DE1124965B - Trageinrichtung fuer Kuehlrohre von Brennkammern fuer Waermeaustauscher, insbesondere fuer Zwangdurchlauf-Dampferzeuger - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

S 60353 Ia/13 a

ANMELDETAG: 23. OKTOBE R 1958

BEKANNTMACHUNG DES ANMELDUNG UNDAUSGABEDEK AUSLEGESCHRIFT: 8. MÄRZ 1962

Die Erfindung bezieht sich auf eine am Traggerüst aufgehängte Trageinrichtung, bestehend aus vom Arbeitsmittel durchflossenen lotrechten Tragrohren und auf diesen abgestützten waagerechten Trägern für die Kühlrohre von lotrecht angeordneten Brennkammern für Wärmeaustauscher, insbesondere für Zwangdurchlauf-Dampferzeuger.

Es ist für Dampfkessel eine Anordnung bekannt, bei der die an einem Traggerüst aufgehängten Tragrohre außerhalb der Brennkammer nach unten geführt sind und vom Umlaufwasser des Kessels erwärmt werden. Die Wandtemperatur der Tragrohre liegt dabei tiefer als diejenige der eigentlichen Kühlrohre in der Brennkammer. Eine solche Anordnung läßt sich bei Brennkammern von etwa 40 m Höhe, wie sie für Großdampferzeuger gebaut werden, nicht anwenden, da bereits verhältnismäßig kleine Temperaturunterschiede zwischen den tragenden Rohren und den die Brennkammer auskleidenden Rohren beträchtliche Dehnungsunterschiede herbeiführen können, die sich dann sehr nachteilig auswirken, insbesondere auch dann, wenn die Kühlrohre aus austenitischem Material bestehen. Außerdem erfordert die bekannte Anordnung beträchtliche Kesselwanddicken.

Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß die sich an den Wänden erstreckenden Tragrohre oder Tragrohrgruppen TeilederRohrauskleidungder Brennkammer bilden und zwischen diesen Teilen an sich bekannte, schlangenförmig gebogene Kühlrohrgruppen angeordnet sind.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung erhält man für die Kühlrohre ein tragendes System, das — abgesehen von den Einflüssen allfälliger Temperaturunterschiede des Arbeitsmittels in den einzelnen Rohren — sich bezüglich Wärmedehnungen gleich verhält wie die eigentliche Auskleidung, die sich in den großen freien Raum zwischen denTragrohren oder Tragrohrgruppen zweier aufeinanderfolgenderstellen wandartig erstreckt.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und Einzelheiten von erfindungsgemäß ausgebildeten Trageinrichtungen dar. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Dampferzeuger mit Zwangdurchlauf des Arbeitsmittels,

Fig. 2 einen horizontalen Querschnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Dampferzeuger gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht einer der Brennkammerwände gemäß Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine Verbindung zwischen den horizontalen Trägern und den schlangenförmig gebogenen Rohren gemäß Linie 4-4 in Fig. 3,

Trageinrichtung für Kühlrohre von Brennkammern für Wärmeaustauscher, insbesondere für Zwangdurchlauf-Dampferzeuger

Anmelder:

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. H.Marsch, Patentanwalt, Schwelm (Westf.), Drosselstr. 31

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 8. November 1957 (Nr. 695 324)

Wilbur Hering Armacost,

Scarsdale, N. Y. (V. St. A.),

ist als Erfinder genannt worden

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 3 mit einem Kreis umschlossenen Verbindungspartie zwischen einem Träger und den schlangenförmig gebogenen Rohren,

Fig. 6 einen Querschnitt gemäß Linie 6-6 in Fig. 3 durch die Verbindungsstelle eines Trägers mit den Tragrohren,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines der Einlaßverteiler der Tragrohre, zusammen mit einer Aufhängevorrichtung für den Verteiler,

Fig. 8 ein anderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung in einer Fig. 3 entsprechenden Darstellung und

Fig. 9 eine Ansicht einer nachgiebigen Verbindung zwischen einem horizontalen Träger und einem Rohr einer schlangenförmig gebogenen Rohrgruppe gemäß Linie 9-9 in Fig. 8.

