DE1091269B - Luftvorwaermungsanlage fuer Dampferzeuger mit rauchgasbeheiztem Luftvorwaermer und zusaetzlichem Lufterhitzer - Google Patents

Description

• Luftvorwärmungsanlage für Dampferzeuger mit rauchgasbeheiztem Luftvorwärmer und zusätzlichem Lufterhitzer Die Erfindung bezieht sich auf Luftvorwärmungsanlagen für Dampferzeuer und auf andere Feuerungsanlagen, die mit einem rauchgasbeheizten Luftvorwärmer, beispielsweise Ljungström-Vorwärmer, oder auch sonstigen Wärrneaustauschflächen ausgestattet sind. Bei solchen Anlagen besteht für die am Feuerungsende angeordneten Wärmeaustauchflächen Korrosionsgefahr durch Abkühlung dieser Heizflächen unter den Taupunkt der Rauchgase. Beispielsweise bei Anlagen, die ganz oder teilweise mit 01 betrieben werden, wird diese Korrosionsgefahr durch den hohen Schwefel- und Vanadiumgehalt des Brennstoffes verursacht. Bei anderen Feuerungen gilt entsprechendes. Infolgedessen muß angestrebt werden, beim Anfahren eines Kessels aus dem kalten Zustand möglichst schnell am Kesselende auf die normalen Rauchgastemperaturen zu kommen und Heizflächentemperaturen zu erreichen, die über der Taugrenze der Rauchgase liegen. Auch bei Betrieb mit Teillast besteht die gleiche Notwendigkeit.
• Bei Anlagen, die mit Staubfeuerung arbeiten und bei denen zum Zünden und als Stützfeuer bei Schwachlast eine zusätzliche Ölfeuerung benutzt wird, muß außerdem angestrebt werden, möglichst schnell eine ausreichende Heißlufttemperatur zu erhalten, die es erlaubt, auf Mühlenbetrieb (Staubfeuerung) überzugehen. Auch bei Verwendung anderer Brennstoffe, die für einen einwandfreien Verbrennungsvorgang Frischluft von hoher Temperatur benötigen, ist eine möglichst schnelle Erreichung dieser Temperatur von Bedeutung.
• Diese Erfordernisse sind bekannt, und es wurde ihnen bereits in der `'eise Rechnung getragen, daß in die Ansaugleitung des Frischluftgebläses oder zwischen das Frischluftgebläse und den rauchgasbeheizten Luftvorwärmer ein mittels Dampf oder ein elektrisch beheizter Lufterhitzer geschaltet wurde, mit dessen Hilfe die Luft auf eine ausreichend hohe Temperatur gebracht wurde. Auf diese Weise wurde die gefährdete Heizfläche des rauchgasbeheizten Luftvorwärmers bis dicht an die Taugrenze oder sogar über die Taugrenze aufgeheizt. In vielen Fällen ist die Möglichkeit aber nicht gegeben. Bei Blockkraftwerken beispielsweise steht Fremddampf zur Beheizung eines solchen Lufterhitzers während der Anfahrperiode nicht zur Verfügung. Andererseits ist auch eine elektrische Beheizung des Lufterhitzers nicht in allen Fällen durchführbar oder wirtschaftlich vertretbar.
• Auf Grund vorstehender Überlegungen hat man daher bereits vorgeschlagen, während des Anfahrens die Luft schnell und ausreichend hoch durch Ölverbrennung vorzuwärmen, und zwar in der Weise, daß man innerhalb des Luftkanales Heizöl über eine Brennerdüse mit sehr hohem Luftüberschuß verbrannte, wobei diese Düse entweder im Kaltluft- oder im Heißluftkanal angebracht werden konnte. Die offene Verbrennung innerhalb des Luftkanals bringt aber Gefahren mit sich, und zwar insofern, als die Flamme oder unverbranntes Öl den rauchgasbeheizten Luftvorwärmer gefährden oder auch bis in die Mühlen durchschlagen und dort zu Bränden führen können.
• Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis dieser Schwierigkeiten. Sie geht von der bekannten Beheizung des zusätzlichen Lufterhitzers mittels Heizöl aus, zeigt aber einen neuen Weg, der die Gefahren der bekannten Anlagen dieser Art ausschließt. Hierbei ist auch eine Beschränkung auf Heizöl nicht erforderlich, vielmehr kann jeder gebräuchliche Brennstoff für die Beheizung des Lufterhitzers in Betracht kommen, wobei man vorzugsweise allerdings den gleichen-Brennstoff wählen wird, mit dem die Kesselanlage befeuert wird und der daher in jedem Falle zur Verfügung steht.
• Bei der Luftvorwärmungsanlage gemäß der Erfindung handelt es sich also um eine solche für Dampferzeuger mit rauchgasbeheiztem Regenerativ-Luftvorwärmer und mit im Luftkanal angeordnetem, mit Brennstoffen beheiztem Lufterhitzer zur zusätzlichen Erhitzung der Luft während des Betriebes, nämlich beim Anfahren und bei Teillast, und zwar ist sie im Unterschied zu den bekannten Anlagen mit offenem Ölbrenner dadurch gekennzeichnet, daß der Luft-, erhitzer als vom Luftkanal luftdicht getrennter Wärmetauscher ausgebildet ist. Es wird also die Wärme der Verbrennungsgase durch die Wandungen des Lufterhitzers hindurch auf den Luftstrom übertragen. Die Verbrennung findet innerhalb einer vom Luftkanal getrennten Brennkammer statt und nicht unmittelbar innerhalb des Luftkanals. Die heißen Verbrennungsgase des Brennstoffes durchströmen den Erhitzer, während im Kreuz- oder Gegenstrom hierzu, aber durch die luftdicht abschließenden Wärmeaustauschflächen des Erhitzers getrennt, die Frischluft strömt. Diese Frischluft entzieht also dem Erhitzer die vorgesehene Wärmemenge, die dazu benutzt werden kann, den rauchgasbeheizten Luftvorwärmer um einen gewissen Betrag aufzuheizen. In iedem Falle bewirkt der Lufterhitzer durch die Beheizung des Luftstromes, daß die Frischluft sehr schnell eine hohe Temperatur erreicht, die beispielsweise bei Staubfeuerung ein baldiges Umschalten auf Mühlenbetrieb gestattet.
• Ist der Erhitzer so bemessen, daß die Verbrennungsgase in ihm noch nicht vollständig abgekühlt werden, so kann auch diese restliche `'Wärme noch nutzbar gemacht werden, beispielsweise indem man den vom Lufterhitzer abführenden Kanal in die heiße Seite des Rauchgaskanals eintreten läßt, also in die Rauchgaseintrittsseite des Luftvorwärmers. In diesem Falle durchziehen die noch nicht völlig ausgenutzten Verbrennungsgase des Lufterhitzers zusammen mit dem Hauptrauchgasstrom den Luftvorwärmer, wobei sie an diesen einen weiteren Teil der restlichen Wärmemenge abgeben. Bei einer solchen Anordnung wird der Luftvorwärmer also in zweifacher Hinsicht aufgeheizt, so daß es möglich ist, ihn sehr schnell bis über den Taubereich der Rauchgase zu bringen.
• Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens stellt die Zeichnung vier Ausführungsbeispiele dar, die von den verschiedenen Schaltmöglichkeiten vier vorzugsweise in Betracht kommende Lösungen zeigen, und zwar ist von der Dampfkesselanlage jeweils nur der Teil hinter dem Kesselende - nicht aber der Kessel selbst -gezeichnet, weil die erfindungsgemäßen 3lerkmale nur in diesem Teil in die Erscheinung treten.
