DE202016001897U1

DE202016001897U1 - Exhaust gas collector with flow control and firing system

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Publication number: DE202016001897U1
Application number: DE202016001897.4U
Authority: DE
Original assignee: SAACKE GmbH
Current assignee: SAACKE GmbH
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2016-04-18
Anticipated expiration: 2026-03-24

Abstract

Abgassammler (10) zum Sammeln und Zusammenführen von mindestens zwei Abgasteilströmen einer Feuerungsanlage (30) in einen Abgashauptstrom, wobei der Abgassammler (10) mindestens zwei von Rauchgas durchströmbare Schenkel (12) aufweist, die in eine von Rauchgas durchströmbare Hauptleitung (14) münden, wobei in der Hauptleitung (14) ein Strömungsleitmittel (20) angeordnet ist.Exhaust manifold (10) for collecting and merging at least two exhaust gas streams of a combustion plant (30) into a main exhaust stream, wherein the exhaust collector (10) has at least two legs (12) through which flue gas can flow, leading into a main pipe (14) through which flue gas can flow, wherein in the main line (14) a flow guiding means (20) is arranged.

Description

GEBIETTERRITORY

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgassammler für eine Feuerungsanlage wie etwa einen Dampfkessel, und eine damit ausgerüstete Feuerungsanlage.The present invention relates to an exhaust manifold for a furnace such as a steam boiler, and a furnace equipped therewith.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Feuerungsanlagen werden häufig zur Erzeugung von Wasserdampf eingesetzt, wie etwa Dampfkessel, beispielsweise als Flammrohr-/Rauchrohrkessel. Eine solche Ausführungsform umfasst einen im Betrieb des Dampfkessels teilweise mit Wasser gefüllten zylindrischen Mantel mit einem darin zwischen den beiden Kesselböden angeordneten Flammrohr. An einer Stirnseite des Flammrohrs ist ein Brenner angeordnet, wie etwa ein Gasgebläsebrenner oder Ölbrenner. Im Betrieb des Dampfkessels wird dem Kessel bzw. Dampfkessel mittels des Brenners ein Brennstoffmassenstrom zugeführt dessen Verbrennung die im Brennstoff chemisch gebundene Energie in Wärme freisetzt und damit das im Kessel befindliche Wasser zunächst erwärmt, schließlich verdampft und den entstandenen Dampf durch weitere Energiezufuhr gegebenenfalls überhitzt. Die durch die Verbrennung des Brennstoffs entstehenden Rauchgase werden zur Nutzung der in den Rauchgasen enthaltenen Wärmeenergie mehrfach in Längsrichtung des Kessels umgeleitet. Der Kessel weist dazu mehrere Rauchgaszüge auf, die durch sog. Wendekammern an den Böden des Dampfkessels verbunden sind. Als Heizflächen werden die Flächen des Kessels bezeichnet, die sowohl mit den heißen Rauchgasen als auch mit dem Wärmeträger in Berührung stehen. Am Ende des letzten Rauchgaszuges entweicht das Rauchgas am Kesselaustritt aus dem Dampfkessel in eine Abgasanlage.Combustion systems are often used for the production of water vapor, such as steam boilers, for example as a flame tube / smoke tube boiler. Such an embodiment comprises a partially filled with water during operation of the boiler cylindrical shell with a arranged therein between the two boiler bottoms flame tube. On a front side of the flame tube, a burner is arranged, such as a gas blower burner or oil burner. During operation of the boiler, the boiler or steam boiler is supplied by the burner, a fuel mass flow whose combustion releases the chemically bonded energy into heat and thus the water in the boiler initially heated, finally evaporated and optionally overheated the resulting steam by further energy supply. The resulting from the combustion of the fuel flue gases are redirected several times in the longitudinal direction of the boiler to use the heat energy contained in the flue gases. The boiler has to several flues, which are connected by so-called. Turning chambers at the bottom of the boiler. As heating surfaces, the surfaces of the boiler are referred to, which are in contact with both the hot flue gases and with the heat transfer medium. At the end of the last flue, the flue gas at the boiler outlet escapes from the steam boiler into an exhaust system.

