DE1218104B

DE1218104B - Boiler system with combustion air supply under pressure

Info

Publication number: DE1218104B
Application number: DES64960A
Authority: DE
Inventors: Dudley Brian Spalding
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-09-19
Filing date: 1959-09-17
Publication date: 1966-06-02

Description

Kesselanlage mit Verbrennungsluftzufuhr unter Druck Die Erfindung betrifft eine Kesselanlage mit Verbrennungsluftzufuhr unter Druck, bei welcher die Verdichtung der Verbrennungsluft mittels eines Zellenrad-Druckaustauschers erfolgt.Boiler system with combustion air supply under pressure The invention relates to a boiler system with combustion air supply under pressure, in which the The combustion air is compressed by means of a cellular wheel pressure exchanger.

Bei den meisten Kesselanlagen ist es. üblich, eine Einrichtung vorzusehen, mit deren Hilfe dem Verbrennungsraum der Feuerung Luft von Überatmosphärischem Druck zugeführt wird. Dabei ist die zuzuführende Luftmenge groß, während der Druck der zuzuführenden Luft niedrig ist, was zur Folge hat, daß bisher für diesen Zweck Niederdruckgebläse großer Mengenleistung angewendet wurden. Derartige Gebläse können eine erhebliche räumliche Ausdehnung haben.In most boiler systems it is. customary to provide a facility with the help of which the combustion chamber of the furnace is air of superatmospheric pressure is fed. The amount of air to be supplied is large, while the pressure of the to be supplied air is low, with the result that so far for this purpose low pressure fan large volume output were used. Such fans can be significant have spatial expansion.

Unter dem Begriff »Druckaustauscher« sind im Rahmen der nachstehenden Darlegungen Einrichtungen zu verstehen, bei welchen zwischen einem Zellenrad und einem Kanalsystem eine Relativdrehung stattfindet, wobei in den Zellen des Zellenrades ein Gas höheren Druckes expandiert, während durch diesen Expansionsdruck ein weiteres Gas niedrigeren Druckes komprimiert wird und wobei die beiden Gase durch das Kanalsystem in im wesentlichen stetigen Strömen den Zellen des Zellenrades zugeführt bzw. von diesen abgeführt werden.The term »pressure exchanger« is used in the context of the following Descriptions to understand facilities where between a cellular wheel and a channel system a relative rotation takes place, in the cells of the cellular wheel a gas of higher pressure expands, while another gas expands through this expansion pressure Lower pressure gas is compressed and the two gases flow through the channel system is supplied to or from the cells of the cellular wheel in essentially steady streams these are discharged.

Es ist bereits bekannt, für die Verbrennungsluftzufuhr zu Druckfeuerungsanlagen mittels parallel zueinander betriebener Gebläseturbinen angetriebene Gebläse vorzusehen, welche ihrerseits zur Bildung von Verdichterstufen hintereinandergeschaltet sind. Diese bekannte Anordnung ist jedoch nur für Kesselanlagen geeignet, bei welchen die Verbrennungsluftzufuhr unter hohem Druck erfolgen kann. Bei den gebräuchlichen, mit verhältnismäßig niedrigen Drükken arbeitenden Kesselanlagen ergeben sich jedoch zur Sicherstellung der notwendigen Fördermenge außerordentliche Baugrößen der Turbogebläse, die bei den den niedrigen Drücken entsprechenden niedrigen Gasgeschwindigkeiten mit verhältnismäßig schlechtem Wirkungsgrad arbeiten.It is already known for the supply of combustion air to pressurized combustion systems to provide fans driven by blower turbines operated in parallel to each other, which in turn are connected in series to form compressor stages. However, this known arrangement is only suitable for boiler systems in which the combustion air can be supplied under high pressure. With the common, However, boiler systems operating at relatively low pressures result Extraordinary sizes of the turbo blower to ensure the necessary flow rate, the low gas velocities corresponding to the low pressures work with relatively poor efficiency.

Weiter sind Kesselanlagen bekannt, bei welchen eine einzige Abgasturbine im Zuge eines mit einem zusätzlichen Brennraum verbundenen Abgaskanals liegt und einen einzigen Verbrennungsluftverdichter antreibt. Auch bei dieser Anlage werden die Abmessungen für große Kesselleistungen im Falle niedriger Verbrennungsluftdrücke außerordentlich groß und die Wirkungsgrade entsprechend niedrig.Boiler systems are also known in which a single exhaust gas turbine lies in the course of an exhaust duct connected to an additional combustion chamber and drives a single combustion air compressor. Also with this plant will be the dimensions for large boiler outputs in the case of low combustion air pressures extraordinarily large and the efficiencies correspondingly low.

