DE930603C - Lufterhitzer mit Kohlenstaubfeuerung fuer Heissluftturbinen - Google Patents

Description

• Lufterhitzer mit Kohlenstaubfeuerung für Heißluftturbinen Die Erfindung betrifft einen Lufterhitzer mit Kahlens.taubfeuerung nach Patent 923 582, bei welchem vor den Wandkühlrohren des Feuerraumes feuerseitig ein zusammenhängender, die Kühlrohre nicht berührender Schutzschirm aus zunderbeständigem metallischem Werkstoff angeordnet ist, und besteht darin, daß der Schutzschirm als zusammenhängender, nach oben kegelig verengter Zylinder ausgebildet ist, der auf der Feuerraumseite Stifte und eine von diesen gehaltene Stampfmasseschicht trägt.
• In der Patentschrift 923 582 ist ausgeführt, daß durch die Anordnung eines zunderbeständigen metallischen Schirmes vor den Wandkühlrohren die aus dem Feuerraum aufgenommene Strahlung zur Hälfte in den Feuerraum reflektiert wird, so daß die hinter dem Schirm liegenden Wandkühlrohre nur die andere Hälfte der Feuerraumstrahlung aufzunehmen haben. Diese Halbierung der Flammenstrahlung läßt bei gleicher Beanspruchung des Rohrwerkstoffes der Wandkühlrohre eine Erhöhung der Feuerraumtemperatur zu, die andererseits eine Verkleinerung der für eine bestimmte Feuerraumtemperatur erforderlichen rückgeführten Rauchgasmenge ermöglicht.
• Während .die Feuerung gemäß Patent 9a3 582 für trockene Entaschung entwickelt wurde, soll die Feuerung gemäß der Erfindung einen flüssigen Schlackenabzug ermöglichen. Die Feuerraumtemperatur muß daher über dem Fließpunkt der Schlacke liegen. Da der ungeschützte Schirm aber weder diese hohe Temperatur noch den Angriff der flüssigen Schlacke ertragen kann, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den Schirm auf der Feuerseite mit Stiften zu versehen ulnd mit feuerfester Masse zu verkleiden, ferner, an der äußeren Seite des Schirmes rückgeführte Feuergase mit hoher Geschwindigkeit an dem Schirm vorbeizuführen, die zusätzlich zu der Abstrahlung an die Wandkühlrohre den Schirm durch Berührung kühlen. Diese Rauchgase werden am Fuße des Ringraumes zwischen Schirm und Wand zugeführt, steigen in dem Ringraum hoch und treten in der Einschnürung zwischen Feuerraum und Strahlungsraum aus, wobei sie die Feuerraumtemperatur plötzlich so weit herabsetzen, daß in dem nachfolgenden Strahlungsraum kein Anfall flüssiger oder teigiger Schlackenteilchen mehr stattfinden kann. Wegen der verhältnismäßig'hohen Geschwindigkeit der Rauchgase in dem Ringraum müssen die Rauchgase mit entsprechendem Überdruck in den Ringraum eintreten. Der Schirm kann daher nicht mehr aus einzelnen Teilen zusammengesetzt sein, da sonst durch die Spalten zwischen diesen Teilen die Rauchgase vorzeitig in den Brennraum entweichen könnten, sondern wird als zusammenhängender Zylinder ausgeführt, der zur Ermöglichung freier Wärmedehnung an den Wandrohren aufgehängt ist.
• Um zu hohe Erwärmung des Schirmes und der Wandrohre zu vermeiden, wird im Brennraum die Temperatur durch Rückführung der abgekühlten Rauchgase herabgesetzt. Diese Rauchgase werden in gleicher Höhe wie die Brennstaubstrahlen tangential und schräg nach unten in den Feuerraum eingeblasen. Da die Temperatur im Feuerraum aber andererseits einen sicheren Abzug der flüssigen Schlacke gewährleisten muß, ist es vorteilhaft, die Menge dieser in den Brennraum eingeblasenen Rauchgase selbsttätig zu regeln. Als Impuls kann die Temperatur an der Außenseite des Kühlschirmes dienen, die eine Funktion der Brennräumtemperatur darstellt und gleichzeitig ein Maß für die zulässige Beanspruchung der Wandrohre ist.
• Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Lufterhitzer ist in Abb. i in einem Längsschnitt dargestellt.
• Der Feuerraum i ist als. zylindrisrIher Raum ausgebildet, der einen feuerfesten, flach geneigten Boden -2 mit einer mittig angeordneten Schlackenabflußöffnung 3 besitzt. Am oberen Ende ist der Feuerraum i mit einer Einschnürung 4 versehen, oberhalb der der Strahlungsraum 5 liegt. Die Wände des Feuerraumes i und des Strahlungsraumes 5 sind mit Rohren 6 bedeckt, von welchen gegebenenfalls die Röhre 6d geradlinig, die Rohre 6b der Einschnürung 4 folgend nach oben geführt sind. Oberhalb des Strahlungsraumes 5 sind Rohrwände 7 mit großem gegenseitigem Abstand angeordnet, der anschließende waagerechte Zug 8 und der absteigende Zug 9 sind mit Berührungsheizflächen io und i i ausgefüllt, die gegebenenfalls eine einheitliche, zusammenhängende Heizfläche bilden können.