Bei Dampfkesseln mit mehr als einem letzten Rauchgaszug weist die Abgasanlage einen Abgassammler auf, in dem die Abgase der Rauchgaszüge gesammelt und zu einem Abgasstrom zusammengeführt werden. Insbesondere bei symmetrisch ausgebildeten Abgassammlern kann es dabei zu einer Ausbildung von Wirbeln in den Abgasströmen kommen. Diese Abgaswirbel sind im Wesentlichen dynamisch und ändern wechselweise ihre Intensität, so dass es zu Druckschwankungen in der Abgasanlage und zu einem wechselweisen Rückstau der Abgasströmungen im Abgassammler kommen kann. Besonders bei gegenläufigen Wirbeln entstehen Schwingungen, die Vibrationen an der Abgasanlage verursachen. Dadurch kommt es zu einer unerwünschten Materialbelastung der Abgasanlage und zu einer deutlichen Geräuschbelästigung.In steam boilers with more than one last flue, the exhaust system to an exhaust manifold, in which the exhaust gases of the flues are collected and merged into an exhaust stream. Particularly in the case of symmetrically designed exhaust gas collectors, eddies may form in the exhaust gas streams. These exhaust vortices are essentially dynamic and change their intensity alternately so that pressure fluctuations in the exhaust system and an alternating backflow of the exhaust gas flows in the exhaust gas collector can occur. Especially with counter-rotating vortices create vibrations that cause vibrations at the exhaust system. This leads to an undesirable material load on the exhaust system and to a significant noise pollution.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Abgassammler zum Sammeln und Zusammenführen von zwei Abgasteilströmen einer Feuerungsanlage wie etwa eines Dampfkessels in einen Abgashauptstrom vorzuschlagen, bei dem eine Wirbelbildung weitestgehend unterbunden ist.Object of the present invention is to propose an exhaust manifold for collecting and merging two partial exhaust gas streams of a combustion plant such as a steam boiler in a main exhaust stream, in which a vortex formation is largely prevented.

Diese Aufgabe wird durch einen Abgassammler nach Anspruch 1 und eine Feuerungsanlage nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.This object is achieved by an exhaust gas collector according to claim 1 and a furnace according to claim 7. Advantageous developments are subject of the dependent claims, the description and the drawings.

Der erfindungsgemäße Abgassammler zum Sammeln und Zusammenführen mehrerer Abgasteilströme eines Dampfkessels mit mehreren letzten Rauchgaszügen in einen Abgashauptstrom weist insbesondere eine Y-artige Bauform auf. Die letzten Rauchgaszüge sind diejenigen Rauchgaszüge des Dampfkessels, die das Rauchgas aus dem Kessel in den Abgassammler abführen. Der Abgassammler hat mindestens zwei von Rauchgas bzw. Abgas durchströmbare Schenkel, die in eine von Rauchgas bzw. Abgas durchströmbare Hauptleitung münden, wodurch durch die Schenkel strömende Abgasteilströme in einen Abgashauptstrom in der Hauptleitung zusammenführbar sind. Die Hauptleitung weist erfindungsgemäß ein Strömungsleitmittel auf, das die durch sie strömenden Abgase in eine vorgegebene, gewünschte Strömungsrichtung leitet und die Strömung vergleichmäßigt. Die Ausbildung von Wirbeln, die dynamisch und teils von unterschiedlicher Intensität sind wird daher erfindungsgemäß unterbunden.The exhaust gas collector according to the invention for collecting and merging a plurality of partial exhaust gas streams of a steam boiler with a plurality of last flue gas trains in a main exhaust stream in particular has a Y-type design. The last flues are those flues of the boiler, which remove the flue gas from the boiler in the exhaust collector. The exhaust gas collector has at least two legs which can be flowed through by flue gas or exhaust gas and which open into a main conduit through which flue gas or exhaust gas can flow, whereby partial exhaust gas streams flowing through the legs can be combined into an exhaust main flow in the main conduit. According to the invention, the main line has a flow-guiding means which directs the exhaust gases flowing through it into a predetermined, desired flow direction and uniformises the flow. The formation of vertebrae, which are dynamic and sometimes of different intensity is therefore prevented according to the invention.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abgassammler mit zwei Schenkeln derart an dem Kessel angebracht, dass je Schenkel ein letzter Rauchrohrzug zum Ableiten der Rauchgase aus dem Kessel in den Abgassammler mündet. In jeden Schenkel strömt also nur die Rauchgasströmung des in ihn mündenden letzten Rauchrohrzuges, die einen Abgasteilstrom darstellt. Die an der Hauptleitung zusammenströmenden Abgasteilströme aus den beiden Schenkeln bilden schließlich in ihrer Gesamtheit den Abgashauptstrom.In a preferred embodiment, the exhaust collector with two legs is mounted on the boiler such that each leg of a last flue pipe for discharging the flue gases from the boiler opens into the exhaust manifold. In each leg so flows only the flue gas flow of the opening into it last Rauchrohrzuges, which represents a partial exhaust stream. The flowing together on the main exhaust partial streams from the two legs eventually form in their entirety the main exhaust stream.

