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Kohlenstaubbe'feuerter Lufterhitzer für Heißluftturbinen Die Erfindung
betrifft einen Lufterhitzer mit Kohlenstaubfeuerung für eine Heißluftturbinenanlage,
in dessen Feuerraum vor den Wandkühlrohren feuerseitig ein zusammenhängender, die
Kühlrohre nicht berührender Schutzschirm angeordnet ist. Sie besteht darin, daß
der Schutzschirm aus zunderbeständigem, metallischem Werkstoff besteht.
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Bei Lufterhitzeranlagen mit Kohlenstaubfeuerung ergibt die Anwendung
der Strahlungserhitzung in Verbindung mit einer Feuerung unter Atmosphärendruck
die einfachste Auslegung. Die mittlere Temperatur im Feuerraum wird dabei durch
Rückführung eines beachtlichen Anteiles abgekühlter Rauchgase so weit herabgesetzt,
daß eine Überschreitung der zulässigen Beanspruchung des Rohrwerkstoffes ausgeschaltet
ist. Es ist auch bekannt, im Feuerraum einen mit den Rohren nicht verbundenen Schutzschirm
aus feuerfestem Werkstoff vor die Rohre zu legen, um auf diese Weise den Werkstoff
der Rohre vor der unmittelbaren Einwirkung der Flamme zu schützen. Derartige Schutzschirme
müssen jedoch, da ihre mechanische Festigkeit gering ist, entweder in beträchtlicher
Stärke ausgeführt werden, oder es sind bei geringerer Stärke des Schutzschirmes
zahlreiche Verankerungen erforderlich, deren Ausführung im Hinblick auf die hohen
Temperaturen Schwierigkeiten bereitet. Daher kann auch bei Anordnung eines feuerfesten
Schutzschirmes nicht auf die Rückführung verhältnismäßig großer Mengen abgekühlter
Rauchgase verzichtet werden, wenn die Temperatur des Schirmes in erträglichen Grenzen
gehalten werden soll.
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Die Rückführung großer Rauchgasmengen bedingt jedoch eine Vergrößerung
sämtlicher Rauchgaswege,
mithin eine Vergrößerung des Raumbedarfes
und eine nicht unwesentliche Erhöhung der Anlagekosten. Gemäß der Erfindung wird
daher eine Lösung vorgeschlagen, die es ermöglicht, den Anteil der rückgesaugten
Rauchgase beträchtlich zu verkleinern. Es wird feuerungsseitig vor den durch Strahlung
aus dem Feuerraum beheizten Rohren ein Schutzschirm aus zunderbeständigem, metallischem
Werkstoff angeordnet, der eine Temperatur von iioo° C vertragen kann. Durch diesen
Schirm wird die aus dem Feuerraum aufgenommene Strahlung zur Hälfte zum Feuerraum
reflektiert, zur Hälfte an die hinter dem Schirm liegende Strahlungsheizfläche abgestrahlt.
Diese Halbierung der Flammenstrahlung läßt eine bedeutende Erhöhung der mittleren
Feuerraumtemperatür zu, die gleichbedeutend ist mit einer Verkleinerung der rückgeführten
Rauchgasmenge.
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Der Schirm wird zweckmäßig aus einzelnen, sich am Rande etwas übergreifenden
Blechtafeln zusammengesetzt, .die einzeln am Tragrost der Feuerraumwand aufgehängt
sind. Auf diese Weise kann sich jede Tafel den Wärmedehnungen entsprechend bewegen.
Da der Strahlungsschirm ferner mit den Rohren der Heizfläche nicht in Verbindung
steht, ist eine voneinander unabhängige "Dehnungsmöglichkeit beider Teile gewährleistet.
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Die hohe Temperatur des Strahlungsschirmes begünstigt das Festhaften
klebefähiger Flugaschenteilchen. Es muß daher eine solche Anordnung getroffen werden,
daß Schlacke- und Flugaschenteilchen nicht in Berührung mit der Schirmfläche gelangen
können. Die Erfindung schlägt demgemäß vor, den Brenner- in .an sich bekannter Weise
in der lotrechten Mittel.aohse des Feuerraumes anzuordnen, um die Flamme vor allem
auf .den um die Mittelachse liegenden Teildes Feuerraumes zu beschränken. Der Brenner
kann dabei als Strahlen-oder Drallbrenner ausgebildet sein. Gleichzeitig wird eine
beschränkte Rückführung 'abgekühlter Rauchgase zu dem Zweck angewandt, zwischen
Flamme und Strahlungsschirm einen Schleier kühler Rauchgase zu legen, durch den
nach außen wandernde Teilchen, ehe sie zu dem Schirm gelangen, abgekühlt und verfestigt
werden. Die geringe Haftfähigkeit der Teilchen in diesem Zustand verhindert die
Bildung festhaftender Ansätze an dem Schirm.
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Um die Kühlwirkung des Rauchgasschleiers möglichst wirksam zu machen
und einen zusammenhängenden Schleier zu bilden, wird gemäß der Er-Findung vorgeschlagen,
die Rauchgase tangential in den Feuerraum einzublasen. Der Strahlungsschirm behindert
das Einblasen der Rauchgase nicht, wenn die Düsen an den Stoßstellen der Schirmbleche
angeordnet werden und durch Ausbiegen des Übergreifenden Bleches ein entsprechender
Ausblaseschlitz geschaffen wird.
