DE1426648B2 - Rapid steam generator - Google Patents

Description

Die heißen Verbrennungsgase, die durch die Verbrennungsvorrichtung 11 erzeugt werden, werden in die Mittelöffnung 30 der Wasserrohrbündel eingeleitet und radial nach auswärts getrieben, um quer über die Oberflächen der Wasserrohrbündel entgegen der Wasserströmung in den Bündeln in die Heizgassammellcammer 28 und anschließend in den Abzug 29 zu strömen.The hot combustion gases produced by the combustion device 11 are generated are introduced into the central opening 30 of the water tube bundle and driven radially outwardly to cross the surfaces of the water tube bundle against the Water flow in the bundles into the Heizgassammellcammer 28 and then into the vent 29 stream.

Um die Kapazität des Schnelldampferzeugers zu ändern, ist es nur notwendig, Bündel bzw. Wendeln hinzuzufügen oder fortzunehmen und die Größe des Gehäuses und den Brenner oder die Verbrennungsvorrichtung zu ändern. Ferner kann eine größere oder kleinere Wendelgröße vorgesehen sein, aber es werden immer nur gleich große Wendeln in einer Reihe benützt, wenn mehr als ein Bündel in einem Schnelldampferzeuger benutzt wird. Die Wendeln oder Bündel 14, IS, 16 und 17 sind so konstruiert, daß sie ineinander geschachtelt werden können, so daß eine im wesentlichen kontinuierliche Wärmeaustauscheroberfläche vorgesehen ist. Ferner sind diese Wendeln oder Bündel parallel zu den Sammlern und Verteilern geschaltet.To change the capacity of the high-speed steam generator, it is only necessary to use bundles or coils add or remove and the size of the housing and the burner or combustion device to change. Furthermore, a larger or smaller helix size can be provided, but there will be Always use coils of the same size in a row if there is more than one bundle in a high-speed steam generator is used. The coils or bundles 14, IS, 16 and 17 are constructed so that they can be nested one inside the other, so that a substantially continuous heat exchange surface is provided. Furthermore, these coils or bundles are parallel to the collectors and Switched distributors.

Die Verbrennungsvorrichtung 11 umfaßt ein Gehäuse 31, worin eine Feuerbüchse 32 angebracht ist, die eine Brennkammer 33 bildet. Die Brennkammer ist an einem Ende durch eine Wand 34 geschlossen, die einen Brenner 35 enthält, der in der Mitte derselben angebracht ist, aim die Heizgase zu erzeugen. Das andere Ende der Feuerbüchse 32 ist mit einer Drossel 36 versehen, die eine Drosselöffnung 37 bildet, durch welche die heißen Verbrennungsgase aus der Brennkammer 33 abgegeben werden. Eine ringförmige Kammer 38 umgibt die Feuerbüchse 32 und steht mit einem Gebläse 39 in Verbindung, welches die Luft in die Kammer bläst und sie durch Öffnungen rund um den Brenner 35 treibt, um die Verbrennung in der Brennkammer 33 zu verbessern und die Heizgase mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durch die Wendel 14,15,16 und 17 zu treiben.The combustion device 11 comprises a housing 31 in which a fire box 32 is mounted, which forms a combustion chamber 33. The combustion chamber is closed at one end by a wall 34, which includes a burner 35 in the middle of the same is appropriate to generate the heating gases. The other end of the fire box 32 is with a Throttle 36 is provided which forms a throttle opening 37 through which the hot combustion gases from the combustion chamber 33 are discharged. An annular chamber 38 surrounds the firebox 32 and is in communication with a fan 39, which blows the air into the chamber and it through openings around the burner 35 drives to improve the combustion in the combustion chamber 33 and the To drive heating gases through the helix 14, 15, 16 and 17 at a predetermined speed.