In einer bevorzugten Ausführungsform unterteilt das Strömungsleitmittel ein durchströmbares Volumen der Hauptleitung in mehrere Kanäle, wodurch eine Strömungsrichtung des Abgashauptstrom in der Hauptleitung vorgegeben ist. Das durchströmbare Volumen der Hauptleitung ergibt sich in bekannter Weise beispielhaft aus der Länge, der Breite und der Höhe oder beispielhaft dem Radius und der Höhe der Hauptleitung. Das Strömungsleitmittel ist in diejenige Richtung ausgerichtet, in der der Abgashauptstrom weitestgehend turbulenz- und verwirbelungsfrei abziehen kann. Somit werden Strömungsbereiche bzw. Strömungsfelder der Abgasströmung, die nach dem Eintritt in die Hauptleitung von einem optimalen Strömungsfeld abweichen, an die durch das Strömungsleitmittel vorgegebene, gewünschte Strömungsrichtung angeglichen und dorthin gelenkt. Eine Bildung dynamischer Wirbel wechselnder Intensität, insbesondere gegenläufiger Wirbel, wird unterbunden. Die Kanäle sind zudem derart dimensioniert, dass eine Bildung kleinerer Wirbel in den Kanälen ebenfalls weitestgehend unterbunden ist. Den durch Wirbelströmungen verursachten Druckschwankungen und Rückstaus in der Hauptleitung wird somit entgegengewirkt.In a preferred embodiment, the flow guide divides a volume of the main line which can be flowed through into a plurality of channels, whereby a direction of flow of the main exhaust stream in the main line is predetermined. The flow-through volume of the main line results in a known manner by way of example from the length, the width and the height or by way of example the radius and the height of the main line. The flow guide is oriented in the direction in which the exhaust main stream can largely deduct turbulence and turbulence. Thus, flow areas or Flow fields of the exhaust gas flow, which differ after entering the main line of an optimal flow field, matched to the predetermined by the flow, desired flow direction and directed thereto. A formation of dynamic vortices of varying intensity, in particular counter-rotating vortices, is prevented. The channels are also dimensioned such that a formation of smaller vortexes in the channels is also largely prevented. The swirling caused by pressure fluctuations and backflow in the main line is thus counteracted.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Strömungsleitmittel mit mehreren Leitblechen gebildet, deren jeweils größte Flächen zueinander parallel und/oder rechtwinklig angeordnet sind. In einer Draufsicht, in Strömungsrichtung gesehen, auf das Strömungsleitmittel ist bevorzugt eine gitterartige, insbesondere rechtwinklige Struktur gebildet, die sich über die gesamte durchströmbare Fläche der Hauptleitung erstreckt. Durch diese gitterartige Anordnung der Leitbleche ist das Strömungsleitmittel stabil gebildet, da sich die Leitbleche gegenseitig stützen. Durch Wirbelströmungen erzeugte Schwingungen oder Vibrationen werden wirkungsvoll unterbunden.In a preferred embodiment, the flow guide is formed with a plurality of baffles whose respective largest surfaces are arranged parallel to each other and / or at right angles. In a plan view, as seen in the flow direction, on the Strömungsleitmittel a grid-like, in particular rectangular structure is preferably formed, which extends over the entire flow-through surface of the main line. By this grid-like arrangement of the baffles the flow guide is stably formed, since the baffles support each other. Vibrations or vibrations generated by eddy currents are effectively prevented.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Hauptleitung rechteckig mit zwei Längsseiten und zwei Breitenseiten gebildet, wobei ein erster Teil der Leitbleche sich von einer Längsseite zu der ihr gegenüberliegenden Längsseite und ein zweiter Teil der Leitbleche sich von einer Breitenseite zu der ihr gegenüberliegenden Breitenseite erstreckt. Die Leitbleche sind dabei so angeordnet, dass sie die jeweilige Länge bzw. Breite der Hauptleitung zu gleichen Teilen trennen. So würden beispielhaft zwei Leitbleche eine Seite in drei gleiche Längen unterteilen, drei Leitbleche würden eine Seite in vier gleiche Längen unterteilen usw. Die Leitbleche sind dabei untereinander gitterartig verbunden. Durch diese Anordnung der Leitbleche in der Hauptleitung entstehen im Querschnitt betrachtet Kanäle gleicher Abmessung, mit jeweils gleicher durchströmbarer Fläche, die so dimensioniert ist, dass wenig oder keine Wirbelströmungen entstehen. Die Befestigung der Leitbleche kann dabei beispielhaft mit stoffschlüssigen Verfahren wie etwa einem Schweißverfahren und/oder formschlüssig mit Schlitzen in den Leitblechen vorgesehen werden.In a preferred embodiment, the main conduit is rectangular in shape with two longitudinal sides and two broad sides, a first part of the baffles extending from one longitudinal side to the longitudinal side opposite thereto and a second part of the baffles extending from one lateral side to the opposite lateral side. The baffles are arranged so that they separate the respective length or width of the main line in equal parts. For example, two baffles would divide one page into three equal lengths, three baffles would divide one page into four equal lengths, and so on. The baffles are connected to one another like a grid. As a result of this arrangement of the guide plates in the main line, channels of the same dimension, viewed in cross-section, each have the same throughflow area which is dimensioned so that little or no turbulence flows arise. The attachment of the baffles can be provided by way of example with cohesive methods such as a welding process and / or form-fitting with slots in the baffles.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Höhe des Strömungsleitmittels kleiner bemessen als eine Höhe der Hauptleitung. Mit der Höhe des Strömungsleitmittels ist dabei die Erstreckung in der durch die Kanäle vorgegebenen Strömungsrichtung gemeint. Das Strömungsleitmittel wird auf genau die Höhe bemessen die notwendig ist um der Wirbelbildung im Abgashauptstrom entgegenzuwirken bzw. zur Wirbelbildung führende Turbulenzen aus den Abgasteilströmen derart zu leiten, dass eine Wirbelbildung verhindert ist. Dies ermöglicht einen einfachen und kostengünstigen Einbau in die Hauptleitung und hält zudem das zusätzliche Gewicht des Abgassammlers gering.In a preferred embodiment, a height of the Strömungsleitmittels is dimensioned smaller than a height of the main line. With the height of the Strömungsleitmittels the extension is meant in the direction of flow predetermined by the channels. The Strömungsleitmittel is dimensioned to exactly the height necessary to counteract the vortex formation in the exhaust main flow or leading to vortex turbulence from the exhaust gas streams to direct such that a vortex formation is prevented. This allows a simple and inexpensive installation in the main line and also keeps the extra weight of the exhaust manifold low.

