CH184381A - Steam generator with a cooling screen in the combustion chamber. - Google Patents

Steam generator with a cooling screen in the combustion chamber.

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CH184381A
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pipes
boiler
steam generator
cooling
steam
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German (de)
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Maatschappij N V Car Industrie
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Carbo Union Ind Mij Nv
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Description

  

  Dampferzeuger mit einem im Feuerraum liegenden Kühlschirm.    Die vorliegende Erfindung bezieht sich  auf einen Dampferzeuger mit einem im  Feuerraum liegenden Kühlschirm, dessen  Rohre an einen obern und einen untern  Sammler angeschlossen sind, wobei die bei  den Sammler durch     Rücklaufrohre    mitein  ander in Verbindung stehen. Aus der Kessel  trommel wird durch Rohre dem untern  Sammler Frischwasser zugeführt, während  die     Abführungsrohre    von dem obern Samm  ler ausgehen und in den Dampfraum der  Kesseltrommel münden.  



  Bei den bisher bekannt gewordenen  Dampferzeugern der     vorbeschriebenen    Art  ergaben sich verschiedene schwerwiegende  Nachteile. Oft brannten schon nach kurzer  Zeit einzelne Rohre des     Kühlsystemes    durch,  was auf Störungen des Wasserumlaufes  (Stagnationen und Umkehrungen der Strö  mungsrichtung) zurückzuführen ist. Um  diese Schwierigkeiten zu beheben, war man  bestrebt, den Wasserumlauf zu     begünstigen,       und man hat zu diesem Zweck die Strö  mungswiderstände, insbesondere in den     Zu-          und    Ableitungen, durch Vergrösserung der  Querschnitte möglichst     gering    gehalten.

   Das       hatte    aber den     andern    Nachteil zur Folge,  dass aus den Steigrohren des     Kühlsystemes     in die     Kesseltrommel    grosse Wassermengen  einströmten, die den     Wasserumlauf    im Kes  sel störten und darüber hinaus die     Abschei-          dung    des Dampfes erschwerten, so dass sehr       viel    Wasserteilchen mit dem abziehenden  Dampf mitgerissen wurden.  



  Zur Vermeidung dieser Nachteile     wird     erfindungsgemäss vorgeschlagen, in die Lei  tung, die von dem obern Sammler in den  Dampfraum der Kesseltrommel führt, einen  Drosselwiderstand von solcher Grösse vorzu  sehen, dass sich in dem     obern    Sammler ein  Wasserstand bildet. Auf diese Weise erhält  die Kesseltrommel aus dem Kühlsystem in.  der Regel nur Dampf, so dass die Dampfer  zeugung des     eigentlichen    Kessels nicht ge-      stört wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu  sehen, dass der vom Kessel gelieferte Dampf  viel trockener ist. Ferner ergibt sich ein ein  wandfreier Wasserkreislauf.

   Der durch die       Beheizung    des Kühlschirmes hervorgerufene  Auftrieb wird hauptsächlich dazu benutzt,  um das Wasser durch die Rohre des     Kühl-          systemes    und durch die     Rücklaufrohre    um  zupumpen. Durch die     Zulaufrohre    braucht  jetzt nur soviel Wasser zugeführt zu wer  den, wie durch die Ableitungsrohre Dampf  abströmt.

   Dadurch wird der     Querschnitt          bezw.    die Anzahl der Zu- und Ableitungs  rohre wesentlich     kleiner.    Der vorgeschlagene  Kühlschirm lässt sich     insbesondere    dort mit  grossem Vorteil anwenden, wo die Leistung  eines bestehenden Dampferzeugers durch An  ordnung eines der strahlenden Wärme der  Flamme ausgesetzten Kühlschirmes vergrö  ssert werden soll.  



       Man    hat zwar schon angestrebt,     eine     Trennung des Dampfes von dem Umlauf  wasser zu erreichen. Die in dieser Richtung  unternommenen Schritte hatten aber nicht  den erwünschten Erfolg. Es fehlte die Er  kenntnis, dass die Trennung zwischen Dampf  und Wasser dadurch erreicht werden kann.  dass in die     Abfiihrungsleitung    ein Wider  stand eingebaut     wird.     



