DE9408538U1 - Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung - Google Patents
Mehrzug-Abhitzekessel mit ZusatzfeuerungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung, für
eine Dampf- oder Heißwassererzeugung unter Nutzung der Abhitze eines Abgaserzeugers
mit einem wassergespeisten Kessel, mehreren hintereinandergeschalteten und in dem Kesse! angeordneten Rohrzügen für einen
Abgasstrom des Abgaserzeugers, wobei die Zusatzfeuerung zum Aufheizen des Abgasstroms einem der Rohrzüge vorgeschaltet ist.
Mehrzug-Abhitzekessel werden vielfach Gasturbinen nachgeschaltet, um die
Abhitze des Rauchgasstroms für die Dampferzeugung zu nutzen. Sie können aber auch von einem anderen Abgaserzeuger, z.B. einem Dieselmotor gespeist
werden. Eine Zusatzfeuerung ist häufig erforderlich, da die Wärmeenergie des Abgasstroms meist für die Erzeugung des gewünschten Dampfmengenstroms
nicht ausreicht.
Es sind bereits Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung bekannt geworden,
bei denen der Abgasstrom von einer als Brenner ausgebildeten Zusatzbeheizung durch ein Flammrohr als ersten Rohrzug geführt wird. Diese
Vorrichtung hat den Nachteil, daß der Brenner stets von dem gesamten Abgasstrom beaufschlagt wird, was eine erhebliche Brennerbeanspruchung
und erhebliche Brennerdimensionen bedingt. Außerdem wird der Abgasstrom auch dann durch den Brenner geführt, wenn bei geringem
Dampfmengenbedarf keine Zusatzwärme erforderlich ist. Dadurch wird der Brenner in unnötiger Weise beansprucht.
Auch die bekannten zusatzbefeuerten Abhitzekesse!, bei denen ein Rohrbündel
in einem Kessel angeordnet ist, dem ein Flächenbrenner vorgeschaltet ist, weisen die obengenannten Nachteile auf.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
verbesserten Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung zu schaffen, der insbesondere konstruktiv vereinfacht ist und dessen Apparateteile geringen
Beanspruchungen unterliegen.
Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß parallel zu den hintereinander geschalteten Rohrzügen in dem Kessel ein Abhitzezug ausgebildet ist, der unter Umgehung der
Zusatzfeuerung direkt mit dem Abgasstrom verbunden ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Mehrzug-Abhitzekessels ist die
Möglichkeit geschaffen, den Abgasstrom vor dem Abhitzekessel zu teilen und eine Teilmenge direkt durch den Abhitzezug und die restliche Teilmenge
parallel dazu nach Erwärmung in der Zusatzfeuerung durch den Feuerungszug des Kessels hindurchzuführen- Somit weist der erfindungsgemäße Mehrzug-Abhitzekessel
den Vorteil auf, daß die in dem Kessel übertragene Wärmemenge flexibel an den jeweiligen Bedarf angepaßt werden kann, indem
die Zusatzfeuerung der Lastanforderung folgt. Der erfindungsgemäße Mehrzug-Abhitzekessel weist in dieser Ausbildung den Vorteil auf, mit äußerst
geringem anlagentechnischem Aufwand auszukommen. Zusatzgebläse und Klappen sind nicht erforderlich.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der
Zusatzfeuerung eine Drosselklappe für den Abgasstrom vorgeschaltet ist. Mit der Drosselklappe können die Teilströme zusätzlich geregelt werden, so daß
lediglich derjenige Anteil des Abgasstroms durch die Zusatzfeuerung und die vorgeschalteten Apparateteile hindurchgeführt werden muß, der zur
Übertragung der notwendigen Wärmemenge im Kessel in der Zusatzfeuerung erwärmt werden muß.
Die Regelung der Teilströme kann dadurch weiter verbessert werden, daß dem
Abhitzezug eine Klappe für den Abgasstrom vorgeschaltet ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß
zwischen der Drosselklappe und der Zusatzfeuerung ein Gebläse zwischengeschaltet ist, so daß der Abgasstrom trotz des durch die
hintereinandergeschalteten Rohrzüge und die Zusatzfeuerung erhöhten Strömungswiderstands durch den Kesse! geführt werden kann.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der
Abhitzezug und der letzte der hintereinandergeschalteten Rohrzüge an ihren Enden in einer Abgaskammer verbunden sind. Diese Abgaskammer kann auch
Bestandteil des Kessels sein, so daß die Fläche zur Übertragung der Wärme von dem Abgas auf das in dem Kessel enthaltene Wasser vergrößert ist.
Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Abhitzekessels kann dadurch
weiter verbessert werden, daß der Abgaskammer ein Wärmetauscher zur Speisewasservorwärmung nachgeschaltet ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die
Zusatzfeuerung an einem mit einer Regulierklappe und einem Gebläse versehene Frischluftzufuhrleitung angeschlossen ist. Die Frischluftzufuhrleitung
ermöglicht eine weitere Zufuhr von Sauerstoff zu der Zusatzfeuerung, so daß eine vollständige Verbrennung in der Zusatzfeuerung
sichergestellt ist. Außerdem kann hierdurch die Zusatzfeuerung ausschließlich mit Frischluft betrieben werden, wenn ein Abgasstrom nicht zur Verfügung
steht.