Es kann vorgesehen sein, dass die Schenkel einen Winkel miteinander einschließen, wobei für jeden Schenkel ein Strömungsleitmittel in der Hauptleitung angeordnet ist, und wobei eine Strömungsrichtung eines jeden Strömungsleitmittels mit einer Strömungslängsachse des jeweils zugeordneten Schenkels übereinstimmt oder zwischen dieser und einer Strömungslängsachse der Hauptleitung angeordnet ist. In einem solchen Fall treffen die Abgasteilströme in der Hauptleitung nach Durchströmen der Strömungsleitmittel konvergent aufeinander.It can be provided that the legs form an angle with each other, wherein a flow guide is arranged in the main line, and wherein a flow direction of each Strömungsleitmittels coincides with a longitudinal axis of flow of the respective associated leg or is arranged between this and a longitudinal axis of flow of the main line , In such a case, the exhaust gas substreams in the main pipe converge upon each other after flowing through the flow guide means.

Die Aufgabe wird ebenfalls durch eine Feuerungsanlage mit dem erfindungsgemäßen Abgassammler gelöst.The object is also achieved by a firing system with the exhaust gas collector according to the invention.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Folgende Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung erläutert. Es zeigen:The following embodiments will be explained with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Schrägansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgassammlers mit dem in der Hauptleitung angeordneten Strömungsleitmittel, 1 an oblique view of a preferred embodiment of the exhaust manifold according to the invention with the arranged in the main flow guide,

2 eine Schrägansicht eines Dampfkessels mit einer daran angebrachten, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgassammlers, 2 an oblique view of a steam boiler with a mounted thereon, preferred embodiment of the exhaust manifold according to the invention,

3 eine Draufsicht auf einen Abgassammler nach dem Stand der Technik, 3 a top view of an exhaust collector according to the prior art,

4 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgassammler, und 4 a plan view of a preferred embodiment of the exhaust collector according to the invention, and

