DE1938043A1

DE1938043A1 - Flow boiler

Info

Publication number: DE1938043A1
Application number: DE19691938043
Authority: DE
Inventors: Michel Dr-Ing Rupprecht
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1969-07-26
Filing date: 1969-07-26
Publication date: 1971-01-28
Also published as: US3670703A; GB1300380A

Description

Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Erlangen, 25.7.69Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Erlangen, July 25, 69

Werner-von-oiemens-Str.Werner-von-oiemens-Str.

Unser Zeichen: PLA 69/5606 Skn/DiOur reference: PLA 69/5606 Skn / Di

DurchlaufkesselFlow boiler

Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchlaufkessel, bei dem zumindest ein Teil der Feuerraumwände durch senkrechte verschweißte Rohr-Steg-Rohr-Systeme gebildet sind. Bei einem bekannten Kessel dieser Bauart, der mit unterkritischem Druck betrieben wird, sind zur Vermeidung von Filmverdampfungserscheinungen die Rohre innen mit Rippen oder anderen Aufrauhungen versehen. Bei Betrieb mit überkritischem Druck müssen diese Kessel unter Anwendung eines Steigrohr-Fallrohr-Systems mit einem einzigen Fallrohr auch beim Anfahren stets überkritisch betrieben werden, weil bei diesem System Dampf-Wasser-G-emische nicht ohne weiteres gleichmäßig auf eine größere Anzahl von Fallrohren.verteilt werden können.The invention relates to a once-through boiler in which at least some of the furnace walls are formed by vertical welded tube-web-tube systems. At a known boiler of this type, which is operated with subcritical pressure, are to avoid film evaporation phenomena the tubes are provided with ribs or other roughening on the inside. When operating with supercritical pressure these boilers, using a riser-downpipe system with a single downpipe, are always supercritical, even when starting up be operated, because in this system steam-water-mixture does not readily apply evenly to a larger number can be distributed by downpipes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile die Rohr-Steg-Rohr-Systeme so zu bauen, daß auch ein Anfahren und gegebenenfalls ein Dauerbetrieb mit unterkritischem Druck möglich wird.The invention is based on the object while avoiding of these disadvantages to build the tube-web-tube systems so that start-up and, if necessary, continuous operation with subcritical pressure becomes possible.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Durchlaufkessel mit aus senkrechten verschweißten Rohr-Steg-Rohr-Systemen gebildeten Feuerraumwänden Steigrohre mit innenliegenden Fallrohren versehen sind. Dadurch erhalten die beheizten Steigrohre größere Durchmesser, sodaß mit einer geringeren Anzahl von "Steigrohren für die Brennkammerwände ein größerer Massendurchfluß erzielt werden kann. Zwangsläufig ergibt sich damit eine wärmeelastischere Konstruktion mit weniger Parallel-The invention consists in that with a flow boiler Firebox walls formed from vertical, welded pipe-web-pipe systems, riser pipes with internal downpipes are provided. This gives the heated riser pipes larger diameter, so that with a smaller number of "Risers for the combustion chamber walls have a greater mass flow rate can be achieved. This inevitably results in a more thermally elastic construction with fewer parallel

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strängen, sodaß ein solcher Kessel schneller angefahren werden Kann, ohne daß die Gefahr von unzulässigen Spannungen in den horizontalen Zugbändern"zu befürchten ist.strands, so that such a boiler started up more quickly Can be without fear of inadmissible tension in the horizontal tension straps ".

Die Erfindung ermöglicht, daß zwei oder mehr derartige Systeme ineinander geschachtelt und nacheinander durchflossen werden. Auch hierbei ist eine gleichmäßige Verteilung des Dampf-Wasser-Gemisches auf den nächsten Durchgang möglich, da in den oberen Verteilungssammlern keine nennenswerten Querströmungen herrschen. Die im Innern der beheizten Steigrohre befindlichen Fallrohre können dabei mit geringen Wandstärken von beispielsweise nur 2 mm bemessen werden, da sie ja nur eine außerordentlich geringe Druckdifferenz, die kaum mehr als 5 bis 10 atü beträgt, auszuhalten haben. Bei diesen Systemen wirkt es sich darüber hinaus günstig aus, daß sämtliche Verteilungssammler im Bereich der Kesseldecke liegen.The invention enables two or more such systems to be nested in one another and flowed through one after the other. Here, too, an even distribution of the steam-water mixture over the next pass is possible, since in there are no significant cross-currents in the upper distribution collectors. The inside of the heated riser pipes Downpipes located can be dimensioned with small wall thicknesses of, for example, only 2 mm, since they only an extraordinarily small pressure difference that is hardly any more than 5 to 10 atmospheres have to endure. With these Systems it also has a beneficial effect that all distribution collectors are in the area of the boiler roof.

