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Lenkwandanordnung in einem Ausbrenn- oder Feuerraum eines Wärmetauschers
Die Erfindung betrifft eine Lenkwandanordnung in einem Ausbrenn- oder Feuerraum
eines Wdrmetawchers, insbesondere bei Anlagen zur Müllverbrennung, mit an dessen
1Wänden angeordneten, von einem Kühlmittel im Naturumlauf durchströmten Rohren.
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Bei manchen Wärmetauschern, insbesondere bei solchen hinter Müllverbrennungsanlagen,
ergeben sich Schwierigkeiten bei der Verbrennung, die sich in einem starken Verschleiß
der Feuerroumwände, insbesondere der Seitenwände, bemerkbar machen Der Grund hierfür
ist eine unvollkommene und schlechte Verbrennung. In Zonen mit reduzierender Atmospaare,
die sich meistens im Bereich der stärksten Flammenbildung ergeben, werden beispielsweise
die Rohre von außen abgezehrt. Durch Verönderung der Luftführung und Abmauerung
der gefährdeten Wandpartien hat man versucht, einem Angriff der Rauchgase zu begegnen.
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Für eine gute Verbrennung wird eine mcglichst häufige und intensive
Mischung der flüchtigen Bestandteile und der von den Brenngasen mitgerissenen festen
Bestandteile mit der Verbrennungsluft gefordert, um eine Strdhnenbildung zu vermeiden.
Zu diesem Zweck wird Zweit- und Drittluft eingeblasen, jedoch macht die richtige
Einstellung der Luftverteilung Schwierigkeiten, insbesondere wenn der Brennstoff
von stark unterschiedlicher Beschaffenheit ist, wie das bei Müll der Fall ist.
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Ein weiteres Problem bei Mullverbrennungsanlagen liegt in der Geruchsbelästigung.
Dqher wird heute gefordert, daß Verweilzeit und Temperatur der Rauchgase einen vollständigen
Ausbrand der organischen Substanzen gewdhrleisten müssen, wozu in der Regel eine
Verweilzeit der Abgase von 2 - 3 sec in den- heißen Zonen mit mindestens 80i)OC
erforderlich ist.
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Es ist zwtsr bekannt, bei Kohlefeuerungen die Verbrennung durch den
Einbau von Lenkwänden,
die eine Verwirbelung der Gase herbeiführen,
zu verbessern (FR-PS 1 031 791, FR-PS 1 033 247, Zeitschrift "BWK" 1956, S. 531/534).
Hierbei unterliegt das Kühlmittel einem Zwang lauf, insofern ist mon in der Rohrführung
zwar unabhangig, man benötigt jedoch Pumpen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lenkwand zu schaffen, mit der eine
wirksame Verwirbelung von Gasen zu erreichen ist, so daß die Verbrennung erheblich
verbessert wird, bei der auch im Naturumlauf eine gesicherte Kühlung der Rohre gewährleistet
ist und die in einfacher Weise die Möglichkeit bietet, mehr oder weniger große Wirbelflöchen
in verschiedenen Winkellagen zu bilden, um auf diese Weise eine gute Verbrennung
- auch von Müll - erreichen und die Forderungen hinsichtlich der Verweilzeit erfüllen
zu können, dabei jedoch einfach herstellbar ist und bei jeder Wondbreite zur Anwendung
kommen kann.
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Der Lösung dieser Aufgabe dient eine Lenkwandanordnung in einem Ausbrenn-
oder Feuerraum eines Wärmetauschers, insbesondere bei Anlagen zur Müllverbrennung,
mit an dessen Wänden angeordneten, von einem Kühlmittel im Naturumlauf durchströmten
Rohren, die dadurch gekennzeichnet ist, daß an einer Wand des Ausbrennraumes wenigstens
je ein von einem Kühlmittel durchströmter Zu- und Ableitungsrohrabschnitt angeordnet
sind, zwischen denen der unmittelbare Kühlmitt"elfluß unterbrochen oder wenigstens
gedrosselt ist und die durch mehrere quer zur Achse der Zu- und Ableitungsrohre
liegende, zu einer im wesentlichen geschlossenen Fläche zusammengefaßte, U-förmig
oder moonderbandförmig gebogene Rohre im Kühlmittelfluß mittelbar verbunden sind.