5 einen Längsschnitt durch sowohl einen Abgassammler nach dem Stand der Technik als auch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgassammlers die zum Vergleich jeweils geschnitten nebeneinander angeordnet sind. 5 a longitudinal section through both an exhaust collector according to the prior art and a preferred embodiment of the exhaust manifold according to the invention are arranged for comparison in each case cut side by side.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die in 1 gezeigte Schrägansicht zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgassammlers (10). Der Abgassammler (10) weist eine Y-artige Bauform auf, mit zwei Schenkeln (12), die in eine Hauptleitung (14) münden. An einem Schenkel (12) sind als Schnittansicht die einzelnen Rauchrohre eines letzten Rauchgaszugs (16) eines Dampfkessels (hier nicht dargestellt) zu erkennen, die im Betrieb der Kesselanlage die Rauchgase am Kesselaustritt aus dem Dampfkessel in den Schenkel (12) des Abgassammlers (10) leiten. In den anderen Schenkel mündet ebenfalls ein letzter Rauchgaszug (16) des Dampfkessels. Ein Pfeil (18) zeigt die Strömungsrichtung der Rauchgase, die aus den letzten Rauchgaszügen in die Schenkel (12) strömen. Die Schenkel (12) werden von je einem Abgasteilstrom durchströmt und führen diese zur Hauptleitung (14), wo die Abgasteilströme in einen Abgashauptstrom zusammenfließen.In the 1 shown oblique view shows a preferred embodiment of the exhaust gas collector according to the invention ( 10 ). The exhaust collector ( 10 ) has a Y-like design, with two legs ( 12 ) placed in a main line ( 14 ). On one leg ( 12 ) are as a sectional view the individual flue pipes of a last flue 16 ) of a steam boiler (not shown here) to recognize, during operation of the boiler system, the flue gases at the boiler outlet from the steam boiler in the leg ( 12 ) of the exhaust collector ( 10 ) conduct. In the other leg also opens a last flue ( 16 ) of the boiler. An arrow ( 18 ) shows the direction of flow of the flue gases from the last flues in the legs ( 12 ) stream. The thigh ( 12 ) are flowed through by a partial exhaust stream and lead them to the main line ( 14 ), where the exhaust gas streams flow into a main exhaust stream.

In der Hauptleitung ist erfindungsgemäß ein Strömungsleitmittel (20) angeordnet. Das Strömungsleitmittel (20) umfasst mehrere Leitbleche (22), deren jeweils größte Flächen zueinander parallel oder rechtwinklig angeordnet sind, so dass sich in einer Draufsicht auf einen Querschnitt des Strömungsleitmittels (20) (siehe 4) eine gitterartige oder rasterartige Struktur ergibt. Da sich die Leitbleche (22) in diese gitterartige Anordnung gegenseitig stützen, ist das Strömungsleitmittel (20) stabil gebildet. Die Leitbleche (22) sind vorliegend mittels eines Schweißverfahrens verbunden; das Strömungsleitmittel (20) ist an den Längsseiten (24) und an den Breitenseiten (26) der Hauptleitung (14) mittels eines Schweißverfahrens angebracht. Das Strömungsleitmittel (20) erstreckt sich dabei mit einem ersten Teil der Leitbleche (22) von einer Längsseite (24) zu der ihr gegenüberliegenden Längsseite und mit einem zweiten Teil der Leitbleche (22) von einer Breitenseite (26) zu der ihr gegenüberliegenden Breitenseite. Das durchströmbare Volumen der Hauptleitung (14) wird so durch das Strömungsleitmittel (20) in mehrere Kanäle (28) unterteilt. Die Leitbleche (22) sind dabei so angeordnet, dass sie die jeweilige Längsabmessung (24) bzw. Breitenabmessung (26) der Hauptleitung (14) zu gleichen Teilen unterteilen. Vorliegend teilen zwei Leitbleche (22) die Breite (26) in drei kleinere, gleiche Abmessungen; drei Leitbleche unterteilen die Länge (24) in vier gleiche, kleinere Abmessungen. Dadurch sind in der Hauptleitung mehrere Kanäle (28) gleicher Abmessungen gebildet, mit jeweils gleicher durchströmbarer Fläche.In the main line according to the invention is a flow guide ( 20 ) arranged. The flow guide ( 20 ) comprises a plurality of baffles ( 22 ), whose respective largest surfaces are arranged parallel to each other or at right angles, so that in a plan view of a cross section of the flow guide ( 20 ) (please refer 4 ) gives a grid-like or grid-like structure. Since the baffles ( 22 ) support each other in this grid-like arrangement, the flow guiding means ( 20 ) stably formed. The baffles ( 22 ) are connected here by means of a welding process; the flow guide ( 20 ) is on the long sides ( 24 ) and on the broadside ( 26 ) of the main line ( 14 ) by means of a welding process. The flow guide ( 20 ) extends with a first part of the baffles ( 22 ) from a longitudinal side ( 24 ) to the opposite longitudinal side and with a second part of the baffles ( 22 ) from a width side ( 26 ) to the opposite side of the width. The flow-through volume of the main line ( 14 ) is so through the flow ( 20 ) into several channels ( 28 ). The baffles ( 22 ) are arranged so that they the respective longitudinal dimension ( 24 ) or width dimension ( 26 ) of the main line ( 14 ) divide in equal parts. In the present case, two baffles ( 22 ) the width ( 26 ) in three smaller, same dimensions; three baffles divide the length ( 24 ) in four equal, smaller dimensions. As a result, several channels are in the main line ( 28 ) of the same dimensions, each with the same throughflow area.

