DE60009230T2 - Wall heat exchanger for boiler combustion chamber - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, der an einer vertikalen Schattenwand eines Kesselbrennraums in einem Kraftwerk, das der Stromerzeugung dient, montiert wird, und aus Rohren besteht, die sich entlang der genannten vertikalen Richtung erstrecken und zwar zwischen einem unteren Teil des Wärmetauschers und einem oberen Teil des Wärmetauschers, und in denen zwischen einem Eintritt von Wärmetauscherrohren und einem Austritt von Wärmetauscherrohren Wasserdampf in Umlauf gebracht wird, um ihn vorzuwärmen, wobei jedes Rohr im oberen Teil des Wärmetauschers in halber Umdrehung gekrümmt ist, und der Eintritt und der Austritt der Wärmetauscherrohre im unteren Teil des Wärmetauschers angeordnet sind.The The invention relates to a heat exchanger connected to a vertical Shadow wall of a boiler burning room in a power plant, that of power generation serves, is assembled, and consists of pipes that run along the extend vertical direction between a lower Part of the heat exchanger and an upper part of the heat exchanger, and in which between an inlet of heat exchanger tubes and an outlet of heat exchanger tubes Steam is circulated to preheat it, each one Pipe in the upper part of the heat exchanger curved in half a turn is, and the inlet and outlet of the heat exchanger tubes in the lower Part of the heat exchanger are arranged.

Ein solcher Wandwärmetauscher ist besonders für einen Kesselbrennraum mit Naturumlauf oder Zwangumlauf ausgelegt, bei dem die Wände des Kesselbrennraums aus Rohren bestehen, in denen ein Wasser-Wasserdampf-Gemisch zirkuliert. Mit diesem Wandwärmetauscher soll die Wärmeenergie, die im oberen Bereich des Brennraums in hoher Temperatur zur Verfügung steht, wiedergewonnen werden, um Wasserdampf aufzuwärmen, so dass hinter dem Kessel die Fläche der Wärmetauscher, Überhitzer und Zwischenüberhitzer für den Wasserdampf reduziert werden kann.One such wall heat exchanger is especially for designed a boiler combustion chamber with natural circulation or forced circulation, where the walls of the Boiler combustion chamber consist of pipes in which a water-steam mixture circulated. With this wall heat exchanger should the heat energy, which is available in the upper area of the combustion chamber in high temperature, be recovered to warm up steam, leaving behind the boiler the area the heat exchanger, superheater and reheaters for the water vapor can be reduced.

In dem französischen Patent 1 084 205 wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein mit 37 bezeichneter Überhitzer wie oben beschrieben.In French Patent 1,084,205, with reference to FIGS 1 to 4 one with 37 designated superheater as described above.

In diesem Dokument besteht der Überhitzer 37 aus einer Vielzahl von Rohrgruppen 40, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei jede Gruppe einige Rohre 40 besitzt, die in einer Ebene ausgerichtet sind und eine Tafel bilden, die senkrecht zu den Wänden verläuft.This document contains the superheater 37 from a variety of pipe groups 40 which are arranged at a distance to each other, each group having a few tubes 40 which are aligned in one plane and form a panel that is perpendicular to the walls.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Anordnung eines solchen Wärmetauschers verbessert werden.With The present invention is intended to the arrangement of such a heat exchanger be improved.

Somit ist das Ziel dieser Erfindung ein Wärmetauscher, der an einer vertikalen Schattenwand eines Kesselbrennraums in einem Kraftwerk, das der Stromerzeugung dient, montiert wird, und aus Rohren besteht, die sich entlang der genannten vertikalen Richtung erstrecken und zwar zwischen einem unteren Teil des Wärmetauschers und einem oberen Teil des Wärmetauschers, und in denen zwischen einem Eintritt von Wärmetauscherrohren und einem Austritt von Wärmetauscherrohren Wasserdampf in Umlauf gebracht wird, um ihn vorzuwärmen, wobei jedes Rohr im oberen Teil des Wärmetauschers in halber Umdrehung gekrümmt ist, und der Eintritt und der Austritt der Wärmetauscherrohre im unteren Teil des Wärmetauschers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre in einer Ebene ausgerichtet sind, die parallel zu der Schattenwand verläuft, und einzeln oder in kleinen Gruppen abwechselnd steigende und fallende Kreisläufe bilden.Consequently the object of this invention is a heat exchanger which is connected to a vertical one Shadow wall of a boiler burning room in a power plant, that of power generation serves, is assembled, and consists of pipes that run along the extend vertical direction between a lower Part of the heat exchanger and an upper part of the heat exchanger, and in which between an inlet of heat exchanger tubes and an outlet of heat exchanger tubes Steam is circulated to preheat it, each one Pipe in the upper part of the heat exchanger curved in half a turn is, and the inlet and outlet of the heat exchanger tubes in the lower Part of the heat exchanger is arranged, characterized in that the heat exchanger tubes aligned in a plane parallel to the shadow wall runs, and individually or in small groups alternately rising and falling cycles form.

