DE1118799B

DE1118799B - Waste heat boiler, the tubes of which are welded to sheet metal on one side

Info

Publication number: DE1118799B
Application number: DESCH23458A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Hingst
Original assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Current assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Priority date: 1958-01-29
Filing date: 1958-01-29
Publication date: 1961-12-07
Also published as: BE573440A

Description

Abhitzekessel, dessen Rohre einseitig auf Bleche aufgeschweißt sind Die Erfindung bezieht sich auf einen Abhitzekessel mit Heizflächen, deren durch obere Sammler und untere Verteiler zu Rohrregistern zusammengefaßte Rohre einseitig auf Bleche aufgeschweißt sind und gasdichte Wände bilden.Waste heat boiler, the tubes of which are welded onto sheet metal on one side The invention relates to a waste heat boiler with heating surfaces, the through Upper collector and lower distributor pipes combined to form pipe registers on one side are welded to metal sheets and form gas-tight walls.

Heizflächenwandausbildung mit auf Blechen aufgeschweißten Rohren und hieraus gebildete Wärmeaustauscher, auch Abhitzekessel; wobei die so gebildeten Wände vornehmlich der Auskleidung von Feuerräumen dienen, sind bekannt.Heating surface wall design with tubes welded onto metal sheets and heat exchangers formed from this, including waste heat boilers; being the so educated Walls are primarily used to line combustion chambers.

Auch ist es nicht neu, mit Hilfe von Wasserrohren und daran angeschweißten Blechstreifen Wasserrohrwände zu schaffen und solche Wände mit Abstand voneinander nebeneinander anzuordnen zur Bildung verschiedener Rauchgaszüge, wobei diese Wasserrohrwände auch als konzentrisch ineinander angeordnete Rohrwände zur Bildung der Heizzüge angeordnet sein können.Nor is it new, with the help of water pipes and welded to them Sheet metal strips to create water pipe walls and spaced such walls apart to be arranged side by side to form different flue gas ducts, these water pipe walls also as pipe walls arranged concentrically inside one another to form the heating flues can be arranged.

Ein anderes vorbekanntes, besonders als Dampfüberhitzer ausgebildetes Rohrelement besteht darin, daß die Kühlmittelleitungen oder die Dampfleitungen als solche oder in Verbindung mit Zwischenwänden durch Schweißung zu einer Wand zusammengefügt sind, die einen Kanal für den zu überhitzenden Dampf oder das Kühlmittel umfaßt.Another previously known, especially designed as a steam superheater Pipe element is that the coolant lines or the steam lines as those or in connection with partition walls joined together by welding to form a wall which includes a channel for the steam to be superheated or the coolant.

