DE1124049B

DE1124049B - Flame tube / smoke tube boiler with a flame tube surrounded by a jacket tube

Info

Publication number: DE1124049B
Application number: DEM43666A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Staesche
Original assignee: Maschinenfabrik Buckau R Wolf AG
Current assignee: BWS Technologie GmbH
Priority date: 1959-12-11
Filing date: 1959-12-11
Publication date: 1962-02-22

Description

Flammrohr-Rauchrohr-Kessel mit von einem Mantelrohr umgebenem Flammrohr Obwohl Flammrohrkessel herstellungsmäßig zu den billigsten Dampferzeugern zählen, werden sie immer weniger verwendet, weil der Betriebsdruck für übliche Flammrohr-Rauchrohr-Kessel auf etwa 25 bis 28 atü begrenzt ist. Bei höheren Betriebsdrücken würden die Wandstärken des Flammrohres so groß werden, daß der Wärmeübergang zwischen dem Flammrohr und dem Wasserraum ungenügend würde und damit die Gefahr von Spannungsrissen im Werkstoff auftreten könnte.Flame tube / smoke tube boiler with a flame tube surrounded by a jacket tube Although flame tube boilers are among the cheapest steam generators in terms of production, they are used less and less because of the operating pressure for conventional flame tube / smoke tube boilers is limited to about 25 to 28 atm. At higher operating pressures, the wall thickness would be of the flame tube are so large that the heat transfer between the flame tube and the water space would be insufficient and thus the risk of stress cracks in the material could occur.

Bei einem bekannten Flammrohrkessel sollen der Wärmeübergang zwischen dem Flammrohr und dem Wasserraum sowie örtliche Überhitzungen des Flammrohres dadurch vermieden werden, daß um das mit Leitrippen besetzte Flammrohr ein Mantelrohr angeordnet ist und das Kesselwasser im Zwanglauf durch den vom Flammrohr und dem Mantelrohr gebildeten Ringraum gedrückt wird. Jedoch ist auch ein solcher Flammrohrkessel nur für einen Betriebsdruck von etwa 25 bis 28 atü verwendbar, weil beide Wasserräume miteinander in offener Verbindung stehen.In a known flame tube boiler, the heat transfer between the flame tube and the water space as well as local overheating of the flame tube as a result it is avoided that a jacket tube is arranged around the flame tube fitted with guide ribs and the boiler water is forced to flow through the flame tube and the jacket tube formed annulus is pressed. However, such a fire tube boiler is only Can be used for an operating pressure of approx. 25 to 28 atü, because both water spaces are in open communication with each other.

Um höhere Drücke bei Flammrohrkesseln erzielen zu können, soll das an sich bekannte Mehrdruckverfahren bei einem als Flammrohr-Rauchrohr-Kessel ausgebildeten Dampferzeuger, bei dem das Flammrohr von einem Mantelrohr umgeben ist, der dadurch gebildete Ringraum von Kesselwasser unter Zwischenschaltung einer Pumpe im Zwanglauf durchströmt wird und das Mantelrohr an beiden Enden mit den Kesselböden verbunden ist, angewendet werden.In order to be able to achieve higher pressures in flame tube boilers, this should multi-pressure method known per se in a flame tube / smoke tube boiler Steam generator in which the flame tube is surrounded by a jacket tube, which thereby formed annulus of boiler water with the interposition of a pump in forced operation is flowed through and the jacket pipe is connected to the boiler floors at both ends is to be applied.

Nach der Erfindung soll zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgesehen sein, daß der Ringraum für einen niedrigeren Druck ausgelegt ist als der Wasserraum zwischen Mantelrohr und Kesselmantel und beide Wasserräume durch eine Rohrleitung mit eingebauter Druckerhöhungspumpe miteinander verbunden sind.According to the invention is intended to solve the problem be that the annulus is designed for a lower pressure than the water space between the jacket pipe and boiler jacket and both water spaces through a pipeline are connected to one another with a built-in booster pump.

