DE1907758C

DE1907758C - Water tube boiler

Info

Publication number: DE1907758C
Authority: DE
Inventors: Willibald 3523 Grebenstein Kraus
Original assignee: Rheinstahl AG
Current assignee: Rheinstahl AG
Publication date: 1972-10-19

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserohrkessel mit kreisförmigem oder viekckigem Grundriß und Heizflächen aus einer Vielzahl von sich an Mai.tellinien berührenden senkrechten Rohren, die in Form von kreisförmigen oder vieleckigen ineinandergeschachtelter Zuglenkwände angeordnet und die oben und unten inVingförnvgen oder vieleckigen Sammlern eingeschweißt oder mit Umlenkbögen miteinander verbunden sind, mit mehrflutiger horizontaler Rauchgasströmune aus der innenliegenden, von einer als Verdampfer geschalteter. Zuglenkwand berandeten Brennkammer durch die aus jeweils zwei ineinandergeschachtelten Zuglenkwänden und anschließend durch die aus der äußeren Zugienkwand und dem Rauchkammermantel gebildeten hohen rechteckigen Querschnitte zum Rauchgasabzug, wobei der Rauchgasdurchtritt von Gasse zu Gasse durch jeweils eine schmale hohe, sich über die ganze Länge der Rohre erstreckende Aussparung in den Zuglenkwänden erfolgt und wobei die einzelnen Rauchgasströme sich wiederholt trennen und vereinigen.The invention relates to a water pipe boiler with a circular or square plan and heating surfaces from a multitude of vertical tubes touching each other on the valley lines, which are in the form of circular or polygonal nested drawbars and the top and below inVingförnvgen or polygonal collectors welded in or connected to one another with deflection bends, with multi-flow horizontal Flue gas flow from the inside, from one switched as an evaporator. Zuglenkwand edged combustion chamber through the two nested one inside the other Zuglenkwhnen and then through the from the outer Zugienkwand and the Smoke chamber jacket formed high rectangular cross-sections for the smoke outlet, whereby the smoke gas passage from alley to alley through a narrow high one that runs the entire length of the pipes extending recess takes place in the Zuglenkwhnen and wherein the individual flue gas flows repeatedly separate and unite.

Derartise Wasserrohrkesse! sind bisher nur als Verdampferkessel bekannt. Sofern je nach Anwendungsfal'l ein Vorwärmer oder Überhitzer erforderlich war, so wurden derartige Aggregate als zusätzliche und somit platzbeanspruchende Bauwerke erstellt. Such a water pipe kettle! are so far only known as an evaporator boiler. If, depending on the application a preheater or superheater was required, such units were used as additional and thus space-consuming structures are created.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserrohrkessel mit den bekannten Vorteilen der vorstehend beschriebenen Rauchgasführung zu entwickeln, der geeignet ist, größere und größte Einheitsleistungen und hohe Drücke — auch mit Überhitzer und auch mit Speisewasservorwärmer — zu verwirklichen.The invention is based on the object of providing a water tube boiler with the known advantages of To develop flue gas duct described above, which is suitable for larger and larger unit outputs and high pressures - also with superheaters and also with feed water preheaters realize.

Diese Aufgabe wird erfindungsgernäß dadurch gelöst, daß in der Rauchgasse zwischen der inneren, als Verdampfer geschalteten, als Zuglenkwand gestalteten Heizfläche und der dieser mit Abstand umgebe.■-den äußeren, teils als Verdampfer, teils als Überhitzer geschalteten und als Zugienkwand gestalteten Heizfläche eine als Überhitzer geschaltete Heizfläche und in der in Rauchgasströmungsrichtung folgenden Rauchgasse zwischen der äußeren, als Zugienkwand gestalteten Heizfläche und dem Rauchkammermantel eine ais Vorwärmer geschaltete Heizfläche angeordnet sind, wobei die als Überhitzer und Vorwärmer geschalteten Heizflächen aus senkrechten Rohren bestehen, deren Mittenabstände gleich oder größer sind als die Rohrdurchmesscr.This object is achieved according to the invention in that in the smoke passage between the inner, as Evaporator switched, designed as a drawbar wall Heating surface and the area surrounding it. ■ -the outer, partly as an evaporator, partly as a superheater switched heating surface designed as a Zugienkwand a heating surface switched as a superheater and in the smoke lane following in the direction of flow of the smoke gas between the outer one, as a pulling wall designed heating surface and the smoke chamber jacket a heating surface switched as a preheater is arranged where the heating surfaces switched as superheaters and preheaters consist of vertical pipes, whose center-to-center distances are equal to or greater than the pipe diameter.

