Röhrenwärmeaustauscher mit Rippenrohren und Stahlrohrseele. Die Erfindung bezieht sich auf einen Röhrenwärmeaustauseher mit Rippenrohren und Stahlrohrseele, insbesondere einen inneit von der zu erwärmenden Flüssigkeit durch strömten und aussen von heissen, chemisch aggressiven Gasen, vorzugsweise Rauchgasen, umspülten Hochdruck-Economiser.
Da die schmiedeeisernen Economiser den Säuren, Alkalien und sonstigen eliemischen Einflüssen der Heizgase nicht genügend Wi derstand leisten, ist die Benutzung gusseiser- ner Economiser üblich geworden.
Diese #vie- derum sind nachteilig bei höheren Betriebs drücken (etwa von 40 at ab) und höheren Betriebstemperaturen (etwa von<B>6000 C</B> ab), da das Gusseisen solchen Betriebsverhältnissen nicht gewachsen ist und altert, so dass die Rohre, insbesondere deren Rippen, sich ver biegen und rissig werden.
Bei der Entwicklung der Hochdraek- Economiser unterteilte man daher den Econo- miser in einen gusseisernen Rippenrohr-Eco- nomiser für den durch Korrosion besonders gefährdeten kälteren Teil der Rauehgase und einen schmiedeeisernen Economiser aus glatten Rohren für den heisseren Teil der Rauehgase. Die Unterteilung des Economisers in zwei konstruktiv völlig verschiedene Aggregate ist nachteilig für die Kosten,
In- standhalt-ang und Wartung der Anlage -Liiid beseitigt nicht sämtliche dem Economiser an haltenden grundsätzlichen Mängel.
Auch sind gusseiserne Rippenrohre mit Stahlrohrseele, aber aufgewalzten Flan- sehen bekannt. Die zwischen den Flanschen und der anliegenden ersten Rippe verbleiben den Zwischenräume gewähren den Rauch gasen einen freien Zutritt zur schmiedeeiser nen Stahlrohrseele und zerstören diese vor zeitig.
Rippenrohre, welche nielit durch Um giessen der Stahlrohrseele gebildet waren, er gaben mangelhafte Berührungsflächen zw!- chen beiden und damit schlechte Wärmeüber- tragungsverhältnisse. überdies konnten bei diesen bekannten Economisern die Umwen dungen der Rohre nicht eingematiert werden, um den Classtrom auch an den Umwendstel- len auszunützen, da die Schrauben an den Flanschen nachgezogen werden müssen.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der den bekannten Economiserausführungen anhaftenden Mängel. Sie lässt sich überall da gleich erfolgreich anwenden, wo Röhren- wärmeaustauseher unter ähnlichen<B>-</B> Bedingun gen wie Economiser durch Beheizung mittels chemisch aggressiver Gase betrieben werden. Ihr Hauptanwend#ngsgebiet bildet jedoch der Hochtemperatur- und Hochdruck-Economiser mit Stahlrohrseele.
Erfindungsgemäss besteht der Rippen- röhrenwärmeaustauscher aus einer Stahlrohr- seele, die auf ihren im Bereicli strömender Rauchgase gelegenen Abschnitten durch Um giessen mit rippentragenden Rohren gepan zert ist. Die aufgegossenen Gusseisenrolire können an den die Rippen tragenden Stellen grundringartige Verstärkungen- aufweisen, die bei der Herstellung zuletzt erkalten und dadurch sieh fest an die Stalilrolirseele an schmiegen.
Die von der Peripherie nach den Grundringen stärker werdenden Rippen kön nen ferner in Strömungsrichtung der Heiz- ,gase durcli hintereinanderliegende tiefe Ein- 2 schnitte in einzelne Lappen unterteilt sein, die wechselweise nach verschiedenen Seiten gewölbt sind.
Die in üblicher Weise untereinander par allelen, im Bereich strömender Rauchgase gelegenen Abschnitte der Stahlrohrseele sind vorzugsweise mit ihren umgossenen Rohr endstücken stopfbuchsenartig in Seitenschil- den abgedichtet und axial beweglich gelagert, während die Enden der hintereinander- geschalteten parallelen Abschnitte der Stahl- rohrseele ausserhalb des Rauchgasstromes in den zwischen den Seitenschilden und dem MLauerwerk gelegenen Räumen-,
vorzugsweise durch gerade und eingeschweisste schmiede eiserne Rohrstüeke miteinander verbunden sind.
Atisführangsbeispiele des Erfindungs gegenstandes werden an Hand der Zeich nung näher erläutert. Es stellen dar: Fig. <B>1</B> einen Querschnitt durch ein Eco- nomiserrohr, Fig. 2 einen Abschnitt des Economiser- rohres nach Fig. <B>1</B> an der Lagerstelle im Seitenschild, teilweise geschnitten, Fig. <B>3</B> ein Wärmeaustauscherrohr mit an derem Aufbau der Seitensehilde, Fig. 4,
<B>5</B> und<B>6</B> die als Aufbauelemente der Seitenseltilde -nach Fic. <B>3</B> dienenden Vier- kantflanschen der CI-Lissrohre in grösserem Massstabe, Fig. <B>7</B> und<B>8</B> einen automatiscli betrie benen Russbläser in Stirn- und Seitenansicht. Gemäss Fig. <B>1</B> und 2 ist die Stahlrohrseele <B>1</B> durch das umgossene Gusseisenrohr 2 ge panzert.
