DE1093942B - Strahlungsdampferzeuger - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Strahlungsdampferzeuger mit durch zwei praktisch gasdichte Trennwände in drei einzeln regelbare parallele Rauchgaszüge unterteilten Berührungszug, der Heizflächen des Frischdampfüberhitzers und des Zwischenüberhitzers enthält, und mit einer Schmelzfeuerung, welche durch einen über dem Schmelzraum angeordneten Strahlungsraum mit dem Berührungszug verbunden ist, sowie einer Einrichtung zur Einführung von abgekühlten Rauchgasen in die Feuerung und besteht darin, daß der Schmelzraum, der Strahlungsraum und der Berührungszug mit derselben Symmetrieachse in an sich bekannter Weise lotrecht übereinander angeordnet sind und daß der als Reckteckprisma ausgebildete Schmelzraum in der zu den Trennwänden parallelen, waagerechten Richtung annähernd dieselbe Breite hat wie der Strahlungsraum und der Berührungszug, während seine dazu senkrechte, waagerechte Ausdehnung bedeutend kleiner ist als die entsprechenden Abmessungen des Strahlungsraumes und des Berührungszuges.

Strahlungsdampferzeuger mit durch zwei praktisch gasdichte Trennwände in drei einzeln regelbare parallele Rauchgaszüge unterteiltem Berührungszug, der Heizflächen des Frischdampfüberhitzers und des Zwischenüberhitzers enthält, sind bekannt. Bei ihnen dient gewöhnlich ein Umgehungszug, in dem sich keine Überhitzerheizfläche befindet, dazu, die Gasverteilung so vorzunehmen, daß die gewünschten Dampftemperaturen eingehalten werden können. Bei dieser bekannten Anordnung ist somit den drei Überhitzerzügen ein nicht mit Uberhitzerheizflächen besetzter Umführungszug parallel geschaltet, um die für die Überhitzung nicht benötigten Feuergase nutzbringend abzuführen. Ferner ist auch eine Einrichtung vorgesehen, um aus dem Abgaskanal abgekühlte Rauchgase in den Feuerraum zurückzuführen und auf diese Weise eine Vorregelung in der Weise zu bewirken, daß bei Teillast die Dampftemperatur nicht oder weniger stark absinkt.

Um Strähnenbildung in den Feuergasen, die sich auf die Verteilung in den parallel geschalteten Überhitzerzügen störend auswirken würde, zu vermeiden, wird bei der bekannten Anordnung U-förmige Zugführung mit vorgeschalteten, als Drosselwiderstand wirkenden Heizflächengruppen angewendet. Ferner ist in der bekannten Anordnung auch die hilfsweise Anwendung von Heißdampfkühlern enthalten.

_ Aufgabe der Erfindung ist, die bekannte Anordnung einfacher und wirksamer zu gestalten, um Störungsmöglichkeiten auszuschalten. Eine bekannte Störungsquelle im Feuerungsbetrieb ist die Strähnenbildung, welche durch die hohe kinematische Zähigkeit der heißen Feuergase verursacht wird. Um die notwendige gleichmäßige Vermischung mit den rückgeführten Strahlungs dampf erz euger

Anmelder:

Deutsche Babcock & Wilcox Dampfkessel-Werke Aktien-Gesellschaft,
Oberhausen (RhId.), Duisburger Str. 375

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. Juli 1956

Paul H. Koch, BernardsvUle, N. J.,
und Arthur J. Hughes, Packanack Lake, N. J.

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

Rauchgasen sicherzustellen, wird eine weitgehende, doppelt symmetrische Gestaltung der Gaszüge gemäß der Erfindung vorgesehen. Hierdurch werden die ungleiche Gasverteilung, das sogenannte Schiefliegen der Flamme, und die dadurch bedingten ungleich starken Schlackenansätze an den Wänden des Strahlungsraumes, insbesondere in der Nähe der Kanten, vermieden.

