DE1288724B

DE1288724B - Device for improving the heat transfer in boiler tubes

Info

Publication number: DE1288724B
Application number: DED47706A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Reinhold; Zwickler
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1965-07-10
Filing date: 1965-07-10
Publication date: 1969-02-06

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur vergleichmäßigten Wärmeübertragung auf die dem Feuerraum zugewandte Seite der Rohre einer-Kesselanlage und zur erhöhten Wärmeübertragung auf die dem Feuerraum abgekehrte Seite der Rohre einer Kesselanlage und dadurch verursachten besseren Kühlung der Feuerraumauskleidung, die zugleich der Feuerraumauskleidung einen besseren Halt gibt.The invention relates to a device for uniform heat transfer on the side of the pipes of a boiler system facing the combustion chamber and on the elevated Heat transfer to the side of the pipes of a boiler system facing away from the combustion chamber and thereby caused better cooling of the furnace lining, which at the same time gives the combustion chamber lining a better hold.

In Brennräumen von Kesseln mit flüssigem Schlakkenabzug, z. B. Zyklonkesseln, wird die dem Brennraum zugewandte Seite der Rohre mit Metallstiften versehen, um der auf die Rohre aufzubringenden wärmebeständigen Stampfmasse einen guten Halt zu geben. Gewöhnlich schließt die Oberfläche der Stampfmasse mit den Stirnflächen der auf dem Rohrscheitel angebrachten Stifte ab.In the combustion chambers of boilers with liquid slag discharge, e.g. B. cyclone boilers, the side of the tubes facing the combustion chamber is provided with metal pins in order to the heat-resistant ramming compound to be applied to the pipes has a good hold admit. Usually the surface of the ramming mass closes with the end faces the pins attached to the top of the pipe.

Die auf die Oberfläche der Stampfmasse einströmende Wärmemenge wird über die Stampfmasse und die Stifte praktisch nur durch die halbe, dem Feuerraum zugekehrte Rohrwandung an das Wasser weitergeleitet, obgleich hierfür der gesamte Umfang des Rohres zur Verfügung steht. Die so beschränkte Wärmeübertragung erfolgt darüber hinaus auch flächig ungleichmäßig, weil die Wärmeleitfähigkeit der Stifte besser ist als die der sie umgebenden Stampfmasse. Insbesondere nehmen die Scheitelstifte aus der sie umgebenden Stampfmasse und unmittelbar aus dem Feuerraum mehr Wärme auf und geben sie an den Rohrscheitel ab, wo das Rohr die geringste Stampfschichtdeckung und schon aus diesem Grunde die größte Wärmebelastung hat. Diese Einwirkungen können beispielsweise bei Bensonkesseln im Rohrscheitel besonders unter den Scheitelstiften zu Filmverdampfung führen und Gefährdungen und Schäden hervorrufen.The amount of heat flowing onto the surface of the rammed earth is About the ramming mass and the pins practically only through half, the firebox facing pipe wall passed on to the water, although this is the entire Scope of the pipe is available. The limited heat transfer takes place In addition, the surface is also unevenly because of the thermal conductivity of the pins is better than that of the surrounding ramming mass. In particular, take the crest pins more heat from the rammed earth surrounding it and directly from the combustion chamber and give them to the top of the pipe, where the pipe has the slightest tamped layer coverage and for this reason alone has the greatest heat load. These influences can for example in the case of Benson boilers in the apex of the pipe, especially under the apex pins lead to film evaporation and cause hazards and damage.

Es ist bekannt, auf die Rohre längs, rechtwinklig oder diagonal zu ihrer Längsachse wellenförmig gebogene Eisen aufzubringen, die Außenfläche der Rohre mit wendelartigen oder nebeneinanderliegenden ringförmigen Rillen oder mit Längs- oder Querrippen zu versehen. Diese Maßnahmen stellen im Ergebnis eine Verstärkung der Rohrwandung dar, durch die die Wärmeübertragung in der jeweiligen Rohrebene über den gesamten Rohrumfang im wesentlichen, gleichmäßig erhöht wird, jedoch nicht die Unterschiede in der Wärmeübertragung auf die dem Feuerraum zugekehrten und abgewandten Rohrseiten beseitigt werden.It is known to approach the pipes lengthways, at right angles or diagonally iron curved in a wave shape along its longitudinal axis, the outer surface of the pipes with helical or adjacent annular grooves or with longitudinal or to provide transverse ribs. As a result, these measures provide reinforcement the pipe wall, through which the heat transfer in the respective pipe level is increased substantially uniformly over the entire circumference of the pipe, but not the differences in heat transfer to those facing and facing away from the furnace Pipe sides are eliminated.