• Der Feuerraum i ist gemäß Patent 923 582 mit einem Strahlungsschirm i2 umgeben. Da aus dem Feuerraum i die Schlacke flüssig abgezogen werden soll, wird gemäß der Erfindung der Schirm i2 an der Feuerraumseite mit Stiften besetzt und mit einer Schicht feuerfester Masse verkleidet, um die flüssige Schlacke von dem metallischen Schirm 12 fernzuhalten. In der Einschnürung 4 ist auf den zylindrischen Schirm 1a ein kegeliger Teil 13 aufgesetzt. Zur Ermöglichung einer freien Wärmedehnung beider Teile wird gemäß der Erfindung der Schirm 12 etwa an seinem oberen Umfang unter Vermittlung entsprechender Tragpratzen an den Wandrohren 6 lose aufgehängt und der kegelige Teil 13 auf dem zylindrischen Teil 12 frei verschiebbar aufgelagert.
• Die Befeuerung des Brennraumes i erfolgt durch Brenner 14 und Luftzuführungen 15, die durch Öffnungen in dem kegeligen Schirmteil 13 hindurchgeführt und tangential sowie schräg nach unten in den Feuerraum i gerichtet sind. Für den flüssigen Abzug der Schlacke ist einerseits eine Feuerraumtemperatur von etwa i5oo° C erforderlich, während die Wandtemperatur des Schirmes 12 nicht mehr als etwa iioo° C betragen darf. Die Temperatur im Feuerraum i wird durch Rückführung abgekühlter Rauchgase aus dem unteren Ende des Zuges g über einen Ventilator 16 und Rohrleitungen 17, 18, ig und Einblasung durch die Öffnungen 2o auf etwa i5oo° C gehalten. Der aus dieser Temperatur und der zulässigen Wandtemperatur der Rohre 6 entstehende Wärmedurchgang durch den Schirm 12 ist jedoch so groß, daß diese Wärmemenge nicht mehr allein durch Strahlung aus dem Schirm 12 abgeführt werden kann. Um daher die zulässige Wandtemperatur des Schirmes 12 von etwa i ioo° C nicht zu überschreiten, werden am Fuße des Schirmes 12 durch radiale Kanäle 21 aus dem Ringkanal 18 Rauchgase zugeführt, die in dem Zwischenraum zwischen dem Schirm 12 und der Wand 22 mit großer Geschwindigkeit hochsteigen und den Schirm 12 durch Berührung kühlen. Diese Rauchgase treten an der engsten Stelle der Einschnürung durch den Ringquerschnitt 23 mit hoher Geschwindigkeit aus und vermischen sich hier mit den den Brennraum i verlassenden. Rauchgasen, wodurch ein plötzlicher Temperaturabfall unter den Schlackenerweichungspunkt erzielt wird. Auf diese Weise wird die Übergangszone vom flüssigen zum festen Aggregatzustand der Schlacke auf einen schmalen Raum begrenzt und die Anordnung eines besonderen Kühlrostes vermieden.
• Für die Überwachung der zulässigen Temperaturen werden an der Außenseite des Schirmes 12 Thermoelemente angebracht, welche den Impuls für die Regelung der durch die Öffnungen 2o in den Feuerraum eingeblasenen Rauchgasmenge liefern.
• Die Abb. 2 zeigt einen Schnitt durch den eingeschnürten Teil des Feuerraumes in vergrößertem Maßstab. Der zylindrische Teil 12 des Schirmes ist durch Tragpratzen 24. auf entsprechenden Pratzen 25 lose aufgelagert, die ihrerseits an den Rohren 6 befestigt sind. Ebenso liegt der kegelige Teil 13 mit dem Ring 27 auf dem an dem Schirm 1-2 befestigten Ring 26 lose auf. Die Abdichtung zwischen den beiden Teilen wird beispielsweise durch eine elastische Abdeckung 28 hergestellt, die an beiden Schirmteilen dicht verschweißt ist. In ähnlicher Weise sind die Brennstaub- und Luftzuführungsrohre 1.4, 15, die in Öffnungen 3o durch den Kegel 13 hindurchtreten, durch elastische Verbindungen 29 mit dem Kegel 13 verbunden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Lufterhitzer mit Kohlenstaubfeuerung für Heißluftturbinen nach Patent 923 582, bei welchem vor den Wandkühlrohren des Feuerraumes feuerseitig ein zusammenhängender, die Kühlröhre nicht berührender Schutzschirm aus zunderbeständigem metallischem Werkstoff angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschirm als zusammenhängender, nach oben kegelig verengter Zylinder ausgebildet ist, der auf der Feuerraumseite Stifte und eine von diesen gehaltene Stampfmasse trägt.
2. 2. Lufterhitzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Zwischenraum zwischen Schutzschirm und Feuerraumwand an seinem Fuße mit Zuleitungen für rückgeführte Rauchgase versehen ist.
3. 3. Lufterhitzer nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schutzschirm umgebende Ringraum in der oberhalb des Feuertraumes angeordneten Einsichnürung mündet.
4. 4.. Lufterhitzer nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der kegeligen Einschnürung gleichmäßig über den Umfang verteilt und schräg nach unten ausblasend Brennstoff- und Luftzuführungen sowie Zuführungen für rückgeführte Rauchgase angeordnet sind.
5. 5. Lufterhitzer nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil des Kühlschirmes an seinem oberen Umfang Tragpratzen trägt. die auf entsprechenden, an den Wandröhren befestigten Tragpratzen lose aufliegen.
6. 6. Lufterhitzer nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelige Teil des Kühlschirmes an seinem unteren Umfang einen Auflagering trägt, der auf einem entsprechenden, an dem zylindrischen Teil des Schirmes befestigten Auflagering lose aufliegt.
7. 7. Lufterhitzer nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische und der k egelige Teil des Schirmes durch eine elastische, den Wärmedehnungen des Kühlschirmes nachgebende Verbindung gegeneinander abgedichtet sind. B. Lufterhitzer nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-, Luft- und Rauchgaszuführungen in Öffnungen des kegeligen Schirmteiles lose eingeführt und durch elastische Verbindungen gegen diesen Teil abgedichtet sind.