DE966360C

DE966360C - Device for abas-heated air preheaters to preheat the fresh air and the air preheater

Info

Publication number: DE966360C
Application number: DEB14989A
Authority: DE
Inventors: Uno Olof Blomquist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-06-15
Filing date: 1951-05-13
Publication date: 1957-08-01

Description

Einrichtung bei abgasbeheizten Luftvorwärmern zur Vorheizung der Frischluft und des Luftvorwärmers Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung bei abgasbeheizten Luftvorwärmernzur Vorheizung der Frischluft und des Luftvorwärmers bis an die Taupunktstemperatur und darüber hinaus durch unmittelbare Heizung. Die Erfindung ist sowohl bei regenerativen als auch bei rekuperativen Wärmeaustauschern anwendbar. Wenn eine Heizanlage, z. B. eine Dampfkesselfeuerung, angefahren wird, so liefert der Wärmeaustauscher, der als Luftvorwärmer dient, an die Feuerung zunächst nur kalte Luft, woraus ,sich eine unvollkommene Verbrennung in der Feuerung, aber auch eine Kondensation und ein erheblicher Rußniederschlag im Wärmeaustauscher ergibt.Device for exhaust gas-heated air preheaters to preheat the fresh air and the air preheater. The invention relates to a device in the case of exhaust gas-heated Air preheaters to preheat the fresh air and the air preheater up to the dew point temperature and, moreover, through direct heating. The invention is applicable to both regenerative as well as for recuperative heat exchangers. If a heating system, e.g. B. a steam boiler, the heat exchanger delivers, the serves as an air preheater, initially only cold air to the furnace, from which a imperfect combustion in the furnace, but also condensation and a significant one Soot deposit in the heat exchanger results.

Es sind bereits eine Anzahl Vorschläge vorhanden, mit denen eine Vorwärmung der Verbrennungsluft noch vor Inbetriebnahme des Luftvorwärmers erreicht werden soll. Die Luft soll hierbei bis nahe an die Taupunktstemperatur und darüber hinaus erwärmt werden. Die Vorwärmung der Luft erfolgte z. B. mittels Dampf oder Heißwasser oder durch Heißluftrückführung. Auch ist ein Verfahren zum Aufheizen der Luft bekanntgeworden, bei dem das Aufheizen. einer wärmeabgebenden Masse wechselweise mit der Wärmeabgabe stattfindet, wobei eine unmittelbare Rufheizung der Verbrennungsluft erfolgt.There are already a number of suggestions for preheating the combustion air can be reached before the air preheater is started up target. The air should be close to the dew point temperature and beyond be heated. The air was preheated z. B. by means of steam or hot water or by hot air return. A method for heating the air has also become known, in which the heating up. a heat emitting Mass alternately takes place with the heat emission, with an immediate call heating of the combustion air he follows.

Nach der Eindung wird als Luftvorwärmer ein Wärmeaustauscher verwendet, bei dem das Rauchgas der Feuerung durch einen Wärmeaustauscher hindurchgeleitet wird, seine Wärme an die Wärmeaustauschelemente abgibt, die sie ihrerseits an die ebenfalls durch den Wärineaustauscher hindurchgeleitete Verbrennungsluft abgeben. Dabei sind erfindungsgemäß sowohl im Rauchgaskanal als auch im Luftkanal, und zwar vor und hinter den Wärmeaustauschelemen,ten des Luftvorwärmers, Abschlußvorrichtungen, z. B. Klappen, vorgesehen, nach deren Abschluß Kammern gebildet werden, welche die Wärmeaustauschelemente des Luftvorwärmers enthalten und in denen ein unmittelbar durch Heizwendel, Gas- oder Ölbrenner aufgeheizter Heißluftstrom mittels Gebläse umgewälzt wird. Dem umlaufenden Heißluftstrom kann ein Schutzgas (z. B. Kohlensäure) zugesetzt werden. Außerdem können dem Heißluftstromum.lauf Schutzgasbehälter angeschlossen sein, deren Ventile durch Thermostaten verstellbar sind.After the connection, a heat exchanger is used as an air preheater, in which the flue gas from the furnace is passed through a heat exchanger gives off its heat to the heat exchange elements, which in turn transfer it to the also emit combustion air passed through the heat exchanger. According to the invention, both in the flue gas duct and in the air duct, namely in front of and behind the heat exchange elements, th of the air preheater, closing devices, z. B. flaps are provided, after which chambers are formed, which the Contain heat exchange elements of the air preheater and in which a directly Hot air flow heated by a heating coil, gas or oil burner by means of a fan is circulated. A protective gas (e.g. carbon dioxide) can be added to the circulating hot air flow. can be added. In addition, protective gas containers can be connected to the hot air flow circulation be whose valves are adjustable by thermostats.

