DE1928952C

DE1928952C - Standing waste heat boiler, especially for burning sulfur or hydrogen sulphide

Info

Publication number: DE1928952C
Application number: DE19691928952
Authority: DE
Inventors: Frohmut 5900 Siegen Vollhardt
Original assignee: Siegener AG Geisweid, 5930 Hüttental-Geisweid
Filing date: 1969-06-07
Publication date: 1973-09-06

Description

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Die Erfindung betrifft einen stehenden Abhitzekessel, insbesondere zur Schwefel- oder Schwefelwasserstoff-Verbrennung mit quer zur Strömungsrichtung der Abgase gelegenen U-förmigen Auslauscherrohren, deren Enden in senkrechte, die Kesselwand bildende Verteiler- und Samme'.rohre münden.The invention relates to an upright waste heat boiler, in particular for burning sulfur or hydrogen sulfide with U-shaped exchanger tubes located transversely to the direction of flow of the exhaust gases, their ends in vertical distribution and collecting pipes forming the boiler wall flow out.

Die bei der Schwefelverbrennung oder Schwefelwasserstoffverbrennung entstehenden Gase haben einen 10 bis 15° oigen Schwefeldioxydanteil und daher einen verhältnismäßig hohen Schwefeltaupunkt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Abhitzekessel zu schaden, bei dem eine allseitige gleichmäßige Kühlung gegeben ist und damit örtliche Taupunklunterschreitungen vermieden werden. The ones in sulfur combustion or hydrogen sulfide combustion The resulting gases have a 10 to 15% sulfur dioxide content and therefore a relatively high sulfur dew point. The invention is therefore based on the object To damage a waste heat boiler, in which an all-round uniform cooling is given and thus Local falls below the dew point can be avoided.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Abhitzekessel der eingangs genannten Gattung vor, daß die Verteiler- und Sammelrohrc abwechselnd ncbcneinandcrliegende Steigrohre und Fallrohre sind und das eine Ende jedes Austauschcrrohrcs in ein Steigrohr, das andere Ende auf gleicher oder annähernd gleicher Höhe in ein Fallrohr mündet, wobei die Austauscherrohre parallel nebeneinander in mehreren horizontalen Ebenen übereinander angeordnet sind und die Austauscherrohre der einen Kessellängshälfte gegenüber den Austauscherrohren der anderen Kessellängshälfte in der Höhe deichmäßig gegeneinander versetzt sind.To achieve this object, the invention provides a waste heat boiler of the type mentioned at the beginning before that the distribution and collecting pipes alternately ncbcneinterenden riser pipes and Downpipes are and the one end of each exchange pipe c into a riser pipe, the other end into a downpipe at the same or approximately the same height opens, with the exchanger tubes parallel to each other in several horizontal planes are arranged one above the other and the exchanger tubes of one longitudinal half of the boiler opposite the exchanger tubes of the other longitudinal half of the boiler in the height of the dike are offset from one another.

Es ist em Abhitze-Wasserrohrkessel mit rundem Gaszu'-qu-TSchnitt bekannt (deutsche Gebrauchsrnusicrschrift 1915 138). bei dem U-fönrige Austauscherrohre quer zur Strömungsrichtung der AS-iiase vorgesehen sind, deren Enden in senkrechte, die kesselwänd bildende Verteiler- und Sammelrohre münden. Hierbei steht die Austauscherflächen-Ebene, die Ebene, in der die Schenkel und der Steg jedes der •J-förmigen Austauscherrohre angeordnet sind, senkrecht und die Verteiler- und Sammelrohre werden durch koaxiale und übereinandergelegene Rohrabschnitte gebildet. Eine Verteilung der Austauscher rohre derart, daß diese über ihre gesamte Länge uiul über den (iuszugquerschnitt gleichen oder annähernJ gleichen Abstand von ihren Nachbarrohren haben und damit gleiche Strömungsverhältnisse der Abga-,. über den Kesselquerschnitt bewirken, ist bei diesenbekannten Abhitzekessel nicht /u verzeichnen. Bei einem weiterhin bekannten Abhitzekessel (britische Patentschrift 4fö 247), bei dem im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Abhitzekessel, bei welchen-, die Austauscherrohre radial angeordnet sind, du· U-förmigen. gleichfalls in einer senkrechten Aiis-•auscherflüchenebene gelegenen Austauscherroh u von zwei gegenüberliegenden Seiten kammartig ineinandergreifen und sich über den Gaszugquerschnitt er strecken, ragen die Enden der Austauscherroh κ-durch die gemauerte Kesselwänd, was eine zusätzliche Ummantelung /ur Isolierung dieser aus dem Kessel ragenden Rohrenden und deren Überhit/ungsstüeke erforderlich macht. Mit den bekannten Abhitzekesseln ist eine allseitige gleichmäßige Kühlung zur Vermeidung einer Taupunktunterschreitung weder beabsichtigt noch erreichbar.It is known to be a waste heat water tube boiler with a round gas section 1915 138). with the U-shaped exchanger tubes transverse to the direction of flow of the AS-iiase are provided, the ends of which in vertical, the kesselwänd forming distribution and header pipes flow out. Here is the exchanger surface level, the level in which the legs and the web of each of the • J-shaped exchanger tubes are arranged vertically and the distribution and header pipes are formed by coaxial and superposed pipe sections educated. A distribution of the exchanger tubes such that they uiul over their entire length over the (pull-out cross-section same or approximateJ have the same distance from their neighboring pipes and thus the same flow conditions of the exhaust,. effect over the boiler cross-section is known in these Waste heat boiler does not record / u. In a still known waste heat boiler (British Patent 4fö 247), in which, in contrast to the Waste heat boilers described above, in which the exchanger tubes are arranged radially, you U-shaped. also in a vertical plane of the aisle located exchange tube u intermesh like a comb from two opposite sides and stretch over the gas cable cross-section, the ends of the exchangers protrude κ-through the brick boiler wall, what an additional sheathing / ur isolation of this from the Pipe ends protruding from the boiler and their overheating pieces makes necessary. With the known waste heat boilers, there is uniform cooling on all sides neither intended nor achievable to avoid falling below the dew point.