Das Rohr 2 hat Rippen<B>3,</B> die von grundringartigen Verstärkungen 4 des Rohres 2 ausgehend nach der Peripherie zu schwä- eher werden und in Strömungsriclitung der Gase (siehe Pfeil) durch tiefe Einschnitte<B>5</B> in einzelne hintereinanderliegende Lappen<B>6</B> unterteilt sind, die gemäss der Andeutung in Fig. 2 wechselweise nach verschiedenen Sei- ten gewölbte Form aufweisen und nach ihren Seitenrändern ebenfalls zugesehärft sind.
Die Endstücke<B>7</B> der Gussrohre 2 erstrecken sich bis über die stopfbuchsenartigen Abdicht-Lin- gen <B>8</B> der das Rohrgewicht aufnehmenden Seitenschilde<B>9</B> hinaus. Sie bewirken eine voll ständige Panzerung der Stahlrohrseele <B>1</B> innerhalb des heizgasdurchströmten Raumes und zugleich eine gasdichte Abtrennung dieses Raumes von dem von den Seitensellil- den <B>9</B> und dem Mauerwerk<B>10</B> begrenzten heizgasfreien Raum<B>11,</B> in den sogar frische Luft einsickern soll.
Der grundsätzliche Vorteil dieser Aus führung besteht darin, dass es nunmehr mit Hilfe eines einheitlich gestalteten Aggregates üiöglich ist, sowohl den schädlichen Einfluss chemisch aggressiver, heisser Gase von der Stahlrohrseele fernzuhalten als auch die Ge fahr mangelnder Festigkeit der Rohre bei hohen Betriebstemperaturen und -drücken zu beseitigen.
Die über die Seitenschilde hinausragenden Enden la der Stahlrohrseele werden zweck mässig bei der Montage unter Verwendung aufgeschobener Rundschablonen auf 4511 abge schrägt und mittels eingeschweisster gerader Zwischenstücke lb zu einem zusammenhän genden Rohrstrang verbunden.
Die Verwen dung gerader Zwischenstücke lb an Stelle der sonst üblichen Flanschkrümmer ermöglicht nicht nur eine vereinfachte Herstellung, son dern zugleich eine Raumersparnis infolge des geringeren notwendigen räumlichen Abstan des zwischen den Seitenschilden<B>9</B> und dem Mauerwerk<B>10.</B> Mit Hilfe der Stopfbuchsen- abdichtung <B>8</B> wird die im Raum<B>11</B> ungepan- zerte Stahlrohrseele auf ihren Abschnitten la und lb vor der korrodierenden Einwirkung der Gase geschützt;
dennoch werden die blanken, geschweissten Rohrverbindungen im Raum<B>11</B> zweckmässig z. B. durch Wasser glas und Asbest umkleidet. Auch kann der Raum<B>11</B> zwischen den Seitenschilden und dem Mauerwerk mit Asbest, Kieselgur oder ähnlichen der Wärmeausdehnung der Rohre nachgebenden, das heisst wärmeisolierenden Schuttmassen ausgefüllt werden. Die z. B. in einem Fluss hintereinander geschaltete Heiz- Räche durch die Rippenrohre erleichtert die Erhitzung des Economiserwassers bis zur Siedetemperatur.
In solchen Fällen vermei det man zweckmässig ein Sammelrohr, weil sonst beim Zusammentreffen -wasserhaltiger und dampfhaltiger Ströme der Dampf kon densiert und das Wasser in die so gebildeten Hohlräume knallend hineinstürzt. Erforder lichenfalls wird man dann entweder Knall- vermeidungsvorrichtungen verwenden oder ,Rohrenden direkt in den Kessel führen.
Die wechselseitige Wölbung der Rippen lappen<B>6</B> erhöht die Wärmeaufnahme aus den Gasen. Die sieh nach oben verjüngende Form der Lappen und der Rippen ergibt eine strö- mungsteehnisch günstige Form. Die Unter teilung der Rippen durch die Zwischenräume <B>5</B> in Verbindung mit der zur Achse zunehmen den Wandstärke der Rippen und den diese tragenden Grundringen 4 verhindert die sonst bei den angenommenen Betriebsbedin gungen häufigen., von den Randzonen der Rippen zur Achse fortschreitenden Rissbildun- gen, die bis zum Abplatzen und Herunter fallen ganzer Abschnitte der Gussröhre führen.
Die Endstücke<B>7</B> der Gussrohre sind zweckmässig möglichst glatt, da sie sich infolge der Wärmedehnungen gegenüber den Seiten schilden bewegen. Der Seitenschild enthält eine Ausnehmung, in welcher eine Packung angeordnet ist. Die Packung gestattet bei Wärmeausdehnung das axiale Gleiten des Stahlrohres, ohne dass die Abdichtung leidet. Ebenso können vertikale Verschiebungen stattfinden, wobei ebenfalls die Dichtigkeit nicht leidet.