  Es empfiehlt sich, den in die     Abfüh-          rungsleitung    einzuschaltenden Widerstand so  zu bemessen, dass er mindestens annähernd  gleich ist der Differenz zwischen der Summe  aus der Druckhöhe des Wasserstandes über  der     Abführungsstelle    und Druckhöhe des in  den Kühlrohren erzeugten Auftriebes und  der Summe aus Widerstand der Kessel  wasserzuführung zum Kühlschirm und       Widerstand    des     Kühlschirmkreislaufes.    Die  Bemessung der Widerstände     bezw.    der Lei  tungsquerschnitte     wird    in der Regel für den  Fall der Höchstlast erfolgen.

   Bei geringerer  Belastung und dementsprechend geringerer  Dampferzeugung     wird    dann allerdings die       Geschwindigkeit    und damit auch der Wider  stand in den     Abführungsrohren    geringer  sein, so dass bei geringerer Belastung unter  Umständen     Kühlschirmwasser        in    den Kessel    mitgerissen werden kann. Dieser Umstand  wirkt sich jedoch nicht nachteilig aus. Der  Kühlschirm gemäss der Erfindung weist  nämlich gegenüber dem eigentlichen Dampf  erzeuger eine umgekehrte Charakteristik auf,  indem er umso trockeneren Dampf liefert, je  höher er belastet ist. Da der Kessel gerade  umgekehrt arbeitet und bei geringerer Be  lastung trockeneren Dampf erzeugt, erfolgt  ein Ausgleich der Dampffeuchtigkeit.

   Hin  zu kommt, dass sich die     Bka.stungsände-          rungen    auf dem der strahlenden Wärme aus  gesetzten Kühlschirm     weniger    auswirkt als  auf dem durch Berührung beheizten Dampf  kessel.    Indessen lässt sich auch eine über den ge  samten Lastbereich gleichmässige Arbeits  weise dadurch erzielen, dass der Widerstand  in den Ableitungsrohren veränderlich ge  macht wird.

   Zu diesem Zweck kann die An  ordnung so getroffen sein, dass die     Abfüh-          rungsrohre    in den     obern    Sammler hinein  ragen, und zwar derart, dass sie mit zuneh  mender     Eintauchtiefe    einen grösseren     Ab-          strömquerschnitt    freigeben. Bei dieser Aus  bildung stellt sich     in    dem Sammler ein  Wasserstand ein, und zwar     in    der Höhe, bei  der der Widerstand in den freibleibenden       Abströmquerschnitten    der oben wiedergege  benen Bedingung entspricht.

   Auf diese  Weise wird auch bei geringeren Belastungen  das Zurückhalten des     Kühlschirmwassers     sichergestellt.  



  Für die     Eintauchverlängerung    der     Ab-          strömrohre    können mit Schlitzen oder Lö  chern versehene Rohre ähnlich Brunnen  saugern oder schräg abgeschnittene Rohre  verwendet werden.    Die     Abführungsleitungen    der Kühl  schirme werden zweckmässig im Rauchgas  strom des Kessels zur     Wasserstandstrommel     des Kessels hochgeführt, da diese Rohre als       Dampfüberhitzerrohre    wirken und somit der  Dampf nachgetrocknet und überhitzt in den  Dampfkessel gelangt und dort     bezw.    in den  Dampfleitungen zur Trocknung des Kessel  dampfes beiträgt.

             Vorteilhafterweise    werden die Kühlrohre  mehrerer gegenüberliegender Feuerkammer  wände in einen gemeinsamen     Abführungs-          kasten    geführt, wodurch grössere Dampf  mengen in einem     Abführungskasten    anfallen  und bei der geringen Anzahl von notwen  digen     Abführungsrohren    eine gleichmässigere  Verteilung der     Abführungsleitungen    sowohl  auf den     Abführungskasten    als auf die Kessel  wasserstandstrommel erzielt werden kann.  