• Bei allen vier Ausführungsbeispielen dient zur Erzeugung des Luftstromes L ein Frischluftgebläse 1, das diesen Luftstrom innerhalb des Luftkanals 2 in Richtung der gezeichneten Pfeile fördert. Die Strömungsrichtung des Rauchgasstromes G innerhalb des Gaskanals 3 ist ebenfalls durch einen Pfeil angezeigt. Beide Ströme durchströmen einen rauchgasbeheizten Luftvorwärmer 4, der als umlaufender Luftvorwärmer nach dem System Ljungström ausgebildet sein möge. In den Luftkanal ist der erwähnte Lufterhitzer 5 eingebaut. der mittels einer Verbrennungsdüse 6, beispielsweise mit Öl, beheizt wird.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Lufterhitzer 5 in den Luftkanal 2 auf der kalten Seite des Luftvorwärmers 4 eingebaut, während die Verbrennungsgase dieses Erhitzers über einen Kanal 7 in die heiße Seite des Rauchgaskanals 3 einmünden. Hierbei findet also die schon erwähnte zweifache Rufheizung des Luftvorwärmers 4 statt, nämlich einmal durch den Luftstrom L, der vor seinem Eintritt in den Luftvorwärmer 4 durch den Erhitzer 5 erwärmt wird, und zum anderen durch die noch heißen Verbrennungsgase, die den Luftvorwärmer 4 rauchgasseitig durchströmen, was so lange von Bedeutung ist, als die von der Kesselanlage ankommenden Rauchgase während des Anfahrens noch unzulängliche Temperaturen aufweisen.
• Zwar wird bei Anbringung des Lufterhitzers auf der kalten Seite ein Teil der durch diesen erzeugten Wärme dem Luftstrom entzogen, so daß die der Feuerung zugeführte Verbrennungsluft wieder etwas abgekühlt ist. Es spielt dieses aber beispielsweise bei Ölfeuerungen keine Rolle, während die schnelle Erwärmung des Luftvorwärmers von größerem Interesse ist. Bei Ölfeuerungen wird daher meist die Anbringung des Erhitzers auf der kalten Seite in Betracht kommen.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Erhitzer 5 in den Luftkanal 2 auf der heißen Seite eingebaut, während auch hier die Verbrennungsgase in die heiße Seite des Rauchgaskanals 3 einmünden. Eine Beheizung des Luftvorwärmers 4 findet hierbei also nur rauchgasseitig statt. Eine solche Schaltung bietet aber den Vorteil, daß der Luftstrom L schneller auf hohe Temperaturen kommt und es somit auch schneller ermöglicht, auf Mühlenbetrieb überzugehen. Eine solche Anbringung des Lufterhitzers 5 auf der heißen Seite des Luftkanals 2 wird daher in erster Linie für Kohlenstaubfeuerung in Betracht kommen sowie auch für alle anderen Feuerungen, bei denen eine hohe Temperatur der Verbrennungsluft die Voraussetzung für einen einwandfreien Betrieb bildet.
• Wenn eine ausreichende Ausnutzung der Verbrennungswärme schon innerhalb des Lufterhitzers 5 möglich ist, so können die Olverbrennungsgase in den Rauchgaskanal statt auf der heißen Seite auch auf der kalten Seite eingeführt werden.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Erhitzer 5 wieder wie bei dem ersten Beispiel auf der kalten Seite des Luftkanals angeordnet. Abweichend von beiden vorhergehenden Schaltungen münden hier die Verbrennungsgase in den Rauchgaskanal auf der kalten Seite ein. Die Vorwärmung des Luftvorwärmers 4 erfolgt somit ausschließlich luftseitig. Diese Lösung kommt, wie gesagt, in Betracht, wenn der Erhitzer 5 bereits eine so weitgehende Ausnutzung der Verbrennungswärme ergibt, daß eine nochmalige Durchleitung der Verbrennungsgase durch den Luftvorwärmer 4 keine weitere Ausnutzungsmöglichkeit mehr offenläßt.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Erhitzer wieder auf der kalten Seite des Luftkanals 2 angeordnet. Die Verbrennungsgase werden hier aber nicht dem Rauchgaskanal 3 zugeführt, sondern münden über eine Leitung 8, die den Luftv orwärmer 4 umgeht, auf der heißen Seite in den Luftkanal 2 ein, so daß also die gesamte Verbrennungswärme ausschließlich innerhalb des Luftstromes L nutzbar gemacht wird. Wenngleich hierbei die Verbrennungsgase in den Luftkanal 2 hineingeführt werden, so sind aber doch die Gefahren vermieden, die bei den bekannten ölbeheizten Erhitzern durch die unmittelbar im Luftkanal vorgenommene Ölverbrennung hervorgerufen werden. Der Luftvorwärmer 4 liegt ja doch außerhalb des Stromes der Verbrennungsgase, da diese durch die Umgehungsleitung 8 an ihm vorbeigeführt werden. Die Verbrennungsgase können aber auch im weiteren Zuge des Luftstromes L keine Gefährdung ergeben, weil sie innerhalb des Erhitzers 5 bereits weitgehend abgekühlt sind. Man kann aber völlig sichergehen und auch jede restliche Gefahr dadurch ausschließen, daß man in die Umgehungsleitung 8 - gegebenenfalls auch in den weiterführenden Luftkanal 2 - Schutzvorrichtungen 9 einbaut. In Betracht kommen hierfür Olabscheider sowie Vorrichtungen, die einen Flammendurchschlag verhindern, beispielsweise Drahtgitter.
