DE1751641C

DE1751641C - Forced once-through steam generator with wall tubing made of vertical welded tubes

Info

Publication number: DE1751641C
Authority: DE
Inventors: Hardendra Nath Dr.-Ing. Seuzach Sharan (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Publication date: 1972-06-29

Description

Die Erfindung betrifft einen Zwangdurchlauf- von der Wandberohrung umgrenzten Raum auftritt, „dampferzeuger mit aus vertikalen verschweißten Damit wird ohne besonderen Aufwand auch ein ι Rohren bestehender, VorwllrmerlieizIlUchen bildender günstiger Einfluß auf die Betriebssicherheit des Wandberohrung, die einen von Rauchgasen in verti- Dampferzeugers ausgeübt, kaier Richtung durchströmten Raum umgrenzt, in s Nach einer vorteilhaften AusfUhrungsform der dem Verdampfer- und Überhitzerheizfllichen ange- Erfindung ist der von der Wandberohrung umgrenzte ordnet sind, wobei mindestens eine außerhalb des Raum im Querschnitt rechteckig, wobei die Lunge von der Wandberohrung umgrenzten Raumes befind- des Rechtecks wesentlich größer als die Breite ist, liehe und in diesen mündende Brennkammer vor- und die Rohrtafeln sind parallel zur lungeren Rechtgesehen ist. ίο eckseite angeordnet. Dabei ist mindestens von denThe invention relates to a forced-flow space delimited by the wall tubing, "steam generator with vertical welded joints. This also has a favorable influence on the operational reliability of the wall tubing, which has a beneficial effect on the operational reliability of the wall tubing, which exerts a flue gas in the vertical steam generator without any special effort. In accordance with an advantageous embodiment of the evaporator and superheater heating surfaces, the space delimited by the wall tubing is arranged, with at least one outside the space having a rectangular cross-section, the lungs being located in the space delimited by the wall tubing. of the rectangle is much larger than the width, borrowed and in this opening combustion chamber in front and the pipe panels are seen parallel to the lunger right. ίο arranged at the rear. At least one of the

Bei Dampferzeugern kleinerer Leistung, d. h. in der Mündung der Brennkammer am Höchsten belindder Größenordnung von 300 t Dampf pro Stunde, liehen Rohrtafeln jeweils die üußerste nahe der Bebesteht die Schwierigkeit, einen relativ großen Um- rohrung der ihr benachbarten Wand angeordnet. Auf fang der durch Strahlung beheizten Brennkammer diese Weise liißt sich die Wandberohrung in der mittels des der kleinen Leistung entsprechenden 15 None des Austritts der heißen Rauchgase aus der Arbeitsmittelstromes zu kühlen, ohne daß Rohre sehr Brennkammer gegen zu starken Wärmeeinfall kleiner Lichtweite verwendet werden müssen. Um schützen.In the case of steam generators with a lower output, i. H. highest belindder in the mouth of the combustion chamber On the order of 300 tons of steam per hour, pipe panels each borrowed the utmost close to the existing the difficulty of arranging a relatively large duct around the wall adjacent to it. on When the combustion chamber is heated by radiation, the wall tubing can be left in the by means of the 15 ninths of the exit of the hot flue gases from the corresponding to the small power To cool the working medium flow without tubes very combustion chamber against excessive heat incidence smaller clearances must be used. To protect.

diese Schwierigkeit zu umgehen, hat man bereits die Eine besonders zweckmäßige AusführungsformTo circumvent this difficulty, one already has a particularly expedient embodiment

Wandberohrung schraubenlinienartig um die Brenn- der Erfindung besteht darin, daß die Brennkammer kammer herum so gewickelt, daß die Rohre zur ao eine keramisch ausgekleidete Wirbelbrennkammer Horizontalen geneigt sind. Diese Lösung erfordert ist. Bei Verwendung von Wirbelkrennkammern einen großen schweißtechnischen Aufwand und ist ergibt sich eine kompakte Bauweise des Dampfdaher kostspielig. Eine andere Lösung besteht darin, erzeugers.Wall tubing helically around the combustion of the invention consists in the fact that the combustion chamber Chamber wound around so that the tubes to ao a ceramic-lined vortex combustion chamber Horizontal are inclined. This solution is required. When using vortex combustion chambers a great welding effort and is a compact design of the steam therefore expensive. Another solution is to use generators.

eine Umwälzpumpe vorzusehen, mittels der dem im Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind into provide a circulation pump by means of which the two embodiments of the invention are shown in FIG