Bei einem Flammrohrkessel nach der Erfindung kann das Flammrohr für den bisher üblichen Betriebsdruck ausgelegt werden. Zufolge der Druckdifferenz zwischen den beiden durch das eingebaute Mantelrohr gebildeten Wasserräumen erhält auch das Mantelrohr keine übergroßen Wandstärken. Der Flammrohrkessel nach der Erfindung kann als Dampferzeuger für Drücke bis über 50 atü dienen.In a flame tube boiler according to the invention, the flame tube for the previously usual operating pressure can be designed. As a result of the pressure difference between The two water spaces formed by the built-in jacket pipe also receive that Jacket pipe no oversized wall thicknesses. The flame tube boiler according to the invention can serve as a steam generator for pressures up to over 50 atü.

Nach der Erfindung kann ferner das Mantelrohr kürzer als das Flammrohr und an einem oder beiden Enden mittels eines gesonderten Kesselbodens mit dem Kesselmantel verbunden sein. Hierdurch wird erreicht, daß auch die äußeren Kesselböden nicht dem höheren Druck, sondern nur dem Differenzdruck ausgesetzt sind.According to the invention, the jacket tube can also be shorter than the flame tube and at one or both ends by means of a separate boiler bottom with the boiler shell be connected. This ensures that the outer boiler bottoms do not are exposed to the higher pressure, but only to the differential pressure.

Um den Sicherheitsvorschriften für Dampfkessel zu genügen, kann nach einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes eine Rückführleitung zwischen den beiden Wasserräumen vorgesehen sein, in die ein Reduzierventil eingebaut ist, das in Abhängigkeit von dem Wasserzustand im Niederdruckraum betätigt wird. Hierdurch wird bei Ausfall der Speisepumpe öder bei fehlerhaftem Abblasen des Sicherheitsventils der Niederdruckraum mit Wasser aus dem Hochdruckraum gespeist, so daß der Niederdruckraum stets mit Wasser gefüllt ist. Des weiteren können die für jeden Wasserraum vorgesehenen Sicherheitsventile miteinander gekoppelt sein, so daß beim Abblasen des Sicherheitsventils für den Niederdruckraum das Sicherheitsventil für den Hochdruckraum ebenfalls abbläst. Hierdurch wird vermieden, daß die bei der Auslegung des Kessels vorgesehene Druckdifferenz zwischen den beiden Wasserräumen überschritten wird.In order to meet the safety regulations for steam boilers, according to a further embodiment of the subject invention a return line between the two water spaces in which a reducing valve is installed, which is actuated depending on the state of the water in the low-pressure chamber. Through this If the feed pump fails or if the safety valve is blown off incorrectly the low-pressure space is fed with water from the high-pressure space, so that the low-pressure space is always filled with water. Furthermore, those provided for each water area can be used Safety valves are coupled to one another, so that when the safety valve is blown off the safety valve for the high pressure chamber also blows off for the low pressure chamber. This avoids the pressure difference provided in the design of the boiler is exceeded between the two water spaces.

Die Zeichnung stellt vier Ausführungsbeispiele dar, und zwar zeigt Abb. 1 die Schemazeichnung eines Flammrohr-Rauchrohr-Kessels im Längsschnitt, Abb. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, Abb. 3 und 4 mögliche Rauchrohranordnungen im Querschnitt.The drawing represents four exemplary embodiments, namely shows Fig. 1 the schematic drawing of a flame tube / smoke tube boiler in longitudinal section, Fig. 2 a further embodiment in longitudinal section, Fig. 3 and 4 possible smoke tube arrangements in cross section.

