DE1063620B

DE1063620B - Heat exchanger system for gaseous media using two heat exchangers operated in series

Info

Publication number: DE1063620B
Application number: DEA22007A
Authority: DE
Inventors: Roland Stevens Cooper; Jay Raymond Mc Entee
Original assignee: Air Preheater Co Inc
Current assignee: Alstom Power Inc
Priority date: 1955-02-02
Filing date: 1955-02-02
Publication date: 1959-08-20

Description

Wärmeaustauscheranlage für gasförmige Medien unter Anwendung von zwei in Reihe betriebenen Wärmeaustauschern Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauscheranlage für gasförmige Medien unter Anwendung von zwei in Reihe betriebenen Wärmeaustauschern.Heat exchanger system for gaseous media using two Heat exchangers operated in series The invention relates to a heat exchanger system for gaseous media using two heat exchangers operated in series.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage, bei der zwei umlaufende regenerative Wärmeaustauscher Anwendung finden, dergestalt, daß durch die Wärmeaustauscher geleitetes Rauchgas seine Wärme an zu erwärmende Luft abgibt.In particular, the invention relates to a system in which two Circulating regenerative heat exchangers are used in such a way that through Flue gas passed through the heat exchanger gives off its heat to the air to be heated.

Aus verschiedensten Gründen kann es ratsam sein, zwei in Serie liegende Wärmeaustauscher zu verwenden. Ein Grund kann beispielsweise sein, daß zwei in Serie liegende Wärmeaustauscher es in Anbetracht der Aufteilung des Wärmeaustauschvolumens in zwei bauliche Einheiten gestatten, mit geringeren Bauhöhen auszukommen. Dabei kann es zweckmäßig sein, zwischen den beiden Wärmeaustauschern einen Staubabscheider anzuordnen, der das wärmeabgebende Gas reinigt und verhindert, daß sich in dem mit niedrigerer Temperatur arbeitendem Wärmeaustauscher Verstopfungserscheinungen ergeben. Hierbei ist es dann zweckmäßig, eine gewünschte Verteilung der auf die beiden Wärmeaustauscher übertragenen Wärme bewirken zu können, so daß trotz allgemein schwankender Betriebsbedingungen der Staubabscheider stets unter Temperatur arbeiten kann, die für seine Betriebsweise günstig sind.For various reasons it may be advisable to have two in series Use heat exchanger. One reason can be, for example, that two are in series horizontal heat exchanger considering the distribution of the heat exchange volume in two structural units make it possible to get by with lower construction heights. Included it may be useful to have a dust collector between the two heat exchangers to arrange, which cleans the exothermic gas and prevents it from being in the with lower temperature working heat exchanger result in clogging. In this case, it is then expedient to achieve a desired distribution of the two heat exchangers to be able to effect transferred heat, so that despite generally fluctuating operating conditions the dust collector can always work at a temperature that is appropriate for its mode of operation are cheap.

Es kann auch zweckmäßig sein, zwischen zwei Wärmeaustauschern eine Vorwärmevorrichtung für Speisewasser anzuordnen, und auch in diesem Falle ist es wünschenswert, die in den beiden Wärmeaustauschern zur Abgabe gelangende Wärme in gewünschter Weise zu verteilen.It can also be useful to have one between two heat exchangers To arrange preheater for feed water, and also in this case it is desirable that the heat in the two heat exchangers to be given off in to distribute as desired.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, bei einer aus zwei in Serie geschalteten Wärmeaustauschern bestehenden Anlage in zweckmäßiger Weise die Wärmeabgabe im ersten Wärmeaustauscher und im zweiten Wärmeaustauscher dosieren zu können.The invention has the task of one out of two in series Switched heat exchangers existing system in an expedient manner the heat emission to be able to dose in the first heat exchanger and in the second heat exchanger.

