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Schwingungssteife, vollverschweißte Stegrohr-Profilwand für Zwischenwände
in Feuerräumen it großer Sesselleistung.
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Beschreibung Die Erfindung betrifft eine schwingungssteite, vollverschweißte
Stegrohr-Profilwand für Zwischenwände in euerräumen mit großer Kesselleistung.
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Sie bezieht sich auf eine aus Stegrohren zusammengeschweißte, seitlich
ungehalterte Zwischenwand, bei der durch die erfindungsgemäße Profilgebung eine
größmögliche Wand heizfläche erzielt und gleichzeitig das Widerstandsrnoment gegen
seitliches Schwingen so erhöht wird, daß die Zwischenwand vollkommen schwingungssteif
wird. Der Einbau dieser Zwischenwand erfolgt vorzugsweise in großen und hohen Feuerräumen
von Dampfkesseln mit großer Kesselleistung, unabhängig vom Kessel typ und der Art
des Brenn-Stoffes.
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Zweck der Stegrohr-Profilwand als Zwischenwand in hohen Feuerräumen
ist, bei dem heute stark in Erscheinung tretenden Trend, die Leistungseinheiten
im Dampfkesselbau zu erhöhen, (in Deutschland bis zu 600 MW), durch Einbau von beidseitig
beheizten Zwischenwänden in die Feuerräume großer Kesseleinheiten zu geringeren
Kesselhöhen zu gelangen, um damit bei gleicher Kesselleistung Einsparungen am "umbauten
Volumen" zu erzielen.
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Bei den notwendigen Keaselbreiten ist es zudem erforderlich, der bekannten
Erscheinung des Rauchgas-Temperaturberges Uber die Breite der Feuerräwne durch eine
geeignete Maßnahme zum Temperaturabbau in der Kesselmitte zu begegnen.
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Der Einbau solcher Zwischenwände ist jedoch mit besonderen Schwierigkeiten
verbunden. Es muß sichergestellt sein, daß das neue Bauelement schwingungsunempfindlich
ist und ein genügender Druckausgleich unter den einzelnen Feuerräumen auch bei möglichen
Verpuffungen gewährleistet bleibt.
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Es gilt weiterhin, zu verhindern, daß Schwingungen der Gassäule im
Feuerraum, die ihre Anregung aus der Energie der Verbrennungsluftmasse über den
Brennern erfahren, auf die Zwischenwand übertragen werden.
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Be der Anordnung der Zwischenwand muß sichergestellt sein, daß keine
unmittelbare Flammenberührung erfolgt, damit keine unzulässig hohen Wärmebelastungen
in der Zwischenwand auftreten und darüberhinaus der 7erbrennungsablauf ungehindert
von statten geht.
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Es sind unter anderen gemäß der DAS 1 241 460 (13g 7) Trennwandkonstruktionen
für große Dampferzeuger bekannt, bei denen zur Bildung der Wand eine doppelte Rohrwand
vorgesehen ist, die oben aufgehängt ist, wobei die einzelnen Rohre eine nach oben
offene U-Schleife bildeh. Bei dieser bekannten Konstruktion wirkt sich Jedoch nachteilig
aus, daß die Rohrwände nur einseitig beheizt sind, die Halterung zwischen den beiden
Wänden schlecht zugänglich ist und darüberhinaus keine Entwässerungsmöglichkeit
besteht.
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Es sind auch Zwischenwandkonstruktionen unter anderem nach der DAS
1 256 224 ( 13a 8/11) bekannt, bei denen die einzelnen Rohre schon im Flammenbereich
au der Wand in den Feuerraum ausgebogen sind, um größere wirksame Heizfläche zu
erzielen.
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Eine solche Konstruktion hat aber zweifellos den Nachteil, daß sie
eine ungehinderte Ausbildung der F1aen stark beeinträchtigt.
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Eine solche unliebsame Beeinträchtigung liegt immer dann vor, wenn
eine Flammenberührung mit der Rohrwand erfolgt. Darüberhinaus führen besonder bei
den an sich schon spezifisch höheren Wärmebelastungen in Feuerräumen von Großkesseln
Flammenberührungen an Rohrflächen zu unzulässig hohen Wärmebelastungen, die unter
allen Umständen zu vermeiden sind.