Die zwischen den Rohrstücken la und lb vorzusehende stumpfe Schweissnaht lässt sieh leicht mit der erforderlichen mecha nischen Festigkeit herstellen, zumal ein Rohr bekanntlich bei wachsendem Innendruck weit früher längs aufplatzt, als dass es senkrecht zur Achsenrichtung abreisst.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, dass weder die zur Lagerung dienenden Endstücke<B>7,</B> noch die Seitenschilde<B>9</B> an den Lagerstellen einer be- sonderen Bearbeitung bedürfen, im Gegen satz zu den bekannten Flansehverbindungen, die genaue Stiehmasse, zahlreiche Schrauben sowie gutes Dichtungsmaterial erfordern und trotzdem bei den in Betracht kommer, den TemperaturÜnderungen erfahrungsgemäss nicht dicht sind, weil die schmiedeeisernen Schrauben bei stärkeren Temperaturschwan kungen sich anders ausdehnen als der Flansch;
dabei werden die Unterlagscheiben flach gedrückt, die Dichtung ist dann nicht mehr elastisch, ihre Wirkung geht verloren, und die Schrauben der Flanschverbindung müssen von Zeit zu Zeit nacligezogen werden. Dies macht es unmöglich, den Economiser üblicher Bauart mit Krümmern Lind Flanscii- verbindungen einzumauern.
Mängel dieser Art entfallen bei der beschriebenen Verbin dung zwischen den Rohrabschnitten la und lb. Das Einschweissen der Zwisehenstücke lb ergibt nicht nur eine absolut sichere Verbin- clung, sondern ist auch billiger als die üblichen Flanseliverbindlingen mit den zahl reichen Schrauben<B>je</B> Krümmer. Wenn die Zwischenstücke lb eingeschweisst sind und die Rohrleitung abgedrückt ist, ist sie prak tisch unbesehränkte Zeit dicht.
Will man ein Rippe#nrohr aus dem Economiser heraus nehmen, so bedarf es nur des Durchschnei- dens des Verbindungsstückes lb an einem, und des Endes la der Stahlrohrseele am an dern Ende des zu entfernenden Rippenrohres. Bei den üblichen Gusseisenkrümmern mussten zu gleichem Zwecke vier Flanschen mit min destens 24 Schrauben und. vier Dichtungen gelöst werden.
Das Fehlen von Flanschver- bindungen zwischen den RippeÜrohren. und ihren Verbindungsstücken und die dadurch bedingte dauernde vollkommene Betriebs sicherheit ermöglichen es, den Economiser wie einen Kessel einzumauern.
Die tragende Stahlrohrseele erleidet inner halb der in Betracht kommenden Abmessun gen keine schädlichen Forniveränderungen. Allerdings erfordern gussteehnische Gesichts punkte das Zusammenschweissen längerer, etwa zweier Drei-Meter-Rippenrohre, auf einer Sechs-Meter-Stahlrohrseele,
Es wird beispi*_ weise auf einer sechs Meter langen Stahlrohr- seele ein drei Meter langes Rohrende mit einem Flanseh und einem toten Stumpf um gossen und danach das andere Ende des Sechs-TVIeter-Rohres wieder mit einem Flansch und einem stumpfen Mittelende gegossen.
Die Verbind-angsstelle bzw. Lücke zwischen den beiden Gussmänteln wird durch imabhängig angefertigte halbe Gussrolirstücke geschlos sen und diese nach festem, warmem<B>Auf-</B> ziehen miteinander -Lind mit den stumpfen Enden der beiden Gussrohrmäntel ver schweisst. Das Formen der Rippenrohre auf einer Durchziehformmaschine vermeidet die sonst nötigen teuren Sandkerne, da diese durch die Stahlrohrseele ersetzt werden.
Den an den Economiser gestellten Anforderungen der Gas- und Wasserdichtheit, der Span nungsfreiheit der Lagerung, der Korrosions sicherheit für die Stahlrohrseele und der Sei- gerungsfreiheit der flanschlosen, umgegos senen Rippenrohre ist weitestgehend entspro chen.
Fig. <B>3</B> zeigt eine Ausführungsform ', bei der die die Economiserrohre tragenden Sei tenschilde<B>9</B> gemäss Fig. 2 ersetzt sind durch Vierkantflansche 12, die mit den Rippen rohren aus einem Stück bestehen und unter Zwischenfügting waagrechter und lotrechter Asbeststreifen zu einer gasclichten Wand zu sammengefügt sind. Ein solcher Aufbau der Seitenwände ist möglich, weil die geringfügi gen<B>,</B> Wärmedehnungen der benachbarten Rohrreihen zueinander nur Bruchteile eines Millimeters betragen.
Die Fig. 4,<B>5</B> und <B>6</B> zeigen den Vierkant- flansch 12 in grösserem Massstab. Die halb kreisförmigen beidseitig angeordneten Aus- nehmungen 1.4,<B>13</B> lassen einen dünnen Steg <B>1.5</B> stehen, der durch Zusammenstellen be nachbarter Vierkantflansche zu einem vollen Kreis ergänzt -wird.
