DE1057610B

DE1057610B - Pressure-fired steam boiler with a vertical, cylindrical combustion chamber

Info

Publication number: DE1057610B
Application number: DEF21499A
Authority: DE
Inventors: Ernest L Daman
Original assignee: Foster Wheeler Ltd
Current assignee: Amec Foster Wheeler Holdings Ltd
Priority date: 1955-10-25
Filing date: 1956-10-25
Publication date: 1959-05-21

Description

Dampfkessel mit Druckfeuerung und einer lotrechten, zylindrischen Verbrennungskammer Die Erfindung betrifft einen Dampfkessel mit Druckfeuerung. Die Ausdrücke »Wasser« und »Dampf«, die in der folgenden Beschreibung benutzt werden, sollen auch andere geeignete Flüssigkeiten und ihre Dämpfe einschließen.Pressure-fired steam boiler with a vertical, cylindrical one Combustion Chamber The invention relates to a pressure-fired steam boiler. the The terms "water" and "steam" used in the following description are also intended to include other suitable liquids and their vapors.

Bei Dampfkesseln mit Druckfeuerung, die zylindrische Gehäuse haben, in denen sich die Siederohre, über den Umfang verteilt, in konzentrischen Reihen befinden, können die sich schlecht miteinander vereinbarenden Forderungen nach gedrängtem Aufbau und leichter Zugänglichkeit für die Rohre schwer erfüllt werden. Im allgemeinen wird bei der Konstruktion solcher Kessel so verfahren, daß die Rohre symmetrisch und gedrängt angeordnet werden, so daß sie sämtlich annähernd die gleiche Wärmemenge aufnehmen. Bei solchen Anordnungen entsteht das Problem, die Rohre leicht zugänglich zu machen, falls sie ausfallen bzw. verbrennen.In the case of pressure-fired steam boilers with cylindrical housings, in which the boiler pipes are distributed over the circumference in concentric rows can find the poorly reconcilable demands for the crowded Construction and easy accessibility for the pipes are difficult to meet. In general is used in the construction of such boilers so that the pipes are symmetrical and crowded together so that they all have approximately the same amount of heat take up. With such arrangements, the problem arises of the pipes being easily accessible to do in case they fail or burn.

Bekannte Dampfkessel mit Druckfeuerung haben eine lotrechte, zylindrische Verbrennungskammer, an deren Innenwand lotrechte Siederohre vorgesehen sind, die an einem Teil ihrer Länge nach innen gebogen sind und dort mit Abstand voneinander verlegt sind, um den Gasauslaß der Verbrennungskammer zu bilden.Known steam boilers with pressure firing have a vertical, cylindrical Combustion chamber, on the inner wall of which vertical boiler pipes are provided which are bent inwards at part of their length and there at a distance from each other are routed to form the gas outlet of the combustion chamber.

Von diesen unterscheidet sich der Dampfkessel nach der Erfindung dadurch, daß die Siederohre in dem die Verbrennungskammer konzentrisch umgebenden Gaskanal in Höhe des Gasauslasses nach außen gebogen sind, die beiden Siederohrbündel am unteren Ende an je ein ringförmiges Verteilerrohr angeschlossen sind und in dem durch das entgegengesetzte Abbiegen der Siederohre gebildeten ringförmigen Kanal ein Bündel waagerecht liegender ringförmiger Überhitzerrohre liegt, das nach Lösen der Bodenplatte aus dem Kessel als Ganzes herausziehbar ist.The steam boiler according to the invention differs from these in that that the boiler pipes in the gas channel concentrically surrounding the combustion chamber are bent outward at the level of the gas outlet, the two boiler tube bundles on are connected to the lower end of each an annular manifold and in the annular channel formed by the opposite bending of the boiler tubes a bundle of horizontally lying annular superheater tubes lies, which after loosening the base plate can be pulled out of the boiler as a whole.