Eine individuelle Anpassung an die Auslegungserfordernisse des Vorwärmers und des Überhitzers sowie an die Temperaturverteilung innerhalb des Kessels erfolgt dadurch, daß bei Heizflächen mit Samm-An individual adaptation to the design requirements of the preheater and superheater as well to the temperature distribution within the boiler takes place in that for heating surfaces with collecting

iern in die oberen und unteren, die senkrechten Rohre der Heizflächen verbindenden Sammler Trennscheiben eingesetzt werden, durch die die Sammler in kleinere Abschnitte unterteilt werden. Soll hierbei die Anzahl der" parallel aufwärts und abwärts durchströmten Rohre gleich groß sein, so erfolgt die Anordnung der Trennscheiben in der Weise, daß die oberen und unteren Sammlerabschnitte jeweils gleich groß und um eine halbe Sammlerabschnittslänge versetzt sind. Durch entsprechende Anordnung der Trennscheiben können je nach Auslegungserfordernis in Strömungsrichtung des durchströmenden Mediums stufenweise Querschnittserweiterungen oder Quer schnittsverengungen vorgenommen werden, wobei die Anzahl der vom Sammler wegführenden parallel durchströmten Rohre entweder giößer oder kleiner ist als die Anzahl der zum Sammler hinführenden parallel durchströmten Rohre. Separating disks are inserted into the upper and lower collectors connecting the vertical tubes of the heating surfaces, by means of which the collectors are divided into smaller sections. Is intended here to the number of "parallel upward and downward flow-through tubes may be the same size, so the arrangement of the blades takes place in such a way that the upper and lower header portions are each offset the same size and one-half header section length. By appropriate arrangement of the blades may vary Depending on the design requirements, in the flow direction of the flowing medium, stepwise cross-sectional enlargements or cross-sectional constrictions are made, the number of parallel flow pipes leading away from the collector being either greater or smaller than the number of parallel flow pipes leading to the collector.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden r.äher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

F i g. 1 schematisch einen Querschnitt durch einen aus vier ineinandergeschachtelten Heizflächen aufgebauten Wasserrohrkessel,F i g. 1 schematically shows a cross section through one made up of four nested heating surfaces Water tube boiler,

F i g. 2 einen Ausschnitt aus der Abwicklung einer Heizfläche mit oberen und unteren ringförmigen Sammlern,F i g. 2 shows a section from the development of a heating surface with upper and lower ring-shaped Collectors,

F i g. 3 einen schematischen Ausschnitt einer Heizfläche mit Umkehrbögen und Rippenrohren.F i g. 3 shows a schematic section of a heating surface with return bends and finned tubes.

In F i g. 1 sind die Heizflächen 1, 2, 3 und 4 konzentrisch angeordnet, wobei die Heizflächen 1 und 3 als Zuglenkwände mit tangierenden Rohren ausgebildet sind. Die Heizfläche 1 ist als Verdampfer geschaltet (die Verdampferrohre sind durch Schraffierung in der Schnittfläche gekennzeichnet). Alle Rohre der Heb.fläche 1 werden vom Siedewasser aufwärts durchströmt und sind unten und oben in ringförmigen Sammlern eingeschweißt. Die Einschweißenden der Rohre sind eingezogen, um eine tangierende Rohranordnung zu erreichen. Die Heizfläche 3 bes'rht ebenfalls aus tangierenden Rohren sowie oberen und unteren Ringsammlern. Ein Teil der Heizfläche 3 besteht aus Verdampferrohren (schraffiert gezeichnet), die vom Siedewasser aufwärts durchströmt werden, und gemäß Fig. 2 aus Überhitzer.ohren 6, die aufwärts und abwärts durchströmt werden. Unmittelbar an die Verdampferrohie schließen die vom Sattdampf beaufschlagten Überhitzerrohre 6 an. Die ringförmigen Sammler sind zwischen Verdampferteil und Überhitzerteil mediumseitig getrennt. Indem mit zunehmender Überhitzung der Volumenstrom ebenfalls zunimmt, während die Rauchgastemperatur und damit die erforderliche Rohrinnenkühlung abnehmen, ist es sinnvoll, die Anzahl der parallel durchströmten Rohre entlang des Umfangs entsprechend zu erhöhen. In Fig. 1, the heating surfaces 1, 2, 3 and 4 are arranged concentrically, with the heating surfaces 1 and 3 being designed as drawbar walls with tangent pipes. The heating surface 1 is connected as an evaporator (the evaporator tubes are indicated by hatching in the sectional area). Boiling water flows through all pipes of the lifting surface 1 upwards and are welded into ring-shaped collectors at the bottom and at the top. The welded ends of the pipes are drawn in in order to achieve a tangential pipe arrangement. The heating surface 3 is also made up of tangential pipes and upper and lower ring collectors. Part of the heating surface 3 consists of evaporator tubes (shown hatched) through which the boiling water flows upwards, and according to FIG. 2 from Überhitzer.ohren 6, which are flowed through upwards and downwards. The superheater tubes 6 acted upon by the saturated steam are directly connected to the evaporator tube. The ring-shaped collectors are separated on the medium side between the evaporator part and the superheater part. Since the volume flow also increases with increasing overheating, while the flue gas temperature and thus the required internal pipe cooling decrease , it makes sense to increase the number of parallel pipes along the circumference accordingly .