Somit deckt der Wärmetauscher, der parallel zur Schattenwand angeordnet ist, diese Schattenwand ab, und der Wärmetausch zwischen den Heißgasen im oberen Bereich des Brennraums erfolgt zugunsten des Wärmetauschers und nicht zugunsten der Schattenwandrohre.Consequently covers the heat exchanger, which is arranged parallel to the shadow wall, this shadow wall off, and the heat exchange between the hot gases in the upper part of the combustion chamber takes place in favor of the heat exchanger and not in favor of the shadow wall pipes.

Der untere Teil des Wärmetauschers ist starr mit der Schattenwand des Brennraums verbunden und der obere Teil des Wärmetauschers ist entlang der genannten vertikalen Richtung verschiebbar an der Schattenwand befestigt.Of the lower part of the heat exchanger is rigidly connected to the shadow wall of the combustion chamber and the upper part of the heat exchanger is displaceable along said vertical direction at the Shadow wall attached.

Mit dieser Anordnung nimmt der obere Teil des Wärmetauschers, der gegenüber der angrenzenden Schattenwand verschiebbar angeordnet ist, nicht das Gewicht der Austrittssammler des Wärmetauscherrohres auf. Aufgrund dieser Anordnung kann der Wärmetauscher leicht entleert werden und verläuft nicht durch die Decke der Brennkammer, was deren Konstruktion vereinfacht.With this arrangement takes the upper part of the heat exchanger, which is opposite to the adjacent shadow wall is slidably arranged, not that Weight of the outlet header of the heat exchanger tube. by virtue of This arrangement, the heat exchanger easily emptied and runs not through the ceiling of the combustion chamber, which simplifies their construction.

Durch die abwechselnde Anordnung von ansteigenden und abfallenden Kreisläufen werden zu hohe Temperaturgradienten zwischen aneinander angrenzenden Rohren vermieden, so dass ihre Verformung unter der Wirkung von Wärmespannungen begrenzt wird. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn die Rohre so montiert sind, dass sie ineinander verschachtelte Rohrtafeln bilden. Wenn der Wärmetauscher aus Rohrtafeln besteht, kann die Größe der Rippen zwischen den vertikalen Rohren, welche die Schattenwand bilden, erhöht werden, da diese den Strahlungen im Brennraum weniger ausgesetzt sind, und daraus ergibt sich eine einfachere Konstruktion des oberen Teils des Brennraums.By the alternating arrangement of rising and falling circuits too high temperature gradients between adjacent pipes avoided, so that their deformation is limited under the action of thermal stresses becomes. This arrangement is particularly advantageous when the tubes are mounted so that they interleaved tube sheets form. When the heat exchanger consists of tube sheets, the size of the ribs between the vertical tubes forming the shadow wall are raised, because they are less exposed to the radiations in the combustion chamber, and this results in a simpler construction of the upper part of the combustion chamber.

Ein Ausführungbeispiel der Erfindung wird nachfolgend im Detail und anhand der Zeichnungen beschrieben.One embodiment The invention will be described below in detail and with reference to the drawings.

1 zeigt sehr schematisch einen Kessel in einem Kraftwerk, das der Stromerzeugung dient, mit einem Brennraum, der in seinem oberen Teil mit Wandwärmetauschern gemäß der Erfindung ausgestattet ist. 1 shows very schematically a boiler in a power plant, which serves the power generation, with a combustion chamber, which is equipped in its upper part with wall heat exchangers according to the invention.

2 zeigt sehr schematisch einen Wandwärmetauscher, der an einer Schattenwand des Brennraums, wie in 1 dargestellt, montiert ist. 2 shows very schematically a wall heat exchanger which is attached to a shadow wall of the combustion chamber, as in 1 shown, mounted.

Die 3 und 4 zeigen die abwechselnd steigenden und fallenden Kreisläufe eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung.The 3 and 4 show the alternating rising and falling cycles of heat exchanger according to the invention.

5 ist eine Teilansicht, die einen Teil einer aus Rohren bestehenden Schattenwand und einen Teil eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung sowie im oberen Teil die gleitende Verbindung des Wärmetauschers mit der Schattenwand zeigt. 5 Fig. 3 is a partial view showing part of a shade wall made of pipes and part of a heat exchanger according to the invention, and in the upper part the sliding connection of the heat exchanger with the shadow wall.

