DE1551447B2 - Rauchgasbeheizter erhitzer - Google Patents
Rauchgasbeheizter erhitzerInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
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- F22B35/00—Control systems for steam boilers
- F22B35/06—Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type
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Description
Die Erfindung betrifft einen rauchgasbeheizten Erhitzter mit parallelen Rohrstrecken, die zwischen
einem Eingangs- und einem Ausgangssammler verlaufen und sich über den gesamten Querschnitt bzw.
über die gesamte Breite des Rauchgaszuges erstrekken, wobei der Eintritt des Arbeitsmittels in den Eingangssammler
beidseitig an dessen Enden vorgesehen ist, so daß er zur Mitte hin vom Arbeitsmittel axial
durchströmt ist
Über der Breite eines Rauchgaszuges stellt sich ein Rauchgas-Temperatuiprofil ein, das in der Mitte erheblich
höhere Temperaturen aufweist als an den Seiten. Dieser Temperaturunterschied hat eine unterschiedliche
Beheizung der zu den Wänden des Rauchgaszuges parallel angeordneten Rohrstrecken zur
Folge. Dementsprechend ergibt sich auch für die Rohrwandtemperaturen und die Temperaturen des
Arbeitsmittels in den einzelnen Rohrstrecken ein ähnliches Temperaturprofil, das nach den seitlichen Begrenzungen
des Rauchgaszuges hin ebenfalls abfällt.
Da die Mischtemperatur des Arbeitsmittels, die sich nach einer Vermischung der aus allen Rohrstrecken
eines Erhitzers beispielsweise in einem Sammler zusammengeführten Teilströme ergibt, mit
dem Sollwert übereinstimmt, besitzen die in der Mitte des Rauchgaszuges liegenden Rohrstrecken erhebliche
Übertemperaturen, so daß die Beanspruchung des in der Mitte des Rauchgaszuges liegenden Werkstoffes
vergrößert und die Betriebssicherheit des Erhitzers hierdurch gefährdet ist.
Man hat diese Schwierigkeiten bisher dadurch umgangen, daß man den Sollwert der Arbeitsmitteltemperatur
derart niedrig gehalten hat, daß der sich aus dem Temperaturprofil ergebende Höchstwert
gleich oder kleiner als die zulässige Temperatur bleibt Bei Erhitzern mit niedrigeren Sollwert-Temperaturen
hatte man weiterhin die Möglichkeit, einen hochwertigeren und damit teureren Werkstoff mit besserer
Warmfestigkeit zu wählen. In beiden Fällen ergibt sich durch die ungenügende Ausnutzung der jeweiligen
Werkstoffqualität eine Verschlechterung der Wirtschaftlichkeit, weil man über die Breite des
Rauchgaszuges jeweils nur eine Werkstoffqualität für jeden Erhitzer einsetzen kann, zumal sich die Form
und Höhe des Rauchgas-Temperaturprofils nicht vorausbestimmen läßt und sich entsprechend der Kessellast
ändern kann.
Um die Übertemperaturen infolge des Temperaturprofils klein zu halten, hat man auch die Heizflächen
des Erhitzers in einem niedrigen Rauchgastempe1-*
raturgebiet angeordnet, in welchem mit einem flacheren Verlauf des Temperaturprofils gerechnet werden
kann. Schließlich hat man die Heizflächen in zwei Gruppen aufgeteilt und derart gekreuzt, daß die inneren
Rohre der ersten Gruppe die äußeren Rohre der zweiten Gruppe bilden. Hierdurch wird der Temperaturunterschied
zwar verkleinert, jedoch nicht beseitigt. Es ergibt sich bei dieser Bauart ein größeres
Bauvolumen, durch das derartige Erhitzter auch verteuert werden. Die infolge des Rauchgas-Temperaturprofils
unterschiedliche Wärmeaufnahme in den Rohrstrecken ändert sich mit der Kessellast, so daß
eine Vergleichmäßigung derselben mittels Blenden in den Ausströmöffnungen der Eingangssammler nur
für eine bestimmte Last genau erreichbar ist. Es stellt nunmehr einen erheblichen technischen Aufwand dar,
an Stelle fester Blenden verstellbare Regelorgane einzusetzen.