Mit den in F i g. 2 angegebenen Richtung^pfeilern ist dargestellt, daß zunächst drei Rohre aufwärts, dann vier Rohre abwärts und schließlich für ι Rohre aufwärts durchströmt werden. Im oberen Ringsammler 7 und unteren Ringsammler 8 finden axiale Strömungen statt. Sie dienen somit gleichzeitig als Mischräume. Eingebaute Trennscheiben 9 sorgen für die Umlenkung der Dampfströme. Entsprechend dem symmetrisch gemäß Pfeilrichtung 10 in F i g. 1 abströmenden Rauchgas strömt auch der Dampf in der Heizfläche 3 symmetrisch zu beiden Seiten der Siedeis rohre von diesen bis zum Äauchgasaustrittsschlitz 11 der Heizfläche 3. With the in F i g. 2 indicated direction ^ pillars is shown that initially three pipes upwards, then four pipes downwards and finally for ι pipes upwards flow. Axial flows take place in the upper ring collector 7 and the lower ring collector 8. They thus serve as mixing rooms at the same time. Built-in separating disks 9 ensure that the steam flows are deflected. Corresponding to the symmetrical arrangement according to the direction of arrow 10 in FIG. 1 outflowing flue gas, the steam in the heating surface 3 also flows symmetrically on both sides of the boiling ice pipes from these to the smoke gas outlet slot 11 of the heating surface 3.

Die als Überhitzer geschaltete Heizfläche 2 mit oberen und unteren Umkehrbögen ist zwischen den ah Zuglenkwänden ausgebildeten Heizflächen 1 und ao 3 angeordnet. Gemäß Pfeilrichtung iO in F i g. 1 ist die Heizfläche 2 beidseitig von gleichtemperiertem Rauchgas durchströmt. Die lotrechten Überhitzerrohre der Heizfläche 2 haben irn gezeichneten Beispiel in Strömungsrichti-ng des Rauchgases einen as Mittenabstand, der größer ist als der Rohrdurchmc-The heating surface 2, which is connected as a superheater and has upper and lower reversing arcs, is arranged between the heating surfaces 1 and ao 3, which are designed as a pull-deflecting wall. According to the direction of the arrow OK in FIG . 1 , the heating surface 2 is flowed through on both sides by flue gas of the same temperature. In the example shown, the vertical superheater pipes of the heating surface 2 have a center-to-center distance in the flow direction of the flue gas, which is greater than the pipe diameter.

ser.ser.

Im gezeichneten Beispiel ist zwischen dem äußersten, als Zuglenkwand ausgebildeten Käfig 3 und dem Rauchkammermantel 12 der Käfig 4 angeord-In the example shown is between the outermost, designed as a drawbar cage 3 and the smoke chamber jacket 12 of the cage 4 is arranged

net. Dieser als Speisewasservorwärmer geschaltete Käfig 4 mit oberen und unteren Umkehrbögen 13 gemäß Fig. 3 und beispielsweise Rippenrohren 14 wird gemäß Pfeilrichtung 10 ebenfa"s beidseitig von gleichtemperiertem Rauchgas durchströmt. Außer-net. This cage 4, which is connected as a feed water preheater, has upper and lower reversing bends 13 according to FIG FIG. 3 and, for example, finned tubes 14 are also shown on both sides in the direction of arrow 10 Flue gas of the same temperature flows through. Except-