Schließlich sind noch Anlagen bekanntgeworden, bei welchen als Verbrennungsluftverdichter Druckaustauscher verwendet werden, die jedoch mit hohem Ausgangsdruck arbeiten. Solche hohen Ausgangsdrücke sind für die gebräuchlichen Kesselanlagen nicht zuträglich. Eine Drosselung auf die gewünschten Drücke würde jedoch zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades der Anlage führen.Finally, systems have become known in which as combustion air compressors Pressure exchangers are used, but they work with a high outlet pressure. Such high outlet pressures are not conducive to conventional boiler systems. However, throttling to the desired pressures would result in deterioration the efficiency of the system.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Verbrennungsluftzufuhr für Kesselanlagen, welche die oben kurz angedeuteten Nachteile der bekannten Anlagen nicht aufweist und welche mit gutem Wirkungsgrad in großen Mengen Verbrennungsluft von verhältnismäßig niedrigem Druck an die Kesselanlage abgibt.The purpose of the invention is to create a combustion air supply for boiler systems that have the disadvantages of the known systems briefly indicated above does not have and which with good efficiency in large amounts of combustion air gives off relatively low pressure to the boiler system.

Die Erfindung geht demgemäß von einer Kesselanlage mit Verbrennungsluftzufuhr unter Druck aus, bei welcher die Verdichtung der Verbrennungsluft mittels eines Zellenrad-Druckaustauschers erfolgt, und eine solche Kesselanlage ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der die Verbrennungsluft liefernde Druckaustauscher ein Druckausgleicher mit einem oder mehreren Hochdruckeinlässen, einem oder mehreren Niederdruckeinlässen und einem oder mehreren Mitteldruckauslässen ist, bei welchem der in dem Mitteldruckauslaß herrschende Druck zwischen dem im Hochdruckeinlaß herrschenden Druck und dem im Niederdruckeinlaß herrschenden Druck liegt, und daß außerdem ein weiterer Druckaustauscher mit einem Hochdruckeinlaß, einem Hochdruckauslaß, einem Niederdruckeinlaß und einem Niederdruckauslaß vorgesehen ist, dessen Hochdruckauslaß über einen Verbindungskanal mit dem Hochdruckeinlaß des Druckausgleichers verbunden ist, während eine, einerseits an die Kesselfeuerung und andererseits an den Druckausgleicherauslaß angeschlossene Verbindungsleitung unter einem Druck steht, der nicht höher als der Mitteldruck ist.The invention is accordingly based on a boiler system with combustion air supply under pressure, in which the compression of the combustion air by means of a Cell wheel pressure exchanger takes place, and such a boiler system is according to the invention characterized in that the pressure exchanger supplying the combustion air a pressure equalizer with one or more high pressure inlets, one or more Low pressure inlets and one or more medium pressure outlets is at which the pressure prevailing in the medium pressure outlet between that prevailing in the high pressure inlet Pressure and the pressure prevailing in the low pressure inlet, and that also a further pressure exchanger with a high pressure inlet, a high pressure outlet, a Low pressure inlet and a low pressure outlet is provided, the high pressure outlet connected via a connecting channel to the high pressure inlet of the pressure equalizer is, while one, on the one hand to the boiler furnace and on the other hand to the pressure equalizer outlet connected connection line is under a pressure that is not higher than the Medium pressure is.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist ein dritter Druckaustauscher vorgesehen, dessen einer Einlaßkanal dem Zellenrad dieses dritten Druckaustauschers Gas unter höherem Druck zuführt, dessen anderer mit dem Abgaskanal des Kessels verbundener Einlaßkanal dem Zellenrad Gas unter niedrigerem Druck zuführt und dessen Auslaßkanal ein Gas vom Zellenrad abführt, dessen Druck zwischen dem genannten höheren und dem genannten niedrigeren Druck liegt.According to a further embodiment of the invention, there is a third pressure exchanger provided, one inlet channel of which is the cell wheel of this third pressure exchanger Gas under higher pressure supplies, the other of which is connected to the exhaust duct of the boiler Inlet channel feeds the cell wheel gas under lower pressure and its outlet channel a gas discharges from the cellular wheel, the pressure of which is between the said higher and the called lower pressure.

