DE1601310C3 - Melting chamber continuous boiler - Google Patents
Melting chamber continuous boilerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Durchlaufkessel mit Sehmelzkammerfeuerung, bei dem die Rohrsystemc als wandbildende Elemente insbesondere dicht miteinander verschweißt sind.The invention relates to a continuous boiler with Sehmelzkammerfeuerung, in which the Rohrsystemc as wall-forming elements are particularly welded together tightly.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Schmelzkammerkessel so zu bauen, daß einerseits die Wärmespannungen der nacheinander durchflossenen Wände an den Schweißstellen in zulässigen Grenzen bleiben und der Strahlungszug auch beim Abschalten einzelner Teilkammern gleichmäßig beheizt wird und daß andererseits eine weitgehend gleichmäßige Aufteilung des Arbeitsmittels (Wasser, Dampf) auf die Rohre des Strahlungszuges ermöglicht wird.The invention is based on the object of building such a melting chamber boiler so that on the one hand the thermal stresses of the successively flowed through walls at the welding points within permissible limits stay and the radiation train is evenly heated when switching off individual sub-chambers and that on the other hand a largely even distribution of the working medium (water, steam) on the Tubes of the radiation train is made possible.
Es ist nämlich aus der DT-AS 1 099 685 bekannt, bei großen Kesseln dieser Art die Brennkammer durch Zwischenwände in einzelne Teil-Schmelzkammern zu unterteilen und diese Trennwände durch Rohrsysteme zu bilden, wobei durch diese Unterteilung der Schmelzkammer sich ein Schwachlastbetrieb mit einwandfreiem Aschefluß ohne Gefährdung der abgestellten Brenner leicht aufrecht erhalten läßt, wenn eine oder mehrere der Teilkammern nicht befeuert werden.It is known from DT-AS 1 099 685, in large boilers of this type, through the combustion chamber To subdivide partition walls into individual partial melting chambers and these partition walls by pipe systems to form, with this subdivision of the melting chamber a low-load operation with perfect Ash flow can easily be maintained without endangering the turned-off burner if one or more the sub-chambers are not fired.
Bei diesem bekannten Durchlauf-Dampferzeuger mit Zwischenwänden aus zusammengeschweißten Rohrsystemen zur Unterteilung der Schmelzkammer ist weiterhin eine Scheidewand zwischen Schmelzkammer und anschließendem Strahlungszug durch Rohrsysteme gebildet.In this known once-through steam generator with Partitions made of welded pipe systems to subdivide the melting chamber are still there a partition between the melting chamber and the subsequent radiation stream through pipe systems educated.
Die Erfindung betrifft damit einen Durchlaufdampferzeuger mit wandbildenden, insbesondere gasdicht verschweißten Rohrsystemen und mit durch Trennwände in einzelne Schmelzkammern mehrfach unterteilterThe invention thus relates to a once-through steam generator with wall-forming, in particular gas-tight welded pipe systems and with dividing walls divided into several melting chambers
ίο Brennkammer sowie mit einer Scheidewand zwischen dieser und dem anschließenden Strahlungszug, wobei die Trennwände und die Scheidewand durch zusammengeschweißte Rohre gebildet sind. Das Neue besteht dabei darin, daß die Abschnitte der Schmelzkammerdeckc der Scheidewand und des Aschefangrostes jeder Teilkammer aus Rohren bestehen, die abwechselnd aufwärts und abwärts durchflossen sind, daß die oberen Umkehrstellen an der Vorderkante der Schmelzkammerdecke aus Rohrschleifen gebildet sind, und daß die Verbindung von einem Rohrsystem zu dem gleichartig ausgebildeten und dem ersten nachgeschalteten Rohrsystem der nächsten Teilkammer durch unbeheizte Rohre gleicher Parallelstrangzahl unterhalb der Schmclzkammcr erfolgt.ίο combustion chamber as well as with a partition between this and the subsequent radiation train, whereby the partitions and the septum are welded together Tubes are formed. The novelty is that the sections of the melting chamber deckc the septum and the ash grate of each sub-chamber consist of tubes that alternate upward and downward flow are flowing through that the upper reversal points at the leading edge of the Melting chamber ceiling are formed from pipe loops, and that the connection from a pipe system to the identically designed and the first downstream pipe system of the next sub-chamber by unheated Pipes with the same number of parallel strands are made below the melting chamber.