Ferner ist durch die USA.-Patentschrift 1 865 944 ein Dampfkessel mit an gegenüberliegenden Kessclhälften angeordneten Steigrohren als Verteilerrohre für parallel nebeneinander und in mehreren horizontalen Ebenen übereinander gelegene U-förmige Austauscherrohre bekannt, die quer zur Strömungsrichtiing der Rauchgase angeordnet sind, wobei die Austauscherrohre der einen KesseHängshälfte gegenüber den Austauscherrohren der anderen KesseHängshälfte ir. der Höhe gleichmäßig gegeneinander versetzt sind. Hierbei bilden jedoch weder die Steigrohre eine geschlossene Kesselwand noch stehen die Rohrköpfe aller Austauscherrohre mit Steigrohren und die Rohrenden aller Austauscherrohre mit Fallrohren in Verbindung, so daß der mit dem erfindungsgemäßen Abhitzekessel erreichbare stabile natürliche Umlauf des Wassers bzw. Dampfes und der gleichmäßige Wärmeübergang nicht zu verzeichnen ist.Furthermore, US Pat. No. 1,865,944 discloses a steam boiler with boiler halves on opposite sides arranged riser pipes as distribution pipes for parallel side by side and in several horizontal ones Levels of superimposed U-shaped exchanger tubes known, which are transverse to the direction of flow the flue gases are arranged, with the exchanger tubes facing the one Kesse hanging half the exchanger pipes of the other kettle hanging half are evenly offset from one another in height. In this case, however, neither the riser pipes form a closed boiler wall, nor are the pipe heads standing of all exchanger pipes with riser pipes and the pipe ends of all exchanger pipes with downpipes in Connection, so that the stable natural circulation achievable with the waste heat boiler according to the invention of the water or steam and the uniform heat transfer is not recorded.

Durch die Erfindung wird ein gasfester Druckmantel vorzugsweise in dem heißen Gasbereich durch Fall- und Steigrohre gebildet, so daß ein äußerst stabiler natürlicher Umlauf des Wassers bzw. Wasserdampfes entsteht, der einen gleichmäßigen Wärmeübergang gewährleistet.With the invention, a gas-tight pressure jacket is preferably through in the hot gas area Downpipes and risers formed, so that an extremely stable natural circulation of water or water vapor which ensures an even heat transfer.

Zu dem obengenannten Vorzug einer allseitig guten Kühlung des heißen Gasbereiches tritt bei dem erfindungsgemäßen Abhitzekessel die Möglichkeit hinzu, diesen insbesondere in seinem heißgehendenThe above-mentioned advantage of good cooling of the hot gas area on all sides occurs in the waste heat boiler according to the invention added the possibility of this in particular in its hot

