DE1098004B

DE1098004B - Water pipe steam generator with horizontally flowed smoke gas ducts connected to the combustion chamber

Info

Publication number: DE1098004B
Application number: DESCH24398A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Nyffenegger; Fritz Joos
Original assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Current assignee: Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik AG (SLM)
Priority date: 1958-07-14
Filing date: 1958-07-14
Publication date: 1961-01-26

Description

Wasserrohr-Dampferzeuger mit an die Brennkammer angeschlossenen, waagerecht durchströmten Rauchgaskanälen Die Erfindung betrifft einen Wasserrohr-Dampferzeuger, bei dem die Brennkammer zu beiden Seiten und nach oben von hintereinander- und aneinandergereihten Verdampferrohren begrenzt ist, die zwei Untertrommeln mit einer oberen Ausdampftrommel verbinden, und bei dem in anschließenden, waagerecht durchströmten Rauchgaskanälen eine weitere Wärmeabgabe erfolgt, wobei diese Rauchgaskanäle teils durch die von der Brennkammer abgekehrten Wandteile der genannten Rohrreihen, teils durch die Wände von zusätzlichen, die Untertrommeln mit der Obertrommel verbindenden und aneinandergereihten Verdampferrohren gebildet sind.Water pipe steam generator with connected to the combustion chamber, horizontal flue gas channels through which the flow passes The invention relates to a water pipe steam generator, in which the combustion chamber on both sides and upwards from one behind the other and lined up Evaporator tubes is limited, the two lower drums with an upper evaporation drum connect, and in the subsequent, horizontally flown through flue gas ducts Another heat release takes place, these flue gas ducts partly through the from facing away from the combustion chamber wall parts of the said rows of tubes, partly through the Walls of additional, connecting the lower drum with the upper drum and lined up Evaporator tubes are formed.

Bei einem bekannten Dampferzeuger dieser Gattung liegt das an die Brennkammer anschließende System von Rauchgaskanälen in deren Längsfortsetzung, wobei die Rohrelemente, welche für das Kanalsystem verwendet werden, die gleiche Grundform besitzen wie die Rohrelemente der Brennkammer. Die Unter- und Obertrommeln erstrecken sich dabei über die ganze Länge des so gebildeten ersten und zweiten Kesselteiles. Diese Anordnung bringt den Nachteil mit sich, daß der Dampferzeuger sehr lang ausfällt und deshalb für gewisse vorgeschriebene Raumverhältnisse nur eine ungenügende Raumausnutzung gestattet. Ferner sind die Rohrwände zum Teil nur mangelhaft für die Wärmeübertragung ausgenutzt.In a known steam generator of this type, this is due to the Combustion chamber adjoining system of flue gas ducts in their longitudinal continuation, the pipe elements used for the duct system being the same The basic shape is like the tubular elements of the combustion chamber. The bottom and top drums extend over the entire length of the first and second so formed Boiler part. This arrangement has the disadvantage that the steam generator is very long and therefore only for certain prescribed space conditions insufficient space utilization is permitted. Furthermore, the pipe walls are only partially insufficiently used for heat transfer.

Bei einem anderen bekannten Dampferzeuger sind die an die Brennkammer anschließenden Rauchgaskanäle senkrecht angeordnet. Dies bringt zwar eine entsprechende Verkürzung der Baulänge des Dampferzeugers mit sich, hat aber den anderen Nachteil, daß die beiden senkrechten Seitenzüge nur sehr schlecht zugänglich sind. Zur Reinigung der Züge dieses für Heizungszwecke bestimmten, verhältnismäßig kleinen Kessels müssen seitliche Klappen geöffnet werden, von denen aus es recht schwierig ist, die Seitenwände der Rohrreihen vollständig zu erreichen und zu reinigen.In another known steam generator, they are connected to the combustion chamber subsequent flue gas ducts arranged vertically. Although this brings a corresponding Shortening the length of the steam generator with it, but has the other disadvantage, that the two vertical side trains are very difficult to access. For cleaning the puffs of this relatively small boiler intended for heating purposes side flaps can be opened, from which it is quite difficult to get the side panels of the rows of pipes to be completely reached and cleaned.

