DE843731C - Regenerativ-Luftvorwaermer - Google Patents

Description

• Regenerativ-Luftvorwärmer

  Die FÄrfndwig li;@zieht sich auf einen Regenerativ-

  Luftvorwärtncr, l@auart l.jungströ ni, mit einem

  durch radiale Zwischenwände in einzelne, Regene-

  rativniasse enthaltende Sektoren unterteiltest Rotor

  und Gas- sowie 1.tiftanschlüssen an beiden Stirn-

  seiten des Rotors und darin angeordneten Platten-

  einbauten, die atis heißest lasen Wärme aufnehmen

  und an anderen Stellen an durchströmende Luft

  wieder abgeben, die als Verbrennungsluft od. dgl.

  verwendet wird.

  In den modernen Kraftanlagen gebieten die

  holten I3retitistoftkosten, auf eine höchste Wirksam-

  keit der \V<irmeausnutztitig hinzuarbeiten und ins-

  besondere aus den X'erliretinungsgaseti so viel

  Wärme wie nur irgeittl miiglich wieder zurückzu-

  I;e\vitineti. Dies muß bei völliger Ausnutzung des Wärmegefälles in unilaufenden Lufterhitzern zu dem Ergebnis führen, daß die Verbrennungsgase am kalten Ende des Wärmeaustausches den Taupunkt der Gase mit dem Ergebnis erreichen, daß auf der Wärmeübertragungsfläche sich Kondenswasser abscheidet. Diese Wasserabscheidung macht die Oberflächen anfällig für den Angriff der Gase und ihrer Bestandteile einschließlich der auf der Oberfläche niedergeschlagenen festen Bestandteile in Verbindung mit solchen Korrosivteilchen der Gase, welche von den Niederschlägen absorbiert werden. Uni diese Korrosions- und Zerstörpngserscheinutigen am kalten Ende des Luftvorwärmers zti vermeiden, hat man früher vorgeschlagen, besonderes Material anzuwenden, z. B. emaillierte Stahlbleche, Aluminium usw., was aber offenbar recht kostspielig ist.
• Bei Versuchen mit Aluminium als Einbaumaterial für die Wärmeaustäuschflächen im kalten Ende von Ljungström-Luftvorwärmern hat sich ergeben, daß dünnwandige Aluminiumbleche außerordentlich schnell zerstört werden, wenn sie bei niedrigen Temperaturen der Einwirkung von schwefelhaltigen Gasen ausgesetzt sind. Andererseits wurde gefunden, daß durch Vermehrung der Festigkeit der Oberfläche in einer nachstehend beschriebenen Weise das Ausmaß der Zerstörung wesentlich verringert werden kann. Es ist anzunehmen, daß diese Erscheinungen darauf zurückzuführen sind, daß bei Verwendung von dünnen Blechen oder Oberflächen von ungenügender Festigkeit die auf der Metalloberfläche gebildeten schützenden Oxyde oder Schichten abblättern und dadurch immer wieder das Metall von neuem der Einwirkung der Gase und ihrer Korrosivbestandteile ausgesetzt wird.
• Die Beeinträchtigung der Wärmeübertragungsflächen durch darauf sich anhäufende Niederschläge verlangt die Reinigung der Oberflächen mit Hilfe von Wasser, Luft oder Dampf, und die Schärfe der Strahlen dieser Reinigungsmittel verursachen häufig Beeinträchtigung oder Zerstörung der Einbauten.
• Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung die Regenerativmasse, vorzugsweise in der kalten Zone des Rotors, aus die Sektoren ausfüllenden, korrosionsbeständigen Blocksegmenten gebildet, in denen die Wä rmeaustauschoberft.äche in der Weise hergestellt wird, daß die Blöcke mit dicht beieinander liegenden, durchgehenden Kanälen entweder durch Guß oder durch Ausbohren der Kanäle aus einem Block gebildet werden.
• Diese Maßnahme der Verwendung von @X'ärmeaustauschblöcken, vorzugsweise im kalten Ende des Vor"värmers, erleichtert auch die Reinigung der wärmeaustauschenden Oberflächen insofern. als die Blöcke als Ganzes zum Zwecke der Reinigung bzw. des Austausches aus dem Rotor entfernt und darin wieder eingesetzt werden können.
