DE930103C - Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe einer Feuerungsanlage - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe einer Feuerungsanlage Feuerungsanlagen für Wärmekraftmaschinen, wie Dampf- und Gasturbinenanlagen, aber auch für rein industrielle Zwecke der Erhitzung von Stoffen jeder Art arbeiten meist mit Vorwärmung der Verbrennungsluft, wodurch eine überaus beachtliche Intensivierung des Verbrennungsvorganges erreicht wird. Bei feuchten Brennstoffen ist die Luftvorwärmung zur Vortrocknung des Brennstoffes und Aufrechterhaltung der Zündtemperatur oft unerläßlich. Die Vorwärmung der Verbrennungsluft erfolgt hierbei allgemein vorwiegend durch die Abgase der Feuerung, die auf günstige Werte der Abgastemperatur abgekühlt werden, wodurch der Abgasverlust den angestrebten .geringen Wert annimmt.
• Durch diese bekannte Art der Vorwärmung ist die Charakteristik der Temperatur der zu erhitzenden Stoffe weitgehend festgelegt. Man versteht hierunter die Tatsache, daß beispielsweise bei Dampfüberhitzern von Kesselanlagen die Temperatur des erzeugten Dampfes mit der Belastung steigt, und umgekehrt. Zwar läßt sie sich im Falle des Dampfüberhitzers durch besondere Anordnung der Heizfläche mildern, nicht aber völlig vermeiden, und es sind daher meist umfangreiche Regeleinrichtungen erforderlich, die die gewünschte, von der Belastung unabhängig gleichbleibende Heißdampftemperatur gewährleisten.
• Bei einer Feuerungsanlage für feste, staubförmige, gasförmige oder flüssige Brennstoffe, deren Verbrennungswärme unmittelbar oder durch Wärmeaustausch über eine Heizfläche ganz oder teilweise an das Arbeitsmittel einer Wärmekraftmasehine übertragen wird und bei der die Temperatur der dem Feuerraum zugeführten Verbrennungsluft regelbar ist, wird .nach der Erfindung die Temperatur der Verbrennungsluft so geregelt, daß die Temperatur der Verbrennungsgase am Austritt aus dem Feuerraum oder auch die AustrittstemperatuT des zu erhitzenden Stoffes über einen .großen Teil oder über den gesamten Lastbereich zumindest angenähert konstant bleibt. Wird i'm allgemeinen Falle mit steigender Belastung der Anlage .die Verbrennungslufttemperatur gesenkt, so ist es möglich, hierdurch die normalerweise vorhandene steigende Charakter:istilz aufzuheben und die gewünschte Rauchgastemperatur oder auch die Austrittstemperatur des zu erhitzenden Stoffes unabhängig von der Belastung konstant zu halten.
• Die Vorwärmung der Verbrennungsluft kann auch nicht, wie üblich, ausschließlich durch Abgase; sondern in zwei oder mehreren Stufen erfolgen, wobei die Vorwärmung in der einen Stufe beispielsweise durch Abwärme des Wärmekraftmaschinenkreislaufes, also bei Dampfkraftanlagen durch Abdampf, der bereits in der Dampfturbine Arbeit geleistet hat, oder bei Luft- und Gasturbinenanlagen durch Abluft oder Abgase, die in der Turbine entspannt wurden, während die weitere Varwärmung auf die gewünschte Endtemperatur durch die Abgase der Feuerung bzw. .des Kessels erfolgt. Die Heizflächen sind hierbei so ausgelegt, daß auch bei Normallast die gewünschte niedrige Abgastemperatur erreicht wird. Die Regelung der Verbrennungsl`ufttemperaturerfolgthierbei vorzugsweise durch Regelung der Luftaustrittstemperatur aus einer der Stufen, z. B. am einfachsten dadurch, daß der betreffende Wärmeäustauscher je nach der Höhe der Belastung mehr oder weniger ausgeschaltet wird, gegebenenfalls durch eine einfache Um- gehungsregelung.