Bei einem weiteren bekannten Dampferzeuger, der zur Rauchgasführung zusätzlich Zwischenwände aufweist, ist der Heizgaskanal von zahlreichen Verdampferrohren durchsetzt, die ebenfalls ein Begehen der Züge praktisch unmöglich machen. Eine Reinigung dieser Züge und die Entfernung von Flugasche und Ruß stößt bei dieser Konstruktion auf erhebliche Schwierigkeiten. Dabei wird die Reinigung noch dadurch erschwert, daß die einzelnen Züge senkrecht verlaufen und die an den unteren Umkehrstellen der Züge gebildeten Ablagerungen kaum entfernt werden können. Schließlich machen auch die komplizierten Formgebungen der zusätzlichen Verdampferrohre den Kessel schwer demontierbar und in der Herstellung teuer. Im Falle eines Defektes bringt schon der Austausch eines einzigen Verdampferrohres erhebliche Schwierigkeiten mit sich.In another known steam generator, the one for flue gas guidance additionally has partition walls, the hot gas duct of numerous evaporator tubes is interspersed, which also make walking on the trains practically impossible. One Cleaning these trains and removing fly ash and soot comes across at this one Construction to considerable difficulties. In doing so, the cleaning is even more thereby makes it difficult for the individual trains to run vertically and those at the lower reversal points deposits formed on the trains can hardly be removed. Finally do it also the complicated shapes of the additional evaporator tubes the boiler difficult to dismantle and expensive to manufacture. In the event of a defect, brings even the replacement of a single evaporator tube presents considerable difficulties themselves.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel zu vermeiden und einen kurz bauenden Dampferzeuger so auszubilden, daß er bei üblicher Größe trotz einer verhältnismäßig einfachen Formgebung und leicht auswechselbaren Anordnung seiner Rohrleitungen und trotz relativ hoher Gasgeschwindigkeiten in allen seinen Zügen noch verhältnismäßig einfach begehbar ist.The invention is based on the object of the aforementioned shortcomings to avoid and to train a short steam generator so that it can with usual Size despite a relatively simple shape and easily exchangeable Arrangement of its pipelines and despite relatively high gas velocities in all its trains are still relatively easy to walk on.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß beiderseits je auf einen ersten, in der oberen Kesselhälfte angeordneten und begehbaren horizontalen Rauchgaskanal eine Zuggruppe von wenigstens drei übereinanderliegenden, ebenfalls begehbaren und horizontal verlaufenden Zügen folgt, die nacheinander durchströmt werden, wobei der erste Zug der Gruppe am tiefsten liegt und durch einen lotrechten Zug mit dem austrittsseitigen Ende des ersten Rauchgaskanals verbunden ist, das vorzugsweise an der Stirnseite des Dampferzeugers liegt.According to the invention, the object set is essentially thereby solved that on both sides each on a first, arranged in the upper half of the boiler and walkable horizontal flue gas duct a draft group of at least three superimposed, Also walkable and horizontally running trains follows, which flow through one after the other with the first train of the group lying deepest and through a vertical one Train is connected to the outlet end of the first flue gas duct that is preferably on the front side of the steam generator.

Bei einer solchen Gestaltung des Dampferzeugers ergibt sich eine sehr günstige Aufteilung der verschiedenen Rauchgaszüge. Es können nicht nur verhältnismäßig einfach geformte und leicht auswechselbare Rohrleitungen verwendet werden, es lassen sich auch alle Züge trotz der Erzielung relativ hoher Gasgeschwindigkeiten und- entsprechend großer Wärmeübergangszahlen in ihren Querschnittsflächen so bemessen, daß sie bei einer üblichen Größe des Dampferzeugers noch verhältnismäßig einfach begehbar sind.With such a design of the steam generator, there is a very good result favorable distribution of the various flue gas ducts. It can't just be proportionate simply shaped and easily interchangeable piping can be used, leave it also all trains despite the achievement of relatively high gas velocities and- correspondingly large heat transfer coefficients are dimensioned in their cross-sectional areas in such a way that that they are still relatively simple with a normal size of the steam generator are accessible.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung sind die genannten Zuggruppen in jeweils einer von der Unter- nach der Obertrommel sich erstreckenden Zwischenkammer untergebracht, wobei zur Unterteilung der Zuggruppen quer zur senkrechten Längsmittelebene des Kessels angeordnete Zwischenwände dienen. Durch diese Maßnahme lassen sich die Gasgeschwindigkeiten unter Wahrung der Zugänglichkeit frei wählen und dabei optimale Werte für den Wärmeübergang erreichen.According to a preferred embodiment of the invention are named pull groups in each one extending from the lower to the upper drum Intermediate chamber housed, whereby to subdivide the train groups transversely to the vertical Partition walls arranged in the longitudinal center plane of the boiler are used. By this measure the gas speeds can be freely selected while maintaining accessibility and achieve optimal values for heat transfer.