Auf diese Weise ergibt sich eine gedrängte und raumsparende Überhitzeranordnung, wobei der Überhitzer gut beaufschlagt wird und aus dem Gehäuse leicht herausziehbar ist.This results in a compact and space-saving superheater arrangement, the superheater is well loaded and easily pulled out of the housing is.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt des Kessels, teilweise in Ansicht, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Aufsicht auf den Überhitzer, Fig. 4 einen lotrechten Teilschnitt durch den Überhitzer.The drawing represents an embodiment of the subject matter of the invention It shows Fig. 1 a longitudinal section of the boiler, partially in view, Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in FIG. 1, FIG. 3 shows a schematic plan view on the superheater, Fig. 4 is a vertical partial section through the superheater.

Der dargestellte Kessel hat eine waagerecht liegende Dampf- und Wassertrommel 13, die oberhalb eines aufrecht stehenden zylindrischen Gehäuses 14 angeordnet ist. Dieses bildet die Druckkammer, in der eine konzentrisch angeordnete metallisehe Trennwand 15 liegt, die eine Verbrennungskammer 16 mit einem feuerfesten Boden 1'i umgibt, der um die Durchlaßhöhe vom unteren Rand der Trennwand 15 entfernt liegt. Eine Reihe 18 von in Umfangsrichtung verteilten Siederohren 19 befindet sich an der Innenfläche der Trennwand 15. Eine zweite Reihe 20 von Siederohren ist konzentrisch zur Reihe 18 angeordnet. Die Rohre der Reihe 18 nehmen die Rohre der Reihe 20 teilweise zwischen einander auf. Die Rohre 19 sind oben in Richtung zur Achse der Verbrennungskammer 16 hin und dann wieder nach außen in Richtung auf ein ringförmiges Auslaßsammelrohr 21 hin gebogen, mit dem sie verbunden sind. Das Sammelrohr 21 hat einen rechteckigen Querschnitt. Die unteren Teile der Rohre sind ein kurzes Stück zur Achse der Verbrennungskammer hin abgebogen und verlaufen dann wieder lotrecht nach unten. Die unteren Enden der Rohre 19 sind an ein ringförmiges Verteilerrohr 22 angeschlossen und liegen in solchem Abstand voneinander, daß ein Auslaß 23 für die Verbrennungsgase entsteht, die aus der Kammer 16 abströmen. An der oberen Stirnwand des Gehäuses 14 befinden sich drei Brenner 24, deren Flammen nach unten in die Kammer 16 gerichtet sind.The boiler shown has a horizontal steam and water drum 13, which is arranged above an upright cylindrical housing 14. This forms the pressure chamber in which a concentrically arranged metallisehe Partition 15 is a combustion chamber 16 with a refractory bottom 1'i which is located at the passage height from the lower edge of the partition 15 away. A row 18 of boiler tubes 19 distributed in the circumferential direction is located the inner surface of the partition 15. A second row 20 of boiler tubes is concentric arranged in row 18. The row 18 tubes partially take the row 20 tubes between each other. The tubes 19 are up towards the axis of the combustion chamber 16 every now and then outwards towards an annular outlet manifold 21 bent towards which they are connected. The manifold 21 has a rectangular shape Cross-section. The lower parts of the tubes are a short distance to the axis of the combustion chamber turned down and then run again perpendicularly downwards. The lower ends of the Pipes 19 are connected to an annular distributor pipe 22 and are in such Distance from each other that an outlet 23 is created for the combustion gases from the chamber 16 flow off. There are three on the upper end wall of the housing 14 Burners 24, the flames of which are directed downwards into chamber 16.

