EP0179161A1 - Kanal zum Abführen der Verbrennungsgase einer Kesseleinrichtung - Google Patents

Kanal zum Abführen der Verbrennungsgase einer Kesseleinrichtung Download PDF

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EP0179161A1 EP84112734A EP84112734A EP0179161A1 EP 0179161 A1 EP0179161 A1 EP 0179161A1 EP 84112734 A EP84112734 A EP 84112734A EP 84112734 A EP84112734 A EP 84112734A EP 0179161 A1 EP0179161 A1 EP 0179161A1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F28D21/0005—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases for domestic or space-heating systems
    • F28D21/0007—Water heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/26—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters with means, other than tubes, to separate water and heating medium, e.g. bulk heaters without internal flues or tubes, jacketted smoke-boxes or flue or flues
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/06—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of coolers

Definitions

  • the invention relates to a system equipped with a combustion chamber, e.g. a boiler system or a hot water production system, this system being provided with a duct which serves to discharge the combustion gases and leads to the outside and is ultimately equipped with a draft generator.
  • a combustion chamber e.g. a boiler system or a hot water production system
  • this system being provided with a duct which serves to discharge the combustion gases and leads to the outside and is ultimately equipped with a draft generator.
  • the invention is based on the object of designing the systems mentioned at the outset in such a way that an improved utilization of the thermal energy is possible and also ensures that the pollutants can be removed from the combustion gases.
  • the said channel is arranged horizontally or only at a slight incline, and in addition at least parts of the walls of the channel are designed to heat water or similar heat transfer media.
  • duct sections are preferably provided, which are arranged one above the other, so that the combustion and exhaust gases are guided in an approximately S-shaped manner before they can get outside.
  • Such a design of the exhaust gas ducts has the advantage that extensive use of the thermal energy is possible, index the heat still in the combustion gases is supplied to water or similar heat carriers, which can be achieved by different amounts of water, formation of the duct walls and the like.
  • the horizontal or approximately horizontal arrangement of the channels or channel sections also has the advantage that all important parts are easily accessible and the additional measures required for building construction can be dispensed with.
  • the combustion gases are not tested outdoors at a higher altitude, but rather at a controllable height, which prevents untargeted, uncontrollable distribution of the pollutants, but is also possible because the horizontal or roughly horizontal arrangement of the channels allows the combustion gases to be influenced much better.
  • the channels or channel sections advantageously consist of plate-shaped heat exchangers which can be acted upon with water, but also with thermal oil, for example.
  • the channel sections are preferably selected so that there are three stages for cooling the combustion gases. ., While in the first stage (the combustion chamber facing) of water or the like is heated to about 110 ° C, takes place in the second stage heating to about 60-80 ° C, while in the third stage the combustion gases almost at 3 0 ° C have cooled down and accordingly only a correspondingly slight heating of the water? Or. Like. Can effect. It goes without saying that the water heated in this way in the individual stages must be supplied to suitable consumers.
  • the combustion gases pass through a pipe 1 from the boiler (not shown) - moving in the direction of the arrows 2 - into the channel used to discharge the combustion gases, which consists of three sections A, B and C, one above the other, all of which are arranged horizontally. From section A, the gases pass through a deflection point 3, which is designed like a scoop and can be removed, into section B below and from there into section C located near the ground 4, also via deflection point 5 with a removable scoop 6.
  • Section C leads into an end connector 7, which is equipped with a fan 8 for generating the artificial draft within the channel.
  • a fan 8 for generating the artificial draft within the channel.
  • This device which is equipped with nozzles or the like, is designated by 8 ′.
  • the channel sections A - C consist of double-walled plates 9 with a correspondingly rectangular receiving space 10 for water, but possibly also for other liquid heat carriers. Horizontal plates 11 and plates 12 between them in the edge region are provided in such a way that there is approximately one rectangular channel cross section results when one looks at two plates 11 and two plates 12. It goes without saying that the plates 11, 12 have suitable connections in order to be able to conduct the water or the like from one plate to the other plate; the connecting bends are marked with 13. The inlet is at 14 and the outlet at 15.
  • Sections A - C are separated from each other in terms of piping, so as to create three sections with different temperatures, the section in section A having to produce water temperatures of approximately 110-120 ° C, while the water temperature in the section can be approximately 60-80 ° C .
  • the water temperature in the section C should then be about 3 0 ° C, and then the temperature of the combustion gases in the region of the fan 8 to about be 30 ° C, including the device 8 'contributing. The desired condensations and separations thus occur, so that practically all pollutants can still be collected within the end connector in a device (not shown in more detail).
  • the system according to the invention is preferably intended for outputs over 5000 KW.

