EP0227928A2 - Abhitzekessel für staubbeladene Gase - Google Patents

Abhitzekessel für staubbeladene Gase Download PDF

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EP0227928A2
EP0227928A2 EP86115669A EP86115669A EP0227928A2 EP 0227928 A2 EP0227928 A2 EP 0227928A2 EP 86115669 A EP86115669 A EP 86115669A EP 86115669 A EP86115669 A EP 86115669A EP 0227928 A2 EP0227928 A2 EP 0227928A2
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EP
European Patent Office
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waste heat
train
gas
boiler
dust
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EP86115669A
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Horst Mohrenstecher
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Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Original Assignee
L&C Steinmueller GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1869—Hot gas water tube boilers not provided for in F22B1/1807 - F22B1/1861
    • F22B1/1876—Hot gas water tube boilers not provided for in F22B1/1807 - F22B1/1861 the hot gas being loaded with particles, e.g. dust

Definitions

  • the invention relates to a waste heat boiler for the recovery of waste heat from a dust-laden hot gas, in particular recycle gas from a coke dryer cooler, with at least one boiler flue from which flow flows from the side via at least one horizontally extending connection channel and through which the deflected gas flows downwards, and from which Gas flow through heating surfaces.
  • an acceleration lug for the hot gas flowing into the boiler train is arranged in the transition region between the connecting duct and the boiler train is provided on the rear wall of the tank train facing away from the connecting channel, an open top dust cover channel which extends essentially over the entire rear wall, and that the cross section of the tank train not occupied by the dust removal channel is covered by a flow equalization device.
  • the acceleration lug increases the gas velocity and thus accelerates the dust particles contained in the gas stream. A substantial part of the accelerated dust particles is introduced into the dust separation channel which is open at its upper end and is thus removed from the gas flowing around the heating surfaces.
  • the flow equalization device is provided.
  • the dust separation channel is connected at its lower end at least on the gas side to the gas flow emerging from the boiler train.
  • the expression "at least on the gas side” means that the gas introduced into the dust separation channel can also be supplied to a dust separation located outside the boiler train and only the dust-free gas can be discharged through the Heating surfaces guided gas flow is supplied.
  • a particularly simple and effective construction of the flow equalization device is achieved if it is designed like a grid.
  • the boiler train has a wall bore, a cooled grid can be easily achieved if it is constructed from pipe sections of the wall bore which are guided horizontally and in at least two layers one above the other.
  • the partial gas flow through the dust separation channel can be adjusted. This can be achieved in a simple manner in that at least one adjustable slide or a corresponding flap is assigned to the lower end of the dust separation channel.
  • the descending boiler train is followed by an ascending boiler train.
  • the partial gas flow is fed into the area of the connection of the two boiler trains, each provided with an ash funnel.
  • a particularly advantageous embodiment of the waste heat boiler is achieved if not only the rear wall of the boiler train assigned to the dust separation channel is constructed as a tube wall, but also the wall separating the dust separation channel from the main gas flow cross section of the boiler train. In this case, the gas flowing through the dust separation channel and the dust contained in it are cooled to a substantial extent.
  • hot gas G loaded with coke dust is fed via a horizontally extending connecting duct 1 to a waste heat boiler 2, which is constructed from a descending train 3 and an ascending train 4.
  • the two cables 3 and 4 are each provided with ash funnels 3a and 4a at their lower ends and connected by means of a connecting section 5.
  • the connection channel 1 and the upper section 3a of the descending train are provided with a lining 6.
  • the first one Train equipped with several pressure flaps 7.
  • an acceleration nose 1a is provided on the wall below, which narrows the inlet cross section of the gas G and thus accelerates the gas flow G.
  • a section 3b following section 3a has a wall bore 8 which, in the case of a rectangular boiler cross section, consists of two opposite outer wall sections 8a and 8b and two opposite small wall sections 8c and 8d.
  • a further tube wall 9 is arranged at a distance from the wall section 8a, so that a dust separation channel 10 open at the top is delimited between the wall sections 8a and 9 and parts of the small wall sections 8c and 8d.
  • a plurality of heating surfaces 11, 12 and 13 are arranged in the free space spanned between the wall sections 8b, 8c and 8d and the tube wall 9.
  • the wall bore 8 and the heating surfaces 11, 12 and 13 are connected to distributors or collectors 14 in a manner known per se.
  • a part of the tubes of the tube wall 9 is bent horizontally at its upper end and brought together with the tubes of the tube wall 8b, so that a first horizontal position 15 of tube sections results.
  • the layers 15 and 16 lying one above the other build up a lattice-like flow equalization device which ensures an equalization of the gas flow flowing into the touch heating surfaces 11.
  • the dust separating channel 10 is connected via a connecting channel 17 to an adjusting slide device 18, in which an adjusting slide 19 is arranged so that the partial flow flowing through the dust separating channel 10 can be varied.
  • an adaptation to different load conditions and an adaptation to the different flow resistances in the main cross-section of the boiler train and in the dust separation channel 10 is possible.
  • the partial flow is introduced into the connecting section 5.
  • the gas leaving the adjusting device 18 and not dedusted gas is introduced via one or more channels extending into the area of the funnel 3a, so that the dust directly into the funnel 3a submit and is not entered via the connecting channel 5 in the second train.
  • the second train 4 is also provided in the usual way with heating surfaces 21.