An denjenigen Stellen, an denen Düsenrohre einer Russbläsereinrich- tang in den Rauchgasraum hineinragen, wer- 5 den die dünnen halbkreisförmigen Stege aus den Vierkantflansehen lierausgeschlagen. Man erhält auf diese Weise für den gesamten Economiser nur ein einziges Rippenrohr- modell mit Stahlrohrseele. In der Zeichnung nicht dargestellte Besiehtigungsluken von grösserem Durchmesser,
durch welche von Hand der Beschmutzungsgrad der Rippen festgestellt werden kann, können dadurch er halten werden, dass nach jeweils etwa fünf Rohrreihen ein U-Eisen zwischen die Econo- miserrohre gelegt wird, in das die durch Handlochdeckel verschliessbaren Öffnungen eingearbeitet sind. Wenndie Stege<B>15</B> vermie den werden sollen, lassen sich die Düsenrohre für den Russbläser auch durch entsprechende Durchbrechungen der U-Eisen hindurch führen.
Der Reinigung der Eeonomiserrohre kommt besondere Bedeutung zu, wenn dem Economiser durch Einmauerung die leichte Zugängliebkeit in hohem Mass genommen ist. Die innenreinigung der Rohre stellt kein schwieriges Problem dar, weil Hochdruck anlagen in der Regel mit einer Speisewasser aufbereitung für das Zusatzwasser zum Tur- billenkondensat versehen sind und die innere Korrosion der Rohre durch Sauerstoff erst im Verdampferraum des Kessels stattfindet.
Etwaige doch auftretende Kesselsteinablage- rungen können in üblicher Weise durch Hin- durchpumpen abgestumpfter Salzsäure oder gelegentlich eines Ausbaues des Economisers durch Ausbohren mit Hilfe von den bekann ten Kesselsteinausbohrungsvorriehtungen ent fernt werden.
Nicht weniger bedeutsam ist die Aussen reinigung der heizgasberührten Rippenrohre, wofür das Abblasen mit chemisch wirkenden Gasen, wie z. B. Ammoniakgasen, oder das Sandstrahlgebläse zur Verfügung stehen. Die infolge der hohen Betriebssicherheit des Beo- nomisers zulässige schwer zugängliche Ein fügung desselben in die Gesamtanlage lässt die Anwendung eines geeigneten automatisch betriebenen Russbläsers als besonders zweek- mässig erscheinen.
Dabei werden die Düsen rohre des Russbläsers an geeigneten Stellen durch die Seitenschilde hindurchgeführt, wo für beispielsweise die herauszubrechenden dünnen Stege<B>15</B> gemäss Fig. <B>6</B> vorgesehen sind. Die Fig. <B>7</B> und<B>8</B> zeigen eine solche Russ- bläsereinrichtung mit eelbsttätigem Betrieb in seiner prinzipiellen Ausgestaltung. Die La gerung des Rohres geschieht in den beiden Seitenschilden<B>9,</B> welche zugleich den rauch- gasdurchströniten Heizkanal des Economisers begrenzen.
Das Rohrsystem des Russbläsers ist von einem auf Achsen 21 und Rädern 22 fahr baren Wagen<B>23</B> gelagert (Fig. <B>7).</B> Sowohl die Drehbewegung eines jeden Düsenrohres 24 wie auch die Vor- und Zurückbewegun gen des Wagens mit den Düsenrohren werden von einem kleinen mitfahrend-en Elektro motor<B>25</B> erzeugt, der seine Drehbewegung über einen Schneckentrieb<B>26</B> sowie mit Hilfe mehrerer Kegelrädergetriebe <B>27</B> auf Zwi- sehenwellen <B>28</B> und mittels weiterer Kegel zahnräder<B>29, 30</B> auf die Düsenrohre 24 über trägt.
Zwei Düsenrohre oder eine andere be- sehränkte Anzahl derselben sind mit Ge windespindeln<B>31</B> versehen, die sich in an einem Seitenschild<B>9</B> des Speisewasservorwär- iners gelagerten und gegen Drehung gesicher ten Muttern<B>32 je</B> nach der Bewegungsrich tung des Russbläsers hinein- oder herauq- schrauben und damit die Translationsbewe- gung aller im Wagen gelagerten Düsenrohre gleiebmissig erzeugen.
Der Elektromotor<B>25</B> wird durch Endanschläge <B>33</B> oder mittels ähnlicher Umschalteinrielitungen an jedem llubende selbsttätig unigesteuert. Dies ist für die Wirtschaftlichkeit der ganzen Anlage von Bedeutung, weil die Handarbeit am heissen Beoliomiser sonst erfahrungsgemäss bisweilen unterblieb. Nunmehr kann der Russ- bläser während des Betriebes zu Zeiten, in denen überschüssiger Dampf zur Verfügung steht, in Betrieb gesetzt werden.
