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Mauerwerksloser Abhitzekessel für hohe Gaseintrittetemperaturen.
Die Erfindung betrifft einen mauerwerkslosen Abhitzekessel in Einzug-
bauweise
für hohe Gaseintrittstemperaturen, mit mehreren im Gaszug
übereinander
angeordneten herausnehmbaren üeizröhrenbündeln und Umfassungawänden,
die teilweise aus gasdicht geschweissten, an eine
Obertrommel mit
Fallrohren angeschlossenen Flossenrohrwänden bestehen.
Bei derartigen
Abhitzekesseln müssen hohe Abgaetemperaturverhältniese bei möglichst
wärmespannungslosem Zustand der Rauchgaszüge beherrscht werden.
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Bekannte Bauarten von Abhitzedampferzeugern weisen z.B.
eine grössere
Zahl von Rohrpaketen auf, die derart in einem doppelwandigen
Gehäuse
(Rauchgaszug) untergebracht sind, dann sowohl ein innerer als
auch
ein äusserer Blechmantel gebildet wird, wodurch wiederum
ein die
Rauchga$bündel umhüllender Kanal gebildet wird, der mit Lenkblechen
versehen
sein kann. Durch diesen äusseren Kanal wird zur Kühlung
des inneren Mantels
Luft geschickt. Die hohen Abgantemperaturverhältnisse können mit dieser
Konstruktion nicht ausreichend beherrscht
werden.
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Bei Abhitzekesseln kommt der bereits beschriebenen
Schwierigkeit hin-
zu, dann alle metallischen wand- und Druckteile
in einer bestimmten Temperaturzone liegen müssen. Diese muss insbesondere
in Abhängigkeit
des Temperaturwechsels der Abgase
über bestimmte Last- und auch
Druckbereiche eingehalten werden.
Sie wird bestimmt einerseits vom
Taupunkt der Rauchgase bzw. ,der Abgase nach
unten hin und anderer-seits nach oben hin vom Gastemperaturgebiet,
in dem Hoehtemperaturkorrosionen auftreten können. S02- und SO 3ha
itige Abbase, beispiels-
weise bei der Pyrit-Röstung bei S- oder
H2S-Verbrennung, erreichen
Konzentrationen von S02-Gehalten
bis zu 12 % und SO 3-Gehalten bis
zu 3 jG,
so dass die niedrigsten Temperaturen aller metallischen
Wandteile
über den gesamten Lastbereich des Kessels nicht unter
2500C
absinken dürfen.
Bei reinen schwerölgefeuerten Kesseln kann diese
Temperatur ohne
Gefahr bis 1500C absinken. Bekanntlich enthält Schweröl
einen ge-
wissen Anteil von Vanadium, das in Form von V205 ab 5800C zu Hoch-temperaturkorrosionen
an Stählen führt. Die maximale Wandtemperatur ist deshalb tunlichst unter
5800C zu halten.
Aus den zuvor geschildeten Erkenntnissen muss die
mauerwerkslose , Kesselkonstruktion an allen Stellen metallische Wandtemperaturen
zwischen 1500C bzw. 2500C (untere Bereiche, je nach Abgasbeschaffenheit)
und 5800C (oberer Bereich) haben.
Insbesondere bei staubhaltigen
und korrosiven Abgasen ist bei derartigen Kesseln ein starker
bzw. eins; starke Varachmutaung der nachgesohalteten Reizröhrenbündel
nicht zu vsrden..Auadiesein Grunde müssen diese Heiz röhrenbündel
sowohl cum Reinigen als auch zum Erneuern des öfteren
ausgebaut werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, einen dichten mauerwerks-
losen Abhitzekessel zu schaffen,
bei dem die kompletten Nachachaltzeizröhrenbündel mit einfachen Eitteln
ein- und ausgebaut werden
können, ohne dass im Innern des Kessels Schweissnähte
zum Heraus-
nehmen beseitigt und beim Hereinsetzen erneuert werden müssen,
Zur
Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass drei der
Umfassungawände
aus Flossenrohren gebildet sind, und die vierte
Wand aus einer Stahlkonstruktion
besteht, die Einechuböffnungen für die Reiaröhrenbündel aufweist,
die in einer mit der Stahlkon-
struktion verbundenen und abnehmbaren Kassette
eingeschwisat sind..
Mit dieser Konstruktion wird eine Wanddurchführung
von Rohren im
Bereich der Nachschaltheizflächen gebildet, die eine
volle Beaufaehlagung dieser Reizflächen bei höchsten Gaseintrittetemperaturen
ermöglicht.
