DE19602114A1 - Regenerativ-Drehluftvorwärmer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Regenerativ-Drehluftvorwärmer mit in relativer Drehrichtung gesehen einem mit zu erwärmender Verbrennungsluft beaufschlagten Luftsektor, einem mit entstaubtem Rauchgas beaufschlagten Rezirkulationssektor und einem mit staubhaltigem Rauchgas beaufschlagten Rauchgassektor.

Regenerativ-Drehluftvorwärmer sind regenerative Wärmetauscher, die mittels einer Speichermasse Wärme vom heißen Rauchgas auf einer Verbrennung zuzuführende Luft übertragen. Dabei kann entweder die Speichermasse bei feststehenden Gaszu- und Abführungen rotieren (Ljungström-Prinzip) oder aber Gasein- und Austrittshauben rotieren über einer feststehenden Speichermasse (Rothemühle-Prinzip). Die Beaufschlagung der Speichermasse mit den sie durchströmenden Gasen erfolgt sektorweise.

Aus dem Tagungsband der Internationalen VGB-Konferenz "Fossilbefeuerte Dampfkraftwerke mit fortgeschrittenen Auslegungsparametern" vom 16.- 18.06.1 993, Aufsatz S. Kjaer: Die zukünftigen 400-MW-ELSAM-Blöcke in Aalborg und Skaerbaek, V13, S. 16 und 17, ist ein Regenerativ- Drehluftvorwärmer der vorstehend genannten Art bekannt.

Zwischen dem vom staubhaltigen heißen Rauchgas in einer Richtung durchströmten Rauchgassektor und den von Luft in Gegenrichtung durchströmten Luftsektoren besteht in aller Regel eine Druckdifferenz, die an den Dichtflächen zwischen den einzelnen Sektoren zu einem Überströmen von Gas von dem Sektor mit höherem Druckniveau auf den mit dem niedrigeren Druckniveau führt. Diese Leckage wird durch die sogenannte Schleusleckage überlagert, bei der das Gas in den Hohlräumen der Speichermasse von einem Gasstrom zu den anderen transportiert wird. Ein Maß für die Leckage von der Luft zur Rauchgasseite in einem Regenerativ-Drehluftvorwärmer ist der CO₂- Abfall bzw. der O₂-Anstiege im Abgas. Es findet sich auf S. 17 des Tagungsbandes im 2. Abs. im Zusammenhang mit der Fig. 8 zwar der Hinweis daß der Rezirkulationssektor gegen Luftleckagen zu dem Rauchgassektor hin schützt, und somit eine niedrigere Gesamtleckage zu der Rauchgasseite hin erreicht wird. Es tritt jedoch noch eine erhebliche Luftleckage zwischen dem Rauchgassektor und dem Sekundärluftsektor auf.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem gattungsgemäßen Regenerativ-Drehluftvorwärmer die Luftleckage weiter zu verringern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in relativer Drehrichtung gesehen zwischen dem Rauchgassektor und und dem Luftsektor ein zweiter Rezirkulationssektor vorgesehen ist, wobei die Gesamtfläche beider Rezirkulationssektoren an die Menge des rückzuführenden Rauchgases angepaßt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Regenerativ-Drehluftvorwärmer werden folgende Vorteile erreicht:
Eine Leckage von Luft auf die Abgasseite wird im wesentlichen unterbunden. Dadurch wird der Abgasstrom den durch den üblicherweise dem Entstauber nachgeschalteten Saugzug und durch die dem Saugzug nachgeschaltete Rauchgasbehandlungsanlage, vorzugsweise Rauchgasentschwefelungs­ anlage, niedriger, z. B. um ca. 5-7%, und der Kesselwirkungsgrad wird bei gleicher Abgastemperatur höher, z. B. um ca. 0,3%.

Der Gesamtkraftbedarf für den Frischlüfter, der die zu erwärmende Luft dem Luftvorwärmer zuführt, für das Rauchgasrezirkulationsgebläse, das das zu rezirkulierende und im Luftvorwärmer zu erwärmende Rauchgas dem Luftvorwärmer zuführt, und für den das heiße nicht entstaubte Rauchgas durch den Luftvorwärmer ziehende Saugzug wird minimiert.