H5 Die Rohrsysteme der einzelnen Teilkammern sind also für den Arbeitsmitteldurchfluß hintcrcinandergeseiialtci. Diesen Rohrsystemen ist mit Vorteil die Berohrung der Trennwände vorgeschaltet, wobei diese Rohre wärmebeweglich, insbesondere mittels Schicbcverbindungen an die Scheidewand bzw. Vorderwand der Schmelzkammer angehängt sind. Diese vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung verhindert eine Dampfbildung in den Trennwänden trotz zweiseitiger Beheizung und erleichtert damit die Aufteilung des Wassers auf die Parallelrohrc der einzelnen Abschnitte der Scheidewand. Es ist dabei zweckmäßig, zwei Trennwände oder eine andere gerade Anzahl von Trennwänden vorzusehen, um auf diese Weise eine ungerade Anzahl von Teilkammern zu ermöglichen. Die ungeradzahlige Untertcilung der Schmelzkammer hat gegenüber einer geradzahligen Unterteilung den Vorteil, daß stets ein symmetrischer Abzug der Rauchgase in den Strahlungszug ermöglicht wird. Bereits mit drei Teilkammern ist es leicht möglich, einen weiten Lastbereich des Kessels zu bestreichen, wobei stets eine symmetrische Rauchgasführung besteht. Während bei Vollastbetrieb alle drei Teilkammern in Funktion sind, kann man bei Übergang auf Teillast die mittlere Teilkammer stillsetzen, während schließlich bei Schwachlast unter Stillsetzung der beiden äußeren Teilkammern nur die mittlere Teilkammer arbeitet.H 5 The pipe systems of the individual sub-chambers are thus in a row for the flow of working medium. The piping of the partition walls is advantageously connected upstream of these pipe systems, these pipes being attached to the partition wall or front wall of the melting chamber in a manner that is movable in terms of heat, in particular by means of sliding connections. This advantageous development of the invention prevents the formation of steam in the partition walls in spite of double-sided heating and thus facilitates the distribution of the water between the parallel pipes of the individual sections of the partition. It is useful to provide two partition walls or some other even number of partition walls in order to enable an uneven number of sub-chambers in this way. The odd-numbered subdivision of the melting chamber has the advantage over an even-numbered subdivision that a symmetrical extraction of the flue gases into the radiation flue is always made possible. With just three sub-chambers, it is easily possible to cover a wide load range of the boiler, with symmetrical flue gas routing at all times. While all three sub-chambers are in function during full-load operation, the middle sub-chamber can be shut down when switching to partial load, while finally only the middle sub-chamber works at low load with the two outer sub-chambers shut down.