Aus den Fig. 2 bis 7 ist ersichtlich, daß jedes Wasserrohrbündel in der Gestalt und Größe identisch ist, wodurch sie aneinanderpassen, wenn sie, wie in F i g. 2 gezeigt ist, vereinigt werden, um eine größere Wärmeaustauscheroberfläche zu schaffen. Jedes Bündel besteht aus einem fortlaufenden Rohr, wobei die Rohre der verschiedenen Lagen zueinander »auf Lücke« stehen, wobei das ringförmig geformte Bündel einen rechtwinkligen Querschnitt hat. Ferner ist das Rohr so gewickelt, daß der Einlaß sich an dem Außendurchmesser befindet, während der Auslaß sich am Innendurchmesser befindet.From Figs. 2 to 7 it can be seen that each Water tube bundle is identical in shape and size, whereby they fit together when they, as in Fig. 2 can be combined to create a larger heat exchanger surface area. Each bundle consists of a continuous tube, with the tubes of different layers facing each other Stand "on gap", whereby the ring-shaped bundle has a right-angled cross-section. Furthermore, the tube is wound so that the inlet is at the outer diameter during the Outlet is on the inside diameter.

Die Bündel sind axial aufeinander ausgerichtet, wenn, wie in F i g. 2 gezeigt ist, mehrere hintereinandergeschaltet sind. Die Bündel sind, wie dargestellt, so gewickelt, daß sie eine dreireihige, siebenlagige Einheit bilden, worin die Rohre jeder Reihe und Lage miteinander so gestaffelt sind, daß sinusförmige Heizgaswege zwischen den einzelnen Rohren bestimmt sind.The bundles are axially aligned when, as in FIG. 2 is shown, several connected in series are. The bundles are, as shown, wound so that they form a three-row, seven-ply Form a unit in which the tubes of each row and layer are staggered with one another so that sinusoidal Heating gas paths between the individual pipes are determined.

Da die Bündel so konstruiert sind, daß ein Bündel sich mit einem anderen in der besonderen, in F i g. 2 gezeigten Weise ineinanderschachtelt, ist es nicht notwendig, irgendwelchen feuerfesten Stoff zwischen den Wendeln vorzusehen. Dementsprechend ist die benutzbare Heizoberfläche sehr hoch, und es ist ein niedriges Heizoberflächen- zu Leistungsverhältnis erreichbar. Obwohl die dargestellte Ausführung drei Reihen und sieben Lagen von Rohren zeigt, können andere Ausführungen mit anderen Kapazitäten gemäß der Erfindung benutzt werden.Since the bundles are constructed so that one bundle interferes with another in the particular manner shown in FIG. 2 nested in the manner shown, there is no need to put any fire retardant between them to provide the coils. Accordingly, the usable heating surface is very high, and it is a low heating surface to power ratio achievable. Although the embodiment shown three Shows rows and seven layers of pipe, other designs with different capacities can be made according to of the invention can be used.

Der rechtwinklige Querschnitt der Wendel oder des Bündels, wie er in F i g. 5 gezeigt ist, sorgt fürThe right-angled cross-section of the coil or bundle as shown in FIG. 5 is shown ensures

ίο eine gleichmäßige Erhitzung durch jedes Bündel, regt die wirksame Heizgasströmung an und verringert die unbenutzte Heizoberfläche auf ein Minimum.ίο an even heating through each bundle, stimulates the effective heating gas flow and reduces the unused heating surface to a minimum.

Die gestaffelten Reihen von Rohren oder Windungen werden durch Blockabstandshalter 40 in F i g. 6 und 7 getrennt und in dem richtigen Verhältnis zueinander gehalten.The staggered rows of tubes or coils are spaced apart by block spacers 40 in FIG. 6th and 7 kept separate and in proper proportion to one another.

