DE1501643B2

DE1501643B2 - AHITZE STEAM GENERATOR

Info

Publication number: DE1501643B2
Application number: DE19651501643
Authority: DE
Inventors: Rolf; Hülße Werner; 5270 Gummersbach; Aust Heinz 4740 Oelde Dörling
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1965-04-01
Filing date: 1965-04-01
Publication date: 1971-11-18
Also published as: GB1143969A; DE1501643A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Abhitze-Dampf- wärmeaufnehmenden Arbeitsmittels niedriger liegt erzeuger, mit aus Glatt- und Rippenrohren bestehen- und die Wärmeübergangswerte wasserseitig günstiger den Heizflächen, die zu drei im Heizgasstrom aufein- liegen. Die Überhitzer-Heizflächen, Verdampferanderfolgende Heizflächen-Hauptgruppen, aus Über- Heizflächen und Vorwärmer-Heizflächen können hitzer- und Verdampferheizflächen, aus Verdampfer- 5 wiederum aus einzelnen Heizflächen bestehen, die und Vorwärmerheizflächen und aus Vorwärmerheiz- ihrerseits aus verschiedenartigen Rohren — glatten flächen zusammengefaßt sind. oder mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren —The invention relates to a waste heat-steam heat-absorbing working medium Generators with smooth and finned tubes and the heat transfer values on the water side are more favorable the heating surfaces, three of which lie on top of the heating gas flow. The superheater heating surfaces, evaporators and subsequent heating surface main groups, from over heating surfaces and preheater heating surfaces can Hitzer- and evaporator heating surfaces, from evaporator 5 in turn consist of individual heating surfaces that and preheater heating surfaces and from preheater heating - in turn from different types of pipes - smooth areas are summarized. or pipes with heat conducting elements -

Derartige Wärmeübertragungseinrichtungen sind aufgebaut sind. Diese besondere Unterteilung der bekannt. Sie finden insbesondere in Atomkraftwerken einzelnen Überhitzer-Heizflächen, Verdampfer-Heiz-Anwendung, wo mindestens zwei teilweise im Gegen- io flächen und Vorwärmer-Heizflächen erfolgt nicht nur strom geführte Medien vorliegen und wobei das unter Berücksichtigung von thermischen Gegeben-Wärme abgebende erste Medium eine zumindest an- heiten, sondern auch unter Berücksichtigung genähert konstante Eintrittstemperatur aufweist und korrosionstechnischer Momente. Dabei können diese je nach der durch dasselbe zuzuführenden Wärme- aus verschiedenen Rohrarten aufgebauten Heizflächen menge, dessen Durchlaufgeschwindigkeit so geändert 15 abwechselnd einander zugeordnet sein, um eine wird, daß dessen Austrittstemperatur zumindest an- optimale Betriebssicherheit zu erreichen,
genähert konstant bleibt. Das die Wärme aufneh- Bei den Überhitzer-Heizflächen werden die nicht mende zweite Medium ist ein Arbeitsmittel, welches mit Wärmeleitelementen versehenen den mit Wärmebei dem in der Wärmeübertragungseinrichtung herr- leitelementen versehenen Rohren vorgeschaltet, damit sehenden Druck und dem in dieser herrschenden 20 in jedem Fall sichergestellt ist, daß der Eingangs-Temperaturen verdampft und überhitzt wird. bereich der Überhitzer-Heizfläche thermisch nichtSuch heat transfer devices are constructed. This particular subdivision of the known. You will find in particular in nuclear power plants individual superheater heating surfaces, evaporator heating application, where at least two partially opposed surfaces and preheater heating surfaces are not only current-guided media and where the first medium emitting heat, taking into account thermal given heat at least in part, but also taking into account an approximately constant inlet temperature and corrosion-related moments. Depending on the amount of heat to be supplied by the same type of heating surface made up of different types of pipes, the flow rate of which is changed in such a way that it is alternately assigned to one another so that its outlet temperature is at least at least optimally reliable,
remains approximately constant. In the superheater heating surfaces, the non-flowing second medium is a working medium, which is provided with heat-conducting elements upstream of the pipes provided with heat-conducting elements in the heat transfer device, so that the pressure and the prevailing in this 20 in each case it is ensured that the inlet temperature is evaporated and overheated. area of the superheater heating surface not thermally