Zwei Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung sind unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in welcher F i g. 1 eine erfindungsgemäße Kombination zweier Druckaustauscher mit einem Kessel zeigt, wobei die beiden Druckaustauscher in Abwicklung dargestellt sind, und F i g. 2 eine erfindungsgemäße Kombination dreier Druckaustauscher mit einem Kessel, wobei wiederum die Druckaustauscher in Abwicklung dargestellt sind.Two embodiments of the subject invention are referred to described on the drawing, in which F i g. 1 a combination according to the invention shows two pressure exchangers with a boiler, the two pressure exchangers are shown in development, and FIG. 2 a combination of three according to the invention Pressure exchanger with a boiler, with the pressure exchanger in turn being handled are shown.

Der eine der beiden in F i g. 1 dargestellten Druckaustauscher weist .ein Zellenrad 1 auf, welches in der durch einen Pfeil 2 angedeuteten Richtung zwischen zwei feststehenden Endplatten 3 und 4 umläuft. In der Endplatte 3 sind zwei Einlaßöffnungen 5 für unter höherem Druck und zwei Einlaßöffnungen 6 für unter niedrigerem Druck stehendes Gas angeordnet. Die Endplatte 4 weist zwei Auslaßöffnungen 7, 8 für unter mittlerem Druck stehendes Gas auf. Das Zellenrad 1 des Druckaustauschers wird durch elektromotorischen Antrieb 9 in Umlauf versetzt.The one of the two in FIG. 1 has pressure exchanger shown . A cellular wheel 1, which in the direction indicated by an arrow 2 between two fixed end plates 3 and 4 revolve. In the end plate 3 there are two inlet openings 5 for under higher pressure and two inlet ports 6 for under lower pressure standing gas arranged. The end plate 4 has two outlet openings 7, 8 for under medium pressure gas. The cell wheel 1 of the pressure exchanger is through electric motor drive 9 in circulation.

Das Zellenrad 11 eines weiteren Druckaustauschers wird mittels eines Elektromotors 11A in Umlauf versetzt. Die Umlaufrichtung des zwischen zwei Endplatten 13 und 14 umlaufenden Zellenrades 11 ist durch einen Pfeil 12 angedeutet. Die Hochdruckspülstufe dieses weiteren Druckaustauschers weist eine in der Endplatte 13 angeordnete Einlaßöffnung 15, eine in der Endplatte 14 angeordnete Auslaßöffnung 16, eine Brennkammer 17, einen die Auslaßöffnung 16 mit der Brennkammer 17 verbindenden Kanal 18 und einen die Brennkammer 17 mit der Einlaßöffnung 15 verbindenden Kanal 19 auf. Die Durchtrittsöffnungen 15 und 16 sind, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, in Umfangsrichtung des Druckaustauschers gegeneinander versetzt. Die Niederdruckspülstufe des Druckaustauschers weist eine Einlaßöffnung 20 und eine Auslaßöffnung 21 auf.The cellular wheel 11 of a further pressure exchanger is by means of a Electric motor 11A set in circulation. The direction of rotation of the between two end plates 13 and 14 rotating cellular wheel 11 is indicated by an arrow 12. The high pressure flushing stage this further pressure exchanger has an inlet opening arranged in the end plate 13 15, an outlet opening 16 arranged in the end plate 14, a combustion chamber 17, one the outlet opening 16 with the combustion chamber 17 connecting channel 18 and one the combustion chamber 17 with the inlet opening 15 connecting channel 19. The passage openings 15 and 16 are as shown in FIG. 1 can be seen in the circumferential direction of the pressure exchanger offset against each other. The low-pressure flushing stage of the pressure exchanger has a Inlet port 20 and an outlet port 21.

Der zu dieser erfindungsgemäßen Kesselanlage gehörige Kessel kann jeder beliebigen Kesselbauart angehören und ist in der Zeichnung mit der Bezugsziffer 22 angedeutet. Als Luftvorwärmer für diesen Kessel dient ein Wärmetauscher 23.The boiler belonging to this boiler system according to the invention can belong to any boiler design and is indicated in the drawing with the reference number 22 indicated. A heat exchanger 23 serves as an air preheater for this boiler.

