Wirbelschichtfeuerung

Abstract

 Bei Wirbelschichtfeuerungen sind die in die Wirbelschicht ein­tauchenden, als Rohrtafeln (6) ausgebildeten Wärmetauscher einer starken Erosion ausgesetzt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu­grunde, die Rohrtafeln (6) ohne Beeinträchtigung des Wärmeüber­ganges gegen Erosion zu schützen.
Beiderseits der Rohrtafel (6) sind mit Abstand Schutzschilde (9, 10) angeordnet. Auf den einander zugekehrten Seiten der Schutzschilde (9, 10) sind an den Ober- und Unterkanten Leisten (11, 12; 13, 14) angebracht. Zwischen den Leisten (11, 12) besteht ebenso wie zwischen den Leisten (13, 14) ein schmaler Spalt. Durch die beiden Spalte wird der Luftstrom zwischen den beiden Schutzschilden (9, 10) gedrosselt. Das heiße Wirbelschichtmaterial rieselt in den Zwischen­raum und gibt durch Kontakt Wärme an die Rohre (7) ab.
Die Erfindung wird insbesondere bei Wirbelschichtfeuerungen mit stationärer Wirbelschicht eingesetzt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Wirbelschichtfeuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Bei stationären Wirbelschichtfeuerungen sind die in die Wirbelschicht eintauchenden Wärmetauscher infolge der heftigen Bewegung und der hohen Konzentration der Fest­stoffteilchen einer außerordentlich starken Erosion aus­gesetzt, die ihre Standzeit drastisch verkürzt.

[0003] Die DE-OS 33 47 083 befaßt sich mit Wärmetauschern, die beiderseits Seitenflächen parallel zur Strömungsrichtung der Wirbelluft aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist an jedes waagerechte Rohr zu beiden Seiten je eine hoch­kantstehende Leiste angeschweißt, deren Breite mit dem Rohrdurchmesser übereinstimmt. Die Leisten übereinander an­geordneter Rohre bilden eine ebene, senkrecht stehende Sei­tenfläche, die zwischen je zwei Leisten einen Spalt auf­weist. Hierdurch läßt sich zwar der Einfluß der Erosion durch Gleitverschleiß an den geschützten Seiten deutlich verkleinern. Es hat sich aber gezeigt, daß die unge­schützten Teile der Rohrwand - wenn auch in verringertem Maße - anfällig gegen Erosionsschäden sind.

[0004] Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Rohrtafeln in erosionsbeständige Stampfmasse eingebettet. Diese Aus­führung bietet zwar sehr guten Erosionsschutz, hat aber den Nachteil, daß unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen keramischer Stampfmasse und metallischem Rohr zu schäd­lichen Spannungen führen; sie ist daher nur beschränkt ein­satzfähig. Außerdem wird durch die Bestampfung die Wärme­übertragung verschlechtert.

[0005] Gemäß DE-OS 34 28 696 sind die Wärmeübertragungsrohre eines Wirbelschichtkessels an den Stellen, die dem Wirbelbett­material stark ausgesetzt sind, mit Verschleißschutzein­richtungen versehen, beispielsweise in Gestalt von halbzy­linderförmigen Schalen, die an den Unterseiten der Rohre befestigt sind. Da jedoch - bedingt durch die Natur des Wirbelbettes - nicht nur eine senkrecht nach oben gerichte­te Bewegungskomponente der erosiven Feststoffpartikel vor­handen ist, sondern auch ein intensiver Queraustausch sowie ein Rückfluß nicht austragfähiger großer Teilchen stattfin­det, ist der Verschleiß nicht auf bestimmte Flächen be­schränkt. Es läßt sich daher nicht ausschließen, daß an den ungeschützten Stellen Erosion auftritt.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angegebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Wirbelschichtfeuerung der eingangs angegebenen Gattung zu schaffen, bei der der Wärmetauscher ohne Beeinträchtigung des Wärmeübergangs besser gegen Erosion geschützt ist.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen­den Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0008] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben.

[0009] Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine stationäre Wirbel­schichtfeuerung.

Figur 2 zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt durch einen Wärmetauscher.

[0010] Im unteren Teil eines Gehäuses 1 ist durch einen perforier­ten Zwischenboden 2, z.B. einen Düsenboden, eine Luftkammer 3 abgetrennt, die mit einem Gebläse 4 verbunden ist. Über dem Zwischenboden 2 befindet sich das Wirbelbett 5, be­stehend aus einer Schicht von körnigem Material. Einge­taucht in diese Schicht sind mehrere Wärmetauscher in Ge­stalt von Rohrtafeln 6.