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Die an sich bekannte Kassette dient sowohl der Abgasbegrenzung
nach
einer Seite des Kesselzuges als auch als Rohrhalterung und Abatützungselemente
des betreffenden Rohrbündels. Solche Kassetten kön-
nen dann
entsprechend dem Erfindungsgedanken verhältnismässig leicht
an ein
von Rohren gebildetes .Traggerüst spannungsfrei befestigt
werden.
Besonders wenn die Kassette und die die Kassette tragende
Konstruktion
luft- bzw. wassergekühlt sind, ist eine spannungsfreie
Konstruktion
jederzeit gewährleistet.
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Das Wesen der Erfindung wird also darin gesehen, dass
drei Seiten
des Gaszuges aus gasdichtgeschweissten Flossenrohrwfinden
und die
vierte Wand aus einer Stahlkonstruktion mit Einechuböffnungen
für die Rohrbündel bestehen, wobei die Flossenrohre und die Stahlkonstruktion den
gasdichten Gaszug bilden, und die Kassetten mit den Röhrentündeln die Einschuböffnungen
gasdicht abschliessen.
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Zum Erfindungsgedanken gehört auch, dass beispielsweise bei einem
sehr breiten Kessel nur die Vorder- und Rückwand aus Flossenrohren bestehen
und die Seitenwände aus der Stahlkonstruktion mit deL Ein-Schuböffnungen gebildet
sind, so dass die Röhrenbündel von beiden Seiten des Kessels eingeschoben werden
können und damit nur halb so lang zu sein brauchen. Desweiteren
kann bei einem grossen Kessel
auch noch eine mittlere Floseenrohrwand vorgesehen
und damit zwei Rauchgaszüge bebildet werden, wodurch die Einschuböffnungen in der
Breite unterteilt werden können. weitere Erfindungsgedanken sind in nachfolgenden
Ausführungsbeispielen näher beschrieben, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es
zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch den AbUtzekessel, Fig. 2 eine Ansicht
in Richtung des l,feiles C in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt gemäss Linie A-B
in Fig. 1, Fig. 4 eine vergrösserte Darstellung des Punktes
A in Fig, 1,
Fig. 5 eine vergrösserte Darstellung des
Funkten 8 in Fig. 4,
Fig. 6 einen Schnitt gemäss Linie C-D in fig.
2.
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Der Abhitzekessel 3 ist gemäss Pig. 1 in einem
Traggerüst 1, das
auf den Keeselhausboden 2 abgestützt ist,
freitragend #tufge#ängt. Dieser merwerkslose in Einzugbauwaise
dargestellte Ab?iitgokessel
besteht im wesentlichen aus den
vier Umfassungawänden 4 - 7, die den Gaszug 8 bilden. Dabei sind die Wände 4 - 6
als gasdicht geschweisste Flossenrohrwände ausgebildet und münden mit ihren Enden
jeweils in einen oberen Sammler 9 und einem unteren Verteiler 1o, die den Flossenrohrwänden
4 - 6 angepasst sind. Die Flossenrohrwände 4 - 6 können aus einzelnen Flossenrohren
11 bestehen, die in an sich bekannter Weise angewalzte Flossen aufweisen oder aber
aus glatten Rohren mit zwischezigeschweissten Stegen bestehen. Die Flossenrohrwände
4 - 6 werden durch Bandagen 12 gehalten, die aus U-Eisen
be-
stehen und entsprechend den Umfassungswänden U-förmig ausgebildet sind.
Unterhalb des Verteilers 1o ist ein Kompensator 13 vorgesehen, der mit einem
Gaseintrittsstutzen 14 verbunden ist. Der Gaseintrittsstutzen ist mit einer Isolierung
15 umgeben und auf einem Stützbock 16 abgestützt. Auf den: Sammler 9 ist ein Gasaustrittsstutzen
oder Umlenkstutzen 17 befestigt. Der gesamte Abhitzekessel 3 ist mittels der Aufhängung
18 in dem Traggerüst 1 derart aufgehängt, dass er sich frei nach unten entsprechend
der Wärmespannungen dehnen kann,-die von dem Kompensator 13 aufeefsx:gen werden.