Beim Einsatz von Abhitze-Dampferzeugern, ins- überbelastet wird. Die gleiche Schaltung — zuerstWhen using waste heat steam generators, ins- is overloaded. The same circuit - first

besondere in der chemischen Industrie, steht jedoch glatte Rohre, dann mit Wärmeleitelementen verseheneespecially in the chemical industry, but smooth tubes are available, then provided with heat conducting elements

an erster Stelle die Forderung nach möglichst korn- Rohre — kann auch bei den Verdampfer-HeizflächenFirst of all, the requirement for grain pipes as possible - can also be used for the evaporator heating surfaces

pakter Bauweise bei gleichzeitig geringem Strömungs- 25 bzw. Vorwärmer-Heizflächen erfolgen. Je nach dencompact design with at the same time low flow or preheater heating surfaces. Depending on the

widerstand der wärmeübertragenden Teile. Dieser gegebenen Verhältnissen können aber auch die derresistance of the heat transferring parts. These given conditions can also be used by the

Forderung konnte bisher mit den bekannten Heiz- ersten Überhitzer-Heizfläche nachgeschalteten Ver-The requirement was previously possible with the known heating first superheater heating surface connected downstream

flächenkonstruktionen nicht nachgekommen werden, dampfer-Heizflächen und Überhitzer-Heizflächen nursurface constructions are not complied with, steamer heating surfaces and superheater heating surfaces only

weil bei kompakter Bauweise thermische Überbe- aus mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren auf-because with a compact design thermal overflow from pipes provided with heat-conducting elements

lastung und Korrosionen zu befürchten sind. 30 gebaut sein.load and corrosion are to be feared. 30 be built.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Auf- Um der Forderung einer möglichst kompaktenThe present invention is therefore the order of the requirement of a compact as possible

gäbe zugrunde, bei Abhitze-Dampferzeugern die An- Bauart nachzukommen, werden erfindungsgemäß dieif the basis were to comply with the attachment type in the case of waste heat steam generators, according to the invention the

Ordnung der einzelnen Heizflächen so vorzunehmen, in den einzelnen Überhitzer-Heizflächen, Verdam-To arrange the individual heating surfaces in such a way that in the individual superheater heating surfaces,

daß bei kompakter Bauweise eine thermische Über- pfer-Heizflächen und Vorwärmer-Heizflächen einge-that with a compact design a thermal overfeed heating surface and preheater heating surface are included.

belastung der einzelnen Heizflächen sowie Korrosio- 35 setzten, mit Wärmeleitelementen versehenen Rohreload on the individual heating surfaces as well as corrosion, pipes fitted with heat conducting elements

nen nicht mehr auftreten. derart einander zugeordnet, daß die einzelnen Wärme-can no longer occur. assigned to each other in such a way that the individual heat