Dampfkessel, insbesondere Abhitzekessel, die unter Zuhilfenahme dieser bekannten Heizflächenanordnungen oder -ausbildungen aufgebaut sind, eignen sich nur zur Bewältigung von in mäßigen Mengen und mit nicht zu hohen Temperaturen anfallenden Abgasen, insbesondere solchen, die nicht, wie es bei hüttentechnischen Prozessen der Fall zu sein pflegt, Staub in erheblicher Menge mitführen. Die Rohrheizflächen solcher Kessel sind meist in kurzer Zeit durch die im Abgas enthaltenen Stäube völlig umkrustet, und es sinkt dann deren Wirkungsgrad in kurzer Zeit so weit ab, daß eine wirtschaftliche Ausnutzung der anfallenden Wärme nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Die Säuberung dieser Heizflächen ist auf Grund der auf die Blechwände aufgesetzten Rohre verhältnismäßig schwierig, und es sind hierzu die verschiedensten Verfahren und Einrichtungen vorgeschlagen worden, die aber alle mehr oder minder umständlich durchzuführen und schwierig in Betrieb zu halten sind. Besonders schwer ist die Reinigung derartiger Rohrheizflächen, wenn die dem Abgas beigemischten Stäube die Eigenschaft haben, sich nach Erreichen eines bestimmten Temperaturbereiches als glasharter Schmelzflußüberzug an den Rohren niederzuschlagen, dieses besonders auch darum, weil das Reinigen der Heizflächen möglichst ohne Beeinträchtigung des Kesselbetriebes erfolgen soll. Diesem Bekannten gegenüber besteht die Erfindung darin, daß die mit den Wasserrohren besetzten Blechwände so nebeneinander bzw. als Zylinder in an sich bekannter Weise konzentrisch ineinander angeordnet sind, daß einander parallele Heizzüge mit glatten Wänden und solche, deren Wände mit Wasserrohren besetzt sind, entstehen, die im Heizmittelstrom durch entsprechendes oberes bzw. unteres Abdecken der Heizzüge und Anordnen einer Gasumlenkkammer abwechselnd aufeinanderfolgen, wobei der Heizgaseintritt in solche Heizzüge erfolgt, deren Begrenzungswände mit Rohrregistern besetzt sind.Steam boilers, in particular waste heat boilers, made with the aid of this known heating surface arrangements or designs are suitable only for coping with moderate amounts and with temperatures that are not too high Exhaust gases, especially those that are not, as is the case with metallurgical processes they tend to carry dust in considerable quantities. The tubular heating surfaces Such boilers are usually completely complete in a short time due to the dusts contained in the exhaust gas encrusted, and it then drops their efficiency in a short time so far that one economic utilization of the heat generated can no longer be maintained can. The cleaning of these heating surfaces is due to the fact that they are placed on the sheet metal walls Pipes are relatively difficult, and there are a wide variety of methods for this and facilities have been proposed, but all of them more or less cumbersome and are difficult to keep in operation. It is particularly difficult Cleaning of such tubular heating surfaces when the dusts mixed with the exhaust gas Have the property of becoming after a certain temperature range to deposit glass-hard melt flux coating on the pipes, especially this one too This is because cleaning the heating surfaces as possible without affecting the operation of the boiler should take place. Against this acquaintance, the invention consists in that the with the water pipes occupied sheet metal walls next to each other or as a cylinder in itself are known to be arranged concentrically inside one another that parallel Heating flues with smooth walls and those whose walls are covered with water pipes, that arise in the heating medium flow by corresponding upper or lower covering the heating flues and the arrangement of a gas deflection chamber alternately follow one another, with the heating gas enters such heating flues whose boundary walls are fitted with pipe registers are occupied.

Erfindungsgemäß aufgebaute Dampfkessel eignen sich besonders zur wirtschaftlichen Ausnutzung großer Abgasmengen hoher Temperatur und hoher Staubbeimengung. Hierbei bleiben einmal die Kesselabmessungen in erträglichen Grenzen, und es ist außerdem eine gute und einfache Reinigungsmöglichkeit der Heizflächen von den Staubansätzen während des Betriebes gewährleistet.Steam boilers constructed according to the invention are particularly suitable for economic Use of large amounts of exhaust gas at high temperatures and high levels of dust. Here Once the boiler dimensions remain within tolerable limits, and it is also a good and easy way to clean the heating surfaces from dust deposits guaranteed during operation.