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Abstract

Bei einem Abhitzekessel (2) für die Rückgewinnung von Abwärme aus einem staubbeladenen heißen Gas, insbesondere Kreislaufgas aus einem Kokstrockenkühler, mit mindestens einem von der Seite über mindestens einen sich horizontal erstreckenden Anschlußkanal (1) angeströmten und von dem umgelenkten Gas nach unten durchströmten Kesselzug (3) mit Wandberohrung (8) und von dem Gas durchströmten Heizflächen (11, 13, 14), ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß im Übergangsbereich von Anschlußkanal (1) und Kesselzug (3) eine Beschleunigungsnase (1a) für das in den Kesselzug einströmende heiße Gas (G) angeordnet ist, daß an der von dem Anschlußkanal (1) abgewandten Rückwand (8a) des Kesselzuges (3) ein oben offener und sich im wesentlichen über die gesamte Rückwand erstreckender Staubabscheidekanal (10) vorgesehen ist, und daß der nicht vom Staubabscheidekanal eingenommene Querschnitt des Kesselzuges (3) von einer Strömungsvergleichmäßigungseinrichtung (15, 16) überdeckt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Abhitzekessel für die Rückgewinnung von Abwärme aus einem staubbeladenen heißen Gas, insbesondere Kreislaufgas aus einem Kokstrockenkühler, mit mindestens einem von der Seite über mindestens einen sich horizontal erstreckenden Anschlußkanal angeströmten und von dem umgelenkten Gas nach unten durchströmten Kesselzug mit Wandberohrung und von dem Gas durchströmten Heizflächen.
  • Aus "Technische Mitteilungen" (75), Heft 9, September 1982, Seite 434 ist ein solcher Abhitzekessel bekannt. Der aus dem Kokstrockenkühler mit dem Kreislaufgas ausgetragene Koksstaub ist sehr hart und führt somit insbesondere an den von dem Gas durchströmten Heizflächen zu hohem Verschleiß.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen insbesondere einem Kokstrockenkühler nachschaltbaren Abhitzekessel zu schaffen, bei dem für eine Verschleißminderung Sorge getragen ist,
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Übergangsbereich von Anschlußkanal und Kesselzug eine Beschleunigungsnase für das in den Kesselzug einströmende heiße Gas angeordnet ist, an der von dem Anschlußkanal abgewandten Rückwand des Kesselzuges ein oben offener und sich im wesentlichen über die gesamte Rückwand erstreckender Staubabscheidekanal vorgesehen ist, und daß der nicht vom Staubabscheidekanal eingenommene Querschnitt des Kesselzuges von einer Strömungsvergleichmäßigungseinrichtung überdeckt ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Abhitzekessel erfolgt mittels der Beschleunigungsnase eine Erhöhung der Gasgeschwindigkeit und somit eine Beschleunigung der in dem Gasstrom enthaltenen Staubteilchen. Von den beschleunigten Staubteilchen wird ein wesentlicher Teil in den an seinem oberen Ende offenen Staubabscheidekanal eingetragen und somit aus dem die Heizflächen umströmenden Gas entfernt.
  • Durch die Wirkung der Beschleunigungsnase wird allerdings dem zwischen die Heizflächen eintretenden Gasstrom eine ungleichmäßige Reststaubverteilung aufgeprägt. Um dies auszugleichen, ist die Strömungsvergleichmäßigungseinrichtung vorgesehen.