Gemäß der Aufgabe der Erfindung lassen sich die aufgezeigten Nachteile durch eine auf die dem Feuerraum abgekehrten Rohrseite gerichtete Erhöhung der Wärmeübertragung beseitigen.According to the object of the invention, the disadvantages indicated can be eliminated by increasing the heat transfer on the side of the pipe facing away from the furnace remove.

Die Erfindung besteht darin, daß eine gut wärmeleitende Verbindung von der Stampfmasse zu der dem Feuerraum abgekehrten Hälfte des Rohrumfanges hergestellt wird. Diese wärmeleitende Verbindung muß eine bessere Wärmeleitfähigkeit als die sie umgebende Stampfmasse aufweisen. Dadurch wird die dem Feuerraum entzogene Wärme nicht mehr nur auf die dem Feuerraum zugekehrte Seite des Rohres gelangen, sondern durch die wärmeleitende Verbindung auch auf die dem Feuerraum abgewandte Hälfte des Rohrumfanges geleitet. Das hat eine vermehrte und über den gesamten Rohrumfang weitgehend ausgeglichene Wärmeübertragung, mithin eine bessere Kühlung der Feuerraumauskleidung und die Vermeidung der Gefahr von Filmverdampfung unter dem Rohrscheitel zur Folge. Die Wärmeübertragung auf die dem Feuerraum abgewandte Hälfte des Rohrümfanges ist um so größer, je mehr wärmeleitende Verbindungen je Längeneinheit auf die Rohre angebracht werden.The invention consists in that a good thermally conductive connection from the ramming mass to the half of the pipe circumference facing away from the furnace will. This thermally conductive compound must have better thermal conductivity than that they have surrounding ramming mass. This removes the heat from the combustion chamber no longer only reach the side of the pipe facing the combustion chamber, but due to the thermally conductive connection also on the half facing away from the combustion chamber the pipe circumference. That has an increased and over the entire pipe circumference largely balanced heat transfer, therefore better cooling of the furnace lining and the avoidance of the risk of film evaporation below the pipe crown. The heat transfer to the half of the pipe circumference facing away from the combustion chamber is the greater, the more heat-conducting connections per unit of length on the pipes be attached.

Die erfindungsgemäßen wärmeleitenden Verbindungen lassen sich vorzugsweise aus U-förmig gebogenen Flacheisen herstellen. Sie können vor oder nach dem Einbau der Rohre in den Feuerraum so auf die Rohre gebracht und nach bekannten Verfahren, vornehmlich durch Punktschweißen, befestigt werden, daß die U-förmig gebogenen Flacheisen stramm auf den Rohren zu deren Achse rechtwinklig sitzend und in die Rohrabstände passend mit ihren Schenkeln senkrecht zur Oberfläche der Feuerraumauskleidung in diese hineinragen.The thermally conductive compounds according to the invention can preferably be used Manufacture from flat iron bent in a U shape. You can do it before or after the installation the pipes in the combustion chamber so placed on the pipes and according to known methods, mainly by spot welding, that the U-shaped bent flat iron can be attached Sitting tightly on the pipes at right angles to their axis and in the pipe spacing matching with their legs perpendicular to the surface of the combustion chamber lining in these protrude.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird auch der Feuerraumauskleidung, vornehmlich Stampfmasse, ein guter Halt in einfacher Weise gegeben. Dieser kann erhöht werden, indem die Schenkel der U-förmig gebogenen Flacheisen haltgebend wahlweise, vornehmlich durch Draht, verbunden oder räumlich gestaltet, beispielsweise gedrillt, gewellt oder gegenläufig doppelt gewinkelt werden.Through the measure according to the invention, the furnace lining, mainly rammed earth, given a good hold in a simple manner. This can be increased by holding the legs of the U-shaped flat iron optionally, mainly by wire, connected or spatially designed, for example twisted, be corrugated or double angled in opposite directions.

Die Enden der Schenkel können zum Schutz gegen Abbrennen mit einem besonders wärmebeständigen Material, beispielsweise mit grundflächengleichen Quadern, versehen werden.The ends of the legs can be protected against burning with a particularly heat-resistant material, for example with cuboids with the same base area, be provided.