Durch das doppelte rohrweise ineinander geschachtelte auf- und abwärts durchflossene Rohrsystem im Bereich von Brennerdecke, Scheidewand und Aschefangrost mit Übergang vom Aufwärtsgang zum Abwärtsgang durch Rohrschleifen können die Wärmespannungen zwischen dem Auf- und Abwärtsgang in erträglichen Grenzen gehalten werden. Da das zusammengeschweißte Rohrsystem der Scheidewand zwi-· sehen Schmelzkammer und Strahlungszug annähernd mit Wasser von Siedetemperatur beaufschlagt wird, besteht keine Schwierigkeit, diese Wand mit den Außenwänden der Schmelzkammer und des Strahlungszuges, bestehend aus einer Schraubenwicklung mit SteigungDue to the double, nested up and down pipe system in the Area of burner ceiling, partition and ash grate with transition from upward gear to downward gear pipe grinding can reduce the thermal stresses between the upward and downward gears in tolerable limits are kept. Since the welded pipe system of the partition between see the melting chamber and the radiation stream almost exposed to boiling water no difficulty in connecting this wall with the outer walls of the melting chamber and the radiation train, consisting of a helical winding with a pitch
g5 der Rohre auf der Vorder- und Rückseite sowie waagerechten Rohren auf den Seitenwänden, zusammenzuschweißen. Dabei muß noch berücksichtigt werden, daß für die Berohnins: von Scheidewand und Trennwändeng 5 of the tubes on the front and back as well as horizontal tubes on the side walls to be welded together. It must also be taken into account that for the Berohnins: of partition and partitions
verhältnismäßig große Rohrdurchmesser erforderlich sind, um damit die Festigkeit dieser Wände sicherzustellen und zu vermeiden, daß herunterfallende große Schlackebrocken bei dem in diesem Rohrsystem eingeschlossenen Aschefangrost Rohrverbiegungen hervorrufen. relatively large pipe diameters are required in order to ensure the strength of these walls and to avoid large lumps of cinder falling from the one enclosed in this pipe system Ash rust cause pipe bends.
Zur Lösung des Problems der Aufteilung des aus den Heizflächen der Scheidewand austretenden Arbeitsmittels auf das sich um die Außenwände hochwindende Rohrsystem des Strahlungszuges kann gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Rohrsystem von senkrecht stehenden Verteilern, z. B. Radialverteilern, herangezogen werden. Dementsprechend wird die Anzahl der Parallelstränge des nach der Scheidewand vom Arbeitsmittel danach durchsetzten, sich um die Außenwand der Schmelzkammer windenden zusammengeschweißten Rohrsystems so gewählt, daß sie ein ganzes Vielfaches der Parallelstrangzahl des Rohrsystems der Scheidewand beträgt. Auf diese Weise erfolgt eine weitgehend gleichmäßige Verteilung des Arbeitsmiteis von jedem ankommenden Parallelstrang auf die entsprechend erhöhte Anzahl von Parallelrohren der Schraubenwicklung für die Vorderwand, Seitenwände und Rückwand. Der Durchflußwiderstand der in Reihe geschalteten Abschnitte der Scheidewand wirkt dabei als vergleichmäßigender Vorwiderstand. Auch bei vorhandenem Dampf-Wassergemisch in den der Scheidewand nachgeschalteten Verteilern erreicht man dadurch eine weitgehend gleichmäßige Aufteilung auf die Rohre des Strahlungszuges.To solve the problem of dividing the working fluid emerging from the heating surfaces of the septum according to further Embodiment of the invention a pipe system of vertically standing manifolds, z. B. radial distributors are used will. The number of parallel strands after the septum from the work equipment is correspondingly then penetrated, welded together winding around the outer wall of the melting chamber Pipe system chosen so that it is a whole multiple of the number of parallel strands of the pipe system Septum is. In this way there is a largely even distribution of the working part from each incoming parallel line to the correspondingly increased number of parallel pipes of the Screw winding for the front wall, side walls and back wall. The flow resistance of the in series Switched sections of the septum acts as an equalizing series resistor. Even with an existing one This achieves a steam-water mixture in the distributors downstream of the partition a largely even distribution between the tubes of the radiation train.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischer Darstellung, die vornehmlich die Rohrführung versinnbildlicht. Gleiche Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing will. The figures show an embodiment in its essential parts for the invention in greatly simplified schematic representation, which primarily symbolizes the pipe routing. Same parts are provided with the same reference symbols in all figures.
F i g. 1 zeigt einen Durchlaufkessel mit Schmelzkammerfeuerung in einem Schnitt parallel zur Seitenfläche, F i g. 1 shows a once-through boiler with melting chamber firing in a section parallel to the side surface,
F i g. 2 einen horizontalen Schnitt oberhalb des Aschetrichters, während dieF i g. 2 shows a horizontal section above the ash funnel, while the
F i g. 3 und 4 Abwicklungen und schematische Darstellungen der einzelnen Heizflächen veranschaulichen.F i g. 3 and 4 illustrate developments and schematic representations of the individual heating surfaces.