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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine wirksame und
stark vergrößerte Wandheizfläche in hohen Feuerräumen mit feststehenden Querschnitten
so anzuordnen, daß ein Druckausgleich zwischen den tel der Teilung entstehenden
neuen Feuerräumen seattfinden und bestenen bleiben kann, wobei die erwähnten Nachteile
vermieden und die Schwierigkeiten behoben werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch eine
geeignete Profilgebung der Stegrohr-Zwischenwand eine größmögliche zusätzliche Heizfläche
mit ausreichend starkem Widerstandsmcment gegen aeitliches Schwingen erzielt wird,
wobei die erfindungsgemäße Profilgebung durch entsprechendes Aneinanderreihen und
Verschweißen vorgefertigter ebener oder gebogener Stegrohrpletten zur Bildung der
5tegrohr-Profilwand erfolgt. Dabei wird die Zwischenwand mit seitlichen flffnungen
frei hängend oder stehend so im Feuerrsum angoordnet, daß ein ausreichender Druckausgleich
für die geteilten Feuerräume bestehen bleibt.
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Durch einen - über die Kessel breite gesehen -metrischen Einbau der
Stegrohr-Profilwand in den Feuerraum wird der insbesondere bei Kesseln großer Breite
bekannte Rauchgas-Temperaturberg stark abgebaut und vergleichmäßigt.
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Der zur Brennerrichtung parallele Einbau mit genügendem Wandabstand
zu benachbarten Brennern verhindert die unmittelbare Flammenberührung mit der Zwischenwand
und damit eine unzulässige thermische Beanspruchung.
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Die Stegrohr-Profilwand wird im Oher- und Unterteil in an sich bekannter
Weise so entstarrt und mit Einzelrohren weitergeführt, daß eo leicht möglich ist,
grdßere Differenzdehnungen zu den Umfassungswänden ohne Gefährdung der Rohrdurchtritte
in Decke und Boden aufzunehmen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in starker Vereinfachung
zum Teil schematisch in der beigefügten Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher erläutert.
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Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen den Feuerraum in den bezeichneten Schnitten.
Der gesamte Brennraum 1 des Großkessels wird durch die vollverschweißte Stegrohr-Profilwand
2 in die Feuerräume 3 und 4 unterteilt.
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Nach oben wird die Stegrohr-Profilwand mit dem Rohrgitter 5 und nach
unten mit der Dehnschleife 6 aufgelöst. An den beiden Längsseiten der Zwischenwand
2 befinden sich die Druckausgleichsöffnungen 7.
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Figur 4 zeigt die möglichen Profilformen 8, 9 und 10, die zur Vorsteifung
der Wand dienen und gleichzeitig eine maximale Eteizfla.che ermöglichen. Die Figur
läßt erkennen, daß diese Profilformen am Anfang und Ende der Stegrohr-Profilwand
2 entgegengesetzt verlaufend angeordnet sind.
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In Figur 5 sind die beim Zusammenbau zur vollverschweißten Stegrohr-Profilwand
2 verwendeten einzelnen Stegrohrtafeln 11 und 12 durch einen schematischen Schnitt
dargestellt.
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An Jeder der beiden Tafelseiten befindet sich ein halbierter Steg
13, der einnal zum Anschweissen der benachbarten Tafel dient und zum anderen beim
parallel vorzunehmenden Einschweißen der Stege 14 orforderlich wird.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile basieren insbesondere auf
der Möglichkeit, in Feuerräumen großer Dampfkessel ohne Veränderung der Feuerraum-Querschnitte
wei@ere vollverschweißte schwingungsunempfindliche Wandheizflächen einzubauen.
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Die durch die erfindungsgemäße Profilgebung schwingungssteif gewordene
Profil-Stegrohrwand bietet als Feuerraum-Zwischenwand durch die beidseitige Beheizung
und auch infolge der durch die Profilierung erheblichen Verlängerung der Wand ein
maximum an zusätzlicher Wandheizfläche.
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Die Kesselbauhöhe läßt sich durch Einbau der schwingungssteifen Stegrohr-Profilwand
bedeutend verringern.
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as führt zu Einsparungen am umbauten Volumen und damit zu Kostenersparnissen.
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Deutliche technische Vorteile bringt die Temperatur-Verteilung der
Rauchgas. über die Kesselbreite mit sich. Durch den Einbau der Stegrohr-Profilwand
in der Kesselmitte wird der sonst bei Kesseln großer Leistung insbesondere mit großen
Kesselbreiten verstärkt vorhandene Rauchgas-Temperaturberg weitgehend abgebaut.
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Durch längsseitige Öffnungen zwischen den beiden Enden der Stegrohr-Profilwand
und den Brennerwänden kan der erforderliche Druckausgleich zwischen den geteilten
i?euerräumen unmittelbar am Ausgangspunkt möglicher Druckwellen, nämlich in Brennernähe,
rfolgen.
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Weitere Druckausgleichsöffnungen in der Wandfläche selbst, welche
die Schwingungssteifigkeit schwächen würden, sind somit nicht mehr erforderlich.
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Da die erfindungsgemäße Profil-Stegrohr-Zwischenwand vollständig entwässertar
ist, kann sie auch in Stillstandszeiten auf einfache Weise vor Korrosionaschäden
bewahrt werden.