Der in Fig. 1 veranschaulichte Zwangdurchlauf-Dampferzeuger besitzt eine Brennkammer 10, welche mit tangential gestellten Brennern 12 versehen ist. Selbstverständlich können auch andere bekannte Arten von Feuerungen verwendet werden. Die aufrecht stehende Brennkammer 10 besitzt in ihrem oberen Teil einen Auslaß 14, durch welchen die im Brennraum

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erzeugten Rauchgase in den horizontalen Rauchgaszug ausdehnen kann. Zu diesem Zweck ist ein Traggerüst 16 gelangen, der seinerseits mit dem nach unten ge- vorgesehen, das lotrecht stehende Stützsäulen 60 aufrichteten Rauchgaszug 18 verbunden ist. weist, an deren obere Enden horizontale Träger 62 Das Arbeitsmittel des Dampferzeugers —in der angeschlossen sind. Die lotrechten Rohrgruppen 32 in Regel Wasser — wird mit Hilfe einer geeigneten För- 5 den Ecken der Brennkammer sind mit Hilfe von Aufdervorrichtung dem Verteiler 20 zugeführt und gelangt hängeeisen 64 an den Trägern 62 aufgehängt, und aus diesem durch die im Rauchgaszug 18 befindlichen zwar ist das untere Ende an Laschen 66 der Verteiler Rohrbündel 22 in den Sammler 24. Letzterer ist über 30 mit Hufe eines geeigneten Zapfens od. dgl. befestigt die Leitung 28 mit einem Verteiler 26 verbunden, aus (Fig. 7). Die auf geschilderte Weise oben aufgehängweichem das Arbeitsmitterin die vier winkelförmigen io ten Rohrgruppen 32 bilden Tragelemente zum AbVerteiler 30 am oberen Ende des Brennraumes gelangt, stützen der gesamten Brennkammer; so sind die Ausgehend von jedem dieser Verteiler erstreckt sich schlangenförmig gebogenen Rohrgruppen, 34, welche eine lotrecht angeordnete Gruppe von Rohren 32 nach die Innenfläche der Brennkammerwände zwischen den unten, welche im Bereich jeder Brennkammerecke Eckenrohren belegen, von den Tragrohren 32 getraeinen inneren Auskleidungsteil der Brennkammerwand 15 gen. Zu diesem Zweck sind mehrere horizontale Träbildet. Die geschilderte Anordnung ist besonders deut- ger 68 an über die Höhe jeder Wand verteilten Stellen lieh in Fig. 2 dargestellt; jede Rohrgruppe weist sieben vorgesehen. Die horizontalen Träger sind gemäß Rohre auf, wobei diese Zahl selbstverständlich je nach Fig. 3 übereinander angeordnet und den Umkehrden vorhandenen Bedingungen variiert sein kann. bögen 70 der schlangenförmig gebogenen Rohrgrup-Zwischen den einzelnen Gruppen der lotrecht sich 20 pen 34 zugeordnet. Jeder Träger 68 ist gemäß Fig. 6 nach unten erstreckenden Rohre 32 befindet sich je durch Schweißungen, 72 direkt an der lotrechten Trageine Gruppe von einander benachbarten parallelen rohrgrappe 32 befestigt. Zur Befestigung der Bögen 70 Rohren, die schlangenförmig derart gebogen sind, daß an den Trägern 68 dienen Laschen 74, von denen je sie im wesentlichen den Raum zwischen zwei aufein- eine derart an jedem