Das Arbeitsmittel tritt in Richtung des Pfeiles 1 in den Eingangsverteiler 2 ein, der sich unterhalb des Kessel befindet. Der Kessel selbst enthält im wesentlichen eine in drei Teilkammern 3, 4, 5 unterteilte Schmelzkammer 6, an die sich ein Strahlungszug 7 anschließt. Schmelzkammer 6 und anschließender Strahlungszug 7 sind dabei senkrecht angeordnet, wobei die Feuerung, wie durch Pfeile 8 und 9 angedeutet, an der Schmelzkammerdecke 10 angeordnet ist. Zwischen Schmelzkammer 6 und Strahlungszug 7 ist eine Scheidewand 11 mit Aschefangrost 12 vorgesehen. Der Ascheabfluß 13 ist entsprechend der Unterteilung der Brennkammer dreifach in die Teile 14,15 und 16 unterteilt. Der Strahlungszug 7 ist an der Stelle 17 mit einer Einschnürung versehen, deren Winkel zur Senkrechten genau so groß sind wie die Abschrägungswinkel auf der Vorder- und Rückseite der Schmerzkammer unten. Das sich hochwindende Rohrsystem wird schließlich zu einem Austrittssammler 18 geführt. Lage und Anordnung sich an diesen Strahlungszug anschließender weiterer Kesselteile ist für das Wesen der Erfindung von untergeordneter Bedeutung, so daß zur Vereinfachung der Darstellung keine sonstigen Rauchgaszüge mehr dargestellt sind.The working fluid enters the input distributor 2 in the direction of arrow 1, which is located below the boiler is located. The boiler itself essentially contains a melting chamber divided into three sub-chambers 3, 4, 5 6, which is followed by a radiation train 7. Melting chamber 6 and subsequent radiation train 7 are arranged vertically, with the furnace, as indicated by arrows 8 and 9, on the melting chamber ceiling 10 is arranged. A partition 11 is located between the melting chamber 6 and the radiation flue 7 provided with ash grate 12. The ash drain 13 is corresponding to the subdivision of the combustion chamber divided into three parts 14, 15 and 16. The radiation train 7 is at the point 17 with a constriction provided whose angles to the vertical are exactly as large as the bevel angles on the front and Back of the pain chamber below. The upward spiraling pipe system eventually becomes an outlet collector 18 led. Position and arrangement of further boiler parts adjoining this radiation train is of minor importance for the essence of the invention, so that to simplify the representation no other flue gas flues are shown any more.
Vom Eintrittsverteiler 2 aus durchläuft das Arbeitsmittel nacheinander die Trennwände 19 und 20 (Heizfläche 1 und II) zwischen den Teilkammern 3, 4 und 5 der Schmelzkammer 6. Wie zuvor geschildert, ist es von Vorteil, daß zur Erhöhung der Strömungsstabilität für die nachgeschalteten Durchlaufsysteme die Berohrung für die Trennwände so ausgebildet ist, daß beheizte Steigrohre und unbeheizte Fallrohre das wesentliche Merkmal dieses Rohrsystems darstellen. Nach Durchlaufen der ersten Trennwand 19 (Heizfläche I) wird der ίο Arbeitsmittelfluß durch den Austrittssammler 21 zusammengeführt, wobei dann mehrere Fallrohre, die mit 22 bezeichnet sind, die Verbindung zum Eintrittsverteiler 23 der Heizfläche II für die zweite Trennwand 20 bewirken. Nach Durchlaufen der beheizten Steigrohre dieser Trennwand 20 wird der Arbeitsmittelfluß im Austrittssammler 24 vereinigt und durch ein einziges Fallrohr 25 mit großem Querschnitt zum Sammler 26 geführt, der als Eintrittsverteiler der nachfolgenden, durchlaufend geschalteten Heizflächen III bis V dient. Vom Sammler 26 aus verläuft der Arbeitsmittelfluß je Teilkammer über den Schmelzkammerboden, den Fangrost, die Scheidewand und Brennerdecke. Das Rohrsystem für diese Heizflächen besteht in der eingangs geschilderten Weise aus rohrweise ineinander a5 geschachtelten auf- und abwärts durchflossenen zusammengeschweißten Rohren, wobei der Übergang vom Aufwärtsgang zum Abwärtsgang durch Rohrschleifen 29, 33 und 37 in F i g. 1 und 4 an der Vorderkante der Brennerdecke erfolgt. Wie insbesondere Fig.4 zeigt, wird vom Sammler 26 aus das Arbeitsmittel zunächst zum Ascheabfluß 13 im Teil 14, zum Abschnitt 27 des Teilbereichs 28 der Scheidewand 11 und zum Abschnitt 10a der Schmelzkammerdecke 10 im Bereich der Teilkammer 3 und danach wieder zurück geleitet. Der Aufwärtsgang dieser gesamten Heizflächen IH endet mit Rohrschleifen 29. