DE3842325A1

DE3842325A1 - Mehrzug-abhitzekessel mit zusatzfeuerung

Info

Publication number: DE3842325A1
Application number: DE19883842325
Authority: DE
Inventors: Johannes Janzen
Original assignee: STANDARD KESSEL GES LENTJES FA
Current assignee: STANDARD KESSEL GES LENTJES FA
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1990-06-21
Anticipated expiration: 2008-12-17
Also published as: DE3842325C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatz feuerung, für eine Dampf- oder Heißwassererzeugung unter Nutzung der Abhitze eines sauerstoffhaltigen Abgases mit einem wassergespeisten Dampfkessel, mehreren hintereinander geschalteten und in dem Dampfkessel angeordneten Rohrzügen für den Abgasstrom des Abgaserzeugers, wobei die Zusatzfeuerung zum Aufheizen des Abgasstromes einem der Rohrzüge vorgeschaltet ist.

Mehrzug-Abhitzekessel werden vielfach Gasturbinen nachgeschaltet, um die Abhitze des Rauchgasstromes für die Dampferzeugung zu nutzen. Sie können aber auch von einem anderen Abgaserzeuger, z.B. einen Dieselmotor, gespeist werden. Eine Zusatzfeuerung ist häufig erforderlich, da die Wärmeenergie des Abgasstromes meist für die Erzeugung des gewünschten Dampfmengenstromes nicht ausreicht.

Es sind bereits Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung bekannt geworden, bei denen der Abgasstrom von einer als Brenner ausgebildeten Zusatzbeheizung durch ein Flammrohr als erstem Rohrzug zu mindestens einem Rohrbündel als weiterem Rohrzug geführt wird. Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß der Brenner aufgrund der hohen Abgaseintrittstemperatur einer erheblichen thermischen Beanspruchung unterworfen ist. Der Brenner muß deshalb eine besondere Konstruktion aufweisen. Außerdem ist von Nachteil, daß der Brenner stets von dem gesamten Abgasstrom beaufschlagt wird, was eine erhebliche Brennerbeanspruchung und erhebliche Brennerdimensionen bedingt. Bei schwankendem Dampfmengenbedarf kann jedoch ein Bedarf an Zusatzwärme zeitweilig sehr gering sein oder überhaupt nicht bestehen, wobei der in den Abgasstrom eingeschaltete Brenner unnötig beansprucht wird.

Dieselben Nachteile sind bei bekannten zusatzbefeuerten Ab hitzekesseln feststellbar, die einen Flächenbrenner und ein unmittelbar nachgeschaltetes Rohrbündel als Rohrzug in einem Dampfkessel aufweisen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatz feuerung zu schaffen, der insbesondere konstruktiv vereinfacht ist und dessen Apparateteile geringen Beanspruchungen unter liegen.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe ist bei einem gattungsgemäßen Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung vorgesehen, daß der Abgasstrom in einen als Rohrbündel ausgebildeten, ersten Rohrzug eingespeist und über die Zusatzfeuerung in einen zweiten Rohrzug geführt wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß der Abgasstrom zunächst in dem Rohrbündel des wassergefüllten Dampfkessels auf relativ geringe Temperaturen heruntergekühlt wird, bevor ein Einspeisen in den Brenner erfolgt. Infolgedessen unterliegt der Brenner einer verminderten Beanspruchung und kann eine einfachere Konstruktion aufweisen sowie aus Materialien mit geringer Wärmebeständigkeit bestehen. Aufgrund des durch Abkühlung verminderten Abgasvolumenstromes kann der Zusatzbrenner zudem geringere Dimensionen aufweisen. Damit die Zusatzfeuerung von einem geringeren Abgasstrom beaufschlagt wird, kann zudem vor dem Zusatzbrenner ein Teilabgasstrom abge zweigt werden, wenn dies bei verringertem Dampfmengenbedarf notwendig sein sollte.

Bei einer praktischen Ausführungsform besteht das Zusatzfeuerungssystem aus einem Brenner, insbesondere einem Gas-, Öl- oder Feststoffbrenner, wodurch die Zusatzwärme energetisch besonders günstig eingebracht werden kann.