Rohr befestigt ist, daß sie gleitanderfolgenden Rohrgruppen 32 belegen und eine Aus- 25 bar den benachbarten Flansch 76 des Trägers 68 überkleidung bilden. In den Ausführungsbeispielen nach greift (Fig. 4). Mit Hilfe der geschilderten Bauweise den Fig. 1 bis 7 — insbesondere nach Fig. 3 — er- werden die schlangenförmig gebogenen Rohrgruppen strecken sich die schlangenförmig gebogenen Rohr- in lotrechter Richtung abgestützt und ausgerichtet, wograppen 34 hin und her zwischen den Rohrgruppen bei gleichzeitig die Abstützung eine horizontale Be-32, wobei die einzelnen Rohre in einer gemeinsamen 30 wegung der horizontal verlaufenden Rohrschenkel Ebene liegen. Fig. 3 zeigt die Konstruktion einer der relativ zum Träger 68 und relativ zueinander ermög-Brennkammerwände; die übrigen Wände sind ent- licht. Für eine solche relative Bewegung der horizonsprechend ausgebildet. talen Rohrschenkel der Gruppe 34 muß deshalb ge-Das den Verteilern 30 zuströmende Arbeitsmittel sorgt werden, weil jedes der Rohre eine unterschiedströmt abwärts durch die Rohrgruppen 32, die je an 35 liehe Temperatur aufweist und die Temperatur längs ihrem unteren Ende Sammler 36 aufweisen, welche der Rohre sich beträchtlich ändern kann. Selbstverähnlich wie die Verteiler 30 ausgebildet sind. Der ständlich besitzen die Rohre der Gruppe 34 so ausSammler 36, welcher der Seitenwand 38 benachbart reichend bemessene Abstände, daß solche unterschiedist, ist mit dem Verteiler 40 einer schlangenförmig gebo- liehen Bewegungen aufgenommen werden können, genen Rohrgruppe verbunden, die sich in dieser Seiten- 40 Ferner ist der lotrechte Abschnitt des U-förmigen Bowand befindet, während der Sammler 36 neben der gens genügend lang, um unter Durchbiegung eine rela-Wand42miteinemVerteiler40derschlangenförrniggetive Bewegung zweier aufeinanderfolgender horizonbogenen Rohrgruppe in der letztgenannten Seitenwand taler Schenkel eines Rohres zu ermöglichen, verbunden ist. Das Arbeitsmittel strömt also aufwärts Weil der erste und letzte horizontale Rohrschenkel durch die schlangenförmig gebogenen Rohre in jeder 45 der Rohrgruppe 34 nur an einem Ende und auf nur Seitenwand zum Auslaßsammler 44 am oberen Ende einem Träger 68 abgestützt wäre, empfiehlt es sich, der Brennkammer, aus welchem das Arbeitsmittel über das andere Ende des betreffenden Rohrschenkels an die Leitung 48 in den Verteiler 46 gelangt. Dieser Ver- der benachbarten lotrechten Tragrohrgruppe 32 zu teiler ist seinerseits mit dem Rohrbündel 50 im Rauch- befestigen. Zu diesem Zweck kann die Rohrgruppe 34 gaszug 16 verbunden; aus diesem Rohrbündel strömt 50 gemäß Fig. 3 an der Stelle 78 durch Schweißen mit das Arbeitsmittel zum Verteiler 52 der schlangenför- dem benachbarten Rohr der Rohrgruppe 32 verbunmig gebogenen Rohrgruppe 34 in der hinteren Wand den sein.