Zwangdurchlauf geführten Arbeitsmittel eine zusatz- 35 der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung liehe Arbeitsmittelmenge überlagert wird. Auch diese näher erläutert. Es zeigt Lösung ist kostspielig. F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Dampf-Forced flow-guided work equipment an additional 35 of the following description on the basis of the drawing borrowed amount of work equipment is superimposed. This is also explained in more detail. It shows solution is costly. F i g. 1 a longitudinal section through a steam

Eine weitere Lösung besteht noch darin, die Ver- erzeuger in Turmbauart,Another solution is to use the tower-type producers,

dampferrohre in der strahlungsbeheizten Brenn- Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie A-B Steam tubes in the radiation-heated combustion Fig. 2 is a section along the line AB

kammer vertikal anzuordnen und diese Rohre im 30 in Fig. 1,chamber to be arranged vertically and these tubes in the 30 in Fig. 1,

Arbeitsmittelstrom so zu schalten, daß das Arbeits- F i g. 3 eine perspektivische Teilansicht des Dampf-To switch working fluid flow so that the working F i g. 3 is a partial perspective view of the steam

miticl durch die Rohre einer Wand aufwärts geführt erzeugers nach F i g. 1 undmiticl through the pipes of a wall upwards from the generator according to FIG. 1 and

wird, dann durch die Rohre einer anderen Wand F i g. 4 einen Längsschnitt durch einen Dampf-then through the pipes of another wall F i g. 4 a longitudinal section through a steam

abwärts, danach durch die Rohre einer weiteren erzeuger, dessen oberer Teil gegenüber dem Beispiel Wand wieder aufwärts geführt wird usw. Diese 35 nach F i g. 1 bis 3 abgewandelt ist. Lösung verlangt eine hohe Strömungsgeschwindig- Gemäß F i g. I weist der als Ganzes mit 1 be-downwards, then through the pipes of another generator, the upper part of which is opposite to the example Wall is guided upwards again, etc. This 35 according to FIG. 1 to 3 is modified. Solution requires a high flow rate according to FIG. I indicates that as a whole with 1

keit des Arbeitsmittels, um Strömungsstabilität bei zeichnete Zwangdurchlaufdampferzeuger eine Vorallen Lasten zu gewährleisten, was einen großen derwand 2, eine Rückwand 3 und zwei Seitenwände 4 Druckabfall bei hoher Last oder zusätzliche Um- und 4' auf, die einen Raum von lang rechteckigem wälzung bei Teillast bedingen würde. 4° Querschnitt umgrenzen. Die vier Wände 2, 3,4 und 4'ability of the working medium to ensure flow stability in the case of forced once-through steam generators To ensure loads, what a large derwand 2, a rear wall 3 and two side walls 4 Pressure drop at high load or additional order and 4 'on that a space of long rectangular would cause rolling at part load. 4 ° delimit the cross-section. The four walls 2, 3, 4 and 4 '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen werden von vertikalen Rohren gebildet, die mitein-Dampferzeuger der eingangs genannten Art so zu ander verschweißt sind, sei es direkt oder durch gestalten, daß ohne Verwendung von Umwälz- zwischen ihnen vorgesehene Stege oder Flossen. Der pumpen ausreichende Strömungsgeschwindigkeiten Boden 5 des Dampferzeugers besteht ebenfalls aus des Arbeitsmittels bei verhältnismäßig kleiner 45 Rohren, die mit einer Keramikschicht5' bedeckt sind. Arbcitsmittelmenge sichergestellt sind. Am oberen Ende des Dampferzeugers geht dieThe invention is based on the object, one is formed by vertical pipes that mitein-steam generator of the type mentioned above are welded to one another, be it directly or through shape that without the use of Umwälz- provided between them webs or fins. the Pump sufficient flow rates Bottom 5 of the steam generator also consists of of the working medium with relatively smaller 45 pipes which are covered with a ceramic layer5 '. Amount of working materials are ensured. At the top of the steam generator goes the

