DE2118715A1 - Stehender Wasserrohr Dampferzeuger - Google Patents

Stehender Wasserrohr Dampferzeuger

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DE2118715A1
DE2118715A1 DE19712118715 DE2118715A DE2118715A1 DE 2118715 A1 DE2118715 A1 DE 2118715A1 DE 19712118715 DE19712118715 DE 19712118715 DE 2118715 A DE2118715 A DE 2118715A DE 2118715 A1 DE2118715 A1 DE 2118715A1
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Application number
DE19712118715
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English (en)
Inventor
Ernst 5220 Waldbrol P Krieger
Original Assignee
Ideal Standard GmbH, 5300 Bonn
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B21/00Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
    • F22B21/02Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from substantially straight water tubes
    • F22B21/04Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from substantially straight water tubes involving a single upper drum and a single lower drum, e.g. the drums being arranged transversely
    • F22B21/06Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from substantially straight water tubes involving a single upper drum and a single lower drum, e.g. the drums being arranged transversely the water tubes being arranged annularly in sets, e.g. in abutting connection with drums of annular shape
    • F22B21/065Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from substantially straight water tubes involving a single upper drum and a single lower drum, e.g. the drums being arranged transversely the water tubes being arranged annularly in sets, e.g. in abutting connection with drums of annular shape involving an upper and lower drum of annular shape