Im Gehäuse 14 befindet sich konzentrisch zur Trennwand 15 eine zweite zylindrische Trennwand 26, die mit der ersten zusammen einen ringförmigen Gaskanal 27 bildet. In diesem Kanal 27 ist in ringförmigen Reihen konzentrisch zu den Trennwänden 15 und 26 ein lotrecht stehendes Bündel von Siederohren 29 angeordnet. Die oberen Enden der Rohre 29 sind mit dem Sammelrohr 21 verbunden, und die unteren Enden sind etwa in der Höhe des unteren Randes der Trennwand 15 leicht nach außen abgebogen und verlaufen dann wieder lotrecht nach unten quer durch den Auslaß 23. Die unteren Enden der Rohre 29 sind mit einem ringförmigen Verteilerrohr 30 verbunden, das rechteckigen Querschnitt hat und konzentrisch zu dem Verteilerrohr 22 liegt. Die unteren Enden der Rohre 19 und 29 bilden zwischen einander einen ringförmigen Raum 31, der die Verbrennungskammer 16 mit dem ringförmigen Gaskanal 27 verbindet, so daß die Verbrennungsgase durchströmen können. Die Verbrennungsgase im Kanal 27 werden aus dem Kessel durch einen Auslaß 32 in dem Gehäuse 14 abgezogen.In the housing 14 there is a second concentric to the partition 15 cylindrical partition 26, which together with the first an annular gas channel 27 forms. In this channel 27 is in annular rows concentric to the partition walls 15 and 26 a vertically standing bundle of boiler tubes 29 is arranged. The top Ends of the tubes 29 are connected to the header tube 21, and the lower ends are slightly bent outwards approximately at the level of the lower edge of the partition wall 15 and then again run vertically downwards across the outlet 23. The lower ones Ends of the tubes 29 are connected to an annular manifold 30 which is rectangular Has cross section and is concentric to the manifold 22. The lower ends the tubes 19 and 29 form between each other an annular space 31 which the Combustion chamber 16 connects to the annular gas channel 27, so that the combustion gases can flow through. The combustion gases in duct 27 are passed out of the boiler an outlet 32 in the housing 14 is withdrawn.

Im Raum 31, der von den Verbrennungsgasen durchströmt wird, die von der Kammer 16 in den Gaskanal 27 geführt werden, befindet sich ein Überhitzer, der ein ringförmiges Bündel von sechzehn waagerechten Reihen 35, 36...50 Überhitzerrohre enthält, wobei jede Reihe aus drei ringförmigen Rohren 35 A, 35 B, 35 C ; 36 A ... besteht.In the space 31, through which the combustion gases flow, which are led from the chamber 16 into the gas duct 27, there is a superheater, which contains an annular bundle of sixteen horizontal rows 35, 36 ... 50 superheater tubes, each row from three annular tubes 35 A, 35 B, 35 C; 36 A ... exists.

Die oberste Reihe 35, die für die Konstruktion typisch ist, besteht aus Überhitzerrohren 35A, 35B und 35C, die aus Gründen der Klarheit der Zeichnung nur schematisch durch strichpunktierte Mittellinien angedeutet sind. Diese Rohre 35A, 35B und 35C haben die Form von Spiralen, die auf einem Kreis 1I (dargestellt in voller dünner Linie in Fig. 3) beginnen, wobei der Anfang der spiralförmig gewundenen Rohre jeweils um etwa 120° auf dem Kreis versetzt liegt. Jedes Rohr erstreckt sich über zwei volle Windungen, und die Enden der Spiralen liegen auf einem äußeren Kreis N, der den Kreis M konzentrisch umgibt. Die Enden der Spiralen sind ebenfalls etwa um 120° gegeneinander versetzt. Die aufeinanderfolgenden Reihen 36 bis 50 sind in gleicher Weise ausgeführt. Jede folgende Reihe 36, 37 ... hat ihre Anfangs- und Endstellen der Spiralen auf inneren und äußeren Kreisen von fortlaufend größerem Durchmesser, wobei die Durchmesser des inneren und äußeren Kreises der untersten Reihe 50 am größten sind. In Fig.3 sind nur die Spiralen der Rohre 35A, 35B und 35C dargestellt, um die Zeichnung übersichtlich zu halten.The top row 35, which is typical of the construction, consists of superheater tubes 35A , 35B and 35C, which are indicated only schematically by dash-dotted center lines for the sake of clarity of the drawing. These tubes 35A, 35B and 35C are in the form of spirals beginning on a circle 1I (shown in full thin line in FIG. 3), the beginning of the spirally wound tubes being offset by about 120 ° on the circle. Each tube extends over two full turns, and the ends of the spirals lie on an outer circle N which concentrically surrounds circle M. The ends of the spirals are also offset from one another by approximately 120 °. The successive rows 36 to 50 are designed in the same way. Each subsequent row 36, 37 ... has its start and end points of the coils on the inner and outer circles of progressively larger diameter, wherein the diameter of the inner and outer circle of the bottom row 50 are the largest. In Figure 3, only the spirals of the tubes 35A, 35B and 35C are shown in order to keep the drawing clear.

