DE1426648C3 - Schnelldampferzeuger - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schnelldampferzeuger mit mehreren ringförmig geformten Wasserrohrbündeln, die von den Rauchgasen von innen nach außen durchströmt werden, mit einer als Vorkammer ausgebildeten Brennkammer sowie den zugehörigen Verteilern, Sammlern und Verbindungsleitungen, wobei die gleichgestalteten Wasserrohrbündel wasserseitig parallel geschaltet und axial hintereinander angeordnet sind, und jeweils aus einer Rohrspirale bestehen, die eine Mehrzahl von benachbarten Reihen und Lagen eines Rohres aufweist.

Die deutsche Patentschrift 308 397 zeigt einen derartigen Schnelldampferzeuger, bei dem zwei im wesentlichen gleichgestaltete ringförmige Wasserrohrbündel axial hintereinander angeordnet sind, die jeweijs aus einer Rohrspirale bestehen und deren benachbarte Reihen und Lagen sowohl in axialer als auch in radialer Richtung stets den gleichen Abstand voneinander haben. Da beim Hindurchströmen der Heizgase durch die Wasserrohrbündel das spezifische Volumen der Heizgase infolge der zunehmenden Abkühlung abnimmt, tritt bei dieser Ausbildung der Wasserrohrbündel der Nachteil auf, daß die Strömungsgeschwindigkeit von innen nach außen sich verkleinert. Infolge der damit verbundenen geringeren Turbulenz bei radial weiter außen liegenden Teilen des Wasserrohrbündels ist der Wärmeübergang dort verringert und somit der Wirkungsgrad des Schnelldampferzeugers geringer als es tatsächlich möglich wäre.

Aus der britischen Patentschrift 890 406 ist ein Schnelldampferzeuger bekannt, bei dem die ringförmigen Wasserrohrbündel teilweise in Richtung des strömenden Heizgases konisch abnehmenden Strömungsquerschnitt haben, so daß trotz abnehmenden spezifischen Volumens der Abgase die Strömungsgeschwindigkeit nicht verkleinert wird. Bei dieser Ausgestaltung der Wasserrohrbündel ist zwar der Wärmeübergang verbessert, die einzelnen Wasserrohrbündel können jedoch nicht zur Schaffung von Schnelldampferzeugern variabler Größe einfach aneinander gereiht werden.

Es ist die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, einen Schnelldampferzeuger zu schaffen, dessen Heizflächen baukastenartig aus gleichen Bauelementen aufgebaut werden, um ihn den jeweiligen Betriebsverhältnissen auf einfache Weise anpassen zu können und eine große Lagerhaltung von verschiedenen Rohrpaketen zu vermeiden. 'Dabei soll gleichzeitig sichergestellt werden, daß die Heizgasgeschwindigkeit am Austritt aus den Rohrbündeln mit Rücksicht auf einen guten Wärmeübergang gegenüber dem Eintritt erhalten bleibt bzw. sogar noch vergrößert werden kann. Die Heizflächenbündel sollen dabei eine solche Form aufweisen, daß es möglich ist, ohne Änderung der Heizflächenbündel diese unmittelbar nebeneinander anzuordnen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohre einer Reihe bzw. Lage gegenüber den Rohren der benachbarten Reihe bzw. Lage auf Lücke stehen und der radiale Abstand der Lagen mit zunehmendem Radius der Rohrspirale abnimmt.

Da die Rohre innerhalb eines Wasserrohrbündels zueinander auf Lücke stehen und der Abstand zwi-, sehen den einzelnen Rohrlagen nach außen hin abnimmt, wird es möglich, bei gleicher Gestaltung der Wasserrohrbündel — diese .weisen rechteckformigen Querschnitt auf — den Heizgasdurchtritt nach außen hin abnehmen zu lassen, so daß trotz gleicher Bauform der Rohrbündel nach außen hin eine größere Heizgasgeschwindigkeit auftreten kann.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Darin ist

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schnelldampferzeugers,

F i g. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des wesentlichen Teils des Schnelldampferzeugers,

F i g. 3 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht der Wasserrohrbündel nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 eine Schnittansicht nach Linie4-4 der Fig. 3,

F i g. 5 eine vergrößerte Schnittansicht durch einen Teil eines Wasserrohrbündels,

F i g. 6 eine Ansicht eines Wasserrohrbündels nach der Erfindung und .

F i g. 7 eine Schnittansicht nach Linie 7-7 der F i g. 6.