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemüß Wandberohrung in eine pyramidenstumpfartige dadurch, daß die Brennkammer, in der vollständige Decke 6 über, an die sich ein Kamin 7 anschließt, Verbrennung stattfindet, frei von Heizflächen ist, der beispielsweise aus Blech besteht, daß die gesamte Verdampferheizfiäche als Beruh- 50 Am unteren Ende des Dampferzeugers sind außerrungsheizfläche im Innern des von der Wandberoh- halb des von der Wandberohrung 2, 3, 4 und 4' umrung umgrenzten Raumes angeordnet ist und daß die grenzten Raumes an den Wänden 2 und 3 je fünf Wandberohrung aus mindestens einem um den von Wirbelkrennkammern 10 vorgesehen, die keramisch ihr begrenzten Raum gewickelten Rohrband besteht. ausgekleidet sind und die in den von der Wand-Durch diese Lösung werden durch Verdampferrohre 55 berohrung begrenzten Raum münden. Die Wirbelgekühlte Brennkammern vermieden, indem die Ver- brennkammern 10 sind dabei einander paarweise brennung des Brennstoffes in separaten Brennkam- gegenüberliegend angeordnet. Im Bereich der Münmern stattfindet, aus denen die heißen, ungekühlten düngen der Brennkammern 10 sind die Rohre der Rauchgase in den von der Wandberohrung umgrenz- Wände 2 und 3 in an sich bekannter, nicht näher dartert Raum eintreten und dort erst mit den arbeits- 60 gestellter Weise aus der Wandebehe nach außen mitteldurchströmten Rohren in Berührung gelangen. herausgebogen. Die in den Wirbelbrennkammern 10 Das Fehlen einer sonst üblichen, durch Verdampfer- entstehenden Rauchgase treten in den Raum 8 ein rohre gekühlten Strahlungskammer wirkt sich in und durchströmen den Dampferzeuger in vertikaler einer wesentlichen konstruktiven Vereinfachung des Richtung. Oberhalb der Wirbelbrennkammern sind Dampferzeugers aus, was eine kostensparende Her- 65 i_n dem von der Wandberohrung umgrenzten Raum stellung und Montage des Dampferzeugers erlaubt. Rohrtafeln angeordnet, die parallel zum Rauchgas-DarUber hinaus besteht keine Gefahr von Strömungs- strom und parallel zu der längeren Rechteckseite Instabilität, da praktisch keine Flammenstrahlung im liegen. Die den Wirbelbrennkammern 10 am nach-This object is achieved according to the invention in a truncated pyramid-like wall tubing in that the combustion chamber, in the complete ceiling 6, to which a chimney 7 adjoins, combustion takes place, is free of heating surfaces, which consists for example of sheet metal, that the entire evaporator heating surface as a base - 50 At the lower end of the steam generator there are extra-heating surfaces inside the space bounded by the wall pipes 2, 3, 4 and 4 'and that the boundaries on walls 2 and 3 each have at least five wall pipes one provided around the vortex chamber 10, which consists of ceramic wound their limited space. are lined and open into the space delimited by the wall through this solution by evaporator tubes 55 tubing. The vortex-cooled combustion chambers are avoided in that the combustion chambers 10 are arranged opposite one another, burning the fuel in pairs in separate combustion chambers. In the area of the Münmern takes place, from which the hot, uncooled fertilizers of the combustion chambers 10 are the pipes of the flue gases in the walls 2 and 3 delimited by the wall tubing enter in a known, unspecified space and there only with the working 60 posed way from the wall mount to come into contact with pipes with medium flow to the outside. bent out. The tube-cooled radiation chamber in the vortex combustion chambers 10 The absence of the otherwise customary smoke gases produced by evaporators enter the space 8 and flows through the steam generator in a vertical direction, a substantial structural simplification of the direction. Above the fluidised combustion chambers are out of the steam generator, resulting in a cost-saving manufacturing 65 i _n the position bounded by the Wandberohrung space and mounting of the steam generator permits. Pipe panels arranged parallel to the flue gas. In addition, there is no risk of current flow and parallel to the longer rectangular side instability, since there is practically no flame radiation in it. The vortex combustion chambers 10 on the following