Bei der Beheizung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Abhitzekessels durch besonders heiß anfallendes staubreiches Abgas ist es auf diese Weise möglich, den Heizgaseintritt in die Heizzüge zu verlegen, deren Begrenzungswände von Rohrregistern besetzt sind, und die Heizgase anschließend durch die Heizgaszüge zu führen, deren Wände durch die von den Rohrregistern freien ebenen Seiten der Blechwände gebildet werden. Durch diese Anordnung der Heizflächen beim Aufbau eines Abhitzekessels wird in einfacher Weise erreicht, daß das in den ersten Heizzügen abgekühlte Gas nun die Heizzüge durchströmt, deren glatte Wände eine gute Reinigungsmöglichkeit für die sich hier eventuell besonders reichlich absetzenden, vom Abgas mitgeführten Stäube Durch diese Anordnung der Heizflächen beim Aufbau eines Abhitzekessels wird in einfacher Weise erreicht, daß im Hochtemperaturteil des Kessels dem Abgas die mit den Rohren besetzten Begrenzungswände als Heizflächen dargeboten werden. In diesem Bereich erfolgt meist nur eine Heizflächenverschmutzung durch sich auf den Heizflächen lose ablagernden Staub, der durch einfaches Abblasen oder Rütteln leicht entfernbar ist. Das in diesen ersten Heizzügen abgekühlte Abgas durchströmt zu seiner weiteren Abkühlung die sich anschließenden Heizzüge, die sich dem Abgas als ebene, glatte Wände darbieten und an denen sich in diesem niederen Temperaturbereich nunmehr der Staub aus dem Abgas reichlich und in Krustenform absetzt. Die Entfernung der gebildeten Staubkrusten von den ebenen glatten Wänden bereitet bei der Anwendung an sich bekannter mechanischer Mittel, z. B. Schaber od. dgl., keine große Mühe und ist ebenfalls während des Betriebes durchzuführen.When heating a waste heat boiler designed according to the invention due to particularly hot, dusty exhaust gas, it is possible in this way to lay the heating gas inlet in the heating flues, their boundary walls of pipe registers are occupied, and then to lead the heating gases through the heating gas flues, their Walls formed by the flat sides of the sheet metal walls free of the pipe registers will. This arrangement of the heating surfaces when building a waste heat boiler is easily achieved that in the first Heating trains cooled down Gas now flows through the heating flues, the smooth walls of which are easy to clean for those who may settle particularly abundantly here and are carried along by the exhaust gas Dusts This arrangement of the heating surfaces when building a waste heat boiler is achieved in a simple manner that the exhaust gas in the high temperature part of the boiler Boundary walls occupied by the pipes are presented as heating surfaces. In this area is mostly just a heating surface contamination by itself on the Heating surfaces loosely deposited dust, which can be easily removed by simply blowing off or shaking is removable. The exhaust gas cooled down in these first heating flues flows through to his the subsequent heating flues, which are exposed to the exhaust gas as a flat, present smooth walls and on which in this low temperature range now the dust from the exhaust gas settles in abundance and in crust form. The removal of the Dust crusts formed by the flat smooth walls prepares when applying mechanical means known per se, e.g. B. scraper or the like, no great effort and must also be carried out during operation.

Um den Blechwänden, die bei großen Kesseleinheiten immerhin eine erhebliche Flächenausdehnung annehmen können, eine gewisse Elastizität in sich zu geben, insbesondere um ein Verziehen derselben infolge der Wärmebeanspruchung zu verhindern, können vorteilhafterweise die Blechwände mit zu den Rohren parallel verlaufenden Schlitzen versehen oder parallel zu den Wasserrohren unterteilt ausgebildet werden, und die einander benachbarten Blechkanten einzelner Blechbahnen, aus denen die Wände zusammengesetzt werden, können stumpf aufeinanderstoßen oder einander überlappen. Die verbleibenden Schlitze setzen sich beim Betrieb alsbald durch den hineindringenden Staub zu, so daß eine Gasdurchlässigkeit derselben nicht zu befürchten ist, während andererseits die Elastizität der Blechwand in sich erhalten bleibt.Around the sheet metal walls, which is a considerable amount in the case of large boiler units Can assume surface area to give a certain elasticity in itself, in particular to prevent warping of the same as a result of the thermal stress advantageously the sheet metal walls with slots running parallel to the tubes provided or formed divided parallel to the water pipes, and the Adjacent sheet metal edges of individual sheet metal strips that make up the walls can butt against each other or overlap each other. The remaining During operation, slots close up due to the penetrating dust, so that gas permeability of the same is not to be feared, while on the other hand the elasticity of the sheet metal wall is retained.