In Abb. 1 ist der Kesselmantel des Flammrohr-Rauchrohr-Kessels mit 1, die Kesselböden mit 1 a und das Flammrohr üblicher Bauart mit 2 bezeichnet. Ein das Flammrohr 2 mit Abstand umgebendes Mantelrohr 3 ist mit den Kesselböden 1 a verbunden, so daß zwei Wasserräume 4 und 5 gebildet werden, von denen der das Flammrohr 2 umgebende Wasserraum 4 mit niederem Druck, beispielsweise 20 atü, und der Wasserraum 5 mit höherem Druck, beispielsweise 40 atü, betrieben werden soll. Hierzu sind die beiden Wasserräume 4 und 5 durch eine Rohrleitung 6 mit eingebauter Druckerhöhungspumpe 7 miteinander verbunden, während das Speisewasser von der Speisepumpe 8 in üblicher Weise in den Wasserraum 4 gefördert wird. Nach Erreichen des Betriebszustandes, bei dem in dem Wasserraum 4 ein Betriebsdruck von beispielsweise 20 atü und in dem Wasserraum 5 ein Betriebsdruck von beispielsweise 40 atü herrscht, fördert die Druckerhöhungspumpe 7 entsprechend der Dampfentnahme Wasser aus dem Raum 4 in den Raum 5, während eine entsprechende Menge Wasser von der Speisepumpe 8 in den Raum 4 nachgefördert wird.In Fig. 1, the boiler shell of the flame tube / smoke tube boiler is designated with 1, the boiler bottoms with 1 a and the conventional design flame tube with 2. A jacket tube 3 surrounding the flame tube 2 at a distance is connected to the boiler bottoms 1 a, so that two water spaces 4 and 5 are formed, of which the water space 4 surrounding the flame tube 2 is at low pressure, for example 20 atmospheres, and the water space 5 is higher Pressure, for example 40 atm, is to be operated. For this purpose, the two water spaces 4 and 5 are connected to one another by a pipeline 6 with a built-in pressure booster pump 7, while the feed water is conveyed into the water space 4 in the usual way by the feed pump 8. After the operating state has been reached, in which an operating pressure of, for example, 20 atmospheres prevails in the water space 4 and an operating pressure of, for example, 40 atmospheres prevails in the water space 5, the pressure booster pump 7 pumps water from space 4 into space 5 in accordance with the steam extraction, while a corresponding Amount of water from the feed pump 8 is fed into the room 4.

Um zu erreichen, daß der Wasserraum 4 stets mit Wasser gefüllt ist, ist mit dem Wasserraum 4 ein Wasserstandsrohr 9 verbunden, das durch ein Ab- sperrventil 10 geschlossen gehalten wird. Ferner ist für diesen Zweck eine Verbindungsleitung 11 mit angebautem Reduzierventi112 zwischen den Wasserräumen 4 und 5 vorgesehen. Beim Absinken des Wasserstandes im Wasserraum 4 wird durch eine Impulsleitung 13 das Reduzierventil 12 betätigt, so daß Wasser vom Raum 5 in den Raum 4 gefördert wird. Ferner ist für jeden Wasserraum 4 und 5 ein Sicherheitsventil 14 bzw. 15 vorgesehen, wobei das Sicherheitsventil 14 durch eine Kontaktleitung 16 mit dem Sicherheitsventil 15 verbunden ist. Beim Abblasen aus dem Wasserraum 4 wird auch das Sicherheitsventil 15 betätigt, so daß die Druckdifferenz zwischen den Wasserräumen 4 und 5 annähernd konstant bleibt.In order to ensure that the water space 4 is always filled with water, a water level pipe 9 is connected to the water space 4 and is kept closed by a shut-off valve 10. Furthermore, a connecting line 11 with a built-on reducing valve 12 between the water spaces 4 and 5 is provided for this purpose. When the water level in the water space 4 drops, the reducing valve 12 is actuated by a pulse line 13, so that water is conveyed from space 5 into space 4. Furthermore, a safety valve 14 or 15 is provided for each water space 4 and 5, the safety valve 14 being connected to the safety valve 15 by a contact line 16. When blowing off from the water space 4, the safety valve 15 is also actuated, so that the pressure difference between the water spaces 4 and 5 remains approximately constant.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 ist das Mantelrohr 3 nicht mit dem Kesselboden 1 a verbunden, sondern ist kürzer gehalten als das Flammrohr und mittels eines gesonderten Kesselbodens 3 b mit dem Kesselmantel 1 verbunden. Der Wasserraum 4 befindet sich auch zwischen den beiden Kesselböden 1 a und 3 b, so daß der Kesselboden 1 a nur von dem Differenzdruck beansprucht ist.In the embodiment according to Fig. 2, the jacket tube 3 is not connected to the boiler bottom 1 a, but is shorter than the flame tube and connected to the boiler shell 1 by means of a separate boiler bottom 3 b. The water space 4 is also located between the two boiler floors 1 a and 3 b, so that the boiler bottom 1 a is only stressed by the differential pressure.