halb des Rauchkammermantels 12 ist die Isolierung 15 angebracht. Die Verbrennungsgsse strömen aus der Brennkammer 16 gemäß Pfeilrichtung 10 durch den Schlitz 17 des Käfigs 1. durch den Schlitz 11 des Käfigs 3 zum Austritt «8.half of the smoke chamber jacket 12, the insulation 15 is attached. The combustion gases flow out the combustion chamber 16 in the direction of arrow 10 through the slot 17 of the cage 1. through the slot 11 of the Cage 3 to exit «8.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß unter Beibehaltung der aus der Serienfertigung entnehmbaren Heizflächen aus sich an Mantellinien berührenden Rohren durch wahlweisen Einbau zusätzlicher Heizflächen in dieThe advantages achieved by the invention are in particular that while maintaining the out the series production removable heating surfaces from tubes touching on surface lines optional installation of additional heating surfaces in the

Rauchgassen und durch wahlweises Schalten der Strömung des Mediums innerhalb dieser zusätzlichen Heizflächen eine weitgehende Anpassung an individuelle Auslegungserfordernisse sowie an die im Kessel gegebene Temperaturverteiirng möglich ist, ohneSmoke lanes and by optionally switching the flow of the medium within these additional ones Heating surfaces allow extensive adaptation to individual design requirements as well as to those in the boiler given temperature distribution is possible without

zusätzlichen Bauraum zu beanspruchen, wobei die Vorteile der Serienfertigung und der vorgezogenen Druckprobe für die einzelnen Kesselabschnitte voll erhalten bleiben.to claim additional space, with the advantages of series production and the preferred Pressure test for the individual boiler sections are fully preserved.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Water tube boiler with a circular or polygonal plan and heating surfaces from one A multitude of vertical tubes touching each other on surface lines, which are in the form of circular ones or polygonal interlocking drawbars and the top and bottom welded in ring-shaped or polygonal collectors or with deflection bends with one another are connected, with multi-flow horizontal flue gas flow from the inner, of a combustion chamber edged as an evaporator, through the combustion chamber from each two nested drawbars and then formed by the outer drawbar wall and the smoke chamber jacket high rectangular cross-sections for the flue gas outlet, whereby the flue gas passage from alley to alley through a narrow high one that extends over the entire length of the pipes Recess in the 2 ', uglenkwhnen takes place and with the individual flue gas flows repeatedly separate and unite, marked by the fact that in the Smoke lane between the innc ° n as an evaporator switched and designed as a drawbar wall (I) and the surrounding this mi 'distance external, partly as overheated! switched heating surface (3) designed as a Zuglenkwari as an overheater switched heating surface (2) and in the following one in the flue gas flow direction Smoke lane between the outer heating surface (3) designed as a pull-deflecting wall and the smoke chamber jacket (12) a heating surface (4) connected as a preheater are arranged, the as Superheater and preheater switched heating surfaces consist of vertical pipes, whose Center-to-center distances are equal to or greater than the pipe diameter.

2. Water tube boiler according to claim 1, characterized in that in the case of heating surfaces with collectors, the upper and lower, the vertical tubes of the heating surfaces connecting collectors with separating disk! (9 ^ divided into header sections of equal length, each covering an even number of tubes, and the opposing upper and lower header sections are offset by half a header section length, with the number of adjacent parallel upward and downward flow pipes being the same.

3. Water tube boiler according to claim 1, characterized in that with heating surfaces with collectors the upper and lower headers connecting the vertical pipes of the heating surfaces with separating discs (9) divided into collector sections (7, 8) of different lengths and above and are arranged offset at the bottom in such a way that in the direction of flow of the M '.' medium flowing through the number of parallel flow pipes leading away from the collector is greater than that Number of adjacent pipes with parallel flow leading to the collector.

4. Water tube boiler according to claim 1, characterized in that with heating surfaces with collectors the upper and lower, the crawling Collectors connecting the pipes to the heating surfaces with separating disks (9) in collector sections (7. 8) of different lengths and are arranged above and below offset in such a way that in Direction of flow of the medium flowing through the number of those leading away from the collector parallel flow through pipes is smaller than the number of adjacent, parallel flow pipes leading to the collector.