Von besonderem Vorteil kann es sein, die Blechwände mit den Wasserrohren so zu besetzen, und zwar trifft dieses besonders für die Heizzüge zu, bei denen die Innenwände des Heizzuges von Rohren besetzt sind, daß von den Wasserrohren eines Rohrregisters nur jedes zweite Rohr auf der zugeordneten Blechwand befestigt ist. Sieht man nun eine an sich bekannte Rüttelvorrichtung vor, so führen die losen Wasserrohrstränge dann besondere Schwingbewegungen aus, deren Schwingungen sich dann den der Blechwand unmittelbar mitgeteilten Schwingungen in gewisser Weise überlagern. Hierdurch wird die Reinigungswirkung der der Blechwand mitgeteilten Rüttelbewegung wirkungsvoll unterstützt, so daß selbst härtere krustenartige Ansätze zum Abplatzen gebracht werden.It can be of particular advantage to have the sheet metal walls with the water pipes so to occupy, and this applies particularly to the heating flues, where the inner walls of the heating flue are occupied by pipes that one of the water pipes Pipe register only every second pipe is attached to the associated sheet metal wall. If one now sees a vibrating device known per se, the loose water pipe runs lead then special oscillating movements, the oscillations of which are then those of the sheet metal wall superimpose directly communicated vibrations in a certain way. This will the cleaning effect of the shaking movement communicated to the sheet metal wall is effective supported, so that even harder crust-like approaches flake off will.

Selbstverständlich bietet ein auf die erfindungsgemäße Weise aufgebauter Abhitzekessel auch die Möglichkeit, ihn mit einer eigenen Feuerung, z. B. Gas- oder Ölfeuerung, als selbsttätige oder Zusatzfeuerung zu betreiben.Of course, one that is constructed in the manner according to the invention offers Waste heat boiler also has the option of having its own furnace, e.g. B. gas or Oil firing, to operate as an automatic or additional firing.

Die Zeichnung stellt vier Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dar, und zwar zeigt Fig. 1 einen Mittellängsschnitt durch einen Abhitzekessel mit rechteckiger Grundfläche, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Abhitzekessel mit runder Grundfläche, Fig.4 einen Mittellängsschnitt mit Veranschaulichung der Heizgasströmung durch einen Abhitzekessel nach Fig. 3 in vereinfachter Darstellung, Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Blechwand mit Wasserrohrbesatz, von dem nur jedes zweite Rohr auf die Blechwand aufgeschweißt ist, Fig. 6 einen Querschnitt durch eine aus mehreren Schüssen bestehende Blechwand mit Wasserrohrbesatz und Stoßfugen verschiedener Ausbildung.The drawing represents four exemplary embodiments of the subject matter of the invention represents, namely Fig. 1 shows a central longitudinal section through a waste heat boiler rectangular base, FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1, FIG. 3 shows a cross section through a waste heat boiler with a round base, FIG. 4 shows a Central longitudinal section showing the flow of heating gas through a waste heat boiler according to FIG. 3 in a simplified representation, FIG. 5 shows a cross section through a sheet metal wall with water pipes, of which only every second pipe is welded onto the sheet metal wall 6 is a cross section through a sheet metal wall consisting of several sections with water pipes and butt joints of different training.

Ebene Blechwände 1 sind auf ihrer einen Seite mit den Wasserrohren 2 besetzt, die dicht oder mit Abstand zueinander angeordnet sind. Die oberen und unteren Enden der Wasserrohre 2 münden in die Sammler 3 bzw. Verteiler 4. Mehrere der auf diese Weise mit Rohrregistern besetzten Blechwände als ebene, gerade Platten ausgebildet (Fig. 1 und 2) sowie parallel und mit Abstand nebeneinandergestellt bilden die Heizzüge 5 des Abhitzedampfkessels. Durch entsprechende Anordnung der nur auf einer Seite mit den Wasserrohrregistern besetzten Blechwände 1 werden einander im Wechsel folgende Heizzüge gebildet, deren einander gegenüberstehende Wände entweder glatt oder mit Wasserrohren 2 besetzt sind.Flat sheet metal walls 1 are on one side with the water pipes 2 occupied, which are arranged close together or at a distance from one another. The top and lower ends of the water pipes 2 open into the collector 3 or distributor 4. Several the sheet metal walls, which are filled with pipe registers in this way, as flat, straight plates formed (Fig. 1 and 2) and parallel and juxtaposed at a distance form the heating flues 5 of the waste heat boiler. By arranging the Sheet metal walls 1 occupied by the water pipe registers only on one side are mutually aligned The following heating flues were formed alternately, their opposite walls either are smooth or occupied with water pipes 2.

