DE847455C - Process for removing carbon residues on a rotating regenerative heat exchanger and device for carrying out the process - Google Patents

Description

Verfahren zur Entfernung von Verkohlungsrückständen an einem r@>tlerPll(@E'fl Regenerativ-Wärmeaustauscher und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens I >ie Erlltidung 1>ezil#lit sich auf ein Verfahren zur E»tfertlu»n \olt \'erkl>Illutlnsrückstätltlc» ;1i1 \V:irlneausta»scltcnl \on tler Art der IZotatil>lts- regeneratl>ren, I>ei denen (-in 1-iitnf('iriniger, troinmel- mIer sclleilx#tlf@irt»iner I11-i>r1)ei" tii» seine Achse rlitiert ttiill \\ ;ir»leausta»sclleletlletite aufweist, tlie ini Verlauf der kotatil>ll lx#rillili:cll tlttl-C1) eihell @@:irt»eal>@ellet»letl Arlieitsmittelstro111 t'rliitzt «ntl @lurulteine» w;irnu#auitleh»tettde».\rlx#it:mittelan>»1 nekllllll \ter@lt'll. kille @lerallln@' \.lll"rlillllllln ent11;111 im allgemeinen eine oder mehrere arl>eitstnittel- Ilichte Trennwände zur Trennung der beiden :\r- lx,itstilittel und eilie Aufteilung der Str<"tlltillgszt>ite im W:irnicatistatischer in zwei Segmentteile. hin rl>tiel-e»tler Wärmeattstatischer zur Rück- von \Värme der 1>escliriel>eneit Art ist im allgemeinen so konstruiert und I>etriehen, <lall jedes der \\":ii-meatistatischeleinente während seiltes r 1 - ru - Aeine Tein -atur- l w't sl, i sl au fs nur Ine 1, pe i :i11(1(11-tlll" erfahrt. I121 wir so ein ht>lier thermischer Wirkungsgrad (d. h. das Verhältnis der tatsächlich übertragenen Wärme zum theoretisch möglichen Maximum) mit minimalen, Gasreibungsverlusten erreicht werden kann. Process for removing char residue on a r @> tlerPll (@ E'fl Regenerative heat exchanger and device for Implementation of the procedure I> he compliance 1> ezil # lit on a procedure to the return of delivery »n \ olt \ 'explained>Illutlnsrückstätltlc»; 1i1 \ V: irlneausta »scltcnl \ on tler type of IZotatil> lts- regeneratl> ren, I> ei die (-in 1-iitnf ('iriniger, troinmel- mIer sclleilx # tlf @ irt »iner I11-i> r1) ei" tii »its axis rlitiert ttiill \\; ir »leausta» sclleletlletite exhibits, tlie ini course of the kotatil> ll lx # rillili: cll tlttl-C1) eihell @@: irt »eal> @ellet» letl Arlieitsmittelstro111 t'rliitzt «ntl @lurulsteine »w; irnu # auitleh» tettde ». \ rlx # it: Mittelan>» 1 nekllllll \ ter @ lt'll. kille @ lerallln @ '\ .lll "rlillllllln ent11; 111 generally one or more arl> eitstmittel- Ilight partition walls to separate the two: \ r- lx, itstilittel and eilie division of the str <"tlltillgszt> ite in the W: irnicatistatic in two segment parts. hin rl> tiel-e »tler heat static to the rear of \ Värme of the 1>escliriel> eneit kind generally constructed like this and I> etriehen, <lall each of the \\ ": ii-meatistatic elements during rope r 1 - ru - Aeine Tein -atur- l w't sl, i sl au fs only Ine 1, pe i : i11 (1 (11-tlll "experienced. I121 we like a ht> lier thermal Efficiency (ie the ratio of the heat actually transferred to the theoretically possible maximum) can be achieved with minimal gas friction losses.

lies hat jedoch den Nachteil, daß, wenn die 14eizgase feste Stoffe oder kondensierbare Substanzen enthalten, die von unvollständiger Verbrennung herrühren, diese Stoffe dazu neigen, sich in einer der Temperaturzonen, im allgemeinen in den kühleren Bereichen, abzulagern oder zu kondensieren.Lies has the disadvantage, however, that when the irritant gases are solid substances or contain condensable substances resulting from incomplete combustion, these substances tend to be in one of the temperature zones, generally in the cooler areas to deposit or condense.

