DE4206657C2 - Anordnung eines Dampferzeugers in einer Tragkonstruktion - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung eines Dampfer­ zeugers, insbesondere einer Schwel-Brenn-Anlage, mit einem mehrere Abschnitte aufweisenden Rauchgaskanal in einer Trag­ konstruktion, wobei ein erster vertikal verlaufender Ab­ schnitt über einen mindestens annähern horizontal verlaufen­ den zweiten Abschnitt mit einem ebenfalls vertikal verlaufen­ den dritten Abschnitt verbunden ist, so daß der Rauchgaskanal eine konstruktive Einheit bildet, und wobei der erste Ab­ schnitt mittels Tragelementen in der Tragkonstruktion aufge­ hängt ist.

Bei einem derartigen, aus der US-PS 3,001,514 bekannten Dampferzeuger durchströmen die in einer Brennkammer erzeugten heißen Rauchgase einen Rauchgaskanal, der im wesentlichen drei Abschnitte umfaßt. Die Wände des Rauchgaskanals weisen Heizflächen in Form von Rohren oder Rohrbündeln auf, die in einen Wasser-Dampf-Kreislauf integriert sind. Dabei stellt die Brennkammer einen ersten vertikal verlaufenden Abschnitt des Rauchgaskanals dar. Die Brennkammer ist über einen hori­ zontal verlaufenden zweiten Abschnitt des Rauchgaskanals mit einem dritten Abschnitt verbunden, der ebenfalls vertikal verläuft und in einen Abhitzekessel zur Dampferzeugung mün­ det. Das in den Heizflächen strömende Wasser dient zur Küh­ lung der Brennkammer und des Abhitzekessels und wird durch indirekten Wärmetausch mit dem heißen Rauchgas mindestens teilweise verdampft. Als Brennstoff für die Brennkammer wird z. B. Schwelgas aus einer Schwelanlage verwendet. Eine Schwel- Brenn-Anlage ist z. B. auf der EP-PS 0 302 310 bekannt.

Um Dehnungsbehinderungen und Verzerrungen der räumlichen An­ ordnung des Dampferzeugers infolge von vertikalen und hori­ zontalen Wärmedehnungen zu kompensieren, sind üblicherweise die Abschnitte des Rauchgaskanals, d. h. die Heizflächen der Brennkammer und des Abhitzekessels, konstruktiv voneinander getrennt. Wärmedehnungen werden bisher dadurch vermieden, daß die Heizflächen der Brennkammer und die des Abhitzekessels konstruktiv voneinander getrennt sind. Dabei erfolgt die Küh­ lung der Brennkammer im sogenannten Zwangumlauf, während die Kühlung des Abhitzekessels im Naturumlauf erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den im wesentlichen durch die Heizflächen gebildeten Rauchgaskanal der Brennkam­ mer und des Abhitzekessels als konstruktive Einheit auszubil­ den, die eine freie Wärmedehnung sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tragelemente in kaltem Zustand eine gegenüber der Vertikalen schräg verlaufende Position aufweisen, die im wesentlichen der Wärmedehnung des zweiten, horizontalen Abschnittes im warmen Zustand entspricht, so daß die Tragelemente im warmen Zustand parallel zur Vertikalen verlaufen.

Die Tragelemente sind zweckmäßigerweise Rohre, die mit minde­ stens teilweise die Wände des Rauchgaskanals bildenden Heiz­ flächen verbunden sind. Dabei sind die Rohre zusammen mit den Heizflächen in den Wasser-Dampf-Kreislauf geschaltet.

Im Bereich der Längsachsen des ersten und des dritten Ab­ schnitts sind in vorteilhafter Ausgestaltung Mittel zum Füh­ ren des ersten gegenüber dem dritten Abschnitt des Rauchgas­ kanals vorgesehen, wobei die Längsachse des dritten Ab­ schnitts als Festachse dient. Dabei sind die Führungsmittel zweckmäßigerweise Rohre, die ebenfalls mit den mindestens teilweise die Wände des Rauchgaskanals bildenden Heizflächen verbunden sind. Durch eine derartige Einbindung der Führungs­ mittel in den Wasser-Dampf-Kreislauf ist dort die Temperatur stets gleich der Temperatur der Heizflächen im zweiten Ab­ schnitt des Rauchgaskanals. Dadurch wird erreicht, daß auch bei unterschiedlichen horizontalen Wärmedehnungen die Längsachsen des ersten und dritten Abschnitts des Rauchgas­ kanals stets parallel verlaufen.

Der erste Abschnitt des Rauchgaskanals ist in zweckmäßiger Ausgestaltung in einem ersten Tragrost angeordnet, der mit­ tels der Tragelemente mit einem oberhalb des Rauchgaskanals angeordneten zweiten Tragrost und mittels mindestens eines Verbindungselements mit einem unterhalb des Rauchgaskanals angeordneten dritten Tragrost verbunden ist. Dabei stützt stützt sich der Rauchgaskanal auf dem am zweiten Tragrost aufgehängten dritten Tragrost ab. Der erste Tragrost ist zweckmäßigerweise als Rahmen ausgebildet, der den ersten Abschnitt des Rauchgaskanals umschließt.