Obwohl eine beliebige Anzahl von Abstandshaltern zwischen jeder Reihe von Rohren über den Umfang verteilt angeordnet sein kann, ist ersichtlich, daß eine Trennung auch durch Benutzung von drei Abstandshaltern zwischen den Rohren jeder Reihe erzielt wird. Wie insbesondere in Fig. 7 zu sehen" ist, sind die Abstandshalter 40 an die benachbarten· Rohre geschweißt. Vorzugsweise ist jedes Rohrbündel schmal und hoch, so daß, wenn eines gegen das andere zur Anlage gebracht wird, diese der Flamme oder den Heizgasen die gleiche Angriffsfläche bieten.Though any number of spacers between each row of tubes around the circumference can be arranged distributed, it can be seen that a separation can also be achieved by using three spacers is achieved between the tubes of each row. As can be seen in particular in Fig. 7 ", the spacers 40 are welded to the adjacent tubes. Preferably each tube bundle is narrow and high, so that when one is brought to bear against the other, that of the flame or offer the heating gases the same attack surface.

Die Wärmeaustauschfähigkeit des Heizgases wirdThe heat exchange ability of the heating gas is

durch allmähliche Abnahme des Zwischenraumes zwischen den benachbarten Lagen von Rohren in einer Wendel oder einem Bündel erhöht, wodurch die Gesamtleistungsfähigkeit des Bündels zunimmt. Dies wird durch Anbringung sinusförmiger Abstandshalter 41, 42, 43, 44, 45 und 46 zwischen jeder Lage von Rohren erreicht, die auf der Innenseite des Rohrbündels jeweils größer sind als diejenigen, die in der Nähe des Außendurchmessers angeordnet sind, um so eine Abnahme des Zwischenraumes zwischen den Rohrschichten an der Außenseite zu bewirken.by gradually decreasing the space between the adjacent layers of pipes in a coil or a bundle increases, whereby the overall efficiency of the bundle increases. This is done by placing sinusoidal spacers 41, 42, 43, 44, 45 and 46 between each Reached position of tubes that are larger on the inside of the tube bundle than those that are in are arranged in the vicinity of the outer diameter, so as to reduce the gap between to effect the pipe layers on the outside.

Die sinusförmigen Abstandshalter 41 bis 46 werden allmählich dünner, um den Zwischenraum zwischen den Rohrlagen von innen nach außen zu verringern. Die Verbrennungsgase sind an dem Außendurchmesser jeder Wendel viel kühler als an dem Innendurchmesser und daher sind, um den größten Nutzen aus den Gasen zu erhalten, die Außenrohrlagen oder Schichten dichter im Abstand zueinander angeordnet, um die Heizgasbahn zu verringern und die Geschwindigkeit der Gase sowie die Reynoldsche Zahl in der- Nähe des Außendurchmessers zu erhöhen. Eine Zunahme im Wärmeübertragungsgrad wird durch die Zunahme der Gasgeschwindigkeit und der Reynoldschen Zahl bewirkt. Auf diese Weise ist die maximale konvektive übertragung, die in den äußeren Rohrschichten des Bündels möglich ist, mit der vorliegenden Erfindung geschaffen.The sinusoidal spacers 41 to 46 become gradually thinner to accommodate the space between to reduce the pipe layers from the inside to the outside. The combustion gases are on the outside diameter each helix is much cooler than on the inside diameter and therefore are to get the most out of it To preserve the gases, the outer pipe layers or layers are arranged more closely spaced from one another, to reduce the heating gas path and the speed of the gases as well as the Reynolds number to increase in the vicinity of the outer diameter. An increase in the degree of heat transfer will be caused by the increase in gas velocity and the Reynolds number. That way is the maximum convective transmission that is possible in the outer tube layers of the bundle with the present invention created.

Die Erfindung sieht einen Schnelldampferzeuger vor, der eine Wendel-Konstruktion aufweist, die es ermöglicht, viele Größen aus einer kleinen Anzahl von verschiedenen Wendeln herzustellen, die eine große Heizoberfläche mit einem geringen Heizoberflächen- zu Leistungsverhältnis haben, so daß ein hoher Wirkungsgrad und ein gedrungener Apparat vorgesehen wird.The invention provides a rapid steam generator that has a helical construction that it allows many sizes to be made from a small number of different coils, the one have a large heating surface with a low heating surface to power ratio, so that a high Efficiency and a compact apparatus is provided.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (1)