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Die gestellte Aufgabe wird damit gelöst. Durch derartige Lenkwande
wird eine bessere Mischung der Verbrennungsgase erzielt, so daß Zonen mit reduzierender
Atmosphäre, die einen Korrosionsangriff auf die Wandrohre durch beispielsweise Schwefel-
oder Chlorbestandteile im Brennstoff begünstigen, vermieden werden können. Ein damit
zu verbindender Vorteil ist, daß die Wandrohre selbst weiter in die Brennzone heruntergezogen
werden können. Da die Wandrohre, die an wesentlichen lotrecht verlaufen, stark beheizt
sind, entsteht eine kräftige Saug- bzw. Pumpwirkung, so daß der Kühlmittelfluß durch
die U-förmigen Rohre gesichert ist. Die konstruktive Ausbildung der Lenkwond ermöglicht
die Bildung von mehr oder weniger großen Flächen, die in verschiedenen Winkellagen
geneigt sein können. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Lenkwand von den eigentlichen
Wandrohren
des Ausbrennraumes unabhängig sein und vom Ausbrennraum her leicht einsowie bei
Verschleiß oder Beschädigung ausgebaut werden kann. Jedoch können die die Lenkwand
bildenden Rohre auch an den Wandrohren selbst angeschlossen sein, wobei es von Vorteil
ist, daß das Anbringen wie auch ein Austausch der Lenkwandrohre vom Feuerraum her
bequem durchzuführen ist. Ferner bietet sich mit der Anordnung gemäß der Erfindung
der Vorteil, daß mehrere kleinere Teilflächen, über die Breite einer Ausbrennraumwand
verteilt, vorgesehen werden können, so daß die Ausbrennraumbreite keine Rolle in
bezug auf die Lenkwand spielt. Die Anbringung derartiger Lenkwände ist auch bei
bereits bestehenden Anlagen in einfachster Weise durchzuführen, womit deren Betrieb
noch nachträglich wesentlich verbessert werden kann.
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In bevorzugter Weise werden zwischen die möanderförmig gebogenen
Rohre Blechstege eingeschweißt, so daß bequem eine geschlossene Fläche erhalten
wird, und es werden die U- oder mäanderbandförmig gebogenen Rohre in einer Ebene
angeordnet, die eine Neigung gegenüber der Lotrechten aufweist.
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Zu- und Ableitungsrohrabschnitt können Teile eines durchlaufenden
Rohres sein, sie können jedoch auch in Achsrichtung einen Abstand zueinander haben,
wobei in den Zwischenroum Teile der die geschlossene Fläche bildenden Rohre hineingeführt
sind; damit erhöht sich die Anpassungsfähigkeit der Anordnung an die jeweiligen
Betriebsbedingungen.
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Weitere Vorteile und für die Erfindung wesentliche Einzelheiten ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der
Erfindung.
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Fig. 1 und 2 sind schematische Darstellungen von Anlagen zur Müllverbrennung
mit im Ausbrennraum eines Wärmetauschers angeordneten Lenkwänden.
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Fig. 3 zeigt eine Lenkwcndanordnung in einer Ansicht, vom Ausbrennraum
her gesehen.
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Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV - IV in der Fig. 3.
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Fig. 5 und 7 zeigen zwei Lenkwandanordnungen unterschiedlicher Ausbildung
in einer Ansicht, die während Fig. 6 und 8 Schnitte nach den Linien VI - VI bzw.
VIII - VIII in den Fig. 5 bzw. 7 sind.