  • Andere Einsatzgebiete außer der Trockenkühlung sind denkbar. Besonders wirkungsvoll ist jedoch der Einsatz bei Kokstrockenkühlung mit hochabrasivem Koksstaub.
  • Da es zweckmäßig ist, den in den Staubabscheidekanal eingetragenen Gasstrom mit dem Hauptstrom wieder zu vereinigen, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Staubabscheidekanal an seinem unteren Ende zumindest gasseitig mit dem aus dem Kesselzug austretenden Gasstrom verbunden ist. Der Ausdruck "zumindest gasseitig" besagt, daß das in den Staubabscheidekanal eingeführte Gas auch einer außerhalb des Kesselzuges liegenden Staubabscheidung zugeführt werden kann und nur das entstaubte Gas dem durch die Heizflächen geführten Gasstrom zugeführt wird.
  • In Sonderfällen ist es auch denkbar, den Gasteilstrom nicht mehr oder nicht vollständig zurückzuführen. Bei der Kokstrockenkühlung nimmt z.B. die Kreislaufgasmenge zu.
  • Ein besonders einfacher und wirksamer Aufbau der Strömungsvergleichmäßigungseinrichtung wird erreicht, wenn diese gitterartig ausgebildet ist.
  • Da der Kesselzug eine Wandberohrung aufweist, läßt sich auf einfache Weise ein gekühltes Gitter erreichen, wenn dieses von horizontal und in zwei mindestens Lagen übereinander geführten Rohrabschnitten der Wandberohrung aufgebaut sind.
  • Wegen des Reststaubgehaltes ist es zweckmäßig, wenn das Gitter gegen Verschleiß gepanzert ist.
  • Um die Staubabscheidung auch an unterschiedliche Lastzustände des Heißgaserzeugers, insbesondere des Kokstrockenkühlers, anpassen zu können, ist es sinnvoll, wenn der durch den Staubabscheidekanal geführte Gasteilstrom einstellbar ist. Dies kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß dem unteren Ende des Staubabscheidekanals mindestens ein verstellbarer Schieber oder eine entsprechende Klappe zugeordnet ist.
  • Wie auch beim Ausgangspunkt der Technik ist es in einigen Anwendungsfällen von Vorteil, daß dem absteigenden Kesselzug ein aufsteigender Kesselzug nachgeschaltet ist. In einem solchen Falle wird der Gasteilstrom in den Bereich der Verbindung der beiden jeweils mit einem Aschetrichter versehenen Kesselzüge zugeführt.
  • Wird nicht ein vom Staub befreiter Gasteilstrom zurückgeführt, sondern der staubbeladene Gasteilstrom, ist es vorteilhaft, wenn dieser über mindestens ein Rohr direkt in den Bereich des Trichters des absteigenden Kesselzuges zurückführbar ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Abhitzekessels wird erreicht, wenn nicht nur die dem Staubabscheidekanal zugeordnete Rückwand des Kesselzuges als Rohrwand ausgebildet ist, sondern auch die den Staubabscheidekanal von dem Hauptgasstromquerschnitt des Kesselzuges abtrennende Wand. In diesem Falle wird das den Staubabscheidekanal durchströmende Gas und der in ihm enthaltene Staub in wesentlichem Ausmaße abgekühlt.
  • Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform des Abhitzekessels,
    • Fig. 2 einen anderen Vertikalschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 und
    • Fig. 3 einen Horizontalschnitt längs der Linie III-III in Fig. 1 in Blickrichtung der Pfeile.