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Bezeichnung : Stehender Wasserrohr-I)ampferzeuger Die Erfindung bezieht sich auf einen stehenden Dampferzeuger mit einer lotrechten, den zylindrischen Brennraum bildenden sowie mit einer weiteren, zur ersten konzentrischen und mit ihr den zweiten 2u + ildenden Wasserrohrreihe, auf deren Außenseite sich ein dritter Zug befindet. Bei einer bekannten Ausführung (DAS 1 212 267 Fig. 7) sind hierbei die Rohre der beiden Wasserrohrreihen so angeordnet, daß die Rauchgase ausschließlich in Umfangsrichtung spiralförmig vom Brennraum in den ersten und nach zurEcklegen von nahezu 360 Grad in den zweiten sowie von diesem nach wiederum zurUcklegen von nahezu 360 Grad in den Fuchs gelangen.
  • Diese Ausführung hat zwar den Vorteil, daß die Wärmeübertragung wegen reiner Querströmung der Rauchgase gegenüber den Wasserrohren verhältnismäßig hoch ist, jedoch einerseits den Nachteil, daß die Strömungswiderstände sehr hoch sind, so daß die Druckdifferenz zwischen der Brennkammer und dem Fuchs entsprechend hoch gewählt werden muß, was den weiteren Nachteil erhöhter Anforderungen an den Brenner und das Feuerungsverhalten sowie einen Anstieg des Geräuschpegels mit sich -führt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile der Ouerströmung beisubehalten, die vorstehend geschilderten Nach- -teile jedoch weitestgehend zu vermeiden. Dies geschieht gemäß der Erfindung grundsätzlich dadurch, daß von der reinen Spiralführung der Rauchgase abgegangen und diese in mehrere auf dem Umfang verteilte, parallele Teilströme aufgeteilt und diese je mit einer Axiälstrbung überlagert werden, wie sie als reine Axialströmung bei derartigen stehenden Dampwerzeugern bekannt ist (US-PS 494 180). Zu diesem Zwecke sowie zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes wird nach der Erfindung vorgeschlagen, eine größere Anzahl-von Rauchgasdurchtritten gleichmäßig auf den Umfang und an einem Ende der Wasserrohre und eine vorzugsweise gleiche Anzahl von diesen gegenüber im Umfang versetzten Rauchgasdurchtritten am anderen Ende der nächstäußeren Wasserrohrreihe vorzusehen.
  • Durch die Anordnung von mehreren, auf den Umfang verteilten Rauchgasdurchtritten am einen Ende der Wasserrohre sowie eine Anzahl von versetzten Rauchgasdurchtritten am anderen Ende wird der Strömung@widerstand durch den Kessel gegenüber der-bekannten Ausführung mit nur einer Spiralführung- erheblich herabgesetzt, da der Umfangswinkel in jedem Zuge auf einen Bruchteil herabgesetzt wird0 Gleichzeitig wird aber bei entsprechender, winkelversetzter Anordnung der 1)urchtrittsöffnungen in der zweiten gegenüber denen in der ersten Wasserrohrreihe die reine Umfangs-Querströmung der bekannten Ausführung mit einer axialen Strömung überlagert, so daß sich besonders günstige, auf eilzylinderflächen erfolgende Diagonalströmungen ergeben. Hierbei hat sich gezeigt, daß der Wärmeübergang dem einer reinen Umfangs-Querströmung gleichkommt. Außerdem ist der Nachteil der bekannten Ausführung mit reiner Umfangs-Querströmung beseitigt, bei der es unmöglich ist, den zweiten Zug zu reinigen. Durch die Anordnung einer größeren Anzahl auf dem Umfang gleichmäßig verteilter Durchtrittsöffnungen am einen Ende der Rohrreihen ist dieser Nachteil wesentlich vermindert und kann durch eine nachstehend beschriebene, besondere Anordnung vollständig beseitigt werden.
  • Die Wärmeausnutsung kann erhöht werden, indem man in weiterer Ausführung der Erfindung die Rohre benachbarter Wasserrohrreihen gegeneinander versetzt anordnet. Während es bei der eingangs beschriebenen Ausführung möglich ist, wahlweise die Rohre unmitte bar aneinander zu setzen oder aber zwischen ihnen Stege vorzusehen, die an ihrenleinen Enden so kurz gehalten sind, daß die Rauchgasdurchtritte hierdurch in bekannter Weise zur Entstehung kommen, ist es bei der versetzten Anordnung der Rohre benachbarter Reihen unerläßlich, an zumindest einer, nämlich der äußeren Rohrreihe, Stege vorzusehen, damit die Rauchgase zwangläufig geführt werden und ein Übertritt in den dritten Zug an diesen Stellen verhindert wird. Naturgemäß ist es möglich, auch bei de versetzten Anordnung sowohl die innere als auch die äußere Uasserrohrreihe mit Stegen zu versehen, wobei die Stegbreite bei der versetzten Rohranordnung der äußeren Reihe größer ist als bei der inneren.
  • Bei dieser versetzten Rohranordnung ergibt sich der Vorteil der besseren Wärmeübertragung aus der Tatsache, daß zur Querströmung in Umfangsrichtung und zur Axialströmung, welche sich zu einer Diagonalströmung ergänzen, nun noch eine Wellenströmung mit zwei verengten Querschnitten je Rohr hinzukommt.
  • Die Erfindung gibt die Möglichkeit, ohne zusätzlichen Raumbedarf im Dampfkessel auch noch Uberhitzerrohre vorzusehen, wobei diese - insbesondere bei der versetzten Anordnung der Wasserrohre benachbarter Reihen anstelle der Stege - in der äußeren Rohrreihe ohne änderung des Druckteils und der Kesselheizfläche vorgesehen werden können, wo sie zudem in bekannter Weise der Anmittelbaren Strahlungsilitze entzogen sind.
  • Bei derartigen Kesseln besteht häufig das Bedürfnis, dem Kessel selbst einen überhitzer - gegebenenfalls einen Nachüberhitzer -nachzuschalten. Hierbei ist es erforderlich, die Austrittstemperatur der Rauchgase aus dem Kessel vor ihrem Eintritt in den Woerhitzer anzuheben. Dies gelingt gemäß der Erfindung durch besondere Bypass-Durchtritte in der äußeren Wasserrohrreihe, welche über einen regelbaren Bypass mit Drosselklappe die Rauchgase unmittelbar zum Überhitzer leiten. Die Regelung der Klappe kann dann von Hand oder selbsttätig erfolgen.
  • Schließlich soll noch Sorge dafür getragen werden, daß bei einer Beheizung des Kessels mit Gasen Restgase nicht an der Decke des Feuerraumes hängen bleiben, weil der natürliche Zug nicht genügen könnte, diese Gase vollständig aus dem Kessel zu entfernen, und weil auf diese Weise die Gefahr einer Explosion bestehen könnte. Gemäß der Erfindung sollen deshalb in dem Falle, in welchem die Rauchgasdurchtritte der ersten Rohrreihe unten vorgesehen sind, ebenfalls oben schmale Durchtritte freibleiben, die zur Abfuhr der stagnierenden Brenngase dienen.
  • Die Erfindung ist an einem. Ausführungsbeispiel erläutert, das in der Zeichnung wiedergegeben ist. Hierbei zeigen Big. 1 einen Axialschnitt durch einen stehenden Dampfkessel gemäß der Erfindung Fig. 2 eilen Schnitt gemäß der Linie II - II der Fi. 1 Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 2 eines Kessels mit Sberhitzer Der Kessel besteht aua einem oberen Wasserringraum 5 und einem unteren Wasserringraum 6, die durch eine innere Wasserrohrreih 7 und eine äußere Wasserrohrreihe 8 miteinander verbunden sind.
  • Dieses System ist von einem Mantel 9 mit einer Isolierung 10 umgeben. Bei .11 ist im oberen Ringraum ein Mannloch, bei 12 ein Speisewasser-Zulauf und bei 13 der Dampfauatritt vorge--sehen. Der untere Ringraum 6 weist Reinigungsstutzen 14 auf.
  • Er ist durch eine Brennerplatte mit einem Brenner 16 verschlossen, wahrend der Verschluß des oberen Ringraumes 5 über eine Prallplatte 17 geschieht. Die Rauchgase treten durch den Kanal 18 in einen Überhitzer 19 ein.
  • Wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, sind zwischen den Rohren 7 der inneren Rohrreihe, welche die Brennkammer bilden, in diesem Ausführungsbeispiel Stege 20 angeordnet, die an den in Figur 2 mit 21 bezeichneten sechs Stellen, welche im wesentlichen gleichmäßig auf den Umfang verteilt sind, nicht bis auf den Ringraum 6 gefulirt sind, so daß hier die Rauchgase in Pfeil-Richtung gemäß den Fig. 1 und 2 durchtreten können. In bekannter Weise sind die benachbarten Rohre 7 der ersten und 8 der zweiten Rohrreihe zwischen den Ringräumen mit voll hindurchreichenden Stegen 22 so verbunden, daß den Rauchgasen hier der Durchtritt verweigert wird.
  • Die Wasserrohre 8 der äußeren Rohrreihe sind gegenüber den Wasserrohren 7 der ersten Rohrreihe versetzt angeordnet und durch entsprechende breitere Stege 23 miteinander verbunden.
  • Diese sind an fünf Stellen des Umfanges nicht bis an den oberen Ringraum 5 geführt, so daß hier Durchtritte 24 frei bleiben, durch welche die Gase in Pfeilrichtung hindurchtreten.
  • Zur Abfuhr stagnierender Brenngase reichen die Stege 20 der inneren Rohrreihe nicht ganz nach oben, so daß hier Spalte 25 frei bleibe (Fig. 1). Zwischen den Stegen 23 der äußeren Rohrreihe sind Verschlüsse 26 angeordnet, die über Deckel 27 von außen zugängig sind und eine gründliche Reinigung der Rohrwandungen im zweiten Zug selbst bei engen Rauchgas- Durchtrittsräumen gestatten.
  • Zum Anheben und Regeln der Rauchgastemperatur vor dem Eintritt in den Überhitzer 19 (Fig. 1) sind Durchtrittsöffnungen 31 in den Stegen 23 der äußeren Rohrreihe nahe dem Kanal 18 vorgesehen, durch welche die Rauchgase aus dem zweiten Zug über einen Bypass 28 und eine Regelklappe 29 unmittelbar in den Kanal 18 übertreten können.
  • Die Ausführung nach Fig. 3 unterscheidet sich im wesentlichen von der vorstehend beschriebenen lediglich dadurch, daß die Stege 23 zwischen den Rohren 8 der äußeren Rohrreihe durch Uberhitzerrohre 30 ersetzt sind, die dem Überhitzer 19 nachgeschaltet sind.
  • Ansrtiche

