DE932513C - Verfahren und Anlage zur Verbesserung der Waermeausnutzung bei Dampferzeugungsanlagen - Google Patents

Description

• Verfahren und Anlage zur Verbesserung der Wärmeausnutzung bei Dampferzeugungsanlagen Die Erfindung betrifft den Wärmeaustausch bei Kraftanlagen und besonders Verbesserungen an Anlagen dieser Art, die rotierende Regenerativluftvorwärmer aufweisen.
• Bei modernen Kraftanlagen führen die hohen Kosten der Kohle und anderer Brennstoffe dazu, daß ständig angestrebt wird, soviel wie möglich an Wärme aus den heißen Verbrennungsgasen durch die Benutzung von Ekonomisern und Luftvorwärmern neben der notwendigen Dampferzeugung und den Überhitzern auszunutzen. Bei den rotierenden Regenerativluftvorwärmern der Ljungström-Art, auf die sich die Erfindung bezieht, trägt das Laufrad für gewöhnlich im Abstand voneinander angeordnete Platten, die, wenn sie im Gasstrom liegen, Wärme aufnehmen. Nach Bewegung der Platten im Luftstrom wird diese Wärme auf die bei der Verbrennung des Brennstoffes od. dgl. benutzte Luft übertragen. Als Folge einer hohen Wärmeausnutzung erreichen die Gase, wenn sie das kalte Ende eines rotierenden Luftvorwärmers erreichen, eine Temperatur, die bei oder dicht bei dein Taupunkt liegt. Infolgedessen wird Feuchtigkeit auf der Wärmeübertragungsfläche am kalten Ende des Vorwärmers niedergeschlagen. Infolgedessen werden die Oberflächen der Platten durch die Gase oder ihre Bestandteile, die auf der Fläche niedergeschlagene feste Bestandteile enthalten, in Verbindung mit korrodierenden Bestandteilen der Gase, die durch die festen Bestandteile absorbiert sind, angegriffen.
• Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauschanlage, die mit einem rotierenden Regenerativluftvorwärmer versehen ist und einen oder mehrere andere Luftvorwärmer oder sonstige Wärmeaustauschgruppen besitzt, um mehr Wärme aus den Gasen zu gewinnen, als es bisher möglich erschien. Um den Nachteil zu vermeiden, der sich bei solch hoher Wärmeausnutzung in Kraftanlagen durch die Minderung der Temperatur der ausströmenden Gase auf einen Wert unter den Taupunkt ergibt, wird vorgeschlagen, die Wärmeaustäuschmasse im Vorwärmerlaufrad während des Betriebes dauernd mit einer konzentrierten Säurelösung zu benetzen, wie z. B. mit Schwefelsäure, um so die Oberflächen dauernd feucht zu halten und mit der Säure die korrodierenden Bestandteile und die sonstigen Beimengungen der Gase abzuführen.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
• Fig. i zeigt eine schematische Ansicht, teilweise geschnitten, einer Dampferzeugungsanlage, die einen Dampfkessel aufweist, sowie Speisewasservorwärmer und sonstige Wärmeaustauscheinheiten einschließlich eines rotierenden Regenerativluftvorwärmers; Fig. 2 zeigt schematisch den besonders ausgesparten Sektor oder die Endplatten, die in dem Luftvorwärmer angeordnet sind, um die Erfindung zur Durchführung zu bringen.
• Bei der Dampferzeugungsanlage gemäß Fig. i strömen die durch Verbrennung des Brennstoffes im Feuerraum io erzeugten Verbrennungsgase, nachdem sie einen Teil ihres Wärmeinhaltes an die üblichen Dampferzeugungs- und Überhitzerheizflächen abgegeben haben, in den Abzugskanal 12, in dem mehrere nachgeschaltete Wärmeaustauscher angeordnet sind. Diese umfassen einen Abgasluftvorwärmer 14, etwa der Plattenart, dem ein Speisewasservorwärmer 16 folgen kann, einen zweiten Lufterhitzer 18 und einen rotierenden Regenerativluftvorwärmer 2o der Ljungström-Art mit einem Staubabscheider 22, der in dem Abgaskanal vor dem Ljungström-Vorwärmer2o angeordnet ist. Den verschiedenen Luftvorwärmern wird Luft mittels eines Ventilators 24 zugeführt, der mit der Leitung 26, 28, 30 verbunden ist, die die verschiedenen obenerwähnten Vorwärmgruppen verbindet. Die erhitzte Luft wird durch den Kanal 30 vom Vorwärmer 14 dem Feuerraum io oder anderen Zwecken zugeführt.