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfin- leitelemente benachbarter Rohre jeweils in den freien dung ein Abhitze-Dampferzeuger vorgeschlagen, der Raum zwischen den einzelnen Wärmeleitelementen dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Hauptgruppe eingreifen. Hierdurch wird der freie Durchtrittsmit Verdampfer- und Überhitzerheizflächen eine ab- 40 querschnitt für das wärmeabgebende Medium verwechselnde Reihenfolge dieser Heizflächen bis zur ringert, so daß mit dieser Querschnittsverringerung unteren Grenztemperatur für die Überhitzerheiz- eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit und hierdurch flächen und in der Hauptgruppe mit Verdampfer- und ein besserer Wärmeübergang erreicht wird.
Vorwärmerheizflächen eine abwechselnde Reihen- Die vorliegende Erfindung ist an Hand der in der folge dieser Heizflächen bis zur unteren Grenztempe- 45 Zeichnung dargestellten Figuren beispielsweise erratur für die Verdampferheizflächen vorgesehen ist läutert.To solve this problem, according to the invention of adjacent pipes, a waste heat steam generator is proposed in the free manure, the space between the individual heat-conducting elements being characterized in that they engage in the main group. As a result, the free passage with the evaporator and superheater heating surfaces, a sequence of these heating surfaces that is confusing for the heat-emitting medium, is reduced, so that with this cross-sectional reduction, the lower limit temperature for the superheater heating is increased and, as a result, surfaces and in the main group with evaporator and a better heat transfer is achieved.
The present invention is explained with reference to the figures shown in the following of these heating surfaces up to the lower limit temperature drawing, for example, for the evaporator heating surfaces.

und in den beiden Grenztemperatur-Bereichen die Fig. 1 stellt in schematischer Darstellung denand in the two limit temperature ranges, FIG. 1 is a schematic representation of the

Heizflächenrohre mit Wärmeleitelementen versehen erfindungsgemäßen Aufbau eines Abhitze-Dampf-Heating surface tubes provided with heat conducting elements according to the invention of a waste heat steam

sind. erzeugers dar,are. producer,

Durch die in Richtung abnehmender Temperatur 50 Fig. 2 stellt in schematischer Darstellung eineDue to the temperature 50, which is decreasing in the direction of FIG. 2, in a schematic representation a

erfolgende Hintereinanderschaltung von Verdampfer- mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßenensuing series connection of evaporators- possible embodiment of the invention

Heizflächen, Überhitzer-Heizflächen und Vorwärmer- Abhitze-Dampferzeugers dar,Heating surfaces, superheater heating surfaces and preheater waste heat steam generator,

Heizflächen wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß F i g. 3 stellt schematisch die Anordnung von mitHeating surfaces is achieved in an advantageous manner that F i g. 3 schematically shows the arrangement of FIGS

den thermischen und korrosionstechnischen Gegeben- Wärmeleitelementen versehenen Rohren dar, wobeithe thermal and corrosion-related heat conduction elements provided, where

heiten in jeder Weise Rechnung getragen wird. 55 die Wärmeleitelemente benachbarter Rohre jeweilsunits are taken into account in every way. 55 the heat conducting elements of adjacent tubes, respectively

Die Anordnung der Überhitzer-Heizflächen jeweils in den freien Raum zwischen den einzelnen Wärmezwischen zwei Verdampfer-Heizflächen verfolgt den leitelementen eingreifen.The arrangement of the superheater heating surfaces in each case in the free space between the individual heat two evaporator heating surfaces tracked the guide elements engage.

Zweck, daß in jedem Lastbereich eine thermische Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht der erfindungs-Überbelastung des Überhitzers nicht auftritt. Diese gemäße Abhitze-Dampferzeuger aus drei Heizflächen-Verhinderung einer thermischen Überbelastung der 6c hauptgruppen: einer Überhitzer-Verdampfer-Haupt-Uberhitzer-Heizflächen für alle Lastfälle bringt eine gruppe 1, einer Verdampfer-Vorwärmer-Hauptwesentlich höhere Betriebssicherheit für diesen gruppe 2 und einer Vorwärmer-Hauptgruppu 3.
thermisch ohnehin hochbelasteten Wärmetauscher- In den Heizflächenhauptgruppen 1 und 2 können Teil. erfindungsgemäß abwechselnd Verdampfer-Heizflä-Purpose that a thermal As can be seen from Fig. 1, the invention-overloading of the superheater does not occur. This corresponding waste heat steam generator from three heating surfaces - prevention of thermal overloading of the 6c main groups: a superheater-evaporator-main-superheater-heating surfaces for all load cases brings a group 1, an evaporator-preheater-main significantly higher operational reliability for this group 2 and a preheater - Main group 3.
Thermally already highly loaded heat exchangers- In the heating surface main groups 1 and 2 can part. according to the invention, alternating evaporator heating surface

