DD210736A1 - Kanalsystem zum transport von heissgasen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kanalsystem zum Transport von Heissgasen bei der Kopplung von raeumlich getrennt aufgestellten Verbrennungsanlagen und Dampferzeugern. Das Kanalsystem besteht aus mehreren hintereinandergeschalteten Heissgaskanaelen, die durch lose, entlastete Verbindungen teleskopartig miteinander gekoppelt sind, deren Stroemungsquerschnitte nach der Entnahme von Teilgasstroemen ueber angeflanschte Abzweigungskanaele zur Versorgung der einzelnen Dampferzeuger schrittweise reduziert werden. Um die Heissgas- und Abzweigungskanaele wird ein unisolierter duennwandiger Blechmantel angebracht, durch den die Verbrennungsluft stroemt, wobei sich die Luft aus einem Hauptluftstrom und Teilluftmengen, die an den Abzweigungskanaelen angesaugt werden u. in den Hauptluftstrom muenden, zusammensetzt. Das Verhaeltnis der Summe der einzelnen Teilluftmengen zur Hauptluftmenge variiert im Bereich v. 1:0,2 bis 1:4 Volumen-Teile.

Description

13. IX. 1982

Titel der Erfindung

Kanalsystem zum Transport von Heißgasen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Kanalsystem zum Transport von Keißgasen bei der Kopplung von Verbrennungsanlagen mit Dampferzeugern, wobei auf Grund der örtlicher! Gegebenheiten oder infolge einer Brennstoffsubstitution bei vorhandenen Dampferzeugern die Verbrennungsanlage und die Dampferzeuger räumlich getrennt aufgestellt werden müssen« Bei den Verbrennungsanlagen handelt es sich vorzugsweise um Drehrohrofen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

His ist bekannt, heiße Rauchgase von Verbrennungsofen in ausgemauerten Abgaskanälen abzuführen und möglichst eine maximale Nutzung der Abgaswärme zu erreichen. Bei den bekannten Dampferzeugeranlagen ist im allgemeinen die Verbrennungseinrichtung direkt mit dem Dampfkessel verbunden, so daß ein eigens für den Transport der heißen Verbrennungsgase zur Brennkammer des Dampferzeugers vorgesehenes Kanalsystem nicht erforderlich ist. Bei Rauchgastemperaturen im Bereich von 400 bis 1200 ⁰C werden die Abgaskanäle mit einer Isolierschicht und beilü mit einer feuerfesten Auskleidung, wie ffeuerbeton oder Schamotte versehen.

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Durch die Ausmauerung wird erreicht, daß die Kanal-Außenwand einer begrenzten Beanspruchungstenipeiatur ausgesetzt wird, die unterhalb der zulässigen Materialtempera tür liegt,

b äs gibt in der Praxis mehrere Anwendungsfälle, um den Warmeinhalt der Rauchgase wirtschaftlich zu nutzen. Es sind eine ganze Reihe von Lösungen bekannt, wo die Abgaskanäle mittels Wasser gekühlt werden, wobei das Wasser durch Kühlmäntel, Kühlrohre oder Kühlschlangen geführt und das erzeugte Warmwasser energetisch genutzt wird,-wie nach DD-TO 135 111, DE-AS 19 34 486 oder DD-Wt151 997 beschrieben.

A11 ge "wein bekannt ist auch die Nutzung der Abgaswärme in Luf tvprvv'ärmern zur Vorwärmung der Verbrennungsluft.

:.Nach.DJ)-WP-3 O43 804 oder auch DB-OS 23 01 952 erfolgt eine Luftvorwärmung in Rekuperatoren nach dem Gegen- und Gleichstromprinzip,

Zar Verminderung des erosiven Verschleißes und Erhöhung der Standzeit der Auskleidung sowie zur Absenkung der Vv'andungstemperaturen wird gemäß DD-WP 138 813 ein ausgemauerter und luftgekühlter Rauchgaskanal vorgeschlagen. Die Luft strömt dabei durch einen Außenmantel, der mit'einer--Isolierschicht bedeckt ist. Durch die aus der Brennkammer rückgeführten, heißen Rauchgase soll die in die Mühle zugeteilte Kohle vorgetrocknet werden. Nachteilig «irkt si ca. bei dieser Lösung aus, daß die beschriebene Luftkühlung zu keiner nennenswerten 'Temperaturabsenkung der Ausmauerung auf der Rauchgasseite führt und damit die beabsichtigte Verschleißminderung unwesentlich ist. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist die infolge der hohen Lufttemperaturen erforderliche Außenisolierung. Der mit Rippen ausgesteifte Doppelmantel und mit Ringen abgestützte Außenmantel ist material- und fertigungstechnisch sehr aufwendig«