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Berohrung dieser Heizflächen aus vierundvierzig Rohrpaaren, wobei die aufwärts und abwärts geführten Rohre abwechselnd nebeneinander liegen. From the inlet manifold 2, the working medium passes through the partition walls 19 and 20 (heating surface 1 and II) between the sub-chambers 3, 4 and 5 of the melting chamber 6. As previously described, it is It is advantageous that the tubing is used to increase the flow stability for the downstream flow systems for the partitions is designed so that heated risers and unheated downpipes are essential Represent a feature of this pipe system. After passing through the first partition 19 (heating surface I), the ίο working medium flow merged by the outlet collector 21, then several downpipes, which are designated by 22, the connection to the inlet manifold 23 cause the heating surface II for the second partition 20. After passing through the heated riser pipes this partition wall 20, the working medium flow is combined in the outlet header 24 and through a single one Downpipe 25 with a large cross-section led to the collector 26, which acts as an inlet distributor for the following, continuously switched heating surfaces III to V is used. The working medium flow runs from the collector 26 each subchamber via the melting chamber floor, the catch grate, the partition wall and the burner ceiling. That The pipe system for these heating surfaces consists of pipes in one another in the manner described above a5 nested upward and downward flowed welded together Tubes, the transition from the upward gear to the downward gear by pipe loops 29, 33 and 37 in FIG. 1 and 4 at the leading edge of the Burner ceiling takes place. As shown in particular in FIG. 4, the working medium is initially from the collector 26 to the ash discharge 13 in part 14, to section 27 of sub-area 28 of partition 11 and to section 10a of the melting chamber ceiling 10 in the area of the sub-chamber 3 and then passed back again. The upward gear All of these heating surfaces IH ends with pipe loops 29. In the illustrated embodiment, the tubing of these heating surfaces consists of forty-four pairs of pipes, with the upward and downward pipes alternating side by side.
Diese vierundvierzig Parallelrohre 30 stellen jetzt den unbeheizten Übergang zu den entsprechenden
Heizflächen IV der mittleren Teilkammer 4 dar, wobei der Arbeitsmittelfluß über das dieser Teilkammer angehörende
Teil 25 des Ascheflusses 13, des Abschnittes 31 vom Aschefangrost 12, des Teilbereiches 32 der Scheidewand
11, des Abschnittes 10ό der Schmelzkammerdecke 10 und zurück über die Rohrschleife verläuft.. In
entsprechender Weise werden über die Verbindungsrohre 34 Heizflächen V im Bereich der rechten Teilkammer
5 mit dem Teil 16, des Ascheabflusses 13, dem Abschnitt 10c der Schmelzkammerdecke 10 und dem
Abschnitt 35 durchflossen, wobei die zugehörigen Rohrschleifen mit 37 bezeichnet sind. Die Austrittsrohre
38 münden jeweils einzeln für sich in einen der vierundvierzig Verteiler 39. Die Heizflächen III, IV, V können
gegebenenfalls auch gegeneinander ausgetauscht werden, wobei insbesondere die Berohrung mit der
mittleren Teilkammer 4 beginnt oder endet.
