DE3101362A1

DE3101362A1 - "verfahren zur rauchgastrocknung und zugerhoehung beifeuerungsanlagen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens"

Info

Publication number: DE3101362A1
Application number: DE19813101362
Authority: DE
Inventors: Vinzenz 2000 Hamburg Siller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-01-17
Filing date: 1981-01-17
Publication date: 1982-08-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rauchgastrocknung und Zugerhöhung bei Feuerungsanlagen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, zur Erhöhung des Wirkungsgrads von Feuerungsanlagen den Rauchgasen so viel Energie zu entziehen, daß die Rauchgastemperatur nur gering über der Taupunkttemperatur liegt. Hierbei besteht die Gefahr, daß insbesondere im überwiegenden Teillastbetrieb die Taupunkttemperatur unterschritten wird, mit der Folge, daß im Rauchgas enthaltenes Wasser kondensiert und den Schornstein beschädigt. Außerdem besteht die Gefahr, daß der Schornsteinauftrieb nicht mehr ausreicht, um durch natürlichen Zug das Rauchgas durch den Schornstein abzuführen ,so daß,sofern nicht ein Kessel mit Uberdruckbrenner verwendet wird,zusätzliche Maßnahmen,wie-Verwendung eines Schornsteinventilators oder eines besonderen Saugzuges erforderlich sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch ein geeignetes Verfahren zur Rauchgastrocknung eine Absenkung der Rauchgastemperatur in Feuerungsanlagen bis zum Taupunkt zu ermöglichen, ohne daß sowohl bei Vollast - wie auch bei Teillast - im Schornstein Rauchgaskondensat anfällt und/oder zum Rauchgasabzug Zughilfen erforderlich sind. Ferner soll eine Vorrichtung geschaffen werden, mittels derer das Verfahren durchführbar ist.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung derAufgabe dadurch, daß das

aus der Feuerungsanlage austretende Rauchgas in einem ersten Wärmetauscher unter den Taupunkt abgekühlt und in dem Rauchgas befindlicher Wasserdampf und Verunreinigungen ausgeschieden werden und in einem zweiten Wärmetauscher das gereinigte Rauchgas wieder so weit erwärmt wird, daß das aus dem zweiten Wärmetauscher austretende Rauchgas durch eigenen Auftrieb einen natürlichen Zug im Schornstein ausbildet, wobei das aus dem ersten Wärmetauscher austretende erwärmte Kühlwasser ganz oder teilweise durch den zweiten Wärmetauscher zirkuliert und gegebenenfalls einen weiteren Wärmetauscher zur Vorerwärmung von Brauchwasser od.dgl. beaufschlagt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gekennzeichnet durch zwei in Reihe geschaltete von Rauchgas durchströmbare Wärmetauscher, bei denen der Austrittsstutzen der Wärmetauscherbatterie des in Strömungsrichtung des Rauchgases ersten Wärmetauschers mit dem Eintrittsstutzen der Wärmetauscherbatterie des zweiten Wärmetauschers und dessen Austrittsstutzen mit dem Eintrittsstutzen der Wärmetauscherbatterie des ersten Wärmetauschers verbunden ist und in dem durch die Verbindungsleitungen zwischen dem Austrittsstutzen und dem Eintrittsstutzen gebildeten Strömungskreis ein Wärmetauscher zur Vorerwärmung von Brauchwasser od.dgl. angeordnet ist.

Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben und nachstehend anhand der in den Zeichnungen bei-

spielsweise dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Rauchgasabkühlung in einer schematischen Darstellung,

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Fig. 2 eine weitere Ausbildung einer Vorrichtung zur Rauchgasabkühlung in einer schematischen Darstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 weist zwei Wärmetauscher 3, 4 auf, die in Reihe geschaltet an den Rauchgaskanal 12 angeschlossen sind. Der erste Wärmetauscher 3' dient zur Abkühlung des von der Feuerstelle kommenden Rauchgases bis unter die Taupunkttemperatur, so daß hier der im Rauchgas enthaltene Wasserdampf sowie Verunreinigungen ausgeschieden werden. Das Kondensat tritt durch einen Kondensatauslaufstutzen 26 aus. In dem nachfolgenden Wärmetauscher 4 wird das von Wasserdampf und Verunreinigungen gereinigte Rauchgas so weit erwärmt, daß in dem folgenden Schornstein aufgrund des Rauchgasauftriebes ein natürlicher Zug entsteht. Dieser muß, je nach vorliegendem Kesselsystem,aber nicht unbedingt so groß sein,um die rauchgasseitigen Widerstände zu überwinden,da hierzu gegebenenfalls auch ein Uberdruckbrenner oder Ventilator eingesetzt werden kann.

Die Vorrichtung 1 ist insbesondere für Rauchgase geeignet, die mit hohen Temperaturen von 180⁰C bis 250⁰C und mehr in den Wärmetauscher 3 eintreten.