Zur Abstandshalterung des Innenrohres gegenüber den Innenwänden des Außenrohres können aufgeschweißte Nocken vorgesehen sein, wobei man diese z.B. in Abständen von 1 bis 2 Metern auf dem Fallrohr außen an drei Punkten des Umfanges verteilt anbringt. Gegebenenfalls kann man.diese Nocken unterschiedlich lang wählen oder längs einer Mantellinie des Rohres ganz weglassen, sodaß das Fallrohr exzentrisch liegt :oder im Extremfall einseitig an der Innenwand des Steigrohres anliegt. Man wird dann das Fallrohr an der nicht beheizten Seite an der Innenwand des Steigrohres anliegen lassen.To keep the inner tube spaced from the inner walls of the outer tube, welded-on cams can be provided, These are distributed e.g. at intervals of 1 to 2 meters on the outside of the downpipe at three points on the circumference attaches. If necessary, you can choose these cams of different lengths or entirely along a surface line of the pipe omit, so that the downpipe is eccentric: or in extreme cases rests on one side against the inner wall of the riser pipe. The downpipe is then connected to the unheated side let it rest against the inside wall of the riser pipe.

Die der Abstandshalterung dienenden Nocken können weiterhin durch ihre Formgebung eine Verwirbelung der Strömung hervorrufen oder die Strömung in ganz bestimmte Bahnen lenken. So können beispielsweise durch Schrägstellen flacher Nocken Umlenkungen der Strömung erfolgen, sodaß die aufsteigende Arbeitsmittelströmung schraubenförmig sich hochwindet. Gegebenenfalls kann auch ein aufgeschweißtes durchgehendes Flacheisen eine Rotationsströmung um das innere Fallrohr erzwingen. In aJLlen diesen- Fällen kann man auf einfachere Art Turbulenzen der Strömung herbeiführen und damit FiIm-The cams used for the spacer can also cause turbulence in the flow due to their shape or direct the flow in very specific paths. For example, by inclining flat cams, the flow can be deflected so that the ascending Working medium flow winds up in a helical manner. If necessary, a welded-on continuous Flat iron a rotational flow around the inner downspout force. In all of these cases, simpler ones can be used Bring about a kind of turbulence in the flow and

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Verdampfungserscheinungen vermeiden, als wenn man die bisher übliche, wesentlich aufwendigere Innenberippung der Rohre wählt.Avoid evaporation phenomena than if you choose the much more complex inner ribbing of the tubes, which has been customary up to now.

Die Ein- und Austrittssammler können Übereinander angeordnet werden und längs des Umfangs der Feuerraumwand mehrfach unterteilt sein. In ihren Zuführungsleitungen lassen sich Drosselventile zur Anpassung des Arbeitsmitteldurchflusses an die Beheizung des entsprechenden Rohrabschnittes anbringen. An der Unterseite der Rohre können Kappen angeschweißt sein, um die Strömung unten umzulenken. Für den Fall, daß das System entwässerbar gebaut werden soll, können diese Kappen mit Entwässerungsanschlüssen versehen sein. Man kann dann beispielsweise die Umkehrenden der einzelnen zu einem gemeinsamen Abschnitt gehörigen Rohre über eine Druckausgleichsleitung mit Entwässerungsventil miteinander verbinden.The inlet and outlet collectors can be arranged one above the other are divided several times along the circumference of the furnace wall be. Throttle valves can be installed in their supply lines to adapt the flow of working medium to the heating of the corresponding pipe section. Caps can be welded to the underside of the pipes to protect the Divert flow below. In the event that the system is drainable is to be built, these caps can be provided with drainage connections. You can then for example the reversing ends of the individual pipes belonging to a common section via a pressure equalization line Connect the drain valve together.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung'wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, zum Teil schematischer Darstellung. Gleiche oder einander entsprechende T_eile sind in sämtlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing. The figures show exemplary embodiments in their parts that are essential for the invention in a greatly simplified, partly schematic representation. The same or corresponding T _e ile are provided in all figures with the same reference numerals.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel tritt das Arbeitsmittel in Richtung des Pfeiles 1 in einen Verteiler 2 ein, der im Bereich der Kesseldecke' angeordnet ist.Durch eine Anzahl von Fallrohren, von denen im dargestellten Ausführungsbeispiel die Fallrohre 3 und 4 gezeigt sind, strömt das Arbeitsmittel in Richtung der Pfeile 5 und 6 nach unten.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the working medium enters a distributor in the direction of arrow 1 2, which is arranged in the area of the boiler roof The working medium flows through a number of downpipes, of which the downpipes 3 and 4 are shown in the illustrated embodiment in the direction of arrows 5 and 6 downwards.