Weiterhin wird der Übertritt von Staub aus dem Rauchgassektor in den zweiten Rezirkulationssektor verringert. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil auf der heißen Seite des rezirkulierten Rauchgases keine Regelklappen erforderlich sind, während auf der Luftseite nach dem Drehluftvorwärmer im Brennerbereich, aber auch im Bereich von Ausbrand-, Trichter- und Rostluft, soweit vorhanden, eine Vielzahl von Regelklappen notwendig sind, die bei Übertritt von Staub von der Rauchgasseite zur Luftseite in unnötigerweise einem Verschleiß unterzogen werden.

Die Tatsache, daß der Luftsektor sich zwischen zwei Sektoren für rezirkuliertes Rauchgas befindet und somit eine Leckage von Luft auf die Seite des rezirkulierten Rauchgases und umgekehrt stattfinden kann, hat wenig Einfluß auf die Verfahrenstechnik des Dampferzeugers, dem der Regenerativ- Drehluftvorwärmer üblicherweise zugeordnet ist. Eine geringfügige Beimischung von Rauchgas zur Verbrennungsluft findet auch bei den heute üblichen Drehluftvorwärmern mit nur einem Luftsektor und einem Rauchgassektor statt. Wird das Rauchgas dem oberen Bereich des Feuerraums des Dampferzeugers als Quench-Gas zugegeben, so wirkt der O₂-Anstieg im Rauchgas als eine O₂-Stufung, wie dies durch separat zuzugegebende Ausbrandluft erreicht wird. Im übrigen ist zwischen der Luft und dem rezirkulierten Rauchgas üblicherweise nur ein geringer Druckunterschied vorhanden, so daß an den Sektorgrenzen zwischen dem Luftsektor und den beiden Rezirkulationssektoren auf ein kompliziertes Dichtungssystem verzichtet werden kann.

Vorzugsweise ist der Sektorwinkel des ersten Rezirkulationssektors größer als der des zweiten Rezirkulationssektors.

Die Anordnung der beiden Rezirkulationsektoren gibt auch die Möglichkeit, die Abgastemperatur ohne die Gefahr der Luftvorwärmerverschmutzung weiter abzusenken. Die Luftvorwärmerverschmutzung und die daraus resultierende Gefahr von sogenannten Luftvorwärmerbränden beruht auch auf dem Zusammenwirken von Taupunktsunterschreitung und Staub im Gas. Dabei sind insbesondere die Stellen, an denen das Rauchgas mit Staub in den aus der Luft herausdrehenden Luftsektor eintritt, für den Beginn der Verschmutzung verantwortlich. Der zwischen dem kalten Luftsektor und dem Rauchgassektor liegende erste Rezirkulationssektor sorgt für eine Anhebung der Temperatur der Wärmespeichermasse am kalten Ende vor dem Eintritt in den Rauchgassektor. Dadurch wird eine weitere Verbesserung des Dampferzeuger- Wirkungsgrades über eine Absenkung der Abgastemperatur erreicht. Es kann aus diesem Grunde zweckmäßig sein, bei gleichbleibender Gesamtsektorfläche die Fläche des ersten Rezirkulationssektors größer zu machen als die des zweiten Rezirkulationssektors. Weiterhin ist es möglich die Luftvorwärmerdrehzahl anzuheben, da dies geschehen kann ohne schädliche Erhöhung einer Schleusleckage von der Luft zur Rauchgasseite. Dadurch kann die Luftvorwärmergröße reduziert werden und die für die Luftvorwärmerver­ schmutzung maßgebliche minimale Kaltblechtemperatur angehoben werden.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn zwischen den beiden Rezirkulationssektoren einerseits und dem Luftsektor andererseits, eine gezielte Beeinflussung der Leckage möglich ist. Auf diese Weise wäre es u. U. möglich, durch gezielte Beeinflussung der Leckage im Luftvorwärmer den O₂-Gehalt im rezirkulierten Rauchgas so anzuheben, daß dieses Rauchgas in seiner Zugabeebene eine ausreichende Luftstufung bewirkt und somit auf eine gesondere Zugabe von Ausbrandluft verzichtet werden kann.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Sektoraufteilung eines erfindungsgemäßen Regenerativ-Drehluftvorwärmers und

Fig. 2 eine Einbindung des Regenerativ-Drehluftvorwärmers in eine Dampferzeugerschaltung.