Wie bereits erwähnt, müssen für die Trennwände und die Scheidewände verhältnismäßig große Rohrdurchmesser
gewählt werden, um die Festigkeit dieser Wandungsteile sicherzustellen.These forty-four parallel pipes 30 now represent the unheated transition to the corresponding heating surfaces IV of the middle sub-chamber 4, the working medium flow via the part 25 of the ash flow 13 belonging to this sub-chamber, the section 31 of the ash catcher grate 12, the sub-area 32 of the partition 11, of the section 10ό of the melting chamber ceiling 10 and back over the pipe loop .. In a corresponding manner, heating surfaces V in the area of the right sub-chamber 5 with the part 16, the ash drain 13, the section 10c of the melting chamber ceiling 10 and the section 35 flow through, whereby the associated pipe loops are denoted by 37. The outlet pipes 38 each open individually into one of the forty-four distributors 39. The heating surfaces III, IV, V can optionally also be interchanged, with the tubing in particular beginning or ending with the middle sub-chamber 4.
As already mentioned, relatively large pipe diameters must be selected for the partition walls and the partition walls in order to ensure the strength of these wall parts.
Dabei muß nämlich vor allem damit gerechnet werden, daß auf die jeweiligen Abschnitte 27, 31 und 35 des Aschefangrostes 12 Schlackebrocken herabfallen, so daß die Gefahr für Rohrverbiegungen besteht, wenn die Rohre nicht stark genug bemessen sind.Above all, it must be expected that the respective sections 27, 31 and 35 of the Ash grate 12 cinder blocks fall down, so that there is a risk of pipe bending, if the pipes are not strong enough.
Von den vierundvierzig Austrittsrohren 38 muß nun das Dampf-Wasser-Gemisch auf die hierauf folgenden Heizflächen Vl mit einer Schraubenwicklung längs der Außenwände verteilt werden, wobei diese Schraubenwicklung eine wesentlich größere Parallelstrangzahl 5 aufweist und aus Rohren kleineren Durchmessers gebildet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist für jedes der vierundvierzig Austrittsrohre je ein Verteiler 39 mit jeweils sechs Abgängen vorgesehen. Die in F i g. 4 veranschaulichten Rohrleitungen 40 und 41 stel-Of the forty-four outlet pipes 38, the steam-water mixture must now follow the next Heating surfaces Vl are distributed with a helical winding along the outer walls, this helical winding has a significantly larger number of parallel strands 5 and is formed from tubes of smaller diameter is. In the illustrated embodiment, there is a distributor for each of the forty-four outlet pipes 39 with six outlets each. The in F i g. 4, the pipelines 40 and 41 illustrated
len demgemäß je 132 Einzelrohre dar, die sich nunmehr um Brennkammer und Strahlungszug auf der Vorder- und Rückseite mit Steigung und auf den Seitenwänden horizontal herumwinden. Die Wicklung beginnt sowohl mit Rohren 42 auf der Vorderseite VIa wie auch mit Rohren auf der Rückseite Wb, wobei die Verbindung auf den Seitenwänden durch horizontal oder nur schwach steigend verlaufende Rohrabschnitte 43, 45 der Heizflächenteile VIcund VIc/erfolgt.len accordingly each represent 132 individual tubes, which now wind around the combustion chamber and radiation flux on the front and back with an incline and horizontally on the side walls. The winding begins both with pipes 42 on the front side VIa and with pipes on the rear side Wb, the connection on the side walls being made by pipe sections 43, 45 of the heating surface parts VIc and VIc / which run horizontally or only slightly rising.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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