Die beiden Druckaustauscher, der Kessel 22 und der Luftvorwärmer 23 sind in der nachstehend beschriebenen Weise untereinander verbunden, wobei in der Zeichnung die betreffenden Verbindungsleitungen durch strichpunktierte Linien angedeutet sind. Die Einlaßöffnungen 5 des einen Druckaustauschers sind über Einlaßkanäle 24 mit dem zur Hochdruckspülstufe des anderen Druckaustauschers gehörigen Kanal 19 verbunden. Die weiteren Einlaßöffnungen 6 des einen Druckaustäuschers sind über weitere Einlaßkanäle 25 mit der Auslaßöffnung 21 der Niederdruckspülstufe des anderen Druckaustausehers verbunden. Über eine an den kalten Ast des Luftvorwärmers 23 angeschlossene Leitung 26 wird der einen der beiden Einlaßöffnungen 6 zusätzlich Luft zugeführt. Der warme Ast des Luftvorwärmers 23 ist über eine Leitung 27 an die Abgasleitung des Kessels 22 angeschlossen. Die Auslaßöffnung 7 des einen Druckaustauschers ist über einen Auslaßkanal 28 an den Kessel 22 angeschlossen, während die Verbindung zwischen der Auslaßöffnung 8 und diesem Kessel mittels einer Leitung 29 hergestellt ist. Die beiden Kanäle 28 und 29 können sich vor Eintritt in den Kessel miteinander vereinigen. Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung kann der Kanal 29 auch über einen Kanal 30 als Zweitluftzuführungskanal an den Kessel angeschlossen sein. Im Fall dieser abgewandelten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung führt der Kanal 28 nur Erstluft.The two pressure exchangers, the boiler 22 and the air preheater 23 are connected to one another in the manner described below, the connecting lines in question being indicated by dash-dotted lines in the drawing. The inlet openings 5 of one pressure exchanger are connected via inlet channels 24 to the channel 19 belonging to the high-pressure flushing stage of the other pressure exchanger. The further inlet openings 6 of one pressure exchanger are connected via further inlet channels 25 to the outlet opening 21 of the low-pressure flushing stage of the other pressure exchanger. One of the two inlet openings 6 is additionally supplied with air via a line 26 connected to the cold branch of the air preheater 23. The warm branch of the air preheater 23 is connected to the exhaust pipe of the boiler 22 via a line 27. The outlet opening 7 of the one pressure exchanger is connected to the boiler 22 via an outlet channel 28, while the connection between the outlet opening 8 and this boiler is established by means of a line 29. The two channels 28 and 29 can unite with one another before entering the boiler. According to a modified embodiment of the subject matter of the invention, the channel 29 can also be connected to the boiler via a channel 30 as a second air supply channel. In the case of this modified embodiment of the subject matter of the invention, the channel 28 only carries initial air.

Beim Betrieb der Anlage wird Frischluft über die Eintrittsöffnung 20 in das Zellenrad 11 des zweiten Druckaustauschers eingelassen. Diese Frischluft wird in den Zellen dadurch komprimiert, daß über die Einlaßöffnung 15 der Hochdruckspülstufe Verbrennungsgase in die Zellen des Zellenrades eingelassen werden. Das auf diese Weise verdichtete Gas verläßt die Zellen des Zellenrades 11 über die Auslaßöffnung 16 und strömt zur Brennkammer 17. Die Verbrennungsgase werden in zwei Ströme aufgeteilt, deren einer zur Auslaßöffnung 16 der Hochdruckspülstufe zurückfließt und deren anderer dem Zellenrad 1 des ersten Druckaustauschers zugeführt wird, in welches er über die Kanäle 24 und die Einlaßöffnungen 5 eintritt. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, daß die Gasströmung innerhalb der Zellen des Zellenrades in der Hochdruckspülstufe in umgekehrter Richtung mit Bezug auf die Gasströmung in den Zellen des Zellenrades innerhalb der Niederdruckspülstufe erfolgt. Die Verbrennungsgase verlassen das Zellenrad 11 über die Auslaßöffnung 21 und werden im Kanal 25 mit Luft durchmischt, welche über den Kanal 26 vom Luftvorwärmer 23 her bezogen wird. Aus diesen Darlegungen ergibt sich, daß der zweite Druckaustauscher als Gasgenerator wirkt, welcher dem ersten Druckaustauscher Gas zuführt, wobei dieser erste Druckaustauscher als Druckausgleicher wirksam ist.When the system is in operation, fresh air is drawn in through the inlet opening 20 let into the cellular wheel 11 of the second pressure exchanger. This fresh air is compressed in the cells that through the inlet opening 15 of the high pressure flushing stage Combustion gases are admitted into the cells of the cell wheel. That on this Way compressed gas leaves the cells of the cell wheel 11 via the outlet opening 16 and flows to the combustion chamber 17. The combustion gases are split into two flows, one of which flows back to the outlet opening 16 of the high pressure flushing stage and the other of which flows the cellular wheel 1 of the first pressure exchanger is fed into which it is about the channels 24 and the inlet openings 5 enters. In this connection it is noted that the gas flow within the cells of the cellular wheel in the high pressure purging stage in the opposite direction with respect to the gas flow in the cells of the cellular wheel takes place within the low-pressure flushing stage. The combustion gases leave the cell wheel 11 via the outlet opening 21 and are mixed with air in the channel 25, which is obtained via the duct 26 from the air preheater 23. From these explanations it results that the second pressure exchanger acts as a gas generator, which the first pressure exchanger supplies gas, this first pressure exchanger as a pressure equalizer is effective.