In 1 ist der Brennraum 1 eines Dampfkessels eines Stromkraftwerks, der ein Kessel mit gewölbtem Sammelbehälter oder konventionellem Sammelbehälter sein kann, mit Rohren, in denen ein Wasser-Wasserdampf-Gemisch zirkuliert, klassisch konzipiert.In 1 is the combustion chamber 1 a boiler of a power plant, which may be a boiler with a curved sump or a conventional sump, with tubes in which a water-steam mixture circulates, designed in a classic way.

Die vertikalen Schattenwände im oberen Bereich des Brennraums sind mit Wärmetauschern 5, 6, ausgestattet, wobei jeder in der Folge Wandwärmetauscher genannt wird.The vertical shadow walls in the upper area of the combustion chamber are equipped with heat exchangers 5 . 6 equipped, each being called in the sequence wall heat exchanger.

2 zeigt, wie jeder Wandwärmetauscher 5 mit einer angrenzenden Schattenwand M verbunden ist, und aus Rohren 7 besteht, die in einer Ebene parallel zur Schattenwand M ausgerichtet sind, und sich entlang der vertikalen Richtung zwischen einem unteren Teil B des Wärmetauschers und einem oberen Teil H des Wärmetauschers erstrecken. Wasserdampf wird zwischen einem Eintritt E von Wärmetauscherrohren und einem Austritt S von Wärmetauscherrohren in Umlauf gebracht, um ihn vorzuwärmen. Wie in 2 zu sehen ist, ist jedes Rohr 7 im oberen Bereich des Wärmetauschers in halber Umdrehung gekrümmt und der Eintritt E und der Austritt S der Wärmetauscherrohre sind im unteren Teil des Wärmetauschers angeordnet. Die Krümmung der Rohre 7 kann auch außerhalb des Brennraums durchgeführt werden; in dem Fall muss eine undurchlässige Vorrichtung vorgesehen werden, so dass sich die Rohre 7 gegenüber der Decke P des Brennraums ausdehnen können. Sie kann auch innerhalb des Brennraums durchgeführt werden, wie in 1 gezeigt, was die Deckenkonstruktion des Brennraums vereinfacht. 2 shows how every wall heat exchanger 5 connected with an adjacent shadow wall M, and pipes 7 which are aligned in a plane parallel to the shadow wall M and extend along the vertical direction between a lower part B of the heat exchanger and an upper part H of the heat exchanger. Water vapor is circulated between an inlet E of heat exchanger tubes and an outlet S of heat exchanger tubes to preheat it. As in 2 is visible, is every tube 7 curved in the upper region of the heat exchanger in half a turn and the inlet E and the outlet S of the heat exchanger tubes are arranged in the lower part of the heat exchanger. The curvature of the pipes 7 can also be done outside the combustion chamber; in that case an impermeable device must be provided so that the tubes 7 opposite the ceiling P of the combustion chamber can expand. It can also be done inside the combustion chamber, as in 1 shown, which simplifies the ceiling construction of the combustion chamber.

Der untere Teil B des Wärmetauschers 5 ist starr an der angrenzenden Wand M befestigt, beispielsweise durch Fixpunkte 8, 9 zwischen den Rohren 11 (5) der Schattenwand M und den Wärmetauscherrohren 5. Der obere Teil H des Wärmetauschers wird mittels mindestens einer Befestigungsschelle 10 – die deutlicher in 5 zu sehen ist – in der vertikalen Richtung verschiebbar an der Schattenwand befestigt, wobei die Schelle mindestens an einem vertikalen Rohr 7 des Wärmetauschers befestigt wird, in dem mindestens ein vertikales Rohr 11 der Schattenwand M verschiebbar geführt wird. Mehrere Befestigungsschellen 10 können in bestimmten Abständen in vertikaler Richtung entlang der Rohre 7 des Wärmetauschers angeordnet sein, wie in 2 veranschaulicht.The lower part B of the heat exchanger 5 is rigidly attached to the adjacent wall M, for example by fixed points 8th . 9 between the pipes 11 ( 5 ) of the shadow wall M and the heat exchanger tubes 5 , The upper part H of the heat exchanger is by means of at least one mounting clamp 10 - the clearer in 5 can be seen - slidably mounted in the vertical direction on the shadow wall, with the clamp at least on a vertical pipe 7 the heat exchanger is fixed, in which at least one vertical pipe 11 the shadow wall M is slidably guided. Several mounting clamps 10 can at certain intervals in a vertical direction along the tubes 7 be disposed of the heat exchanger, as in 2 illustrated.