Am Traggerüst 1 ist mittels der Aufhängungen 2o eine Obertrommel 19 aufgehängt,
von der Zuführungsleitunger. 21 zu Fallrof.ren 22 abgehen. Diene Fallrohre,
die einzeln oder in Gruppen am Ende der Flossenrohrwände 4 und 6 angeordnet sind,
bilden den Abschluns dieser Flossenrohrwände und sind mittels der Stege 35 mit den
letzten Rohren 30, 31 dieser Wände gas-dicht vereehweiset. Diese Fallrohre
22, die mit den Aufhän6unGen 18
verbunden sinu, bilden Lleichzeitig das
Traggerüst für eine Stahlkonstruktion, die die vierte Umfaasungewand 7 bildet.
Liese Stahl-konstruktion kann aus einem StUck bestehen und über die gesamte
Höhe
des Abhitzekessels reichen und lediglich an den Stellen,
an denen die Röhrenbündel eingeschoben werden, Einschuböffnungen,für diese Heizröhrenbündel
25 aufweisen. Im Ausführungsbeispiel bestehen diese Heizröhrenbündel 25 aus mehreren
Reizflächengruppen und zwar: 26 ist der Verdampfer I; 27 ist der Verdampfer
1I; 28 ist der Verdampfer 11I; 29 ist der tlberhitzer II und 3o ist der Überhitzer
I. Die Stahlkonstruktion kann derart ausgebildet werdex:, dass sie lediglach von
der. einzelnen Rohren 46 der Iieizröhrenbündel 25 gekühlt werden. vie Stahlkonstruktion
kann aber auch selbst als ein Kastenträgersyatem ausgebildet werden, das am Kühlmittelkreislauf
des Abhitzekessels angeschlossen ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Stahlkonstruktion
aus mehreren Einzelteilen gebildet und besteht im wesentlichen aus mei.reren-Kastenträgern
32, die übereinander angeordnet und mit den Fallrohren 22 verschweisst
sind. Zwischen den einzelnen Kastenträgern sind seitlich
an den
Fallrohren 22 abschluBstege 33 verschweisßt. Die Abschluss-Stege
können auch über die gesamte Länge der Fellrohre 22 angeordnet ,werden, so dass
sie gleichzeitig die seitliche Begrenzung der Ein-Schuböffnungen 24 darstellen,
ciie durch die Kastenträger 32 und die Fallrohre 22 gebildet werden. Fig.
2 zeigt eine äussere Ansicht einer EinechuböUnung 24. Zwischen den Fallrohren 22,
die hier beiden Seiten aus einer Lreierbruppe bestehen und mittels Verklammerungen
41 verbunden sind, sind ein oberer Kastenträger, ein un-
terer
Kastenräger 32b ein@eschweisot, die mit den *bsohlußetsgen 33
die Einschuböffnung
24 bilden.
Die Kastenträger 32 sind, wie Fig. 4 zeigt, aus
einem U-förmiLen Profil hergestellt, dessen Stege 36 nach aussen weisen unt mittels
der Schweissnaht 39 an den Fallrohren 22 und den Abschlußstegen 33 befestigt sind.
Soll der Kastentr-i.ger gleichzeitig gekühlt werden., so ist eine Dechplette 37
vorgesehen, die den Kühlraum 38 schafft. Dieser Raum kann entweder mit Luft
oder mit wessen gekühlt werden. Dabei können die Kastenträger 32 mit Rohren Y versehen:
sein, die sowohl die Aufhängung bilden als auch den Kühlmittelanschluss darstellen.
Der Abfluss des Kühlmittels kann in an sich bekannter Weise oder durch eine Verbindungsöffnung
4o im Fallrohr 22 erfolgen. Durch die gasdichte Verschweissung der letzten Flossenrohre
3o und 31 mittels der Stege 35 mit den Fallrohren 22 und den zuvor beschriebenen
Kastenträgern 32 mit den Abschlupetegen 33 ist auch die vierte Umfassungewand 7
- bis auf die Einschuböffnungen 24 - gasdicht mit
den übrigen
Umfassungawänden 4 bis 6 verbunden.
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Die Einschuböffnungen 24 werden mittels Kassetten 42 verschlossen,
die
aus einer Wanne mit nach aussen geneigten wänden 44 bestehen.