Es ist ein Rohrsystem für Wärmeaustauscher, insbesondere für Dampferzeuger bekannt, das aus mehreren
parallelen Rohren zwischen zwei parallel zueinander angeordneten, zylindrischen oder prismatischen
Sammlern besteht. Das Arbeitsmittel strömt von einer Seite axial in den Eintrittsammler,
den Rohren zu und verläßt die Rohre auf derselben Seite axial durch den Austrittssammler. Es ist ferner
versucht worden, ohne zusätzliche Druckverluste eine
ίο gleichmäßige Verteilung des Arbeitsmittels dadurch
zu erreichen, daß die Abströmung axial nach der anderen Seite erfolgt. Der Versuch hat erwiesen, daß
dadurch keine Besserung, sondern eine noch ungleichmäßigere Verteilung eintritt. Es wurden auch mehrere
Anschlußrohre über die Länge des Sammlers verteilt. Dadurch tritt eine Besserung ein, es geht jedoch
der für die Rohrleitungsführung wichtige Vorteil der axialen Zu- und Ableitung verloren. Wird dagegen
die Anordnung des Rohrsystems verdoppelt, strömt
so das Arbeitsmittel den Sammlern von beiden Seiten
axial zu bzw. ab. Bei Dampfüberhitzern empfiehlt es sich jedoch, das Verhältnis der Durchmesser hu Ausgangssammler
und Eingangssammler größer als 1,5 auszuführen. Dadurch erhalten die mittleren Rohre
as etwas mehr Dampf, er überhitzt sich nicht höher als
der in den Außenrohren strömende, der von Feuergasen beheizt wird, welche einen Teil ihrer Wärme an
die Feuerraumkühlwände abgegeben haben und deshalb weniger heiß sind als die in der Mitte strömenden.
Das bedeutet aber auch, daß der Ausgangssammler im Vergleich zum Eingangssammler unverhältnismäßig
groß dimensioniert werden muß und einen entsprechend großen technischen Aufwand erfordert.
Es ist ein Zwangumlaufkessel mit mehreren gleichzeitig fördernden Umwälzpumpen und mit ständiger
Einführung des Speisewassers in Druckleitungen des Umwälzsystems bekannt. Vor Eintritt in die gemeinsame
Mischkammer strömt das Speisewasser durch einen Wärmeaustauscher, der von dem Umwälzwasser
erwärmt wird, das die Umwälzpumpen zuführen. Der Wärmeaustauscher ist in einem vorzugsweise
unterhalb der Dampfabscheidetrommel liegenden Sammelgefäß angeordnet, von dem die Pumpensaugleitungen
abgehen. Das Sammelgefäß besteht aus einem waagerecht hegenden Rohr, das durch eine
Vielzahl von Rohren mit der Dampfabscheidetrommel verbunden ist.
Die Leitungen zwischen der Dampfabscheide-
So trommel und dem Sammelgefäß sind über die Länge
beider verteilt angeordnet. Der Wärmeaustauscher kann axial in das Sammelgefäß eingeschoben werden,
das mit einem Deckel, an dem die Zuleitungen zum Wärmeaustauscher und dessen Rohre selbst befestigt
sind, verschlossen ist. Bei diesem bekannten Zwangumlaufkessel ist der Wärmeaustauscher kein Sammler,
von dem rauchgasbeheizte Parallelrohre abgehen, sondern ein Wärmeaustauscher, der von Arbeitsmittel
durchströmt wird, das aus der Dampfabscheidetrommel über Rohre radial in den Wärmeaustauscher
eintritt und nach einer begrenzten Axialbewegung über die Pumpensaugleitungen den Umwälzpumpen
zugeführt wird. Das aus der Kesseltrommel zufließende Arbeitsmittel hat dabei eine einheitliche
Temperatur (SattdampftemperatuT) und wird um einen einheitlichen Betrag abgekühlt.
Bei dieser bekannten Ausführung wird der durch Abkühlung auf diesem Strömungsweg infolge Längs-
strömen des Arbeitsmittels im Sammler auftretende
Temperaturabfall des Arbeitsmittels nicht zur Versorgung von Heizflächenrohren mit verschieden temperiertem
Arbeitsmittel benutzt, weil die Rohre relativ zum Sammler nicht Abflüsse, sondern Zuflüsse
darstellen.
Ferner ist ein zusammengesetzter Wärmetauscher für einen mit einem Wärmetauscher versehenen
Atomreaktor bekannt, dessen Kühler über eine Leitung mit einem Wärmetauscher verbunden ist und
über eine Pumpe und eine Rückleitung mit dem Reaktor verbunden ist. Der zusammengesetzte
Wärmetauscher ist zur Druckprobe mit einem Gefäß versehen, das aus zwei getrennten Behältern besteht.