Im Betrieb des Dampfkessels entstehen aufgrund der Verbrennung eines Brennstoffmassenstroms in den Flammrohren (nicht dargestellt) Rauchgase. Die Rauchgase strömen aus den Flammrohren via Wendekammern (nicht dargestellt) in die nachgeordneten Rauchgaszüge (nicht dargestellt) und schließlich in die letzten Rauchgaszüge (16), an deren Ende das Rauchgas den Dampfkessel (30) als Abgas verlässt und in den Abgassammler (10) gelangt. 2 zeigt wie der Dampfkessel (30) und der Abgassammler (10) einer bevorzugten Ausführungsform zueinander angeordnet sind. Zurück in 1 ist zu erkennen, dass die Rauchgaszüge (16) jeweils eine Vielzahl von Rauchrohren umfassen, die jeweils als ein Bündel zusammengefasst in je einen Schenkel (12) des Abgassammlers münden. Das Abgas eines letzten Rauchrohrbündels bzw. des letzten Rauchgaszugs (16) bildet dabei einen Abgasteilstrom. Der Abgasteilstrom durchströmt vom Kesselaustritt ausgehend das durchströmbare Volumen des Schenkels (12) bis hin zur Hauptleitung (14), an der es mit einem zweiten Abgasteilstrom des anderen Schenkels (12) zusammentrifft und den Abgashauptstrom bildet. Das durchströmbare Volumen und die durchströmbare Fläche der Schenkel berechnet sich in bekannter Weise. Dabei entstehen in einem Abgassammler nach dem Stand der Technik Verwirbelungen.During operation of the steam boiler, flue gases are produced due to the combustion of a fuel mass flow in the flame tubes (not shown). The flue gases flow out of the flame tubes via turning chambers (not shown) into the downstream flues (not shown) and finally into the last flues ( 16 ), at the end of the flue gas, the steam boiler ( 30 ) leaves as exhaust gas and into the exhaust collector ( 10 ). 2 shows how the steam boiler ( 30 ) and the exhaust collector ( 10 ) of a preferred embodiment are arranged to each other. Back in 1 It can be seen that the flues ( 16 ) each comprise a plurality of flue tubes, each grouped together in a respective leg ( 12 ) of the exhaust manifold open. The exhaust gas of a last flue bundle or of the last flue ( 16 ) forms a partial exhaust gas flow. Starting from the boiler outlet, the exhaust gas partial stream flows through the flow-through volume of the leg ( 12 ) to the main line ( 14 ), at which it with a second partial exhaust gas stream of the other leg ( 12 ) and forms the exhaust mainstream. The flow-through volume and the flow-through surface of the legs is calculated in a known manner. This creates turbulence in an exhaust collector according to the prior art.

3 zeigt in einem Querschnitt durch einen solchen Abgassammler nach dem Stand der Technik anhand von Stromlinien (32) zwei miteinander konkurrierende Wirbel (34) einer Abgashauptströmung. Mit Stromlinien (32) sind dabei die Kurven im Geschwindigkeitsfeld der Abgasströmung gemeint, deren Tangentenrichtung mit den Richtungen der Geschwindigkeitsvektoren übereinstimmen, d. h. an jedem Punkt wird die Stromlinie (32) durch einen Geschwindigkeitsvektor tangiert. Das daraus sich ergebende Strömungsfeld vermittelt einen anschaulichen Eindruck des problematischen Wirbelströmungsgebietes. Die hier gezeigten Wirbel (34) können zudem gegenläufig und durch eine dynamische Strömungsausprägung gekennzeichnet sein, d. h. die Wirbel (34) ändern abwechselnd ihre Intensität. So kann es beispielhaft zu einer einseitigen Wirbelausprägung links oder rechts kommen, oder aber zu einer beidseitigen Wirbelausprägung. Diese Wirbelausprägungen wechseln sich ab und führen einerseits zu Druckverlusten in der Hauptleitung, andererseits entstehen Schwingungen, die Vibrationen an dem Abgassammler (10) und der gesamten Abgasanlage verursachen. Dadurch kommt es zu einer unerwünschten Materialbelastung des Abgassammlers (10) und der gesamten Abgasanlage. Darüber hinaus entsteht eine erhebliche Geräuschbelästigung, der nicht zuletzt aufgrund der gesetzlichen Vorgaben (Bundes-Immissionsschutzgesetz; BImSchG) kosten- und zeitaufwendig entgegengewirkt werden muss. 3 shows in a cross section through such a collector of the prior art by means of streamlines ( 32 ) two competing vertebrae ( 34 ) of an exhaust mainstream. With streamlines ( 32 ) are the curves in the velocity field of the exhaust gas flow whose tangent direction coincide with the directions of the velocity vectors, ie at each point the streamline ( 32 ) is affected by a velocity vector. The resulting flow field gives a vivid impression of the problematic vortex flow area. The vortex shown here ( 34 ) can also be characterized in opposite directions and by a dynamic flow characteristic, ie the vortices ( 34 ) alternately change their intensity. Thus, for example, a one-sided swirling characteristic on the left or on the right can occur, or else a swirling development on both sides. These eddies alternate and lead to pressure losses in the main line, on the one hand, and vibrations that cause vibrations on the exhaust manifold (on the other hand). 10 ) and the entire exhaust system. This leads to an undesirable material load of the exhaust manifold ( 10 ) and the entire exhaust system. In addition, there is a considerable noise pollution, which must be counteracted not least due to the legal requirements (Federal Immission Control Act, BImSchG) costly and time-consuming.