Bei einer praktischen Ausführungsform ist der zweite Rohrzug ein von dem Brenner befeuertes Flammrohr, wodurch eine besonders raumsparende Ausbildung der Vorrichtung möglich ist, da der Brenner unmittelbar an den Dampfkessel angeflanscht werden kann. Der zweite Rohrzug kann aber auch ein Rohrbündel sein, dem ein Flächenbrenner vorgeschaltet ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist dem zweiten Rohr zug ein als Rohrbündel ausgebildeter dritter Rohrzug nachge schaltet, wodurch der Abgasstrom weiter abgekühlt und seine Energie weitestgehend genutzt werden kann. Diese Weiterbildung ist insbesondere bei einem Flammrohr als zweitem Rohrzug zweckmäßig.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist hinter dem ersten Rohrzug ein Abgasbypass geschaltet, über den ein mittels einer Regulierklappe oder anderen geeigneten Armatur einstellbarer Abgasstrom abgezweigt werden kann. Hierdurch wird erreicht, daß der Zusatzbrenner stets nur mit dem Abgasstrom beaufschlagt werden muß, der für das Erzeugen des gewünschten Dampfmengenstromes erforderlich ist. Infolgedessen ist die Beanspruchung des Zusatzbrenners über die gesamte betriebliche Laufzeit geringer, so daß eine kleinere, kompaktere Bauform unter Verwendung weniger hochwertiger Materialien vorgesehen werden kann. Außerdem wird der thermodynamische Wirkungsgrad des Prozesses verbessert, indem der Restsauerstoffgehalt nach der Zusatzfeuerung vermindert wird.

Wenn der Abgasstrom aus dem Abgas-Bypass und/oder den hinter einander geschalteten Rohrzügen einem Speisewasservorwärmer für das Speisewasser des Dampfkessels zugeführt wird, wird eine ver besserte Ausnutzung der Abhitze des Abgasstromes und der Zusatz wärme der Zusatzfeuerung erreicht.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist dem Zusatzbrenner ein Gebläse vorgeschaltet, welches Druckverluste der Vorrichtung kompensiert.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist dem Brenner und gegebenenfalls dem Gebläse eine Frischluftzufuhrleitung vor geschaltet, über die ein mittels einer Regulierklappe ein stellbarer Frischluftstrom in den Abgasstrom eingemischt werden kann. Die Frischluftzufuhrleitung ermöglicht eine Sauerstoff zufuhr für eine optimale Verbrennung. Außerdem kann hierdurch der Brenner ausschließlich mit Frischluft betrieben werden, wenn ein Abgasstrom nicht zur Verfügung steht.

Insgesamt wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine größere Variabilität hinsichtlich der Verfahrensführung erreicht, da ein reiner Abhitzebetrieb, ein Betrieb mit Zusatz feuerung und ein reiner Frischluftbetrieb gewährleistet ist. Eine zusätzliche Energieeinsparung wird dadurch erreicht, daß die Vorrichtung geringere Druckverluste aufweist, denn die Rohr züge werden im Mittel von geringeren Volumenströmen durchsetzt. Sämtliche Apparatebauteile können in bzw. an nur einem Dampf kessel als Druckkörper angeordnet sein, wodurch eine weitere Verringerung des apparativen Aufwandes erreicht wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, die in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Mehrzug-Abhitzekessel mit einem Brenner als Zusatzbeheizung zeigt.

Ein Dreizug-Abhitzekessel 1 hat einen als Rohrbündel 2 ausge bildeten ersten Rohrzug, einen zweiten Rohrzug in Form eines Flammrohres 3 und ein weiteres Rohrbündel 4 als dritten Rohrzug. Die drei Rohrzüge sind in dem Abhitzekessel 1 horizontal angeordnet.

Der Abhitzekessel 1 hat einen Wassereintritt 5 und eine Regelung, die einen Wasserstand 6 innerhalb des Abhitzekessels 1 oberhalb des obersten Rohrzuges fixiert. Erzeugter Dampf sammelt sich in dem Abhitzekessel 1 oberhalb des Wasserpegels 6 und verläßt den Kessel über einen Dampfaustritt 7 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles.

Zur Dampferzeugung wird dem Abhitzekessel 1 ein Abgasstrom 8 über einen Eintrittsammler 9 zugeführt. Der Abgasstrom 8 hat eine Eintrittstemperatur von ca. 500°C. In dem Rohrbündel 2 wird der Abgasstrom 8 so weit herunter gekühlt, daß er in einem Austrittssammler 10 eine Temperatur von etwa 250°C hat.