  • Von einem nicht gezeigten Kokstrockenkühler wird über einen sich horizontal erstreckenden Anschlußkanal 1 mit Koksstaub beladenes heißes Gas G einem Abhitzekessel 2 zugeführt, der aus einem absteigenden Zug 3 und einem aufsteigenden Zug 4 aufgebaut ist. Die beiden Züge 3 und 4 sind an ihrem unteren Ende jeweils mit Aschetrichtern 3a bzw. 4a versehen und mittels eines Verbindungsabschnittes 5 verbunden. Der Anschlußkanal 1 und der obere Abschnitt 3a des absteigenden Zuges sind mit einer Ausmauerung 6 versehen. Weiterhin ist der erste Zug mit mehreren Überdruckklappen 7 ausgerüstet. Im Übergangsbereich zwischen Anschlußkanal 1 und Abschnitt 3a auf der unten liegenden Wandung eine den Eintrittsquerschnitt des Gases G verengende und somit beschleunigend auf den Gasstrom G einwirkende Beschleungigungsnase 1a vorgesehen.
  • Ein auf den Abschnitt 3a folgende Abschnitt 3b weist eine Wandberohrung 8 auf, die bei rechteckigem Kesselquerschnitt aus zwei gegenüber liegenden Außenwandabschnitten 8a und 8b und zwei gegenüber liegenden kleinen Wandabschnitten 8c und 8d besteht.
  • Mit Abstand von dem Wandabschnitt 8a ist eine weitere Rohrwand 9 angeordnet, so daß zwischen den Wandabschnitten 8a und 9 und Teilen der kleinen Wandabschnitte 8c und 8d ein oben offener Staubabscheidekanal 10 begrenzt ist.
  • In dem zwischen den Wandabschnitten 8b, 8c und 8d und der Rohrwand 9 aufgespannten Freiraum sind mehrere Heizflächen 11, 12 und 13 angeordnet. Die Wandberohrung 8 und die Heizflächen 11, 12 und 13 sind in an sich bekannter Weise mit Verteilern bzw. Sammlern 14 verbunden.
  • Wie insbesondere aus der Fig. 3 ersichtlich ist, ist ein Teil der Rohre der Rohrwandung 9 an ihrem oberen Ende horizontal umgebogen und mit den Rohren der Rohrwandung 8b zusammengeführt, so daß sich eine erste horizontale Lage 15 von Rohrabschnitten ergibt.
  • Desweiteren ist eine Teil der Rohre des Abschnittes 8c (bei der Ausführungsform gem. Fig. 3 jedes zweite) horizontal geführt und mit den Rohren des gegenüber liegenden Wandabschnittes 8d unter Ausbildung einer unter der Lage 15 liegenden Lage 16 verbunden.
  • Die übereinander liegenden Lagen 15 und 16 bauen eine gitterartige Strömungsvergleichmäßigungseinrichtung auf, die für eine Vergleichmäßigung des in die Berührungsheizflächen 11 einströmenden Gasstromes sorgt.
  • An seinem unteren Ende ist der Staubabscheidekanal 10 über einen Verbindungskanal 17 mit einer Stellschiebereinrichtung 18 verbunden, in der ein Stellschieber 19 verstellbar angeordnet ist, so daß der durch den Staubabscheidekanal 10 strömende Teilstrom variiert werden kann. Durch Verstellung des Stellschiebers 19 ist eine Anpassung an verschiedene Lastzustände und eine Anpassung an die unterschiedlichen Strömungswiderstände im Hauptquerschnitt des Kesselzuges und im Staubabscheidekanal 10 möglich. Der Teilstrom wird in den Verbindungsabschnitt 5 eingeführt. Wie in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt, kann es zweckmäßig sein, daß das die Einstelleinrichtung 18 verlassende und nicht entstaubte Gas über ein oder mehrere bis in den Bereich des Trichters 3a sich erstreckende Kanäle eingeführt wird, so daß der Staub direkt in den Trichter 3a abgeben und nicht über den Verbindungskanal 5 mit in den zweiten Zug eingetragen wird.
  • Der zweite Zug 4 ist in üblicher Weise ebenfalls mit Heizflächen 21 versehen.

