DE4005391C2 - Kanal zum Abführen der Verbrennungsgase einer Kesselanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kanal zum Abführen der Verbrennungsgase einer Kesselanlage von Heiz- und Turbinenkraftwerken, wobei der Kanal insgesamt gesehen waagerecht oder schwach ansteigend und zudem unter Bildung eines Gehäuses mit untereinander angeordneten Abschnitten im wesentlichen S-förmig verläuft, jedem Abschnitt des Kanals ein Wärmetauscher zugeordnet und am Kanalende ein Zugerzeuger vorgesehen ist, der zumindest im wesentlichen den Zug im den Kanal bewirkt, und wobei weiterhin jeder Wärmetauscher von einander parallelen und mit Abstand übereinander angeordneten von einem zu erwärmenden Medium durchströmbare Platten gebildet ist und im Bereich des Übergangs von einem Abschnitt zum nächsten Abschnitt plattenfreie Umlenkstellen für die Verbrennungsgase vorgesehen sind.

Aus der DE-OS 31 13 254 ist ein Kanal dieser Art bekannt, bei dem die Verbrennungsgase S-förmig geführt sind. Die das S bildenden Abschnitte werden lediglich oben und unten von einer Wärmetauscherplatte begrenzt.

Es ist ferner bei Kanälen dieser Art bekannt (EP-A-0 179 161), daß die Wärmetauscher von mehreren, einander parallelen, übereinander angeordneten Platten gebildet werden; zur Erzielung eines S-förmigen Verlaufs des Kanals sind die Wärmetauscher zudem in übereinanderliegenden Abschnitten angeordnet; dabei sind für die Umlenkung der Verbrennungsgase von einem zum anderen Abschnitt hutzenartige Umlenkräume vorgesehen, die Enden der die Wärmetauscher bildenden Platten enden dabei alle in einer senkrechten Ebene.

Solche Umlenkräume verhindern den unmittelbaren Anschluß des Kanals an Gebäude oder andere Einrichtungen, zudem können sich in den Umlenkräumen Verwirbelungen einstellen, die eine ungleichmäßige Beaufschlagung der einzelnen Räume der Wärmetauscher zur Folge haben.

Die Erfindung möchte diesen Nachteil vermeiden und strebt somit gute Anschlußmöglichkeiten für den Kanal und ferner eine gleichmäßigere Ausnutzung und Auslastung der einzelnen Bestandteile der Wärmetauscher an.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die jeweils äußersten, einen Abschnitt begrenzenden Platten zweier benachbarter Wärmetauscher abwechselnd an den beiden gegenüberliegenden seitlichen Wandungen des Gehäuses anschließen, daß die den Umlenkstellen zugekehrten Plattenenden jedes Wärmetauschers gleichsinnig fortschreitend gegeneinander versetzt sind und an den Umlenkstellen die Plattenenden eines Wärmetauschers gegenüber den Plattenenden des folgenden Wärmetauschers gegensinnig versetzt sind in der Weise, daß die einander benachbart liegenden Platten von zwei zu einer Umlenkstelle führenden Wärmetauschern von der die Umlenkstelle seitlich begrenzenden Wandung des Gehäuses des Kanals einen größeren Abstand haben als die Platten dieser beiden beiden Wärmetauscher, welche den größten gegenseitigen Abstand haben.

Die so durchgeführte Staffelung der Plattenenden bewirkt, daß die Verbrennungsgase, die in der Staffelung am weitesten oben in die Umlenkstelle eintreten, vorwiegend in die Staffel am weitesten unten zum nächsten Abschnitt führen. Es entsteht somit ein gewisses Leitsystem, das die Zuleitung der Verbrennungsgase zu bestimmten weiteren Kanälen fördert.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.

Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch einen Kanal zum Abführen der Verbrennungsgase der Kesselanlage für ein Turbinen- oder Heizkraftwerk in schaubildlicher Wiedergabe und

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch den Randbereich eines Wärmetauschers für den Kanal gemäß Fig. 1.

