EP0075041A1 - Dampferzeuger mit Überhitzerrohrwand - Google Patents
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- F22G7/00—Steam superheaters characterised by location, arrangement, or disposition
- F22G7/14—Steam superheaters characterised by location, arrangement, or disposition in water-tube boilers, e.g. between banks of water tubes
Definitions
- the number of superheater tubes can be reduced and the weight of the pressure-carrying parts can be reduced.
- the retaining elements according to claim 4 prevent the superheater tubes from bending out of the plane of the superheater tube wall in a structurally simple manner.
- the features of claim 5 ensure a free thermal expansion possibility for the superheater tubes.
- the solution according to claim 6 allows to significantly reduce the number of penetration points.
- the embodiment according to claim 9 allows to do without sliding seals.
- a steam generator 1 has a combustion chamber 2 with an adjoining flue gas duct 3, at the upper end of which a transverse duct 4 is connected.
- the combustion chamber 2 and the flue gas duct 3 are delimited by four vertical walls 6.
- a funnel 7 is provided, which also consists of tube walls.
- four burners 8 are arranged, which are supplied with air via channels 9 and with fuel via further lines (not shown).
- the tube walls 6 and the walls of the funnel 7 are formed from gas-tight welded tubes 10, which serve as evaporator heating surfaces.
- touch heating surfaces 12, 13 and 14 are suspended, of which the heating surface 14 can be formed from a plurality of tabular, vertical bulkhead heating surfaces.
- flue gas side superheater tube walls superiors 18 supports' are also superheater tube walls.
- FIGS. 2 to 7 show details of the pipe arrangement in the area of the flue gas duct 3.
- the parallel evaporator pipes 10 are welded to one another via webs 24 via the height of the combustion chamber 2.
- two adjacent evaporator tubes 10 are joined together via fork pieces 26 to form a new evaporator tube 27.
- Wide webs 28 extend between adjacent evaporator tubes 27, so that the evaporator tubes 10 and 27 form tight, so-called membrane walls together with the webs 24 and 28, respectively.
- tube bends 30, which are connected to fork pieces 31, pierce the evaporator tube wall / vertical fin tubes 32 are welded onto the fork pieces 31, which form the superheater tube wall 18.
- the fins 33 of adjacent fin tubes 32 are only a short distance a, through which practically no heat radiation falls on the evaporator tube wall located behind them.
- the fin tubes 32 are fastened in several places over their height by retaining elements to the webs 28 of the evaporator tube wall. For this purpose, as shown in FIGS. 4 and 5, 32 hooks 35 are welded to the rear of the fin tubes, which are each suspended in a slot 36 in the webs 28. For sealing purposes, the slots 36 and the hooks 35 are covered by a box 40 which is tightly welded onto the outside of the evaporator tube wall 6.
- FIGS. 6 and 7 show, in the area of the upper end of the superheater tube wall two adjacent fin tubes 32 each open into a fork piece 42, to which a tube elbow 43 connects.
- This elbow 43 penetrates with its horizontal leg 44 an elongated hole 46 provided on the web 28.
- an inner cover tongue 48 and an outer cover tongue 49 are welded to the leg 44 on both sides of the web 28 such that this follows different thermal expansion of the fin tubes 32 and the evaporator tubes 27 , can move in slot 46 and the tongues always cover the slot.
- cover tabs 48 and 49 do not provide complete sealing. It may therefore be expedient to connect the bellows to the legs 44 on the outside of the evaporator tube wall by means of bellows (not shown) which permit vertical displacements.
- the embodiment according to FIGS. 2 to 7 has the disadvantage that if the steam flow is distributed unevenly over two fin tubes 32 connected to one another by a fork piece 31, the steam flows flowing therein can heat up unevenly, which can lead to thermal stresses when firmly connected by fork pieces 42.
- This disadvantage is avoided in the case of a solution according to FIG. 8, in which the tubes of a pair each starting from a fork piece 31 separately through elongated holes 46 arranged one below the other through the evaporator tube wall.
- the elongated holes 46 are also covered here with cover tongues 48 and 49.
- the sliding seals according to FIGS. 6, 7 and 8 can be avoided by the embodiment according to FIG. 9.
- the fin tubes 32 are bent obliquely in the region of their upper end, forming expansion legs 60, and then with an arc 61 passed through bores in the webs 28 of the evaporator tube wall.
- adjacent expansion legs 60 can each be in the same. Sloping plane perpendicular to the evaporator tube wall run, as shown in FIG. 9, or also against one another be offset, as Figure 10 shows. The offset allows the inner extension leg to be given a smaller offset.
- expansion legs As shown in FIG. 11 in contrast to FIG. 9, the other of the two legs forming a pair can be cranked inwards.
