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Die Erfindung betrifft eine gasdichte, geschweisste Brennkammerwand, bestehend aus vertikal verlaufenden, an einem Trägergerüst befestigten Rohren mit angeschweissten Stegen, sogenannten Flossenrohren, wobei die Breite eines Teiles der Stege grösser ist als der Durchmesser der Rohre der Brennkammerwand und diese verbreiterten Stege, sogenannte Blechwände, durch feuerraumseitig angeordnete Rohre gegen Wärmestrahlung abgeschirmt sind.
Es ist bekannt, gasdichte Brennkammerwände durch miteinander verschweisste Flossenrohre (Membranwände) oder eng aneinander angeordnete Rohre mit aussen liegender, gasdichter Blechwand (Skin-casing) zu bilden. Die genannten Bauarten werden auch auf Grosskessel, die Zwangsdurchlaufkessel sind, angewendet. Bei Kesselgrössen unter 1500 t/h ist jedoch selbst bei Flossenrohren die Rohrzahl nicht genügend gross, um alle vertikalen Wände aus parallelen, vertikal hochsteigenden Rohren zu bilden. Es muss daher eine Rohrführung gewählt werden, bei welcher zunächst eine Aufwärts- und anschliessend eine Abwärtsströmung oder eine Aufwärts-, Abwärts- und Aufwärtsströmung angewendet wird.
Im ersteren Fall können am Brennkammerumfang doppelt so viele, im letzteren Fall dreimal so viele Rohre untergebracht werden.
Jedoch verursachen die Schweissverbindungen zwischen den Rohren und Flossen bei mehreren Rohrauf- und-abwärtsführungen dann Schwierigkeiten, wenn zwischen diesen 200C übersteigende Temperaturunterschiede auftreten. Dieser Schwierigkeit wird so ausgewichen, dass, um die Temperaturdifferenzen zu verringern, die aufund abwärts führenden Rohre, in einzelne höhenmässig hintereinanderliegende, in Serie geschaltete Abschnitte zerlegt werden oder das Flossenrohrsystem spiralig um die Brennkammer geführt wird. Beide Massnahmen bedingen jedoch unerwünschte Komplikationen und Verteuerungen.
Die erwähnte Schwierigkeit tritt zwar bei Skin-casing-Wänden nicht auf, doch sind letztere stark unkontrollierbaren Wärmespannungen ausgesetzt, welche dazu zwingen, die Blechwand zusätzlich zu versteifen.
Auch dies führt zu unerwünschten Komplikationen und Verteuerungen.
Es ist bekannt, Blechwände von aus Flossenrohren gebildeten Brennkammerwänden durch feuerraumseitig angeordnete Rohre gegen Wärmestrahlung abzuschirmen. Diese Konstruktionen entsprechen jedoch insoferne nicht den an sie gestellten Anforderungen, als zur Abschirmung jeweils nur einzelne Rohre vorgesehen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gasdichte, geschweisste Brennkammerwand zu schaffen, durch die die den bekannten Brennkammerwänden anhaftenden Nachteile vermieden werden. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass die die Blechwände abschirmenden Rohre durch Flossen distanziert sind oder aneinanderliegen, wobei sie mit den Blechwänden in einer Höhenlage fest und in weiteren Höhenlagen durch Wärmedehnungen zulassende Haltevorrichtungen verbunden sind.
Vorzugsweise sind die die Blechwände abschirmenden Rohre untereinander verbunden. Nach einem bevorzugten Ausführusngsbeispiel ist die Brennkammerwand durch Tafeln gebildet und sind nur diese, u. zw. ir oberen Bereich des Trägergerüstes, aufgehängt. Weiters können die die Blechwände abschirmenden Rohrwände mit den Brennkammerwandtafeln in an sich bekannter Weise fluchten. Schliesslich können von den die Blechwand abschirmenden Rohren solche gleicher Wärmedehnung miteinander verschweisst sein, wogegen die übrigen nicht verschweisst aneinanderliegen.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Die Fig. la bis lc eine erfindungsgemässe Brennkammerwand in Vorderansicht, in geschnittener Draufsicht und in aufgebrochener Seitenansicht, Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer Brennkammerwand in geschnittener Draufsicht, die Fig. 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b und 6a, 6b verschiedene Berohrungsschemen, welche bei der erfindungsgemässen Brennkammerwand ausführbar sind, Fig. 7 ein Detail einer Brennkammerwand in geschnittener Seitenansicht Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer Brennkammerwand in geschnittener Draufsicht, Fig. 9 das Berohrungsschema eines Zwangdurchlaufkessels und die Fig. l0a und lOb einen Dilationsbalg in geschnittener Seitenansicht und in Vorderansicht.