Eine erfindungsgemäße Wärmeaustauscheranlage mit zwei in Reihe betriebenen Wärmeaustauschern ist dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungsweg des zu erwärmenden Mediums eine zweckmäßig durch Drosselklappe regulierte Zufuhrleitung von der Austrittstelle des stromabwärts liegenden Wärmeaustauschers zu der Eintrittsstelle des stromaufwärts liegenden Wärmeaustauschers vorgesehen ist und daß eine zweckmäßig durch eine Drosselklappe regulierte Überbrückungsleitung zwischen der Eintrittsstelle und der Austrittsstelle des zu erwärmenden Mediums an dem stromabwärts liegenden Wärmeaustauscher vorgesehen ist.A heat exchanger system according to the invention with two operated in series Heat exchangers is characterized in that in the flow path of the to be heated Medium a feed line from the outlet point which is expediently regulated by a throttle valve of the downstream heat exchanger to the entry point of the upstream lying heat exchanger is provided and that one expediently by a throttle valve regulated bypass line between the entry point and the exit point of the medium to be heated is provided on the downstream heat exchanger is.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und veranschaulicht schematisch eine mit Rauchgas und zu erwärmender Luft arbeitende Wärmeaustauscheranlage, bei der zwischen den beiden Wärmeaustauschern ein Staubabscheider vorgesehen ist.An embodiment of the invention is shown in the drawing and illustrates schematically a working with flue gas and air to be heated Heat exchanger system with a dust collector between the two heat exchangers is provided.

Die Bezugsziffern 10 und 11 bezeichnen ein Paar umlaufende Regenerativ-Luftvorwärmer, die für das Durchströmen von Gas undLuft in Reihe geschaltet sind, wobei das Lufteinlaßrohr mit 12 und das Gaseinlaßrohr mit 13 bezeichnet ist. Ein Rohr 14 verbindet die Gasaustrittsöffnung des im Strömungsweg der Luft stromabwärts liegenden Vorw ärmers 11 mit dem Gaseinlaß des stromaufwärts liegenden Vorwärmers 10, und dazwischengeschaltet ist ein elektrostatischer Abscheider, der als Ganzes mit 15 bezeichnet ist. Bei dieser Anordnung werden von dem Gasstrom mitgeführte Staub- und andere Fremdteilchen ionisiert und auf den Sammelflächen des Abscheiders 15 ausgeschieden, von wo sie durch eine stetig arbeitende Reinigungsvorrichtung entfernt werden, die beispielsweise aus einer umlaufenden Luftdüse 16 besteht, welche einen kräftigen Luftstrom durch einen abgesonderten Teil der gesamten Elektrodenreihe leitet, während der Staub in einem mit der Düse 16 synchron umlaufenden Trichter 17 gesammelt wird.The reference numerals 10 and 11 denote a pair of revolving regenerative air preheaters, which are connected in series for the passage of gas and air, with the air inlet pipe with 12 and the gas inlet pipe with 13 is designated. A pipe 14 connects the gas outlet opening the preheater 11 located downstream in the flow path of the air with the gas inlet of the upstream preheater 10, and an electrostatic one is interposed therebetween Separator, which is designated as a whole with 15. With this arrangement, Dust and other foreign particles entrained in the gas flow are ionized and deposited on the collecting surfaces of the separator 15 excreted, from where they by a continuously working cleaning device be removed, which consists, for example, of a rotating air nozzle 16, which a powerful stream of air through a separate part of the entire row of electrodes conducts, while the dust in a funnel rotating synchronously with the nozzle 16 17 is collected.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß bei Verwendung gewisser Kohlensorten als Brennstoffe Schwierigkeiten bei der Entfernung von Flugasche aus gewöhnlichen Staubsammlern auftreten, wenn die Temperaturen bei 116 bis 127° C liegen. Die Schwierigkeiten zeigen sich bei 127° C und sind ausgesprochen bei 116° C, wie etwa in den Wintermonaten und unter niedrigen Betriebsbelastungen. Dies tritt besonders bei Freiluftanlagen zu Tage. Diese Erfahrung machte es deutlich, daß die gewöhnliche Anordnung der Vorwärmer mit nachgeschalteten üblichen Staubsammlern den Betrieb einer Kraftanlage bei größerer Wärmerückgewinnung verhindern, als einem Betrieb entspricht, bei dem die Gastemperaturen auf etwa 135° C bei Verlassen der Vorwärmer reduziert werden. Jedoch machen die Kohlenkosten und Belastungsfaktoren bei einer Kraftanlage eine größere Wärmerückgewinnung wünschenswert entsprechend Gastemperaturen von 121 und 113°C bei Verlassen der Vorwärmer, wodurch die Gastemperaturen auf etwa 116 oder 107°C bei Eintritt in die Staubsammler in einer gewöhnlichen Anordnung herabgesetzt würden.Experience has shown that when using certain types of coal as fuels, difficulties in removing fly ash from ordinary fuels Dust collectors occur when temperatures are 116 to 127 ° C. Difficulties show up at 127 ° C and are pronounced at 116 ° C, such as in the winter months and under low operating loads. This occurs especially at Open-air systems to days. This experience made it clear that the ordinary Arrangement of the preheater with downstream conventional dust collectors the operation prevent a power plant with greater heat recovery than an operation corresponds, at which the gas temperatures to about 135 ° C when leaving the preheater be reduced. However, the coal cost and stress factors make one Power plant a greater heat recovery desirable according to gas temperatures of 121 and 113 ° C when leaving the preheater, bringing the gas temperatures to about 116 or 107 ° C when entering the dust collector in an ordinary arrangement would be reduced.