sicn befindlichen Rohrtufeln Il bilden eine VerdumpferliüizllUchc, wllhrcnd die im Rauchgasstrom darauf folgenden Rohrtafeln 12 eine Er.dUborhitzerhuizllllchu bilden. Im Ruuchgusisirom hinter den Rohrtufeln 12 folgt ein freier Raum 1(5, der Reiniguiigs- und Kontrollzwcckcn dient. Dh Höhe des Raumes entspricht der Höhe der Rohrtafeln. Dadurch hissen sich die Rohrtafeln leicht durch Anheben oder Absenken kontrollieren und gegebenenfalls reparieren. In Rauchgasstromrichtung hinter to dem Raum 16 folgen Rohrtafeln 13 und 14, die eine ZwischenUberhitaerheizflllche bzw. eine Vorüberhitzerheizflüche bilden. Es folgt dann wieder ein freier Roinigungs- und Kontrollraum 17, hinter dem Rohrtafeln 15 angeordnet sind, die eine weitere Vorwünnerhelzflüche .darstellen. Die jeweils äußersten Rohrtafeln jeder Gruppe sind nahe an der benachbarten Wandberohrung angebracht, um diese gegen zu starken Wärmeeinfall vom Rauchgas her abzuschirmen, aoThe tubular panels II located therein form an evaporator tube, while the tube panels 12 that follow in the flue gas flow form an external heater tube. In the ruuchgusisirom behind the pipe walls 12 there is a free space 1 (5, which is used for cleaning and control purposes. That is, the height of the room corresponds to the height of the pipe panels. This means that the pipe panels can be easily raised or lowered to check and repair if necessary. In the flue gas flow direction behind to The room 16 is followed by pipe panels 13 and 14, which form an intermediate superheater heating surface and a pre-superheater heating surface, respectively. There then follows again a free cleaning and control room 17, behind which pipe panels 15 are arranged, which represent a further Vorwünner heating surface. The outermost pipe panels of each group are attached close to the adjacent wall tubing in order to shield it against excessive heat from the flue gas, ao

In Fig. 3 ist die Führung der vertikalen Rohre näher dargestellt, wobei zwei Rohrstrange durch je eine dicke Linie hervorgehoben sind. Der in F i g. 3 vordere Rohrstrang entspringt der strichpunktiert dargestellten Rohrtafel 15 und erstreckt sich in der as Seitenwand 4; das aus der Tafel 15 kommende Arbeitsmittel durchströmt den Rohrabschnitt 20 von oben nach unten. Der Rohrabschnitt 20 setzt sich am unteren Ende als Bodenrohr 21 fort, das in F i g. 3 nur schematisch angedeutet ist und in Wirklichkeit tiefer liegt. An das Bodenrohr 21 schließt sich der in der Vorderwand 2 liegende vertikale Rohrabschnitt 22 an, der dann in den schräg verlaufenden Rohrabschnitt23 der Decke 6 übergeht. Anschließend folgt ein waagerechter Rohrabschnitt 24 der Decke 6, der sich dann in einem schräg verlaufenden Rohrabschnitt 23 der Decke fortsetzt. Dieser Deckenberohrung folgt dann ein in der Rückwand 3 liegender Rohrabschnitt 26, aus dem das Medium in nicht dargestellter Weise in die Rohrtafeln 11 der Verdampferheizfläche geleitet wird. Symmetrisch dazu verläuft der entsprechende Rohrstrang in der rechten Dampferzeugerhälfte; die in F i g. 3 sichtbaren Abschnitte dieses Rohrstranges sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, die jedoch mit einem Strich ver- sehen sind. Entsprechend sind auch die übrigen Rohre der Wandberohrung angeordnet und gestaltet. Damit ergibt sich, daß die gesamte Wandberohrung eine Vorwärmerheizfläche ist, in der keine Verdampfung auftritt.In Fig. 3, the leadership of the vertical pipes is shown in more detail, with two pipe runs through each a thick line is highlighted. The in F i g. 3 front pipe string arises from the dash-dotted line pipe sheet 15 shown and extends in the as Side wall 4; the working medium coming from the table 15 flows through the pipe section 20 of up down. The pipe section 20 continues at the lower end as a floor pipe 21, which is shown in FIG. 3 is only indicated schematically and in reality lies deeper. At the bottom pipe 21 closes the in the front wall 2 lying vertical pipe section 22, which is then in the inclined Pipe section 23 of the ceiling 6 merges. This is followed by a horizontal pipe section 24 of the ceiling 6, which then continues in a sloping pipe section 23 of the ceiling. This ceiling piping This is followed by a pipe section 26 located in the rear wall 3, from which the medium is not shown Way is passed into the tube panels 11 of the evaporator heating surface. Runs symmetrically to it the corresponding pipe string in the right-hand steam generator half; the in F i g. 3 visible sections of this pipe string are denoted by the same reference numbers, which are, however, denoted by a dash. are seen. The other tubes of the wall tubing are also arranged and designed accordingly. This means that the entire wall tubing is a preheater heating surface in which there is no evaporation occurs.

