DE838612C

DE838612C - Gas heater

Info

Publication number: DE838612C
Application number: DEA3087A
Authority: DE
Original assignee: Aktiengesellschaft fuer Technische Studien
Current assignee: Aktiengesellschaft fuer Technische Studien
Priority date: 1942-01-30
Filing date: 1942-03-13
Publication date: 1952-05-12

Description

Gaserhitzer Die Erfindung betriitt einen Gaserhitzer, insbe->ondere für \\"ärniekraftanlageti, in denen mindestens der größere Teil eines gasförmigen Arbeitsmittel, vorzugsweise Luft, einen Kreislauf beschreibt und durch äußere Wärmezufuhr mittelbar zii erhitzen ist.Gas heater The invention concerns a gas heater, in particular for \\ "ärniekraftanlageti, in which at least the greater part of a gaseous Working medium, preferably air, describes a cycle and by external heat supply is heated indirectly zii.

In Anlagen dieser Art ist das Arbeitsmittel auf Goo'' C und nichr zu erhitzen. Anderseits sollte der I )i-uck<tlifall, den (las _\rbeitstnittel beim Durch-.#triiinei des 1?rhitzers erfährt, möglichst klein sein, da ein solcher den Gesamtwirkungsgrad der Anlage liiiclist ungünstig beeinträchtigt. Die Strömungsgeschw-indigkeit des Arbeitsmittels im Innern des Erhitzers läßt sic'li deshalb nicht ohne weiteres so groß wählen, wie es ein guter Wäritieübergatig wünschenswert erscheinen läßt. Folglich bestellt die Gefahr, daß die für die Baustoffe maximal zugelassene Temperatur wenigstens in dem durch Strahlung beheizten Teil des Erhitzers überschritten wird.In systems of this type, the work equipment is on Goo '' C and nichr to heat. On the other hand, the I) i-uck <tlifall, the (las _ \ rbeitstittel when through -. # triiinei des 1? rhitzers learns to be as small as possible, as such the overall efficiency of the plant liiiclist is adversely affected. The flow velocity The working medium inside the heater is therefore not easy to leave choose as large as a good warmth makes it seem desirable. Consequently, there is a risk that the maximum permitted temperature for the building materials is exceeded at least in the part of the heater heated by radiation.

Für die Erzielung eines guten Wirkungsgrades von Anlagen der hier in Betracht kommenden Art ist es ferner erforderlich, daß die Wärme der Feuergase so weitgehend wie möglich ausgenutzt wird; die Rauchgase sollten somit den Erhitzer mit mÖgliclist tiefer Temperatur <<erlassen.For the achievement of a good degree of efficiency of plants the here In consideration of the type it is also necessary that the heat of the fire gases is exploited as much as possible; the flue gases should therefore pass the heater with possible low temperature << issued.

Uni diesen verschiedenen Forderungen Rechnung zu tragen und um ferner einen Erhitzer zu schaffen, der zum Übertragen einer bestimmten Wärmemenge eine verhältnismäßig kleine Heizfläche benötigt, trotzdem aber große Sicherheit gegen eine zu starke Erhitzung der Baustoffe gewährleistet, durchströmt in einem Erhitzer gemäß der Erfindung das zu erhitzende Arbeitsmittel einen hauptsächlich durch Strahlung und einen durch Berührung beheizten Teil des Erhitzers in ,zwei Parallelströmen, und zwar den hauptsächlich durch Strahlung beheizten Teil im Gleichstrom und den durch Berührung beheizten Teil im Gegenstrom zu den Feuergasen.Uni to take these different demands into account and to further To create a heater that can transfer a certain amount of heat a relatively small heating surface required, but still great security against too strong Heating of the building materials guaranteed, flows through in a heater according to the invention the working fluid to be heated is mainly one by radiation and a touch heated part of the heater in, two Parallel currents, namely the part, which is mainly heated by radiation, in direct current and the touch heated part in countercurrent to the flue gases.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellungsweise veranschaulicht.The drawing shows an example embodiment of the subject matter of the invention illustrated in a simplified representation.