  Der Gegenstand der Erfindung ist in den  beiliegenden Zeichnungen     beispielsvreise    dar  gestellt. Es zeigt:       Fig.    1 die Anordnung des Kühlschirmes  an einer     Feuerraumwand,          Fig.    2 einen senkrechten Schnitt durch  den     Abführungskasten    des Kühlschirmes,       Fig.    3 einen Dampfkessel mit einem  Kühlschirm nach der Erfindung.  



  Der Kühlschirm besteht aus den im  Feuerraum liegenden Kühlrohren 1, dem  untern     Anschlusskasten    oder Sammler 10,  dem obern Anschluss-     bezw.        Abführungs-          kasten    oder Sammler 9 und den     Kurzschluss-          rohren.    Vom     Abführungskasten    9 gehen die       Abführungsleitungen    3 in die Kesselwasser  st.andstrommel 5 und enden bei 8, also im  Dampfraum 7 oberhalb des Flüssigkeits  inhaltes 6. Vom Wasserraum 6 führen       Kesselwasserspeiseleitungen    2 zu dem untern  Sammler 10 des Kühlschirmes.

   In den     Ab-          strömrohren    3 ist ein Widerstand von solcher  Grösse eingebaut, dass sich in dem Sammler  9 ein Wasserstand bildet. Der Widerstand  kann auch durch geeignete Bemessung der  Rohre 3 bewirkt werden. Gemäss     Fig.    2  ragen die     Abströmrohre    3 in den     Abfüh-          rungskasten    9 hinein, und zwar mittelst in  geeigneter Weise übergeschobener Lochkörbe  11.  



  Im kalten Zustand des Kessels sind sämt  liche Leitungen des Kühlschirmes bis zum  Wasserstand des Kessels mit Nasser gefüllt.  Beim Anheizen nehmen die Rohre 1 Wärme  vom Feuer auf, und es entwickelt sich in  diesen Rohren Dampf, der vermischt mit  Nasser in den     Abführungsleitungen    3 auf  steigt. Mit zunehmender     Belastung        bezw.            Dampfentwicklung    stellt sich im Kasten 9  zufolge des in den Leitungen 3 vorgesehenen  Widerstandes ein Wasserstand ein, so dass  nur Dampf durch den Lochkorb 11 abströmt,  der nach und nach das restliche Wasser in  der     Abführungsleitung    austreibt, so dass  diese Leitung schliesslich nur noch Dampf  führt.

   Beim Kessel nach     Fig.    3 liegen die       Abführungsrohre    3 im     Rauchgasweg    des  Kessels und nehmen somit noch Wärme auf.  Ferner sind die Kühlrohre gegenüberliegen  der     Feuerkammerwände    in dem obern Samm  ler 9 zusammengeführt und durch eine Reihe  von Rohren 3 mit dem Dampfraum des Kes  sels verbunden.



  Steam generator with a cooling screen in the combustion chamber. The present invention relates to a steam generator with a cooling screen lying in the furnace, the pipes of which are connected to an upper and a lower collector, with the collectors being in communication with one another through return pipes. From the boiler drum fresh water is fed through pipes to the lower collector, while the discharge pipes from the upper collector go out and open into the steam chamber of the boiler drum.



  The previously known steam generators of the type described above had various serious disadvantages. Often individual pipes of the cooling system burned through after a short time, which is due to disturbances in the water circulation (stagnation and reversals of the direction of flow). In order to solve these difficulties, efforts were made to favor the water circulation, and for this purpose the flow resistances, especially in the inlets and outlets, were kept as low as possible by increasing the cross-sections.

   However, this had the other disadvantage that large amounts of water flowed into the boiler drum from the riser pipes of the cooling system, which interfered with the water circulation in the boiler and also made it difficult to separate the steam, so that a large number of water particles were entrained with the steam drawn off were.



  To avoid these disadvantages it is proposed according to the invention to provide a throttle resistance of such a size in the line which leads from the upper collector into the steam space of the boiler drum that a water level is formed in the upper collector. In this way, the boiler drum generally only receives steam from the cooling system, so that the steam generation of the actual boiler is not disrupted. Another advantage is that the steam delivered by the boiler is much drier. Furthermore, a wall-free water cycle results.