Die Zuführung des Dampfes zu den<B>Dü-</B> senrohren erfolgt von der Hauptleitung<B>35,</B> die am Gerüst<B>36</B> des Kesselmauerwerkes<B>ge-</B> halten ist, über die Gelenkrohre<B>37</B> und<B>38</B> sowie die Verteilerrohre<B>39</B> und 40, die durch einen oder mehrere Stutzen 41 (Fig. <B>8)</B> unter einander in Verbindung stehen. Von den Ver teilerrohren führen über Doppelstopfbüchsen 42 mit Labyrinthdicht-ung Anschlüsse zu den einzelnen Düsenrohren 24, die beispielsweise an den Stellen der ausgebrochenen Stege<B>15</B> gemäss Fig. <B>6</B> in den Rauchgasraum eintreten.
Die Anordnung dieser Durehtrittstellen kann derart ausgebildet sein, dass eine flache Scheibe 43 durch eine in einem nicht dar gestellten Gehäuse gelagerte Feder gegen die Wandung des Seitenschildes<B>9</B> angedrückt wird.
Während daher die in den Seitenschil den vorhandenen Durchbrechungen -wegen der Wärmedehnungen, Verschiebungen und sonstiger durch die Montage bedingten Un- genauigkeiten zweeks Vermeiclung von Rei bung und Kleminungen, die bei der Versehie- bung der Düsenrohre auftreten könnten, grosses Spiel für den Durchtritt der Düsen- ro.hre freilassen, schmiegen sich die Scheiben 43 der Oberfläche der Düsenrohre gut an, jedoch so,
dass das Düsenrohr sieh in der Scheibenbohrung längs verschieben kann. Da die Scheibe 43 längs der Wand<B>9</B> gleiten kann, ist lür eine spannungslose, hinreichend wirksame und dauerhafte Abdichtung des Rauchgasraumes gesorgt.
Auf jedes Verteilerrohr<B>39,</B> 40 ist oben ein Belüftungsventil 44 aufgesetzt, das als Rückschlagventil wirkt, indem es beim<B>Ab-</B> blasen der Düsenrohre infolge des Dampf druckes zugeschlagen wird, jedoch beim Still stand des Russbläsers die diesen umgebende Luft abzusaugen gestattet. Es wird so ver hindert, dass Gase durch den Schornsteinzug zu einem obern Düsenrohr hinein und zu einem andern untern wieder in den Gasrauin zurüekgesaugt werden, wodurch die Rohre infolge des Schwefelgehaltes der Gase und durch die bei der Kondensation der Dämpfe sich bildenden Schwefelsäure oder durch sonstige aggressive Gase zerstört werden.
Jedes Düsenrohr 24 erhält seine Längs- und Drehbewegung mittel-s eines zentralen Antriebes von einem aussen aufgesetzten Ke gelrad und seinen Dampf über eine Doppel- stopfbüchse 42, die aus einem in der Längs richtung durchbohrten Gehäuse besteht, in welches eine Anschlussspindel des Düsen rohres genau hineinpasst. Diese Spindel steht über einen Flansch mit dem eigentlichen<B>Dü-</B> senrohr in Verbindung.
Das Gehäuse' der Doppelstopfbüchse ist<B>in</B> der Mitte mit einer grossen Ausnehmung versehen, während die zu dem Düsenrohr Iiihrende Anschlussspindel an dieser Stelle Querbohrungen aufweist, so dass der Ausblasedampf aus dein durch Flanschverbindung angeschlossenen Vertei lerrohr<B>39</B> bzw. 40 über die Doppelstopf- büehse 42 zu dem betreffenden Düsenrohr 24 gelangen kann.
Auf dem dein Düsenrohr ent gegengesetzten Ende des durchbohrten Dampfaufnahmerohres befindet sich das Ke- gelantriebsrad <B>30.</B> Der Zweck der Doppel- stopfbüchse besteht also darin, nach aussen abzudichten und die Zuführung des Dampfes zu den rotierenden Düsenrohren 24 zu ge währleisten.
Das Leckwasser der Doppelstopfbüchsen 42 sowie das von den Verteilerrohren<B>39,</B> 40 kommende Kondensat steht über die kleinen Sammelrohrleitungen 45 in Verbindung mit dein an tiefster Stelle angeordneten Sammel gefäss 46, welches gross genug ist, um das Kondensat des gesamten Rohrsystems vor An lassen des Motors aufnehmen zu können. Dem gegenüber ist der Durchmesser des in den Rauchgaskanal frei mündenden Abfluss- rohres 47, welches zur Entleerung des Sain- melbehälters dient, klein genug, um eine wesentliche Senkung des Dampfdruckes beim Abblasen zu vermeiden.
Ein kleines Rohr von <B>10</B> inm Durchmesser reicht für diesen Zweck aus.
Tubular heat exchanger with finned tubes and steel tube core. The invention relates to a tubular heat exchanger with finned tubes and a steel tube core, in particular a high-pressure economiser which is flowed inside by the liquid to be heated and surrounded by hot, chemically aggressive gases, preferably flue gases, outside.
Since the wrought-iron economisers do not offer sufficient resistance to the acids, alkalis and other electrical influences of the heating gases, the use of cast-iron economisers has become common.