In der Figur bezeichnet i den Feuerraum eines Ölgefeuerten Erhitzers A einer im übrigen nicht gezeigten Wärmekraftanlage, in welcher Luft als Arbeitsmittel einen Kreislauf beschreibt, wobei sie in mindestens einem Verdichter auf höheren Druck gebracht, im Erhitzer A durch äußere Wärmezufuhr mittelbar erhitzt und hierauf in mindestens einer "Turbine, die Leistung sowohl an den Verdichter als auch an einen Nutzleistungsempfänger abgibt, entspannt wird. 3 bezeichnet einen Bremer, dem Verbrennungsluft durch eine Leitung 2 und Brennstoff durch eine Leitung 4 zugeführt werden. Die Brennkammer i ist mit Rohren 5 ausgekleidet, die von der zii erwärmenden Luft des Kreislaufes durchströmt werden. Ein Teil der in den Feuergasen enthaltenen Wärme wird in dieser Brennkammer i hauptsächlich durch Strahlung an die Rohre 5 übertragen, ein Teil wird jedoch auch durch Berührung an die Rohre 5 abgegeben. Von der Brennkammer i gelangen die Feuergase in einen zweiten Raum i i, in welchem ein Rohrsystem 7 angeordnet ist, dem die Feuergase durch Berührung Wärme abgeben. Die im Erhitzer A zu erwärmende Luft strömt durch eine Leitung 12 zu und unterteilt sich dann an der Stelle 6 in zwei Parallelströme, von denen der eine ini Gleichstrom dem hauptsächlich durch Strahlung beheizten Rohrteil 5 und der andere im Gegenstrom zu den Feuergasen den durch Berührung beheizten Rolirtei17 durchströmt. Die dabei erhitzten Parallelströme vereinigen sich wieder an der Stelle 13, wo sie dann in eine Leitung r4 übertreten, welche einen weiteren Bestandteil des Kreislaufes bildet, den die in der beschriebenen Weise erhitzte Luft zu durchlaufen hat. Die aus dem Raum i i abströmenden Gase. d. h. also das, was für gewöhnlich Rauchgase genannt wird, gehen hierauf noch durch einen Vorwärmer 8 hindurch, in welchem die dem Brenner 3 zuzuführende, ein Rohrsystem 9 durchströmende Verbrennungsluft vorgewärmt wird. Die stark abgekühlten Rauchgase gelangen schließlich durch einen Kamin io ins Freie.In the figure, i denotes the combustion chamber of an oil-fired heater A of a thermal power plant, otherwise not shown, in which air is used as the working medium describes a cycle, with at least one compressor on higher Brought pressure, heated indirectly in the heater A by external heat input and then in at least one "turbine, the power both to the compressor and to gives a benefit recipient, is relaxed. 3 denotes a man from Bremen, the combustion air is fed through a line 2 and fuel through a line 4 will. The combustion chamber i is lined with tubes 5, which are heated by the zii Air of the circuit are flowed through. Part of that contained in the fire gases In this combustion chamber i, heat is mainly transmitted to the tubes 5 by radiation transferred, but a part is also delivered to the tubes 5 by contact. From the combustion chamber i the fire gases get into a second room i i, in which a pipe system 7 is arranged, to which the fire gases give off heat by touch. The air to be heated in the heater A flows through a line 12 to and subdivided then at point 6 into two parallel currents, one of which is a direct current the pipe part 5, which is mainly heated by radiation, and the other in countercurrent to the fire gases flows through the Rolirtei17 heated by contact. The one with it heated parallel currents reunite at point 13, where they then turn into cross a line r4, which forms a further part of the circuit, which the air heated in the manner described has to pass through. The ones from the Space i i outflowing gases. d. H. so what is commonly called smoke then go through a preheater 8, in which the burner 3 to be supplied, a pipe system 9 flowing through combustion air is preheated. The strongly cooled flue gases finally get outside through a chimney.

L -m sich ein Bild über die Vorgänge im besehriehenen Erhitzer A machen zu können, sei erwähnt, <lakl die zu erwärmende Luft in dem liauptsäc'hlicli durch Strahlung beheizten Rohrteil 5 durch die im Gleichstrom damit fließenden Feuergase z. B. von 30J C auf 6oo° C und in dem durch Berührung beheizten Rohrteil 7 durch die im Gegenstrom fließenden Feuergase ebenfalls von 300° C auf 6oo° C erhitzt werden kann, bei einerAbkühlung der Feuergase im Brennraum i von z. B. iooo° C auf etwa 9oo 1»s 95o' C, im Raum i i von 95o° C auf etwa 55o" C und im Luftvorwärmer S von etwa 5=o° C auf 25o° C.L - to get an idea of the processes in the designated heater A. to be able to, it should be mentioned, <lakl the air to be heated in the main bag tube part 5 heated by radiation by the fire gases flowing therewith in cocurrent z. B. from 30.degree. C. to 600.degree. C. and in the tubular part 7 heated by contact the countercurrent flowing fire gases are also heated from 300 ° C to 600 ° C can, with a cooling of the fire gases in the combustion chamber i of e.g. B. iooo ° C to about 9oo 1 »s 95o 'C, in room i i from 95o ° C to about 55o" C and in the air preheater S from about 5 = o ° C to 25o ° C.