Die Fallrohre 3 und 4 befinden sich im Innern von Steigrohren 7 und 8, die mit in der Zeichnung nicht näher dargestellten Stegen versehen und in bekannter Weise miteinander verschweißt sind, sodaß sich auf diese Weise eine gasdichte Feuerraumwand ergibt.The downpipes 3 and 4 are located inside the riser pipes 7 and 8, which are not shown in detail in the drawing Bars are provided and welded together in a known manner, so that in this way a gas-tight furnace wall results.

Wie die Darstellung weiterhin erkennen läßt, enden die Fallrohre 3 und 4 im unteren Bereich der beheizten Steigrohre 7 und 8 oberhalb deren Kappen 9 und 10, sodaß die Strömung.in Rich-As the illustration also shows, the downpipes 3 and 4 end in the lower region of the heated riser pipes 7 and 8 above their caps 9 and 10, so that the flow.

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tung der Pfeile 11 und 12 umgelenkt, wird und im äußeren Bereich, wie durch die Pfeile 13» 14, 15 und 16 angedeutet ist, hochsteigend in den Austrittssammler 17 mündet.direction of arrows 11 and 12 is deflected, and in the outer area, As indicated by the arrows 13 »14, 15 and 16, it opens into the outlet header 17 in an ascending manner.

Die Wandstärke der Fallrohre kann dort, wo sich diese innerhalb der Steigrohre und der Austrittssammler befinden, außerordentlich dünn bemessen werden, da hier nur ein geringer Differenzdruck herrscht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind weiterhin die unteren Kappen 9 und 10 mit Anschlußrohrstücken 18 und 19 versehen, die zu einer gemeinsamen Sammelleitung 20 geführt sind. Diese Leitungen sind mit geeigneten Entwässerungsventilen verbunden. Darüber hi- ' naus können mit diesen Sammelleitungen gegebenenfalls auch kleine Unterschiede der Beheizung und Durchströmung in den einzelnen parallelen Rohren ausgeglichen werden, da eine solche Leitung ja auch als Druckausgleichsleitung wirksam ist.The wall thickness of the downpipes can be extraordinary where they are located within the riser pipes and the outlet headers be dimensioned thin, since there is only a small differential pressure here. In the illustrated embodiment, the lower caps 9 and 10 are still with connecting pipe pieces 18 and 19, which are led to a common collecting line 20. These lines are connected to suitable drainage valves. In addition, these collecting lines can also be used if necessary small differences in heating and flow in the individual parallel pipes are compensated for, as one Such a line is also effective as a pressure equalization line is.

Das in den Figuren 2 und 3 dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Hintereinanderschaltung von zwei Rohrsystemen gemäß Figur 1, wobei naturgemäß auch im gleichen Sinne eine Hintereinanderschaltung von weiteren solchen Rohrsystemen vorgenommen werden kann. Der Austrittssammler 18 des ersten Rohrsystems stellt hier gleichzeitig den Eintrittsverteiler für das nachfolgende System dar. In gleicher Weise wie das erste System enthalten hier die beheizten Steigrohre 21 und 22 in ihrem Inneren Fallrohre 23 und 24. Das Arbeitsmittel verläßt die Steigrohre 21 und 22 über ein getrenntes oder von den Rohren 21, 22 abgebogenes Rohrstück 25, 26 und gelangt zum Austrittssammler 27· Für das zweite System ist für die Entwässerung eine getrennte Sammelleitung 28 vorgesehen, wobei von den unteren Abschlußkappen 29 und 30 Rohrverbindungen 31 und 32 zur Sammelleitung 28 hergestellt sind.The embodiment shown in Figures 2 and 3 relates to the series connection of two pipe systems according to FIG. 1, whereby naturally also in the same sense a series connection of further such pipe systems can be made. The outlet header 18 of the first pipe system here also represents the inlet distributor for the following system. In the same way like the first system, the heated riser pipes 21 and 22 contain downpipes 23 and 24 in their interior leaves the riser pipes 21 and 22 via a separate pipe section 25, 26 and which is bent away from the pipes 21, 22 reaches the outlet collector 27 For the second system a separate collecting line 28 is provided for the drainage, pipe connections 31 and 32 to the collecting line 28 being made from the lower end caps 29 and 30 are.

Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Fallrohr 33 exzentrisch innerhalb des Steigrohres 34 angeordnet ist. Als Abstandhalter sindFigure 4 shows a cross section through an embodiment of the invention, in which the downpipe 33 is arranged eccentrically within the riser pipe 34. As spacers are

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dabei Nocken 35, 36 und 37 in gewissen Abständen übereinander angeordnet. Dabei kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß d-as Innenrohr an einer Seite ganz an der Innenwandung des Außenrohres anliegt, wobei diese Berührungsstelle der Beheizung abgewandt ist. Man kommt hierbei mit zwei oder sogar nur einem einzigen Nocken am Umfang aus.cams 35, 36 and 37 arranged one above the other at certain intervals. The arrangement can also be made in such a way that that the inner tube rests entirely on one side of the inner wall of the outer tube, this contact point being the heating is turned away. You can get by with two or even just a single cams on the circumference.

Die Nocken 35, 36, 37 können gegebenenfalls auch in Form schräg gestellter Schaufeln ausgebildet sein, um auf diese Weise zusätzlich zur Längsbewegung des Arbeitsmittels auch eine Querbewegung herbeizuführen. Insbesondere in den Fällen, in denen das Innenrohr allseitig umströmt wird, kann auf diese Weise eine Drallströmung angeregt werden, die den Wärmeübergang zum Arbeitsmittel erleichtert. An Stelle von Nocken oder zusätzlich können auch wendeiförmige Bänder angeschweißt werden, die damit eine Drehströmung des Mediums erzwingen. Mit allen diesen Mitteln ist es auf einfachere Weise möglich, Turbulenzen, Rotationsströmungen oder dergl. zu erzeugen, als dies mit den weit aufwendigeren Innenberippungen von V-erdampferrohren, wie sie bisher vielfach üblich waren, erreicht wird.The cams 35, 36, 37 can optionally also be designed in the form of obliquely positioned blades in order in this way to bring about a transverse movement in addition to the longitudinal movement of the work equipment. Especially in cases in flow around the inner tube on all sides, a swirl flow can be stimulated in this way, which increases the heat transfer to the work equipment facilitated. Instead of cams or in addition, helical strips can also be welded on, which thus force a rotary flow of the medium. With all these means it is possible in a simpler way to avoid turbulence, To generate rotational currents or the like. Than this with the far more complex inner ribs of V-evaporator tubes, such as they have been common up to now, is achieved.

8 Patentansprüche
4 Figuren8 claims
4 figures

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Claims

Flow boiler made of vertical welded tube-web-tube systems formed combustion chamber walls, characterized in that that risers are provided with internal downpipes.

2. Boiler according to claim 1, characterized in that two or more systems with downpipes enclosed by riser pipes are arranged so that they are penetrated one behind the other by the work equipment.

3. Boiler according to claim 1 or 2, characterized in that spacers, in particular cams, on the outside of the downpipe are preferably welded at intervals of 1 to 2 meters at two or three points around the circumference.

4. Boiler according to claim 3 »characterized in that the spacers, in particular cams, are arranged and dimensioned are that the inner downpipe is eccentric to the outer riser.

5. Boiler according to claim 4, characterized in that, in particular with restriction to one or two cams welded on the circumference or other spacers, the inner downpipe to the unheated side of the Riser pipe is pressed.

6. Boiler according to claim 1 to 5, characterized in that the spacer is welded helically on the downpipe Flat irons are used or included.

7. Boiler according to claim 1 to 6, characterized in that Inlet manifold and outlet collector arranged one above the other, divided several times along the circumference of the furnace wall are and in their supply lines throttle valves to adapt the working medium flow to the heating of the corresponding pipe section.

8. Boiler according to claim 1 to 7 »characterized in that Hohrstück provided at the lower ends of the pipe system are with which the pipes belonging to a common section 'via a pressure equalization line with Drain valves are connected.

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