In der F i g. 1 der Zeichnung sind die sich aus der Benutzung der bekannten, beispielsweise bestifteten Vorrichtungen und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergebenden Charakteristiken der Heizflächenbelastungen gegenübergestellt. Sind d.- der innere Rohrdurchmesser, q; die Heizflächenbelastung der Rohrinnenwand, O der auf die Oberfläche der Feuerraumauskleidung bezogene Rohrscheitelpunkt und 9p der auf den Rohrscheitel bezogene Umlaufwinkel, so wird die innere Heizflächenbelastung bestifteter Rohre der gestrichelten, unbestifteter Rohre der strichpunktierten und erfindungsgemäß ausgestatteter Rohre der ausgezogenen Kurve folgen.In FIG. 1 of the drawing are those resulting from the use of the known, for example pinned devices and the device according to the invention The resulting characteristics of the heating surface loads are compared. Are d. the inner pipe diameter, q; the heating surface load of the pipe inner wall, O der the pipe vertex and 9p of the angle of rotation related to the pipe apex, then the internal heating surface load becomes pinned tubes of the dashed, unpinned tubes of the dash-dotted and Pipes equipped according to the invention follow the solid curve.

Die Erfindung ist beispielhaft in F i g. 2 der Zeichnung mit einer Draufsicht und in F i g. 3 mit einem senkrechten Schnitt dazu veranschaulicht. Auf die Rohre 1, 1' sind gegeneinander versetzt die U-förmig gebogenen Flacheisen 2, 2' so aufgesetzt, daß sie mit ihren Schenkeln durch die Stampfmasse 3 bis zu deren Oberfläche 4 reichen, während die Rundung der U-förmigen Flacheisen 2, 2' von der Wärmeisolierung 5 umgeben ist. Die U-förmigen Flacheisen sind so gegeneinander versetzt, daß jeweils ein U-förmig gebogenes Flacheisen des einen Rohres in dem Zwischenraum von zwei U-förmig gebogenen Flacheisen des benachbarten Rohres liegt. Auf die Schenkelenden der U-förmig gebogenen Flacheisen sind aus einem besonders wärmebeständigen Material bestehende Quader 6, 6' aufgebracht.The invention is shown by way of example in FIG. 2 of the drawing with a Plan view and in F i g. 3 illustrated with a perpendicular section thereto. on the tubes 1, 1 'are offset from one another, the U-shaped bent flat iron 2, 2 'so placed that they with their legs through the ramming mass 3 up to their Surface 4 range, while the rounding of the U-shaped flat iron 2, 2 'from the Thermal insulation 5 is surrounded. The U-shaped flat irons are offset from one another in such a way that that in each case a U-shaped bent flat iron of the one tube in the space of two U-shaped bent flat bars of the adjacent tube. On the ends of the thighs The U-shaped flat iron are made of a particularly heat-resistant material existing cuboid 6, 6 'applied.

Die unter F i g. 4 dargestellten Abbildungen zeigen beispielhaft die räumliche Gestaltung der Schenkel der U-förmig gebogenen Flacheisen. Es zeigt F i g. 4 a einen gewellten, F i g. 4 b einen gedrillten und F i g. 4 c einen gegenläufig doppelt gewinkelten Schenkel.The under F i g. 4 shows examples of the spatial design of the legs of the U-shaped flat iron. It shows F i g. 4 a a corrugated, F i g. 4 b a drilled and F i g. 4 c one in opposite direction double angled legs.

Claims

Claims: 1. Device for an improved and over the Tube circumference balanced heat transfer in tubes of boiler systems, which at the same time one causes increased cooling and improved retention of the combustion chamber lining, d a d u r c h characterized that one with a higher thermal conductivity than that surrounding it Material-equipped heat-conducting connection brought into the furnace lining and is guided on the half of the pipe circumference facing away from the furnace.

2. Device according to claim 1, characterized in that elongated thermally conductive bodies (2, 2 ') perpendicular to the surface (4) of the furnace lining (3) or soon Starting below, tangentially to the outer wall of the pipes (1, 1 @ and then with intimate contact around the half of the pipe circumference facing away from the furnace are shown around.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the heat-conducting body (2, 2 '), for example flat iron bent in a U-shape, adjacent Pipes are offset from one another in such a way that each one of the one pipe in the space between two of the adjacent pipe.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the surface (4) of the furnace lining (3) touching ends of the elongated thermally conductive body (2, 2 ') with a particularly heat-resistant material, for example through cuboids with the same base area, (6, 6 ') are provided.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the either ends of the heat-conducting bodies protruding into the furnace lining holding, for example with wire, connected or designed spatially, for example are wavy, twisted or double angled in opposite directions.