4 zeigt eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgassammlers (10) mit in der Hauptleitung angeordnetem Strömungsleitmittel (20). Zu erkennen ist die gitterartige Struktur, die durch die Leitbleche (22) des Strömungsleitmittels (20) gebildet ist. Die zwischen den Leitblechen (22) gebildeten Kanäle (28) weisen dieselbe durchströmbare Fläche auf, da die Leitbleche (22) zueinander derart angeordnet sind, dass sie die jeweilige Längsabmessung (24) bzw. Breitenabmessung (26) der Hauptleitung (14) zu jeweils gleichen Teilen unterteilen. Die Stromlinien (32) zeigen vorliegend ein deutlich gleichmäßigeres Strömungsfeld, insbesondere ein wirbelfreies Strömungsfeld. Bei Eintritt der Abgasstömung in die Hauptleitung (14) werden sich bildende Turbulenzen in der Abgasströmung, die zu einer Wirbelbildung führen könnten, derart durch die Kanäle (28) des Strömungsleitmittels (20) geleitet, dass die Turbulenzen sich nicht weiter ausprägen, sondern vielmehr in eine gewünschte Strömungsrichtung geleitet werden. 4 shows a plan view of a preferred embodiment of the exhaust gas collector according to the invention ( 10 ) with arranged in the main flow guide ( 20 ). Evident is the grid-like structure, through the baffles ( 22 ) of the flow guide ( 20 ) is formed. The between the baffles ( 22 ) formed channels ( 28 ) have the same flow area, since the baffles ( 22 ) are arranged to each other such that they have the respective longitudinal dimension ( 24 ) or width dimension ( 26 ) of the main line ( 14 ) divide into equal parts. The streamlines ( 32 ) show a significantly more uniform flow field, in particular a vortex-free flow field. When the exhaust gas enters the main line ( 14 ), turbulences in the exhaust gas flow, which could lead to vortex formation, are thus passed through the channels ( 28 ) of the flow guide ( 20 ) that the turbulence does not continue to be expressed, but rather be directed in a desired flow direction.