— 3 — Ziel der Erfindung

Siel der Erfindung ist es, heiße Gase von einer Verbrennung seinrichtung zu einem oder mehreren Dampferzeugern, die räumlich getrennt angeordnet sind, bei minimalen Wärmeverlusten und geringen Rohrwandtemperaturen zu transportieren.

Die Erfindung soll durch eine einfache und kostengünstige Konstruktion gekennzeichnet sein. Die Er-

Ί0 findung: soll eine Brennstoffsubstitution bei vorhandenen Dampferzeugern durch den Einsatz einer separaten Verbrennungsanlage und Verbindung derselben mit den Dampferzeugern ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein ausgemauertes und luftgekühltes Kanalsystem zum I'ransport von Heißgaaen von einer Verbrennungsanlage, insbesondere von Drehrohröfen zu einem oder mehreren Dampferzeugern zu schaffen, bei dera die Strömungsquer schnitte der Heißg88kaaalabsciinitte, die Ausmauerung der Kanäle und die Kühlung des Kanalsystems so bemessen werden, daß geringe WarmeVerluste an die Umgebung ohne eine Außenisolierung des Kanalsystems und !Temperaturen der Stahlrohre unter den zulässigen Werten auftreten sowie eine Vorwärmung der Verbrennungsluft für die Verbrennungsanlage erfolgt.

'iilrfindungsgeriiäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das ^xieißgaskanalsystem aus mehreren hintereinandergeschalteten Strömungskanälen mit sich reduzierenden Ströinungs-Querschnitten besteht, diese Kanäle mit -ii'euerbeton, 'Schamotte oder anderen Auskleidungen ausgemauert werden

und um die Heißgaskanäle ein dünnwandiger Blechuiantel a age bracht wird, der von der Verbrennungsluft im Gegensfcroni durchströmt wird.

Die heißen Gase, die in der Verbrennungseinrichtung, insbesondere in Drehrohrofen entstehen, eine Temperatur von 800 bis 1500 ⁰C, meistens von 1000 bis 1300 ⁰C besitzen und zu einem, vorwiegend zu mehreren Dampferzeugern transportiert werden müssen, strömen durch hintereinandergeschaltete Kanäle, von denen Abzweigungen zu den einzelnen Dampferzeugern führen, in denen 'Teilströme entnommen werden. Zum Erreichen einer annähernd konstanten Strömungsgeschwindigkeit werden die Heißgaskanäle nach. jeder Entnahme eines Teilgasstromes im Querschnitt reduziert. Die Heißgaskanäle bestehen aus mit feuerfestem Material ausgemauerten Stahlrohren. Um die Heißgaskanäle ist ein dünnwandiger Blechmantel angeordnet, durch den die Verbrennungsluft im Gegenstrom zu den Heißgasen strömt. Zur Kühlung der Abzweigungskaaäle, die zu den Dampferzeugern führen, erhalten diese Teilstücke ebenfalls einen dünnwandigen Blechmantel, durch den Teilluftmengen über Schlitzschieber angesaugt werden, die in den Hauptluftstrom münden. Das Kanalsysbem wird so bemessen, daß die Summe der einzelnen TeiHuftmeagen zur einströmenden Hauptluftmenge im Bereich von 1 : 0,2 bis 1 : 4- Volumen-Teile variiert. Der optimale Bereich liegt dabei zwischen 1 : 0,5 und 1:2 Volumen-Teile. Das Kanalsystem ist so dimensioniert, daß auf Grund des Temperatürniveaus der Luftvorwärmung keine Isolierung des äußeren Blechmantels erforderlich ist .

Die einzelnen Keißgaskanalabschnitte sind durch eine lose, entlastete Verbindung teleskopartig miteinander gekoppelt. Die Abzweigungskanäle sind angeflanscht.