Die durch die doppelt symmetrische Anordnung erzielte Gleichmäßigkeit der Strömung kann nur bei lotrechter, gleichachsiger Anordnung voll wirksam werden, bei der die Strömung nicht durch Wirbelungen, wie sie bei Umlenkungen entstehen, gestört wird. Die Schmelzfeuerung ist für diese Anordnung besonders geeignet, weil die Flugasche, obwohl mengenmäßig geringer als bei anderen Feuerungen, infolge des Durchlaufens der Temperaturzone des teigigen Zustandes besonders zu Ansinterungen neigt, welche durch Ungleichmäßigkeiten der Strömung begünstigt werden. Durch Zumischen abgekühlter Rauchgase zu den Feuergasen im Bereiche des teigigen Zustandes kann die Erstreckung dieser gefährlichen Zone verkürzt werden. Die Voraussetzung für die volle Wirksamkeit ist auch hierbei die gleichmäßige symmetrische Verteilung der Rauchgase auf den Feuergasstrom.

Der Wegfall des Umführungszuges kommt einerseits der angestrebten symmetrischen Ausbildung, andererseits der ebenfalls angestrebten Vereinfachung zugute. Schließlich begünstigt die vorgeschlagene Maßnahme die an sich bekannte Aufhängung der druckführenden

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Teile des Dampferzeugers im Traggerüst, sei es mittels Ankern oder druckführenden Rohren.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist in den Abbildungen dargestellt.

Abb. 1 gibt einen Schnitt längs der lotrechten Nebensymmetrieebene wieder,

Abb. 2 einen waagerechten Schnitt durch die Achsen der Zyklonmuffeln,

Abb. 3 einen dazu parallelen Schnitt durch die Achsen der Rauchgasrückführdüsen,

Abb. 4 einen waagerechten Schnitt durch den unterteilten Berührungszug,

Abb. 5 eine schematische Darstellung der Schaltung der Heizflächen im Zwangdurchfluß;

Abb. 6 stellt die zusätzliche Brennkammerabstützung dar, wovon

Abb. 7 ein Detail zeigt.

Der Dampferzeuger besteht aus den Brennräumen 1, dem Schmelzraum 2, dem Strahlungsraum 3, dem Berührungszug 4, dem Abgaskanal 5, dem regenerativen ao Lufterhitzer 6, dem Fuchs 7 und dem Flugaschenfänger 8, aus dem die Rauchgase in den nicht dargestellten Kamin strömen. Die Frischluft wird von dem Gebläse 9 durch den Lufterhitzer 6 gedruckt und strömt als Heißluft durch die Kanäle 10 den tangential einblasend an den Mänteln der Zyklonmuffeln 1 angeordneten Zweitluftdüsen zu. Der feinkörnig aufbereitete Brennstoff wird aus den Bunkern 11 mittels Zuteilern 12 den an den Stirnseiten der Muffeln 1 angeordneten Brennerköpfen zugeführt, in welche ein Teilstrom der Heißluft in bekannter Weise tangierend eingeführt wird. Aus dem Abgaskanal 5 entnimmt das Gebläse 13 durch einen Stutzen 14 abgekühlte Rauchgase und drückt sie in regelbarer Menge durch die Kanäle 15 in den Ringkanal 16, der durch im Querschnitt veränderbare Düsen 17 (Abb. 3) mit dem Schmelzraum 2 verbunden ist.

Die Brennräume 1 und der Schmelzraum 2 sind bis zu den Düsen 17 in bekannter Weise mit Stiftrohren verkleidet, welche mit feuerfester Masse abgedeckt sind. Die Wände des Strahlungsraumes 3 bestehen aus nicht verkleideten Kühlrohren. Diese Wände setzen sich als Wände des Berührungszuges 4 fort und sind mit ihren oberen Enden durch Trageanker mit dem Kesselgerüst verbunden. Der dargestellte Dampferzeuger ist entworfen als Zwangdurchflußkessel zur Erzeugung von 1300 t/h Dampf von 253 atü und 565° C bei einem Speisedruck von 314 atü. Von den beiden Zwischenüberhitzern erhitzt der eine 1150 t/h Dampf bei 91 atü von 412 auf 585° C, der andere 900 t/h Dampf bei 23 atü von 400 auf 585° C.

Die Achsen der Muffeln 1 liegen in einer waagerechten Ebene (Abb. 2). Der waagerechte Querschnitt des Schmelzraumes 2 ist ein langgestrecktes Rechteck, an dessen Breitseiten die Muffeln 1 paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Feuergase treten aus den zentralen Düsen in den Schmelzraum 2 über, die Schlacke fließt durch Stirnwandöffnungen 18 in ihn ab. Zwischen je zwei einander gegenüberliegenden Muffeln ist im Boden des Schmelzraumes eine Schlackenabflußöffnung 19 vorgesehen.