Nach Abb. 3 sind die Rauchrohre 17 des zweiten Zuges für beide Wasserräume 4 und 5 gemeinsam vorgesehen, während die Rauchrohre 18 des dritten Zuges durch den unteren Teil des Wasserraumes 5 geführt sind. Nach Abb. 4 bilden die Rauchrohrbündel 17 den zweiten Zug für den Wasserraum 5 und die Rauchrohrbündel18 den dritten Zug für den Wasserraum 4.According to Fig. 3, the smoke tubes 17 of the second pass are for both water spaces 4 and 5 provided together, while the smoke tubes 18 of the third puff through the lower part of the water space 5 are performed. According to Fig. 4, the smoke tube bundles form 17 the second puff for the water room 5 and the smoke tube bundle 18 the third puff for the water room 4.

Nach Abb. 1 ist zur Vermeidung von Wärmespannungen im Mantelrohr 3 eine Dehnungsschlaufe 3 a vorgesehen.According to Fig. 1, in order to avoid thermal stresses in the jacket pipe 3 an expansion loop 3 a is provided.

Beim Anfahren des bis zu den Wasserstandsmarken gefüllten Kessels sind zunächst die Sicherheitsventile und das Wasserstandsventil im Niederdruckteil geöffnet. Nach Erreichung der Verdampfungsgrenze wird das Sicherheitsventil im Hochdruckteil geschlossen und nach Druckbildung im Hochdruckteil bis zu etwa 15 atü das Sicherheits- und Wasserstandsventil im Niederdruckteil geschlossen. Unter Wahrung des Differenzdruckes wird der Betriebszustand erreicht, wobei gegebenenfalls die Erhöhung des spezifischen Volumens des Wassers im Niederdruckteil durch eine Ablaßleitung ausgeglichen wird. Bei Dampfentnahme aus dem Hochdruckteil werden die Speisepumpen für den Niederdruckteil und die Druckerhöhungspumpe für den Hochdruckteil eingeschaltet, wobei beide Pumpen in Abhängigkeit von ihren Wasserstandsmarken arbeiten.When starting the boiler, which is filled to the water level marks are first of all the safety valves and the water level valve in the low-pressure part opened. After the evaporation limit has been reached, the safety valve in the high-pressure section is activated closed and after pressure build-up in the high pressure part up to about 15 atmospheres the safety and water level valve in the low pressure section closed. While maintaining the differential pressure the operating state is reached, where appropriate increasing the specific Volume of the water in the low pressure part is balanced by a drain line. When steam is withdrawn from the high-pressure part, the feed pumps for the low-pressure part and the pressure booster pump for the high pressure part switched on, both pumps work depending on their water level marks.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Steam generator designed as a flame tube / smoke tube boiler, in which the flame tube is surrounded by a jacket tube, the annular space formed thereby boiler water is forced to flow through with the interposition of a pump and the jacket pipe is connected at both ends to the boiler bottoms, characterized in that that the annular space (4) is designed for a lower pressure than the water space (5) between the jacket pipe (3) and boiler jacket (1) and both water spaces (4, 5) a pipe (6) with a built-in booster pump (7) connected to one another are.

2. Boiler according to claim 1, characterized in that the annular space (4) for is designed to be about half the pressure as the space between jacket (3) and boiler jacket (1).

3. Boiler according to claim 1 or 2, characterized in that the jacket tube (3) is shorter than the flame tube (2) and at one or both ends by means of a separate boiler bottom (3 b) is connected to the boiler shell (1).

4th boiler according to one of claims 1 to 3, characterized by a return line (11) between the two water spaces (4, 5) with a reducing valve (12), which is dependent on is actuated by the water level in the low pressure chamber (4).

5. Boiler after one of the Claims 1 to 4, characterized in that those provided for each water space (4, 5) Safety valves (14, 15) are coupled to one another so that when the Safety valve (14) for the low pressure chamber (4) the safety valve (15) for also blows off the high pressure chamber (4).

6. Boiler according to one of claims 1 to 5, characterized in that the jacket tube (3) with an expansion loop (3a) is provided.

7. Boiler according to one of claims 1 to 6, characterized in that that through the water space (4) of the low pressure chamber smoke pipes (18) of the second or third train are performed. Documents considered: British Patent Specification No. 7861 from 1905; U.S. Patent Nos. 472,731, 2,892,451.