Wie aus den Fig. la bis lc ersichtlich ist, weist eine Brennkammerwand Rohre-l-auf, die miteinander durch Flossen--2--zu Rohrtafeln verbunden sind. Zwischen den letzten Rohren jeder Rohrtafel ist ähnlich einer vergrösserten Flosse eine Blechwand --3-- eingeschweisst. Vor dieser Blechwand sind Rohre-4angeordnet. Zur Halterung der Rohre-4-ist die Blechwand-3-mit Schlitzen-5-ausgebildet, die von Führungshaken--6--, die an den Rohren --4-- angeschweisst sind, durchsetzt sind. Die Haken--6-- sind in Schlitzen--8--, die in einer Platte--7--vorgesehen sind, vertikal geführt.
Dadurch können die Haken--6--nur eine Vertikalbewegung ausführen. Die Platte--7--ist an der Blechwand--3-- angeschraubt.
Um eine durch die Schlitze--8--bedingte Undichtheit der Brennkammerwand zu vermeiden, ist die Halterung von aussen mit einer Abdeckung-9--, die an ihren Rändern mit der Blechwand-3-verschweisst ist, versehen. Diese Konstruktion erlaubt auch der Blechwand --3-- eine Wärmedehnungs- möglichkeit in Richtung der Schlitze--5--. Die Rohre--4--werden gehaltert, ohne dass ihre Dehnung in
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so dass das Gewicht der Rohre--4--von der Blechwand--3-auf die Rohre--l--übertragen wird.
Dort, wo eine Halterung der Rohre --4-- nicht, erforderlich ist, die Dehnmöglichkeit der Blechwand
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--3-- jedoch beibehalten werden soll, sind, wie dies in den Figea und lOb dargestellt ist, in dieser ebenfalls Schlitze --10-- vorgesehen, die von einer etwas schmäleren Kappe --11-- von aussen überdeckt sind. Solche Dehnmöglichkeiten müssen in Vertikalrichtung in kürzeren Abständen vorgesehen werden, wogegen Halterungen nur in grösseren Abständen erforderlich sind.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann die innerhalb der Blechwand --3-- angeordnete Rohrwand ebenfalls aus Flossenrohren--12--gebildet sein. Die Flossenrohre--12--sind ebenso wie in Fig. l in vertikaler Richtung geführt. Um zwischen den Flossenrohren--12--und der Blechwand--3--eine Rauchgaszirkulation zu verhindern, können, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, an den Rohren-12- angeschweisste Stege --13-- vorgesehen sein.
Bei einer erfindungsgemässen Brennkammerwand wechseln stets durch normale Flossen verbundene Rohrtafeln mit Blechwänden ab, wobei die Blechwände durch vertikal verschieblich gelagerte Rohre vor der Wärmeeinstrahlung geschützt sind. Die Tragfunktion für das gesamte System übernehmen somit die Flossenrohrtafeln.
Bezüglich der Rohranordnung sind je nach Kesselgrösse und Auslegung verschiedene Ausführungsformen möglich. Solche sind in den Fig. 3a, 3b, 4a, 4b, Sa, 5b und 6a, 6b dargestellt. Beispielsweise sind in den Fig. 3a, 3b die tragenden Flossenrohre--14--mittels vergrösserter Flossen bzw. Blechwänden--IS-- miteinander verbunden. Diese werden durch beweglich gelagerte Rohre --16-- geschützt. Hiebei sind je einem Flossenrohr--14--zwei vertikal verschiebbare Rohre--16--zugeordnet. Wie aus den Fig. 4a, 4b ersichtlich ist, sind vor der Blechwand--15--vier Rohre--16--angeordnet. Diese müssen keineswegs vom Unterteil der Brennkammer bis zu deren oberen Ende führen, sondern können auch nur einen Teil der Brennkammerwand, z.
B. den Abschnitt --17-- bedecken. Der restliche Teil--18--der Brennkammerwand kann durch ein anderes Rohrsystem-19--, das z. B. aus einem überhitzer oder einem Eko besteht, gebildet sein. Die parallel geschalteten Rohrsysteme können in der erforderlichen Zahl nebeneinander angeordnet und miteinander durch kurze Flossen--20--normaler Bauart verbunden sein.
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aufwärts geführten Rohren--21--und drei abwärts geführten Rohren --22-- gebildet sind. Die Rohre - sind miteinander durch normale Flossen--23--verbunden. Die vor der Blechwand--24-- angeordneten Rohrreihen --22-- sind vertikal beweglich.
Oft ist es erforderlich, das System dreimal hin und her zu führen. Ein Ausführungsbeispiel hiefür ist in den Fig. 6a, 6b dargestellt. Hiebei folgt auf das aufwärts führende, aus drei Rohren bestehende System --25-- ein abwärts führendes System --26-- und ein wieder aufwärts führendes System-27-. Dabei bilden lediglich die aufwärts führenden Systeme --25-- die tragenden Flossenrohrtafeln, die demnach, da zwei solcher Systeme nebeneinanderliegen, zu sechs Rohren vereinigt nach aufwärts führen. Das anschliessend abwärts führende System --26-- und das aufwärts führende System --27-- ist zum Schutz der Blechwand-29-
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Dehnungsunterschiede ausgeglichen werden.
