DE1262289B

DE1262289B - Combustion chamber lining

Info

Publication number: DE1262289B
Application number: DEW35741A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Alfred Sandri; Dipl-Ing Othmar Sundi
Original assignee: Waagner Biro AG
Current assignee: Waagner Biro AG
Priority date: 1962-12-03
Filing date: 1963-11-29
Publication date: 1968-03-07

Description

Brennkamrnerauskleidung Die Erfindung betrifft eine Brennkammerauskleidung in mehreren Flächen mit aneinanderliegenden, dehnungsbeweglich aufgehängten Kühlrohren, insbesondere für druckgefeuerte Kessel.Combustion Chamber Lining The invention relates to a combustion chamber lining in several areas with adjacent, stretchable suspended cooling tubes, especially for pressure-fired boilers.

Es sind schon Dampfkessel bekanntgeworden, deren Rohre an Tragteilen so befestigt sind, daß sie sich in ihrer Längsrichtung dehnen können.Steam boilers have already become known, the pipes of which are attached to supporting parts are attached so that they can stretch in their longitudinal direction.

Ferner gibt es druckgefeuerte Dampfkessel, deren Kühlrohre in mehreren Ebenen angeordnet sind sowie Dampfkessel, deren Auskleidungsflächen von eben gekrümmten Rohren in mehreren eben gekrümmten Flächen gebildet sind.There are also pressure-fired steam boilers with several cooling tubes Levels are arranged as well as steam boilers, the lining surfaces of which are curved Tubes are formed in several planar curved surfaces.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wärmeelastische Brennkammerauskleidung, insbesondere für druckgefeuerte Kessel zu schaffen, bei welcher ein Ausknicken der Rohre infolge thermischer Spannungen verhindert wird und bei der sich die Rohre trotzdem in Achsrichtung frei dehnen können. Auf Grund dieser Tatsache werden die Rohre nicht mehr auf Knickung beansprucht, so daß auch ein wirtschaftlicher Effekt infolge Materialeinsparung gegeben ist.The invention is based on the object of providing a thermally elastic combustion chamber lining, in particular to create for pressure-fired boilers, in which a buckling of the Pipes as a result of thermal stresses is prevented and in which the pipes can still stretch freely in the axial direction. Due to this fact, the Pipes no longer stressed on kinking, so that also has an economic effect is given as a result of material savings.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohre an ihren unbeheizten Rückseiten an in Längsrichtung der Rohre biegeweichen und in Querrichtung zur Rohrachse biegesteifen Rohrhalterungskämmen befestigt sind.This object is achieved in that the tubes on their unheated backs are flexible in the longitudinal direction of the tubes and in the transverse direction rigid pipe support combs are attached to the pipe axis.

Durch die Verbindung der Merkmale der Verwendung von aneinanderliegenden (parallelen) Rohren und von Rohrkämmen mit dehnungselastischer Aufhängung wird ein Ausknicken der Rohre mit Sicherheit verhindert. Wesentlich ist, daß der erfindungsgemäße Rohrkamm in Richtung der Rohrachse ein kleines Widerstandsmoment aufweist und bei Ausknickungen gegen das Brennkammerinnere ein bedeutend größeres Widerstandsmoment besitzt. Ein Ausknicken in andere Richtungen wird durch die eng nebeneinanderliegend angeordneten Rohre und den an der Rückseite der Rohre befindlichen Rohrkamm verhindert.By combining the characteristics of the use of adjoining (parallel) pipes and pipe combs with elastic suspension is a Kinking of the pipes is definitely prevented. It is essential that the inventive Pipe comb has a small section modulus in the direction of the pipe axis and at Buckling against the inside of the combustion chamber results in a significantly larger section modulus owns. A buckling in other directions is due to the close proximity arranged pipes and the pipe comb located on the back of the pipes.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Darin stellt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Brennkammer eines druckgefeuerten Kessels dar; F i g. 2 ist ein Querschnitt dieser Brennkammer; F i g. 3 zeigt den Schnitt durch die Brennkammerwandung an der Stoßstelle zweier vertikal übereinanderliegender Rohrregister; F i g. 4 gibt die Sicht auf eine solche Stoßstelle vom Brennkammerraum aus wieder; F i g. 5 und 6 stellen einen Ausschnitt eines Rohrregisters dar; F i g. 7 läßt die Befestigung mehrerer Rohre an einem Rohrkamm erkennen, ebenso F i g. 8 und 9.The invention is illustrated below with reference to the drawing, for example explained. Therein F i g. 1 shows a longitudinal section through a combustion chamber of a pressure-fired boiler; F i g. 2 is a cross section of this combustion chamber; F. i g. 3 shows the section through the combustion chamber wall at the joint between two verticals superimposed pipe register; F i g. 4 gives a view of such a joint from the combustion chamber again; F i g. 5 and 6 represent a section of a pipe register dar; F i g. 7 shows the attachment of several pipes to a pipe comb, as well F i g. 8 and 9.