Von dem Austrittssammler 10 wird der so herunter gekühlte Abgas strom über ein Verbindungsrohr 11 einer Abzweigung zugeführt, von der eine Brennerzuführung 12 und ein Abgasbypasskanal 13 abgehen. Eine motorgesteuerte Klappe 14 reguliert die Teilabgasströme in die Brennerzuführung 12 und den Abgasbypass kanal 13.

An die Brennerzuführung 12 ist eine Frischluftzufuhrleitung 15 angeschlossen, über die ein mittels einer weiteren Klappe 16 dosierbarer Frischluftstrom zumischbar ist. Die Ein strömungsrichtung der Frischluft ist wiederum durch einen Pfeil gekennzeichnet.

In die Brennerzuführung ist ein Gebläse 17 eingeschaltet, welches sowohl Druckverluste kompensiert, als auch Frischluft ansaugt. Das Gebläse 17 speist einen Brenner 18, der außen an das Gehäuse des Abhitzekessel 1 vor dem Flammrohr 3 angeflanscht ist.

Der gegebenenfalls mit Frischluft angereicherte Abgasstrom gelangt über den Brenner in das Flammrohr 3 und wird durch Wärmeaustausch im Flammrohr heruntergekühlt. Über eine Öffnung gelangt der Abgasstrom so in eine Wendekammer 19, die aufgrund ihrer Anordnung innerhalb des Abhitzekessels 1 ebenfalls an dem Wärmeaustausch mit der Wasserfüllung teilnimmt. An die Wendekammer 19 ist das Rohrbündel 4 des dritten Rohrzuges angeschlossen, aus dem der Abgasstrom schließlich austritt.

Ein Abgaskanal 20 verbindet das Rohrbündel 4 mit einem Speise wasservorwärmer 21, in den die Restwärme der Abgasströme aus dem Abgaskanal 20 und dem Abgasbypasskanal 13 zum Vorwärmen von Speisewasser 22 für den Wassereintritt 5 des Abhitzekessels 1 benutzt werden. Schließlich verläßt der gesamte Abgasstrom den Speisewasservorwärmer 21 über einen Abgasaustritt 23 und wird einem Kamin zugeführt.

Bezugszeichenliste:

1 Dreizug-Abhitzekessel
2 Rohrzug
3 Flammrohr
4 Rohrzug
5 Wassereintritt
6 Wasserstand
7 Dampfaustritt
8 Abgasstrom
9 Eintrittssammler
10 Austrittssammler
11 Verbindungsrohr
12 Brennerzuführung
13 Abgasbypasskanal
14 Klappe
15 Frischluftzufuhrleitung
16 Klappe
17 Gebläse
18 Brenner
19 Wendekammer
20 Abgaskanal
21 Speisewasservorwärmer
22 Speisewasser
23 Abgasaustritt

Claims

1. Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung für eine Dampf erzeugung unter Nutzung der Abhitze eines Abgaserzeugers, mit einem wassergespeisten Dampfkessel (1), mehreren hinter einander geschalteten und in dem Dampfkessel (1) angeordneten Rohrzügen (2, 3, 4) für den Abgasstrom (8) des Abgaserzeugers, wobei die Zusatzfeuerung (18) einem der Rohrzüge (2, 3, 4) vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom (8) in einen als Rohrbündel ausgebildeten, ersten Rohrzug eingespeist und über den Zusatzbrenner (18) in einen zweiten Rohrzug (3) geführt wird.

2. Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzfeuerung ein Brenner (18), insbesondere Gas-, Öl- oder Feststoffbrenner ist.

3. Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Rohrzug ein von dem Brenner (18) befeuertes Flammrohr (3) ist.

4. Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zug ein Rohrzug ist, dem ein Flächenbrenner vorgeschaltet ist.

5. Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Zug ein dritter Rohrzug (4) nachgeschaltet ist.

6. Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem ersten Rohrzug (2) ein Abgaspypass (13) geschaltet ist, über den ein mittels einer Regulierklappe (14) einstellbarer Abgasstrom abgezweigt werden kann.

7. Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom aus dem Abgasbypass (13) und/oder den hintereinander geschalteten Rohrzügen (2, 3, 4) einem Speisewasservorwärmer (21) für das Speisewasser (22) des Dampfkessels (1) zugeführt wird.

8. Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzfeuerung (18) ein Gebläse (17) vorgeschaltet ist.

9. Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzfeuerung (18) und gegebenenfalls dem Gebläse (17) eine Frischluftzufuhrleitung (15) vorgeschaltet ist, über die ein mittels einer Regulierklappe (16) einstellbarer Frischluft strom in den Abgasstrom eingemischt werden kann.