Dic Anordnung der ersten Verdampfer-Heizflächen 65 chen und Überhitzer-Heizflächen (Hcizflächcnhaupt-The arrangement of the first evaporator heating surfaces 65 surfaces and superheater heating surfaces (heating surface main

vor den Überhitzer-Heizflächen kann unter Berück- gruppe 1) bzw. Verdampfer-Heizflächen undIn front of the superheater heating surfaces, under consideration group 1) or evaporator heating surfaces and

sichtigung der thermischen Gegebenheiten jederzeit Vorwärmer-Heizflächen (Heizflächenluuiptgruppe 2)Consideration of the thermal conditions at any time, preheater heating surfaces (heating surface group 2)

vertreten werden, weil die Mediumtemperatur des hintereinandergeschaltet werden. Die einzelnen Heiz-represented because the medium temperature of the are connected in series. The individual heating

flächen können ihrerseits wiederum mit verschiedenen Rohrarten — glatte und mit Wärmeleitelementen versehene Rohre — aufgebaut sein.In turn, surfaces can be made with different types of pipes - smooth and with heat-conducting elements provided pipes - be constructed.

In der F i g. 2 ist ein spezielles Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abhitze-Dampferzeugers schematisch dargestellt. In der aus Überhitzer- und Verdampfer-Heizflächen bestehenden Hauptgruppe 1 ist zunächst eine Verdampfer-Heizfläche 4 vorgesehen, die aus glatten Rohren besteht. Dieser Heizfläche 4 folgt eine Heizfläche 5 mit glatten Überhitzerrohren. Dieser Heizfläche 5 folgt wiederum eine Verdampfer-Heizfläche 6 mit mit 'Wärmeleitelementen versehenen Verdampferrohren. Dieser schließt sich eine Überhitzer-Heizfläche 7 an, deren Rohre mit Wärmeleitelementen versehen sind, und an diese schließt sich wiederum eine Verdampfer-Heizfläche 8 an, deren Verdampferrohre mit Wärmeleitelementen versehen sind. An dieser Stelle des erfindungsgemäßen Abhitze-Dampferzeugers ist die untere Grenztemperatur für die Überhitzer-Heizflächen erreicht, so daß, anschließend in Richtung sinkender Temperatur gesehen, sich nunmehr abwechselnd Verdampfer-Heizflächen und Vorwärmer-Heizflächen anschließen können. An die Verdampfer-Heizfläche 8 schließt sich eine weitere Verdampfer-Heizfläche 9 an, an die sich die Vorwärmer-Heizfläche 10 aus mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren bestehend anschließt. Dieser folgt wiederum eine Verdampfer-Heizfläche 11 aus ebenfalls mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren. Den Abschluß der Verdampfer-Heizflächenhauptgruppe 2 bildet eine Vorwärmer-Heizfläche 12, die ihrerseits aus mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren besteht. Diese Heizfläche 12 stellt die untere Grenze für die Verdampfer-Heizflächen-Vorwärmer-Heizflächen dar. Die Vorwärmer-Heizfläche 3, die sich an die Heizflächengruppe 2 anschließt, kann erfindungsgemäß ebenfalls aus glatten und aus mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren aufgebaut sein. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, bestehen die Heizflächen 13 aus mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren, während die Heizfläche 14 aus glatten Rohren besteht.In FIG. 2 is a special embodiment of the waste heat steam generator according to the invention shown schematically. In main group 1, which consists of superheater and evaporator heating surfaces an evaporator heating surface 4 is initially provided, which consists of smooth tubes. This heating surface 4 is followed by a heating surface 5 with smooth superheater tubes. This heating surface 5 is in turn followed by a Evaporator heating surface 6 with with 'heat conducting elements provided evaporator tubes. This is followed by a superheater heating surface 7, the tubes of which are provided with heat conducting elements, and this in turn is followed by an evaporator heating surface 8 whose evaporator tubes are provided with heat conducting elements. At this point of the invention Waste heat steam generator, the lower limit temperature for the superheater heating surfaces is reached, so that, then seen in the direction of falling temperature, evaporator heating surfaces are now alternating and connect preheater heating surfaces. The evaporator heating surface 8 closes another evaporator heating surface 9 to which the preheater heating surface 10 is connected consisting of pipes provided with heat conducting elements. This in turn is followed by an evaporator heating surface 11, which is also made up of heat-conducting elements provided pipes. The conclusion of the main group 2 of the evaporator heating surface is formed by a preheater heating surface 12, which in turn consists of tubes provided with heat-conducting elements. This heating surface 12 represents the lower limit for the evaporator heating surfaces-preheater heating surfaces The preheater heating surface 3, which adjoins the heating surface group 2, can also according to the invention be constructed from smooth tubes and tubes provided with heat-conducting elements. As from the Fig. 2 shows, the heating surfaces 13 consist of tubes provided with heat conducting elements, while the heating surface 14 consists of smooth tubes.