54, wo das Arbeitsmittel auf seine jeweils gewünschte Weil die Rohrgruppen 32 mit dem gemeinsamen

Endtemperatur erhitzt und hierauf einer Turbine oder Verteiler 26 verbunden sind, erhalten sie Arbeitseiner anderen Verbrauchsstelle zugeführt wird. 55 mittel aus einer gemeinsamen Quelle und werden des-

Im gezeichneten Ausführungsbeispiel dient die halb praktisch gleiche Temperaturen aufweisen, so daß

schlangenförmig gebogene Rohrgruppe 34 auf der eine unterschiedliche Expansion zwischen den Trag-

Vorderseite 55 der Brennkammer zur Zwischen- rohrgruppen ein Minimum betragen wird. Diese vor-

erhitzung des Arbeitsmittels, das aus einer Turbine teilhafte, jedoch nicht unbedingt notwendige Erschei-

oder einer anderen Verbrauchsstelle nach Abgabe 60 nung trägt dazu bei, ein Durchbiegen der Träger 68

eines Teiles seiner Energie wieder zurückgeführt wird. weitgehend auszuschalten und so die Beanspruchung

Es sei aber darauf hingewiesen, daß Anordnung und der Verbindungen dieser Teile mit den Rohren der

Funktion der einzelnen Teile der gesamten Wärme- Gruppen 32 auf ein Minimum zu reduzieren,

austauschfläche nach Bedarf abgewandelt werden Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 veranschau-

können. 65 licht eine andere Anordnung der schlangenförmig ge-

Der geschilderte Dampferzeuger ist auf bekannte bogenen Rohrgruppen, welche die Brennkammerwand

Weise an seinem oberen Ende aufgehängt, so daß er zwischen zwei Tragrohrgruppen 32 auskleiden. In

sich unter dem Einfluß der Wärme frei nach unten diesem Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Rohre

der Rohrgruppen 78 mit 80, 82, 84 und 86 bezeichnet; letztere liegen nebeneinander in einer Ebene und erstrecken sich auf- und abwärts über die Länge der Brennkammerwand. Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, die Rohrgruppe 78 mit Hilfe eines einzigen horizontalen Trägers 79 an den Tragrohrgruppen 32 abzustützen; der Träger 79 ist hierbei gemäß dem vorstehend geschilderten Ausführungsbeispiel direkt an den Rohren der Gruppen 32 angeschweißt. Der Träger 79 befindet sich in der Höhe oder unterhalb der haarnadelförmigen innersten Umkehrbiegung innerhalb der Rohrgruppe 78 im Bereich des oberen Endes der Brennkammerwand. Der Träger 79 ist direkt an der schlangenförmigen Rohrgruppe 78 auf gleiche Weise befestigt wie an den Rohren der Tragrohrgruppen 32, d. h. durch Anschweißen an die Rohre, ausgenommen die lotrechten Rohrschenkel, welche an die innersten Umbiegungen am unteren Ende der Brennkammerwand anschließen.

Es sei angenommen, daß die ersten lotrechten Rohrstränge der Gruppe 78 den Wandteil 88, die zweiten lotrechten Rohrstränge den Wandteil 90, die dritten lotrechten Rohrstränge den Wandteil 92 und die vierten den Wandteil 94 bilden. Die Rohre 80, 82, 84 und 86 des Wandteiles 88 sind mittels Schweißung direkt am Träger 79 befestigt. Weil die Rohre in den Wandteilen 88 und 90 sich unterschiedlich ausdehnen können, und zwar infolge Temperaturanstieg längs jedes Rohres in Durchströmrichtung des Arbeitsmittels, dürfen die Rohre 86 und 84 des Wandteiles 90 nicht am Träger 79 angeschweißt werden; dies aus dem Grunde, weil die horizontale Ausdehnung der U-förmigen Umkehrbogen 96 und 98 nicht ausreichend ist, um die resultierende unterschiedliche Ausdehnung dieser Rohrstränge aufzunehmen. Aus diesem Grunde sind die Rohre 86 und 84 des Wandteiles 90 am Träger 79 mit Hilfe einer nachgiebigen Verbindung befestigt; dagegen können die Rohre 82 und 80 desselben Wandteiles direkt durch Schweißen am Träger 79 befestigt werden, weil die horizontale Länge der U-förmigen Umkehrbogen für diese Rohre ausreichend ist, um Ausdehnungsunterschiede zwischen den lotrechten Rohrsträngen im Wandteil 90 und Wandteil 88 aufzunehmen. Im Wandteil 92 sind auf entsprechende Weise die Rohre 84 und 86 nachgiebig mit dem Träger 79 verbunden, während die Rohre 80 und 82 direkt am Tragglied angeschweißt sind. Die Rohre 80, 82, 84 und 86 im Wandteil 94 sind wiederum direkt am Träger 79 angeschweißt. Mit Hilfe der geschilderten Anordnung sind in jedem Wandteil Ausdehnungsunterschiede der miteinander verbundenen Rohrstränge zulässig.