Der dritte Abschnitt ist vorteilhafterweise mittels weiterer Tragelemente an dem zweiten Tragrost aufgehängt. Alternativ kann der dritte Tragrost über mindestens ein weiteres Ver­ bindungselement mit dem zweiten Tragrost verbunden sein. Die Verbindungselemente und/oder die weiteren Tragelemente sind zweckmäßigerweise mit den Heizflächen verbundene Rohre.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß trotz der im warmen Zustand zwangsläufig auftretenden horizontalen und vertikalen Wärmedehnungen die räumliche Anordnung des Rauchgaskanals stets gleich bleibt. Dabei treten in allen Abschnitten und in Ebenen gleicher Höhe stets gleiche vertikale Wärmedehnungen auf, während die Längsachsen des ersten und dritten Abschnitts horizontalen Wärmedehnungen stets gemeinsam und parallel verlaufend fol­ gen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 schematisch einen in einer Tragkonstruktion angeordneten Dampferzeuger einer Schwel-Brenn-Anlage,

Fig. 2 einen Querschnitt durch zwei Abschnitte eines Rauchgaskanals des Dampferzeugers gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 in einem weiteren Querschnitt Führungsmittel zwi­ schen zwei vertikalen Abschnitten des Rauchgaskanals gemäß Fig. 1.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt die Anordnung eines Dampferzeugers in einer Tragkonstruktion 1. Der Dampferzeuger ist Teil einer nicht näher dargestellten Schwel-Brenn-Anlage. Der Dampferzeuger umfaßt einen Rauchgaskanal, der drei Abschnitte 3, 4 und 5 aufweist. Der erste Abschnitt 3 wird im wesentlichen von einer Brennkammer 6 gebildet und verläuft vertikal. Er ist über den annähernd horizontal verlaufenden zweiten Abschnitt 4 mit dem ebenfalls vertikal verlaufenden dritten Abschnitt 5 verbunden, der in einen Abhitzekessel 10 mündet. In dem Abhitzekessel 10 sind in nicht näher dargestellter Art und Weise Heizflachen zur Dampferzeugung angeordnet.

Der Rauchgaskanal aus den Abschnitten 3, 4 und 3 ist in der Tragkonstruktion 1 aufgehängt. Dazu stützt er sich auf einem unteren Tragrost 15 ab. Dieser ist über Verbindungs­ elemente 17 und 18 sowie mindestens ein Tragelement 16 mit einem oberen Tragrost 20 verbunden. Der erste Abschnitt 3 des Rauchgaskanals wird zusätzlich von einem Tragrost 21 geführt, der über Tragelemente 16 und 19 an dem oberen Trag­ rost 20 aufgehängt ist. Anstelle des Verbindungselements 18 können auch (gestrichelt dargestellte) Tragelemente 40, 41 vorgesehen sein, mit denen der dritte Abschnitt 5 direkt an dem oberen Tragrost 20 aufgehängt ist.

Der Rauchgaskanal wird im wesentlichen durch in dessen Wände integrierte Heizflächen 12 begrenzt, die üblicherweise in Form von Rohren oder Rohrbündeln ausgebildet sind. Die Heizflächen 12 der Abschnitte 3, 4 und 5 sind miteinander verbunden, so daß der Rauchgaskanal eine konstruktive Ein­ heit bildet. Die Heizflächen 12 sind in einen nicht näher dargestellten Wasser-Dampf-Kreislauf geschaltet und werden im Naturumlauf von Wasser oder einem Wasser-Dampf-Gemisch durchströmt. Die Verbindungselemente 17 und 18 sowie die Tragelemente 16, 19, 40, 41 sind vorteilhafterweise eben­ falls in das Naturumlaufsystem des Wasser-Dampf-Kreislaufs integrierte Rohre.

Der dritte Abschnitt 5 kann über einen Teil seiner Höhe anstelle von mit Wasser oder Wasserdampf durchströmten Heizflächen auch eine (nicht dargestellte) mit Luft gekühlte Auskleidung aufweisen. Die wassergekühlten und luftgekühlten Heizflächen sind dann in nicht näher dargestellter Art und Weise mittels eines Kompensators gasdicht miteinander verbunden.

Unterhalb des Tragrosts 21 sind mit dem ersten Abschnitt 3 des Rauchgaskanals verbundene Pendelaufhängungen 23 vorgese­ hen. Unterhalb des zweiten Abschnitts 4 des Rauchgaskanals sind mit dem Tragrost 15 verbundene Stützen 24 vorgesehen.