Die F i g. 3 stellt schematisch die Anordnung von mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren dar. Die Wärmeleitelemente 15 des Rohres 16 greifen dabei in den freien Raum 17 zwischen den Wärmeleitelementen 18 und 19 des Rohres 20 ein.The F i g. 3 shows schematically the arrangement of tubes provided with heat-conducting elements Heat conducting elements 15 of the tube 16 engage in the free space 17 between the heat conducting elements 18 and 19 of the tube 20.

Hierdurch wird die kompakte Bauart des erfindungsgemäßen Abhitze-Dampferzeugers ermöglicht, die von der thermischen Seite gesehen jederzeit vertretbar ist, weil durch die Verringerung des freien Durchtrittsquerschnitts für die wärmeabgebenden Gase eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit verbunden ist, die ihrerseits eine erhöhte Wärmemenge zu übertragen gestattet. Von der Korrosionsseite her gesehen wird durch die abwechselnde Schaltung von glatten und mit Wärmeleitelementen versehenen Rohre oder aber nur durch die Verwendung von glatten Rohren auch der hier geforderten Betriebssicherheit Rechnung getragen. Insofern kann mit dem erfindungsgemäßen Abhitze-Dampferzeuger jederzeit der Forderung einer kompakten Bauweise bei gleichzeitig hoher Betriebssicherheit nachgekommen werden.This enables the compact design of the waste heat steam generator according to the invention, which is always justifiable from the thermal side, because by reducing the free Cross-section for the heat-emitting gases to increase the flow velocity is connected, which in turn allows an increased amount of heat to be transferred. Seen from the corrosion side is through the alternating Switching of smooth pipes provided with heat conducting elements or only by using them Smooth pipes also take into account the operational safety required here. In this respect, can with the waste heat steam generator according to the invention at any time the requirement of a compact design with high operational reliability at the same time.

Claims

Patent claims:

1. Waste heat steam generator with heating surfaces consisting of smooth and finned tubes that lead to three main groups of heating surfaces in succession in the heating gas flow, consisting of superheater and Evaporator heating surfaces, from evaporator and preheater heating surfaces and from preheater heating surfaces are summarized, characterized in that one in the main group with evaporator and superheater heating surfaces alternating sequence of these heating surfaces up to the lower limit temperature for the superheater heating surfaces and in the main group with evaporator and preheater heating surfaces an alternating one Order of these heating surfaces up to the lower limit temperature for the evaporating heating surfaces is provided and the heating surface tubes are provided with heat conducting elements in the two limit temperature ranges.

2. Waste heat steam generator according to claim 1, characterized in that transversely to the heating gas flow finned tubes lying next to one another by half the rib division in the axial direction against one another offset and are so closely approximated that the ribs of one tube in the interstices between the ribs of the other pipe protrude.

1 sheet of drawings