   The buoyancy caused by the heating of the cooling screen is mainly used to pump the water through the pipes of the cooling system and through the return pipes. Through the inlet pipes only as much water now needs to be supplied to whoever as the steam escapes through the discharge pipes.

   This is the cross-section BEZW. the number of supply and discharge pipes is much smaller. The proposed cooling screen can be used with great advantage in particular where the output of an existing steam generator is to be increased by arranging a cooling screen that is exposed to the radiant heat of the flame.



       Efforts have been made to separate the steam from the circulating water. However, the steps taken in this direction did not have the desired success. There was a lack of knowledge that the separation between steam and water could be achieved in this way. that a resistance is built into the discharge line.



  It is advisable to dimension the resistance to be connected in the discharge line so that it is at least approximately equal to the difference between the sum of the pressure height of the water level above the discharge point and the pressure height of the buoyancy generated in the cooling pipes and the sum of the resistance of the boiler water supply to the cooling screen and resistance of the cooling screen circuit. The dimensioning of the resistances respectively. the line cross-sections are usually made for the case of maximum load.

   At lower loads and correspondingly lower steam generation, however, the speed and thus also the resistance in the discharge pipes will be lower, so that under certain circumstances cooling shield water can be carried away into the boiler at lower loads. However, this fact does not have an adverse effect. The cooling screen according to the invention has the opposite characteristic compared to the actual steam generator, in that it delivers the drier steam the higher it is loaded. Since the boiler works in reverse and generates drier steam when the load is lower, the steam moisture is balanced.

   In addition, the change in temperature has less of an effect on the cooling screen exposed to the radiant heat than on the steam boiler heated by contact. In the meantime, it is also possible to achieve a uniform operation over the entire load range by making the resistance in the discharge pipes variable.

   For this purpose, the arrangement can be made in such a way that the discharge pipes protrude into the upper collector in such a way that they release a larger outflow cross-section as the immersion depth increases. In this training, a water level is set in the collector, namely at the level at which the resistance in the remaining free outflow cross-sections corresponds to the condition reproduced above.

   In this way, the retention of the cooling screen water is ensured even with low loads.



  For the immersion extension of the discharge pipes, pipes provided with slots or holes can be used, similar to wells, or pipes cut at an angle. The discharge lines of the cooling screens are expediently carried up in the flue gas stream of the boiler to the water level drum of the boiler, since these tubes act as steam superheater tubes and thus the steam is after-dried and superheated in the steam boiler and there respectively. contributes to the drying of the boiler steam in the steam pipes.

             Advantageously, the cooling pipes of several opposing fire chamber walls are led into a common discharge box, whereby larger amounts of steam accumulate in one discharge box and with the small number of necessary discharge pipes a more even distribution of the discharge lines on both the discharge box and the boiler water level drum can be achieved .



  The subject matter of the invention is shown in the accompanying drawings by way of example. It shows: FIG. 1 the arrangement of the cooling screen on a furnace wall, FIG. 2 a vertical section through the discharge box of the cooling screen, FIG. 3 a steam boiler with a cooling screen according to the invention.



  The cooling screen consists of the cooling pipes 1 located in the combustion chamber, the lower connection box or collector 10, the upper connection respectively. Drainage box or collector 9 and the short-circuit pipes. From the discharge box 9, the discharge lines 3 go into the boiler water drum 5 and end at 8, i.e. in the steam space 7 above the liquid content 6. From the water space 6, boiler water feed lines 2 lead to the lower collector 10 of the cooling screen.

   A resistor of such size is built into the outflow pipes 3 that a water level is formed in the collector 9. The resistance can also be brought about by suitable dimensioning of the tubes 3. According to FIG. 2, the discharge pipes 3 protrude into the discharge box 9, specifically by means of perforated cages 11 pushed over in a suitable manner.



  When the boiler is cold, all lines of the cooling screen are filled with water up to the water level in the boiler. When heating up, the pipes 1 absorb heat from the fire, and steam develops in these pipes, which, mixed with water, rises in the discharge lines 3. With increasing load respectively. Steam is generated in the box 9 due to the resistance provided in the lines 3, so that only steam flows out through the perforated basket 11, which gradually expels the remaining water in the discharge line, so that this line ultimately only carries steam.