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Zur Prozeßdurchführung ist ein Strömungskreis 9 vorgesehen. Der Eintrittsstutzen 7 des Wärmetauschers 3 ist mittels einer Rohrleitung mit dem Austrittsstutzen 8 des Wärmetauschers 4 verbunden. Der Austrittsstutzen 5 des Wärmetauschers 3 steht ebenfalls mittels einer Rohrleitung mit dem Eintrittsstutzen 6 des Wärmetauschers 4 in Wirkverbindung. Hierzu ist in der an dem Austrittsstutzen 5 angeschlossenen Rohrleitung ein Dreiwege-Ventil 16 angeordnet, dessen einer Abgang als Beipaßleitung 15 mit einem weiteren Dreiwege-Ventil 17 verbanden ist, das in der mit dem Eintrittsstutzen 6 verbundenen Rohrleitung angeschlossen ist. Die freien Ausgänge der Dreiwege Ventile 16, 17 sind mittels Anschlußleitungen 13, 14 mit einem Wärmetauscher 10 verbunden, der beispielsweise für eine Brauchwasservorerwärmung bestimmt sein kann. Um in dem Strömungskreis 9 eine Zirkulation der Flüssigkeit zu ermöglichen, ist eine Umwälzpumpe 23 vorgesehen, die zwischen dem Dreiwege-Ventil 17 und dem Eintrittsstutzen 6 angeordnet ist. Zur Nacherwärmung des in den Wärmetauscher 4 über den Eintrittsstutzen 6 eintretenden Heizwassers zur Erwärmung des Rauchgases ist in dem Beipaß 15 ein Nacherwärmer 11 vorgesehen. Dieser Nacherwärmer 11 kann als elektrisches Heizregister, von Kesselwasser beaufschlagter Wärmetauscher oder aber als im Rauchgaskanal 12 zwischen Wärmetauscher 3 und Feuerstelle angeordneter Wärmetauscher ausgebildet sein.

Da die Betriebszustände in den Wärmetauschern 3, 4 abhängig von der Rauchgaseintrittstomperatur sowie dem Wasserdampfgehalt des Rauchgases und der für einen natürlichen Zug erforderlichen Austrittstemperatur des Rauchgases am Wärmetauscher 4 veränder-

lieh sind, ist ein Regelungssystem zur Betriebsoptimierung vorgesehen. Ein Regler 20 ist mittels Steuerleitungen mit den Stellgliedern 18, 19 der Dreiwege-Ventile 16, 17 verbunden. In jedem Wärmetauscher 3, 4 ist ein Meßfühler 21, 22 ausgangsseitig vorgesehen, der mit einer Meßwertübertragungsleitung 25 mit dem Regler verbunden ist. Durch Messung der Betriebszustände in den Wärmetauschern 3, 4 werden somit über den Regler die an den Dreiwege-Ventilen 16, 17 erforderlichen Ventilstellungen eingestellt.

In Fig. 2 ist eine Vorrichtung la dargestellt, die sich besonders für solche Rauchgase 2 eignet, die bereits mit relativ niedrigen Temperaturen in den ersten Wärmetauscher 3 eintreten. Bei dem Strömungskreis 9a dieser Vorrichtung la ist das Dreiwege-Ventil 16 in der Zuleitung zu dem Eintrittsstutzen 7 und das Dreiwege-Ventil 17 in der mit dem Austrittsstutzen 8 verbundenen Leitung angeordnet. Zwischen den beiden Dreiwege-Ventilen 16,17 ist wieder ein Beipaß 15 vorgesehen, während die anderen Ventilabgänge über Anschlußleitungen 13, 14 mit einem Wärmetauscher 10 verbunden sind.

Der Nachwärmer 11 ist in der Leitung 28 angeordnet, die den Austrittsstutzen 5 des Wärmetauschers 3 mit dem Eintrittsstutzen 6 des Wärmetauschers 4 verbindet. Es ist möglich, diese Leitung 28 so auszubilden, daß der Nachwärmer 11 als im Rauchgaskanal 12 anzuordnender Wärmetauscher ausgebildet werden kann. In der Rohrleitung 28 ist ferner ein Drosselventil 11 vorgesehen,

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mit dem die Durchflußmenge eingestellt werden kann. Vorzugsweise wird dieses Drosselventil als Magnetventil ausgebildet. Die Dreiwege-Ventile 16, 17 können ebenfalls als Magnetventile ausgebildet sein. Die Regelungseinrichtung entspricht der der Vorrichtung 1.

Vorteilhafterweise wird der Wärmetauscher 3 aus korrosionsbeständigem Werkstoff hergestellt, damit die bei der Ausscheidung des Kondensats anfallenden Säuren nicht zu einer vorzeitigen Beschädigung des Wärmetauschers 3 und damit der Vorrichtung 1 , la führen.