Claims (10)

1. Abhitzekessel für die Rückgewinnung von Abwärme aus einem staubbeladenen heißen Gas, insbesondere Kreislaufgas aus einem Kokstrockenkühler, mit mindestens einem von der Seite über mindestens einen sich horizontal erstreckenden Anschlußkanal angeströmten und von dem umgelenkten Gas nach unten durchströmten Kesselzug mit Wandberohrung und von dem Gas durchströmten Heizflächen, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich von Anschlußkanal (1) und Kesselzug (3) eine Beschleunigungsnase (1a) für das in den Kesselzug einströmende heiße Gas (G) angeordnet ist, daß an der von dem Anschlußkanal (1) abgewandten Rückwand (8a) des Kesselzuges (3) ein oben offener und sich im wesentlichen über die gesamte Rückwand erstreckender Staubabscheidekanal (10) vorgesehen ist, und daß der nicht vom Staubabscheidekanal eingenommene Querschnitt des Kesselzuges (3) von einer Strömungsvergleichmäßigungseinrichtung (15, 16) überdeckt ist.
2. Abhitzekessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staubabscheidekanal (10) an seinem unteren Ende zumindest gasseitig mit dem aus dem Kesselzug austretenden Gasstrom verbunden ist.
3. Abhitzekessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsvergleichmäßigungseinrichtung (15, 16) gitterartig ausgebildet ist.
4. Abhitzekessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter von horizontal und in mindestens zwei Lagen (15, 16) übereinander geführten Rohrabschnitten der Wandberohrung (8) aufgebaut ist.
5. Abhitzekessel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter gegen Verschleiß gepanzert ist.
6. Abhitzekessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Staubabscheidekanal (10) geführte Gasteilstrom einstellbar ist.
7. Abhitzekessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem unteren Ende des Staubabscheidekanals (10) mindestens ein verstellbarer Schieber (19) zugeordnet ist.
8. Abhitzekessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem absteigenden Kesselzug (3) ein aufsteigender Kesselzug (4) nachgeschaltet ist, und der Gasteilstrom aus dem Staubabscheidekanal in dem Bereich der Verbindung (5) der beiden jeweils mit einem Aschetrichter (3a; 4a) versehenen Kesselzüge zuführbar ist.
9. Abhitzekessel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Rückführung eines staubbeladenen Gasteilstromes dieser über mindestens ein Rohr (20) direkt in den Bereich des Trichters (3a) des absteigenden Kesselzuges (3) zurückführbar ist.
10. Abhitzekessel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß außer der dem Staubabscheidekanal (10) zugeordneten Rückwand (8a) des Kesselzuges (3) auch die den Staubabscheidekanal (10) von dem Hauptgasstromquerschnitt des Kesselzuges abtrennende Wand (9) als Rohrwand ausgebildet ist.
EP86115669A 1985-12-04 1986-11-12 Abhitzekessel für staubbeladene Gase Withdrawn EP0227928A3 (de)

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