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A usführungsbe !spiele

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Von einem Drehrohrofen aus, in dem Altreifen als Substitutionsbrennstoff verbrannt werden, werden drei vorhandene, 10 bis 25 m entfernte und vorher direkt mit Heizöl gefeuerte Dampferzeuger mit heißen Verbrennungsgasen versorgt. Die Heißgase haben am Ofenaustritt eine Temperatur von 1100 bis 1200 ⁰C. Zum Transport der Verbrennungsgase zu den drei Dampferzeugern wird das folgende erfindungsgemäße.Heißgas- kanalsystem verwendet.

Die Verbrennungsgase werden durch das erste Heißgasrohr mit'den Parametern

- Rohrinnendurchmesser 2000 mm

- Ausmauerung 200 mm Feuerbeton - Heißgasgeschwindigkeit 15 m/s

- Rohrlänge 1Oi

- Rohrtemperatur 170 ⁰C

transportiert und ein Teilgasstrom in einem Abzweigungsrohr mit den Parametern ' - Rohrinnendurchmesser 1200 mm

- Ausmauerung 150 mm B*euerbeton

- Heißgasgeschwindigkeit 16 m/s

- Rohrlänge 2,5 ι

- Rohrtemperatur 190 ⁰C

zum ersten Dampferzeuger geführt.

der Abzweigung werden die Verbrennungsgase durch ein reduziertes Heißgasrohr mit aen Parametern ~ Rohrinnendurchmesser 1800 mm

- Ausmauerung 200 mm ij'euerbeton - Heißgasge:schwindiglceit_; 13 ^/s;

- .Rohrlänge: 8 m / . ^ ^; "V-.'.^{: :} V " ^;v- >:V:v^; ""'·'" ;. . .·: 'V^ V ^; -Rohrtemperatur 160 ⁰C

transportiert und ein ieilgasstrom zum zweiten Dampferzeuger über ein veeiteres Abzweigung ε rohr (wie oben beschrieben, liohrtemperatür 185 ⁰G) geführt· Die Restgasmenge wird weiter durch ein sich anschliessendes und reduziertes Heißgasrohr mit üen Parametern

- Hohrinnendurchmesser 14υυ mm

- Ausmauerung 200 mm ü'euerbeton - Heiijgasgeschviindigkelt 13 m/s

- Rohrlänge b m

— Rohrtemperatur 1W ⁰G

transportiert und über ein weiteres Abzweigungsrohr (wie oben beschrieben, Rohrtemperatur 180 ⁰G) zum drioben Dampferzeuger gefünrt.

Die Verbrennungsluft für die Altreifenverbrennung strömt im. v-regenstrom zu den Heigasen durch den nachfolgend beschriebenen Blechkanal

Die Hauptluftmenge idra über ein Ansaugroür Nw 500 angesaugt· Das Ansaugrohr erweitert.sich zu einem Blecnkanai, üer tnanteIföriaig um aie Heißgasroüre angeordnet ist. Die Spaltbreite des Blechkanals beträgt bei allen Heißgasrohren 100 m, Um die Abzweigungsrohre ist ebenfalls ein Blechkanal uiacitelf örmig angeordnet-, durch'den jeweils eine Teilluft-' menge angesaugt wird. Die Spaltbreite dieser Blechkanäle betragt bei allen Abzweigungsrohren 50 mm. Die Luftgeschwindigkeiten in den Blechkanälen liegen im Bereich von 6 bis 11 m/s.

Die Luftkanäle sind so bemessen, daß sich die Summe der einzelnen Teilluftmengen zur Hauptluftmenge wie 1 : 1 verhält.

Bei dem beschriebenen erfindungsgemäßen Heißgaskanalsystem betragen die Gesamtwärmeverluste lediglich 0,4 %.

Es wird weiterhin erreicht, daß die Wandtemperaturen der Stahlrohre 190 ⁰C nicht übersteigen und damit unter der zulässigen Temperaturbeanspruch'ung liegen.

Beispiel 2

Von einem Drehrohrofen aus, in dem Teerrückstände als Substitutionsbrennstoff verbrannt werden, werden ζv;ei vorhandene JQeindampferzeuger, die 4 bis 7 m entfernt stehen und vorher mit Koks beheizt wurden, mit heißen Verbrennungsgasen versorgt.

Die Heißgase haben am Ofenaustritt eine Temperatur von 900 bis 1000 ⁰C. Zum Transport der Verbrennungsgase zu den zwei Dampferzeugern wird das folgende erfindungsgemäße Heißgaskanalsystem verwendet.