These # in turn are disadvantageous at higher operating pressures (from about 40 at) and higher operating temperatures (from about 6000 C), since the cast iron cannot cope with such operating conditions and ages so that the Pipes, especially their ribs, bend ver and crack.
When developing the high-draft economiser, the economiser was therefore divided into a cast iron finned tube economiser for the colder part of the rough gases, which is particularly at risk from corrosion, and a wrought iron economiser made from smooth tubes for the hotter part of the rough gases. The division of the economizer into two structurally completely different units is disadvantageous for the costs,
Upkeep and maintenance of the system Liid does not eliminate all of the fundamental deficiencies in the economiser.
Cast-iron finned tubes with a steel tube core but rolled-on flanges are also known. The spaces between the flanges and the adjacent first rib allow the smoke gases free access to the wrought-iron tubular steel core and destroy it prematurely.
Finned tubes, which were never formed by casting around the steel tube core, gave inadequate contact surfaces between the two and thus poor heat transfer conditions. In addition, with these known economizers, the turns of the pipes could not be mottled in order to utilize the clas flow also at the turning points, since the screws on the flanges have to be retightened.
The invention aims to avoid the deficiencies inherent in the known economiser designs. It can be used equally successfully wherever tubular heat exchangers are operated under similar <B> - </B> conditions as economisers by heating with chemically aggressive gases. Their main area of application, however, is the high-temperature and high-pressure economiser with a steel tube core.
According to the invention, the finned-tube heat exchanger consists of a steel tube core, which is coated with finned tubes on its sections located in the area of flowing flue gases by casting around it. The cast iron rolls can have base ring-like reinforcements at the points bearing the ribs, which are the last to cool during manufacture and thus cling firmly to the Stalilrolirseele.
The ribs, which become stronger from the periphery towards the base rings, can also be divided into individual lobes in the direction of flow of the heating gases by deep incisions lying one behind the other, which are alternately curved on different sides.
The sections of the steel pipe core, which are usually parallel to one another in the area of flowing smoke gases, are preferably sealed with their encapsulated pipe end pieces like a stuffing box in side shields and are axially movably supported, while the ends of the parallel sections of the steel pipe core connected one behind the other are outside the smoke gas flow in the rooms between the side shields and the masonry,
are preferably connected to one another by straight and welded wrought iron pipe sections.
Atisführangsbeispiele the subject of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. The figures show: FIG. 1 a cross section through an economizer pipe, FIG. 2 a section of the economizer pipe according to FIG. 1 at the bearing point in the side plate, partially cut , Fig. 3 A heat exchanger tube with a different structure of the side shield, Fig. 4,
<B> 5 </B> and <B> 6 </B> as structural elements of the side seltilde -according to Fic. <B> 3 </B> serving square flanges of the CI-Liss pipes on a larger scale, Fig. <B> 7 </B> and <B> 8 </B> an automatically operated sootblower in front and side view. According to FIGS. 1 and 2, the steel tube core <B> 1 </B> is armored by the cast iron tube 2.
The pipe 2 has ribs <B> 3 </B> which, starting from the base ring-like reinforcements 4 of the pipe 2, become thicker towards the periphery and in the flow direction of the gases (see arrow) through deep incisions <B> 5 </ B > are subdivided into individual lobes <B> 6 </B> lying one behind the other, which, according to the indication in FIG. 2, alternately have a shape curved towards different sides and are likewise sharpened towards their side edges.
The end pieces <B> 7 </B> of the cast iron pipes 2 extend beyond the gland-like sealing lines <B> 8 </B> of the side plates <B> 9 </B> which take up the pipe weight. They bring about complete armoring of the steel tube core <B> 1 </B> within the space through which the heating gas flows and at the same time a gas-tight separation of this space from the side panels <B> 9 </B> and the masonry <B> 10 < / B> limited space <B> 11 </B> free of hot gas, into which even fresh air should seep in.
The basic advantage of this design is that it is now possible, with the help of a uniformly designed unit, to keep the harmful influence of chemically aggressive, hot gases away from the steel pipe core and to avoid the risk of insufficient strength of the pipes at high operating temperatures and pressures remove.
The protruding over the side shields ends la of the steel tube core are expediently bevelled during assembly using slid-on round templates on 4511 and connected by means of welded straight spacers lb to form a coherent pipe string.
The use of straight intermediate pieces lb instead of the otherwise usual flange bends not only enables simplified manufacture, but also saves space due to the smaller spatial spacing required between the side plates 9 and the masonry 10. </B> With the help of the stuffing box seal <B> 8 </B> the unarmoured steel pipe core in space <B> 11 </B> is protected on its sections la and lb from the corrosive effects of the gases;
Nevertheless, the bare, welded pipe connections in room <B> 11 </B> are expediently z. B. covered by water glass and asbestos. The space 11 between the side shields and the masonry can also be filled with asbestos, kieselguhr or similar rubble that yields to the thermal expansion of the pipes, that is, heat-insulating rubble. The z. B. heating areas connected one behind the other in a river through the finned tubes facilitate the heating of the economizer water to the boiling point.