1 ^: ■■■·■· 2 1 ^: ■■■ · ■ · 2 chen Bauelementen aufgebaut werden, um ihn denChen components are built to give him the Patentanspruch: jeweiligen Betriebsverhältnissen auf einfache WeiseClaim: respective operating conditions in a simple manner anpassen zu können und eine große Lagerhaltungto be able to adapt and a large stock keeping Schnelldampferzeuger mit mehreren ringförmig von verschiedenen Rohrpaketen zu vermeiden. Dabei geformten Wasserrohrbündeln, die von den 5 soll gleichzeitig sichergestellt werden, daß die Heiz-Rauchgasen von innen nach außen durchströmt gasgeschwindigkeit am Austritt aus den Rohrbündeln werden, mit einer als Vorkammer ausgebildeten mit Rücksicht auf einen guten Wärmeübergang geBrennkammer sowie den zugehörigen Verteilern, genüber dem Eintritt erhalten bleibt bzw. sogar noch Sammlern und Verbindungsleitungen, wobei die vergrößert werden kann. Die Heizflächenbündel solgleichgestalteten Wasserrohrbündel wasserseitig ίο len dabei eine solche Form aufweisen, daß es mögparallel geschaltet und axial hintereinander an- lieh ist, ohne Änderung der Heizflächenbündel diese geordnet sind, und jeweils aus einer Rohrspirale unmittelbar nebeneinander anzuordnen,
bestehen, die eine Mehrzahl von benachbarten Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geReihen und Lagen eines Rohres aufweist, da- löst, daß die Rohre einer Reihe bzw. Lage gegenüber durch gekennzeichnet, daß die Rohre 15 den Rohren der benachbarten Reihe bzw. Lage auf einer Reihe bzw. Lage gegenüber den Rohren der Lücke stehen und der radiale Abstand der Lagen mit benachbarten Reihe bzw. Lage auf Lücke stehen zunehmendem Radius der Rohrspirale abnimmt,
und der radiale Abstand der Lagen mit zuneh- Da die Rohre innerhalb eines WasserrohrbündelsAvoid high-speed steam generators with several rings of different pipe packages. Shaped water tube bundles, which are to be ensured by the 5 at the same time that the heating flue gases flows from the inside to the outside gas velocity at the exit from the tube bundles, with a combustion chamber designed as an antechamber with a view to a good heat transfer and the associated distributors, compared to the Entry is retained or even collectors and connecting lines, which can be increased. The bundles of heating surfaces so designed like water tube bundles on the water side have such a shape that it is connected as possible parallel and axially one behind the other, without changing the bundles of heating surfaces, and to be arranged directly next to one another from a pipe spiral,
This object is achieved according to the invention by rows and layers of a pipe, solving that the pipes of a row or layer opposite are characterized in that the pipes 15 the pipes of the adjacent row or layer on a row or position opposite the pipes of the gap and the radial distance between the layers with the adjacent row or position on the gap, the increasing radius of the pipe spiral decreases,
and the radial spacing of the layers increases with the tubes inside a water tube bundle mendem Radius der Rohrspirale abnimmt. zueinander auf Lücke stehen und der Abstand zwi-decreasing radius of the spiral pipe. are in a gap to each other and the distance between 20 sehen den einzelnen Rohrlagen nach außen hin abnimmt, wird es möglich, bei gleicher Gestaltung der Wasserrohrbündel — diese weisen rechteckförmigen Querschnitt auf — den Heizgasdurchtritt rjach außen20 see the individual pipe layers decreasing towards the outside, it becomes possible with the same design of the water tube bundle - these have rectangular shape Cross-section on - the heating gas passage rjach outside Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schnell- hin abnehmen zu lassen, so daß trotz gleicher Baudampferzeuger mit mehreren ringförmig geformten 25 form der Rohrbündel nach außen hin eine größere Wasserrohrbündeln, die von den Rauchgasen von in- Heizgasgeschwindigkeit auftreten kann,