Die Verbrennungsgase werden durch das erste Heißgasrohr niiö den Parametern

- Rohrinne «.durchmesser 600 mm

- Ausmauerung 100 mm Stampfbeton - Heißgasgeschwindigkeit 13 m/s

- Rohrlänge 4m

- Rohrtemperatur 180 ⁰C

transportiert und ein Teilgasstrom in einem Abzweigungsrohr mit den Parametern - Kohrinnendurchinesser 500 mm

- Ausmauerung 100 mm Stampfbeton

- Heißgasgeschwindlgkeit 12 m/s

- Rohrlänge 1m

- Rohrtemperatür 170 ⁰C

zum ersten Dampferzeuger geführt.

Nach der Abzweigung werden die Verbrennungsgase durch ein reduziertes Heißgasrohr (Parameter wie Abzweigungsrohr, Rohrlänge 3 m) zum zweiten Dampferzeuger über ein zweites Abzvjeigungsrohr (wie oben beschrieben) geführt· Die Verbrennungsluft für die Teerrückstandsverbrennung strömt im Gegenstrom ^{zu den} Heißgssen durch einen Blechkanal, der um die Heißgaskanäle angeordnet ist und dessen Prinziplösung der im Beispiel 1 beschriebenen entspricht.

Die Spaltbreite des Blechkanals beträgt bei den Heißgasrohren 30 .mm und bei den Abzweigungsrohren 20 mm. Die Luftgeschwindigkeiten liegen im Bereich von 2 bis 7 m/s. Die Summe der beiden Teilluftmengen verhält sich zur Hauptluftmenge wie 1 t 2·

Die Vorteile der erfinderischen Lösung bestehen in - dem energiewirtschaftlich optimalen Transport von heißen Verbrennungsgasen von einer Verbrennungsanlage zu Dampferzeugern mit minimalen Wärmeverlusten, - der Begrenzung der Wandtemperatüren der Stahlrohre unter die zulässige Beanspruchungstemperatur, - der Nutzung' eines beträchtlichen Teiles der Abwärme für die Verbrennurigsluftvorwarmung,

- der einfachen und kostengünstigen Konstruktion des Heißgaskanalsystems, ; \ ; :

- der möglichen Umstellung von vorhandenen Dampferzeugern auf einen anderen Brennstoff durch den Einsatz einer örtlich getrennten Verbrennungsanlage.

Claims (2)

1. - 9 Erfindungsanspruch

   1. Kanalsystem zum Transport von Heißgasen aus Verrbrennungsanlagen, vorzugsweise Drehrohrofen, zu Dampferzeugern, insbesondere dann, wenn auf Grund der örtlichen Gegebenheiten oder infolge einer Brennstoffsubstitution die Verbrennungsanlage und die Dampferzeuger räumlich getrennt aufgestellt

   ^q sind, für Heißgastemperaturen von 800 bis 1500 ⁰C, wobei die Heißgaskanäle mit einer feuerfesten Auskleidung ausgemauert sind und im Gegenstrom durch Luft, die durch einen Außenmantel strömt, gekühlt werden, gekennzeichnet dadurch, daß das Kanalsystem

   •je aus mehreren hintereinandergeschalteten Heißgaskanälen, die durch lose, entlastete Verbindungen teleskopartig miteinender gekoppelt sind, besteht, deren Strömungsquerschnitte nach der Entnahme von Teilgasströiaen über angeflanschte Abzweigungskanäle ^zu^ Versorgung der einzelnen Dampferzeuger schrittweise reduziert werden und daß um die Heißgas- und Abzweigungskanäle ein unisolierter dünnwandiger Blechmantel angebracht wird, durch den die Verbrennungsluft strömt, wobei sich die Luft aus einem Hauptluftstrom und Teilluftmengen, die an den Abzweigungskanälen angesaugt werden und in den Hauptluftstrom münden., zusammensetzt und das Verhältnis der Summe der einzelnen Teilluftmengen zur Hauptluftmenge im Bereich von 1 : 0,2 bis 1 : 4 Volumen-Teile variiert.
2. 2. Kanalsystem zum Transport von Heißgasen nach Punkt.__

   1, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis der Summe der einzelnen Teilluftmengen zur Hauptluftmenge im Bereich von 1: 0,5 bis 1:2 Volumen-Teile liegt.

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