• Die Erfindung betrifft weiterhin eine bauliche Ausbildung des Wärmeaustauschers in der Weise, claß der Austausch der einzelnen Blöcke ohne Betriebsstörung erfolgen kann, und zwar dadurch, daß wenigstens ein Ersatzblock vorgesehen wird, der bei Herausnahme eines im Betrieb gewesenen Blockes an die Stelle des letzteren tritt.
• Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt. Hier zeigt Fig. i eine perspektivische Ansicht des neuen Wärmeaustauschers, Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch den zylindrischen Teil des Wärmeaustauschers.
• Fig. 3 einen radialen Schnitt, Fig. -4 einen Blockeinsatz gemäß der Erfindung. Fig. 5 einen Schnitt durch die bekannten Blechcinl>auten eines Ljungström-Vorwärmers, Fig. 6 einen Schnitt durch einen Block mit rechteckigen Kanälen, Fig. 7 einen Schnitt durch einen Block mit zylindrischen Kanälen und Fig. 8 einen senkrechten Schnitt durch einen Vorwärmer, in welchem in der 'heißen Zone des Vorwärmers aus einem Stück bestehende Blechelemente aus hitzebeständigem und am kalten Ende Blöcke aus korrosionsfestem Baustoff angeordnet sind.
• In der Zeichnung ist mit i o der zylindrische Mantel (Fig. 3) eines Luftvorwärmerrotors bezeichnet, der in an sich bekannter Weise durch radiale Trennwände i i in keilförmige Segmente eingeteilt ist. Die Teilwände i i verbinden den äußeren llatitel to mit der rohrförmigen Mittelachse 12, die von einem :Motor mit L11>ersetzungsgetriebe 13 langsam laufend angetrieben wird. Die einzelnen Segmente enthalten nach bekannter Vorschrift regeneratives Wärmeübertragungsinaterial, welches aus dem durch den Kanal 1.5 eintretenden, heißen Gas Wärme aufnimmt. Das Gas entweicht zur `'Wärmeabgabe durch den Auslaß 16, der in bekannter `'<-'eise an einen nicht dargestellten Ventilator angeschlossen ist. lief Drehung des Rotors gelangt die mit Wärme aufgeladene Regenerativmasse in den durch den Elnlaß 17 eintretenden Luftstrom und gibt an diesen die aufgenommene Wärme ab. Danach wird die l.tift durch den Auslaß 18 mittels eines nicht gezeigten Ventilators abgezogen und ihrem Verwendungsort, beispielsweise einer Feuerung, zugeführt. Der lZotor ist eingeschlossen in den zylindrischen Außenmantel 20, der auf beiden Stirnseiten mit :i#1>deckl>latten 21 abgeschlössen wird, in denen Öffnungen 22 zum Durchlaß der Gas- und Luftströme vorgesehen sind.
• Wie üblich, ist der größere Teil der regenerativen Oberflächenmasse 2.4 in Gestält von eingebauten, abwechselnd. ebenen und gewellten Platten 30, 31 ausgeführt; zwischen denen die Durchströmungskanäle 32 gebildet sind (Fig. j). Am kalten Ende des Rotors aber, wo einerseits die kalte Frischluft eintritt und andererseits die abgekühlten Gase austreten, ist die regenerative Einbaumasse in Gestalt von aus einem Stück bestehenden Blocksegmenten ausgebildet, wie ein solches in Fig. 4 dargestellt ist. Diese Blocksegmente sind vorzugsweise als Metallgußstücke ausgeführt. Man kann aber auch die von oben nach unten durchgehenden Kanäle aus Metall-Blöcken ausbohren, so daß von oben nach unten durchgehende Kanäle 34 entstehen, die parallel zur Rotorachse verlaufen. Diese Kanäle können beliebigen Querschnitt besitzen, nämlich, wie Fig: q zeigt, quadratischen oder gemäß Fig. 6 rechteckigen bzw. nach Fig. 7 zylindrischen.
• Die je aus einem Stück bestehenden Wärmeaustauschblöcke sind unter sich gleich, so daß sie unter sich austauschbar sind. In besonders großen Luftvorwärmern, in denen die Blocksegmente so groß und so schwer werden, daß ihre Handhabung Schwierigkeiten machen könnte, empfiehlt es sich, die einzelnen Blocksegmenteinsätze mehrteilig zu machen. Jedenfalls müssen die Blocksegmente so