Wie in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien 16′ und 19′ angedeutet, verlaufen die Tragelemente 16 und 19 im kalten Zustand, d. h. vor Inbetriebnahme des Dampferzeugers, in bezug auf die Vertikale schräg und nehmen die Positionen 16′ bzw. 19′ ein. Die Schrägstellung wird dadurch bewirkt, daß sich der Rauchgaskanal oder Kesselkörper gegenüber dem warmen Zustand zusammenzieht. Dabei entspricht die Neigung im wesentlichen der Wärmedehnung des zweiten Abschnitts 4 im warmen Zustand, d. h. während des Betriebs des Dampferzeugers. Dadurch wird erreicht, daß im warmen Zustand die beiden Längsachsen 25 und 26 parallel verlaufen.

Durch die Schrägstellung der Tragelemente 16, 19 in die Positionen 16′ bzw. 19′ tritt im ersten Abschnitt 3 eine Kraftkom­ ponente auf, die diesen ersten Abschnitt 3 ebenfalls in eine Schräg­ stellung zwingt. Um dies zu vermeiden, sind zweckmäßiger­ weise im Bereich der Längsachsen 25 und 26 der Abschnitte 3 bzw. 5 Führungsmittel 35 vorgesehen. Die Führungsmittel 35 sind vorteilhafterweise mit den Heizflächen 12 der beiden Abschnitte 3 und 5 verbundene Rohre und ebenfalls in das Naturumlaufsystem integriert. Sie haben somit stets die gleiche Temperatur wie die Heizflächen 12 des zweiten Ab­ schnitts 4 des Rauchgaskanals.

Beim Betrieb des Dampferzeugers bleibt somit die durch die Längsachsen 25 und 26 aufgespannte Ebene unabhängig von Wärmedehnungen Festebene 30, die gemäß Fig. 2 senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Ebenso bleibt die zu dieser Festebene 30 senkrecht verlaufende Ebene 32, in der die Längsachse 26 liegt, stets Festebene. Dadurch bleibt die konstruktive Ein­ heit des Rauchgaskanals sowohl bei vertikalen als auch bei horizontalen Wärmedehnungen erhalten.

Wie Fig. 3 zeigt, können die Führungselemente 35 auch in einfacher Weise als Zuganker ausgebildet und im Bereich des ersten Abschnitts 3 des Rauchgaskanals mit dem Tragrost 21 verbunden sein. Dabei umschließt der Tragrost 21 den ersten Abschnitt 3 in Form eines Rahmens.

Claims (9)

1. Anordnung eines Dampferzeugers, insbesondere einer Schwel- Brenn-Anlage, mit einem mehrere Abschnitte (3, 4, 5) aufwei­ senden Rauchgaskanal in einer Tragkonstrukton (1), wobei ein erster vertikal verlaufender Abschnitt (3) über einen minde­ stens annähernd horizontal verlaufenden zweiten Abschnitt (4) mit einem ebenfalls vertikal verlaufenden dritten Abschnitt (5) verbunden ist, so daß der Rauchgaskanal eine konstruktive Einheit bildet, und wobei der erste Abschnitt (3) mittels Tragelementen (16, 19) in der Tragkonstruktion (1) aufgehängt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trag­ elemente (16, 19) im kalten Zustand eine gegenüber der Verti­ kalen schräg verlaufende Position (16′, 19′) aufweisen, die im wesentlichen der Wärmedehnung des zweiten, horizontalen Abschnitts (4) im warmen Zustand entspricht, so daß die Trag­ elemente (16, 19) im warmen Zustand parallel zur Vertikalen verlaufen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tragelemente (16, 19) Rohre sind, die mit mindestens teilweise die Wände des Rauchgaskanals bildenden Heizflächen (12) verbunden sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Bereich der Längsachsen (25, 26) des ersten und des dritten Abschnitts (3 bzw. 5) Mittel (35) zum Führen des ersten Abschnitts (3) gegenüber dem dritten Abschnitt (5) vorgesehen sind, wobei die Längs­ achse (26) des dritten Abschnitts (5) als Festachse dient.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Führungsmittel (35) Roh­ re sind, die mit mindestens teilweise die Wände des Rauch­ gaskanals bildenden Heizflächen (12) verbunden sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (3) des Rauchgaskanals in einem ersten Tragrost (21) angeordnet ist, der mittels der Tragelemente (16, 19) mit einem oberhalb des Rauchgaskanals angeordneten zweiten Tragrost (20) und mittels mindestens eines Verbindungs­ elements (17) mit einem unterhalb des Rauchgaskanals ange­ ordneten dritten Tragrost (15) verbunden ist, wobei sich der Rauchgaskanal auf dem am zweiten Tragrost (20) aufgehängten dritten Tragrost (15) abstützt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Tragrost (21) als Rahmen ausgebildet ist und den ersten Abschnitt (3) umschließt.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der dritte Abschnitt (5) mittels weiterer Tragelemente (40, 41) an dem zweiten Trag­ rost (20) aufgehängt ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der dritte Tragrost (15) über mindestens ein weiteres Verbindungsele­ ment (18) mit dem zweiten Tragrost (20) verbunden ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ver­ bindungselemente (17, 18) und/oder die weiteren Tragele­ mente (40, 41) mit den Heizflächen (12) verbundene Rohre sind.