EP0303047A2 - Strömungskanal für die Rauchgase einer Rauchgasreinigungsanlage - Google Patents

Strömungskanal für die Rauchgase einer Rauchgasreinigungsanlage Download PDF

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EP0303047A2
EP0303047A2 EP88110821A EP88110821A EP0303047A2 EP 0303047 A2 EP0303047 A2 EP 0303047A2 EP 88110821 A EP88110821 A EP 88110821A EP 88110821 A EP88110821 A EP 88110821A EP 0303047 A2 EP0303047 A2 EP 0303047A2
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Wolfgang Dipl.-Phys. Kahlert
Peter Dipl.-Ing. Thom
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Veba Kraftwerke Ruhr AG
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Flachglas Wernberg GmbH
Veba Kraftwerke Ruhr AG
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    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • F15D1/04—Arrangements of guide vanes in pipe elbows or duct bends; Construction of pipe conduit elements for elbows with respect to flow, e.g. for reducing losses of flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J11/00—Devices for conducting smoke or fumes, e.g. flues
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/081—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates for guiding air around a curve
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31—Surface property or characteristic of web, sheet or block
    • Y10T428/315—Surface modified glass [e.g., tempered, strengthened, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a flow channel for the flue gases to be treated and / or treated in a flue gas cleaning system with flow guide elements, in particular in the region of a bend or a knee, the flow guide elements having curved flow guide surfaces.
  • the invention relates to a flow channel for the flue gases of a flue gas cleaning system behind a boiler furnace, in particular a power station boiler furnace.
  • Such flow channels consist of sheet metal and usually have a rectangular or square flow cross-section.
  • the term flow channel not only denotes a pipeline, but also apparatus and apparatus parts through which flow flows, in particular inlet apparatus for the gas to be cleaned and outlet apparatus for the cleaned gas from washing towers for wet flue gas cleaning.
  • the flow control elements In the wet flue gas cleaning of flue gases behind boiler furnaces, special requirements are placed on the flow control elements.
  • the flow guiding elements have to be able to cope with the requirements in mechanical terms with regard to the fatigue strength, even under temperature changes.
  • the flow guiding elements have to withstand the considerable chemical and electrochemical corrosion stresses that occur because the flue gases to be cleaned as well as the cleaned flue gases carry corrosive components.
  • there are abrasive stresses because the gases mentioned carry fine-grained solids, which also tend to settle on the flow guide surfaces - Which in turn can lead to the formation of corrosion-promoting micro-elements.
  • the flow resistance of the flow guiding elements must be sufficiently small if energy losses that can otherwise be avoided have to be accepted.
  • the flow guiding elements consist of sheet metal. Because of the corrosive loads, high-quality austenitic chrome sheets or chrome / nickel sheets are used. The service life is nonetheless unsatisfactory. It is often less than 2000 operating hours. The surface roughness is relatively large. Because of the surface roughness, the flow resistance is disturbingly high, while the rough surface also promotes the growth of solid particles from the gases. In addition, corrosive voltage potentials are formed between the flow guide elements with the relatively noble alloy components and the metallic material of the flow channels, which mostly consist of conventional structural steel.
  • glass panes which form the flow guide elements can be used individually and can only be assembled to form an aggregate of flow guide elements when the flow gap is inserted. It goes without saying that the individual glass panes can also be individually interchangeable.
  • a preferred embodiment of the invention which is distinguished in terms of assembly technology, is characterized in that the glass panes are combined to form flow guide element packages to form a flow gap and are interchangeably installed in the flow channel in packages.
  • all glass panes can be of the same size or can also be made larger as the radius of curvature increases, a design which takes place in accordance with flow-technical aspects.
  • the glass panes can also be bent to flow guide elements, which in turn follow a special aerodynamic profile.
  • the term glass pane also includes so-called laminated glass panes.
  • the flow guide elements designed as glass panes have a practically unlimited service life. They are also characterized by low flow resistance and can show growth of solid particles that carry the gases. If, particularly in the slipstream area, growth occurs on the flow guide elements, they can be easily washed off.
  • the flow channels 1 shown in the figures are used for guiding flue gas to be treated and / or treated in a flue gas cleaning system, which in turn is located behind a boiler fire, e.g. B. is arranged behind a power plant boiler.
  • the flow channel has a rectangular flow cross section and flow guide elements 2.
  • the flow channel 1 is designed as a bend or knee and the flow guide elements 2 are installed in this area. They have curved flow guide surfaces 3.
  • the flow guide elements are designed as curved glass panes 2 made of a glass from the group specified above, specifically designed and installed in a self-supporting manner.
  • the glass panes 2 are in front excited, in the way it is common with single-pane safety glass panes, which are used in particular as motor vehicle window panes.
  • the glass panes 2 are subjected to a mechanical compressive prestress transversely to the direction of flow, through appropriate installation measures.
  • the double arrows 4 illustrate this pressure bias.
  • the glass panes 2 have a very low surface roughness.
  • the glass panes 2 of the exemplary embodiment form a flow guide element packet 5, but forming a flow gap.
  • the brackets not shown for the glass panes 2 are set up accordingly.
  • the individual glass panes 2 of the flow guide element packet 5 have different sizes in the flow direction.
  • all the glass panes 2 of the flow guide element package 5 are of the same size.