Der in der Fig. 1 dargestellte Regenerativ-Drehluftvorwärmer 1 weist einen Luftsektor 2 und einen daran in Drehrichtung D gesehen anschließenden ersten Rezirkulationssektor 3 auf. Hieran schließen sich ein Rauchgassektor 4 und ein zweiter Rezirkulationssektor 5 an. Wie in der Fig. 1 dargestellt werden die Sektoren 2, 3 und 5 bezogen auf die Zeichnungsebenen der Fig. 1 aufsteigend durchströmt, während der Rauchgassektor 4 in Gegenrichtung durchströmt wird.

Weiterhin ist aus der Fig. 1 ersichtlich, daß der Luftsektor 2 u. U. in einen Primärluftsektor 2a und in einen Sekundärluftsektor 2b unterteilt werden kann.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Rezirkulationsluftvorwärmer 1 einem Dampferzeuger 6 zugeordnet, dem Brennstoff 7, vorgewärmte Luft 8 und rezirkuliertes Rauchgas 9 zugeführt werden und aus dem Rauchgas 10 abgezogen wird. Die Luft 8 wird über einen Frischlüfter 11 angesaugt und nach indirekter Vorwärmung in einem Kalorifer 12 durch den Luftsektor 2 geführt.

Das aus dem Dampferzeuger abgezogene Rauchgas 10 durchströmt den Rauchgassektor 4 und wird in einem nachgeschaltetem Entstauber, vorzugsweise E-Filter 13, entstaubt. Ein Teilstrom des entstaubten Rauchgases wird mittels eines Rauchgasrezirkulationsgebläses 14 abgezogen und in zwei Teilströmen 9a und 9b durch die Rezirkulationssektoren 3 bzw. 5 geführt. Die beiden Teilströme 9a und 9b werden zum Rauchgasstrom 9 vereinigt. Die beiden Teilströme können auch getrennt zum Feuerraum geführt werden, so daß diese Vereinigung auch im Feuerraum erfolgen kann. Stromab der Abzweigung für das zu rezirkulierende Rauchgas ist ein Saugzug 15 angeordnet, der das Rauchgas einer nachgeschalteten Rauchgasentschwefelungsanlage und/oder einem nachgeschalteten Kamin bzw. Kühlturm (nicht dargestellt) zuführt.

Claims (4)

1. Regenerativ-Drehluftvorwärmer mit in relativer Drehrichtung gesehen einem mit zu erwärmender Verbrennungsluft beaufschlagten Luftsektor, einem mit entstaubtem Rauchgas beaufschlagten Rezirkulationssektor und einem mit staubhaltigem Rauchgas beaufschlagten Rauchgassektor, dadurch gekennzeichnet, daß in relativer Drehrichtung gesehen zwischen dem Rauchgassektor (4) und dem Luftsektor (2) ein zweiter Rezirkulationssektor (5) vorgesehen ist, wobei die Gesamtfläche beider Rezirkulationssektoren (3, 5) an die Menge des rückzuführenden Rauchgases angepaßt ist.

2. Regenerativ-Drehluftvorwärmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sektorwinkel des ersten Rezirkulationssektors (3) größer ist als der des zweiten Rezirkulationssektors (5).

3. Regenerativ-Drehluftvorwärmer nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Rezirkulationssektoren (3, 5) einerseits und dem Luftsektor (2) andererseits eine Beeinflussung der Leckage möglich ist.

4. Regenerativ-Drehluftvorwärmer nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rezirkulationsgas (9a, 9b) nach Durchströmen der beiden Rezirkulationssektoren (3, 5) zusammengeführt (9) wird.