nen nach außen durchströmt werden, mit einer als In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel derThe present invention relates to a quick to remove so that despite the same building steam generator with several ring-shaped 25 shape of the tube bundle to the outside a larger water tube bundle, which can occur from the flue gases from in heating gas speed,
nen are flowed through to the outside, with one as In the drawings, an embodiment of the Vorkammer ausgebildeten Brennkammer sowie den Erfindung gezeigt. Darin istPre-chamber formed combustion chamber and the invention shown. In it is zugehörigen Verteilern, Sammlern und Verbindungs- F i g. 1 eine schematische Ansicht eines erfin-associated distributors, collectors and connection F i g. 1 a schematic view of an invented leitungen, wobei die gleichgestalteten Wasserrohr- 3° dungsgemäßen Schnelldampferzeugers,
bündel wasserseitig parallel geschaltet und axial hin- F i g. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des wesent-lines, whereby the identical water pipe 3 ° according to the invention high-speed steam generator,
Bundle connected in parallel on the water side and axially back. 2 is an enlarged sectional view of the essential tereinander angeordnet sind, und jeweils aus einer liehen Teils des Schnelldampferzeugers,
Rohrspirale bestehen, die eine Mehrzahl von benach- F i g. 3 eine auseinandergezogene, perspektivischeare arranged one above the other, and each from a borrowed part of the high-speed steam generator,
There are spiral tubes that have a plurality of adjacent F i g. 3 is an exploded perspective view barten Reihen und Lagen eines Rohres aufweist. Ansicht der Wasserrohrbündel nach der vorliegendenhas barten rows and layers of a pipe. View of the water tube bundle according to the present invention Die deutsche Patentschrift 308 397 zeigt einen der- 35 Erfindung,The German patent specification 308 397 shows one of the 35 invention, artigen Schnelldampferzeuger, bei dem zwei im we- F i g. 4 eine Schnittansicht nach Linie 4-4 derlike high-speed steam generator, in which two in the we- F i g. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG sentlichen gleichgestaltete ringförmige Wasserrohr- Fig. 3,sentlichen identical ring-shaped water pipe- Fig. 3, bündel axial hintereinander angeordnet sind, die je- F i g. 5 eine vergrößerte Schnittansicht durch einenbundles are arranged axially one behind the other, each F i g. 5 is an enlarged sectional view through a weils aus einer Rohrspirale bestehen und deren be- Teil eines Wasserrohrbündels,because it consists of a spiral pipe and its part of a bundle of water pipes, nachbarte Reihen und Lagen sowohl in axialer als 4° F i g. 6 eine Ansicht eines Wasserrohrbündels nach auch in radialer Richtung stets den gleichen Ab- der Erfindung undadjacent rows and layers in both axial and 4 ° F i g. 6 is a view of a water tube bundle according to FIG also in the radial direction always the same from the invention and stand voneinander haben. Da beim Hindurchströmen F i g. 7 eine Schnittansicht nach Linie 7-7 derstand apart from each other. Since when flowing through F i g. 7 is a sectional view along line 7-7 of FIG der Heizgase durch die Wasserrohrbündel das spezi- F i g. 6.of the heating gases through the water tube bundle the speci- F i g. 6th fische Volumen der Heizgase infolge der zunehmen- In den Zeichnungen und insbesondere in F i g. 1 istIn the drawings and in particular in FIG. 1 is den Abkühlung abnimmt, tritt bei dieser Ausbildung 45 ein Schnelldampferzeuger nach der Erfindung dargeder Wasserrohrbündel der Nachteil auf, daß die Strö- stellt, der einen Wärmeaustauscher 10 enthält, eine mungsgeschwindigkeit von innen nach außen sich Verbrennungsvorrichtung 11 sowie einen Wasserabverkleinert. Infolge der damit verbundenen geringeren scheider 12. Wasser, welches durch den Wärmeaus-Turbulenz bei radial weiter außen liegenden Teilen tauscher 10 zirkuliert, wird in der Temperatur