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In den gleichen Ausblaseschlitzen, die für die Einblasung der rückgeführten
Rauchgase ausgebildet sind, können gleichzeitig Düsen für ein Blasmittel höheren
Druckes, zweckmäßig Preßluft, angeordnet werden, mit welchen die an der Innenseite
des Stra:lilungsschirmes entstehenden Flugaschenansätze abgeblasen werden können.
Da diese Reini gungsdüsen ebenfalls in mehreren Reihen übereinanderliegen, können
die Blasdüsen auch so ausgebildet sein, daß die Querschnitte für das Eintblasen
der Rauchgase und des Reinigungsmittels in einer Düse vereinigt sind, um die Anordnung
getrennter Düsen zu vermeiden und so die Anzahl der Düsen zu verringern.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i einen lötrechten Längsschnitt durch eine Lufterhitzeranlage,
Abb.2 einen lotrechten Querschnitt durch die Lufterhitzeranlage nach Abb. i, Abb.
3 eine Draufsicht.
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- Der -Feuerraum. i; der die Form eines stehenden Zylinders oder vielseitigen
Prismas haben kann, wird von dem in seiner lotrechten Achse angeordneten Brenner
2 beheizt. Das Staub-Luft-Gemisch wird durch das Rohr 3 zugeführt, durch Spiralbleche
4 vor dem Brenner nochmals durchwirbelt und tritt durch die Öffnungen 5 fächerförmig
nach allen -Seiten in den Brennraum i aus. Die Staubluftöffnüngen 5 sind allseitig
von Öffnungen 6 umgeben, durch welche Zweitluft ausgeblasen wird, die über den Luftraum
7 zuströmt. Durch weitere Öffnungen 8:. tritt ebenfalls Luft in .den Brennraum aus,
die über die Kanäle 9 aus dem Luftraum io kommt. Die Luftzuführungskanäle zu den
Lufträumen 7 und i o, .die mit Regelvorrichtungen versehen sind, sind nicht dargestellt.
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Die Wände des Brennraumes i sind -durch die Rohre i i geschützt, welche
in Parallelschaltung den Verteiler 12 mit dem Sammler 13 verbinden. Zum Schutz gegen
die Einstrahlung aus dem Brennraum ist vor den. Rohren i i der Schutzschirm 14 angeordnet,
der aus einem bei iioo°. C noch zunderbeständigen- Werkstoff hergestellt ist und
den Feuerraum vollständig umhüllt.
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In mehreren Reihen übereinander, über den Umfang des Feuerraumes gleichmäßig
verteilt, liegen tangential :einblasende Düsen 15, durch welche abgekühlte Rauchgase
in den Feuerraum i eingeführt werden, die vor dem Schirm 14 einen Schleier bilden.
Die Düsen 15 werden aus den Ringkanälen 16 gespeist.. Blasdüsen zum Abblasen von
Flugaschenansäzen von dem Schirm 14 werden zweckmäßig in den gleichen Ebenen wie
die Düsen 15 angeordnet bzw. zur Verminderung der Düsenzahl und der Durchtrittssuhlitze
durch den Schirm 14 mit den Düsen 15 vereinigt.
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Der Feuerraum i setzt sich nach oben zunächst indem senkrechten, mit
Schottenheizflächen 17 versehenen Strahlungszug i8 fort, der über den.waagerechten
Zugig zu dem absteigenden Zug 20 führt. Diese beiden Züge i9, 20 sind mit den Berührungsheizflächen
21, a2, 23 ausgefüllt. Das untere Ende des lotrechten Zuges 2o ist zu einem Aschentrichter
24 zusammengezogen. Der Hauptteil der Rauchgase strömt über, den Kanal 25 zu dem
Luftvorwärmer 26, der kleinere Teil über den Kanal 27 zu dem Gebläse 28, welches
diesen Teil der Rauchgase über
den Kanal 29 in die Ringkanäle 16
drückt. Um die Temperatur der rückgesaugten Gase verändern zu können, ist die Saugseite
des Gebläses 28 über den Kanal 30 noch mit dem Abgaskanal 3 i hinter dem Luftvorwärmer
26 verbunden.
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Die Heizflächen sind zu einem Niederdruck- und zu einem Hochdrucksystem
zusammengefaßt. In das Niederdrucksystem tritt die Luft über die Verteiler 32 ein,
strömt über die Heizfläche 22 in die Sammler 33, alsdann durch die Rohre 34 zu der
Schottenheizfläche 17, ferner durch die Rohre 35 zum Verteiler 36 und schließlich
über die Berührungsheizfläche 21 in den Austrittssammler 37. Das Hochdrucksystem
besteht aus der Berührungsheizfläche 23 mit den Eintrittssammlern 3.8 und den Austrittssammlern
39 sowie der Strahlungsheizfläche ii mit dem Verteiler 12 und dem Sammler 13; Überströmrohre
4o verbinden die Austrittssammler 39 mit dem Verteiler 12.
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Die im Feuerraum i anfallende Asche, die in der Hauptsache entlang
der Wand herunterfällt, wird durch die Öffnungen 41 und Rohre 42 in die Behälter
43 geleitet. Aus diesen Behältern 43, die mit Wasser gefüllt sein können und so
den Feuerraum nach außen hin abdichten, kann die Asche durch eine geeignete Kratzervorricht.ung
entfernt werden. Für die Entaschung des waagerechten Zuges ig dienen die beiden
Trichter 44, 45, für die Entaschung des lotrechten Zuges 2o der Trichter 24.