Rauchgaskamin

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Rauchgaskamine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie verwendet werden, um in gewerblichen Feuerungsanlagen, insbesondere Kraftwerken, die schädlichen Rauch- und Abgase in Höhen abzuleiten, die eine genügende Vermengung mit atmosphärischer Luft und damit beim Niederschlagen der Gase eine Verdünnung verbürgen, die dem Menschen als auch der Tier- und Pflanzenwelt nach Möglichkeit nicht mehr schädlich ist.

[0002] Rauchgaskamine in modernen Kraftwerken sind typisch 200 bis 300 m hoch und für Rauchgasmengen von beispielsweise 2,5 Mio. m³/h und mehr dimensioniert. Für die Dimensionierung dieser Kamine sind maßgebend die Mengen der abzuführenden Gase, die bei Feuerungsanlagen aufgrund der Art und der Menge der stündlich verfeuerten Brennstoffe rechnerisch ermittelt werden können, und der Zug des Kamins, der von der Höhe des Kamins, der Temperatur der Abgase, der Temperatur der Außenluft am Standort des Kamins und den zusätzlichen Gebläsen abhängig ist.

[0003] Als Zug des Kamins bezeichnet man den Unterdruck, der an der Einmündung des Rauchgaskanals bzw. am Fuße des Schornsteines herrscht. Er stellt die Gewichtsdifferenz zwischen der im Inneren der Schornsteinröhre befindlichen warmen Abgasmenge und der gleichen Menge kalter Außenluft dar. Von dieser theoretisch wirksamen Zugstärke sind die Widerstände abzuziehen, welche die Gase auf ihrem Weg vom Eintritt der Frischluft in die Feuerstelle bis zur Kaminmündung zu überwinden haben. Als solche kommen in Betracht: der Widerstand der Frischluft im Feuerungsrost und beim Durchdringen der Brennstoffschicht, der Widerstand der Verbrennungsgase im Bereich des Kessels, im Dampfüberhitzer, im Flugaschenfänger, im Rauchgasvorwärmer, in den benötigten Filter-, Entstickungs- und Entschwefelungsanlagen, längs des Rauchgaskanals und schließlich in der Kaminröhre selbst.

[0004] Aus der DE-C-919 965 ist ein Rauchgaskamin für kohlebefeuerte Kraftwerke bekannt, in dessen Fuß ein statischer Sichter eingebaut war, um die Rauchgase von Flugstaub und Flugasche zu reinigen. Statische Sichter haben konstruktionsbedingt eine schlechte Abscheidungsrate und einen hohen Druckverlust. Ihre Abscheidungsrate ist auch nur in einem bestimmten Betriebspunkt optimal. Da in Kraftwerken, aber auch in anderen gewerblichen Feuerungsanlagen die Rauchgasmenge je nach Belastung zwischen 25 % und 110 % der Nennmenge variiert, verschlechtert sich die grundsätzlich schlechte Abscheidungsrate der statischen Sichter nochmals.

[0005] Genauso alt wie die statischen Sichter sind auch die dynamischen Sichter gemäß US 3 486 314. Gegenüber den statischen Sichtern besitzen die dynamischen Sichter aufgrund ihrer Konstruktion eine bessere Abscheidungsrate, einen geringeren Druckverlust und eine geringere Abhängigkeit von der Menge der durchströmenden Gase. Dynamische Sichter werden in kohlebefeuerten Kraftwerken bereits eingesetzt, um die in einer Mühle gemahlene Kohle in eine grobe und eine feine Fraktion zu trennen. Dabei verarbeiten sie Sichtluft mit einem relativ hohen Anteil an Sichtgut. Partikel, deren Korn größer ist als die Trenngrenze, werden in einem Grießekonus am Boden des Gehäuses gesammelt, während das sogenannte Feingut mit der Sichtluft das Gehäuse verläßt. Die Abtrennung des Feinguts von der Sicht luft erfolgt in nachgeschalteten Zyklonen.

[0006] Seit Jahrzehnten werden nur noch Elektrofilter verwendet, um Flugasche, Flugstaub usw. aus den Rauchgasen von Kraftwerken und anderen Feuerungsanlagen herauszufiltern. Elektrofilter haben Abscheidungsraten von über 99 %. Die gefilteren Rauchgase werden aus Gründen der Luftreinhaltung anschließend noch entschwefelt, entstickt und gewaschen. Gleichwohl stellt man fest, daß an der Kaminmündung noch viele partikelförmige Schadstoffe austreten. In kohle- bzw. ölbeheizten Kraftwerken enthalten diese Partikel Eisen, Schwefeldioxid und Schwefelsäure, wodurch sie verstärkt Rostschäden verursachen.

