DE1551005B1 - Überkritischer Zwanglaufdampfer zeuger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft überkritische Zwanglaufdampferzeuger mit einer vertikal angeordneten, einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Brennkammer; bei einer bekannten Ausführungsform solcher Dampferzeuger werden die vertikalen Wände der Brennkammer und die Wände des am oberen Ende der Brennkammer sich anschließenden Horizontalzuges aus schmelzverschweißten Rohren gebildet, die gasdicht sind. Bei der bekannten Ausführungsform (USA.-Patentschrift 3 135 243) ist nur ein Teil der Rohre der Brennkammerrückwand als Bodenrohre des Horizontalzuges weitergeführt. Andere laufen senkrecht weiter und dienen als Tragrohr für die Rückwand. Deshalb ist die Belegung des Bodens des Horizontalzuges mit Kühlrohren weniger dicht als die der Brennkammerrückwand, und es ergeben sich starke thermische Belastungen der zwischen den Kühlrohren des Bodens eingeschweißten Stege. Auch ist man in der Bemessung der Tragrohre nicht frei, da sie die gleiche Größe haben müssen wie die Rohre der Brennkammerrückwand, die sie fortsetzen. Auch kann der Boden des Horzontalzuges nicht durch Abbiegung der Flossenrohrtafel, die die Rückwand bildet, hergestellt werden.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform

(USA.-Patentschrift 3 001514) werden besondere Tragrohre verwendet, um den Boden des Horizontalabschnittes aufzuhängen. Dies sind jedoch Rohre des Überhitzerabschnittes oder des Zwischenüberhitzerabschnittes, so daß sich eine ungünstige Wärmeverteilung ergibt. Auch müssen Lücken, die sich über die ganze Seite der Gasführung ergeben, durch Platten abgedeckt werden.

Die Erfindung geht also aus von der eingangs erwähnten Konstruktion eines Zwanglaufdampferzeu-

gers mit schmelzverschweißten Rohren und nimmt auch die Anregung, sämtliche Rohre der Brennkammerrückwand als Bodenrohre des Horizontalzuges weiterzuführen, auf. Sie besteht darin, daß die die Rückwand und den Boden des Horizontalzuges

ao bildenden Rohre an dessen Ausgang in einem Sammler (39) enden und daß von den Rückwandrohren unabhängige Tragrohre für die Rückwand vorgesehen sind und daß schließlich der Sammler für die Rückwandrohre mit einem Verteiler für die Tragrohre verbunden ist.

Falls am Übergang von der Brennkammer zum Horizontalzug ein Rückwandvorsprung vorgesehen ist, so kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch dieser Rückwandvorsprung in die Rohrführung der Brennkammerrohre und der Bodenrohre des Horizontalzuges einbezogen werden. In jedem Falle ist es zweckmäßig, die Rückwand der Brennkammer mit Hilfe von Stäben an den Verteiler für die Tragrohre zu befestigen. Zweckmäßig ordnet man auch oberhalb der Tragrohre und des Horizontalzuges einen oberen Sammler für die Tragrohre so an, daß der obere und untere Sammler die Tragrohre sowie die Rohre der Rückwand selbst in einer senkrechten Ebene liegen.

Durch diese Konstruktion nach der Erfindung ergibt sich ein besserer Wärmeübergang im Horizontalzug, weil überhaupt keine Rückwandrohre als Tragrohre für die Rückwand verwendet werden, wie in der USA.-Patentschrift 3 135243. Auch gegenüber der Anordnung nach der USA.-Patentschrift 3 001 514 ist der Wärmeübergang besser, weil nicht die Überhitzer- und Zwischenüberhitzerrohre als Tragrohre verwendet werden.

Weitere Vorteile liegen auf dem Gebiet der Herstellung. Es kann nämlich die Brennkammer-Rückwand, gegebenenfalls der Rückwandvorsprung und der Boden des Horizontalzuges durch Biegen aus einer Flossenrohrtafel hergestellt werden, so daß keine besondere Montage im Kraftwerk erforderlich ist. Es brauchen auch keine Lücken in den Wänden durch eingeschweißte Platten am Montageort geschlossen zu werden.