Selbstverständlich ist es auch möglich, durch entsprechende Anordnung von Abdeckungen nur Heizzüge mit glatten Wänden zu bilden. Dieses ist dort von besonderem Vorteil, wo ein als Heizgas dienendes Abgas anfällt, dessen mitgeführte Staubbestandteile sich z. B. bei der Berührung mit den das aufzuheizende Mittel führenden Rohren zu harten Krusten auf den Rohren absetzen würden, deren Beseitigung dann sehr schwierig wäre.Of course, it is also possible through an appropriate arrangement of covers to form only heating flues with smooth walls. This is special there Advantage where an exhaust gas serving as heating gas occurs, its entrained dust components z. B. upon contact with the pipes leading to the agent to be heated hard crusts would settle on the pipes, which would then be very difficult to remove were.

Das als Heizmittel dienende Abgas wird den Heizzügen 5 durch die Zuleitungsöffnungen 6 zugeführt. Die Heizgase durchströmen diese Heizzüge (durch Pfeile angedeutet) von oben nach unten und werden in einer unteren Gasumlenkkammer 7, die gleichzeitig der Abführung des anfallenden Staubes dient, in die seitlich nächstfolgenden Heizzüge umgelenkt, nach deren Durchströmen sie durch den oberen Abzug 8 entweichen. Der als Beispiel gezeichnete Abhitzedampfkessel nach Fig. 1 und 2 hat fünf nebeneinanderliegende Heizzüge 5, deren mittlerer und die beiden äußeren durch die glatten Blechwände 1 begrenzt werden, während die zu beiden Seiten des mittleren Heizzuges angeordneten Heizzüge auf ihren einander gegenüberstehenden Wänden mit Rohrregistern besetzt sind. In den Heizzügen 5 kann Nachschaltheizfläche oder, wie hier gezeigt, ein überhitzer 9 untergebracht werden. Die oberen Sammler 3 wie auch die unteren Verteiler 4 sind untereinander durch Sammler bzw. Verteiler 10 miteinander verbunden, die wiederum durch Rohre 11 mit der obenangeordneten Dampfwassertromme112 Verbindung haben. wobei die Rohre 11, die die unteren Verteiler 10 mit der Dampfwassertrommel 12 verbinden, als Fallrohre dienen, während die die oberen Sammler untereinander verbindenden Sammler 10 über die Rohre 11 in die Dampfwassertrommel 12 ausdampfen.The exhaust gas serving as a heating medium is fed to the heating flues 5 through the feed openings 6. The heating gases flow through these heating flues (indicated by arrows) from top to bottom and are diverted into the next laterally following heating flues in a lower gas deflection chamber 7, which also serves to remove the accumulating dust, after which they escape through the upper flue 8. The waste heat steam boiler shown as an example according to FIGS. 1 and 2 has five adjacent heating flues 5, the middle and the two outer ones are delimited by the smooth sheet metal walls 1 , while the heating flues arranged on both sides of the middle heating flue are occupied by pipe registers on their opposing walls . A secondary heating surface or, as shown here, a superheater 9 can be accommodated in the heating flues 5. The upper headers 3 as well as the lower distributors 4 are connected to one another by collectors or distributors 10 , which in turn are connected to the steam water drum 112 arranged above through pipes 11. The pipes 11, which connect the lower distributors 10 to the steam water drum 12, serve as downpipes, while the collectors 10 connecting the upper collectors to one another evaporate via the pipes 11 into the steam water drum 12.