Der eine Behälter ist zylindrisch ausgebildet und durch Trennwände in drei getrennte Kammern unterteilt.
Dieser Behälter kann jedoch nicht als Eingangssammler angesehen werden, sondern stellt allgemein
einen Sammler dar. Als Eingangssammler kann nur die an den Behälter grenzende Kammer gelten. Diese ao
ist jedoch mindestens über den Längenbereich ihrer radialen Ausströmöffnungen nicht mit Kühlschlangen
versehen, weil die in dem Behälter vorhandenen Kühlschlangen in diesem Bereich durch eine der
Trennwände abgedeckt sind. * as
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen rauchgasbeheizten Erhitzer mit parallelen Rohrstrecken
zu schaffen, bei dem die Austrittstemperaturen des Arbeitsmittels am Ende der Rohrstrecken des
Erhitzers über die Breite des Rauchgaszuges etwa den gleichen Wert besitzen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem rauchgasbeheizten Erhitzer mit zwischen einem Eingangs-
und einem Ausgangssammler verlaufenden und sich über den gesamten Querschnitt bzw. die gesamte
Breite des Rauchgaszuges erstreckenden parallelen Rohrschlangen dadurch gelöst, daß im Eingangssammler mindestens über den Längenbereich seiner
radialen Ausströmöffnungen Kühlschlangen angeordnet sind.
Hierdurch ist es möglich, das Arbeitsmittel vordem Eintritt in die Rohrstrecken des Erhitzers derart zu
kühlen, daß seine Austrittstemperatur am Ende der Rohrstrecken über die Breite des Rauchgaszuges
gleich ist. Die Abkühlung des Arbeitsmittels wird also der unterschiedlichen Beheizung in den nachgeschalteten
rauchgasbeheizten Rohren angepaßt Ferner ist es möglich, den kleinsten Sammler zu
wählen, der sich aus den Festigkeitseigenschaften des verwendeten Werkstoffes ergibt
Eine besonders gute Anpassung an das Temperaturprofil des Rauchgases wird erreicht, wenn erfindungsgemäß
zwei Kühlschlangen vorgesehen sind, die im Gleichstrom mit dem Arbeitsmittel geschaltet
sind. In die Zulaufleitungen für das Kühlmittel sind Regelventile eingebaut. Zur Verstellung der Regelventile
sind Regler vorgesehen, die mit den Werten von Temperaturmessern beaufschlagt sind, welche jeweils
in den Enden einer innenliegenden und einer außenliegenden Rohrstrecke angeordnet sind.
Die Erfindung ist in der Zeichnung am Ausführungsbeispiel eines rauchgasbeheizten Erhitzers in
einem waagerechten Schnitt durch den Rauchgaszug veranschaulicht
Der von den Rauchgasen beheizte Erhitzer ist ent- 6s
weder gemäß der zeichnerischen Darstellung als den gesamten Querschnitt des Rauchgaszuges 6 überdekkender
Berührungserhitzer oder als Strahlungserhitzer ausgebildet, der sich über die gesamte Breite einer
Wand des Rauchgaszuges 6 erstreckt. Der Erhitzer besitzt einen Eingangssammler 2 und einen Ausgangssammler
4, zwischen denen sich die parallel verlaufenden Rohrstrecken 3 erstrecken.
An den äußeren Enden des Eingangssammlers 2 sind Einströmstutzen 1 angeordnet, durch die das
Arbeitsmittel in den Eingangssammler 2 beidseitig von den Enden zur Mitte des Rauchgaszuges hin verlaufend
einströmt. Im Eingangssammler 2 sind Kühlschlangen 5 angeordnet, die insbesondere im Bereich
von radialen Ausströmöffnungen 12 des Eingangssammlers 2 verlaufen, an denen der Eingangssammler
2 mit den Rohrstrecken 3 verbunden ist. In den Enden verschiedener Rohrstrecken 3, insbesondere
der außenliegenden und innenliegenden, sind Temperaturmesser 8 angeordnet, die ihre Meßwerte an Regler
9 weitergeben, die zur Betätigung von Regelventilen 7 dienen, die in der Zulaufleitung 13 der
Kühlschlangen 5 angeordnet sind.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Eingangssammler
2 in der Mitte mit einer Trennwand 11 versehen, so daß sich zwei exakt getrennte Arbeitsmittelströme
ergeben. In jeder der beiden Hälften des Eingangssammlers 2 befindet sich eine Kühlschlange
5, durch die das Kühlmittel im Gleichstrom mit dem Arbeitsmittel vom außenliegenden Ende zur
Mitte des Rauchgaszuges hin fließt. Das erwärmte Kühlmittel wird über Ablaufleitungen 10 in beliebiger
Weise wieder in den Wärmeerzeugungsprozeß eingeführt
Durch die Anordnung der Kühlschlangen 5 erreicht man eine zur Mitte des Eingangssammlers 2
hin absinkende Temperatur des den einzelnen Rohrstrecken 3 zufließenden Arbeitsmittels. Dieser Temperaturabfall
wird durch den zur Mitte des Rauchgaszuges 6 infolge des Temperaturprofils zunehmenden
Wärmeübergang derart kompensiert, daß die Austrittstemperatur des Arbeitsmittels aus allen
Rohrstrecken 3 etwa gleich ist
Um auch während des Betriebs des Dampferzeugers den Kühlmittelfluß einer Änderung des
Temperaturprofils der Rauchgase im Rauchgaszug 6 anpassen zu können, sind die Regelventile 7 angeordnet,
welche die Zufuhr des Kühlmittels durch die Zulaufleitungen 13 verändern. Diese Regelventile?