• Bei Energieerzeugungsverfahren, bei denen die Feuerung ganz oder teilweise dazu dient, das Arbeitsmittel für eine Luftturbinenanlage oder auch für eine kombinierte Wärmekraftanlage zu erhitzen, wird ferner erfindungsgemäß die aus der Luftturbine kommende Alluft ,des Luftturbnenkreislaufes der Feuerung als Verbrennungsluft zugeführt, wobei die vorgesehene Regelfähigkeit 'ihrer Temperatur dadurch erzielt wird, daß sie vor Eintritt in den Luftvorwärmer der Feuerungsanlage einen Wärmeaustauscher durchströmt, 2.n dem sie einen Teil ihres Wärmeinhaltes abgibt. Die im Wärmeau:stauscher abgegebene Wärme wird hierbei zweckmäßig zur Yorwärmung der verdichteten Arbeitsluft des Luftkreislaufes verwendet, wobei die Regelung durch eine Umgehung des Wärmeaustauschers erfolgen kann. -In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Sie zeigt eine Luftturbinenanlage, bei der die Abluft ohne ,vei.tere Vorwärmung der Feuerung zugeführt wird. Der Kessel p dient neben der Erzeugung von Dampf für eine Dampftu.rbinenandage zur Erhitzung der Luft für- eine Luftturbinenanlage. Die Arbeitsluft wird hierbei in den Verdichtern a, c und e unter Zwischenkühlung in den Kühlern b und' d verdichtet und in dem Wärmeaustauscher f vorgewärmt. Die Erhitzung auf die Arbeitstemperatur erfolgt in dem Lufterhitzer g des Dampferzeugers, wobei nach teilweiser Entspannung in der Luftturbine h eine nochmalige Erhitzung 'in dem Lufterhitzer i vorgenommen wird. Nach Entspannung in der Niederdruckturbine k durchströmt die Abluft den Wärmeau.stauscher f und wird anschließend der Feuerung des Kessells p teils als Erstluft, teidis als Zweitluft zugeführt. Die Regelung der Vorwärmung der Verbrennungsluft und damit der Verbrennungsendtemperatur, der Temperatur der Rauchgase an den verschiedenen Stellen des Kessels usw. erfolgt durch Umgehung des Wärmeaustauschers f mittels des Ventils 1. Die Regelung kann natürlich auch unter Einsparung von Druckverlust durch eine beiderseitige Umgehung des Wärmeaustauschers f erfolgen.
• Für Dampferzeuger mit Kohlen.statibfeuerung gewinnt das Verfahren der Regelung der `#Terbrennungslufttemperatur, insbesondere auch für Feuerungen mit flüssigem Schlackenabzug, erhöhte Bedeutung. Ein ihrer allgemeinen Einführung entgegenstehender Nachteil dieser Feuerungen ist nämlich der, daß sie nur beschränkt regelbar sind, da leicht die Gefahr .besteht, daß bei verminderter Last das Schlackenbad einfriert. Wird dagegen gemäß der Erfindung dafür .gesorgt, daß bei Teillast die Verbrennungslufttemperatur ansteigt, so 1'äßt sich leicht eine Betriebsweise ermöglichen, bei der bei allen Belastungszuständen die Verbrennungstemperatur des Kohlenstaubs in der Feuerung konstant bleibt, so daß ein Einfrieren des Schlackenbades auch bei nur geringer Last vermieden wird.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betriebe einer Feuerungsanlage für feste, staubförmige, gasförmige oder flüssige Brennstoffe, deren Verbrennungswärme ,ganz oder teilweise unmittelbar oder durch Wärmeaustausch über eine Heizfläche an das Arbeitsmittel einer Wärmekraftmaschine übertragen wirrd'und bei. der die Temperatur der dem Feuerraum zugeführten Verbrennungsluft regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der dem Feuerraum zugeführten Verbrennungsluft so geregelt wird, daß die Temperatur der Verbrennungsgase am Austritt aus dem Feuerraum oder auch die Austrittstemperatur des zu erhitzenden Stoffes über den gesamten oder auch nur über einen großen Teil des Lastbereiches zumindest angenähert konstant bleibt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmuug der Verbrennungsluft in zwei oder =mehr Stufen erfolgt, wobei die Vorwärmung in der einen, vorwiegend der unteren Stufe durch das Arbeitsmittel der Wärmekraftanlage erfolgt, während die Vorwärmung in der anderen Stufe, vorwiegend auf die Endtemperatur, durch Rauchgase der Feuerung erfolgt, und .daß die Regelung der Höhe der Verb.rennungs,lufttnmperatur vorwiegend in der unteren Stufe der Vorwärmung erfolgt.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i bei Anlagen, bei denen die Feuerung .ganz oder teilweise dazu dient, das Arbeitsmittel für eine Luft- oder Gastu:rbinenanl.age zu erhitzen, dadurchgekennzeilchnet, daß die aus der Luftturbinekommende Abluft als Verbrennungsluft dem Feuerraum zugeführt wird, wobei die Abluft des Luftturbinenprozesses vor Zuführung zum Feuerraum einen Wär meaustauscher durchströmt, in dem sie einen regelbaren Teil ihres Wärmeinhaltes abgibt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher sekundärseitig an den Strom des verdichteten Arbeitsmittels angeschlossen ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder q., dadurch g,ekennzeicllnet, daß zur Regelung der Temperatur der dem Feuerraum zuzuführenden Verbrennungsluft der Wärmeaustauscher über eine Umgehungsleitung stetig abschaltbar ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stetige Abschaltung des Wär meaustauschers durch eine ein- oder beiderseitige, hinsichtlich der Durchflußmenge regelbare Umgehung des Wär meaustauscher s erfolgt. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung S,t 9i5 V/24k.