Andere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes zeigen weitere konstruktive Einzelheiten des erfindungsgemäßen Dampferzeugers.Other configurations of the subject matter of the invention show further constructive features Details of the steam generator according to the invention.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Dampferzeuger gemäß der Erfindung im Querschnitt nach der Schnittlinie I-I in Fig. 2, Fig. 2 denselben im Längsschnitt nach der Schnittlinie II-II in Fig. 1, Fig.3 einen weiteren Dampferzeuger im Querschnitt nach der Schnittlinie III-III in Fig. IV, Fig. 4 denselben im Längsschnitt nach der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3, Fig.5 einen waagerechten Längsschnitt nach der Schnittlinie V-V in Fig. 4.The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown. 1 shows a steam generator according to the invention in cross section according to the section line I-I in Fig. 2, Fig. 2 the same in longitudinal section according to the section line II-II in Fig. 1, Fig.3 another steam generator in cross section according to the cutting line III-III in Fig. IV, Fig. 4 the same in longitudinal section along the section line IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 a horizontal longitudinal section along the section line V-V in Fig. 4th

Der in Fig. 1 bis 5 dargestellte Wasserrohrkessel ist ein Steilrohrkessel mit einer Ausdampf-Obertrommel l und zwei parallel zu ihr liegenden Untertrommeln 2 von kleinerem Durchmesser. Die Brennkammer 3 ist zu beiden Seiten und nach oben von Wänden begrenzt, die durch hintereinander- und aneinandergereihte Verdampferrohre 4 gebildet werden. Vorn und hinten ist die Brennkammer durch Wände 5 und 6 aus feuerfestem Mauerwerk abgeschlossen. Der Kessel ist ölgefeuert, wozu in der vorderen Wand 5 zwei Ölbrenner 7 eingebaut sind. Er könnte auch mit einer Rostfeuerung versehen sein. Etwa in halber Höhe sind die Verdampferrohre 4 gegabelt, wobei die inneren Rohräste 4a nach innen abgebogen sind, während die äußeren Rohräste 4 b zunächst in vertikaler Richtung aufsteigen und dann ebenfalls geneigt nach der Obertrommel 1 führen. Die oberen Enden der beiden Äste werden parallel zueinander geführt, was den leichten Zusammenbau der gegabelten Rohrelemente mit der Trommel ermöglicht.The water tube boiler shown in Fig. 1 to 5 is a vertical tube boiler with an evaporation upper drum 1 and two lower drums lying parallel to it 2 of smaller diameter. The combustion chamber 3 is on both sides and upwards bounded by walls by evaporator tubes lined up one behind the other 4 are formed. Front and rear the combustion chamber is made of refractory by walls 5 and 6 Masonry completed. The boiler is oil-fired, including 5 in the front wall two oil burners 7 are installed. It could also be provided with a grate furnace be. About halfway up the evaporator tubes 4 are forked, with the inner Pipe branches 4a are bent inwards, while the outer pipe branches 4b initially rise in the vertical direction and then also inclined towards the top drum 1 lead. The upper ends of the two branches are led parallel to each other, what allows easy assembly of the forked tubular elements with the drum.