[0007] Es wurden immer wieder Versuche unternommen, diesen Restgehalt an Partikeln weiter zu reduzieren, bisher jedoch ohne Erfolg. Die Schwierigkeiten sind darin begründet, daß die Partikeldichte in den bereits gefilterten und gewaschenen Rauchgasen zwar äußerst gering, die anfallende Rauchgasmenge jedoch sehr hoch ist und daß der Strömungswiderstand der Rauchgase zwischen Feuerstelle und Kaminmündung nach Möglichkeit nicht erhöht werden soll; andernfalls müßte die Leistung der Gebläse erhöht werden, was einen erhöhten Energiebedarf zur Folge hätte.

[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rauchgaskamin anzugeben, der unter den gegebenen Bedingungen eine sehr weitgehende Beseitigung der nach der Filterung, Entschwefelung, Entstickung und Waschung der Rauchgase noch vorhandenen Restanteile an Feststoffpartikeln ermöglicht, ohne die Strömungswiderstände der Rauchgase unzulässig zu erhöhen.

[0009] Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Rauchgaskamin mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

[0010] Es hat sich völlig überraschenderweise herausgestellt, daß es mit Hilfe von dynamischen Sichtern und ohne Verwendung von Zyklonen möglich ist, die äußerst geringe Partikeldichte der Rauchgase um bis zu 99 % weiter zu verringern, ohne daß die Strömungswiderstände dadurch merklich ansteigen.

[0011] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steht das Gehäuse des Partikelabscheiders auf dem Fundament des Kamins oder auf einem vom Fundament des Kamins getrennten Fundament. Die letztgenannte Variante hat den Vorteil, daß vom Rotor ausgehende Vibrationen den Kamin nicht beeinflussen.

[0012] Aus denselben Gründen ist es vorteilhaft, wenn der Rotorantrieb, d. h. der Antriebsmotor und das Untersetzungsgetriebe, ebenfalls direkt auf den Fundamenten postiert wird.

[0013] Alternativ dazu kann der Rotorantrieb auch unter einem gesonderten Zwischenboden im Sichtergehäuse hängen. Die jeweilige Position wird der Durchschnittsfachmann aufgrund der örtlichen Gegebenheiten auswählen.

[0014] In jedem Fall sollte gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Welle auf der Antriebswelle des Rotorantriebs bzw. des Untersetzungsgetriebes winkelbeweglich gelagert sein, vorzugsweise mittels einer Zahnkupplung. Dadurch können Schwingungen und Vibrationen, die aufgrund der extremen Abmessungen nie ganz zu vermeiden sind, besser abgefangen werden.

[0015] Die bei den herkömmlichen dynamischen Sichtern übliche Anordnung, bei der der Rotorantrieb oben auf dem Sichtergehäuse sitzt, während der Rotor unter dem Rotorantrieb hängt, ist im vorliegenden Fall nicht brauchbar, da sie den Rauchgasen den freien Weg nach oben teilweise versperren würde. Aus diesem Grunde befindet sich gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Welle über dem Rotorantrieb und der Rotor über seiner Welle. Aufgrund dieser Anordnung steht den gereinigten Rauchgasen der volle Querschnitt zur Verfügung, so daß die Strömungswiderstände gering bleiben; außerdem ist der Rotorantrieb nicht den aggressiven Rauchgasen ausgesetzt, so daß sich besondere Schutzmaßnahmen erübrigen. Die Zugänglichkeit zur Wartung ist optimal. Die Stabilität ist besser als bei der hängenden Anordnung.

[0016] Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen jeweils ausschnittsweise als Längsschnitt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Rauchgaskamins,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Rauchgaskamins,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines Rauchgaskamins und

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform eines Rauchgaskamins.

[0017] Alle Figuren zeigen den Fuß eines Rauchgaskamins 1, errichtet auf einem Fundament 8, mit einer seitlichen öffnung 2 für einen Rauchgaskanal 3. Der Kamin 1 hat beispielsweise eine Höhe von 270 m und ist für eine Rauchgasmenge von 2,8 Mio. m³/h dimensioniert. Der Rauchgaskanal 3 hat dann eine Höhe von 10 m.