Der Kanal wird im wesentlichen von einem etwa quaderförmigen Gehäuse 1 umschlossen, das an der rechten Seite oben einen Eintritt 2 für die Verbrennungsgase und an der linken Seite unten einen Austritt 3 für diese Gase aufweist. Das Gehäuse 1 gewährleistet eine ausreichende Isolation und kann sich an der rechten Seite unmittelbar an die Außenwandung des Kessel­ hauses anschließen. Wichtig ist aber vor allen Dingen, daß der Kanal insgesamt gesehen einen waagerechten Verlauf hat, also nicht eine Erstreckung nach oben, sondern zur Seite hin. Dazu ist zwar im Bereich des Austritts 3 ein Zugerzeuger 4 zur Erzeugung eines künstlichen Zuges erforder­ lich, jedoch ergibt sich der große Vorteil, daß evtl. austretende Schadstoffe in Bodennähe abgefangen und nicht ins Freie nach oben abgeführt werden können.

Innerhalb des Gehäuses 1 sind mehrere Abschnitte a, b, c und d des Kanals eng übereinanderliegend, je in waagerechter Stellung befindlich angeordnet. Die Verbrennungsgase werden dabei im Sinne der Pfeile s-förmig hin und her ge­ führt, wobei jeweils ein Abschnitt durchströmt und dann der nächste angeströmt wird, wenn die Umlenkstelle 5 passiert ist.

Jedem Abschnitt a-d ist ein Wärmetauscher zugeordnet, der aus hohlen Platten 6 besteht, die in Parallelstellung waage­ recht angeordnet sind. Zu beiden Seiten eines jeden Wärmetauschers sind Seitenplatten 7 - ebenfalls hohl gehalten - senkrecht angeordnet. Die Platten 6, 7 stehen dabei durch Krümmer 8 in Verbindung, damit kaltes Wasser bei 9 in den Wärmetauscher einströmen und oben bei 10 warmes Wasser abfließen kann. Darüber hinaus sind auch die Wärmetauscher der verschiedenen Abschnitte a-d wie­ derum untereinander leitungsmäßig verbunden; auch ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Trennwand zwischen zwei benachbarten Abschnitten von der Platte 6 eines Wärmetauschers gebildet wird. Vielmehr kann hier ggfs. auch eine Isolierplatte als Trennung vorgesehen werden.

Wichtig für die Erfindung ist die Anordnung der Platten 6, die unter Stufung ihrer Enden fortschreitend gegeneinander versetzt sind. Die Stufungsmasse x, y und z entsprechen somit einander, jedoch sind gegensinnige Stufungen vorgesehen, wenn eine Umlenkstelle 5 betrachtet wird. Die am weitesten außen (an der Umlenkstelle 5) gelegene Platte 6 begrenzt bei dem Wärmetauscher des Abschnittes a die Umlenkstelle 5 nach oben hin, während die am weitesten unten gelegene Platte 6 bzw. ihr Ende die Umlenkstelle 5 nach unten hin begrenzt. Damit entsteht eine gewissermaßen dreieckförmige (gleichseitig) Umlenkstelle 5, deren Spitze auf die Trennebene zwischen benachbarte Wärmetauscher gerichtet ist.

Mit Vorteil ergibt sich hieraus eine besonders günstige Führung der Verbrennungsgase im Sinne der Pfeile 7. Während im Bereich der Trennebene benachbarter Wärmetauscher eine unmittelbare Umlenkung der Verbrennungsgase stattfindet (Pfeil 7′) geschieht die Umlenkung bei den anderen Stufen symmetrisch, indem z. B. die über die Stufe bei z ent­ stehende Ausströmung in die zugehörige unten gelegene Stufe z gelangt, wobei es sich natürlich versteht, daß auch bei der erfindungsgemäßen Stufung Verwirbelungen entstehen können, jedoch haben aber Versuche gezeigt, daß eine wesentlich gleichmäßigere Beaufschlagung der einzelnen Platten durch die Verbrennungsgase eintritt, der Wirkungs­ grad des Wärmetauschers also erheblich verbessert wird.

Die erfindungsgemäß Stufung läßt sich am einfachsten durch eine Versetzung einer Vielzahl gleich langer Platten 6 ver­ wirklichen; bei ihnen kommt es also nur auf ihre Befestigung im Sinne der Zeichnung im versetzten Zustand an, wobei es vorteilhaft ist, wenn eine Symmetrie gegeben ist.

Zur Erzielung eines einfachen Aufbaus des Kanals ist es auch zweckmäßig, die Trennschicht (Trennebene) zwischen zwei übereinander liegenden Wärmetauschern von einer Platte 6 eines der beiden Wärmetauscher bilden zu lassen. Die Zuführung der Verbrennungsgase vom Eintritt 2 zum Eintritt 11 in den oben gelegenen Wärmetauscher erfolgt auch über eine Leitung 12, die oben vom Gehäuse 1 und unten von der oben gelegenen Platte 6 des Wärmetauschers des Abschnitts a begrenzt ist.