Hingegen können die insgesamt aus sechs Rohren bestehenden Systeme --27-- miteinander verschweisst sein, da sie in jeder Höhenlage gleiche Temperaturen aufweisen. Bei dieser Bauweise werden demnach in der neunfachen Rohrteilungslänge nur drei Rohreintrittsstellen angeordnet, so dass mit dieser Bauweise auch Zwangdurchlaufkessel bis herab zu etwa 100 t/h ausführbar sind. Das tragende Element sind immer die durchgehend zu Tafeln verschweissten Rohre--25--. Die Blechwände-29--sind, wie bereits vorstehend erwähnt wurde, in bestimmten Abständen mit horizontalen Fugen und Rohrhalterungen versehen.
In Fig. 9 ist die Brennkammer eines nach den erfindungsgemässen Konstruktionsprinzipien gefertigten Kessels dargestellt. Da diese Figur eine Brennkammer im Querschnitt zeigt, ist deren seitliche Begrenzungswand sichtbar. Dargestellt ist ein Zwangdurchlaufkessel mit an der Vorder-und Rückwand bei-30 und 31-angeordneten öl- oder Kohlenstaubbrennern. Der Kessel weist einen Aschenausfallschlitz--32--auf sowie eine aus Flossenrohren gebildete Trennwand-33-, welche eine Rauchgasströmung im Sinne der eingezeichneten Pfeile gewährleistet. Im oberen Teil--34--sind die Flossen der Rohrwand entfernt, wodurch ein Rauchgasdurchtritt erfolgen kann. Durch die öffnung --35-- hindurch treten die Rauchgase beispielsweise in einen Lufterhitzer über.
Im ersten Rauchgaszug kann beispielsweise ein Schottüberhitzer oder ein Hängeüberhitzer, im zweiten Rauchgaszug, d. h. nach dem Durchtritt--34--, kann ein Zwischenüberhitzer oder ein Eko vorgesehen sein.
Das Wasser tritt über parallel geschaltete Kammern --36-- von unten in die Brennkammer ein und strömt in den Rohrzügen --37-- nach aufwärts. Diese werden etwa in der Mitte--38--umgelenkt und gehen in abwärts fühende Rohrzüge --39-- über, die bei--40--neuerlich umgelenkt werden und in Rohrzügen-41-nach aufwärts führen. Das entstehende Dampf-Wassergemisch tritt aus den Strahlungsverdampferrohren in Kammern--42--über.
Das tragende Rohrsystem der Brennkammerwand ist durch mit normalen Flossen versehene Rohrtafeln gebildet. Die Fläche zwischen diesen wird durch die eingeschweisste. Blechwand--43--gebildet. In ihrem
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unteren Teil ist sie gegen die Wärmestrahlung durch die Rohrzüge--37, 39-geschützt. Im oberen Teil wird sie durch eine nicht eingezeichnete andere Heizfläche, welche durch einen überhitzer oder einen Vorwärmer gebildet sein kann, brennkammerseitig abgedeckt. Die Rohrzüge--37 und 39-sind, wie vorstehend beschrieben, in vertikaler Richtung relativ zueinander und relativ zu den Rohrzügen --41-- verschiebbar.
Die beschriebene Bauweise ermöglicht eine einfache Montage grosser plattenförmiger Elemente, die in der Werkstätte hergestellt und an Ort und Stelle miteinander durch Schweissung verbunden werden. Bei der Flossenrohr-Bauweise üblicher Anordnung hätte eine spiralige Führung der Flossenrohre vorgesehen werden müssen, welche gegenüber dieser Bauweise wesentlich teurer ist. Bei reiner Skin-casing-Bauweise wäre zwar die geschilderte Rohrführung ebenfalls möglich, jedoch müsste, da keine Dilationsmöglichkeit der Blechwand besteht, eine starke innere Verankerung, welche verteuernd wirkt, vorgesehen werden.
Schliesslich ist in Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel für Brennkammern dargestellt, in denen nicht zu hohe Rauchgasüber- und -unterdrücke auftreten. In diesem Fall können die tragenden Flossenrohrreihen-44-und die beweglichen Flossenrohrreihen--45-in einer Ebene liegen, wobei die hinter den Rohren-45liegende Blechwand--46-um einen Rohrhalbmesser nach rückwärts versetzt ist. Diese Bauweise setzt allerdings voraus, dass bei der Stufe--47--keine zu hohen Biegebeanspruchungen infolge der erwähnten Rauchgasdifferenzdrücke auftreten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gasdichte, geschweisste Brennkammerwand, bestehend aus vertikal verlaufenden, an einem Trägergerüst befestigten Rohren mit angeschweissten Stegen, sogenannten Flossenrohren, wobei die Breite eines Teiles der Stege grösser ist als der Durchmesser der Rohre der Brennkammerwand und diese verbreiterten Stege, sogenannte Blechwände, durch feuerraumseitig angeordnete Rohre gegen Wärmestrahlung abgeschirmt sind,
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distanziert sind oder aneinanderliegen, wobei sie mit den Blechwänden (3) in einer Höhenlage fest und in weiteren Höhenlagen durch Wärmedehnungen zulassende Haltevorrichtungen (6,7, 8) verbunden sind.
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