In F i g. 1 ist mit 1 der äußere druckaufnehmende Mantel eines druckgefeuerten Dampfkessels bezeichnet. In diesem sind Rohrregister 2 und 3, die mit einer Isolationsschicht 4 umgeben sind, angeordnet. Im Zentrum der Brennkammerdecke befindet sich ein Formstein 5, der Bohrungen 6 für die Zufuhr von Verbrennungsluft und Brennstoff aufweist. Der Stutzen 7 dient der Aufnahme und dem Ausbau von Brennern und Brennstoffleitungen. Die notwendige Verbrennungsluft wird im Spalt zwischen Mantel l und Isolationsschicht 4 angewärmt, strömt im oberen Teil 8 des Mantels etwa waagerecht gegen das Brennkammerzentrum, sodann im Spalt zwischen Halterung 9 und Formstein 5 zu den Bohrungen desselben. Die Verbrennungsluft tritt schließlich zusammen mit dem nötigen Brennstoff durch die Brenner-Muffeln 6 in die Brennkammer 10 ein. In dieser findet eine völlige Verbrennung des Brennstoffes und eine teilweise Abgabe der frei werdenden Verbrennungswärme an die Auskleidungsrohre statt. Die noch heißen Gase verlassen die Brennkammer 10 durch die Öffnung 11 und gelangen in die Nachschaltheizflächen 12.In Fig. 1 is with 1 the outer pressure-receiving jacket of a pressure-fired Called steam boiler. In this are pipe registers 2 and 3, which have an insulation layer 4 are surrounded, arranged. There is a shaped stone in the center of the combustion chamber ceiling 5, which has bores 6 for the supply of combustion air and fuel. The nozzle 7 is used to accommodate and remove burners and fuel lines. The necessary combustion air is in the gap between the jacket oil and the insulation layer 4 warmed, flows in the upper part 8 of the jacket approximately horizontally against the center of the combustion chamber, then in the gap between holder 9 and molded block 5 to the holes of the same. The combustion air finally passes through together with the necessary fuel the burner muffles 6 into the combustion chamber 10. In this there is a complete combustion of the fuel and a partial release of the released heat of combustion to the lining pipes instead. The still hot gases leave the combustion chamber 10 through the opening 11 and reach the secondary heating surfaces 12.