• Die Bauart des Ljungström-Vorwärmers 2o ist so allgemein bekannt, daß ihre Beschreibung nicht erforderlich ist. Es sei nur erwähnt, daß sie ein durch einen Motor angetriebenes Laufrad besitzt, das mit im Abstand voneinander angeordneten Metallplatten ausgestattet ist, die, wenn sie sich im Gasstrom befinden, Wärme aufnehmen, die nach Bewegung der Platten in den Luftstrom auf die durch -die Leitung 26 zugeführte Luft übertragen wird. Wie oben erwähnt wurde, führt die Abkühlung der Platten im Lufteinlaß und Gasauslaß oder am kalten Ende des Vorwärmers dazu, daß sie eine Temperatur erreichen, die auch bei üblichen Anlagen gelegentlich den Taupunkt der Gase erreicht, so daß Feuchtigkeit auf den Platten am kalten Ende des Vorwärmers niedergeschlagen wird. Gemäß der Erfindung wird diese sonst nachteilige Bedingung absichtlich erzeugt, indem eine so große wärmeabsorbierende Fläche im Gasweg zwischen der Feuerung io und dem Regenerativluftvorwärmer 2o angeordnet wird, daß die erzielte hohe Wärmerückgewinnung zu einer derart starken Abkühlung der Gase führt, daß die Wärmeübertragungsplatten oder sonstigen Flächen im Laufrad eine erheblich unter dem Taupunkt der Gase liegende Temperatur erreichen. Um der sonst schädlichen Erscheinung entgegenzuwirken, die zur Kondensation der in den Gasen enthaltenen Feuchtigkeit und so zur Zerstörung der Laufradplatten führte, werden die letzteren während des Betriebes mit Schwefelsäure von etwa 70% Konzentration benetzt. Diese nicht zu schwache Konzentration greift die Platten nicht an. Das Benetzen erfolgt in einer besonderen Zone 40, die zwischen dem Luftdurchgang 42 und dem Gasdurchgang 44 des Ljungström-Vorwärmers vorgesehen ist, wie schematisch in Fig. 2 angedeutet.
• Durch Abkühlen der Abgase des Dampfkessels auf die beispielsweise in Fig. i eingeschriebenen Temperaturen verbindet sich das S 03-Gas der Verbrennungsprodukte mit dem infolge der Temperaturminderung der Gase unter den Taupunkt kondensierenden Wasserdampf und bildet Schwefelsäure. Diese Säure wird dann in einer Wanne gesammelt und durch ein Rohr 46 vom Boden des Vorwärmers durch eine Säurereinigungsvorrichtung 48 geleitet; von dort wird die Säure wieder durch ein Rohr 5o abgeleitet, um durch ein in die Zone 40 zu einem Punkt gegenüber der Plattenoberfläche führendes Rohr 52 auf die Plattenflächen versprüht zu werden. Durch planmäßige Abkühlung der Vorwärmerfläche unter den Taupunkt der Gase vereinigt sich der kondensierte Wasserdampf mit den Säurebestandteilen, um Schwefelsäure zu bilden, die sich mit der zur Benetzung der Oberflächen zugeführten Menge verbindet. Außer dem Handelswert der aus den Gasen zurückgewonnenen Säure vermindert die Entfernung dieser Bestandteile die Verunreinigung der Atmosphäre durch die Säuregase und durch die ihnen angelagerten festen Bestandteile, die sonst aus dem Schornstein getragen werden würden. Dieser Erfolg wird besonders dann erzielt, wenn ein Staubsammler 22 vor dem Regenerativluftvorwärmer angeordnet ist, der die gröberen Teilchen entfernt, bevor die Gase in den Vorwärmer einströmen. Infolgedessen können die feineren Teilchen durch die die Flächen benetzende Säure abgeführt werden.
• Das oben beschriebene Verfahren gestattet eine beträchtliche Erhöhung der Wärmeausnutzung der Anlage. Dies wird erreicht, ohne daß die Vorwärmerflächen stärker korrodieren oder zerstört werden, wie zu erwarten wäre, und ohne daß besondere Umleitungen oder Luftrückleitungen vorgesehen werden müßten oder besondere Rußabblaseeinrichtungen, wie sie früher für zweckmäßig gehalten wurden.
• Obgleich das oben beschriebene Verfahren besonders vorteilhaft für Wärmeaustauscher von Kesselanlagen ist, die einen rotierenden Regenerativluftvorwärmer aufweisen, werden vorteilhafte Ergebnisse auch erreicht durch das Benetzen der gasberührten Flächen anderer Vorwärmer, z. B. solcher, die mit Platten oder Röhren versehen sind, mit konzentrierter Säurelösung.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verbesserung der Wärmeausnutzung bei Dampferzeugungsanlagen, bei denen Verbrennungsrückstände aus dem dem Kessel nachgeschalteten Anlagenteil ausgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeausnutzung in den nachgeschalteten Heizflächen so weit getrieben wird, daß die Rauchgase im Luftvorwärmer unter ihren Taupunkt abgekühlt werden, und daß die gasberührten Heizflächen des Vorwärmers im Betrieb dauernd mit konzentrierter Schwefelsäurelösung benetzt werden.
2. 2. Anlage zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftvorwärmer mit Einrichtungen zum Zuführen von konzentrierter Schwefelsäurelösung zu den gasberührten Heizflächen und zum Rückgewinnen der Säure, nachdem sie die Flächen bespült hat, versehen ist.
3. 3. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen rotierenden Regenerativluftvorwärmer (2o) mit einer besonderen Benetzungszone zwischen der Luft- und der Gasseite und mit einer Sprühvorrichtung, durch welche Säure auf die Wärmeaustauschmasse gesprüht wird, wenn sie durch die Benetzungszone bewegt wird.
4. 4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Staubabscheider (22) rauchgasseitig vor dem Vorwärmer (2o) angeordnet ist.
5. 5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Staubabscheider (22) zwischen dem Speisewasservorwärmer (i6) und einem dem Regenerativluftvorwärmer (2o) rauchgasseitig vorgeschalteten Abgasluftvorwärmer (i8) angeordnet ist.