werden von den Reglern 9 gesteuert, die ihrerseits ihre Impulse von den TemperatuTmessern 8
erhalten, die in den Enden von Rohrstrecken 3 liegen, die sich einmal in der Mitte des Rauchgaszuges 6 und
zum anderen am äußeren Ende desselben befinden.
Selbstverständlich ist es auch möglich, den Eingangssammler ohne die Trennwand 11 auszubilden
und auf andere Weise für eine gleichmäßige Verteilung der beiden gegenläufigen Arbeitsmittelströme zu
sorgen. In diesem Fall können auch die beiden Kühlschlangen 5 zu einer geeigneten Kühlschlangenanordnung
zusammengefaßt werden. Andererseits ist es möglich, eine vollständige Trennung des Eingangssammlers bzw. des gesamten Erhitzers durchzuführen,
indem dieser in zwei separate Erhitzer aufgeteilt wird. Bei der Ausbildung der Kühlschlangen 5 ist
hierbei zu beachten, daß diese dann zur Korrektur des halben Rauchgas-Temperaturprofils dienen müssen.
Hierbei sind andere Kühlschlangenanordnungen und Flußrichtungen des Kühlmittels möglich.
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, den Eingangssammler 2 auch dahingehend als Wärmetauscher aus-
zubilden, daß dieser nicht nur das Temperaturprofil
der Rauchgase ausgleicht, sondern auch die mittlere Temperatur des Arbeitsmittels beeinflußt
Claims (4)
1. Rauchgasbeheizter Erhitzer mit parallelen Rohrstrecken, die zwischen einem Eingangs- und
einem Ausgangssammler verlaufen und sich über den gesamten Querschnitt bzw. über die gesamte
Breite des Rauchgaszuges erstrecken, wobei der Eintritt des Arbeitsmittels in den Eingangssammler beidseitig an dessen Enden vorgesehen ist, so
daß er zur Mitte hin vom Arbeitsmittel axial durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangssammler (2) mindestens
über den Längenbereich seiner radialen Aus-
Strömöffnungen (12) Kühlschlangen (5) angeordnet sind.
2. Erhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kühlschlangen (S) vorgesehen
sind, die im Gleichstrom mit dem Arbeitsmittel geschaltet sind.
3. Erhitzer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zulaufleitungen (13)
für das Kühlmittel Regelventile (7) eingebaut sind.
4. Erhitzer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der Regelventile (7) Regler (9) vorgesehen sind, die mit den
Werten von Temperatunnessern (8) beaufschlagt sind, welche jeweils in den Enden einer innenliegenden und einer außenliegenden Rohrstrecke
(3) angeordnet sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DED0052273 | 1967-02-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1551447A1 DE1551447A1 (de) | 1970-07-30 |
DE1551447B2 true DE1551447B2 (de) | 1971-10-14 |
Family
ID=7054043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19671551447 Pending DE1551447B2 (de) | 1967-02-14 | 1967-02-14 | Rauchgasbeheizter erhitzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1551447B2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE469090B (sv) * | 1991-09-13 | 1993-05-10 | Abb Carbon Ab | Foerfarande och anordning foer temperaturmaetning i utloppet fraan en foeraangare i en genomstroemningspanna |
-
1967
- 1967-02-14 DE DE19671551447 patent/DE1551447B2/de active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1551447A1 (de) | 1970-07-30 |
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