4 . Above the intermediate floor 2 there is the fluidized bed 5 , consisting of a layer of granular material. Immersed in this layer are several heat exchangers in Ge form of tube sheets 6th

Jede Rohrtafel 6 besteht aus mehreren - bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt sechs - waage rechten Rohren 7, deren Achsen in einer senkrecht stehenden Ebene liegen. Die Rohre 7 einer Rohrtafel 6 sind zum Bei spiel in herkömmlicher Weise durch wechselseitig angeord nete haarnadelförmige Krümmer zu einem durchgehenden zick zackförmigen Rohrzug verbunden oder mit dem einen Ende an einen gemeinsamen Verteiler und mit dem anderen Ende an einen gemeinsamen Sammler angeschlossen.Each tube sheet 6 consists of several - in the embodiment shown in FIG. 1 a total of six - horizontal tubes 7 , the axes of which lie in a vertical plane. The tubes 7 of a tube sheet 6 are connected for example in a conventional manner by alternately arranged hairpin-shaped bends to a continuous zigzag tube or connected at one end to a common manifold and at the other end to a common collector.

Beiderseits der Rohrtafel 6 sind - spiegelsymmetrisch in bezug auf die von den Achsen der Rohre 7 gebildete Ebene - Schutzschilde 9, 10 angeordnet, die mit Hilfe von nicht dargestellten Befestigungsmitteln an der Rohrtafel 6 gehal ten sind und mit ihren Ober- und Unterkanten über die Rohr tafel 6 hinausragen. Zwischen den Rohren 7 und den Schutz schilden 9, 10 besteht ein Abstand a, der etwa dem 0,5 bis 1,5-fachen Rohrdurchmesser entspricht. On both sides of the tube sheet 6 are - mirror-symmetrical with respect to the plane formed by the axes of the tubes 7 - protective shields 9 , 10 are arranged, which are held by means of fastening means, not shown, on the tube sheet 6 and with their upper and lower edges over the tube protruding plate 6 . Between the tubes 7 and the shields 9 , 10 there is a distance a, which corresponds approximately to 0.5 to 1.5 times the tube diameter.

An den Unterkanten der beiden Schutzschilde 9, 10 sind auf der Seite, die der Rohrtafel 6 zugekehrt ist, Leisten 11, 12 befestigt. Zwischen den Leisten 11, 12 besteht ein Spalt, dessen Breite etwa 30 bis 60% des Abstandes der beiden Schutzschilde 9, 10 beträgt. In entsprechender Weise sind auch an den Oberkanten der Schutzschilde 9, 10 Leisten 13, 14 angebracht.On the lower edges of the two protective shields 9 , 10 , strips 11 , 12 are fastened on the side facing the tube plate 6 . There is a gap between the strips 11 , 12 , the width of which is approximately 30 to 60% of the distance between the two protective shields 9 , 10 . In a corresponding manner, strips 13 , 14 are also attached to the upper edges of the protective shields 9 , 10 .

Die Schutzschilde 9, 10 bilden zusammen mit den Leisten 11, 12, 13, 14 einen flachen, hochkant stehenden Kasten, der die Rohrtafel 6 allseits mit Abstand umschließt und an seiner Unter- und Oberseite je einen schmalen Längsschlitz aufweist.The protective shields 9 , 10 together with the strips 11 , 12 , 13 , 14 form a flat, upright box, which encloses the tubular panel 6 on all sides at a distance and has a narrow longitudinal slot on its top and bottom.

Im Betrieb wird das Wirbelbett 5 durch die Luft, die mittels des Gebläses 4 zugeführt wird, in fluidisiertem Zustand gehalten. Durch die Leisten 11, 12, 13, 14 wird der nach oben gerichtete Luftstrom zwischen den beiden Schutzschilden 9, 10 gedrosselt. Seine Geschwindigkeit reicht daher nicht aus, um das körnige Wirbelbettmaterial, das zwischen den beiden Leisten 13, 14 in den Zwischenraum zwischen den beiden Schutzschilden 9, 10 eindringt, zu fluidisieren. Das heiße Material rieselt daher an den Rohren 7 nach unten, bildet gegebenenfalls im unteren Teil des Zwischenraums eine lockere, nachrutschende Schüttung und fließt durch den Spalt zwischen den Leisten 11, 12 aus.In operation, the fluidized bed 5 is kept in a fluidized state by the air which is supplied by means of the fan 4 . The upward air flow between the two protective shields 9 , 10 is throttled by the strips 11 , 12 , 13 , 14 . Its speed is therefore not sufficient to fluidize the granular fluidized bed material which penetrates between the two strips 13 , 14 into the space between the two protective shields 9 , 10 . The hot material therefore trickles down the tubes 7 , optionally forms a loose, slipping bed in the lower part of the intermediate space and flows out through the gap between the strips 11 , 12 .

Durch den intensiven Kontakt des heißen Materials mit den Außenflächen der Rohre 7 ist ein guter Wärmeübergang ge währleistet. Da die Strömungsgeschwindigkeit zwischen den Schutzschilden 9, 10 wesentlich verringert ist, wird die Erosion verkleinert. Falls Erosionsschäden an den Schutz schilden 9, 10 auftreten, lassen sich diese leicht aus wechseln.Due to the intensive contact of the hot material with the outer surfaces of the tubes 7 , good heat transfer is guaranteed. Since the flow velocity between the protective shields 9 , 10 is significantly reduced, the erosion is reduced. If erosion damage to the protective shields 9 , 10 occur, they can be easily replaced.

Claims

1. A device for reducing the wear of the heat exchangers of a fluidized bed combustion system, which are composed of a number of horizontal or diagonally positioned, one above the other, and which are immersed in the fluidized bed, characterized in that
that protective shields ( 9 , 10 ) are arranged at a distance on both sides of the tube sheet ( 6 ),
that the two protective shields ( 9 , 10 ) have at their Unterkan th each one of the tube sheet facing bar ( 11 , 12 ) and
that between the two strips ( 11 , 12 ) there is a gap.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the two protective shields ( 9 , 10 ) each have at their upper edges one of the tube sheet ( 6 ) facing bar ( 13 , 14 ) and that between the bars ( 13 , 14 ) a gap consists.