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Abstract
Description
- Um Verdampferrohrwände von Rauchgaszügen vor zu hoher Wärmeaufnahme abzuschirmen, sind Dampferzeuger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen worden, bei denen die Rohre der Ueberhitzerrohrwand als Fall- und Steigrohre ausgebildet sind. Die Eintritts- und Austrittsabschnitte der Ueberhitzerrohre durchdringen dabei die Verdampferrohrwand im Bereich des oberen Endes der Ueberhitzerrohrwand.
- Eine solche Anordnung hat den Nachteil, dass die Ueberhitzerrohrwände sich für das Anfahren der Anlage nicht entwässern lassen. Damit besteht die Gefahr, dass beim Anfahren einzelne Rohre nicht genügend gekühlt werden. Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil zu beheben.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Besondere Vorteile dieser Lösung ergeben sich aus der einfachen Konstruktion der Durchdringungspartie am unteren Ende der Ueberhitzerrohrwand, durch welche unzulässige Wärmespannungen vermieden werden.
- Mit dem Merkmal nach Anspruch 2 wird vermieden, dass die Rohre der Ueberhitzerrohrwand zusätzliche Knickbelastungen erfahren.
- Nach Anspruch 3 kann, bei gleicher Abschirmwirkung, die Anzahl der Ueberhitzerrohre verringert und das Gewicht der druckführenden Teile reduziert werden.
- Durch die Rückhaltelemente nach Anspruch 4 wird auf konstruktiv einfache weise ein Ausbiegen der Ueberhitzerrohre aus der Ebene der Ueberhitzerrohrwand vermieden.
- Die Merkmale nach Anspruch 5 gewährleisten eine freie Wärmedehnungsmöglichkeit für die Ueberhitzerrohre.
- Die Lösung nach Anspruch 6 gestattet, die Anzahl der Durchdringungsstellen erheblich zu vermindern.
- Bei Anwendung der Merkmale nach Anspruch 7 werden auch bei unterschiedlichen Durchflussmengen benachbarter Rohre zusätzliche Wärmespannungen vermieden.
- Mit der Lösung nach Anspruch 8 können Rauchgas-Leckverluste vermieden werden.
- Die Ausführung nach Anspruch 9 gestattet, ohne Schiebedichtungen auszukommen.
- Die Erfindung wird in der Zeichnung an fünf Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1: einen schematisierten Vertikalschnitt durch den Dampferzeuger nach der Erfindung,
- Figur 2: eine fragmentarische Ansicht der unteren Durchdringungspartie der Ueberhitzerwandrohre,
- Figur 3: einen Schnitt nach der Linie III - III in Figur 2,
- Figur 4: einen Horizontalschnitt durch die Rauchgaszugwand im Bereich eines Hakens nach der Linie IV - IV in Figur 5,
- Figur 5: einen Vertikalschnitt nach der Linie V - V in Figur 4,
- Figur 6: eine Ansicht einer oberen Durchdringung der Ueberhitzerrohre durch die Verdampferrohrwand,
- Figur 7: einen Vertikalschnitt nach der Linie VII - VII in Figur 6,
- Figur 8: eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform der oberen Durchdringungspartie der Ueberhitzerrohre durch die Verdampferrohrwand und
- Figur 9 je eine Ansicht weiterer Alternativen der oberen bis 11: Durchdringungspartie.
- Gemäss Figur 1 weist ein Dampferzeuger 1 eine Brennkammer 2 mit einem daran anschliessenden Rauchgaszug 3 auf, an dessen oberen Ende ein Querzug 4 angeschlossen ist. Die Brennkammer 2 und der Rauchgaszug 3 sind von vier vertikalen Wänden 6 begrenzt. Am unteren Ende der Brennkammer ist ein Trichter 7 vorgesehen, der ebenfalls aus Rohrwänden besteht. Im Bereich der vertikalen Kanten zwischen jeweils zwei benachbarten Wänden 6 sind je vier Brenner 8 angeordnet, die über Kanäle 9 mit Luft und über weitere, nicht gezeichnete Leitungen, mit Brennstoff versorgt werden.
- Die Rohrwände 6 und die Wände des Trichters 7 sind aus gasdicht verschweissten Rohren 10 gebildet, die als Verdampferheizflächen dienen. Im Rauchgaszug 3 sind Berührungsheizflächen 12, 13 und 14 aufgehängt, von denen die Heizfläche 14 aus mehreren tafelförmigen, vertikalen Schottenheizflächen gebildet sein kann. Um zu verhindern, dass die sich über den Rauchgaszug 3 erstreckenden Abschnitte der Verdampferrohrwände 6 zuviel Wärme aufnehmen, sind ihnen rauchgasseitig Ueberhitzerrohrwände 18 vorge- ' lagert. Diese vier Ueberhitzerrohrwände
- unten mit bestehen aus einem engen Gitter vertikaler Rohre, die' ausserhalb des Rauchgaszuges angeordneten Verteilern 20 und oben mit ebenfalls ausserhalb des Rachgaszuges angeordneten Sammlern 21 verbunden sind.