   In the boiler according to FIG. 3, the discharge pipes 3 are in the flue gas path of the boiler and thus still absorb heat. Furthermore, the cooling tubes are opposite to the fire chamber walls in the upper Samm ler 9 and connected by a series of tubes 3 with the steam chamber of the Kes sels.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Dampferzeuger mit einem im Feuerraum liegenden Kühlschirm, dessen Rohre an einen obern und einen untern Sammler angeschlos sen sind, wobei die beiden Sammler durch Rücklaufrohre in Verbindung stehen und dem untern Sammler Kesselspeisewasser zu geführt wird, während die Abführungslei- tung von dem obern Sammler ausgeht und in den Dampfraum der Kesseltrommel mündet, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abfüh- rungsleitung ein Drosselwiderstand von sol cher Grösse eingebaut ist, dass sich in dem obern Sammler ein Wasserstand bildet. PATENT CLAIM: Steam generator with a cooling screen in the combustion chamber, the pipes of which are connected to an upper and a lower collector, the two collectors being connected by return pipes and boiler feed water being fed to the lower collector, while the discharge line is from the upper collector starts and opens into the steam space of the boiler drum, characterized in that a throttle resistor of such a size is installed in the discharge line that a water level is formed in the upper collector. UNTERANSPRüCEE 1. Dampferzeuger nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Strö mungswiderstand in der Abführungs- leitung mindestens annähernd gleich ist der Differenz zwischen der Summe aus Druckhöhe des Wasserstandes über der Abführungsstelle und Druckhöhe des in den Kühlrohren erzeugten Auftriebes und der Summe aus Widerstand der Kesselwasserzuführung zum Kühlschirm und Widerstand des Kühlschirmkreis- laufes. 2. SUB-CLAIMS 1. Steam generator according to patent claim, characterized in that the flow resistance in the discharge line is at least approximately equal to the difference between the sum of the pressure head of the water level above the discharge point and the pressure head of the buoyancy generated in the cooling pipes and the sum of the resistance of the Boiler water supply to the cooling screen and resistance of the cooling screen circuit. 2. Dampferzeuger nach dem Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Abströmrohre in den Raum des obern Kühlrohrsammlers hin- einragen, wobei sie mit zunehmender Ein- tauchtiefe grösseren Abströmquerschnitt freigeben. 3. Steam generator according to claim and dependent claim 1, characterized in that the outflow pipes protrude into the space of the upper cooling pipe collector, whereby they release a larger outflow cross-section with increasing immersion depth. 3. Dampferzeuger nach dem Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abströmrohre im Rauchgasstrom des Kessels zur Wasser standstrommel des Kessels hochgeführt sind. 4. Dampferzeuger nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kühlrohre mehrerer gegenüberliegender Feuerkammerwände in einen gemeinsamen Abführungskasten ge führt sind. Steam generator according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that the discharge pipes in the flue gas flow of the boiler are led up to the water drum of the boiler. 4. Steam generator according to claim and the dependent claims 1 to 3, characterized in that the cooling tubes of several opposing fire chamber walls are ge leads into a common discharge box.
CH184381D 1934-10-05 1935-10-03 Steam generator with a cooling screen in the combustion chamber. CH184381A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE743471C (en) * 1941-07-04 1943-12-27 Babcock & Wilcox Dampfkessel W Water tube boiler
DE884369C (en) * 1951-01-06 1953-07-27 Vorkauf Heinrich Evaporation process for steam generators with several evaporation systems
DE916709C (en) * 1942-02-24 1954-08-16 Duerrwerke Ag Radiant steam generator with natural water circulation for the combustion of ash-rich fuels
DE1576877B1 (en) * 1967-11-15 1973-07-19 Siemens Ag SEPARATING COLLECTORS IN FORCED FLOW STEAM GENERATORS FOR THE SEPARATION OF STEAM AND WATER MIXTURES

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