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Abstract

Bei diesen Anlagen insb. Kesselanlagen oder Warmwassererzeugungsanlagen werden zum Abführen der Verbrennungsgase dienende, ins Freie führende, am Ende mit einem Zugerzeuger ausgestattete Kanäle benutzt. Um dabei eine bessere Ausnutzung der Wärmeenergie zu erreichen und eine weitgehende Entziehung der Schadstoffe zu erzielen, wird aufgrund der Erfindung ein Kanal vorgeschlagen, der waagerecht oder schwach schräg ansteigend verläuft und dessen Wandungen so ausgeführt sind, dass der Kanal zur Erwärmung von Wasser od. dgl. dienen kann. Dieser Kanal kann auch aus Teilabschnitten bestehen, um so z.B. eine s-förmige Führung der Verbrennungsgase durch Übereinanderlegen der Teilabschnitte zu ermöglichen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine mit einer Verbrennungskammer ausgestattete Anlage,z.B. eine Kesselanlage oder eine Warmwassererzeugungsanlage, wobei diese Anlage mit einem zum Abführen der Verbrennungsgase dienenden, ins Freie führenden, am Ende mit einem Zugerzeuger ausgestatteten Kanal versehen ist.
  • Diese meist als Schornsteine ausgeführten Kanäle haben einen senkrechten Verlauf, der die Möglichkeit eines natürlichen Zuges bietet infolge der unterschiedlichen spezifischen Gewichte der heissen Gase einerseits und der kälteren Luft andererseits. Zwar haben sich derartige Schornsteine allgemein durchgesetzt, jedoch ist es bei ihnen mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, wollte man die in den Verbrennungsgasen noch enthaltene Wärmeenergie weitgehend ausnutzen. In vielen Fällen ist es darüber hinaus nachteilig, dass mit Schornsteinabgasen abgeführte Schadstoffe infolge der Höhe der Schornsteine weit in das Umland getragen werden.
  • Diese Nachteile sollen aufgrund der Erfindung beseitigt werden.
  • Demgemäss liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnten Anlagen so auszubilden, dass eine verbesserte Ausnutzung der Wärmeenergie möglich und ausserdem gewährleistet ist, dass den Verbrennungsgasen die Schadstoffe entzogen werden können.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss der genannte Kanal waagerecht oder nur schwach schräg ansteigend angeordnet, und zudem sind zumindest Teile der Wandungen des Kanals zur Erwärmung von Wasser oder ähnlichen Wärmeträgen ausgebildet.
  • Vorzugsweise werden dabei aus Gründen der Platzersparnis Kanalabschnitte vorgesehen, die übereinander angeordnet werden, so dass die Verbrennungs- und Abgase etwa s-förmig geführt werden, bevor sie ins Freie gelangen können.
  • Eine solche Ausbildung der Abgaskanäle hat den Vorteil, dass eine weitgehende Ausnutzung der Wärmeenergie möglich ist, index die noch in Verbrennungsgasen befindliche Wärme Wasser oder ähnlichen Wärmeträgern zugeführt wird, was gezielt durch unterschiedliche Wassermengen, Ausbildung der Kanalwände und dgl. erreicht werden kann.
  • Die waagerechte oder etwa waagerechte Anordnung der Kanäle oder Kanalabschnitte hat ferner den Vorteil, dass alle wichtigen Teile gut zugänglich sind und die für einen Hochbau erforderlichen zusätzlichen Massnahmen in Fortfall kommen können. Ausserdem tesrten die Verbrennungsgase nicht in grösserer Höhe ins Freie, sondern kontrollierbar in geringer Höhe, die eine ungezielte, unkontrollierbare Verteilung der Schadstoffe verhindert, aber auch deshalb möglich ist, weil die waagerechte oder etwa waagerechte Anordnung der Kanäle eine wesentlich bessere Beeinflussung der Verbrennungsgase zulässt.
  • Mit Vorteil bestehen die Kanäle bzw. Kanalabschnitte aus plattenförmigen Wärmetauschern, die mit Wasser, z.B aber auch mit Thermoöl beaufschlagt werden können. Vorzugsweise werden dabei die Kanalabschnitte so gewählt, dass drei Stufen zur Abkühlung der Verbrennungsgase gegeben sind. Während in der ersten Stufe ( der Verbrennungskammer zugekehrt ) Wasser od. dgl. auf etwa 110° C erwärmt wird, erfolgt in der zweiten Stufe eine Erwärmung auf etwa 60 - 80° C, während in der dritten Stufe die Verbrennungsgase nahezu auf 30° C abgekühlt sind und demgemäss nur eine entsprechend geringe Aufwärmung des Wassers ?od. dgl. bewirken können. Es versteht sich, dass das so erwärmte Wasser der einzelnen Stufen geeigneten Verbrauchern zuzuführen ist.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der ein AusfÜhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
  • Es zeigen :
    • Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Kanal zum Abführen der Verbrennungsgase einer Kesseleinrichtung eines Heiz- oder Turbinenkraftwerkes, und zwar in schematischer Darstellung, und
    • Fig. 2 einen Kanalabschnitt für einen Kanal gemäss Fig. 1 im Querschnitt.
  • Die Verbrennungsgase gelangen über ein Rohr 1 vom nicht dargestellten Kessel aus - sich in Richtung der Pfeile 2 bewegend - in den zum Abführen der Verbrennungsgase dienenden Kanal, der aus drei übereinanderliegenden Abschnitten A, B und C besteht, welche alle waagerecht liegend angeordnet sind. Vom Abschnitt A aus gelangen die Gase über eine Umlenkstelle 3, die hutzenartig ausgebildet und abnehmbar ist, in den darunter befindlichen Abschnitt B und von dort aus in den nahe dem Erdboden 4 befindlichen Abschnitt C, und zwar ebenfalls über Umlenkstelle 5 mit abnehmbarer Hutze 6.
  • Der Abschnitt C führt in einen Endstutzen 7, der mit einem Ventilator 8 zur Erzeugung des künstlichen Zuges innerhalb des Kanales ausgestattet ist. Vor dem Ventilator 8 befindet sich noch eine Einrichtung zum Einsprühen von Wasser in das Innere des Endstutzens 7. Diese mit Düsen od. dgl. ausgestattete Einrichtung ist mit 8'bezeichnet.
  • Die Kanalabschnitte A - C bestehen aus doppelwandigen Platten 9 mit einem entsprechend rechteckigen Aufnahmeraum 10 für Wasser, ggfs. aber auch für andere flüssige Wärmeträger Dabei sind waagerechte Platten 11 und zwischen diesen im Randbereich senkrechte Platten 12 vorgesehen in der Weise, dass sich ein in etwa rechteckiger Kanalquerschnitt ergibt, wenn man zwei Platten 11 und zwei Platten 12 betrachtet. Dabei versteht es sich, dass die Platten 11, 12 geeignete Anschlüsse aufweisen, um das Wasser od. dgl. von einer Platte zur anderen Platte leiten zu können; die Verbindungsbogen sind mit13 bezeichnet. Der Einlauf befindet sich bei 14 und der Auslauf bei 15.
  • Wie ohne weiteres erkennbar ist, sind bei der Ausführung gemäss Fig. 2 zwei übereinander liegende, parallel geschaltete und so wirkende Teilkanäle 16, 17 vorgesehen, während gemäss Fig. 1 durch weitere Platten 11 und 12 drei übereinander liegende Teilkanäle 18, 19, 2o installiert sind. Bei einer Breite der senkrechten Platten 12 von etwa 3o cm ergibt sich eine Kanalhöhe für die Teilkanäle von ebenfalls 3o cm. Darüber hinaus können über die Länge des Gesamtkanals gesehen selbstverständlich mehrere Platten 11, 12 aufeinander folgen.
  • Die Abschnitte A - C sind leitungsmässig voneinander getrennt, um so drei temperaturmässig untaschiedliche Sektionen zu schaffen, wobei die Sektion im Abschnitt A Wassertemperaturen von etwa 110 - 120° C zu erzeugen hat, während die Wassertemperatur im Abschnitt etwa 60 - 80°C betragen kann. Die Wassertemperatur im Abschnitt C sollte dann etwa 30 °C sein, wobei dann die Temperatur der Verbrennungsgase im Bereich des Ventilators 8 etwa 30°C betragen soll, wozu auch die Einrichtung 8' beiträgt. Damit treten die gewünschten Kondensationen und Abscheidungen ein, damit praktisch alle Schadstoffe noch innerhalb des Endstutzens in einer nicht näher dargestellten Vorrichtung gesammelt werden können.
  • Die erfindungsgemässeAnlage ist vorzugsweise für Leistungen über 5000 KW gedacht.