Insgesamt ist der erfindungsgemäßen Mehrzug-Abhitzekessei gegenüber dem
Stand der Technik insbesondere hinsichtlich der Flexibilität und des technischen Aufwandes des Kessels verbessert. So kann die Abhitze des
Abgases unter Umgehung der Zusatzfeuerung direkt in den Kessel eingeleitet werden. Denkbar ist auch ein Betrieb, bei dem zusätzliche in der
Zusatzfeuerung erzeugte Wärme an das in dem Kessel enthaltene Wasser übertragen wird. Außerdem kann in dem Kessel auch dann Wärme übertragen
werden, wenn kein Abgasstrom zur Verfugung steht. Eine zusätzliche
Energieeinsparung wird dadurch erreicht, daß der erfindungsgemäße Mehrzug-Abhitzekessel
geringere Druckverluste aufweist, denn die Rohrzüge werden im Mittel von geringeren Volumenströmen durchsetzt. Sämtliche Apparatebauteile
können in bzw. an nur einem Kessel als Druckkörper angeordnet sein, wodurch eine weitere Verringerung des apparativen Aufwands erreicht wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Mehrzug-Abhitzekessel
mit einem Brenner als Zusatzbeheizung in der Basis-Variante und
Fig. 2 in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Mehrzug-Abhitzekessel
mit einem Brenner als Zusatzbeheizung in einer modifizierten Variante.
Ein Mehrzug-Abhitzekessel 1 hat einen Abhitzezug 2 und einen Feuerungszug
3. Als Bestandteil des Abhitzezugs 2 ist ein Rohrbündel 4 ausgebildet. Der Feuerungszug 3 besteht aus einem Flammrohr 5 und weiteren parallel dazu
angeordneten Rohrbündeln 6 und 7. Das Rohrbündel 4 sowie die Rohre 5, 6 und 7 sind horizontal angeordnet.
Ein Abgasstrom 8 einer hier nicht dargestellten Gasturbine wird über eine
Zuleitung 9 dem Mehrzug-Abhitzekessel 1 zugeführt. Abhängig von den Druckverlusten der Abhitze- und Feuerungszüge sowie des Zusatzbrenners
teilt sich der Abgasstrom 8 in den Abhitzeteilstrom 10 sowie den Feuerungsteilstrom 11 auf. Die Zusatzfeuerung kann als Öl-, Gas- oder
bivalenter Brenner 13 ausgebildet sein. Vor dem Brenner 13 ist eine separate odser integrierte Absperrklappe 12 angeordnet. An den Brenner 13 ist eine
Brennstoffleitung 14 und eine Frischluftzufuhrleitung 15 angeschlossen. Ais
Bestandteil der Frischluftzufuhrieitung 15 ist eine Regulierklappe 16 und ein
Frischluft-Gebläse 17 ausgebildet.
Die Enden des Abhitzezugs 2 und das Ende des Feuerungszugs 3 im Anschluß
an das Rohrbündel 7 sind in einer Abgaskammer 18 an einer Ableitung 19
angeschlossen. Diese Ableitung 19 ist mit einem Wärmetauscher 20 verbunden, welchem sich ein Abgasaustritt 21 und ein Kamin 22 anschließt.
An den Wärmetauscher 20 der als Economizer ausgebildet ist, ist eine
Speisewasserleitung 23 angeschlossen, die über einen Wassereintritt 24 mit dem Mehrzug-Abhitzekessel 1 verbunden ist. Durch die Speisewasserleitung
23 wird Wasser in dem Wärmetauscher 20 vorgewärmt und je nach Bedarf in den Mehrzug-Abhitzekessel 1 eingefüllt, damit ein Wasserstand 25 jederzeit
oberhalb des obersten Rohrzugs in dem Abhitzekessel 1 gehalten wird.
Zur Wärmeübertragung zwischen dem zugeführten Abgasstrom und dem in
dem Abhitzekessel enthaltenen Wasser wird abhängig von dem Druckverlust der einzelnen Rohrzüge der Abgasstrom 8 in Teilströmen durch den
Abhitzezug 2 und den Feuerungszug 3 oder aber ausschließlich durch einen der Züge 2, 3 geführt. Ist die geforderte Wärmemenge größer als die reine
Abhitzewärmemenge des Gasturbinen-Abgases, so wird im Brenner 13 zusätzlich Brennstoff eingebracht und der Wärmeinhalt des Abgases im
Feuerungszug erhöht.