Die Erfindung zielt darauf ab, diese Bedingungen durch Anordnung der Vorwärmer 10 und 11 in Reihe mit dem zwischengeschalteten Staubsammler 15 zu erreichen. Bei dieser Anordnung können die Gastemperaturen bestimmt auf 113° C herabgemindert werden, während das Gas beim Verlassen des im Strömungsweg der Luft stromabwärts liegenden Vorwärmers 11 noch eine Temperatur von etwa 150° C aufweist.The invention aims to meet these conditions by arranging the To reach preheaters 10 and 11 in series with the interposed dust collector 15. With this arrangement, the gas temperatures can definitely be reduced to 113 ° C while the gas is leaving the downstream in the flow path of the air lying preheater 11 still has a temperature of about 150 ° C.

Andererseits ist es erforderlich, daß der im Strömungsweg der Luft stromaufwärts liegende Vorwärmer 10 nicht allzu stark durch die eintretende aufzuwärmende Luft herabgekühlt wird, um Korrosionserscheinungen an den Wärmeübertragungsflächen durch Taupunktunterschreitung und ein Verstopfen des Durchlasses an dem kalten Ende des Vorwärmers zu verhindern.On the other hand, it is necessary that the air flow path upstream preheater 10 not to be heated too strongly by the incoming Air is cooled down to prevent corrosion on the heat transfer surfaces by falling below the dew point and clogging the passage at the cold end to prevent the preheater.