Schließlich sind auch konstruktive Vorteile dadurch gegeben, daß die Tragrohre unabhängig von den Rohren der Rückwand berechnet werden können, deshalb weniger Rohre größeren Durchmessers verwendet werden können. Damit wiederum wird an die Tragrohre weniger Wärme abgegeben, und die Temperatur der Verbrennungsgase, die die Heizflächen erreicht, wird erhöht.

Nachstehend wird nunmehr das in der Zeichnung dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es stellt dar

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Zwanglauf ^ dampferzeuger;

Fig.2 einen Schnitt durch den oberen Teil der Brennkammer und die horizontale Gasführung längs der Linie 2-2 der F i g. 1;

F i g. 3 ein Blockschaltbild derjenigen Baugruppen des Dampferzeugers, die der Dampferzeugung dienen;

Fig.4 einen Querschnitt durch die schmelzverschweißte Rohrwand;

F i g. 5 die Durchführung eines Hängerohrs durch den Boden des Horizontalzuges.

Der so in der Zeichnung dargestellte Zwanglaufdampferzeuger besteht aus einer Brennkammer 11 mit einer Vorderwand 12, die mit Rohren 13, einer Rückwand 14, die mit Rohren 16 und aus zwei gegenüberliegenden Seitenwänden 17, die mit Rohren 18 ausgekleidet sind. Über Brenner 20 werden Luft- und Brennstoff in die Brennkammer eingeführt. Die Verbrennungsgase verlassen die Brennkammer 11 über den horizontalen Zug 22, dabei sind die Seitenwände 23 Verlängerungen der Seitenwände 17 der Brennkammer mit den Rohren 24. Es schließt sich dann der hintere Gaszug 26 an, dessen Seitenwände 27 wiederum Verlängerungen der Seitenwände 23 sind und mit Rohren 28 die Rohre 24 fortsetzen. Eine Rückwand 29 ist mit Rohren 30 ausgekleidet. In bekannter Weise können Überhitzer 32 Nacherhitzer 33 und Ekonomiser 59 im Strömungsweg nachgeschaltet sein, der schließlich am Auslaß 34 endet.

Die Rückwand 14 besitzt oben einen Vorsprung 31 und setzt sich im Boden des Horizontalzuges 22 fort. Die Rohre 16 der Rückwand 14 sind durch die Rohre 35 des Vorsprungs 31 und die Rohre 37 des Bodens 36 verlängert und erhalten über diesen ganzen Bereich ihren durch die Schmelzverschweißung gegebenen Abstand. Sie enden in einem Sammler 39, der seinerseits wiederum mit dem Verteiler 48 für die Tragrohre 46 der Rückwand 14 verbunden ist.

Die Tragrohre 46 sind oben an der Stahlkonstruktion des Kessels bei 45 aufgehängt, so daß sich eine von 45 über die Tragrohre 46, dem Sammler 48, die Stäbe 47 und die Rückwand 14 gebildete senkrechte Aufhängung ergibt. Dadurch wird der Rückwandvorsprung 35 von mechanischen Beanspruchungen durch die Rückwand 14 entlastet. Es sei beiläufig bemerkt, daß die Vorderwandrohre 13 als oberer Abschluß des gesamten Kessels durch die Rohre 42 weitergeführt sind und in einem Sammler 44 enden.

Der Horizontalzug 22 wird auch von Tragrohren 50 für den vertikalen hinteren Zug durchsetzt. Da der untere Teil des Gaszuges dicht mit Rohren besetzt ist, können im oberen Teil die Rohre gegabelt oder umgebogen sein, so daß die Verbrennungsgase leicht durchströmen können.

Wie ersichtlich, kann auf diese Weise mit Hilfe der schmelzverschweißten und gebogenen Flossenrohrtafeln ein großer Teil des Montagevorganges in die Fabrik verlegt werden. Die Bemessung der Tragrohre ist unabhängig von der Größe der Rohre in den Wandflächen, so daß auch ihr Abstand frei gewählt werden kann. Dadurch wiederum wird die Wärmeabsorption in den Rohren 37 größer, so daß für die Überhitzer 32 und 33 eine kleinere Heizfläche ausreicht.