Die Rohrregister 2 und 3 bestehen aus eng aneinanderliegenden eben gekrümmten Rohren. Die Rohre des Registers 2 kleiden vertikal stehend einen Teil des Mantels 13 der Brennkammer 10 lückenlos aus, sind am oberen Ende 14 der Brennkammer umgebogen und laufen nun horizontal oder schwach geneigt gegen das obere Zentrum 15 der Brennkammer, wobei sie die trichterförmige Brennkammerdecke 16 bilden. Einzelne Rohre, z. B. 17, laufen an der Brennkammerdecke bis nahe zum Formstein 5 (s. F i g. 2), andere, z. B. 18, 19, laufen weniger. weit gegen das Zentrum. Die Rohre werden bis zu einer festgelegten Begrenzungslinie, z. B. der Grenzlinie zwischen zwei Sektorfeldern, oder der Begrenzungslinie der Brenneröffnung, geführt und hier in Punkten 20 um etwa 180° umgebogen. Endlich gelangen sie in z. B. 2 Schichten 21 und 22 zu den am Umfang der Brennkammer vorgesehenen Sammelkammern 23. Ähnliches gilt für die Rohre des Registers 3. Hier kleiden die Rohre einen anderen Teil des Brennermantels 13 aus, sind am unteren Ende 24 der Brennkammer 10 umgebogen, bilden den trichterförmigen Brennkammerboden 25 und kehren schließlich in den Punkten 26 um, um in zwei Schichten 27, 28 zu den Sammelkammern 29 zurückzuführen.The pipe registers 2 and 3 consist of closely spaced flat curved pipes. The pipes of register 2 dress standing vertically a part of the jacket 13 of the combustion chamber 10 without gaps are at the upper end 14 of the combustion chamber and now run horizontally or slightly inclined against each other the upper center 15 of the combustion chamber, with the funnel-shaped combustion chamber ceiling 16 form. Individual pipes, e.g. B. 17, run on the combustion chamber ceiling to close to Form block 5 (see Fig. 2), others, e.g. B. 18, 19, run less. far from that Center. The pipes are up to a specified limit line, e.g. B. the Boundary line between two sector fields, or the boundary line of the burner opening, out and bent here at points 20 by about 180 °. Finally they get into z. B. 2 layers 21 and 22 to the collecting chambers provided on the circumference of the combustion chamber 23. The same applies to the pipes of register 3. Here the pipes clothe someone else Part of the burner jacket 13 are bent over at the lower end 24 of the combustion chamber 10, form the funnel-shaped combustion chamber bottom 25 and finally return to the points 26 µm in order to return to the collecting chambers 29 in two layers 27, 28.

Die Stoßstelle 30 zwischen den beiden Rohrregistern 2 und 3 wird durch kammartiges Ineinandergreifen benachbarter Rohrbogen gebildet. Diese Rohrbogen münden in den Sammelkammern 31 des oberen bzw. in den Sammelkammern 32 des unteren Rohrregisters. Die Sammelkammern 31 bzw. 32 sind mit den Sammelkammern 23 bzw. 29 der in Umfangsrichtung folgenden Register mit Fallrohren 34 bzw. 35 verbunden. Auf diese Art werden die einzelnen, am Umfang der Brennkammer angebrachten Rohrregister hintereinandergeschaltet.The joint 30 between the two pipe registers 2 and 3 is through formed comb-like interlocking of adjacent pipe bends. These elbows open out in the collecting chambers 31 of the upper or in the collecting chambers 32 of the lower pipe register. The collecting chambers 31 and 32 are with the collecting chambers 23 and 29 in the circumferential direction The following register is connected with downpipes 34 and 35, respectively. In this way, the individual pipe registers attached to the circumference of the combustion chamber connected in series.