- Die Figuren 2 bis 7 zeigen Details der Rohranordnung im Bereich des Rauchgaszuges 3. Ueber die Höhe der Brennkammer 2 sind die parallelen Verdampferrohre 10 über Stege 24 miteinanderverschweisst. An der Grenze zum Rauchgaszug 3 sind jeweils zwei benachbarte Verdampferrohre 10 über Gabelstükke 26 zu einem neuen Verdampferrohr 27 zusammengeführt. Zwischen benachbarten Verdampferrohren 27 erstrecken sich breite Stege 28, sodass die Verdampferrohre 10 und 27 mit den Stegen 24 beziehungsweise 28 zusammen dichte,sogenannte Membranwände bilden. Im untersten Zwickel der Stege 28 durchstossen Rohrbögen 30, die an Gabelstücke 31 angeschlossen sind, die Verdampferrohrwand/An den Gabelstücken 31 sind vertikale Flossenrohre 32 angeschweisst, welche die Ueberhitzerrohrwand 18 bilden. Die Flossen 33 benachbarter Flossenrohre 32 haben nur geringen Abstand a, durch den praktisch keine Wärmestrahlung auf die dahinterliegende Verdampferrohrwand fällt.
- Die Flossenrohre 32 sind über ihre Höhe an mehreren Stellen durch Rückhaltelemente an den Stegen 28 der Verdampferrohrwand befestigt. Wie die Figuren 4 und 5 zeigen,sind zu diesem Zweck an der Rückseite der Flossenrohre 32 Haken 35 an- geschweisst, die in je einen Schlitz 36 der Stege 28 eingehängt sind. Zur Abdichtung sind die Schlitze 36 und die Haken 35 durch auf der Aussenseite der Verdampferrohrwand 6 dicht angeschweisste Kasten 40 überdeckt.
- Wie die Figuren 6 und 7 zeigen, münden im Bereich des obe-ren Endes der Ueberhitzerrohrwand jeweils zwei benachbarte Flossenrohre 32 in ein Gabelstück 42 ein, an das ein Rohrbogen 43 anschliesst. Dieser Rohrbogen 43 durchdringt mit seinem horizontalen Schenkel 44 ein am Steg 28 vorgesehenes Langloch 46. Zur Abdichtung sind beidseits des Steges 28 je eine inneren Abdeckzunge 48 und eine äussere Abdeckzunge 49 so am Schenkel 44 angeschweisst, dass sich dieser, unterschiedlicher Wärmedehnung der Flossenrohre 32 und der Verdampferrohre 27 folgend, im Langloch 46 verschieben kann und die Zungen dabei stets das Langloch überdecken.
- Die Abdeckzungen 48 und 49 gewähren keine völlige Dichtung. Es kann daher zweckmässig sein, auf der Aussenseite der Verdampferrohrwand diese über nicht gezeichnete, vertikale Verschiebungen zulassende Bälge mit den Schenkeln 44 zu verbinden.
- Die Ausführungsform nach den Figuren 2 bis 7 hat den Nachteil, dass bei ungleicher Verteilung des Dampfstromes auf zwei durch ein Gabelstück 31 miteinander verbundene Flossenrohre 32 die darin fliessenden Dampfströme sich ungleich erhitzen können, was bei der festen Verbindung durch Gabelstücke 42 zu Wärmespannungen führen kann. Dieser Nachteil wird vermieden bei einer Lösung nach Figur 8 bei der die Rohre eines jeweils von einem Gabelstück 31 ausgehenden Paares
getrennt durch untereinander angeordnete Langlöcher 46 durch die Verdampferrohrwand hindurchgeführt-werden. Die Langlöcher 46 sind auch hier mit Abdeckzungen 48 und 49 überdeckt. - Die Schiebedichtungen nach den Figuren 6, 7 und 8 können vermieden werden durch die Ausführungsform nach Figur 9. Die Flossenrohre 32 werden hier im Bereich ihres oberen Endes, Dehnschenkel 60 bildend, schräg abgebogen und dann mit
einem Bogen 61 durch Bohrungen in den Stegen 28 der Verdampferrohrwand hindurchgeführt. Dabei können jeweils einander benachbarte Dehnschenkel 60 in derselben. senkrecht zur Verdampferrohrwand stehenden Schrägebene verlaufen, wie in Figur 9 dargestellt, oder auch gegeneinander versetzt sein, wie Figur 10 zeigt. Die Versetzung erlaubt, dem innen liegenden Dehnschenkel eine kleinere Auskröpfung zu geben. - Bei der Verwendung Von Dehnschenkeln sind noch verschiedene weitere Anordnungen möglich. So kann zum Beispiel, wie in Figur 11 im Gegensatz zu Figur 9 dargestellt, der andere der beiden ein Paar bildenen Schenkel nach innen ausgekröpft sein.
- Es ist empfehlenswert und im Hinblick auf die thermische Belastung der Membranwand durchaus zulässig, die Flossenrohre 32 im Bereich ihrer Dehnschenkel ohne Flossen auszubilden.
Claims (9)
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