Beim Eintritt in den Abhitzekessel 1 hat der Abgasstrom 8 eine Temperatur
von ca. 5000C. Die Eintrittstemperatur in das Flammrohr 5 kann durch die
Betriebsparameter des Brenners 13 eingestellt werden. Darüberhinaus erlaubt
die Ausbildung des Gebläses 17 und der Regulierungsklappe 16 das Zumischen von Frischluft in den Brennraum, so daß die Verbrennung durch
den zusätzlich zugeführten Sauerstoff verbessert wird. Außerdem ist es möglich, den Mehrzug-Abhitzekessel 1 mit Frischluft zu betreiben, wenn kein
Abgasstrom 8 zur Verfügung steht. Dazu ist es notwendig die Absperrklappe 12 zu schließen. Eine Rückströmung durch den Abhitzezug zur Gasturbine
wird' dadurch verhindert, indem zwischen Gasturbine und Kessel eine
Absperrklappe im Abgasstrom 8 geschlossen wird. Der Frischluftbetrieb bietet
sich bei Wartungsarbeiten an der Gasturbine an. Durch die Regulierungsklappe
16 ist die Möglichkeit geschaffen, einen Frischluftstrom dem in dem Feuerungszug 3 geführten Abgasstrom 8 zuzumischen. Die Teilströme werden
nach Durchlaufen des Rohrbündels 4 bzw. des Flammrohres 5 und der Rohrbündel 6, 7 in der Ableitung 19 zusammengeführt und anschließend
durch den Wärmetauscher 20 über den Kamin 22 ausgestoßen.
Bei der in der Fig. 2 gezeigten Modifikation ist der Zusatzfeuerung eine
Drosselklappe 26 vorgeschaltet, welche der zusätzlichen Regelung der Teilströme dient. Weiterhin ist zwischen der Drosselklappe 26 und dem
Brenner 13 ein Gebläse 28 zwischengeschaltet, so daß der Feuerungsteiistrom
11 trotz eines möglicherweise entstehenden erhöhten Strömungswiderstandes
durch die hintereinandergeschalteten Rohrzüge durch den Kessel geführt
werden kann. Schließlich ist in den Abhitzeteilstrom 10 eine Klappe 27 zwischengeschaltet,, so daß die Teilstromregelung zusätzlich verbessert ist.
• · · 4
Bezuqszeichenliste:
1 | Mehrzug-Abhitzekessel |
2 | Abhitzezug |
3 | Feuerungszug |
4 | Rohrbündel |
5 | Flammrohr |
6 | Rohrbündel |
7 | Rohrbündel |
8 | Abgasstrom |
9 | Zuleitung |
10 | Abhitzeteilstrom |
11 | Feuerungsteilstrom |
12 | Absperrklappe |
13 | Brenner |
14 | Brennstoffleitung |
15 | Frischluftzufuhrleitung |
16 | Regulierklappe |
17 | Gebläse |
18 | Abgaskammer |
19 | Ableitung |
20 | Wärmetauscher |
21 | Abgasaustritt |
22 | Kamin |
23 | Speisewasserleitung |
24 | Wassereintritt |
25 | Wasserstand |
26 | Drosselklappe |
27 | Klappe |
28 | Gebläse |
Claims (8)
1. Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung (13) für eine Dampf- oder
Heißwassererzeugung unter Nutzung der Abhitze eines Abgaserzeugers mit einem wassergespeisten Kessel (1), mehreren hintereinander
geschalteten und in dem Kessel (1) angeordneten Rohrzügen (5, 6, 7) für einen Abgasstrom (8) des Abgaserzeugers, wobei die Zusatzfeuerung
(13) zum Aufheizen des Abgasstroms {8) einem der Rohrzüge (5, 6, 7) vorgeschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß parallel zu den hintereinander geschalteten Rohrzügen (5, 6, 7) in
dem Kessel ein Abhitzezug (2, 4) ausgebildet ist, der unter Umgehung der Zusatzfeuerung (13) direkt mit dem Abgasstrom (8) verbunden ist.
2. Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zusatzfeuerung (13) eine Drosselklappe (26) für
den Abgasstrom (8) vorgeschaltet ist.
3. Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Abhitzezug (2, 4) eine Klappe (27) für den
Abgasstrom (8) vorgeschaltet ist.
4. Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß im Feuerungsteilstrom (11) vor der
Zusatzfeuerung (13) ein Gebläse (28) zwischengeschaltet ist.
5. Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchrohre des Abhitzezuges (4) einen anderen Durchmesser aufweisen, als die
Rauchrohre zumindest eines der Rohrzüge (5, 6, 7).
6. Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abhitzezug und der letzte der hintereinander geschalteten Rohrzüge (5, 6, 7) an ihrem Ende
in einer Abgaskammer (18) verbunden sind.
7. Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abgaskammer (18) für den Abgasstrom (8) ein
Wärmetauscher (20) zur Speisewasservorwärmung nachgeschaltet ist.
8. Mehrzug-Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nach mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzfeuerung (13)
an einer mit einer Regulierklappe (16) und einem Gebläse (17) versehene
Frischluftzufuhrleitung (15) angeschlossen ist.
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