Gas von höherem Druck wird über die Einlaßöffnungen 5 in die Zellen des Zellenrades 1 des ersten Druckaustauschers eingelassen, während Gas von niedrigerem Druck über die Einlaßöffnungen 6 in diese Zellen eintritt. Ein Gasgemisch, welches hauptsächlich Luft enthält und dessen Druck zwischen dem niedrigeren und dem höheren Druck liegt, verläßt die Zellen des Zellenrades 1 über die Auslaßöffnungen 7 und B. Dieses im. wesentlichen Luft enthaltende Gasgemisch dient entweder als Erstluft für den Kessel 22 oder aber gemäß der abgewandelten Ausführungsform, bei welcher der Kanal 30 Anwendung findet, sowohl als Erstluft und als Zweitluft für den Kessel 22. Die Abgase des Kessels ziehen über einen Kanal 27 in den warmen Ast des Luftvorwärmers 23 ein, von wo sie über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Schornstein in die freie Atmosphäre abgelassen werden.Gas of higher pressure is admitted via the inlet openings 5 into the cells of the cell wheel 1 of the first pressure exchanger, while gas of lower pressure via the inlet openings 6 enters these cells. A gas mixture, which mainly contains air and whose pressure is between the lower and the higher pressure, leaves the cells of the cellular wheel 1 via the outlet openings 7 and B. This im. The gas mixture containing essential air serves either as first air for the boiler 22 or, according to the modified embodiment in which the channel 30 is used, both as first air and as second air for the boiler 22. The exhaust gases from the boiler pass through a channel 27 into the warm air Branch of the air preheater 23, from where they are discharged into the open atmosphere via a chimney, not shown in the drawing.

Bei der in F i g. 2 der Zeichnung dargestellten Ausführungsform einer Kesselanlage nach der Erfindung sind diejenigen Teile, welche gleich den Teilen der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind, mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.In the case of the in FIG. 2 of the drawing illustrated embodiment of a Boiler system according to the invention are those parts which are alike the parts of the in F i g. 1 illustrated embodiment of the invention, with the same reference numerals.

Der erste der dort angegebenen Druckaustauscher, welcher als Druckausgleicher wirksam ist, weist ein Zellenrad 1 auf und entspricht im übrigen im wesentlichen dem bereits in Verbindung mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung erläuterten Druckaustauscher mit Ausnahme dessen, daß derselbe nur jeweils eine Einlaßöffnung 5 und 6 bzw. nur eine Auslaßöffnung 7 aufweist.The first of the pressure exchangers specified there, which is used as a pressure equalizer is effective, has a cellular wheel 1 and corresponds essentially to the rest that already in connection with the previously described embodiment of the subject matter the invention explained pressure exchanger with the exception that the same only each has an inlet opening 5 and 6 or only one outlet opening 7.

Der zweite Druckaustauscher, welcher bei dieser Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung als Gasgenerator wirksam ist, entspricht grundsätzlich hinsichtlich seines Aufbaues dem entsprechenden Druckaustauscher der ersten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung, jedoch mit dem Unterschied, daß nunmehr die Gasströmungen in den Hochdruck- und Niederdruckspülstufen jeweils in gleicher Richtung innerhalb der Zellen verlaufen. Die Endplatte 14 dieses Druckaustauschers weist eine Einlaßöffnung 31 und eine weitere Einlaßöffnung 32 auf, während die Endplatte 13 eine Auslaßöffnung 33 und eine weitere Auslaßöffnung 34 aufweist. Die erstgenannte Einlaßöffnung 31 ist an einen Kanal 35 angeschlossen, der seinerseits wiederum in Verbindung mit dem kalten Ast eines Wärmeaustauschers 36 steht. An die erstgenannte Auslaßöffnung 33 schließt sich ein Kanal 37 an, welcher sich in zwei Teilkanäle 38 und 39 aufzweigt, von welchen der Teilkanal 38 zum Einlaß des kalten Astes des Wärmeaustauschers 36 führt und der Teilkanal 39 zu einem dritten Druckaustauscher führt. Der Kanal 37 führt zum Hochdruckeinlaß 5 des ersten Druckaustauschers. Der Niederdruckauslaß 34 schließt an einen Kanal 40 an, der zum Niederdruckeinlaß 6 des ersten Druckaustauschers führt. In den Kanal 40 mündet ein Einlaßkanal 41, über welchen Gas zugeführt wird.The second pressure exchanger, which is effective as a gas generator in this embodiment of the subject matter of the invention, basically corresponds in terms of its structure to the corresponding pressure exchanger of the first embodiment of the subject matter of the invention, but with the difference that now the gas flows in the high pressure and low pressure purging stages are each in run in the same direction within the cells. The end plate 14 of this pressure exchanger has an inlet opening 31 and a further inlet opening 32, while the end plate 13 has an outlet opening 33 and a further outlet opening 34. The first-mentioned inlet opening 31 is connected to a channel 35, which in turn is in connection with the cold branch of a heat exchanger 36. The first-mentioned outlet opening 33 is followed by a channel 37 , which branches into two sub-channels 38 and 39, of which the sub-channel 38 leads to the inlet of the cold branch of the heat exchanger 36 and the sub-channel 39 leads to a third pressure exchanger. The channel 37 leads to the high pressure inlet 5 of the first pressure exchanger. The low-pressure outlet 34 connects to a channel 40 which leads to the low-pressure inlet 6 of the first pressure exchanger. An inlet channel 41, via which gas is supplied, opens into the channel 40.