In F i g. 2 einer Darstellung der nach dem Linienzug 36-37 (in F i g. 1) geschnittenen Brennkammer bezeichnet 38 und 39 benachbart liegende sektorförmige Flächen; die durch die erfindungsgemäße Art der Rohrauskleidung gebildet werden. Eng aneinanderliegende Rohre z. B. 40 laufen, ins Zentrum weisend, bis an den Umfang 41 der Durchtrittsöffnung 11, von wo sie nach einer Biegung von etwa l80° zu Sammelkammern 29 rückgeführt werden. Andere ebenfalls eng aneinanderliegende Rohre, z. B. 42, 43, an der Grenze zweier Sektorfelder, laufen nur bis zu Umkehrpunkten 44. Die Rohre des benachbarten Feldes 38 z. B. 45, 46 laufen bis zu Umkehrpunkten 26. Die Umkehrpunkte 26 und 44 liegen in radialer Sicht abwechselnd hintereinander. Die ungekühlten Flächen der Brennkammerinnenseite werden dadurch sehr klein. Die übrigen Bezeichnungen gelten wie in F i g. 1.In Fig. 2 shows a representation of the lines 36-37 (in F i G. 1) cut combustion chamber denotes 38 and 39 adjacent sector-shaped Surfaces; which are formed by the type of pipe lining according to the invention. Close-fitting pipes z. B. 40 run, pointing in the center, up to the circumference 41 of the passage opening 11, from where it becomes collecting chambers after a bend of about 180 ° 29 can be returned. Other also closely spaced pipes, e.g. B. 42, 43, at the border of two sector fields, only run up to turning points 44. The pipes of the adjacent field 38 z. B. 45, 46 run up to turning points 26. The turning points 26 and 44 lie alternately one behind the other in a radial view. The uncooled surfaces the inside of the combustion chamber becomes very small as a result. The other designations apply as in Fig. 1.

In F i g. 3 und 4 bezeichnet 30 die schon in Zusammenhang mit F i g. 1 erwähnte Stoßstelle der Rohrregister 2 und 3. Das Rohr 47 wird bei 48 scharf umgelenkt und, schräg nach aufwärts laufend, in die Sammelkammern 31 eingeleitet. Hingegen wird das Rohre 49 bei 50 nur schwach umgelenkt, läuft über eine kurze Strecke 33 parallel zum schräg nach aufwärts führenden Teil des Rohres 47 bis zu einer abermaligen scharfen Umlenkung bei 51 und mündet schließlich in die Sammelkammer 32. Die Richtung der Strecke 33 ist zur Richtung der größten Intensität der ankommenden Strahlung geneigt. An der Stoßstelle 30 fällt diese Hauptstrahlungsrichtung etwa mit der Normalen zur Brennkammerachse zusammen. Ähnliches gilt für die dahinterliegenden Rohre 52 und 53. Die so gebildeten Stoßstellen sind weitgehend strahlungsdicht. Die übrigen Bezeichnungen gelten wie früher.In Fig. 3 and 4 denotes 30 the already in connection with FIG. 1 mentioned joint of the pipe registers 2 and 3. The pipe 47 is sharply deflected at 48 and, running obliquely upwards, introduced into the collecting chambers 31. On the other hand, the tube 49 is only slightly deflected at 50, runs over a short distance 33 parallel to the obliquely upward part of the tube 47 up to another sharp deflection at 51 and finally opens into the collecting chamber 32. The direction of the distance 33 is towards Inclined towards the greatest intensity of the incoming radiation. At the joint 30, this main radiation direction coincides approximately with the normal to the combustion chamber axis. The same applies to the pipes 52 and 53 located behind them. The joints formed in this way are largely radiation-tight. The other designations apply as before.

F i g. 5 und 6 zeigen die erfindungsgemäße Art der Befestigung einzelner Rohre, z. B. 54, 55, 56 und 58 an Rohrkämmen, z. B. 58, 59, 60 und 61. Rohr 54 ist z. B. bei 62 mit Kamm 58 und bei 63 mit Kamm 61 verschweißt. Rohr 55 aber mit dem Kamm 59 bei 64, Rohr 56 mit dem Kamm 60 bei 65 usf. In diesem Fall ist also jedes dritte Rohr an dem gleichen Kamm oder jeder dritte Kamm an dem gleichen Rohr angeschweißt. Die Widerholungszahl muß nicht 3, sondern kann ganz allgemein eine beliebige Zahl n sein. Die Kämme 58 bis 61 besitzen z. B. einen Rechteckquerschnitt und sind so an den Rohren befestigt, daß die kürzere Seite des Rechteckes in Rohrlängsrichtung, die längere aber senkrecht hierzu steht. Dadurch und durch die Befestigung von nur jedem n-ten Rohr an den Kamm setzen diese Kämme einer Dehnung der Rohre in Längsrichtung wenig, einem Ausknicken der Rohre gegen die Brennkammermitte aber einen großen Widerstand entgegen.F i g. 5 and 6 show the type of attachment according to the invention Pipes, e.g. B. 54, 55, 56 and 58 on pipe combs, e.g. 58, 59, 60 and 61. Tube 54 is z. B. welded at 62 with comb 58 and at 63 with comb 61. Tube 55 but with the Comb 59 at 64, tube 56 with comb 60 at 65, and so on. So in this case each is third pipe welded to the same comb or every third comb welded to the same pipe. The repetition number does not have to be 3, but can be any number in general n be. The combs 58 to 61 have z. B. a rectangular cross-section and are so attached to the pipes so that the shorter side of the rectangle in the longitudinal direction of the pipe, but the longer one is perpendicular to it. Because of this and by the attachment of only every n-th pipe to the crest, these crests put an elongation of the pipes in the longitudinal direction little, but great resistance to buckling of the tubes towards the middle of the combustion chamber opposite.