Bei Vollast prallen die aus den Muffeln austretenden Feuergasströme aufeinander und verbrauchen einen Großteil ihrer Strömungsenergie in Wirbelungen. Aber auch bei Teillast, wenn einzelne Muffeln außer Betrieb sind, ist die eintretende Wirbelung noch ausreichend, um eine vollständige und gleichmäßige Vermischung mit den aus den Düsen 17 zuströmenden abgekühlten Rauchgasen zu bewirken. Es bleibt daher nur noch die Aufgabe zu lösen, die Feuergase möglichst gleichmäßig dem Berührungszuge 3 anzubieten. Durch die Schrägflächen 20, 21 wird der enge Querschnitt des Schmelzraumes 2 in den weiteren des Strahlungsraumes 3 übergeführt.

Aus den Seitenwänden des Strahlungsraumes 3 sind einzelne Rohre als Kühlrost in den Zug hineingebogen und dann durch Gabelung oder Ausfütterung als dichte Rohrwände 22, 23 durch den Berührungszug 4 hindurchgeführt. Es entstehen dadurch in dem Berührungszug 4 drei parallele Züge 24, 25, 26. In jedem dieser drei Züge befindet sich ein anderer Überhitzer. Die Züge sind mittels an ihren Enden angebrachter Drosselklappen 27, 28, 29 einzeln regelbar. Den verschiedenen Überhitzern kann eine Überhitzergruppe eines Überhitzers vorgeschaltet sein, welche den ganzen Querschnitt des Berührungszuges 4 einnimmt.

In Abb. 5 ist schematisch das Durchströmtmgsbild des Dampferzeugers dargestellt. Die Speisepumpe 30 drückt das Wasser durch einen Speisewasservorwärmer, der in Abb. 1 nicht dargestellt ist, dann hintereinander durch die Zyklonmuffeln, weiter durch die Wände des Schmelzraumes und anschließend durch die unteren Rohrtafeln, die den Strahlungsraum umfassen. Von diesen kommend durchströmt er die noch zu beschreibenden Tragrohre, dann die Wände, welche den Berührungszug einfassen, schließlich den ersten Teil des Frischdampf-Berührungsüberhitzers 31 in dem Zuge 26 und den den Teilzügen vorgeschalteten zweiten Teil 32 des Frischdampfüberhitzers, um dann aus dem Sammler 33 zur Kraftmaschine geleitet zu werden. Von dieser kommt der Dampf durch den Verteiler 34 in den ersten Zwischenüberhitzer 35, der in dem Zuge 25 liegt, und geht von dem Sammler 36 wieder zur Kraftmaschine, um, auf 23 atü entspannt, in den Verteiler 37 zurückzukehren, der dem in dem Zuge 24 angeordneten zweiten Zwischenüberhitzer 38 zugehört. Der Dampf verläßt ihn durch den Sammler 39.

Die Heizflächen bestehen aus Rohrgruppen und diese wieder aus mehreren parallel geschalteten Rohrsträngen, welche in den meisten Fällen als Rohrschlangen mit parallelen Schenkeln ausgebildet sind. Die Anordnung ist so getroffen, daß, was in Abb. 5 nicht ganz zum Ausdruck kommt, in sämtlichen Heizflächen keine absteigende Strömung herrscht, sondern nur waagerechte und/oder aufsteigende. Dies wird zu dem Zweck gemacht, damit bei Hochlast, wo ohnedies der Strömungswiderstand am größten ist, der Auftrieb des Dampfes nicht widerstandsvermehrend wirkt.

Der ganze Dampferzeuger ist in bekannter Weise an den oberen Querträgern 40 des Kesselgerüstes 41 aufgehängt, so daß sich die Wärmedehnungen frei nach unten auswirken können. Dies ist bei Dampferzeugern mit Naturumlauf leicht zu bewirken, wo sich die Rohre selbst tragen. Bei Zwanglaufdampferzeugern, insbesondere solchen mit nur aufsteigender Strömung, ist dies schwieriger zu erzielen. Gemäß der Erfindung wird daher der Dampferzeuger mit Hilfe von besonderen Tragrohren zusätzlich abgestützt. Diese Rohre 42 der Abb. 1, 6, 7 sind mit ihren oberen Enden an einem besonderen Tragrost 43 befestigt und erstrecken sich lotrecht nach unten bis unter einen zweiten Tragrost 44, auf dem mittels Rollenlagern 45 die Zyklonmuffeln 1 aufliegen. Die Tragvorrichtung besteht aus an die Tragrohre 42 angeschweißten Manschetten 46, auf welchen die auf den Tragrohren gleitbaren Führungsbuchsen 47 der Konsollager 48 aufliegen, die andererseits mit den Trägern des Tragrostes 44 fest verbunden sind. Da der Tragrost in sich steif ist, entsteht bei symmetrischer Anordnung