In such cases, it is advisable to avoid a collecting pipe, because otherwise when water-containing and steam-containing streams meet, the steam condenses and the water crashes into the cavities formed in this way. If necessary, you will either use bang avoidance devices or lead the pipe ends directly into the boiler.
The alternating curvature of the ribs lobes <B> 6 </B> increases the heat absorption from the gases. The shape of the tabs and the ribs that taper upwards results in a shape that is favorable in terms of flow. The subdivision of the ribs by the interspaces <B> 5 </B> in connection with the increasing wall thickness of the ribs towards the axis and the base rings 4 supporting them prevents the otherwise common conditions under the assumed operating conditions., From the edge zones of the ribs to Axis of progressive crack formations that lead to whole sections of the cast pipe flaking and falling down.
The end pieces <B> 7 </B> of the cast iron pipes are expediently as smooth as possible, since they move as a result of the thermal expansion against the side shields. The side plate contains a recess in which a pack is arranged. The packing allows the steel pipe to slide axially in the event of thermal expansion without the seal suffering. Vertical shifts can also take place, whereby the tightness does not suffer either.
The butt weld seam to be provided between the pipe sections la and lb can easily be produced with the required mechanical strength, especially since a pipe is known to burst longitudinally much earlier with increasing internal pressure than it tears off perpendicular to the axial direction.
A further advantage of the arrangement described is that neither the end pieces 7, which are used for mounting, nor the side plates 9 need special processing at the bearing points, in contrast to this the well-known flange connections, which require exact mass, numerous screws and good sealing material and yet experience has shown that the temperature changes are not tight because the wrought iron screws expand differently than the flange in the case of greater temperature fluctuations;
the washers are then pressed flat, the seal is then no longer elastic, its effect is lost, and the screws of the flange connection have to be tightened from time to time. This makes it impossible to wall up the economiser of conventional design with elbows and flange connections.
Defects of this type do not apply to the connection described between the pipe sections la and lb. Welding in the connecting pieces 1b not only results in an absolutely secure connection, but is also cheaper than the usual Flanseliverbindlingen with the numerous screws <B> each </B> elbow. When the spacers lb are welded in and the pipeline is pressed, it is practically sealed for an indefinite period of time.
If you want to take a finned tube out of the economiser, you only need to cut through the connecting piece Ib at one end and the end 1a of the steel tube core at the other end of the finned tube to be removed. With the usual cast iron bends, four flanges with at least 24 screws and. four seals are loosened.
The lack of flange connections between the finned tubes. and their connecting pieces and the resulting permanent and complete operational safety make it possible to wall up the economiser like a boiler.
The load-bearing tubular steel core does not suffer any harmful shape changes within the dimensions in question. However, structural aspects require the welding together of longer, roughly two three-meter finned tubes on a six-meter steel tube core,
For example, a three-meter-long pipe end with a flange and a dead stump is poured around a six-meter-long steel pipe core and then the other end of the six-meter pipe is poured again with a flange and a blunt middle end.
The connection point or gap between the two cast shells is closed by half pieces of cast iron roll that are manufactured depending on the construction and, after being pulled tightly and warmly, these are welded together with the butt ends of the two cast iron pipe shells. Shaping the finned tubes on a drawing machine avoids the otherwise necessary expensive sand cores, as these are replaced by the steel tube core.
The requirements placed on the economiser in terms of gas and water tightness, freedom from tension in the bearings, corrosion protection for the steel tube core and freedom from segregation of the flangeless, cast finned tubes are largely met.
FIG. 3 shows an embodiment in which the side shields 9 carrying the economiser tubes according to FIG. 2 are replaced by square flanges 12 which are made in one piece with the finned tubes and with the interposition of horizontal and vertical asbestos strips to form a gas-clear wall. Such a construction of the side walls is possible because the slight thermal expansions of the adjacent rows of tubes to each other are only a fraction of a millimeter.
4, <B> 5 </B> and <B> 6 </B> show the square flange 12 on a larger scale. The semi-circular recesses 1.4, 13, arranged on both sides, leave a thin web, which is supplemented to form a full circle by joining adjacent square flanges.
At those points where nozzle pipes of a soot blower device protrude into the flue gas space, the thin semicircular webs are knocked out of the square flanges. In this way, only a single finned tube model with a steel tube core is obtained for the entire economiser. Access hatches of larger diameter, not shown in the drawing,
by means of which the degree of soiling of the ribs can be determined by hand, can be obtained by placing a U-iron between the economiser tubes after every five rows of tubes, in which the openings that can be closed by handhole covers are incorporated. If the webs <B> 15 </B> are to be avoided, the nozzle pipes for the sootblower can also be guided through corresponding openings in the U-iron.
The cleaning of the Eeonomiser pipes is of particular importance if the economiser is largely deprived of easy accessibility due to walling. Cleaning the inside of the pipes is not a difficult problem because high-pressure systems are usually provided with feed water treatment for the make-up water for the turbo-bile condensate and the internal corrosion of the pipes due to oxygen only takes place in the boiler's evaporator chamber.
Any scale deposits that do occur can be removed in the usual way by pumping through truncated hydrochloric acid or, occasionally, by removing the economizer by drilling out with the aid of the known scale drilling devices.