durch des Wasserrohrbündels ist der Wärmeübergang dort 5° die heißen Gase aus der Verbrennungsvorrichtung verringert und somit der Wirkungsgrad des Schnell- erhöht, und der Dampf und das Wasser aus dem dampferzeugers geringer als es tatsächlich möglich Wärmeaustauscher werden in dem Wasserabscheiwäre. der 12 getrennt. Beide, die Verbrennungsvorrich-the cooling decreases, occurs in this training 45 a high-speed steam generator according to the invention dargeder Water tube bundle the disadvantage that the flow, which contains a heat exchanger 10, a flow rate from the inside to the outside, combustion device 11 and a water decrease. As a result of the associated lower separator 12. Water, which is caused by the heat turbulence in the case of radially further outward parts exchanger 10 circulates, the temperature is through of the water tube bundle, the heat transfer there is 5 ° the hot gases from the combustion device decreased and thus increased the efficiency of the fast, and the steam and the water from the steam generator less than it is actually possible. Heat exchangers are in the water separator. the 12 separated. Both the incinerator Aus der britischen Patentschrift 890 406 ist ein tung und die Trommel verlaufen horizontal.
Schnelldampferzeuger bekannt, bei dem die ringför- 55 Der Wärmeaustauscher 10 enthält ein Gehäuse 13, migen Wasserrohrbündel teilweise in Richtung des welches eine Mehrzahl von Wasserrohrbündeln 14, strömenden Heizgases konisch abnehmenden Strö- 15, 16 und 17 einschließt, die so angeordnet sind, mungsquerschnitt haben, so daß trotz abnehmenden daß eine fortlaufende Wärmeaustauschoberfläche spezifischen Volumens der Abgase die Strömungsge- vorgesehen wird. Die Wendeln der Wasserrohrbünschwindigkeit nicht verkleinert wird. Bei dieser Aus- 60 del sind ringförmig gestaltet und mit Einlassen 14 a, gestaltung der Wasserrohrbündel ist zwar der Wärme- 15 α, 16 α und 17 α sowie mit Auslässen 14 b, 15 b, Übergang verbessert, die einzelnen Wasserrohrbündel 16 b und 17 b versehen. Alle Einlasse sind mit einem können jedoch nicht zur Schaffung von Schnelldampf- Verteiler 18 verbunden, während alle Auslässe mit erzeugern variabler Größe einfach aneinander ge- einem Sammler 19 verbunden sind,
reiht werden. 65 Das Gehäuse 13 umschließt die WasserrohrbündelFrom British Patent 890 406 a device and the drum are horizontal.
Rapid steam generator is known in which the ring-shaped 55 The heat exchanger 10 contains a housing 13, moderate water tube bundle partially in the direction of which a plurality of water tube bundles 14, flowing heating gas includes conically decreasing streams 15, 16 and 17, which are arranged so have flow cross-section , so that in spite of the decreasing heat exchange surface of the specific volume of the exhaust gases, the flow is provided. The coils of the water pipe line speed is not reduced. In this Aus 60 del are ring-shaped and with inlets 14 a, design of the water tube bundle is the heat 15 α, 16 α and 17 α and with outlets 14 b, 15 b, transition improved, the individual water tube bundles 16 b and 17 b provided. All inlets are connected to a can, however, not to create high-speed steam manifolds 18, while all outlets with generators of variable sizes are simply connected to one another to a collector 19,
be lined up. 65 The housing 13 encloses the water tube bundle Es ist die der vorliegenden Erfindung zugrundelie- und definiert mit deren Außenumfang eine Heizgasgende Aufgabe, einen Schnelldampferzeuger zu sammelkammer 28, die ebenfalls ringförmige Gestalt schaffen, dessen Heizflächen baukastenartig aus glei- hat und mit einem Abzug 29 in Verbindung steht.It is the basis of the present invention and defines a heating gas end with its outer circumference Task, a high-speed steam generator to collecting chamber 28, which is also annular in shape Create, the heating surfaces of which has a modular system and is connected to a trigger 29.