• Bei dieser Ausführungsform wird also die restliche Wärme der Verbrennungsgase für die Kohlenstaubmühlen unmittelbar nutzbar gemacht, ohne daß diese einer Brandgefahr ausgesetzt werden.
• Der vorstehend erwähnte Einbau von Schutzvorrichtungen, die eine Abscheidung schädlicher Bestandteile der Verbrennungsgase, beispielsweise unverbrannterBrennstoffreste,bewirken und einenFlammendurchschlag verhindern, kann in allen Fällen in Betracht kommen, in denen die vom Lufterhitzer abgeleiteten Verbrennungsgase dem Luftkanal oder dem Rauchgaskanal an irgendeiner Stelle zugeführt werden. Diese Schutzvorrichtungen werden am besten in diesen Ableitungskanal eingebaut, können aber auch im weiteren Zug der Verbrennungsgase im Luftkanal oder im Rauchgaskanal angeordnet werden.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Luftvorwärmungsanlage für Dampferzeuger mit rauchgasbeheiztem Regenerativ-Luftvorwärmer und mit im Luftkanal angeordnetem, mit Brennstoffen beheiztem Lufterhitzer zur zusätzlichen Erhitzung der Luft während des Betriebes, nämlich beim Anfahren und bei Teillast, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufterhitzer als vom Luftkanal luftdicht getrennter Wärmetauscher ausgebildet ist.
2. 2. Luftvorwärmungsanlage nach Anspruch 1 für Dampferzeuger mit Ölfeuerung, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufterhitzer auf der kalten Seite des Luftvorwärmers angeordnet ist und daß der die Verbrennungsgase des Lufterhitzers von diesem abführende Kanal in den Rauchgaskanal auf der heißen oder kalten Seite einmündet (Fig. 1 und 3).
3. 3. Luftvorwärmungsanlage nach Anspruch 1 für Dampferzeuger mit Kohlenstaubfeuerung, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufterhitzer auf der heißen Seite des Luftvorwärmers angeordnet ist und daß der die Verbrennungsgase des Lufterhitzers von diesem abführende Kanal in den Rauchgaskanal auf der heißen Seite einmündet (Fig. 2).
4. 4. Luftvorwärmungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufterhitzer auf der kalten Luftvorwärmerseite angeordnet ist und daß der die Verbrennungsgase des Lufterhitzers von diesem abführende Kanal in die heiße Seite des Luftkanals einmündet (Fig. 4).
5. 5. Luftvorwärmungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zug des die Verbrennungsgase abführenden Kanals eine Schutzvorrichtung zur Verhinderung von Flammendurchschlag eingebaut ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 857198, 553 735; schweizerische Patentschrift Nr. 288 254; schwedische Patentschrift N r. 143 393; französische Patentschrift Nr. 1109 240; deutsche Patentanmeldung st 3628 I a24 K (bekanntgemacht am 28. 5. 1953) ; Mitteilungen der VgB, 1951, S. 259.