Wie in den 3 und 4 zu sehen ist, sind die Rohre 7 des Wärmetauschers in einer vertikalen Ebene ausgerichtet und bilden einzeln (3) oder in kleinen Gruppen oder Reihen (4) abwechselnd ansteigende oder fallende Kreisläufe, die durch Pfeile veranschaulicht sind. In den 3 oder 4 sind die Rohre 7 so montiert, dass sie ineinander verschachtelte Rohrtafeln 12, 13 bilden, wobei die Montage von aneinanderstoßenden Rohren, welche die Wärmetauschertafeln bilden, herkömmlich durch (auf den Zeichnungen nicht gezeigte) vertikale Rippen erfolgt, die zwischen den aneinanderstoßenden Rohren angeschweißt sind. Bei dieser Konstruktion verlaufen die montierten Rohre nicht durch die Decke P des Brennraums 1. Bei der Konstruktion eines Wandwärmetauschers gemäß der Erfindung werden die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Wärmetauschers erhöht und demzufolge die Wartungskosten für den Brennraum gesenkt.As in the 3 and 4 you can see, the pipes are 7 of the heat exchanger aligned in a vertical plane and form individually ( 3 ) or in small groups or series ( 4 ) alternately rising or falling circuits, which are illustrated by arrows. In the 3 or 4 are the pipes 7 mounted so that they nested tube sheets 12 . 13 The assembly of abutting tubes forming the heat exchanger panels is conventionally accomplished by vertical ribs (not shown in the drawings) welded between the abutting tubes. In this construction, the mounted pipes do not pass through the ceiling P of the combustion chamber 1 , In the construction of a wall heat exchanger according to the invention, the reliability and the life of the heat exchanger are increased and consequently the maintenance costs for the combustion chamber are reduced.

Claims (4)

Wärmetauscher (5, 6), der an einer vertikalen Schattenwand (M) eines Kesselbrennraums (1) in einem Kraftwerk, das der Stromerzeugung dient, montiert wird, und aus Rohren (7) besteht, die sich entlang der genannten vertikalen Richtung erstrecken und zwar zwischen einem unteren Teil (B) des Wärmetauschers und einem oberen Teil (H) des Wärmetauschers, und in denen zwischen einem Eintritt (E) von Wärmetauscherrohren und einem Austritt (S) von Wärmetauscherrohren Wasserdampf in Umlauf gebracht wird, um ihn vorzuwärmen, wobei jedes Rohr im oberen Teil des Wärmetauschers in halber Umdrehung gekrümmt ist, und der Eintritt (E) und der Austritt (S) der Wärmetauscherrohre im unteren Teil des Wärmetauschers angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre (7) in einer Ebene ausgerichtet sind, die parallel zu der Schattenwand (M) verläuft, und einzeln oder in kleinen Gruppen abwechselnd steigende und fallende Kreisläufe bilden.Heat exchanger ( 5 . 6 ) on a vertical shadow wall (M) of a boiler combustion chamber ( 1 ) in a power plant used for power generation, and pipes ( 7 ) extending along said vertical direction between a lower part (B) of the heat exchanger and an upper part (H) of the heat exchanger, and between an inlet (E) of heat exchanger tubes and an outlet (S) of Heat exchanger tubes water vapor is circulated to preheat it, each tube in the upper part of the heat exchanger is curved in half-turn, and the inlet (E) and the outlet (S) of the heat exchanger tubes are arranged in the lower part of the heat exchanger, characterized that the heat exchanger tubes ( 7 ) are aligned in a plane which runs parallel to the shadow wall (M) and form alternately rising and falling cycles individually or in small groups. Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem die Rohre so montiert sind, dass sie ineinander verschachtelte Rohrtafeln (12, 13) bilden.Heat exchanger according to claim 1, in which the tubes are mounted in such a way that they form inter-nested tube sheets ( 12 . 13 ) form. Kesselbrennraum in einem Kraftwerk, das der Stromerzeugung dient, der mindestens eine vertikale Schattenwand (M) besitzt, die mit einem Wärmetauscher (5, 6) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 verbunden ist, wobei der untere Teil (B) des Wärmetauschers starr an der Wand befestigt ist, und der obere Teil (H) des Wärmetauschers in der genannten vertikalen Richtung verschiebbar an der Wand befestigt ist.Boiler combustion chamber in a power plant used to generate electricity having at least one vertical shadow wall (M) fitted with a heat exchanger ( 5 . 6 ) according to one of claims 1 or 2, wherein the lower part (B) of the heat exchanger is rigidly fixed to the wall, and the upper part (H) of the heat exchanger is slidably fixed to the wall in said vertical direction. Brennraum gemäß Anspruch 3, wobei der Wärmetauscher nicht über die Decke (P) des Brennraums verläuft.Combustion chamber according to claim 3, wherein the heat exchanger does not cover the ceiling (P) of the burner space runs.