Um die gewünschte Lufttemperatur im stromaufwärts liegenden Vorwärmer 10 zu erreichen, führt eine Zufuhrleitung 20 vom Luftaustrittsrohr 21 des stromabwärts liegenden Vorwärmers 11 zum Eingang des Ventilators 23, wo eine Mischung mit der zu erwärmenden Luft stattfindet, die durch das Rohr 24 eingesaugt wird, ehe der Übergang in den stromaufwärts liegenden Vorwärmer 10 durch das Einlaßrohr 12 stattfindet. In der Zufuhrleitung 20 ist eine regelbare Drosselklappe 35 vorgesehen, die durch eine auf die Temperatur des in den stromaufwärts liegenden Vorwärmer 10 eintretenden Luft ansprechenden Vorrichtung betätigt wird. Bei dieser Anordnung wird die Temperatur der anfangs eintretenden Luft beispielsweise von 5 auf 74° C erhöht, ehe sie in den Luftvorwärmer 10 gelangt. Um die gewünschte Endgastemperatur aufrechtzuerhalten, führt eine Überbrückungsleitung 25 von der luftseitigen Verbindungsleitung 26 zwischen den beiden Vorwärmern 10 und 11 zum Luftaustrittsrohr 21 und mündet in dieses an einer Stelle,- die zwischen dem Beginn der Zufuhrleitung 20 und der dem Vorwärmer 11 eigenen Austrittsöffnung liegt. Eine Regelklappe 28 in der Überbrückungsleitung 25 wird durch eine Antriebsvorrichtung 29 betätigt, die auf die Temperatur in der Gasaustrittsleitung 30 anspricht. Die Luftrückleitung ist an die Luftaustrittsleitung 21 auf einer Seite einer Trennwand 33 angeschlossen, die axial zu dieser Leitung angeordnet ist, während die überbrückungsleiung 25 in die Luftaustrittsleitung 21 auf der ent-;egengesetzten Seite der Trennwand einmündet. Die Trennwand beginnt an dem dem Vorw ärmer 11 eigezen Luftaustritt und endigt an einer Stelle hinter ier Einmündung der Zufuhrleitung 20 in die Luftaus-:rittsleitung 21. Auf diese Weise wird erreicht, daß in die Zufuhrleitung 20 nur Luft mit der höchstmöglichen Temperatur gelangt, denn die durch die Überbrückungsleitung 25 zugeführte und weniger erwärmte Luft vermischt sich erst im Teil 33B der Luftaustrittsleitung mit der Luft, die den stromabwärts liegenden Vorwärmer 11 durchströmt hat.About the desired air temperature in the upstream preheater To achieve 10, a supply line 20 leads from the air outlet pipe 21 of the downstream lying preheater 11 to the entrance of the fan 23, where a mixture with the takes place to be heated air, which is sucked in through the pipe 24 before the Transition into the upstream preheater 10 takes place through the inlet pipe 12. In the supply line 20, a controllable throttle valve 35 is provided, which by one to the temperature of the upstream preheater 10 entering Air responsive device is actuated. With this arrangement, the temperature the initially entering air is increased, for example, from 5 to 74 ° C before it is in the air preheater 10 arrives. To maintain the desired end gas temperature, A bridging line 25 leads from the air-side connecting line 26 between the two preheaters 10 and 11 to the air outlet pipe 21 and opens into this a point - that between the beginning of the supply line 20 and that of the preheater 11 own outlet opening is located. A control valve 28 in the bypass line 25 is actuated by a drive device 29, which is based on the temperature in the Gas outlet line 30 responds. The air return line is to the air outlet line 21 connected on one side of a partition wall 33, which is axially to this line is arranged, while the bridging line 25 into the air outlet line 21 opens on the opposite side of the partition. The partition begins at the preheater 11 own air outlet and ends at a point behind At the confluence of the supply line 20 into the air outlet line 21. In this way it is achieved that in the supply line 20 only air with the highest possible temperature reaches, because the supplied through the bypass line 25 and less heated Air mixes with the air only in part 33B of the air outlet line has flowed through the downstream preheater 11.

Claims

PATENT APPEAL: 1. Heat exchanger system for gaseous media using two heat exchangers operated in series, characterized in that a supply line (20) from the outlet of the downstream heat exchanger (11), appropriately regulated by a throttle valve (35), is in the flow path of the medium to be heated the entry point of the upstream heat exchanger (10) and a bridging line (25), suitably regulated by a throttle valve (28), is provided between the entry point and the exit point of the downstream heat exchanger (11).

2. Plant according to claim 1, characterized in that that on the downstream heat exchanger (11) in the outlet line (21) of the heated medium a longitudinal partition (33) is provided, which is surrounded by heated medium on both sides, and that the supply line (20) on one side of the partition (33) connected to the outlet line (21) is.

3. Plant according to claim 2, characterized in that the bridging line (25) on the other side of the partition (33) connected to the outlet line (21) is.

4. Plant according to claim 1 or one of the following, characterized by the Arrangement of a temperature responsive device (34), which by the temperature of the one entering the upstream heat exchanger (10) to be heated Medium is controlled and the throttle valve (35) in the supply line (20) is operated.

5. Plant according to claim 1 or one of the following, characterized by the arrangement a temperature responsive device (29) responsive to the temperature of the from the heat exchanger located upstream in the flow path of the medium to be heated (10) responds to the escaping heat-emitting medium and the throttle valve (28) actuated in the bypass line (25). Considered publications: German Patent No. 935 273: Patent No. 5459 of the Office for Invention and Patent system in the Soviet occupation zone of Germany British patent specifications No. 688,656, 540,797; Paper No. 54-A-247 ASME Headquarters, October 27, 1954.