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Fig. 9 ist eine perspektivische Darstellung eines Teiles eines Ausbrennraumes
mit in diesen hineinragender Lenkwandanordnung.
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Fig. 10 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Lenkwandanordnung
von Fig. 9.
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Fig. 11 ist eine schemotisierte Draufsicht auf die Lenkwand der Fig.10.
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Fig 12 ist eine der Fig. 9 ähnliche Durstellung mit einem Halterohr
fUr die lenkwandanordnung.
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Die Rohre 1 liegen an der Vorderwond eines Ausbrennraumes 2 - sie
können ebenfalls an der gegenüberliegenden Wand (Rückwand) vorgesehen sein - , der
über einem Rost 3 angeordnet ist. An den Seitenwänden liegen die Rohre 4. In den
Feuer- oder Ausbrennraum 2 ragen Lenkwondunordnun3en aus Rohren 7 mit zwischengesetzten
Blechstegen 8 hinein (Fig. 1 und 2).
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Gemäß Fig. 3 liegen vor den Rohren 1 Zuleitungs- und Ableitungsrohrebschnitte
5 bzw.
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6, die aber auch in der Ebene der übrigen Wandrohre liegen können
und von lAihimittel durchströmt sind. Die Rohre 5, 6 sind durch mäanderbandförmig
gebogene Rohre 7 miteinander im Kühimittelstrom verbunden.
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Zusammen mit Blechstegen 8 bilden die Rohre 7 im wesentlichen geschlossene
Flachen, Die Zu- und Ableitungsrohrabschnitte 5 bzw. 6 hoben einen axialen Abstand
zueinander und in diesen Raum sind Teile der Rohre 7 hneingeführt, so daß die Geschlossenheit
der Fläche hergestellt wird.
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Die Schenkel der mäanderbandförmigen Rohre 7 haben in Richtung der
von den Rohren 1 gebildeten Wandebene eine größere Erstreckung, als das je zwei
Schenkel verbindende, im allgemeinen parallel zu den Achsen der Rohre 5, 6 verlaufende
Rohrstück' Wie Fig. 4 erkennen läßt, holt die aus den Bauteilen 7, 8 bestehende
Fläche eine Neigung gegenüber der Lotrechten, wozu die Zu- und Ableitungsrohrobschnitte
5, 6 mit entsprechenden, in den Ausbrennraum 2 hineinragenden Vorsprüngen oder Abbiegungen
ver sehen werden.
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Die Fig. 3 zeigt mehrere Zu- und Ableitungsrohrabschnitte 5 und 6,die
Ueber die Breite der Rohrwand 1 mit Abstand zueinander verteilt sind,wobei die möanderförmigen
Rohre bzw.
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die diese enthaltenden Flachen alle gleichgerichtet sind. Im Gegensatz
hierzu können die Rohre 5, 6 ouch paarweise nebeneinonderliegen, wobei dann die
die möanderförmigen Rohre enthaltenden Flachen an jedem Rohrposr 5, 6 gegenständig
angeordnet sind, wofür
Fig. 5 eine ähnliche Darstellung als Beispiel
zeigt, wobei pdoch anstelle der mäanderbandförmig gebogenen Rohre U-formig gebogene
Rohre 7 vorgesehen sind. Diese l)-förmigen Rohre gehen unterhalb einer Drossel-
Dder Abschlußscheibe 9, die in einem durchlaufenden Rohr den Zuleitungsabschnitt
5 vom Ableitungsabschnitt 6 trennt, aus und münden oberholb dieser Scheibe 9 in
den Rohrabschnitt 6 ein.
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Obwohl es möglich ist, mit cinem Rohr 5, 6 für Flächen 7, 8 geringer
Ausdehnung auszukommen, wobei dann an diesem Rohr zwei solche Flächen gegenständig
zueinander angebracht werden, werden bevorzugt zwei nebeneinanderliegende Rohre,
d. h. je eines für jede Teilfläche, vorgesehen.