Der erste Druckaustauscher ist über eine einzige Leitung 42 an den Kessel 22 angeschlossen. Der Abgaskanal des Kessels ist über eine Leitung 43 an den dritten Druckaustauscher angeschlossen. Das Zellenrad 44 dieses dritten Druckaustauschers wird mittels eines Elektromotors 45 zwischen feststehenden Endplatten 46,47 in Umlauf gesetzt. Die Umlaufrichtung ist in F i g. 2 durch einen Pfeil 48 angedeutet. Die vom Hochdruckauslaß des zweiten Druckaustauschers her führende Zweigleitung 39 verzweigt sich nochmals in zwei weitere Zweigleitungen, welche zu zwei Hochdruckeinlaßöffnungen 49 des dritten Druckaustauschers führen. Der Kanal 43 verzweigt sich ebenfalls in zwei Zweigleitungen und führt zu zwei Niederdruckeinlaßöffnungen 50. Die beiden Auslaßöffnungen 51 sind an einen Abgaskanal 52 angeschlossen, der seinerseits in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Schornstein mündet.The first pressure exchanger is via a single line 42 to the Boiler 22 connected. The exhaust gas duct of the boiler is on via a line 43 connected to the third pressure exchanger. The star feeder 44 of this third pressure exchanger is in circulation by means of an electric motor 45 between stationary end plates 46, 47 set. The direction of rotation is in FIG. 2 indicated by an arrow 48. the branch line 39 leading from the high pressure outlet of the second pressure exchanger again into two more branch lines, which lead to two high pressure inlet openings 49 of the third pressure exchanger. The channel 43 also branches into two branch lines and leads to two low pressure inlet ports 50. The two Outlet openings 51 are connected to an exhaust duct 52, which in turn in opens a chimney, not shown in the drawing.

Der Wärmetauscher 36 wird vorzugsweise in Form eines Luftvorwärmer-Rohrbündels innerhalb des Kessels 22 angeordnet. Falls erforderlich, kann der oben in Verbindung mit dem dritten Druckaustauscher beschriebene erste Druckaustauscher auch mehr als nur einen einzigen Satz von Durchtrittsöffnungen 5, 6, 7 aufweisen.The heat exchanger 36 is preferably in the form of an air preheater tube bundle arranged within the boiler 22. If necessary, contact the one above with the third pressure exchanger described first pressure exchanger also more than have only a single set of passage openings 5, 6, 7.