Teil schnell und einfach auseinandernehmen zu können, um Steig- und Fallrohre wie Ausiauscherrohre auswechseln zu können.To be able to dismantle part quickly and easily, in order to be able to exchange ascending and descending pipes such as exhaust pipes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung liegen die Austauscherrohre der einen Kessellängshn'.fte mittel- oder unmittelbar auf den Rohren der zweiten Kess'.'lläneshälfte auf.In a further embodiment of the invention, the exchanger tubes of one boiler longitudinal section are located in the middle or directly on the pipes of the second half of the boiler on.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungscegenstandes sieht vor, daß die untersten Austauscherrohre mit ihrem U-förmig gebogenen Ende auf einem Ansatz, einer Nase od. dgl. des senkrechten Steig- und Fallrohre der zweiten Kessellängshälfte aufliegen. Ferner kann der durch die senkrechten Steig- und Fallrohre gebildete Kesselwandteil in Abschnitte unterteilt sein und d^;e Länge der Steig- und Fallrohre der Höhe dieser Abschnitte entsprechen.An advantageous embodiment of the invention provides that the lowermost exchanger pipes rest with their U-shaped bent end on a projection, a nose or the like of the vertical riser and downpipes of the second longitudinal half of the boiler. Furthermore, the boiler wall part formed by the vertical rising and falling pipes can be divided into sections and d ^; e The length of the riser and downpipes corresponds to the height of these sections.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abhitzekessels daiscst-ilU. F-s zeigtIn the drawing is an embodiment of the waste heat boiler according to the invention daiscst-ilU. F-s indicates

Fie.l den Abhitzekessel im Längsschnitt,Fie.l the waste heat boiler in longitudinal section,

F i g. 2 einen Querschnitt durch (\:n mit den Steig- und Fallrohren versehenen Teil des Kessels undF i g. 2 a cross-section through (\: n with the ascending and downpipes provided part of the boiler and

F i g. 3 eine Einzelheit der Anordnung der Austauscherrohre an den Steig- und Fallrohren.F i g. 3 shows a detail of the arrangement of the exchanger pipes on the ascending and descending pipes.

Der Abhitzekessel 1 ist als stehender Kessel in Turmbauform ausgebildet und ruht auf den Füßen 2. Am unteren Kesselende treten die bei der Verbrennung des Schwefels oder des Schwefelwasserstoffs entstandenen Abhitzegase durch den Kanal 3 in den Kessel I ein und steigen in Richtung des Pfeil"; 4 auf wärts. um den Kessel in Pfeilrichtung 5 am oberen Ende zu verlassen.The waste heat boiler 1 is designed as a standing boiler in the shape of a tower and rests on the feet 2. At the lower end of the boiler, those occur during the combustion of sulfur or hydrogen sulphide resulting waste heat gases enter boiler I through channel 3 and rise in the direction of arrow "; 4 towards. to leave the boiler in the direction of arrow 5 at the upper end.

Der Kessel ist in zwei Teile I und !I unterteilt, wobei der Teil II dem Abhitzegaseintrittskanal 3 zugekehrt ist. Der obere Teil I des Kesrds. dessen Mantel aus einem einfachen gasdichten Mantelblech 6 gebildet ist, weist die schlangenförmig verlegter Austauscherrohre 7 auf, die in Ringleitungen 8 münden, wobei der erzeugte Dampf bei 9 abgezogen wird.The boiler is divided into two parts I and! I, where Part II faces the waste heat gas inlet duct 3. The upper part I of the Kesrd. whose Jacket is formed from a simple gas-tight jacket sheet 6, has the serpentine laid Exchanger tubes 7 which open into ring lines 8, the steam generated being withdrawn at 9 will.

Der untere Teil II des Kessels weist eine Ummantelung auf, die im wesentlichen aus senkrecht nebeneinander stehenden Fall- und Steigrohren 10.11 gebildet wird, wobei sich auf dem größten Teil des Umfangs des so gebildeten Mantels 12 die parallelen Steig- und Fallrohre abwechseln. Zur Verdeutlichung dessen sind in Fig. 2 die Steigrohre ohne Schraffierung belassen, während die Fallrohre 11 eine solche zeigen. Die Steig- und Fallrohre sind mit entsprechenden Ringverteiler- und Ringsammelleitungen 13,15° 14 verbunden, die über nicht dargestellte Leitungen mit einer V/asser-Dampf-Trommel verbunden sind.The lower part II of the boiler has a jacket formed essentially from vertically adjacent downpipes and riser pipes 10.11 is, being on the largest part of the circumference of the shell 12 formed in this way, the parallel Alternate ascending and descending pipes. To clarify this, the riser pipes are shown in FIG. 2 without hatching leave, while the downpipes 11 show such. The risers and downpipes are with appropriate Ring distribution and ring collecting lines 13.15 ° 14 connected via lines not shown are connected to a water steam drum.