Durch die Einrichtung gemäß der Erfindung wird die Luft, die zur Vorheizun.g des Luftvorwärmers benutzt wird, in dein Vorwärmer umgewälzt, so daß die Wärmezufuhr stetig abnimmt, je heißer die umgewälzte Luft wird. Der Luftvorwä rmer wird hierdurch. stets betriebsbereit gehalten,, und dadurch wird mit Sicherheit vermieden, daß keine Kaltluft in die Feuerurig od. dgl. gelangen kann..The device according to the invention, the air that is used for Vorheizun.g of the air preheater is used, circulated in your preheater, so that the heat supply steadily decreases the hotter the circulated air becomes. The air preheater is thereby. always kept ready for use, and this will certainly avoid that none Cold air can get into the Feuerurig or the like ..

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung stellt die Zeichnung dar.Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing represent.

Fig. i und 2 zeigen. Schnitte durch zwei verschiedene Ausführungsformen, Fig. 3 .ein Diagramm, welches den \,@% :irmezustand in der Metallmasse ohne und mit Anwendung der Erfindung darstellt, und Fig. .I eine Ausführungsform eines rekuperativen Wärmeaustauschers.Figs. I and 2 show. Sections through two different designs, Fig. 3. A diagram, which the \, @%: irmestatus in the metal mass without and with application of the invention, and Fig. I shows an embodiment of a recuperative Heat exchanger.

In den Fig. i und 2 ist mit dem Bezugszeichen io der Rotor eines regenerativen Luftvorwärrners bezeichnet, dessen wärmeaustauschende Masse beispielsweise aus gewellten Eisenplatten besteht, zwischen denen enge Kanäle vorhanden sind, durch welche abwechselnd Gas und Luft fließen, und zwar in Richtung der ei.agezeichneten Pfeile 12 und 1q.. Der Rauchgaskanal ist mit 16 und der Luftkanal mit i8 bezeichnet. In beiden Kanälen sind oberhalb und unterhalb des Rotors io Ab-#chlußvorrichtungem, z. B. in Gestalt von Klappen 2o, vorgesehen, nach deren Abschluß luftdicht abgeschlossene Räume 22 und 24 entstehen, innerhalb welcher der Rotor io liegt. Die Abschlußklappen 20 werden. zweckmäßig aus wärmedämmendem Baustoff hergestellt, damit keine @,#'ärme durch sie übertragen wird. Die Betätigung der Klappen erfolgt von außen her durch Hehl 26.In FIGS. I and 2, the reference numeral io denotes the rotor of a regenerative one Luftvorwärrners called, whose heat exchanging mass, for example, from corrugated Iron plates exist, between which there are narrow channels through which alternate Gas and air flow in the direction of the arrows 12 and 1q. The flue gas duct is denoted by 16 and the air duct by i8. In both channels are above and below the rotor io locking devices, z. B. in shape of flaps 2o, provided after their completion airtight spaces 22 and 24 arise, within which the rotor io lies. The closing flaps 20 are. Appropriately made of heat-insulating building material, so that no @, # 'poor through them is transmitted. The flaps are actuated from the outside by means of Hehl 26.

Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen nach Fig. i und 2 besteht im wesentlichen darin, daß gemäß Fig. i die Umlaufrohre a8 und 40 in die Kammer 44 münden:, so daß die wärmespeichernde Masse im Rotor io erhitzt wird, wenn sie durch die Kammer 24. hindurchgeht. Im Gegensatz dazu tritt die umgewälzte Luft in dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 sowohl in die Kammer 22 als auch in die Kammer 2.4 ein, weil das Umlaufrohr d.o, welches mit Öffnungen 39 versehen ist, durch diese beiden Kammern hindurchgeht. Aus der Kammer -22 und 24. wird die Luft wieder abgesaugt durch die Öffnungen 3o des in beide Kammern hineinreichenden Umlaufrohres 28.The difference between the two embodiments according to FIG and 2 consists essentially in the fact that, according to FIG open into the chamber 44: so that the heat-storing mass in the rotor is heated when it passes through chamber 24. In contrast to this occurs the overturned Air in the embodiment of Figure 2 both in the chamber 22 and in the Chamber 2.4, because the circulation pipe d.o, which is provided with openings 39, passes through these two chambers. Chamber -22 and 24 become the air sucked off again through the openings 3o of the circulation pipe reaching into both chambers 28.

Die angesaugte Luft geht durch das Umlaufohr 28 zum Gebläse 32, das sie durch die Leitung 34. über einen Heizkörper 36, der beispielsweise elektrisch erwärmt wird, in das Umlaufrohr .Io weiterfördert, von wo die Luft durch die Öffnungen 39 wieder in die Kammern 22 und 24, und zwar in deren untere Teile einströmt. Die Einrichtung nach Fig. 2 ist zwar nicht so- einfach wie die in Fig. i gezeigte Vorrichtung, hat aller dieser gegenüber den Vorteil, daß bei der Beheizung der Rotor gleichmäßiger beaufschlagt wird, wodurch die Gefahr der Verwerfung des Rotors vermindert ist. Mit 29 sind in den Umlaufrohren 28 und .4o vorgesehene Klappen bezeichnet, durch welche der Luftumlauf abgeschaltet wird, wenn der Lufterhitzer in Betrieb ist. Ein Thermostat ,I2 in der den Rotor enthaltenden Kammer überwacht die Heizeinrichtung 36 so, daß eine bestimmte Heiztemperatur innegehalten bzw. Überhitzung der Wärmeaustauschmasse verhindert wird. Zum gleichen Zweck kann auch der Heizluft durch eine Nebenleitung 44 ein Schutzgas, z. B. Kohlensäure, zugeführt werden.The sucked air goes through the circulation pipe 28 to the fan 32, the they through the line 34. via a heating element 36, for example electrical is heated, in the circulation pipe .Io further promotes, from where the air through the openings 39 again flows into the chambers 22 and 24, namely into their lower parts. the The device according to FIG. 2 is not as simple as the device shown in FIG. all of these have the advantage that the rotor is more even when heated is applied, whereby the risk of warping the rotor is reduced. With 29 provided in the circulation pipes 28 and .4o flaps designated by which the air circulation is switched off when the air heater is in operation. A Thermostat, I2 in the chamber containing the rotor monitors the heating device 36 so that a certain heating temperature paused or overheating of the heat exchange mass is prevented. For the same purpose, the hot air can also be fed through a secondary line 44 a protective gas, e.g. B. carbonic acid, are supplied.

Ein weiterer Thermostat 31 kann in der Kammer 24 (Fig. i) vorgesehen sein. Dieser öffnet bei Übertemperatur ein Ventil 33 und läßt damit aus den Behältern 88 ein Schutzgas, beispielsweise Kohlensäure, in die erhitzte Luft eintreten.Another thermostat 31 can be provided in the chamber 24 (Fig. I). In the event of excess temperature, this opens a valve 33 and thus allows a protective gas, for example carbonic acid, to enter the heated air from the containers 88.