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Abstract

Strömungskanal für die zu behandelnde und/oder die behandelten Rauchgase einer Rauchgasreinigungsanlage mit Strömungsleitelementen, insbesondere im Bereich eines Krümmers oder eines Knies, wobei die Strömungsleitelemente gebogene Strömungsleitflächen aufweisen. Die Strömungsleitelemente sind als gebogene Glasscheiben selbsttragend ausgeführt. Die Glasscheiben können in sich vorgespannt sein.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Strömungskanal für die zu be­handelnden und/oder behandelten Rauchgase einer Rauchgasreinigungs­anlage mit Strömungsleitelementen, insbesondere im Bereich eines Krümmers oder eines Knies, wobei die Strömungsleitelemente gebogene Strömungsleitflächen aufweisen. Insbesondere bezieht sich die Erfin­dung auf einen Strömungskanal für die Rauchgase einer Rauchgas­reinigungsanlage hinter einer Kesselfeuerung, insbesondere einer Kraftwerkskesselfeuerung. Solche Strömungskanäle bestehen regelmäßig aus Blech und besitzen zumeist einen rechteckigen oder quadratischen Strömungsquerschnitt. - Der Begriff Strömungskanal bezeichnet im Rahmen der Erfindung nicht lediglich eine Rohrleitung, sondern auch durchströmte Apparate und Apparateteile, insbesondere Eintrittsappa­rate für das zu reinigende Gas und Austrittsapparate für das ge­reinigte Gas von Waschtürmen für die nasse Rauchgasreinigung.
  • Bei der nassen Rauchgasreinigung von Rauchgasen hinter Kesselfeue­rungen werden an die Strömungsleitelemente besondere Anforderungen gestellt. Einerseits müssen die Strömungsleitelemente in mechanischer Hinsicht in bezug auf die Dauerstandfestigkeit, auch unter Temperatur­wechselbeanspruchungen, den Anforderungen gewachsen sein. Anderer­seits müssen die Strömungsleitelemente den erheblichen chemischen und elektrochemischen Korrosionsbeanspruchungen wiederstehen, die auftreten, weil die zu reinigenden, aber auch die gereinigten Rauch­gase korrosive Bestandteile mitführen. Hinzu kommen abrasive Bean­spruchungen, weil die genannten Gase feinkörnige Feststoffe mitführen, die auch dazu neigen, sich auf den Strömungsleitflächen festzusetzen - was wiederum zur Bildung von korrosionsfördernden Mikroelementen führen kann. Endlich muß der Strömungswiderstand der Strömungs­leitelemente ausreichend klein sein, wenn anders vermeidbare Energie­verluste in Kauf genommen werden müssen.
  • Bei den (aus der Praxis) bekannten Strömungskanälen des beschrie­benen Aufbaus sowie der beschriebenen Zweckbestimmung bestehen die Strömungsleitelemente aus Blech. Wegen der korrosiven Beanspruchun­gen wird mit hochwertigen austenitischen Chromblechen oder Chrom/­Nickel-Blechen gearbeitet. Die Standzeit ist nichtsdestoweniger unbe­friedigend. Sie liegt häufig unter 2000 Betriebsstunden. Die Ober­flächenrauhigkeit ist verhältnismäßig groß. Wegen der Oberflächen­rauhigkeit ist der Strömungswiderstand störend groß, während darü­ber hinaus die rauhe Oberfläche das Anwachsen von Feststoffteilchen aus den Gasen fördert. Darüber hinaus bilden sich korrodierend wirkende Spannungspotentiale zwischen den Strömungsleitelementen mit den verhältnismäßig edlen Legierungsbestandteilen und dem metalli­schen Werkstoff der Strömungskanäle, die zumeist aus üblichem Bau­stahl bestehen. Um die Standzeit zu verbessern, ist es bekannt, die Strömungsleitelemente mit Schutzschichten aus beispielsweise Polytetra­fluoräthylen oder anderen Werkstoffen zu überziehen, jedoch erreicht man auf diese Weise aus den verschiedensten Gründen keine beacht­liche Verbesserung der Standzeit der Strömungsleitelemente.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strömungskanal zu schaffen, bei dem sich die Strömungsleitelemente durch praktisch un­begrenzte Standzeit und geringen Strömungswiderstand auszeichnen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Strömungs­leitelemente als gebogene Glasscheiben ausgeführt sind. Es kann mit jedem für Flachglas üblichen Tafelglas gearbeitet werden, insbeson­dere mit Floatgläsern (vergl. "Silikattechnik", 35, 1984, S. 200 bis 204, insbesondere Tabelle 3). Nach bevorzugter Ausführungsform sind die Glasscheiben in sich vorgespannt. In sich vorgespannt meint übliche, thermische oder chemische Vorspannung, die nach bewähr­ten Methoden erzeugt wird (DE 10 64 207, DE 14 21 926; "Glas + Rah­men", 21, 1983, S. 1133, "Silikattechnik", 38, 1987, S. 28 bis 30). Diese Vorspannung beeinflußt positiv das Verhalten der als Strömungs­leitelemente eingesetzten Glasscheiben in bezug auf die mechanischen Beanspruchungen, die in Strömungskanälen für die zu behandelnden und/oder behandelten Rauchgase einer Rauchgasreinigungsanlage auf­treten. Es versteht sich, daß die Glasscheiben an ihrem seitlichen Rand an der Wänden der Strömungskanäle gehalten sind, wozu sich die verschiedenen mechanischen Hilfsmittel anbieten, beispielsweise