[0011] Jede Rohrtafel 6 besteht aus mehreren - bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt sechs - waage­rechten Rohren 7, deren Achsen in einer senkrecht stehenden Ebene liegen. Die Rohre 7 einer Rohrtafel 6 sind zum Bei­spiel in herkömmlicher Weise durch wechselseitig angeord­nete haarnadelförmige Krümmer zu einem durchgehenden zick­zackförmigen Rohrzug verbunden oder mit dem einen Ende an einen gemeinsamen Verteiler und mit dem anderen Ende an einen gemeinsamen Sammler angeschlossen.

[0012] Beiderseits der Rohrtafel 6 sind - spiegelsymmetrisch in bezug auf die von den Achsen der Rohre 7 gebildete Ebene - Schutzschilde 9, 10 angeordnet, die mit Hilfe von nicht dargestellten Befestigungsmitteln an der Rohrtafel 6 gehal­ten sind und mit ihren Ober- und Unterkanten über die Rohr­tafel 6 hinausragen. Zwischen den Rohren 7 und den Schutz­schilden 9, 10 besteht ein Abstand a, der etwa dem 0,5 bis 1,5-fachen Rohrdurchmesser entspricht.

[0013] An den Unterkanten der beiden Schutzschilde 9, 10 sind auf der Seite, die der Rohrtafel 6 zugekehrt ist, Leisten 11, 12 befestigt. Zwischen den Leisten 11, 12 besteht ein Spalt, dessen Breite etwa 30 bis 60 % des Abstandes der beiden Schutzschilde 9, 10 beträgt. In entsprechender Weise sind auch an den Oberkanten der Schutzschilde 9, 10 Leisten 13, 14 angebracht.

[0014] Die Schutzschilde 9, 10 bilden zusammen mit den Leisten 11, 12, 13, 14 einen flachen, hochkant stehenden Kasten, der die Rohrtafel 6 allseits mit Abstand umschließt und an seiner Unter- und Oberseite je einen schmalen Längsschlitz aufweist.

[0015] Im Betrieb wird das Wirbelbett 5 durch die Luft, die mittels des Gebläses 4 zugeführt wird, in fluidisiertem Zustand gehalten. Durch die Leisten 11, 12, 13, 14 wird der nach oben gerichtete Luftstrom zwischen den beiden Schutzschilden 9, 10 gedrosselt. Seine Geschwindigkeit reicht daher nicht aus, um das körnige Wirbelbettmaterial, das zwischen den beiden Leisten 13, 14 in den Zwischenraum zwischen den beiden Schutzschilden 9, 10 eindringt, zu fluidisieren. Das heiße Material rieselt daher an den Rohren 7 nach unten, bildet gegebenenfalls im unteren Teil des Zwischenraums eine lockere, nachrutschende Schüttung und fließt durch den Spalt zwischen den Leisten 11, 12 aus.

[0016] Durch den intensiven Kontakt des heißen Materials mit den Außenflächen der Rohre 7 ist ein guter Wärmeübergang ge­währleistet. Da die Strömungsgeschwindigkeit zwischen den Schutzschilden 9, 10 wesentlich verringert ist, wird die Erosion verkleinert. Falls Erosionsschäden an den Schutz­schilden 9, 10 auftreten, lassen sich diese leicht aus­wechseln.

Ansprüche

1. Wirbelschichtfeuerung mit mindestens einem in die Wir­belschicht eintauchenden Wärmetauscher in Gestalt einer Rohrtafel, die eine Anzahl von waagerechten oder schräg angestellten, übereinanderliegenden Rohren aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß beiderseits der Rohrtafel (6) Schutzschilde (9, 10) mit Abstand angeordnet sind,
daß die beiden Schutzschilde (9, 10) an ihren Unterkan­ten je eine der Rohrtafel zugekehrte Leiste (11, 12) aufweisen und
daß zwischen den beiden Leisten (11, 12) ein Spalt be­steht.

2. Wirbelschichtfeuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die beiden Schutzschilde (9, 10) auch an ihren Oberkanten je eine der Rohrtafel (6) zugekehrte Leiste (13, 14) aufweisen und daß zwischen den Leisten (13, 14) ein Spalt besteht.

Zeichnung