Claims (9)

1. Mit einer Verbrennungskammer ausgestattete Anlage, vorzugsweise Dampferzeugeranlage oder Heizmittel- insb. Warmwasserheizmittelanlage, wobei diese Anlage mit einem zum Abführen der Verbrennungsgase dienenden, ins Freie führenden, am Ende mit einem Zugerzeuger ausgestatteten Kanal versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal waagerecht oder nur schwach ansteigend verläuft und zumindest Teile der Kanalwandungen zur Erwärmung von Wasser oder ähnlichen Wärmeträgern ausgebildet sind.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal aus zwei oder mehreren Abschnitten besteht, die nahe übereinander angeordnet sind.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Abschnitte verbindende Umlenkstelle (5) durch eine abnehmbare Hutze (6) begrenzt ist.
4. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der der Verbrennungskammer zugekehrte Abschnitt (A) der oben liegende ist.
5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal aus zwei oder mehreen wirkungsmässig parallel geschalteten Teilkanälen (16,17) besteht.
6. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei drei Abschnitten ein Abschnitt (A) zur Erwärmung des Wärmeträgers auf etwa 110° C, der zweite Abschnitt (b) zur Erwärmung auf etwa 60 - 80° C und der dritte Abschnitt zur Erwärmung auf etwa 30 00 dient.
7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Endstutzen des Kanals eine zum Einsprüchen oder Einspritzen von Wasser dienende Einrichtung zugeordnet ist.
8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen bzw. Zwischenwandungen des Kanals aus doppelwandigen Platten zur Aufnahme von Wasser od. dgl. bestehen.
9. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte zu einer etwa s-förmigen Führung der Rauchgase ausgebildet sind.
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