Infolge des lang rechteckigen Querschnitts des Dampferzeugerraumes erhalten die Rohrtafeln 11 bis 15 eine große Länge, so daß, wenn die Rohrabschnitte der Tafeln waagerecht angeordnet sind, nur wenig Rohrbogen in den Rohrtafeln vorgesehen werden müssen. Die Rohrtafeln hängen an nicht gezeichneten Tragrohren, die vorzugsweise den Vorwärmerwandohren im Arbeitsmittelstrom vorgeschaltet sind. Die Rohrtafeln 11 bis 15 können unter sich gleich ausgebildet sein. Es ist auch mög-Hch, die Rohrtafeln zweier Heizfläcehn ineinander zu verschachtelt d. h. sie so anzuordnen, daß im Querschnitt gesehen beispielsweise die Tafeln 13 und 14 einander abwechseln.As a result of the long rectangular cross-section of the steam generator room, the pipe panels 11 to 13 15 a great length, so that when the pipe sections of the panels are arranged horizontally, only few pipe bends have to be provided in the pipe panels. The pipe panels hang on not shown Support tubes, which are preferably connected upstream of the preheater wall tubes in the working medium flow are. The pipe panels 11 to 15 can be of the same design. It is also possible nested the pipe panels of two heating surfaces into one another d. H. to arrange them so that im For example, as seen in cross section, the panels 13 and 14 alternate with one another.

Zur Verbesserung der Strömung des Rauchgases im obersten Teil dos Dampferzeugers sind gemliß Pig. 4 an den Wunden 2 und 3 horizontale Rohrstutzen 30 angebracht. Der oberste Teil der WUnde 2,3,4 und 4' sowie die Docke 6' sind in Blech ausgeführt und nicht durch wasserdurchflossene Rohre gekühlt. Die vertikale Wundberohrung endet und beginnt in Sammlern bzw. Verteilern 31,32 sowie in nicht gezeichneten Verteilern für die Rohre der ScilenwUnde.To improve the flow of the flue gas in the uppermost part of the steam generator are according to Pig. 4 on wounds 2 and 3 horizontal Pipe socket 30 attached. The uppermost part of the walls 2, 3, 4 and 4 'as well as the dock 6' are made of sheet metal executed and not cooled by pipes through which water flows. The vertical wound tubing ends and begins in collectors or distributors 31, 32 as well as in distributors, not shown, for the pipes the screen wall.

Bei der Ausführungsform nach Fig.4 ist das Hindurchführen der Tragrohre durch die Decke 6' einfacher als bei der Ausfllhrungsform nach Fig. 1 bis 3.In the embodiment of Figure 4 that is Passing the support tubes through the ceiling 6 'is easier than in the case of the embodiment according to Figs. 1 to 3.

Es ist auch möglich, nur eine Brennkammer am unteren Ende des Dampferzeugers außerhalb des von der Wandberohrung umgrenzten Raumes anzubringen, wobei dann die Berührung des untersten Teiles der der Mündung der Brennkammer gegenüberliegenden Wand — falls erforderlich — mit einer Keramikschicht bedeckt werden kann.It is also possible to have just one combustion chamber at the lower end of the steam generator outside of the to attach the wall tubing delimited space, then touching the lowest part the wall opposite the mouth of the combustion chamber - if necessary - with a Ceramic layer can be covered.

Claims

Patent claims:

1. Forced once-through steam generator with preheater heating surfaces consisting of vertical welded pipes forming wall tubing, which delimits a space through which smoke gases flow in the vertical direction, in which the evaporator and superheater heating surfaces are arranged, at least one outside of the the wall tubing delimited space located and provided in this opening combustion chamber is characterized in that the combustion chamber is in full combustion takes place, is free of heating surfaces that the entire evaporator heating surface as a contact heating surface is arranged in the interior of the space bounded by the wall tubing and that the wall tubing consists of at least consists of a pipe band wrapped around the space limited by it.

2. Steam generator according to claim 1, characterized in that the wall tubing delimited space is rectangular in cross section, the length of the rectangle being significantly greater than the width, and the pipe panels are arranged parallel to the longer side of the rectangle.

3. Steam generator according to claim 2, characterized in that at least of the The pipe panels closest to the mouth of the combustion chamber are each the outermost near the Tubing of the wall adjacent to it is arranged.

4. Steam generator according to claim 2, characterized in that the forming the tube sheets Pipes are perpendicular to the flue gas flow.

5. Steam generator according to claim 1, characterized in that the combustion chamber has a ceramic-lined vortex combustion chamber is.

6. Steam generator according to claim 5, with several combustion chambers, characterized in that that the vortex combustion chambers are arranged on opposing walls in such a way that that the mouths of the combustion chambers located opposite each other in pairs on the same Axis are.

For this purpose 1 BIsU drawings