  bemesse» sein. Mali sowohl ihr Einbau als auch ihre

  :\uswechslu»9 w:ihre»d des Betriebes leicht durch-

  führhar sind.

  I )ic einzelnen lilockse-inellte 33 ruhen im Rotor

  auf Stutzen 35 (Fig. 2) und enden außen in je einer

  9e\v(,ll)teii Metallplatte 36 (Fig. 4), welche den

  Rotormantel to bilden.

  I)ie Blockeletne»te werde» durch die öifnungen

  37 (1# ig. i) in die durch die radialen Zwischenwände

  i i gebildeten Segtnentkatnmern eingesetzt und

  darin durch eine \'ei-riegelting gehalten. Diese Ver-

  riegelung bestellt aus einem Spa»nlriigel .4o, der an

  s(-inein freien Hilde in Haltelager 41 eingreift und

  mittels einer.Sl)ati»scliratil)e 42 gegen die .\ußen-

  w<tll<ltin9 3( ) il es Se9mc#»tl)luckes 33 verspannt

  tvil-d (F19.3). Nach Lösung der Verriegelung kann

  der Block durch die (W,111119 37 frei herausgezogen

  werden.

  Zum 1?iti- und .\usfahren der Blocksegmente

  kann ein auf Schienen laufender Kran .+6 ange-

  urdnet sei» (Fig. i ), an welchem eine mit Gegen-

  #I'c#wicht belastete Schulstange 48 hängt, welche die

  einzelnen Segnietite erfassen, ein- und ausschieben

  und i» ein 1Zeiiiigtiitgsl)a<1 5o absenken kann.

  (@ewüiuilich ist derVorwärmerrotor in zwölf @ek-

  t@lre#li eingeteilt, in <leiten je ein Blocksegment eilige-

  setzt ist. Kill dreizehntes BI<xksegmcut stellt bereit,

  tim i» Zeiten geringer Belastung, z. i-3. am Wochen-

  ell ( Ic, in kurzer Zeit, etwa in 2 Stunden, alle

  Segine»te reinigen zti kiinlien. Dies geschieht in der

  \\'eisc#. <1a13 zun:ichst ein Block aus dem zti reinigen-

  den Vorw:irnier ausgefahren u11<1 in (las Reinigungs-

  1)ad versenkt wir<,. Darauf wird der 1)er,2itstehende,

  dreizelnite. satil)ere 1311)c1 in (NS entleerte Fach

  wieder eingefiihrt und verriegelt. Nach etwa einer

  Umdrehung des \'I)rwärrners ist der Block im Rei-

  nigungsbad 5o -(reinigt und stellt null bereit zur

  :\uswerlislu»g tilit <lein nächsten aus (lern Rotor

  herauszuziehenden Blocksegment. Dieser Vorgang

  wiederholt sich zwiilfinal hintereinander innerhalb

  kurzer Zeit, so <1a(.1 ohne praktische Betriebsunter-

  brechung die Reinigung möglich ist.

  Der Vorteil der neuen Bauart liegt auf der Hand:

  denn es ist offenbar bequemer und wirtschaftlicher,

  ein einziges Blocksegnietit auszuwechseln als die

  einzelnen l)lecheinbauten oder Blechpakete, wie das

  bisher notwendig war. Dieser Vorgang tritt beson-

  ders <tann in Erscheinung. wenn es sich um den

  Betrieb einer Kesselanlage oder ähnlichen Feuerung

  handelt, in welcher der I_uftvorwärmer zerstören-

  den (lasen finit hohem Schwefel- und Vanadium-

  Gelialt ausgesetzt ist.