[0018] Fig. 1 zeigt im Inneren des Kamins 1 einen oberen Zwischenboden 4 und einen unteren Zwischenboden 5, der zusätzlich durch Stützen 7 unterstützt ist. Auf dem unteren Zwischenboden 5 ist der Boden 6 eines dynamischen Sichters 10 befestigt. Der Sichter 10 besitzt ein Gehäuse 11, in dessen Zentrum ein Rotor 14 mit Flügeln auf einer Rotorwelle 13 befestigt ist. Der Antrieb der Rotorwelle 13 erfolgt mit Hilfe eines drehzahlsteuerbaren Rotorantriebs 15, der unter dem Zwischenboden 5 bzw. dem Sichterboden 6 an einer speziellen Wellenlagerung 16 hängt. Radiale Streben 17 stützen die Rotorwelle 13 unterhalb des Rotors 14 gegen das Gehäuse 11 ab.

[0019] Die im Rauchgaskanal 3 ankommenden Rauchgase gelangen direkt in das Sichtergehäuse 11, werden mit Hilfe des Rotors 14 von den noch darin enthaltenen Partikeln befreit und verlassen den Sichter 10 durch einen Rauchgasauslaß 12 in der Decke des Sichtergehäuses 11. Die ausgeschiedenen Partikel fallen auf den Boden 6 des Sichters 10, wo sie mechanisch abgezogen werden.

[0020] Fig. 2 zeigt eine Variante zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Diese Variante betrifft die zusätzliche Abstützung der stehenden Rotorwelle 13. Die Stützstreben 18 sind konisch gerichtet, so daß sie nicht nur den Strömungswiderstand der Rauchgase nicht erhöhen, sondern unter Umständen sogar erniedrigen, da sie die Umlenkung der Rauchgase aus der waagerechten Strömungsrichtung im Rauchgaskanal 3 in die senkrechte Strömungsrichtung im Kamin 1 begünstigen.

[0021] Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Sichtergehäuse 11 nicht auf einem Zwischenboden des Kamins 1, sondern direkt auf einem vom Kaminfundament 8 getrennten Fundament 9 steht. Dadurch werden von den sich drehenden Sichterteilen - Rotor 14, Rotorwelle 13 und Rotorantrieb 15 - erzeugte Vibrationen nicht in den Kamin 1, sondern in das Fundament 9 geleitet, wodurch Bauwerksschäden wirksam vorgebeugt wird.

[0022] Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform zeigt einen Zwischenboden 19 im Sichtergehäuse 11, auf dem sich die konisch gerichteten Stützstreben 18 der stehenden Rotorwelle 13 abstützen. Die Stützstreben 18 sind bevorzugt als geschlossener Stützkonus ausgebildet, um die schon erwähnte Umlenkung der Rauchgasströmung von der Waagerechten im Rauchgaskanal 3 in die Senkrechte im Kamin 1 zu unterstützen.

[0023] Zwischen Sichtergehäuse 11 und den Stützkonus 18 bildet sich ein konischer Ringraum aus, in dem sich die abgeschiedenen Partikel sammeln und aus dem sie mit Hilfe von Schleusen 20 abgezogen werden.

[0024] Fig. 4 schließlich zeigt eine Ausführungsform, bei der nicht nur das Sichtergehäuse 11, sondern auch der Rotorantrieb, bestehend aus Antriebsmotor 24 und Untersetzungsgetriebe 23 auf dem Fundament 8 des Kamins 1 stehen. Zwischen der Antriebswelle des Untersetzungsgetriebes 23 und der Rotorwelle 13 ist eine Zahnkupplung 25 vorgesehen, die Winkelbewegungen der Rotorwelle 13 erlaubt. Die Rotorwelle 13 selbst ist mit Hilfe radialer Streben 22 oberhalb des Rotors 14 gegen das Gehäuse 11 abgestützt. Ein Zwischenboden im Gehäuse 11 ist als Grießekonus 21 ausgebildet, aus dem die abgeschiedenen Partikel mit Hilfe der Schleuse 20 abgezogen werden.