Besonders vorteilhaft ist die Führung des zu erwärmenden Mediums (Wasser), wenn sie im Sinne der Pfeile 13 gemäß Fig. 2 erfolgt. Das Medium wird in die unterste Platte 6 auf einer Seite einge­ führt, durch diese hindurchgeleitet, an der anderen Seite abgezogen und der darüber liegenden Platte 6 zugeführt, wobei auch ganz auf die Platten 7 verzichtet werden und die Überleitung des Wassers bzw. Mediums unmittelbar von einer Platte 6 zur anderen erfolgen kann. Diese s-förmige Führung des Mediums bedingt, daß das erwärmte Medium oben im Sinne des Pfeiles 10 abgezogen werden kann.

Claims (9)

1. Kanal zum Abführen der Verbrennungsgase einer Kessel­ anlage von Heiz- und Turbinenkraftwerken, wobei der Kanal insgesamt gesehen waagerecht oder schwach ansteigend und zudem unter Bildung eines Gehäuses mit untereinander angeordneten Abschnitten (a-d) im wesentlichen s-förmig verläuft, jedem Abschnitt (a-d) des Kanals ein Wärmetauscher zugeordnet und am Kanalende ein Zugerzeuger (4) vorgesehen ist, der zumindest im wesentlichen den Zug im Kanal bewirkt, und wobei weiterhin jeder Wärmetauscher von einander parallelen und mit Abstand übereinander angeordneten, von einem zu erwärmenden Medium durchströmbaren Platten (6) gebildet ist und im Bereich des Übergangs von einem Abschnitt (a-d) zum nächsten Abschnitt (a-d) plattenfreie Umlenkstellen (5) für die Verbrennungsgase vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils äußersten, einen Abschnitt begrenzenden Platten zweier benachbarter Wärmetauscher abwechselnd an den beiden gegenüberliegenden seitlichen Wandungen des Gehäuses anschließen, daß die den Umlenkstellen (5) zugekehrten Plattenenden jedes Wärmetauschers gleichsinnig fortschreitend gegeneinander versetzt und an den Umlenkstellen (5) die Plattenenden eines Wärmetauschers gegenüber den Plattenenden des folgenden Wärmetauschers gegensinnig versetzt sind in der Weise, daß die einander benachbart liegenden Platten (6) von zwei zu einer Umlenkstelle (5) führenden Wärmetauschers von der die Umlenkstelle (5) seitlich begrenzenden Wandung des Gehäuses (1) des Kanals einen größeren Abstand haben als die Platten (6) dieser beiden Wärmetauscher, welche den größten gegenseitigen Abstand haben.

2. Kanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher aus Platten (6) gleicher Länge bestehen und insgesamt zueinander versetzt sind.

3. Kanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkstellen (5) im wesentlichen einen Querschnitt nach Art eines gleichseitigen Dreiecks haben, wobei die Spitze auf die Trennebene zwischen zwei benachbarte Wärme­ tauscher gerichtet ist.

4. Kanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stufungsmaß (x-z) konstant ist.

5. Kanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Umlenkstellen (5) die Plattenenden der beiden Wärmetauscher in bezug auf die Trennebene zwischen den beiden Wärmetauschern praktisch symmetrisch angeordnet sind.

6. Kanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennebene übereinander liegender Wärmetauscher von der Platte (6) eines der beiden Wärmetauscher gebildet ist.

7. Kanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem im Kanal oben liegenden Wärmetauscher die Verbrennungs­ gase an dem der Eintrittsöffnung (2) des Kanals abgekehrten Ende zuführbar sind und daß die von der Eintrittsöffnung zum Eintritt in den Wärmetauscher führende Leitung oben von einer Gehäusewand des Kanals und unten von der oben gelegenen Platte (6) des oben gelegenen Wärmetauschers gebildet ist.

8. Kanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Wärmetauschern zu erwärmende Medium in die unterste Platte (6) einge­ leitet, wechselseitig durch die Platten geführt (s-förmiger Verlauf; Pfeile 13) und in der am weitesten oben gelegenen Platte abgezogen wird.

9. Kanal nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle Wärmetauscher, zumindest zwei Wärmetauscher wirkungsmäßig in Serie geschaltet sind.