Abgesehen davon, daß sich in dem beschriebenen Erhitzer bei verhältnismäßig kleinem Baustoffaufwand ein guter Wärmeaustausch erzielen läßt, bietet er den weiteren Vorteil, daß der in den.Rohrteilen 5 und 7 in Kauf zu nehmende Druckabfall, bei gleicher Luftgeschwindigkeit, wesentlich kleiner ausfällt, als wenn die zu erwärmende Luft diese Teile 5, 7 der Reihe nach durchströmen würde. Die Strömungsgeschwindigkeit kann daher, bei gleichem Druckabfall im Erhitzer wie bisher, wesentlich größer gewählt werden, was den günstigen `'Wärmeaustausch und zusammenhängend damit die angestrebte Betriebssicherheit vor allem im Strahlungsteil gewährleistet.Apart from the fact that in the heater described there is relatively A good heat exchange can be achieved with little building material expenditure, it offers the other Advantage that the pressure drop to be accepted in den.Rohrteile 5 and 7 at same air speed, is much smaller than when the one to be heated Air would flow through these parts 5, 7 in sequence. The flow rate can therefore be chosen to be significantly larger with the same pressure drop in the heater as before be what the favorable '' heat exchange and related to it the desired Operational safety guaranteed, especially in the radiation part.

Durch entsprechende Mahl der Rohrabmessungen läßt sich eine gewünschte Mengenbeaufschlagung der beiden Rohrteile 5 und 7 erreichen, wobei die Luft vorzugsweise praktisch auf dieselbe Temperatur erhitzt wird. Vornehmlich der Rohrteil .5 wird in Strömungsrichtung mit abgestuften Durchmessern ausgeführt, um den örtlichen GesiAiwindigkeiten der zu erhitzenden Luft die für den Wärmeübergang bei den entsprechenden Temperaturen notwendigen Werte zu geben und trotzdem mit einem Mindestmaß von Druckabfall auszukommen.By appropriately grinding the pipe dimensions, a desired Achieve volume loading of the two pipe parts 5 and 7, the air preferably is heated to practically the same temperature. Mainly the pipe part .5 is Executed in the direction of flow with graduated diameters to match the local velocities of the air to be heated that for the heat transfer at the corresponding temperatures to give the necessary values and still get by with a minimum of pressure drop.

Da ein gewisser Druckabfall in den Rohren zur Erzielüng einer gleichmäßigen Beaufschlagung parallel geschalteter Rohrteile notwendig ist, werden dieRohredesRohrteils5 zweckmäßig inStrömungsrichtung mit abnehmendem Durchmesser ausgeführt. Das am Austrittsende des zu erhitzenden Arbeitsmittels gelegene Rohrstück mit engstem Querschnitt erzeugt dann den für die gleichmäßige Beaufsc'hlagung der parallel geschalteten Rohre des Teiles 5 erforderlichen Druckabfall. Gleichzeitig ist die erforderliche Wärmewegfuhr im Innern der Rohre des Teiles 5 trotz des kleinen Temperaturunterschiedes zwischen Arbeitsmittel (Luft) und der höchstzulässigen Rohrwandtemperatur infolge der hohen Geschwindigkeit des Arbeitsmittels gewährleistet. Eine zusätzliche Beeinflussung der Wärmezufuhr läßt sich mit Hilfe von Regelorganen erreichen, welche die durch die Teile 5 und 7 ström@ende Luftmenge zu beeinflussen gestatten.Because a certain pressure drop in the pipes to achieve a uniform If it is necessary to act on pipe parts connected in parallel, the pipes of the pipe part5 expediently designed with a decreasing diameter in the direction of flow. The one at the exit end of the working fluid to be heated, the pipe section with the narrowest cross-section is generated then the one for the uniform exposure of the parallel pipes of the Part 5 required pressure drop. At the same time, the required heat removal inside the tubes of part 5 despite the small temperature difference between Working medium (air) and the maximum permissible pipe wall temperature due to the high Guaranteed speed of the work equipment. An additional influence the heat supply can be achieved with the help of control organs, which the through allow parts 5 and 7 to influence the amount of air flowing.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Gas heaters, especially for thermal power plants, in which at least the greater part of a gaseous working medium, preferably Air describes a cycle and can be heated indirectly by external heat input is, characterized in that the working fluid to be heated is mainly one by radiation and a part of the heater heated by contact in two parallel flows flows through, namely the 'mainly by radiation heated part in direct current and the touch heated part in countercurrent to the flue gases.

2. Gas heater according to claim i, characterized in that the two parallel flows flow through heater parts are dimensioned so that the working fluid in both dividers is heated practically at the same level.

3. Gas heater according to claim i, characterized in that that adjustable organs regulate the amount of working medium flowing through each litz part allow to influence. Gas heater according to claim i, characterized in that the diameter of the tubes of the radiation heated part in the direction of flow of the work equipment decreases.