Werden die mit den Rohren 2 besetzten Blechwände 1 als konzentrisch ineinander angeordnete Zylinder ausgebildet, so entsteht ein walzenförmiger Dampfkessel (Fig. 3 und 4). Bei diesem sind dann die Sammler und Verteiler ringförmig ausgebildet.If the sheet metal walls 1 occupied by the tubes 2 are considered to be concentric formed cylinders arranged one inside the other, the result is a cylindrical steam boiler (Figures 3 and 4). In this case, the collectors and distributors are designed in a ring shape.

Die auf den Blechwänden 1 angeordneten Wasserrohre 2 können alle auf der Blechwand 1 durch Schweißung befestigt sein, oder es wird z. B nur jedes zweite Wasserrohr 2 auf der Blechwand 1 befestigt (Fig. 5). Diese Art der Anordnung soll beim Ansatz einer der Reinigung der Heizflächen dienenden, an sich bekannten Rüttelvorrichtung deren Wirkung unterstützen, da die losen Rohre hierbei besondere Schwingungen auszuführen in der Lage sind. Um den Blechwänden insbesondere bei größeren Kesseleinheiten eine gewisse Elastizität in sich zu geben, damit die Wände sich bei der Wärmeeinwirkung nicht verziehen, können die Wände mehrteilig ausgebildet oder mit in Richtung des Rohrbesatzes sich erstreckenden Schlitzen 13 versehen sein. Die einander benachbarten Blechkanten der Wandteile können entweder stumpf aufeinanderstoßen, oder sie überlappen sich gegenseitig (Fig. 6). Die Schlitze 13 setzen sich während des Betriebes alsbald durch Staub zu, so daß ein Hindurchtreten des durch die Heizzüge 5 strömenden Heizgases nicht zu befürchten ist.The arranged on the sheet metal walls 1 water pipes 2 can all be attached to the sheet metal wall 1 by welding, or it is z. B only every second water pipe 2 attached to the sheet metal wall 1 (Fig. 5). This type of arrangement is intended to support the effect of a known vibrating device used to clean the heating surfaces, since the loose tubes are able to perform particular vibrations. In order to give the sheet metal walls a certain degree of elasticity, especially in the case of larger boiler units, so that the walls do not warp when exposed to heat, the walls can be constructed in several parts or provided with slots 13 extending in the direction of the pipe fittings. The adjacent sheet metal edges of the wall parts can either butt against one another, or they overlap one another (FIG. 6). The slots 13 are immediately blocked by dust during operation, so that the heating gas flowing through the heating flues 5 is not to be feared.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Waste heat boiler with heating surfaces, the pipes of which are combined to form pipe registers by upper collectors and lower distributors, are welded on one side to metal sheets and form gas-tight walls, characterized in that the sheet metal walls (1) occupied by the water pipes (2) are side by side or as a cylinder in a known manner concentrically inside each other - are arranged that parallel heating flues (5) with smooth walls and those whose walls are occupied with water pipes, which arise in the heating medium flow by corresponding upper or lower covering of the heating flues and arranging a Gas deflection chambers (7) alternate one after the other, the heating gas entering into heating flues whose boundary walls are occupied by pipe registers.

2. Waste heat boiler according to claim 1, characterized in that the sheet metal walls (1) are parallel to the water pipes (2) extending slots (13) provided or divided parallel to the water pipes (2) are formed and the adjacent sheet metal edges of the walls butt against each other or overlap each other.

3. Waste heat boiler according to claim 1 or 2, characterized in that that of the water pipes (2) of a pipe register only every second pipe on the associated Sheet metal wall (1) is attached. Publications considered: German patent specification No. 640 583; French Patent Nos. 751904, 800 973; U.S. Patent No. 1774150.