Die typischen Feststoffe der Abgase, wie Teersubstanzen, die durch unvollständige Verbrennung gebildet werden., neigen infolgedessen zur Abscheidung an den Wärmeaustausch.elementen, da letztere nie genügend hoch erhitzt werden, um die Abscheidungen wegzubrennen oder zu verdampfen. Um diese Nachteile zu vermeiden, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Entfernung von Verkohlungsrückständen an einem rotierenden Regenerativ-Wärmeaustauscher zeitweise die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Elementes des Wärmeaustauschers herabgesetzt. Die ebenfalls Gegenstand der Erfindung bildende Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist ein Wechselgetriebe auf, welches ermöglicht, die Rotationsgeschwindigkeit des rotierendem Elementes zu verändern, um gewünschtenfalls die Dauer, während welcher ein Wärmeaustauschelement den heißen und kalten Arbeitsmitteln ausgesetzt ist, beträchtlich erhöhen zu können, wodurch die Allagerungen weggebrannt werden. Diese Veränderung kann in Abhängigkeit von einer oder mehreren Arbeitsbedingungen erfolgen. An Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung bei einer Gasturbinenanlage darstellt, wird das Verfahren beispielsweise erläutert.The typical solids of the exhaust gases, such as tar substances, that pass through Incomplete combustion are formed., as a result, tend to deposit to the heat exchange elements, as the latter are never heated to a high enough temperature burn away or vaporize the deposits. To avoid these disadvantages, is used in the method according to the invention for removing char residues on a rotating regenerative heat exchanger temporarily the rotation speed of the rotating element of the heat exchanger is reduced. The also subject The device forming the invention for performing this method has a Gearbox on, which allows the rotation speed of the rotating Element to change, if desired, the duration during which a heat exchange element is exposed to hot and cold work equipment to be able to increase considerably, whereby the deposits are burned away. This change can be dependent from one or more working conditions. On the basis of the drawing that represents an embodiment of the device in a gas turbine plant the procedure is explained for example.

Gemäß der Zeichnung besitzt eine Gasturbinenanlage einen Luftkompressor 41 zur Förderung von 1_uft durch einen rotierenden Regenerativ-Wärmeaustauscher I hindurch zu den Brennkammern 42, in welchen mittels Brenner 43 eingespritzter BreiiII-stoff verbrannt wird. -Beim Betrieb der Anlage treiben die heißen Verbrennungsgase eine Turbine 44, die ihrerseits zum Antrieb des Kompressors 4I dient, worauf die Verbrennungsgase durch ein Abgasrohr 45 strömen. \'on diesem Rohr 45 führt eine Abzweigung 46 zum \'%'ärmeaustauscher I. Nach dem Passieren des Wärmeaustauschers r strömen die heißen Gase durch eine Leitung47 zum Auspuff; der Strömungsweg der abgezweigten Gase ist in der Zeichnung durch gestrichelte Pfeile dargestellt.According to the drawing, a gas turbine system has an air compressor 41 for conveying 1_uft through a rotating regenerative heat exchanger I through to the combustion chambers 42, in which by means of burner 43 injected Pulp is burned. -When the system is in operation, the hot combustion gases drift a turbine 44, which in turn serves to drive the compressor 4I, whereupon the Combustion gases flow through an exhaust pipe 45. \ 'on this pipe 45 leads a Junction 46 to the \ '%' heat exchanger I. After passing the heat exchanger r the hot gases flow through a line 47 to the exhaust; the flow path of the diverted gases is shown in the drawing by dashed arrows.

Das rotierende Element des Wärmeaustauschers i ist durch einen Elektromotor 5o über ein Wechselgetriebe 49 und eine Welle 2 antreibbar. Das Wechselgetriebe 49 ist durch ein Relais 5 1 steuerbar, das mittels eines Zeitschalters 52 derart zu betätigen ist, daß die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Elementes des Wärrmeaustauschers r während einer gegebenen Zeitspanne in vorbestimmten Intervallen herabgesetzt werden kann.The rotating element of the heat exchanger i can be driven by an electric motor 5o via a change gear 49 and a shaft 2. The change gear 49 is controllable by a relay 5 1 which is to be operated by means of a timer switch 52 in such a way that the speed of rotation of the rotating element of the heat exchanger r can be reduced at predetermined intervals during a given period of time.

Normalerweise wird ein größeres Übersetzungsverhältnis verwendet, das so gew:ihlt wird, claß der Betrieb mit möglichst gutem Wirkungsgrad erfolgt. Will man aber die abgeschiedenen Stoffe entfernen, so verwendet man ein kleineres Cbersetzungsverhältnis von z. B. einem Zwanzigstel des normalen. Bei einem Gasturbinenwärmeaustauscher wird dann jeder Teil des M'ärmeaustauschelementes so lange den heißen Gasen ausgesetzt, daß er vollkommen durcherhitzt Nvird, wodurch die Abscheidungen verdampfen oder weggebrannt werden.Usually a larger gear ratio is used, that is chosen so that the operation takes place with the best possible efficiency. But if you want to remove the deposited substances, you use a smaller one Translation ratio of z. B. one twentieth of normal. In a gas turbine heat exchanger every part of the heat exchange element is then exposed to the hot gases as long as that it is completely heated through, as a result of which the deposits evaporate or to be burned away.