Einschübe, Auflagen u. dgl.. In der Vorschrift, daß die Strömungs­leitelemente als selbsttragende Glasscheiben ausgeführt bzw. angeord­net sind, liegt eine Bemessungsangabe, insbesondere in bezug auf die Dicke der Glasscheiben. Überraschenderweise werden auch alle auftre­tenden thermischen Beanspruchungen, insbesondere auch Temperatur­wechselbeanspruchungen und die thermischen Beanspruchungen, die aus der Tatsache resultieren, daß die eingebauten Glasscheiben im Betrieb einer Rauchgasreinigungsanlage über ihre Fläche inhomogene Temperaturen aufweisen können, aufgenommen. Die Erfindung empfiehlt, die Glasscheiben im eingebauten Zustand quer zur Strömungsrichtung einer zusätzlichen mechanischen Druckvorspannung zu unterwerfen, die durch entsprechende Einbaumaßnahmen verwirklicht werden kann. Der Strömungswiderstand ist überraschend niedrig, wenn die Glas­scheiben zumindest im Bereich der Strömungsleitflächen eine Ober­flächenrauhigkeit von wenigen Tausendstelmillimetern aufweisen. Über­raschenderweise besteht bei einer derartigen Einrichtung der Ober­flächenrauhigkeit auch kaum die Gefahr des Anwachsens von Feststof­fen aus den Rauchgasen.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Strömungskanal können Glasscheiben, die die Strömungsleitelemente bilden, einzeln eingesetzt und erst beim Einsetzen strömungsspaltbildend zu einem Aggregat von Strömungs­leitelementen zusammengebaut werden. Es versteht sich, daß die ein­zelnen Glasscheiben auch einzeln austauschbar sein können. Eine be­vorzugte Ausführungsform der Erfindung, die sich in montagetech­nischer Hinsicht auszeichnet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheiben strömungsspaltbildend zu Strömungsleitelementenpaketen zusammengefaßt und paketweise auswechselbar in den Strömungskanal eingebaut sind. In einem solchen Strömungsleitelementenpaket können alle Glasscheiben gleich groß oder auch mit zunehmendem Krümmungs­radius größerwerdend ausgebildet sein, eine Auslegung, die nach Maßgabe von strömungstechnischen Gesichtspunkten erfolgt. Die Glas­scheiben können auch zu Strömungsleitelementen gebogen sein, die ihrerseits einer besonderen aerodynamischen Profilierung folgen. Der Begriff Glasscheibe umfaßt im Rahmen der Erfindung auch sogenannte Verbundglasscheiben.
  • Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei einem erfindungs­gemäßen Strömungskanal die als Glasscheiben ausgeführten Strömungs­leitelemente eine praktisch unbegrenzte Standzeit aufweisen. Sie zeichnen sich darüber hinaus durch geringen Strömungswiderstand aus und zeigen kann Anwachsungen von Feststoffteilchen, die die Gase mitführen. Sollten, insbesondere im Windschattenbereich, an den Strömungsleitelementen Anwachsungen auftreten, so können diese leicht abgewaschen werden.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung
    • Fig. 1 einen Strömungskanal mit eingebauten Strömungsleitelementen, bei entfernter Seitenwand und
    • Fig. 2 in einem Vertikalschnitt eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 1.
  • Die in den Figuren dargestellten Strömungskanäle 1 dienen für die Führung von zu behandelndem und/oder von behandeltem Rauchgas einer Rauchgasreinigungsanlage, die ihrerseits hinter einer Kessel­feuerung, z. B. hinter einer Kraftwerkskesselfeuerung, angeordnet ist. Der Strömungskanal besitzt einen rechteckigen Strömungsquer­schnitt und Strömungsleitelemente 2. Im Ausführungsbeispiel ist der Strömungskanal 1 als Krümmer oder Knie geführt und in diesem Be­reich sind die Strömungsleitelemente 2 eingebaut. Sie weisen gebogene Strömungsleitflächen 3 auf.
  • Die Strömungsleitelemente sind als gebogene Glasscheiben 2 aus einem Glas der oben angegebenen Gruppe ausgeführt, und zwar selbst­tragend ausgelegt und eingebaut. Die Glasscheiben 2 sind in sich vor­ gespannt, und zwar in der Art und Weise wie es bei Einscheiben-­Sicherheitsglasscheiben üblich ist, die insbesondere als Kraftfahr­zeugfensterscheiben eingesetzt werden. Zusätzlich sind die Glasschei­ben 2 jedoch quer zur Strömungsrichtung einer mechanischen Druckvor­spannung unterworfen, und zwar durch entsprechende Einbaumaßnah­men. In der Fig. 2 verdeutlichen die Doppelpfeile 4 diese Druckvor­spannung.
  • Aus Maßstabsgründen ist nicht erkennbar, daß die Glasscheiben 2 eine sehr geringe Oberflächenrauhigkeit aufweisen.
  • Im eingebauten Zustand bilden die Glasscheiben 2 des Ausführungsbei­spiels ein Strömungsleitelementenpaket 5, jedoch strömungsspaltbildend. Die nicht gezeichneten Halterungen für die Glasscheiben 2 sind ent­sprechend eingerichtet. In der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die einzelnen Glasscheiben 2 des Strömungsleitelementenpaketes 5 in Strö­mungsrichtung unterschiedlich groß. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sich alle Glasscheiben 2 des Strömungsleitelementenpaketes 5 gleich groß.