Claims (6)

  1. Anspruche X Stehender Dampferzeuger mit einer lotrechten, den zylindrischen Brennraum bildenden sowie mit einer weiteren zur ersten konzentrischen und mit ihr den zweiten Zug bildenden Wasserrohrreihe, auf deren Außenseite sich ein dritter Zug befindet, wobei die Züge von den Rauchgasen in Umfangsrichtung durchströmt werden, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß zur Erreichung einer Quirströmung und zur Verminderung des Strömungewiderstandes eine größere Anzahl von Rauchgasdurchtritten (21) im wesentlichen gleichmäßig auf den Umfang und am einen Ende der Wasserrohre (7) sowie eine vorzugsweise gleiche Anzahl von Rauchgasdurchtritten (24) in gleicher Weise auf dem Umfang verteilt am anderen Ende der nächstäußeren Wasserrohrreihe (8) -radial versetzt Zu den Durchtritten (21) vorgesehen sind.
  2. 2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß Hie Rohre (7, 8) benachbarter Wasserrohrreihen versetzt gegeneinander angeordnet sind, wobei zumindest die auf Abstand voneinander stehenden Rohre (8) der äußeren Reihe in an sich bekannter Weise durch Stege verbunden sind, deren Länge in dabei bekannter Weise so bemesssen ist, daß die Rauchgasdurchtritte entstehen.
  3. 3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2 dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß zwischen Je zwei benachbarten Wasserrohren (8) der äußeren Reihe gegebenenfalls anstelle der Stege (23) je ein Uberhitzerrohr (30) angeordnet ist (Fig. 3).
  4. 4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 - 3, g e k e n n -z e i c h n e t durch Bypass-Durchtritte (31) in der äußeren Wasserrohrreihe (8), welche über einen regelbaren (Regelkappe 29) Bypass (28) die Rauchgase unmittelbar zum Überhitzer leiten.
  5. 5. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 - 4, g e k e n n -z e i c h n e t durch Spalte (25) an den oberen Enden der Wasserrohre (7) der ersten Wasserrohrreihe zur Abfuhr stagnierender Brenngase.
  6. 6. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 - 5, g e k e n n -z e i- c h n e t durch den Rauchgasdurchtritten (24) entsprechende zusätzliche, durch Verschlüsse (26) verschließbare Reinigungsöffnungen in der äußeren Rohrreihe (8), die durch Deckel (27) im Mantel (9) ß zugänglich sind.
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