No less important is the external cleaning of the finned tubes in contact with the hot gas, for which the blowing off with chemically acting gases, such as. B. ammonia gases, or the sandblasting fan are available. The difficult-to-access inclusion of the beonomizer in the overall system, which is permissible due to the high operational reliability, makes the use of a suitable, automatically operated sootblower appear particularly expedient.
The nozzle pipes of the sootblower are passed through the side shields at suitable points where, for example, the thin webs 15 to be broken out according to FIG. 6 are provided. FIGS. 7 and 8 show such a soot blower device with automatic operation in its basic configuration. The pipe is stored in the two side shields <B> 9, </B> which at the same time limit the heating channel of the economizer through which flue gas flows.
The pipe system of the sootblower is mounted on a carriage <B> 23 </B> which is movable on axles 21 and wheels 22 (Fig. 7). </B> Both the rotary movement of each nozzle pipe 24 and the forward and backward movements of the carriage with the nozzle pipes are generated by a small electric motor <B> 25 </B> that moves with it, which its rotary movement via a worm drive <B> 26 </B> and with the help of several bevel gears <B> 27 </B> on intermediate shafts <B> 28 </B> and by means of further bevel gears <B> 29, 30 </B> on the nozzle pipes 24.
Two nozzle pipes or another limited number of these are provided with threaded spindles <B> 31 </B> which are mounted in nuts <B> 9 </B> on a side plate <B> 9 </B> of the feed water preheater and secured against rotation B> 32 depending </B> according to the direction of movement of the sootblower screw in or out and thus generate the translational movement of all nozzle pipes stored in the car.
The electric motor <B> 25 </B> is automatically unregulated by end stops <B> 33 </B> or by means of similar switching device lines at each end of the window. This is important for the profitability of the entire system, because experience has shown that otherwise manual work on the hot Beoliomiser was sometimes omitted. The soot blower can now be put into operation during operation at times when excess steam is available.
The steam is supplied to the <B> nozzle </B> nozzle pipes from the main line <B> 35 </B> that on the framework <B> 36 </B> of the boiler masonry <B> ge - </ B > is held, via the articulated pipes <B> 37 </B> and <B> 38 </B> and the distribution pipes <B> 39 </B> and 40, which are connected by one or more nozzles 41 (Fig. <B > 8) </B> are related to each other. From the distributor pipes, via double stuffing boxes 42 with labyrinth seals, connections lead to the individual nozzle pipes 24, which enter the flue gas chamber, for example, at the points of the broken webs <B> 15 </B> according to FIG. 6 .
The arrangement of these penetration points can be designed in such a way that a flat disk 43 is pressed against the wall of the side plate <B> 9 </B> by a spring mounted in a housing (not shown).
While the openings in the side shield, due to the thermal expansion, displacements and other inaccuracies caused by the assembly, allow for the passage of the nozzles to avoid friction and pinching that could occur when the nozzle pipes are moved - Leave the pipes free, the disks 43 cling to the surface of the nozzle pipes, but in such a way that
that the nozzle tube can move lengthways in the disk bore. Since the disc 43 can slide along the wall 9, a tension-free, sufficiently effective and permanent sealing of the smoke gas space is ensured.
On top of each distribution pipe 39, 40 there is a ventilation valve 44 which acts as a check valve in that it is closed when the nozzle pipes are blown off as a result of the steam pressure, but during shutdown the sootblower was allowed to suck out the surrounding air. This prevents gases from being sucked in through the chimney to an upper nozzle pipe and to another down again into the gas room, whereby the pipes are caused by the sulfur content of the gases and by the sulfuric acid formed during the condensation of the vapors or by other means aggressive gases are destroyed.
Each nozzle tube 24 receives its longitudinal and rotary movement by means of a central drive from an externally attached cone wheel and its steam via a double stuffing box 42, which consists of a housing pierced in the longitudinal direction, into which a connecting spindle of the nozzle tube exactly fits in. This spindle is connected to the actual <B> nozzle </B> tube via a flange.
The housing of the double stuffing box is provided with a large recess in the middle, while the connecting spindle leading to the nozzle pipe has transverse bores at this point, so that the blow-out steam from the manifold pipe 39 connected by a flange connection </B> or 40 can reach the relevant nozzle tube 24 via the double stuffing sleeve 42.
The conical drive wheel <B> 30. </B> is located on the opposite end of the drilled steam pick-up tube from the nozzle tube. The purpose of the double stuffing box is therefore to seal the outside and to feed the steam to the rotating nozzle tubes 24 ensure.
The leakage water from the double stuffing boxes 42 and the condensate coming from the distribution pipes 39, 40 are connected via the small collecting pipes 45 to the collecting vessel 46 located at the lowest point, which is large enough to hold the condensate of the whole To be able to record pipe system before starting the engine. On the other hand, the diameter of the discharge pipe 47 which opens freely into the flue gas channel and which is used to empty the sludge container is small enough to avoid a significant reduction in the vapor pressure when blowing off.
A small tube <B> 10 </B> in diameter is sufficient for this purpose.