Nachdem die Feuergase des Brennraumes einen Teil ihres Wärmeinhaltes durch Strahlung und Konvektion an die Verdampferrohrwände abgegeben haben, durchziehen sie eine Folge von Kanälen, die zu beiden Seiten der Brennkammer angeordnet sind. Die beiden ersten Rauchgaszüge entstehen durch die zwischen den Rohrgabeln 4c, und 4 b gebildeten Kanäle 9. Um einen guten Eintritt der Rauchgase in diese Kanäle zu ermöglichen, sind am hinteren Ende der Züge 9 einige Rohräste 4a weggelassen. In dieser Weise werden die den oberen Brennkammerraum bildenden Verdampferrohre 4d auch auf ihrer von der Brennkammer abgekehrten Seite beheizt.After the fire gases of the combustion chamber part of their heat content given off by radiation and convection to the evaporator tube walls, pull through they are a series of channels that are arranged on both sides of the combustion chamber. The first two flue gas passages are created between the pipe forks 4c, and 4 b formed channels 9. To ensure good entry of the flue gases into these channels allow some pipe branches 4a are omitted at the rear end of the trains 9. In in this way, the evaporator tubes 4d forming the upper combustion chamber space also heated on the side facing away from the combustion chamber.

Wie durch eine Pfeillinie in Fig. 2 angedeutet, verlassen die Rauchgase die beiden ersten Züge 9 an ihren vorderen Enden, um durch die Schlitze 10 hindurch abzuziehen, welche an jenen beiden Stellen durch Verkleinern der Rohrdurchmesser der Rohräste 4 b vorhanden sind. Sie treten nun, zunächst in einem zweiten Zug 11, nach abwärts je in eine schmale, hohe Zwischenkammer ein, die von den Brennkammerrohrwänden und zusätzlichen, von den Untertrommeln nach der Obertrommel steigenden Rohrwänden 12 gebildet wird. Diese beiden Zwischenkammern sind durch i zunderfeste Blechquerwände 13 bis 15 in Rauchgaszüge kleineren Querschnittes unterteilt. Im untersten Zug 18 bestreichen die Rauchgase die von der Brennkammer abgekehrten Wände der Rohrreihen 4. Hernach steigen sie in den vierten Rauchgaszug 19 und bestreichen hier auch die außenliegenden Wände der Rohräste 4 b. Im letzten Zug 20 bestreichen die Rauchgase noch die Rückwände im oberen Teil der Rohräste 4 b, um dann durch die Maueröffnungen 21 zu einem nicht dargestellten Economiser nach dem Kamin abzuziehen.As indicated by an arrow line in Fig. 2, the flue gases leave the first two puffs 9 at their front ends to withdraw through the slots 10 , which are present at those two points by reducing the pipe diameter of the pipe branches 4 b. You now enter, first in a second train 11, downwards each into a narrow, high intermediate chamber, which is formed by the combustion chamber tube walls and additional tube walls 12 rising from the lower drums to the upper drum. These two intermediate chambers are subdivided into flue gas passages of smaller cross-section by i scale-proof sheet metal transverse walls 13 to 15. In the lowermost pass 18, the flue gases brush the walls of the rows of tubes 4 facing away from the combustion chamber. They then climb into the fourth flue 19 and here also brush the outer walls of the pipe branches 4 b. In the last puff 20, the flue gases still brush the rear walls in the upper part of the pipe branches 4 b, in order then to be withdrawn through the wall openings 21 to an economizer, not shown, after the chimney.

Der Kessel arbeitet mit selbsttätigem Wasserumlauf. Auf beiden. Längsseiten, und zwar außerhalb der Gasströme, sind mehrere reichlich bemessene Fallrohre 23 zwischen der Ausdampftrommel 1 und den Untertrommeln 2 vorgesehen. Alle beheizten Verdampferrohre arbeiten deshalb eindeutig als Steigrohre, und eine intensive Wasserzirkulation ist damit sichergestellt.The boiler works with automatic water circulation. On both. On the long sides, specifically outside the gas streams, several generously dimensioned downpipes 23 are provided between the evaporation drum 1 and the lower drums 2. All heated evaporator tubes therefore clearly work as riser tubes, and an intensive water circulation is thus ensured.