Die Wirkungsweise der in F i g. 2 beschriebenen Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung gleicht in vieler Hinsicht derjenigen der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform. Unter niedrigem Druck stehende Luft tritt über die Einlaßöffnung 6 in den ersten Druckaustauscher ein, während unter höherem Druck stehendes Gas über die öffnung 5 in diesen Druckaustauscher eintritt. Gas, dessen Druck zwischen dem genannten Hochdruck und dem genannten Niederdruck liegt, tritt über die Auslaßöffnung 7 aus den Zellen des Zellenrades 1 aus und gelangt über den Kanal 42 zum Kessel 22. Der erste Druckaustauscher wirkt also als Druckausgleicher: Die Niederdruckspülstufe des zweiten Druckaustauschers umfaßt die Einlaßöffnung 32 und die Auslaßöffnung 34, während die Hochdruckspülstufe dieses Druckaustauschers die Einlaßöffnung 31 und die Auslaßöffnung 33 umfaßt. In der Niederdruckspülstufe wird durch die Eintrittsöffnung 32 Frischluft eingelassen. Die Abgase strömen innerhalb des Kanals 40 zur Einlaßöffnung 6 des ersten Druckaustauschers, während über die Zweigleitung 41 zusätzlich Luft aufgenommen wird. Die im Wärmetauscher 36 erhitzten Gase werden von der Hochdruckspülstufe an der Einlaßöffnung 31 aufgenommen, während komprimiertes Gas aus dieser Stufe über die Auslaßöffnung 33 abgegeben wird, von welchem ein Teil nochmals dem Wärmetauscher 36 zugeführt wird, während ein anderer Teil dieses Gases über den Kanal 39 zum dritten Druckaustauscher gelangt und wiederum ein anderer Teil der Hochdruckeinlaßöffnung 5 des ersten Druckaustauschers zugeführt wird.The mode of operation of the in F i g. 2 described embodiment of the The subject matter of the invention is similar in many respects to that of FIG. 1 illustrated embodiment. Air under low pressure passes over the Inlet port 6 into the first pressure exchanger while under higher pressure standing gas enters this pressure exchanger via the opening 5. Gas, its Pressure is between said high pressure and said low pressure occurs through the outlet port 7 from the cells of the cell wheel 1 and passes through the Channel 42 to boiler 22. The first pressure exchanger thus acts as a pressure equalizer: The low-pressure flushing stage of the second pressure exchanger comprises the inlet opening 32 and the outlet opening 34, during the high pressure flushing stage of this pressure exchanger the inlet port 31 and the outlet port 33 comprises. In the low pressure flushing stage fresh air is admitted through the inlet opening 32. The exhaust gases flow inside of the channel 40 to the inlet opening 6 of the first pressure exchanger, while via the Branch line 41 is additionally taken up air. The heated in the heat exchanger 36 Gases are taken from the high pressure purging stage at the inlet port 31 while compressed gas is discharged from this stage via the outlet port 33, from which one part is fed again to the heat exchanger 36, while another Part of this gas reaches the third pressure exchanger via channel 39 and again another part of the high pressure inlet opening 5 of the first pressure exchanger is supplied will.

Der dritte Druckaustauscher wirkt als Druckausgleicher und mit Bezug auf den Kessel als künstlicher Zug. Die vom Kessel 22 gelieferten, unter niedrigem Druck stehenden Abgase treten über die Einlaßöffnung 50 in das Zellenrad 44 ein, während die von der Hochdruckspülstufe des zweiten Druckaustauschers herrührenden, unter höherem Druck stehenden Gase über die Eintrittsöffnung 49 in den Druckaustauscher eintreten. Gas von einem Druck, welcher zwischen dem .genannten Hochdruck und dem genannten Niederdruck liegt, verläßt den Druckaustauscher über Austrittsöffnungen 51 und gelangt über den Kanal 52 in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Schornstein.The third pressure exchanger acts as a pressure equalizer and with reference on the boiler as an artificial train. The ones supplied by the boiler 22, under low Exhaust gases under pressure enter the cell wheel 44 via the inlet opening 50, while those originating from the high-pressure flushing stage of the second pressure exchanger, Gases under higher pressure enter the pressure exchanger via the inlet opening 49 enter. Gas of a pressure which is between the high pressure mentioned and the called low pressure, leaves the pressure exchanger via outlet openings 51 and passes through the channel 52 into a chimney, not shown in the drawing.

Bei allen in Verbindung mit den beiden beschriebenen Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung erläuterten Druckaustauschern kann die Zahl der Durchtrittsöffnungen bzw. Druckaustauscherstufen je nach den im Einzelfall auftretenden Erfordernissen erhöht oder vermindert werden. Die in den Spülstufen der Druckaustauscher innerhalb der Zellen der Zellenräder auftretenden Kompressionswellen sind in der Zeichnung in voll ausgezogenen Linien angedeutet, während die entsprechenden Expansionswellen durch gestrichelte Linien dargestellt sind.In all in connection with the two described embodiments of the subject matter of the invention explained pressure exchangers can be the number of passage openings or pressure exchanger stages depending on the individual requirements be increased or decreased. The in the rinsing stages of the pressure exchanger within The compression waves occurring in the cells of the cellular wheels are shown in the drawing indicated in full lines, during the corresponding expansion waves are shown by dashed lines.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung kann der erste Druckaustauscher gegebenenfalls weggelassen werden, in welchem Fall der Abgaskanal des Kessels an die Niederdruckeinlaßöffnung 50 des dritten Druckaustauschers angeschlossen ist.In the second embodiment of the invention, the first pressure exchanger may be omitted, in which case the flue gas duct of the boiler the low pressure inlet port 50 of the third pressure exchanger is connected.