  Di(# Blocksegmente haben eine seht \viderstands-

  f:iliige ()herfl:iche. die gegen die Einwirkung von

  Stralilreitii,ti»9svori-iclittttigett unettipfindlich sind.

  Sie sind ferner von heilen Seiten gVich, so (laß jede

  Stirnfläche atn kältesten Ende des Wärmeaus-

  tauschers liegen kann. 1)1e Blöcke sind ferner

  günstig für den Versand, insofern sie gegen Stöße

  und Beschädigungen unempfindlicher sind als Blech-

  Pakete oder lose Elemente. Auch für solche Luft-

  in denen aus 1#:rsparnisgriinden die be-

  kannten Stralildüsenreiniger wegfallen, bieten die

  Blocksegmente ein geeignetes Mittel, um die Korrosion und die Zusammensetzung der Wärmeaustauschflächen zu vermeiden.
• Als Haustoff für die Blockelemente wird wegen seiner hohen Korrosionsfestigkeit Gußeisen bevorzugt, jedoch kann statf dessen jedes andere geeignete Metall zum Gießen der Blocksegmente Anwendung finden.
• Beim Vergleich der Fig. 5 und 6 ist festzustellen, (laß ein aus einem Stück gegossener Wärmeaustauscheinsatz den gleichen hydraulischen Durchmesser (hydraulic diameter) hat wie ein Platteneinbau. aber pro Raumeinheit eine geringere Berührungsoberfläche und ebenso einen geringeren freien Ouerschnitt, wodurch sich die Strömungsgeschwindigkeit der durchströmenden Gase mit der Wirkung erhöht, (laß der Ansatz von Verunreinigungen an den wärmeaustauschenden Oberflächen verringert wird. Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform des Blocksegmentes, mit einem etwas größeren hydraulischen Durchmesser, aber weitere Verminderung der berührten Oberfläche und des freien Durchgangsquerschnittes.
• Fig. 8 zeigt schematisch einen Ljungström-Wärmeaustauscher, in -,velchem in der kalten Zone des Rotors korrosionsfeste Blocksegmente 33 und in der heißen Zone Blocksegmente 5o aus' hitzebeständigem Baustoff angeordnet sind. Dazwischen ist auf einem Siebblech 52 eine lose Schüttung 51 aus körnigem oder ähnlich gestaltetem Wärmeaustatischstoff angeordnet.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: t . Regenerativ - Luftvorwärmer mit einem. durch radiale Zwischenwände in einzelne, Regenerativmasse enthaltene Sektoren unterteilten Rotor und Gas- sowie Luftanschlüssen an beiden Stirnseiten des Rotors, dadurch gekennzeichnet, (laß die Regenerativmasse, vorzugsweise in der kalten Zone des Rotors, aus die Sektoren ausfüllenden, korrosionsbeständigen Blocksegmenten (33) besteht.
2. 2. Luftvorwärmer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Blocksegmente ein- oder mehrteilig ausgebildet sind.
3. 3. Luftvorwärmer nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blocksegmente (33) als Wahenkörper mit im wesentlichen parallel zur Rotorachse verlaufenden Kanälen (34) ausgebildet sind.
4. 4. Luftvorwärmer nach einem derAnsprüche i his 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blocksegmente am äußeren Umfange durch eine dem Außenmantel des Rotors entsprechend gekrümmte Mantelteilfläche (36) abgeschlossen sind.
5. 5. Luftvorwärmer nach :Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Blocksegmente aus Metall, vorzugsweise aus Gußeisen, bestehen.
6. 6.Luftvorwärmer nach einem der Ansprüche i his 5, dadurch gekennzeichnet, daB die Blocksegmente im Rotor einzeln in radialer Richtung ein- und ausfahrbar angeordnet sind.
7. 7. Luftvorwärmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Blocksegmente im Rotor durch je eine eigene Verriegelung (40) in ihrer Arbeitslage gehalten werden. S. Luftvorwärmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Vorwärmergehäusemantel eine mittels einer Tür (44) verschließbare Öffnung (37) vorgesehen ist, durch welche die Blocksegmente einzeln ein- und ausgefahren werden können.