Fig. 3 zeigt den Temperaturverlauf während der Anfahrperiode. Die gestrichelte Linie .I6 deutet den Temperaturanstieg der Verbrennungsluft in einem Luftvorwärmer an, der mit kaltem Rotor angefahren wird. Die Linie 48 zeigt dagegen die entsprechende Temperaturveränderung in einem Luftvorwärmer, bei dem entsprechend der Erfindung die wärmeaufnehmende Masse vor Einschaltung des Luftvorwärmers ungefähr auf ,425° vorgewärmt wird. Es ergibt sich aus dem Schaubild, daß beim Anfahren der Luftvorwärmeanlage nach v orangegangenerVo_rhedzung derLuftvorwärmemassedie Temperatur nicht unter 200° sinkt, wodurch die eingangs erwähnten Schwierigkeiten beim Start der Luftvorwärmeanlage mit Sicherheit vermieden werden.Fig. 3 shows the temperature profile during the start-up period. the dashed line .I6 indicates the temperature rise of the combustion air in one Air preheater, which is started up with a cold rotor. The line 48 shows against it the corresponding temperature change in an air preheater, with which accordingly of the invention, the heat-absorbing mass before switching on the air preheater approximately is preheated to 425 °. It can be seen from the diagram that when starting the Air preheating system after previous reduction of the air preheating mass the temperature does not drop below 200 °, which causes the difficulties mentioned at the beginning at the start the air preheating system can be avoided with certainty.

In Fig..I ist ein gemäß der Erfindung ausgebildeter rekuperativerVarwärm.er gezeigt, in welchem die Luft durch einem mit Abschlußklappe:5d. ausgerüstetem Einlaßkanal in einen von zwei miteinander verbundenen rehuperativen Lufterhitzern 56 und 58 geführt wird. Diel Luft tritt in den anderen Vorwärmer durch einen Verbindungskanal 6o ein und verläßt ihn durch einen mit Abschlußklappe 64 versehenen Auslaßkanal 62. Das wärmeabgebende Gas wird dem Vorwärmer 58 durch eine mit Abschlußklappe 72 ausgerüstete Einlaßleitung 66 zugeführt, strömt durch den Kanal 68 zu dem zweiten Vorwärrner 56 und verläßt diesen. durch den mit Abschlußklappen 74 ausgerüsteten Auslaßkanal 70. Ein- und Auslaßkanal sind durch einen Zwischenkanal 76 und darin eingebauter Klappe 78 verbunden. An den Luftauslaßkana162 ist mittels Saugleitung 9o ein Gebläse 84 angeschlossen, das die Luft über einen zweckmäßig mit Gasfeuerung 86 beheizten Vorwärmer und die Leitung 82 in den Auslaßkanal 52 hineindrückt. An die Leitung 82 ist mittels Ventil 33 der ein Schutzgas enthaltende Behälter 88 angeschlossen.In Fig..I a trained according to the invention recuperativeVarwärm.er is shown, in which the air through a with closure flap: 5d. equipped inlet duct is guided into one of two interconnected rehabilitation air heaters 56 and 58. The air enters the other preheater through a connecting duct 6o and leaves it through an outlet duct 62 provided with a closure flap 64. The exothermic gas is supplied to the preheater 58 through an inlet conduit 66 equipped with a closure flap 72, flows through duct 68 to the second preheater 56 and leaves this. through the outlet channel 70 equipped with closing flaps 74. The inlet and outlet channels are connected by an intermediate channel 76 and a flap 78 built into it. A blower 84 is connected to the air outlet channel 162 by means of suction line 9o and presses the air into the outlet channel 52 via a preheater suitably heated by gas firing 86 and the line 82. The container 88 containing a protective gas is connected to the line 82 by means of valve 33.