Die Wände
44 sind so angeordnet, dass sie mit den Stegen 36 der Kastenträger 32 und den AbsohluBetegen
33 fluchten und mittels einer gemeinsamen Schweissnaht verbunden werden
können. Nach Fig. 4 ist die
obere Kaesettenwand 44a mit dem
Steg 36 des darüber angeordneten
Kastenträgers 32 mittels einer Lippenschweisse
54 verbunden. Die
untere Kassettenwand 40 ist demgegenüber mit dem
Steg 36 des darun-
ter ang*axdneten Kastenträgers 32 mittels der
Lippenschweisse 54 ver-
bunden. Die Seitenwände 44c der Kassette 42 sind
mit den Abschlussstegen 33 und ebenfalls mittels der Lippenschweisse 54 dicht
ver-
bunden. Damit ist eine geschlossene und dichte Kesselwand
gebildet. Vorteilhafterweise sind die Neigungen der Wände 44 und der Stege 36 so
anzuordnen, dass keine Wärmeeinstrahlung bis zu den Schweissen 54 erfolgen kann.
Ausserdem muss der Übergang zwischen Boden 43 und Wand 44c so verlaufen, dass er
an den letzten Flossenrohren 3o bzw. 31 anliegt, um auch dadurch eine Einstrahlung
zu den Fallrohren zu vermeiden. Der glatte Boden 43 der Kassette 42 weist mehrere
Boienöffnungen 45
auf, durch die Rohre 46 der Heizröhrenbündel 25 hindurchgeschoben
und mit diesen dicht verschweisst sinn. Im Ausführungsbeiwiel ist
eine
besondere Konstruktion dargestellt, indem in die Öffnungen 45
Rohrnippel 47 eingeschweisst
sind. Die Rohrnippel sind mit einer Schweissnaht 57 befestigt, die bis auf den Grund
des Bodens 43 reicht, damit eine ausreichende Kühlung des Bodens 47 und damit der
gesamten Kassette 42 gewährleistet ist. Auch die Kassette 42 kann
zusätzlich
gekühlt werden. Zu diesem Zweck wird dann ein Deckel 45
eingesohweiss4 der den Kühlraum 56 bildet. Auch hier kann dieser Raum
entweder luft-oder wassergekühlt werden und dabei am Kesselsystem angeschlossen
sein
oder eine eigene Kühlung aufweisen.
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An der zum Gasraum 8 weisenden Stirnseite 58 der Rohrnippel
47 sind
. U-förmig gebogene Heizrohre 46 vorgesehen, deren beider
Enden jeweile mit einem Rohrnippel 47 verschweisst sind. An den äusseren
Stirnflächen 59 der Rohrnippel 47 sind entweder Verbindungsbögen
48
oder Verbindungsrohre 49 vorgesehen, die einerseits im Eintritts-
sammler
50 und andererseits im Austrittssammler 51 münden. Die Ver-
bindungsbögen
können auch innerhalb des Kühlraumee 56 angeordnet
sein.
Die
Sammler 50 und 51 sind mit Zuführ- und Abführleitunben 52, 53 versehen. Desweiteren
kann von dem oberen Sammler 50 in Fig. 4 eine Leitung zum Kühler vorgesehen
sein, dessen Rückleitung zum unteren Sammler 5o geführt ist. Ebenso kann von dem
unteren Sammler des Überhitzers II eine MD-Leitung abgehen. Die Montage bzw.
das Auswechseln der einzelnen Heizröhrenbündel 25 geschieht folgendermaesens Die
Kassetten 42 werden werkstattmüssig hergestellt und mit den Rohrnippeln 47 versehen.
Auch können die in der Werkstatt hergestellten U-Rohre 46 vor der Montage in die
Kassetten eingeschweisst werden. Hiernach werden die Verbindungsbögen 48 und die
Verbindungsrohre 49 eingeschweisst. Ganz zum Schluss kann dann der Deckel 55 aufgesetzt
werden. In diesem Zustand werden die Kassetten 42 almd die Einschuböffnungen 24
eingeschoben und mittels der Lippenschweisse 54 gasdicht mit dem Kessel verbunden.
Zum Ausbauen der Heizröhrenbündel 25 wird die Schweissnaht 6o zwischen den
Sammlernippeln und den Verbindungsrohren 49 gelöst und sodann die Lippenschweisse
54 entfernt. Jetzt kann das gesamte Röhrenbündel 24 herausgenommen und entsprechend
erneutert oder gereinigt werden. Das Ein-setzen des ausgebesserten Röhrenbündels
25 geschieht dann wieder in
der zuvor beschriebenen Weise.
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Die Erfindung ist nicht an das dargestellte Auaführungabeiapiel ge-bunden.
So können bepw. nicht nur eine sondern auch zwei umfassungewände mit,
Einachuböffnungeb, versehen sein, von denen in einer Wand
sowohl
:.uhrere übereinander als auch mehrere nebeneinander angeord-net sind.