Ringförmige und konzentrisch zueinander liegende Verteiler- und Sammelrohre 56 bzw. 58 des Überhitzers liegen unterhalb des Gehäuses 14, und die beiden Enden der Überhitzerrohre erstrecken sich von diesen Rohren lotrecht nach oben (Fig. 1). Die überhitzerrohre sind durch eine ringförmige Bodenplatte 60 hindurchgeführt, laufen dann durch den Raum zwischen den Verteilerrohren 22 und 30 hindurch und gehen in die spiralförmigen waagerechten Reihen über. Die Abstände zwischen den gebogenen Enden der Rohre an den Verteiler- und Sammelrohren 56 bzw. 58 sind überall gleich, und ferner sind auch die Abstände zwischen den Stellen gleich, wo die Rohre in die waagerechten Reihen der Spiralwindungen übergehen. Die Länge aller Überhitzerrohre ist im wesentlichen gleich, ausgenommen ihre senkrechten Schenkel. Dementsprechend sind der Druckabfall und der Dampfdurchfluß in jedem Rohr gleich.Annular and concentric distribution and collecting pipes 56 and 58 of the superheater are below the housing 14, and the two ends the superheater tubes extend vertically upward from these tubes (Fig. 1). The superheater tubes are passed through an annular base plate 60, then pass through the space between the manifolds 22 and 30 and go into the spiraling horizontal rows. The distances between the curved The ends of the pipes on the distribution and collecting pipes 56 and 58 are the same everywhere, and furthermore, the distances between the places where the pipes enter the pass the horizontal rows of spiral turns. The length of all superheater tubes is essentially the same except for their vertical legs. Accordingly the pressure drop and steam flow are the same in each pipe.

Die Wärmeaufnahme jedes Rohres ist bei allen Rohren ebenfalls gleich, da der Gasstrom um die Rohre herum und die Anordnung gegenüber dein Gasstrom völlig symmetrisch ist. Zwischen den Rohren des Überhitzers 34 sind waagerechte und senkrechte Abstandstäbe 61 bzw. 62 angebracht (Fig. 4). Über der obersten Reihe 35 der Überhitzerrohre befindet sich eine ringförmige Platte 63, durch welche Aufhängebügel 64, die die innersten und äußersten Teile der spiralförmigen Überhitzerrohre 35 A, 35 B und 35 C umfassen, greifen. Für die unterste Reihe der Überhitzerrohre ist als Unterstützung eine ringförmige Tragplatte 65 vorgesehen, die auf einer ringförmigen, lotrecht stehenden, tragenden Trennwand 66 befestigt ist. Diese Trennwand 66 sitzt auf der ringförmigen Bodenplatte 60.The heat absorption of each tube is also the same for all tubes, since the gas flow around the tubes and the arrangement with respect to the gas flow is completely symmetrical. Horizontal and vertical spacer bars 61 and 62 are attached between the tubes of the superheater 34 (FIG. 4). Above the top row 35 of superheater tubes is an annular plate 63 through which suspension brackets 64, which encompass the innermost and outermost parts of the spiral superheater tubes 35 A, 35 B and 35 C, grip. For the bottom row of the superheater tubes, an annular support plate 65 is provided as a support, which is fastened to an annular, vertical, supporting partition 66. This partition 66 sits on the annular base plate 60.