Die Rohre 10,11 sind an ihren Längsaniagestellen miteinander verschweißt, so daß ein geschlossener Mantel entsteht, der eine allseitige Kühlung des Gases im Innenraum des Kessels und damit die Vermeidung einer örtlichen Taupunktunterschreitung gewährleistet.The pipes 10, 11 are at their longitudinal installation points welded together, so that a closed jacket is created, which allows all-round cooling of the Gas in the interior of the boiler and thus the avoidance of a local dew point dropping below guaranteed.

Von jedem der in einem bestimmten Abstand von der Längsmittelebene M gelegenen Steigrohre 10 gehen übereinanderliegende haarnadelförmig gekrümmte Austauscherrohre 15 mit den Schenkeln 16, 17 aus, die in das dem Steigrohr benachbarte Fallrohr 11 münden,, wie dies in Fig. 2 zu erkennen ist.From each of the risers 10 located at a certain distance from the longitudinal center plane M , superimposed hairpin-shaped curved exchanger pipes 15 with the legs 16, 17 emanate into the downpipe 11 adjacent to the riser, as can be seen in FIG.

Die äußeren Rohre ISa kör η hierbei eine Ausnahme machen und nicht in unmittelbar benachbartes Steigrohr bzw. Fallroh: münden, vielmehr ein solches Rohr überspringen. Die Anordnung Jer Rohre 15 ist somit derart, daß die Rohre im Abstand übereinander gelegene Rohrflächen aus im Abstand nebeneinanderliegenden Haarnadelrohren 15 bilden. Da die Rohre einer Kessellängshälfte höher liegen als die entsprechenden Rohre der auf gleicher Hohe iielceenen zweiten Längshälfte, können die Rohrilachen der gegenüberliegenden Kessellängshai!;,·;·, mit ihren Rohren kammartig ineinandergeschoKn werden, wie dies aus der Zeichnung zu erkennen im. wo in F ie. 2 die in ausgezogener Linie dargestellten Rohre 15 ""der KessellängshäTftc III zugeordnet sin,;. während die strichpunktierten Rohre 15 der links d .·.· Kessellängsmiitelebene gelegenen Kesselhälfte IV .-;.-aeordnct sind. Da die Rohre der beiden Hälften Ii' IV höhen- und seitenmatfig versetzt sind, ergibt m. ein zick-zack-förmiger Verlauf der Abhitze;.:.!-.■ durch den Teil II de> Kessels.The outer pipes ISa kör η make an exception here and do not open into a directly adjacent riser pipe or downpipe, but rather jump over such a pipe. The arrangement Jer tubes 15 is thus such that the tubes at a distance above each other preferred tube surfaces form of juxtaposed spaced hairpin tubes 15 °. Since the tubes of one longitudinal half of the boiler are higher than the corresponding tubes of the second longitudinal half at the same height, the tubes of the opposite longitudinal boiler can be shot together with their tubes like a comb, as can be seen from the drawing in. where in F ie. 2 the pipes 15 "" shown in solid lines are assigned to the boiler longitudinal section III; ., while the dash-dotted tubes 15 of the left d · Kessellängsmiitelebene boiler half located IV .-; .- are aeordnct. Since the pipes of the two halves Ii 'IV are staggered vertically and laterally, the result is a zigzag course of the waste heat;.:.! -. ■ through part II of the> boiler.

Das Eintrittsende 18 der haarnadelförmigcn Ai:- tauscherrohre in ein Steigrohr (Fi₁;. 2) kann eu\.i· höher lieeen als die Einmündung des Endes 19 d. Haarnadelrohr in das entsprechende Fallrohr. i^ä h die Rohre 15 sind gegenüber ihrer gemeinsamen horizontalen Ebene etwas geneigt, bilden dennoch ι in. geschlossene Fläche, wie s^;; in F i g. 2 dargestellt ioThe inlet end 18 of the hairpin-shaped exchanger pipes in a riser pipe (Fi ₁ ;. 2) can be eu \ .i · higher than the confluence of the end 19 d. Hairpin tube in the corresponding downpipe. i ^ä h the tubes 15 are compared to their common horizontal plane slightly inclined, nevertheless form ι in closed area, such as ^s. ; in Fig. 2 shown io