Claims (6)

1. Strömungskanal für die zu behandelnden und/oder die behandelten Rauchgase einer Rauchgasreinigungsanlage mit Strömungsleitelementen, insbesondere im Bereich eines Krümmers oder eines Knies, wobei die Strömungsleitelemente gebogene Strömungsleitflächen aufweisen, da­durch gekennzeichnet, daß die Strömungs­leitelemente als gebogene Glasscheiben (2) selbsttragend ausgeführt sind.
2. Strömungskanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheiben (2) in sich vorgespannt sind.
3. Strömungskanal nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Glasscheiben (2) im eingebauten Zustand quer zur Strömungsrichtung einer mechanischen Druckvorspannung unter­worfen sind.
4. Strömungskanal nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Glasscheiben (2) zumindest im Bereich der Strö­mungsleitflächen (3) eine Oberflächenrauhigkeit von wenigen Tausend­stelmilimetern aufweisen.
5. Strömungskanal nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Glasscheiben (2) strömungsspaltbildend zu Strömungsleitelementpaketen (5) zusammengefaßt sind und paketweise auswechselbar in den Strömungskanal (1) eingebaut sind.
6. Strömungskanal nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Glasscheiben (2) eines Strömungsleitelementpaketes (5) gleich groß sind.
EP88110821A 1987-08-08 1988-07-07 Strömungskanal für die Rauchgase einer Rauchgasreinigungsanlage Expired - Lifetime EP0303047B1 (de)

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