In den Zeichnungen und insbesondere in F i g. 1 ist ein Schnelldampferzeuger nach der Erfindung dargestellt, der einen Wärmeaustauscher 10 enthält, eine Verbrennungsvorrichtung 11 sowie einen Wasserabscheider 12. Wasser, welches durch den Wärmeaustauscher 10 zirkuliert, wird in der Temperatur durch die heißen Gase aus der Verbrennungsvorrichtung erhöht, und der Dampf und das Wasser aus dem Wärmeaustauscher werden in dem Wasserabscheider 12 getrennt. Beide, die Verbrennungsvorrichtung und die Trommel verlaufen horizontal.·

Der Wärmeaustauscher 10 enthält ein Gehäuse 13, welches eine Mehrzahl von Wasserrohrbündeln 14, 15, 16 und 17 einschließt, die so angeordnet sind, daß eine fortlaufende Wärmeaustauschoberfläche vorgesehen wird. Die Wendeln der Wasserrohrbün-

del sind ringförmig gestaltet und mit Einlassen 14 a,

15 a, 16 α und 17 α sowie mit Auslassen 14 b, 15 b,

16 b und 17 b versehen. Alle Einlasse sind mit einem Verteiler 18 verbunden, während alle Auslässe mit einem Sammler 19 verbunden sind.

Das Gehäuse 13 umschließt die Wasserrohrbündel, und definiert mit deren Außenumfang eine Heizgassammeikammer 28, die ebenfalls ringförmige Gestalt hat und mit einem Abzug 29 in Verbindung steht. .

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Die heißen Verbrennungsgase, die durch die Ver- den Wendeln vorzusehen. Dementsprechend ist die

brennungsvorrichtung 11 erzeugt werden, werden in benutzbare Heizoberfläche sehr hoch, und es ist ein

die Mittelöffnung 30 der Wasserrohrbündel eingelei- niedriges Heizoberflächen- zu Leistungsverhältnis er-

tet und radial nach auswärts getrieben, um quer über reichbar. Obwohl die dargestellte Ausführung drei

die Oberflächen der Wasserrohrbündel entgegen der 5 Reihen und sieben Lagen von Rohren zeigt, können

Wasserströmung in den Bündeln in die Heizgassam- andere Ausführungen mit anderen Kapazitäten ge-,

melkammer 28 und anschließend in den Abzug 29 zu maß der Erfindung benutzt werden,

strömen. Der rechtwinklige Querschnitt der Wendel oder ·

Um die Kapazität des Schnelldampferzeugers zu ' des Bündels, wie er in F i g. 5 gezeigt ist, sorgt für ·

ändern, ist es nur notwendig, Bündel bzw. Wendeln io eine gleichmäßige Erhitzung durch jedes Bündel, regt

hinzuzufügen oder fortzunehmen und die Größe des die wirksame Heizgasströmung an und verringert die

Gehäuses und den Brenner oder die Verbrennungs- unbenutzte Heizoberfläche auf ein Minimum,

vorrichtung zu ändern. Ferner kann eine größere oder Die gestaffelten Reihen von Rohren oder Windun-

kleinere Wendelgröße vorgesehen sein, aber es wer- gen werden durch Blockabstandshalter 40 in Fig.6

den immer nur gleich große Wendeln in einer Reihe 15. und 7 getrennt und in dem richtigen Verhältnis

benutzt, wenn mehr als ein Bündel in einem Schnell- zueinander gehalten.

dampferzeuger benutzt wird. Die Wendeln oder Obwohl eine beliebige Anzahl von Abstandshal-Bündel 14, 15, 16 und 17 sind so konstruiert, daß tern zwischen jeder Reihe von Rohren über den Umsie ineinander geschachtelt werden können, so daß fang verteilt angeordnet sein kann, ist ersichtlich, daß eine im wesentlichen kontinuierliche Wärmeaustau- 20 eine Trennung auch durch Benutzung von drei Abscheroberfläche vorgesehen ist. Ferner sind diese Standshaltern zwischen den Rohren jeder Reihe er-Wendelnoder Bündel parallel zu den Sammlern und zielt wird. Wie insbesondere in Fig. 7 zu sehen ist, Verteilern geschaltet. sind die Abstandshalter 40 an. die benachbarten

Die Verbrennungsvorrichtung 11 umfaßt ein Ge- Rohre geschweißt. Vorzugsweise ist jedes Röhrbün-

häuse31, worin eine Feuerbüchse 32 angebracht ist, 25 del schmal und hoch, so daß, wenn eines gegen das

die eine Brennkammer 33 bildet. Die Brennkammer andere zur Anlage gebracht wird, diese der Flamme

ist an einem Ende durch eine Wand 34 geschlossen, oder den Heizgasen die gleiche Angriffsfläche bieten,

die einen Brenner 35 enthält, der in der Mitte dersel- Die Wärmeaustauschfähigkeit des Heizgases wird

ben angebracht ist, um die Heizgase zu erzeugen. durch allmähliche Abnahme des Zwischenraumes

Das andere Ende der Feuerbüchse 32 ist mit einer 30 zwischen den benachbarten Lagen von Rohren in

