DE909026C - Mit Kohlenstaub befeuerte Dampfkesselanlage - Google Patents

Description

• Mit Kohlenstaub befeuerte Dampfkesselanlage Es ist bekannt, die Lüfter vom Kessel mit einer Turbine anzutreiben, die von dem gesamten oder überwiegenden Teil des Kesseldampfes durchströmt wird und die demnach die Eigenschaft hat, von selbst bei jeder Belasturng dem Kessel die richtigen Luftmengen zuzuführen. Eine weitere Eigenschaft dieser (im folgenden Serienturbine genannten) Turbine ist, daß sie für die Kessellüftung, abgesehen von Nebenverlusten, überhaupt keinen Wärmeaufwand notwendig macht, denn die im Gegendruck arbeitende Antriebsturbine verbraucht nur das Wärmeäquivalent der abgegebenen Leistung, und die ganze Lüfterarbeit bis auf kleinere Teile, wie sie beispielsweise für die Entlastungsvorrichtung und die Reibung hinter dem Saugzug verbraucht werden, bleibt im Kessel. Immerhin tritt eine Entwertung dieser Energie aber dadurch ein, daß ein Großteil der Reibungsverluste bei niederen Temperaturen anfällt.
• Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist, die eben genannte Eigenschaft der Serienturbine zur wirtschaftlichen Anwendung höherer Geschwindigkeiten der Gase (auch der Luft) und damit besseren Wärmeübergangs zu verwenden, diese Geschwindigkeiten und die dadurch entstehenden Reibungsverluste systematisch, wie weiter unten dargelegt, zu verteilen und das Ganze mit einer Kohlen(staub)feuerungsart - zu kombinieren, die durch Zurückhaltung eines Großteiles der Asche im Feuerraum die Anordnung erst praktisch brauchl)ar macht. Da die Erhöhung der Geschwindigkeit gegen die übliche nur innerhalb der wirksamen Heizflächen erfolgt, gilt für den Mehraufwand die oben angeführte Tatsache, daß ein Wärmeaufwand nicht entsteht, völlig uneingeschränkt.
• Wählt man die Geschwindigkeiten an dem Teil der Berührungsheizflächen, bei angenommenem Gesamtenergieaufwand, am höchsten, wo die Temperaturen am höchsten sind, also an Überhitzer-, Verdampfungs- und Eko-Heizflächen, so fallen die Reibungsverluste bei hohen Temperaturen an. Man erreicht damit den doppelten Vorteil, däß mehr Wärme bei hoher Temperatur verfügbar ist und die Wärmeübergangsverbesserung durch hohe Gasgeschwindigkeit sich auf ihrer atur nach kostspieligen Flächen, z. B. des Kessels, Überhitzers und Ekos, konzentriert. Die. bisher übliche Verengung der Querschnitte nach der Austrittsseite (entsprechend der Temperaturverminderung) wird daher unterbleiben können, was noch konstruktive Vorteile haben kann; das gilt auch für die beiden Seiten des Luvos.
• Bei der Beurteilung der wirtschaftlichen Wirkung ist zu beachten, daß die Serienturbinen praktisch überhaupt nicht und die Lüfter nur wenig durch eine Erhöhung des Gasdruckes verteuert werden. Lediglich die Druckerhöhung des Kessels kommt als fühlbares Verteuerungsmoment hinzu, obwohl bekanntlich bei einem vollständigen Kessel weniger als 5o0/9 derKosten überhaupt vom Druck abhängig sind und die gesamte Druckerhöhung immer im Rahmen einiger Prozente bleiben wird.
• Durch die infolge der Erhöhung der Gasgeschwindigkeiten im Überhitzer erreichte Verkleinerung dieses Kesselteiles sinkt aber auch der Druckabfall im Überhitzer, so daß ein Teil .der Druckerhöhung hierdurchwiederausgeglichenwird; auch dieses spricht für höchste Geschwindigkeit in diesem Bereich. Beim Ekonomiser macht sich dieses auch bemerkbar, jedoch nur in Gestalteiner Verminderung der Speisepumpenarbeit.
• Bei der heute für größere Kessel meist verwendeten Kohlenstaubfeuerung erhebt sich aber gegen die vorstehenden Gedanken der Einwand, daß wesentliche Erhöhungen der Gasgeschwindigkeiten wegen Verschleißerscheinungen nicht möglich sind, solange, wie meist üblich, die Feuerung nur etwa 15 bis 2o0/9 der Asche nach unten ausstößt und der Rest durch die Züge zum Entstauber geht. Man wird infolgedessen bei aschereicher Kohle die Anordnung nur mit eine;- Feuerung, die einen Großteil der Schlacke unten abzieht, wie z. r. Schmelzkammer-, Schlackentisch- und Zyklonfeuerung, anwenden können. Erst diese Kombination wird in vielen Fällen die Erreichung der zu erwartenden Ersparnisse praktisch möglich machen, und sie bildet daher einen wesentlichen "feil der neuen Gedanken.