Zum Auseinandernehmen des Kesselteils II v.erden, absesehen \on den Ringleitungen 13, 14 an .Ln beiden Stellen 20. 21 (Fig. 2). die Verschweißtini:. ;i zwischen den benachbarten Rohren 22. 23 und 24. 25. die beidseitig der Längsmittelebene Λ/ gelegen sna. getrennt, so daß die Rohre 15 der Kesselhälfte 111 von denen der Kessellängshäifte IV getrennt werden können, indem die Austauscherrohre der Hälfte III in Richtung des Pfeils S aus ihrer kammartigen L age zwischen den Rohren der Kessellängshälfte IV herausgezogen werden. Nach Auswechseln der Ke^eI-iängshälfte III gegen eine neue Kessellängshiilfte werden die Teile in der Weise wieder miteinander verbunden, daß die Schweißstellen zwischen den Rohren 22. 23 und 24. 25 wieder hergestellt werden.To dismantle the boiler part II, apart from the ring lines 13, 14 at both points 20. 21 (Fig. 2). the welded pins :. ; i between the adjacent tubes 22. 23 and 24. 25. the sna located on both sides of the longitudinal center plane Λ /. separated, so that the tubes 15 of the boiler half 111 can be separated from those of the boiler longitudinal half IV by pulling the exchanger tubes of half III in the direction of arrow S from their comb-like position between the tubes of the boiler longitudinal half IV. After replacing the boiler longitudinal half III with a new boiler longitudinal half, the parts are connected to one another again in such a way that the welds between the tubes 22, 23 and 24, 25 are restored.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, können die Kessellängshälften III. IV in untereinanderliegende Abschnitte A, B und C unterteilt werden, die. wie gleichfalls aus Fig. 1 zu erkennen ist, eine ungleiche Anzahl von Austauscherrohren 15 aufweisen, wobei der Abschnitte, der dem Abhitzeeintrittskanal 3 am nächsten gelegen ist, die geringste Anzahl an Austauscherrohren aufweist. Das Auswechseln von Rohrpaketen dieser Abschnitte erfolgt dementsprechend dadurch, daß man jeweils die Längshälfte eines Abschnitts von der anderen Längshälfte des gleichen Abschnitts trennt. Die Steig- und Fallrohre 10, 11 sind bei dieser Ausführungsform in der Länge dieser Abschnitte A, B vorgesehen, an ihrem unteren Ende bei 26 und 27 abgeschlossen und bilden dort eine Abstützung für den nächsthöheren Abschnitt.As can be seen from Fig. 1, the boiler longitudinal halves III. IV can be subdivided into subordinate sections A, B and C, which. As can also be seen from FIG. 1, have an unequal number of exchanger tubes 15, the section which is located closest to the waste heat inlet duct 3 having the smallest number of exchanger tubes. The exchange of tube stacks of these sections is carried out accordingly by separating the longitudinal half of a section from the other longitudinal half of the same section. The ascending and descending pipes 10, 11 are provided in this embodiment in the length of these sections A, B , closed at their lower end at 26 and 27 and there form a support for the next higher section.

Die Steig- bzw. Fallrohre besitzen Ansätze oder Nasen 28, auf die sich die Rohre 15c der untersten Austauscherfläche abstützen können. Zwischen de-n Rohren 15 können ferner in bekannter Weise Abstützelemente 29 vorgesehen werden.The riser or downpipes have lugs or lugs 28 on which the pipes 15c of the lowest Can support the exchanger surface. Support elements can also be used in a known manner between the tubes 15 29 are provided.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Vertical waste heat boiler, in particular for sulfur or hydrogen sulfide combustion, with U-shaped exchanger tubes located transversely to the direction of flow of the exhaust gases. the ends of which open into vertical distribution and collecting pipes forming the boiler wall, characterized in that the distribution and collecting pipes are alternately juxtaposed riser pipes and downcomers and one end of each exchanger pipe into a riser pipe, the other end at the same or approximately the same height in a Downpipe opens, the exchanger tubes being arranged parallel to each other in several horizontal planes one above the other and the exchanger tubes of one half of the Kessciläniis over the exchanger tubes of the other Kesscilänizshaltte are staggered in a known manner in -o in height.

2. Waste heat boiler according to claim 1, characterized in that the exchanger tubes (15) the one boiler longitudinal half (III or IV) directly or indirectly on the pipes (15) of the second Kesse hanging half (III or IV) rest on top.

3. Waste heat boiler according to claim 1 and 2, characterized in that the lowermost exchanger ^{pipes (1} S c) with their U-shaped bent ends, on a sowing '(28), a nose or the like. The vertical ascending and descending pipes ( 10, 11) of the second Kessellängshäjf'e (III or IV) rest.

4. Waste heat boiler according to claim 1 to 3, characterized in that the boiler wall part (II) formed by the vertical riser and downpipes (10, 11) is divided into sections (A, B, C) and the length of the riser and downpipes (10, 11) corresponds to the height of these sections.