170961. lajstromszámú szabadalom • Univerzális kazán forró gázok hőhasznosítására

3 170961 4 nyitva, sokkal nagyobb futófelülettel kell ellátni, így érthető törekvés, hogy a már beépített fűtőfelületek jobb kihasználása érdekében a belépő füstgáz hőmérsékletét növeljék, amit póttüzeléssel érnek el oly képpen, hogy a füstgázban levő oxigént felhasználó speciális égőkkel a füstgázt felmelegítik. Ilyen berendezés pl. a Saarbrücken Stadtwerke (NSzK) ALSTHOM gyártmányú gázturbinájához kapcsolt hőhasznosító kazán, melyet a gyár prospektusa ismertet. (Kemencéknél a póttüzelés a kazán előtti füstcsatorna szakaszba épített égőkkel történik.) A nagy fajlagos beruházási költségű füstgázkazán jobb kihasználása érdekében gyakran még egy kívánalom vetődik fel: legyen alkalmas a kazán a gázturbinától független, hagyományos tüzeléses üzemmódban a névleges vagy más előírt tljesítmény leadására is. (Különösen fontos lehet ez a cél a kis "üzemóraszámú gázturbináknál, de minden szakaszos üzemű berendezésnél is.) E feladat megoldására helyettesítő tüzelés alkalmazható, melynek jelenleg ismert módjai a következők: - Füstgázgenerátor alkalmazása, amely a tüzelőanyag nagy légfelesleggel való eltüzelését teszi lehetővé. Ilyen berendezés a gyári ismertető szerint a Görlitz Maschinenbau (NDK) GT-25 típusú gázturbinájához kapcsolt hőhasznosító kazán. - Helyettesítő tüzelés külön tűztérkamrában és a keletkező nagyhőmérsékletű füstgázok lehűtése a kazánt elhagyó füstgázok egy részének visszavezetésével. Ezzel a módszerrel üzemel a vonatkozó prospektus szerint a Bratislava I. Fűtőerőmű ST—25 típusú gázturbinájához kapcsolt hőhasznosító kazán. Mindkét eljárás a gázturbina füstgázmennyiségének, hőmérsékletének és ezáltal a hőhasznosító üzemmódnak megközelítését teszi ugyan lehetővé, de hátránya, hogy rossz hatásfokú, terjedelmes berendezéseket (füstgázgenerátorokat, ventillátorokat) kíván és jelentős az önfogyasztása. A fentiek szerint a technika mai állását mutató, az előzőkben ismertetett berendezések alapvető hátránya, hogy egyik sem ad olyan univerzális megoldást, amely egyetlen berendezéssel, mimális beruházással lehetővé tenné a fentiekben vázolt három cél elérését, vagyis az ipari kemence vagy más berendezés füstgázainak hőhasznosítását, póttüzelést a kazán teljesítményének fokozására és jó hatásfokú helyettesítő tüzelést a technológiai berendezés üzemszünetében. A találmány célja olyan hőhasznosító berendezés kialakítása, mely alkalmas az előzőkben vázolt valamennyi, a hőhasznosító kazánok jellegzetességéből fakadó feladat gazdaságos megoldására. A találmány lényege, hogy az univerzális kazánnak a csőkötegek között a csőkötegeket két részre osztó tűztere van, a tűztér több oldalát maguk a csőkötegek képezik és a füstgáz irányítására elzáró illetve terelő elemei, csappantyúi vannak. A találmány szerinti kazán tűzteréből a füstgáz két irányban távozhat konvektív fütőfelületeken keresztül. A csőkötegek külső oldalán, a füstcsatornában elhelyezett csappantyúkkal a tűztérből kiáramló füstgáz két irányba terelhető. A tűztér falait részben a két oldalon elhelyezett csőkötegek, részben a tűztér miatt széthúzott csőkötegek összekötő csőszakaszai, részben a tűztér fala mentén 5 több rétegben tovább vezetett csőkígyók, esetleg a tűztér falai mentén e célra kialakított csőrendszerek hűtik. A párhuzamosan vezetett csövek száma, a csövek mérete, osztása és a falszerkezet hőállósága alapján határozható meg. A tűztér helye 10 és mérete a helyettesítő tüzelés kívánt teljesítményétől függ, mivel egyrészt az elégetendő tüzelőanyag számára meghatározott méretű tűztérre van szükség, másrészt a füstgázok lehűtésére megfelelő mennyiségű konvektív felület szükséges. Ez a fűtő-15 felület - ha azt kívánjuk, hogy a helyettesítő tüzelés teljesítménye azonos legyen a hőhasznosító üzem teljesítményével — a kazán teljes futófelületének kb. 50-60%-a. A helyettesítő tüzelés füstgázai által átáramoltatott fűtőfelület nagyságát az a 20 körülmény korlátozza, hogy a füstgázt nem lehet a harmatpont alá hűteni, mert részben a csőkötegeket, részben az acéllemezből készített füstcsatornákat, továbbá a kéményt a korrózió veszélyétől védeni kell. A találmány alapján, a fűtőfelületek 25 kapcsolásának megfelelő módosításával, hőhasznosító gőzkazán is építhető. A találmány szerinti kazán egy példaképpeni kialakítását gázturbinánál a rajzok szemléltetik. Az 1. és 2. ábra egy hőhasznosító forróvízkazánt ábrá-30 zol hőhasznosító üzemmódban hossz illetve keresztmetszetben. A 3. és 4. ábra ugyan ezt a kazánt helyettesítő tüzeléses üzemmódban, ugyancsak hossz, illetve keresztmetszetben ábrázolja. Az 5. és 6. ábra egy önhordó csőkígyó-szakasz szerkezeti fel-35 építését oldalnézetben illetve metszetben mutatja be. A kazán működése hőhasznosító üzemmódban az 1. és 2. ábra szerint a következő: 40 A gázturbinából érkező füstgázok a 2 csappantyú nyitott és a 9 csappantyú zárt állása mellett jutnak az 1 füstcsatornán keresztül a 3, majd a 4 csőkötegekbe, miközben lehűlnek és az 5 csappantyú nyitott állása mellett a 6 kürtőn ke-45 resztül a szabadba távoznak. Póttüzeléses üzemben a kapcsolás és ezzel a füstgázok útja az előzőekben leírtakkal azonos, de a 8 égő segítségével a 7 tűztérben a gázturbina füstgázaiban levő oxigén felhasználásával tüzelőanyag égethető el. Ennél az 50 üzemmódnál a 10 kémély a 9 csappantyúval zárva van, a füstgázokat a gázturbina kipufogó nyomása hajtja keresztül a fűtőfelületeken. Helyettesítő tüzeléses üzemmódban a kazán működése a 3. és 4. ábra szerint a következő: 55 A rajzokon nem ábrázolt ventillátoroktól érkező égéslevegővel a 7 tűztérre szerelt 8 égőkben tüzelőanyagok égetünk el. A keletkező füstgáz az égéslevegő ventillátorok segítségével kialakított tűztéri 60 túlnyomás hatására a 3 csőkötegen áthaladva a 2 csappantyú zárt és a 9 csappantyú nyitott állása mellett a 10 kéményen keresztül a szabadba jut. Ebben a kapcsolásban a 4 csőköteg csak sugárzó hőt kap, füstgázok nem áramlanak rajta keresztül 65 és a konvektív hőcserében nem vesz részt. 2