• Die Grenzen der Cne:sch«indigkeiten werden üblicherweise, außer durch die Rücksicht auf den Verschleiß durch die Asche, auf Grund von MTirtschaftlichkeitsüberlegungen bestimmt, deren erfahrungsmäßiges Ergebnis dahin zusam.mengefaßt werden kann, daß bei Landdampfkesseln für Steinkohle die Geschwindigkeiten so gewählt werden, daß der Kraftbedarf des Saugzuges bei Lüfterwirkungsgraden von etwa 8o0/9, soweit er im aktiven Teil des Kessels verbraucht wird, mit Steinkohlen von etwa 709o kcal/kg bei Einzugkesseln unter o,5 kW, bei Mehrzttgkesseln unter o,8 bis i kW je i ooo ooo kcal in der Stunde Feuerungsleistung liegt. Eine Erhöhung auf r bzw. i.81c@@" durch höhere aktiveGasgeschwindigkeiten gibt also eine deutliche Abgrenzung gegen die bisherige Praxis. Bei nasser (etwa 59%) Braunkohle liegen die Werte etwa 5o % höher. Für die Zweitlüfter kommt nur der Widerstand im Luvo hier in Frage: die üblichen Werte des Widerstandes liegen bei 16 bis 25 mm, der Kraftbedarf bei etwas kleiner Luftmenge und kalter Luft etwa bei o, i bis o,15 kW je i oooooo kcal in der Stunde.
• Die Anwendung einer solchen Serienturbine mit gegen den üblichen erhöhten Kraftbedarf, bei der also schon ein merkbarer Temperaturabfall entsteht, gibt der Anordnung der Serienturbine innerhalb des Z:rberhitzerverlaufes, z. B. in der 'Titte, wo meist der Temperaturregler sitzt, thermodynamisch erhöhtes Interesse, da die hier entstehende Zwischenüberhitzung die sonst eintretende. hier schon fühlbar werdende Beeinträchtigung des hinter dem Üb.erhitzeraustritt beginnenden Hauptprozesses verhindert; der Gewinn an der sonst im Kondensationsbetrieb gewonnenen Lüfterenergie ist also voll vorhanden. Ohne diese Zwischenüberhitzung kann man leicht, da die Primärtemperatur irgendwo an einer Grenze gewählt zu werden pflegt, bei Bedarf der Lüfter von mehreren Prozent, wie er hier zugrunde liegt, Verluste bis zu 10/0 (io bis 15° Temperaturverlust) an der im Hauptzyklus gewinnbaren Energie erleiden. so daß diese Schaltung also eine notwendige Ergänzung der gesamten Anordnung ergibt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mit Kohlenstaub befeuerte Dampfkesselanlage, gekennzeichnet durch die Vereinigung einer vom Kesseldampf angetriebenen und die Hauptlüfter antreibenden Serienturbine, Berührungsheizflächen in den Rauchgaszügen und einer Feuerung mit Abführung von mindestens etwa der Hälfte der gesamten Brennstoffasche nach unten, wobei für den überwiegenden Teil der Berührungsheizfläche des Kessels rauchgasseitig eine gegen die übliche derart erhöhte Geschwindigkeit eingehalten ist, daß auf der Basis von etwa 8o % Lüfterwirkungsgrad der tatsächliche Energieverbrauch des Saugzuges an den aktiven Kesselflächen für Steinkohle von 6ooo bis 7000 kcal/kg mindestens i kff bei Einzugkesseln, 44 kW bei Mehrzugkesseln je i ooo ooo kcal in der Stunde Feuerungsdauerleistung und für nasse Braunkohle etwa das 1,4fache dieser Werte, der der Zweitlüfter für die Luvos o,25 kW je i ooo ooo kcal in der Stunde beträgt.
2. 2. Dampfkesselanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage so ausgelegt ist, daß der Energieverbrauch an den Berührungsheizflächen hoher Temperatur konzentriert ist, indem dort die größten Rauchga,sgeschwin@digkeiten, dagegen an den Berührungsheizflächen niederer Temperatur geringere Rauchgasgeschwindigkeiten angewendet sind.
3. 3. Dampfkesselanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienturbine zwischen zwei Teile des Überhitzers geschaltet ist.