Um die Wirbelbewegungen der Rauchgase beim Durchströmen der Züge zu intensivieren, können in die Gaswege in bekannter Weise Staubleche eingesetzt werden.In order to increase the eddy movements of the smoke gases as they flow through the trains intensify, baffles can be used in the gas paths in a known manner.

Für den Fall, daß die Brennkammer für Kohlenfeuerung, insbesondere für Wanderrostfeuerung, ausgerüstet ist, ist es empfehlenswert, längs des Rostes Kühlbalken mit Fallrohr-Verbindungen zu den Ausdampftrommeln und Steigrohrverbindungen zu den oberhalb liegenden Wassersammlern anzuordnen.In the event that the combustion chamber is for coal firing, in particular for traveling grate firing, it is advisable to run along the grate Chilled beams with downpipe connections to the evaporation drums and riser pipe connections to be arranged in relation to the water collectors above.

Ferner könnten im hinteren Brennkammerende einige von den beiden Untertrommeln ausgehende und in der Kesselmittelebene aufsteigende Verdampferrohre eingesetzt werden. Außerdem könnten die Untertrommeln an ihren Enden durch horizontale Wasserrohre gegeneinander verankert und die Abschlußwände 5 und 6 durch Wasserrohrgitter gekühlt werden.Furthermore, some of the two lower drums could be in the rear end of the combustion chamber outgoing and ascending evaporator tubes in the boiler center level are used will. In addition, the bottom drums could be fed through horizontal water pipes at their ends anchored against each other and the end walls 5 and 6 cooled by water pipe grids will.

Wie in Fig. 3 angedeutet, können z. B. in den beiden ersten Rauchgaszügen 9 Dampfüberhitzer 24 eingebaut werden.As indicated in Fig. 3, z. B. in the first two flues 9 steam superheater 24 can be installed.

Zwecks Reinigung der verschiedenen Züge sind in der vorderen Kesselstirnwand Putzöffnungen 25 vorgesehen. Die Gaszüge sind durch entsprechende Öffnungen in der vorderen Kesselstirnwand 5 begehbar.In order to clean the different trains are in the front boiler wall Cleaning openings 25 are provided. The throttle cables are through corresponding openings in the front boiler end wall 5 accessible.

Der beschriebene Kessel zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad, hohe spezifische Belastung und geringen Raumbedarf- aus. Ferner können die Herstellungskosten zufolge seines einfachen und kompakten Aufbaues verhältnismäßig niedrig gehalten werden.The boiler described is characterized by a high degree of efficiency, high specific load and low space requirement. Furthermore, the manufacturing cost kept relatively low due to its simple and compact design will.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Water pipe steam generator in which the combustion chamber is on both sides and upwards from one behind the other. and lined up evaporator tubes, which connect two lower drums to an upper exhaust drum, and in the subsequent, horizontally flown through flue gas channels, further heat is emitted, these flue gas channels partly through the wall parts of the said tube rows facing away from the combustion chamber, partly through the walls of additional ones , the lower drums connecting the upper drum and lined up with one another are formed, characterized in that a group of at least three superimposed, also accessible and horizontally extending trains (18 to 20) , which are flowed through one after the other, the first train (18) of the group being lowest and being connected by a vertical train (11) to the outlet end of the first smoke gas channel (9) , which is preferably on the end face te of the steam generator.

2. Steam generator according to claim 1, characterized in that said Pull groups in each one extending from the lower to the upper drum Intermediate chamber are housed and that to their subdivision transversely to the vertical Partition walls (13 to 15) arranged in the longitudinal center plane of the boiler are used.

3. Steam generator according to claim 1 or 2, characterized in that at the outflow of the first flue gas ducts (9) there are respective passages (10) after the vertical train (11) .

4. Steam generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first flue gas ducts (9 ) lie in a manner known per se between pipe bifurcations (4a, 4b), the upper ends of which open parallel to one another into the upper drum (1).

5. Steam generator according to one of claims 1 to 4, characterized in that all gas ducts and throttle cables (9 and 11, 18, 19, 20) are accessible through closable openings (25) in the boiler end wall (5) . Documents considered: German Patent No. 371 426; Swiss patent no. 262,387; U.S. Patent No. 2,807,243.