F i g. 7 zeigt die Befestigung von Rohren 66 an einem Kamm 67 mittels kurzer Schweißnähte 68. Die zwischen den Rohren 66 liegenden Rohre 69 sind an anderen Rohrkämmen auf die gleiche Art befestigt.F i g. 7 shows the attachment of pipes 66 to a comb 67 by means of short weld seams 68. The tubes 69 lying between the tubes 66 are on others Pipe combs attached in the same way.

In F i g. 8 und 9 wird eine andere Ausbildungsart eines Rohrkammes 70 gezeigt, der an Zungen 71 Rohre 72 trägt. Diese Zungen 71 sind gegenüber einer Dehnung der Rohre in Längsrichtung nachgiebig. Hierbei verformen sich die Zungen entsprechend 73.In Fig. 8 and 9 is a different type of construction of a pipe comb 70 shown carrying tubes 72 on tongues 71. These tongues 71 are opposite a Elongation of the pipes yielding in the longitudinal direction. This causes the tongues to deform corresponding to 73.

Die Erfindung ist auf die dargestellten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Insbesondere kann die Brennkammer statt eines polygonalen Querschnittes auch einen runden oder ovalen aufweisen. Bei Wahl entsprechend kleiner Bogen- oder Sehnenlängen der Sektorfelder bleiben auch hier die Vorteile der Erfindung annähernd gewahrt. Ebenso ist bei kegeliger oder pyramidenförmiger Ausbildung der Brennkammer die Verwendung eben gekrümmter Rohre möglich.The invention is not limited to the illustrated embodiments limited. In particular, the combustion chamber can instead of a polygonal cross-section also have a round or oval. If you choose a correspondingly smaller arch or Here, too, the chord lengths of the sector fields approximate the advantages of the invention preserved. The same applies to the conical or pyramidal design of the combustion chamber the use of straight curved pipes is possible.

Claims

Claims: 1. Combustion chamber lining in several surfaces with adjacent, extensively suspended cooling pipes, especially for pressure-fired boilers, characterized in that the pipes are attached to their unheated rear sides on flexible pipe support combs in the longitudinal direction of the pipes and rigid in the transverse direction to the pipe axis. z. Combustion chamber lining according to Claim 1, characterized in that pipes which are parallel to one another and are flatly curved are welded to a pipe comb (58 to 61, 67, 70). 3. Combustion chamber lining according to Claims 1 and 2, characterized in that only every second, third or n-th pipe is attached to a pipe comb (58 to 61, 67), e.g. B. is welded, but the intermediate tubes are attached to the following combs in the longitudinal direction of the tube (Fig. 5, 6 and 7). 4. Combustion chamber lining according to Claims 1 and 2, characterized in that the pipe combs (70) have tabs (71) pointing towards the interior of the combustion chamber, to which the adjacent cooling pipes are welded and which absorb the change in length of the pipes by bending (bent tabs 73) (Figs. 8 and 9). Documents considered: German Auslegeschrift No. 1057 610; French Patent No. 724171; U.S. Patent No. 2,902,981.