Wenn die in Fig. i und 2 gezeigten Luftvorwärmer außer Betrieb sind, dann arbeitet vor dem Anfahren die Anlage wie folgt: Die Abschlußklappen 20 sind geschlossen und die Klappen 29 geöffnet. Das Gebläse 32 wird nun. eingeschaltet, desgleichen die Elektro-Heizung 36. Der Rotor wird nun aufgeheizt und seine Temperatur auf einem bestimmten Wert gehalten, in dem der Thermostat 42 die Heizwendel 36 überwacht. Wenn die Feuerung des Kessels angefahren werden soll, werden die Ventile 29 geschlossen, das Gebläse 32 abgeschaltet und die Klappen 20 geöffnet. Da die Anheizung des Rotors oft während einer verhältnismäßig langen Zeit durchgeführt werden kann, so ist es möglich, die Leistung des Heizkörpers 38 verhältnismäßig niedrig zu halten, wobei überdies billiger Nachtstrom verwendet werden kann.When the air preheaters shown in Fig. I and 2 are out of order, then the system works as follows before starting: The closing flaps 20 are closed and the flaps 29 open. The fan 32 will now. switched on, likewise the electric heater 36. The rotor is now heated up and its temperature held at a certain value in which the thermostat 42 monitors the heating coil 36. When the firing of the boiler is to be started, the valves 29 are closed, the fan 32 is switched off and the flaps 20 are opened. Because the heating of the rotor can often be done for a relatively long time, so it is possible to keep the power of the radiator 38 relatively low, with In addition, cheaper night-time electricity can be used.

Die Einrichtung nach Fig. 4 arbeitet in folgender Weise: Wenn der Wärmeaustauscher außer Betrieb ist, dann sind die Klappen 72 und 74 geschlossen und ebenso die Klappen 54 und 64, während die Ventile 9o offen stehen. Die mittels des Gas- oder Ölbrenners 86 dauernd erhitzte Luft läuft durch das Gebläse 84, die Leitung 82, die Rohrleitung 52, die Vorwärmerkammern 56, 58 und die Luftauslaßleitung 62 um. Soll der vorgewärmte rekuperativeLuftvorwärmer irnBetrieb gehen, dann werden die Ventilego geschlossen, das Gebläse: 84 abgestellt und die Klappen 72, 74, 54 und 64 geöffnet. Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung erstrecken sich nicht nur auf den Luftvorwärmer selbst, sondern sind auch von Bedeutung für die Staubsammler, Aschenabscheider sowie die Gebläse und Roste.The device of Fig. 4 operates in the following way: When the Heat exchanger is out of order, then the flaps 72 and 74 are closed and also the flaps 54 and 64 while the valves 9o are open. The means of the gas or oil burner 86 continuously heated air passes through the fan 84, the Line 82, pipe 52, preheater chambers 56, 58 and the air outlet line 62 um. If the preheated recuperative air preheater is to go into operation, then the Ventilego closed, the fan: 84 switched off and the flaps 72, 74, 54 and 64 open. The advantageous effects of the invention do not extend only on the air preheater itself, but are also important for the dust collector, Ash separator as well as the blower and grates.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Setup for exhaust gas-heated air preheaters for preheating the fresh air and the air preheater up to the dew point temperature and, moreover, by direct heating, characterized in that both in the flue gas duct (16) and in the air duct (18), in front of and behind the heat exchange elements (io) the air preheater, closing devices, e.g. B. flaps (20) are provided, after its completion chambers (22, 24) are formed, which the heat exchange elements of the air preheater and in which - a direct heating coil (36), Gas or oil burner (86) heated hot air flow circulated by means of a fan (32) will.

2. Device according to claim i, characterized in that the circumferential A protective gas (e.g. carbon dioxide) is added to the hot air stream.

3. Device according to claim i and 2, characterized in that the hot air flow circulation protective gas container (88) are connected, the valves (33) are adjustable by thermostats (31). Considered publications: German Patent Nos. 553 735, 290 308, 519 788; U.S. Patent No. 1,535,146; G umz: "Air preheating in steam boiler operation", 1933, pp. 193, 194; German utility model No. 982 938; Journal "Fuel and Heat Industry", 1940, pp. I to 7.