kein auf die Rohre wirkendes Biegemoment, diese sind vielmehr nur auf Zug und die Schweißstellen der Manschetten 46 nur auf Abscherung beansprucht. Die Tragrohre haben im Betrieb ungefähr dieselben Temperaturen wie die von anderen Kesselrohren gebildeten Kesselwände, so daß größere relative Wärmedehnungen nicht vorkommen werden. Zweckmäßig wird man die Tragrohre so legen, daß das in ihnen strömende Mittel 320 bis 420° C hat, da die mittlere Temperatur des Kesselrohrsystems in diesem Bereich liegen wird. Ist sie geringer, so kann sich die Führungsbuchse 47 von der Manschette 46 abheben. Durch zwischengeschaltete, nicht dargestellte Schraubenfedern, welche gegebenenfalls mit Vorspannung eingelegt werden, kann gegebenenfalls ein Lastausgleich erfolgen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Strahlungsdampferzeuger mit durch zwei praktisch gasdichte Trennwände in drei einzeln regelbare parallele Rauchgaszüge unterteiltem Berührungszug, der Heizflächen des Frischdampfüberhitzers und des Zwischenüberhitzers enthält, und mit einer Schmelzfeuerung, welche durch einen über dem Schmelzraum angeordneten Strahlungsraum mit dem Berührungszug verbunden ist, sowie einer Einrichtung zur Einführung von abgekühlten Rauchgasen in dieFeuerung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzraum, der Strahlungsraum und der Berührungszug mit derselben Symmetrieachse in an sich bekannter Weise lotrecht übereinander angeordnet sind und daß der als Rechteckprisma ausgebildete Schmelzraum in der zu den Trennwänden parallelen, waagerechten Richtung annähernd dieselbe Breite hat wie der Strahlungsraum und der Berührungszug, während seine dazu senkrechte, waagerechte Ausdehnung bedeutend kleiner ist als die entsprechenden Abmessungen des Strahlungsraumes und des Berührungszuges.

2. Strahlungsdampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander näher liegenden Seitenwände des Schmelzraumes in an sich bekannter Weise durch zueinander symmetrische Schrägflächen in die entsprechenden Seitenwände des Strahlungsraumes übergehen.

3. Strahlungsdampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Abgas-Sammelkanal des Berührungszuges abgesaugten Rauchgase, etwa am Übergang des Schmelzraumes in den Strahlungsraum, insbesondere in dem engen Querschnitt, in an sich bekannter Weise den Feuergasen zugemischt werden.

4. Strahlungsdampferzeuger nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen den Schmelzraum in an sich bekannter Weise umfassenden Ringkanal mit mehreren vorzugsweise einzeln regelbaren Verbindungsöffnungen zum Schmelzraum, insbesondere in dessen Längswänden.

5. Strahlungsdampferzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaskanal mit dem Ringkanal durch zwei symmetrisch an den Schmalwänden angeordnete lotrechte Kanäle verbunden ist.

6. Strahlungsdampferzeuger nach Anspruch 1 mit mehreren einzeln betreibbaren Zyklonmuffeln, dadurch gekennzeichnet, daß diese Muffeln mit annähernd waagerechten Achsen senkrecht zu den Breitwänden des Schmelzraumes und paarweise gleichachsig angeordnet sind.

7. Strahlungsdampferzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei einander gegenüberliegenden Muffeln ein derselben Symmetrieebene angehörendes Schlackenloch im Boden des Schmelzraumes zugeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 716 716;
französische Patentschriften Nr. 1 060 042,
984;

britische Patentschriften Nr. 523 870, 523 871;
USA.-Patentschrift Nr. 1 942 687;
VGB-Mitteilungen, 1951, H. 12/13, S. 258, Abb. 25/1.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 009 650/109 11.60