Drossel 36 versehen, die eine Drosselöffnung 37 bil- einer Wendel oder einem Bündel erhöht, wodurch

det, durch welche die heißen Verbrennungsgase aus die Gesamtleistungsfähigkeit des Bündels zunimmt,

der Brennkammer 33 abgegeben werden. Eine ring- Dies wird durch Anbringung sinusförmiger Ab-

förmige Kammer 38 umgibt die Feuerbüchse 32 und Standshalter 41, 42, 43, 44, 45 und 46 zwischen jeder

steht mit einem Gebläse 39 in Verbindung, welches 35 Lage von Rohren erreicht, die auf der Innenseite des

die Luft in die Kammer bläst und sie durch öffnun- Rohrbündels jeweils größer sind als diejenigen, die in

gen rund um den Brenner 35 treibt, um die Verbren- der Nähe des Außendurchmessers angeordnet sind,

nung in der Brennkammer 33 zu verbessern und die um so eine Abnahme des Zwischenraumes zwischen

Heizgase mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit den Rohrschichten an der Außenseite zu bewirken,

durch die Wendel 14,15,16 und 17 zu treiben. 40 Die sinusförmigen Abstandshalter 41 bis 46 werden

Aus den F i g. 2 bis 7 ist ersichtlich, daß jedes allmählich dünner, um den Zwischenraum zwischen Wasserrohrbündel in der Gestalt und Größe iden- den Rohrlagen von innen nach außen zu verringern, tisch ist, wodurch sie aneinanderpassen, wenn sie, Die Verbrennungsgase sind an dem Außendurchmeswie in F i g. 2 gezeigt ist, vereinigt werden, um eine ser jeder Wendel viel kühler als an dem Innendurchgrößere Wärmeaustauscheroberfläche zu schaffen. 45 messer und daher sind, um den größten Nutzen aus Jedes Bündel besteht aus einem fortlaufenden Rohr. den Gasen zu erhalten, die Außenrohrlagen oder wobei die Rohre der verschiedenen Lagen zueinan- Schichten dichter im Abstand zueinander angeordder »auf Lücke« stehen, wobei das ringförmig ge- net, um die Heizgasbahn zu verringern und die Geformte Bündel einen rechtwinkligen Querschnitt hat. schwindigkeit der Gase sowie die Reynoldsche Zahl Ferner ist das Rohr so gewickelt, daß der Einlaß sich 5° in der Nähe des Außendurchmessers zu erhöhen, an dem Außendurchmesser befindet, während der Eine Zunahme im Wärmeübertragungsgrad wird Auslaß sich am Innendurchmesser befindet. durch die Zunahme der Gasgeschwindigkeit und der

Die Bündel sind axial aufeinander ausgerichtet, Reynoldschen Zahl bewirkt. Auf diese Weise ist die

wenn, wie in F i g. 2 gezeigt ist, mehrere hintereinan- maximale konvektive Übertragung, die in den äuße-

dergeschaltet sind. Die Bündel sind, wie dargestellt, 35 ren Rohrschichten des Bündels möglich ist, mit der

so gewickelt, daß sie eine dreireihige, siebenlagige vorliegenden Erfindung geschaffen.

Einheit bilden, worin die Rohre jeder Reihe und Die Erfindung sieht einen Schnelldampferzeuger

Lage miteinander so gestaffelt sind, daß sinusförmige vor, der eine Wendel-Konstruktion aufweist, die es Heizgaswege zwischen den einzelnen Rohren be- ermöglicht, viele Größen aus einer kleinen Anzahl

stimmt sind. , , 60 von verschiedenen Wendeln herzustellen, die eine

Da die Bündel so konstruiert sind, daß ein Bündel große Heizobefflache mit einem geringen Heizobersich mit einem anderen in der besonderen, in F i g. 2 flächen- zu Leistungsverhältnis haben, so daß ein hogezeigten Weise ineinanderschachtelt, ist es nicht her Wirkungsgrad und ein gedrungener Apparat vornotwendig, irgendwelchen feuerfesten Stoff zwischen gesehen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schnelldampferzeuger mit mehreren ringförmig geformten Wasserrohrbündeln, die von den Rauchgasen von innen nach außen durchströmt werden, mit einer als Vorkammer ausgebildeten Brennkammer sowie den zugehörigen Verteilern, Sammlern und Verbindungsleitungen, wobei die gleichgestalteten Wasserrohrbündel wasserseitig parallel geschaltet und axial hintereinander angeordnet sind, und jeweils aus einer Rohrspirale bestehen, die eine Mehrzahl von benachbarten Reihen und Lagen eines Rohres aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre einer Reihe bzw. Lage gegenüber den Rohren der benachbarten Reihe bzw. Lage auf Lücke stehen und der radiale Abstand der Lagen mit zunehmendem Radius der Rohrspirale abnimmt.