Während der entsprechend langsamen Behandlung mit den kalten Gasen wird das Wärmeaustauschelement wieder vollständig gekühlt, und der dadurch bedingte große Temperaturunterschied begünstigt das Absplittern etwa noch zurückgebliebener Abscheidungen infolge der l,.xpansionsunterschiede.During the correspondingly slow treatment with the cold gases the heat exchange element is completely cooled again, and the resulting A large temperature difference favors the splintering, which is even more retarded Deposits as a result of the differences in expansion.

Durch die Anwendung mehrerer Übersetzungsverhältnisse kann auch die langsamere Umlaufsgeschwindigkeit veränderlich einstellbar gemacht werden, was eine Anpassung an die verschiedene Art und den verschiedenen Umfang der Abscheidungen verschiedener Brennstoffe ermöglicht.By using multiple gear ratios, the slower rotational speed can be made variably adjustable, what a Adaptation to the different types and levels of deposits different fuels.

Die Umschaltung von normalem Lauf zum langsamen Lauf und umgekehrt kann von Hand erfolgen. sobald das Verhalten des @\'ärtneattstauschers anzeigt, daß dies erforderlich ist. Sie kann aber auch selbsttätig durch Mittel erfolgen, die in Abhängigkeit vom Laufweg gesteuert werden (z.13. nach einer bestimmten Anzahl Umdrehungen, die von einem Zähler registriert werden) oder von der Laufzeit (z. B. nach so vielen Stunden, als von einer von der Maschine angetriebenen Uhr angezeigt werden) oder vom Grade der Verstopfung des Wärmeaustauschers (z.13. durch :Mittel, welche durch die Widerstandszunahme des Gasstromes im Wärmeaustauschelement betätigt werden).Switching from normal running to slow running and vice versa can be done by hand. as soon as the behavior of the @ \ 'ärtneattauschers shows, that this is necessary. But it can also take place automatically by means, which are controlled depending on the route (e.g. 13. after a certain number Revolutions that are registered by a counter) or the running time (e.g. B. after as many hours as indicated by a clock driven by the machine be) or the degree of blockage of the heat exchanger (e.g. 13. by: medium, which is actuated by the increase in resistance of the gas flow in the heat exchange element will).

Wenn der Austausch-er bei langsamer Umlaufgeschwindigkeit entkohlt wird, ist sein Wärmeaustauschgrad gering, was zu einer Herabsetzung der Turbinenleistung der Gasturbinenanlage führt. Um diesen Abfall zu kompensieren, kann die Möglichkeit vorgesehen sein, in den Verbrennungskammern der Gasturbine zusätzlichen Brennstoff zu verbrennen, um den Kraftverlust auszugleichen. Die Steuerung dieser zusätzlichen Brennstoffzufuhr kann mit dem Geschwindigkeitswecliselgetriebe verbunden sein. Die Breluistoffzufuhr zu den Verbrennungskammern kann aber auch mit einem Geschwindigkeitsregler oder einem Leistungsregler kombiniert sein, wobei die erli<ihte Brennstoffzufuhr selbsttätig ohne zusätzliche Kontrolle erfolgt.When the exchange-er decarburizes at a slow speed its degree of heat exchange is low, which leads to a reduction in turbine performance the gas turbine plant leads. The possibility can be used to compensate for this drop be provided in the combustion chambers of the gas turbine additional fuel to burn to make up for the loss of strength. Control of this additional Fuel supply can be connected to the speed change gear. the Fuel supply to the combustion chambers can also be done with a speed regulator or be combined with a power regulator, whereby the erli <ihte fuel supply takes place automatically without additional control.

Claims (4)

PATEN TANSPRÜCIIE: I. Verfahren zur Entfernung von V erkolllungsrückständen an einem rotierenden Regenerativ-Wärmeaustauscher, dadurch gekennzeichnet, daß zeitweise die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Elementes des Wärmeaustauschers herabgesetzt wird. PATENT APPLICATION: I. Process for the removal of filling residues on a rotating regenerative heat exchanger, characterized in that the speed of rotation of the rotating element of the heat exchanger is temporarily reduced. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, gekennzeichnet durch ein Wechselgetriebe zum Antrieb des rotierenden Elementes des Wärmeaustauschers mit verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten. 2. Device for performing the method according to claim I, characterized by a change gear to drive the rotating element of the heat exchanger with different rotation speeds. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel zur selbsttätigen Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des. rotierenden Elementes in Abhängigkeit von einem Betriebszustand. .3. Establishment according to claim 2, characterized by means for automatically changing the speed of rotation the rotating element as a function of an operating state. . 4. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Betätigung des Wechselgetriebes während einer gegebenen Zeitspanne in vorbestimmten Zeitabständen.4. Establishment according to claim 2, characterized by means for actuating the change gear at predetermined time intervals during a given period of time.