Beim Betrieb des Kessels tritt das Speisewasser aus dem Einlaßsammler 58 des Ekonomisers ein, durchströmt die Rohre 59 und gelangt zum Auslaßsammler 60 des Ekonomisers. In einen Mischkessel 62 wird das schon umgewälzte Wasser durch den Auslaßsammler 44 eingespeist und mischt sich mit dem vom Ekonomiser 59 kommenden Wasser. Über die Leitungen 63 und die Pumpe 64 wird es dem Einlaßsammler 54 für die Brennkammerwände zugeführt.

In Fig.3 ist schematisch dargestellt, wie diese Gruppen der Brennkammer und der nachgeschalteten Züge geschaltet sind. Das Arbeitsmedium wird zunächst in vier Ströme für die Vorderwand, die beiden Seitenwände und die Rückwand der Brennkammer aufgeteilt. In jedem Strom sind Mischer zwischen den Wänden vorgesehen, um gleichmäßige Strömung und Temperatur zu erzielen. Zwischen dem Einlaßsammler 54 und dem Ausgangssammler 44 bestehen (F i g. 3) folgende wesentliche Kreise: Vorderwand 13 der Brennkammer, Decke 42 des Kessels mit den zwischengeschalteten Mischern 65 und 66, die an der oberen Kante des Kessels (Fig. 1) angeordnet sind. Die beiden für die Seitenwände 18 der Brennkammer identischen Strömungen verlaufen über Mischer 68 und 70 in die Verlängerung der Seitenwand bzw. über Mischer 68 und 74 in die Seitenwand der hinteren Gasführung. Die Strömung über die Brennkammerrückwand 16 verläuft über den Bogen 35, der den Rückwandvorsprung bildet, den Boden 37 der horizontalen Gasführung zum Mischer 39. Hier gabelt sich die Strömung in die schon beschriebene Rückführung zum Mischer 48 der Tragrohre und deren oberen Mischer 76. Parallel dazu verläuft eine sich gabelnde Strömung über den Mischer 78 einerseits in die Rückwand des hinteren Gaszuges 30 und andererseits über die Vorderwand des hinteren Gaszuges durch die Hängerohre 50 und den Mischer 79. Durch diese Aufteilung der gesamten Strömung in parallele Teilströmung in der im einzelnen beschriebenen Art ergibt sich eine besonders gleichmäßige und gut gemischte Strömung mit einer gleichmäßigen Temperaturverteilung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Überkritischer Zwanglaufdampferzeuger mit einer vertikalen, einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Brennkammer, deren Wände von vertikalen schmelzverschweißten Rohren gebildet sind, mit einem am oberen Ende der Brennkammer anschließenden Horizontalzug, dessen Wände ebenfalls von gasdicht verschweißten Rohren gebildet sind und dessen sämtliche Bodenrohre Fortsetzungen der Rohre der Brennkammerrückwand sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rückwand und den Boden des Horizontalzuges (22) bildenden Rohre (16,35,37) an dessen Ausgang in einem Sammler (39) enden, daß von den Rückwandrohren (16) unabhängige Tragrohre (46) für die Rückwand (14,16) vorgesehen sind und daß weiterhin der Sammler (39) für die Rückwandrohre mit einem Verteiler (48) für die Tragrohre (46) verbunden ist.

2. Zwanglaufdampferzeuger nach Anspruch 1 mit Rückwandvorsprung am Übergang von der Brennkammer zum Horizontalzug, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Rückwandvorsprung (31) in die Rohrführung der Brennkammerrückwandrohre (16) und der Bodenrohre (37) des Horizontalzuges (22) einbezogen ist.

3. Zwanglaufdampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (48) für die Tragrohre (46) durch Tragstäbe (47) mit den Rohren (16) der Rückwand (14) der Brennkammer verbunden ist.

4. Zwanglaufdampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragrohre (46) mit den zugeordneten oberen (76) und unteren (46) Sammlern, den Tragstäben (47) und der Rückwand (16) der Brennkammer eine senkrechte Ebene bilden.