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Bei dem Beispiel nach den Fig. 7 und 8 ist die Fläche 7, 8 vo:1 weiteren
U-Rohren 17 umgeben, die ebenfalls zu einer geschlossenen Fläche, z. B. mittels
der Blechstege 18, zusammengefaßt sind. Ein Blechsteg 18' zwischen dem äußeren U-Rohr
7 und dem inneren U-Rohr 17 stellt die Geschlossenheit der Gesamtfläche her.
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Die U-Rohre 17sind an eigene Zu- und Ableitungsrohrnbschnitte 15 bzw.
16 angeschlossen, die parallel zu den Rohren 5, 6 sowie diesen eng benachbart liegen,
Im Gegensatz zu dem durchlaufenden Rohr mit den Abschnitten 5 und 6 sind diese Rohre
unterbrochen, damit für die an den Rohrabschnitten 5, 6 angeschlossenen U-Rohre
7 ein gerader Verlauf möglich ist.
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Während die bisher beschriebenen Ausführungsformen dem Beispiel der
Fig. 1 entsprechen, zeigen die folgenden Ausführungsformen Anordnungen für eine
Anlage nach Fig. 2, zu der angenommen wird, daß nur die Seitenwönde als Anschlußrohre
für die Lenkwandanordnungen dienen können oder sollen.
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Bei den Beispielen der Fig. 9 - 12 liegen Rohre 11 an der Vorderwand
eines Ausbrennroumes, die von einem mit einem Eck- oder Fallrohr 14 verbundenen
Zwischensammler 12 ausgehen.
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An den Seitenwänden des Ausbennrsumes liegen die Rohre 4. Einige dieser
Rohre sind durch eine Drossel- oder Abschlußscheibe 9 in einen Zu- und Ableitungsabschnitt
5 bzw. 6 unterteilt, An diesen Rohrabschnitten 5, 6 sind zu einer geschlossenen
Fläche zusammengefaßte Rohre 7 angeschlossenen, zwischen die Blechstege 8 ei,ngeschweißt
sind, Mehrere Teilchen sind zu einer Fläche größerer Ausdehnung verbunden.
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Um der Lenkwand eine Neigung gegenüber der Lotrechten geben zu können,
weisen die U-förmigen Rohre 7 nahe ihren Anschlüssen an die Rohrabschnitte 5, 6
Abbiegungen 7' auf, die vor den Wandrohren-4 verlaufen. Die Länge dieser Abbiegungen
7' bestimtnt den Grad der Neigung der jeweiligen Lenkwandabschnitte.
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Wie Fig. 9 erkennen läßt, können von gegenüberliegenden Wönden her
gegenständig angeordnete U-förmige Rohre vorgesehen sein, die donn an der die Ausbrennmitte
kennzeichnenden Linie 10 miteinander verbunden werden.
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In dem Bereich, in dem gegenstöndig angeordnete Lenkwände aufeinandertreffen,
oder auch an anderen geeigneten oder durch Notwendigkeit bestimmten Stellen können
die Lenkwände von einem Halterohr 13 unterstützt oder an einem solchen aufgehängt
sein.
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Wie das Beispiel in Fig. 12 zeigt, verlduft das Halterohr 13 in dem
Bereich, in welchem die Lenkwandteile gegeneinandertreffen. Damit kann ein Spalt
zwischen den Lenkwandteilen verschlossen werden, der mit Rücksicht auf Längendehnungen
der Rohre 7 zweckmäßig sein kann.
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Sollte durch irgendwelche Umstände das Halterohr beschödigt werden,
kann es unten und oben abgepflockt oder abgesperrt werden und ohne Kühlmittelumlauf
bis zur nächsten Außerbetriebnahme des Wärmetouschers bleiben, wobei seine Iloltewirkung
noch gegeben ist. Ein Ersatz ist einfach und mit geringen Kosten durchzuführen.