An den Boden der Trommel 13 sind ein Paar Fallrohre 68 angeschlossen, deren untere Enden Zweigverbindungen 69 haben, die sich bis unter den Boden des Gehäuses 14 erstrecken und mit dem inneren Verteilerrohr 22 verbunden sind. Vier Steigrohre 70 sind mit ihren unteren Enden an das Auslaßsammelrohr 21 und mit ihren oberen Enden an den Boden der Trommel 13 angeschlossen, um das Sammelrohr 21 mit dem Wasserraum der Trommel zu verbinden. Der Dampfraum der Trommel 13 ist durch eine Überhitzerleitung 72 mit dem Verteilerrohr 56 des Überhitzers verbunden. Der überhitzte Dampf wird zum Verbrauch aus dem Auslaßsammelrohr 58 entnommen.A pair of downpipes 68 are connected to the bottom of the drum 13, the lower ends of which have branch connections 69 which extend to below the bottom of the Housing 14 extend and are connected to the inner manifold 22. Four Riser pipes 70 are at their lower ends to the outlet manifold 21 and with their upper ends connected to the bottom of the drum 13 to the collecting pipe 21 with to connect the water space of the drum. The steam space of the drum 13 is through a superheater line 72 connected to the manifold 56 of the superheater. Of the Superheated steam is withdrawn from outlet manifold 58 for consumption.

Wenn ein Überhitzerrohr ausfällt oder gewartet werden muß, kann die Bodenplatte 60 entfernt und der ganze Überhitzeraufbau nach unten aus dem Gehäuse 14 herausgezogen werden. Dadurch, daß der ganze Überhitzer 34 an einer Stelle liegt, wo er mit den Verbrennungsgasen unmittelbar beim Austritt aus der Verbrennungskammer in Berührung kommt, wird er von verhältnismäßig heißen Gasen umströmt, wodurch eine verhältnismäßig hohe Überhitzung ermöglicht wird.If a superheater tube fails or needs servicing, the Bottom plate 60 removed and the entire superheater assembly down out of the housing 14 can be pulled out. Because the entire superheater 34 is in one place, where it comes with the combustion gases immediately upon exiting the combustion chamber comes into contact, it is surrounded by relatively hot gases, creating a relatively high overheating is made possible.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Steam boiler with pressure firing and a vertical, cylindrical combustion chamber, on the inner wall of which vertical boiler pipes are provided that are bent inwards along part of their length and there at a distance are displaced from each other to form the gas outlet of the combustion chamber the combustion gases in a concentrically surrounding the combustion chamber, ring-shaped gas channel, in which there are also vertical boiler pipes, characterized in that the boiler pipes (29) in the gas channel (27) at the level of the gas outlet (23) are bent outwards, the two tube bundles (19 and 29) at the lower end are connected to an annular manifold pipe (22 and 30) and in which through the opposite turning of the boiler pipes (19 and 29) formed the annulus Superheater (34) is located after releasing the bottom plate (60) from the boiler as a whole can be pulled out.

2. Steam boiler according to claim 1, characterized in that the upper ends of the boiler pipes (19 and 29) connected to an annular collecting pipe (21) are located above the combustion chamber (16), while the lower ends of the tubes (19) lying on the wall of the combustion chamber (16) with an annular Distribution pipe (22) at the bottom of the chamber (16) and the lower ends of the boiler pipes (29) is connected to an outer distributor pipe (30) lying concentrically therewith and between the two distribution pipes (22 and 30) the ends the annular superheater tubes (34) are laid.

3. Steam boiler according to claim 2, characterized in that the two ends of the annular superheater tubes (34) with concentric annular inlet and outlet pipes (56 and 58) which lie below the combustion chamber (16).

4th Steam boiler according to Claim 2 or 3, characterized in that the ends of the superheater tubes (34) are guided through an annular base plate (60) which forms part of the pressure housing (14) of the combustion chamber (16).

5. Steam boiler according to one of claims 2 to 4, characterized in that the superheater tubes (34) are provided in the form of horizontal rows (35, 36 ... 50), each row consisting of a number of in the same plane, spiral-shaped Pipes (35 A, 35 B, 35C ... ) and the spirals of each pipe (35A ... ) of each row (35, 36 ... 50) start and end on the same inner and outer diameter (11l and Ar) .

6. Steam boiler according to claim 5, characterized in that the superheater inlet manifold (56) has the same diameter as the inner ones Ends of the coils of the superheater and the outlet manifold (58) are the same diameter like the outer ends of the spirals did. Publications considered: German U.S. Patent No. 697,836.