5 zeigt einen Längsschnitt durch sowohl einen Abgassammler nach dem Stand der Technik (A) als auch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgassammlers (B) die zum Vergleich jeweils geschnitten nebeneinander angeordnet sind. Deutlich sind die Unterschiede in den Strömungsfeldern zu erkennen. Der Abgassammler (A) nach dem Stand der Technik weist einen aus einem Abgasteilstrom sich bildenden Wirbelstrom auf, der in einer hier nicht vorhandenen Gesamtschnittansicht mit einem zweiten Wirbelstrom (nicht gezeigt) konkurriert, wodurch die bereits benannten Problemen entstehen. Der Abgassammler (B) zeigt ein gleichmäßiges, weitestgehend wirbelfreies Strömungsfeld. Die bei Eintritt in die Hauptleitung (14) noch vorhandenen Turbulenzen in dem Abgasteilstrom werden durch das Strömungsleitmittel (20) in eine optimale, gewünschte Strömungsrichtung gelenkt. Ein Pfeil (36) zeigt diese optimale Strömungsrichtung, die durch die Kanäle (28) des Strömungsleitmittels (20) vorgegeben ist. Eine Bildung dynamischer Wirbel wechselnder Intensität, insbesondere gegenläufiger Wirbel, wird unterbunden. Die Kanäle (28) sind zudem derart dimensioniert, dass eine Bildung kleinerer Wirbel in den Kanälen (28) ebenfalls weitestgehend unterbunden ist. Den durch Wirbelströmungen verursachten Druckschwankungen und Rückstaus in der Hauptleitung wird somit entgegengewirkt. Der Abgashauptstrom kann erfindungsgemäß störungsfrei abziehen. Wie zu erkennen ist, sind die Leitbleche (22) des Strömungsleitmittels (20) des Abgassammler (B) in ihrer Höhe kleiner bemessen als die Gesamthöhe der Hauptleitung (14). Mit der Höhe der Leitbleche (22) ist dabei deren Erstreckung in der durch die Kanäle (28) vorgegebenen Strömungsrichtung (36) gemeint. Das Strömungsleitmittel (20) wird also auf genau die Höhe bemessen, die notwendig ist um ein gleichmäßiges, in die Strömungsrichtung (36) verlaufendes Strömungsfeld zu erzeugen. Dies ermöglicht einen einfachen und kostengünstigen Einbau in die Hauptleitung und hält zudem das zusätzliche Gewicht des Abgassammlers gering. 5 shows a longitudinal section through both an exhaust collector according to the prior art (A) and a preferred embodiment of the exhaust collector according to the invention (B) which are arranged for comparison in each case cut side by side. The differences in the flow fields can be clearly seen. The exhaust gas collector (A) according to the prior art has an eddy current which forms from a partial exhaust gas stream which, in a total sectional view which is not present, competes with a second eddy current (not shown), which causes the problems already mentioned. The exhaust collector (B) shows a uniform, largely vortex-free flow field. The when entering the main line ( 14 ) remaining turbulence in the exhaust gas partial flow are through the flow guide ( 20 ) are directed in an optimal, desired flow direction. An arrow ( 36 ) shows this optimal flow direction through the channels ( 28 ) of the flow guide ( 20 ) is given. A formation of dynamic vortices of varying intensity, in particular counter-rotating vortices, is prevented. The channels ( 28 ) are also dimensioned such that formation of smaller vortices in the channels ( 28 ) is also largely prevented. The swirling caused by pressure fluctuations and backflow in the main line is thus counteracted. The exhaust mainstream can deduct according to the invention trouble-free. As can be seen, the baffles ( 22 ) of the flow guide ( 20 ) of the exhaust collector (B) is smaller in height than the total height of the main line ( 14 ). With the height of the baffles ( 22 ) is their extent in the through the channels ( 28 ) predetermined flow direction ( 36 ) meant. The flow guide ( 20 ) is therefore measured to exactly the height that is necessary to a uniform, in the flow direction ( 36 ) to produce a flowing flow field. This allows a simple and inexpensive installation in the main line and also keeps the extra weight of the exhaust manifold low.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Abgassammlercollector
1212: Schenkelleg
1414: Hauptleitungmain
1616: Rauchgaszugflue
1818: Pfeil, Strömungsrichtung RauchgasArrow, flow direction flue gas
2020: Strömungsleitmittelflow guide
2222: Leitblechebaffles
2424: Längsseitenlong sides
2626: Breitenseitenwidth pages
2828: Kanälechannels
3030: Dampfkesselsteam boiler
3232: Stromliniestreamline
3434: Wirbelwhirl
3636: Pfeil, optimale StrömungsrichtungArrow, optimal flow direction

Claims

Exhaust collector ( 10 ) for collecting and merging at least two exhaust gas partial flows of a combustion plant ( 30 ) into a main exhaust gas flow, wherein the exhaust gas collector ( 10 ) at least two legs through which flue gas can flow ( 12 ), which flows into a flue gas through which can flow ( 14 ), whereby in the main line ( 14 ) a flow guide ( 20 ) is arranged.

Exhaust collector ( 10 ) according to claim 1, wherein the exhaust gas collector ( 10 ) with two legs ( 12 ) at the firing plant ( 30 ), that each leg ( 12 ) a last flue ( 16 ) for discharging the flue gases from the furnace ( 30 ) in the exhaust collector ( 10 ) opens.

Exhaust collector ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the flow guiding means ( 20 ) a flow-through volume of the main line ( 14 ) into several parallel channels ( 28 ), whereby a flow direction ( 36 ) of the exhaust mainstream in the main line ( 14 ) is given.

Exhaust collector ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the flow guiding means ( 20 ) with several baffles ( 22 ) is formed, the respective largest surfaces are arranged parallel to each other and / or at right angles.

Exhaust collector ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the main line ( 14 ) rectangular with two long sides ( 24 ) and two broadside ( 26 ), wherein a first part of the baffles ( 22 ) extending from one longitudinal side ( 24 ) to the opposite longitudinal side ( 24 ) and a second part of the baffles ( 22 ) from a broadside ( 26 ) to the opposite side of the width ( 26 ).

Exhaust collector ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, wherein a height of the flow guide ( 22 ) is smaller than a height of the main line ( 14 ).

Exhaust manifold according to one of the preceding claims, characterized in that the legs ( 12 ) enclose an angle with each other (for each leg ( 12 ) a flow guide ( 20 ) in the main line ( 14 ) is arranged and wherein a flow direction of each flow guide ( 20 ) with a flow longitudinal axis of the respective associated leg ( 12 ) or between this and a flow longitudinal axis of the main line ( 14 ) is arranged.

Furnace with an exhaust manifold ( 10 ) according to one of claims 1 to 6.