Es ist auch möglich, die Wärmetauscher 3,4 der Vorrichtung 1,1a horizontal in dem Schornstein anzuordnen. Vorzugsweise werden die Wärmetauscher 3,4 dann im Bereich des Fußes des Schornsteins eingebaut. Die Wärmetauscher 3,4 können auch in ein Element, vorzugsweise Fußelement, eines aus Fertigteilen bestehenden Elementschornsteins integriert sein. Dieses vermindert die bauseitigen Aufwendungen bei der Neuerstellung von Kesselanlagen.

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Leerseite

Claims

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DIPL.-ING. J. RICHTER;. ; ^:. ;^: -PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. F. WERDERMANN

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2OOO HAMBURG 36 16.1.19 81 NEUER WALL 1O

S (O 4O) 34 OO 45/34 OO 56

TELEGRAMME: INVENTIUS HAMBURG

TELEX 2163 551 INTU D

UNSER «,CHEN/OUR F.LE 4442-1-806 91/"

III-80692

Anmelder: Vinzenz Silier, 2000 Hamburg - 13

Titel: Verfahren zur Rauchgastrocknung und Zugerhöhung bei Feuerungsanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Patentansprüche:

Verfahren zur Rauchgastrocknung und Zugerhöhung bei Feuerungsanlagen, gekennzeichnet dadurch, daß das aus der Feuerungsanlage austretende Rauchgas in einem ersten Wärmetauscher unter den Taupunkt abgekühlt und in dem Rauchgas befindlicher Wasserdampf und Verunreinigungen ausgeschieden werden und in einem zweiten Wärmetauscher das gereinigte Rauchgas wieder so weit erwärmt wird, daß das aus dem zweiten Wärmetauscher austretende Rauchgas durch eigenen Auftrieb einen natürlichen Zug im Schornstein ausbildet, wobei das aus dem ersten Wärmetauscher austretende erwärmte Kühlwasser ganz oder teilweise durch den zweiten Wärmetauscher zirkuliert sowie gegebenenfalls

einen weiteren Wärmetauscher zur Vorerwärmung von Brauchwasser od.dgl. beaufschlagt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem ersten Wärmetauscher austretende erwärmte Kühlwasser vor dem Eintritt in den zweiten Wärmetauscher in einem Nacherwärmer auf eine höhere Temperatur als die Temperatur des in dem zweiten Wärmetauscher eintretenden Rauchgases erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher zur Vorerwärmung von Brauchwasser od.dgl. von dem aus dem ersten Wärmetauscher austretenden Heizwasser oder dem aus dem zweiten Wärmetauscher austretenden Heizwasser beaufschlagt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei in Reihe geschaltete von Rauchgas (2) durchströmbare Wärmetauscher (3,4) bei denen der Austrittsstutzen (5) der Wärmetauscherbatterie des in Strömungsrichtung des Rauchgases (2) ersten Wärmetauschers (3) mit dem Eintrittsstutzen (6) der Wärmetauscherbatterie des zweiten Wärmetauschers (4) und dessen Austrittsstutzen (8) mit dem Eintrittsstutzen (7) der Wärmetauscherbatterie des ersten Wärmetauschers (3) verbunden ist und in dem durch die Verbindungsleitungen zwischen dem Austrittsstutzen (5) und dem Eintrittsstutzen

(6) gebildeten Strömungskreis (9,9a) ein Wärmetauscher (10) zur Vorerwärmung von Brauchwasser od.dgl. angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Austrittsstutzen (5) des ersten Wärmetauschers (3) und dem Eintrittsstutzen (6) des zweiten Wärmetauschers (5) ein Nacherwärmer (11) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nacherwärmer (11) als Wärmetauscher ausgebildet ist, der mit Heizwasser, Brauchwasser od.dgl. beaufschlagbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nacherwärmer (11) als elektrisches Heizregister ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nacherwärmer (11) als Wärmepumpe ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nacherwärmer (11) als Wärmetauscher ausgebildet ist, der in dem Rauchgaskanal (12) zwischen der Feuerstelle und dem ersten Wärmetauscher (3) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Anschlußleitungen (13,14) des Wärmetauschers (10) zur Vorerwärmung von Brauchwasser od.dgl. parallel zu dem Wärmetauscher (10) eine Beipaßleitung (15) angeordnet ist, die mit den Anschlußleitungen (13,14) mittels Dreiwege-Ventilen (16,17) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreiwege-Ventile (16,17) Stellglieder (18,19) aufweisen, die mit einem Regler (20) verbunden sind, der mit jeweils einem jedem Wärmetauscher (3,4) zugeordneten Meßfühler (21,22) in Wirkverbindung steht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Austrittsstutzen (5) des Wärmetauschers (3) und dem Eintrittsstutzen (6) des Wärmetauschers (4) ausgebildete Strömungskreis (9,9a) als geschlossener Kreis ausgebildet ist, in dem eine Umwälzpumpe (23) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher (3,4) horizontal in dem der Feuerstelle zugeordneten Schornstein angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet,daß die Wärmetauscher (3,4) in ein Element eines Elementschornstein integriert sind.