Ansprüche

1. Rauchgaskamin (1) für gewerbliche Feuerungsanlagen, mit einer Öffnung (2) für einen Rauchgaskanal (3), wobei in den Kamin (1) ein Partikelabscheider (10) eingebaut ist, der Auslaß (12) des Partikelabscheiders (10) für das gereinigte Rauchgas in den Kamin (1) mündet und ein Auslaß für die abgeschiedenen Partikel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelabscheider (10) ein Gehäuse (11) besitzt, daß der Rauchgaskanal (3) in das Gehäuse (11) mündet, daß das Gehäuse (11) im unteren Bereich wenigstens eine Schleuse (20) für die abgeschiedenen Partikel besitzt und daß der Partikelabscheider (10) ein dynamischer Sichter ist, der einen Rotor (14) mit Flügeln, Lamellen oder Stäben aufweist.

2. Rauchgaskamin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) des Partikelabscheiders (10) auf dem Fundament (8) des Kamins (1) oder einem davon getrennten Fundament (9) steht.

3. Rauchgaskamin nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (14) auf seiner Welle (13), die Welle auf dem Rotorantrieb (15; 23, 24) steht.

4. Rauchgaskamin nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotorantrieb (15) unter einem Zwischenboden (5, 6) im Kamin (1) oder unter einem Zwischenboden (19) im Gehäuse (11) des Partikelabscheiders (10) hängt.

5. Rauchgaskamin nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotorantrieb (23, 24) direkt auf dem Fundament (8, 9) steht.

6. Rauchgaskamin nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (13) auf der Abtriebswelle des Getriebes (23) winkelbeweglich gelagert ist, vorzugsweise mittels einer Zahnkupplung.

Claims

1. A chimney for industrial furnace installations, having an opening (2) for a flue gas duct (3), wherein a particle separator (10) is built into the chimney (1), the outlet (12) of the particle separator (10) for the purified flue gas discharges into the chimney (1) and there is provided an outlet for the separated particles, characterised in that the particle separator (10) has a housing (11), in that the flue gas duct (3) discharges into the housing (11), in that in its lower region the housing (11) has at least one lock (20) for the separated particles, and in that the particle separator (10) is a dynamic classifier which has a rotor (14) with blades, lamellae or bars.

2. A chimney according to Claim 1, characterised in that the housing (11) of the particle separator (10) is disposed on the base (8) of the chimney (1) or on a base (9) separated therefrom.

3. A chimney according to Claim 1 or 2, characterised in that the rotor (14) is mounted upright on its shaft (13) and the shaft is mounted upright on the rotor drive (15; 23,24).

4. A chimney according to Claim 1 or 3, characterised in that the rotor drive (15) is suspended below a false floor (5,6) in the chimney (1) or below a false floor (19) in the housing (11) of the particle separator (10).

5. A chimney according to any one of Claims 1 to 4, characterised in that the rotor drive (23,24) is disposed directly on the base (8,9).

6. A chimney according to any one of Claims 1 to 5, characterised in that the shaft (13) is mounted for angular movement on the driven shaft of the transmission (23), preferably by means of a geared coupling.

Revendications

1. Cheminée pour fumées (1) d'installations de chauffe industrielles, avec une ouverture (2) pour un conduit de fumée (3), un séparateur de particules (10) monté dans la cheminée (1), la sortie (12) du séparateur de particules (10) pour les gaz épurés débouchant dans la cheminée (1) et une sortie étant prévue pour les particules séparées, caractérisée en ce que le séparateur de particules (10) présente un boîtier (11), en ce que le conduit de fumée (3) débouche dans le boîtier (11), en ce que le boîtier (11) possède dans la zone inférieure au moins un sas (20) pour les particules séparées et en ce que le séparateur de particules (10) est un séparateur à air dynamique qui présente un rotor (14) avec des ailettes, des lamelles ou des baguettes.

2. Cheminée pour fumées selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier (11) du séparateur de particules (10) se trouve sur la fondation (8) de la cheminée (1) ou une fondation (9) séparée de celle-ci.

3. Cheminée pour fumées selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le rotor (14) se trouve sur son arbre (13), et l'arbre sur le moteur du rotor (15 ; 23, 24).

4. Cheminée pour fumées selon la revendication 1 ou 3, caractérisée en ce que le moteur du rotor (15) est accroché sous un fond intermédiaire (5, 6) situé dans la cheminée (1) ou sous un fond intermédiaire (19) situé dans le boîtier (11) du séparateur de particules (10).

5. Cheminée pour fumées selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le moteur du rotor (23, 24) se trouve directement sur la fondation (8, 9).

6. Cheminée pour fumées selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'arbre (13) est monté sur l'arbre de sortie du réducteur (23) de façon à permettre un mouvement angulaire, de préférence au moyen d'un accouplement à denture.

Zeichnung