Die Federverbindung zwischen Träger 79 und Rohren 84, 86 ist in Fig. 9 veranschaulicht und weist einen am Träger 79 befestigten und nach unten hängenden Zugbolzen 100 auf. Am unteren Ende dieses Zugbolzens ist die Feder 102 befestigt, die mit ihrem unteren Ende mit einem weiteren Zugbolzen 103 verbunden ist, der seinerseits am Ansatz 107 befestigt ist, der seitlich vom Rohr 86 absteht und mit diesem verschweißt ist.

Mit HiKe der in Fig. 8 und 9 veranschaulichten Anordnung wird wie im Fall des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 bis 7 erreicht, daß die schlangenförmig gebogenen Rohrgruppen, welche den zwischen den Tragrohrgruppen 32 liegenden Teil der Brennkammerwand auskleiden, auf den Tragrohrgruppen 32 abgestützt sind. Es sei darauf hingewiesen, daß Fig. 8 nur eine einzelne Wand zeigt und daß die geschilderte Ausführungsform auch bei den verbleibenden Brennkammerwänden angewendet ist.

Die Erfindung ist nicht auf die geschilderte Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere kann an Stelle eines dampfförmigen Arbeitsmittels auch ein gasförmiges, keiner Verdampfung unterliegendes Arbeitsmittel durch die Rohre strömen. Der Einfachheit halber ist die Erfindung im Zusammenhang mit einem Dampferzeuger beschrieben, doch kann sie auch bei anderen Wärmeaustauschern, z. B. Gaserhitzern von Gasturbinenanlagen, angewendet werden. Ferner kann die Brennkammer auch einen beliebigen anderen Querschnitt aufweisen, z. B. einen Kreisquerschnitt, wobei die Tragrohre an über den Umfang verteilten Stellen angeordnet sind.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Am Traggerüst aufgehängte Trageinrichtung, bestehend aus vom Arbeitsmittel durchflossenen lotrechten Tragrohren, und auf diesen abgestützten waagerechten Trägern für die Kühlrohre von lotrecht angeordneten Brennkammern für Wärmeaustauscher, insbesondere für Zwangdurchlauf-Dampferzeuger, dadurch gekennzeichnet, daß die sich an den Wänden erstreckenden Tragrohre oder Tragrohrgruppen (32) Teile der Rohrauskleidung der Brennkammer bilden und zwischen diesen Teilen an sich bekannte, schlangenförmig gebogene Kühlrohrgruppen (34) angeordnet sind.

2. Trageinrichtung nach Anspruch 1 bei einer Brennkammer mit polygonförmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragrohre im Bereich der Brennkammerecken angeordnet sind.

3. Trageinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schlangenförmig gebogenen Rohre in Gruppen (34) von parallelen Rohren angeordnet und mit waagerecht liegenden Rohrschenkeln zwischen den lotrechten Tragrohren (32) U-förmig hin- und hergeführt sind und daß jedes Rohr an seiner Umbiegung durch eine Halterung an einem der über die Höhe der Brennkammer verteilten Träger eine seitliche Verschiebung des Rohres ermöglichend abgestützt ist.

4. Trageinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schlangenförmig gebogenen Rohre in Gruppen von parallelen Rohren U-förmig angeordnet und mit lotrecht liegenden Rohrschenkeln zwischen den lotrechten Tragrohren (32) auf- und abwärts verlaufen, daß die Rohrschenkel im Bereich ihres oberen Endes von einem Träger gehalten sind, wobei ein Teil der Rohrschenkel mit dem Träger durch eine in lotrechter Richtung nachgiebige Halterung verbunden ist.

5. Trageinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragrohre (32) gruppenweise von Verteilern (30) ausgehen, die ihrerseits von einem gemeinsamen Verteiler (26) ausgehen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 863 344; USA.-Patentschrift Nr. 2 228 953.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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