Bei beiden Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung kann das zum Zwecke des Anlassens der Anlage dem ersten Druckaustauscher zuzuführende, unter höherem Druck stehende Gas Dampf sein.In both embodiments of the subject matter of the invention that can to be supplied to the first pressure exchanger for the purpose of starting the system, under higher pressure gas may be steam.

An Stelle des jeweils zweiten Druckaustauschers bzw. Gasgenerators kann bei beiden Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung auch eine Gasturbine üblicher Ausführung Anwendung finden.Instead of the second pressure exchanger or gas generator can in both embodiments of the subject matter of the invention a gas turbine of conventional design can also be used.

Bei bestimmten Ausführungsarten können erforderlichenfalls die Tätigkeiten zweier oder mehrerer Druckaustauscher in einer einzigen Maschine zusammengefaßt werden, in welchem Fall ein beiden Teilgeräten gemeinsames Zellenrad mit jeweils einem Satz von Durchtrittsöffnungen zusammenwirkt, welche einerseits als Gasgenerator wirksam sind, während andererseits ein weiterer Satz von Durchtrittsöffnungen als Druckausgleicher wirksam ist.With certain types of execution, the activities two or more pressure exchangers combined in a single machine be, in which case a cell wheel common to both sub-units with each a set of passage openings cooperates, which on the one hand as a gas generator are effective, while on the other hand another set of passage openings than Pressure equalizer is effective.

Die Druckaustauscher können gegebenenfalls selbstantreibend sein, indem die Zellenwandungen entsprechend gekrümmt ausgeführt sind. Andererseits können die Rotoren auch durch eine äußere Kraftquelle angetrieben sein, beispielsweise also mittels Elektromotoren angetrieben werden.The pressure exchangers can optionally be self-propelling, in that the cell walls are designed to be correspondingly curved. On the other hand you can the rotors can also be driven by an external power source, for example be driven by electric motors.

Claims

Claims: 1. Boiler system with combustion air supply under pressure, in which the compression of the combustion air takes place by means of a cellular wheel pressure exchanger, characterized in that the pressure exchanger (1, 2, 3, 4) supplying the combustion air is a pressure equalizer with one or more high pressure inlets ( 5), one or more low pressure inlets (6) and one or more medium pressure outlets (7), in which the pressure prevailing in the medium pressure outlet is between the pressure prevailing in the high pressure inlet and the pressure prevailing in the low pressure inlet, and that in addition a further pressure exchanger (11 , 12, 13, 14) with a high pressure inlet (15 or 31), a high pressure outlet (16 or 33), a low pressure inlet (20 or 32) and a low pressure outlet (21 or 34) is provided, the high pressure outlet of which via a Connecting channel (18, 19 or 33, 5) is connected to the high pressure inlet of the pressure equalizer, while one, on the one hand, to the Ke sselfeuerung and on the other hand connected to the pressure equalizer outlet connection line (28, 29, 30 or 42) is under a pressure that is not higher than the mean pressure.

2. Boiler system according to claim 1, characterized in that with a further, standing under lower pressure Gas-receiving inlet (6) of the pressure equalizer (1, 3, 4) the cold branch of a Air preheater (23) is connected, the warm branch of which with the exhaust duct (27) of the Boiler firing is in connection (F i g. 1).

3. Boiler system according to claim 1, characterized by a further pressure exchanger (44, 46, 47, 48) acting as a pressure equalizer with one or more low-pressure inlets (50), one or more high-pressure inlets (49) and one or more medium-pressure outlets (51), the high pressure inlet of which is connected to the high pressure outlets (5, 33) of the other two pressure exchangers (1, 2, 3, 4 and 11, 12, 13, 14) via a connecting line (39), the low pressure inlet (50) of which is connected to the exhaust gas duct ( 43) is connected to the boiler and whose medium pressure outlet (51) discharges a gas from the cellular wheel, the pressure of which is between the above-mentioned higher pressure and the above-mentioned lower pressure (FIG. 2).

4. Boiler system according to claim 1 or 3, characterized in that the optionally present further medium pressure outlet (7 or 51) of the pressure equalizer (1, 2, 3, 4 or 44, 45, 46, 47) supplies a gas whose pressure is below the mentioned medium pressure and above the mentioned lower pressure. In. Considered publications: German Patent Specifications No. 661860, 690 862, 911903.