DE2931160A1

DE2931160A1 - Nachschaltheizflaechenblock

Info

Publication number: DE2931160A1
Application number: DE19792931160
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Wieser
Original assignee: WIESER DR RUDOLF
Current assignee: WIESER DR RUDOLF
Priority date: 1979-08-01
Filing date: 1979-08-01
Publication date: 1981-02-19

Description

Nachschaltheizflächenblock
Die Erfindung bezieht sich auf einen Nachschaltheizflächenblock für Großwasserraumkessel und Industriekessel (kleine Wasserrohrkessel), sowie Schiffskessel, zur Steigerung von deren Wirkungsgraden.
Die vorgenannten Kesseltypen bisheriger Bauart weisen bei Nennlast Abgastemperaturen von 270 - 300 0C auf und erreichen demgemäß nur Wirkungegrade von 84 - 86 %.
Durch den sich abzeichnenden Mangel an Erdöl und den steigenden Energiepreisen ist eine Verbesserung der Wirkungsgrade der genannten Kessel dringend geboten, und zwar sowohl bei neuen Kessel als auch bei solchen, die schon im Betrieb sind.
Zwar sind für Großwasserraumkessel Rippenrohrekonomiser als Zusatzgeräte schon lange bekannt, doch erreichen diese bei Nennlast nur kbgastemperaturen von ca. 1800C, was eine nur ungenügende Anhebung des Wirkungsgrades bringt.
Zur weiteren Steigerung des Wirkungsgrades wird ein Nachschaltheizflächenblock von länglicher Gestalt, mit einem umschließenden Blechgehäuse vorgeschlagen, der seitlich oder über oder unter einem Großwasserraumkessel oder Industriekessel angeordnet und erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß er ein oder mehrere aus dem Blechgehäuse ausziehbare Rohrbündel enthält, das bzw. die als Luftvorwärmerheizfläche oder als Ekonomiserheizfläche oder als Luftvorwärmer- und Ekonomiserheizfläche ausgebildet ist bzw. sind.
Die Vorteile des neuen Nachschaltheizflächenblockes liegen darin, daß er seitlich über dem Kessel sehr günstig angeordnet werden kann und daß er bei Nennlast die Abgastemperatur bis auf ca. 1000C (12000) absenkt, wodurch Wirkungsgrade von ca. 95 ffi (94 %) erreicht werden.
Da bei Abgastemperaturen von ca. 1000C bereits die Gefahr von Taupunktkorrosionen gegeben ist, kommt der Ausziehbarkeit der Rohrbündel - speziell beim letzten Luftvorwärmerrohrbündel - besondere Bedeutung zu. Hierdurch können beim Auftreten größerer Rauchgaskorrosionen die Rohrbündel binnen weniger Stunden gegen Reservebündel ausgetauscht werden.
tbrigens erfordern kleinere Korrosionslecks an Luftvorwärmerheizflächen nicht zwingend ein sofortiges Abfahren des Kessels, da die Leckmengen der VerbrennungsluSt -solange sie sich in Grenzen halten - für den Kesselbetrieb bedeutungslos sind.
Auch wird man für das letzte Luftvrwärmerrohrbindel Materialien wählen, die gegen chemische Angriffe besonders widerstandsfähig sind (austenitische Stahlrohre, Rohre aus säurefestei Guß oder Kunststoff oder Glas) Enthält der Nachschaltheizflächenblock mehrere Rohrbündel, so sind dieselben in 3lechgehäuse nebeneinander und/oder übereinander angeordnet. Dabei stimmen ihre Längen miteinander überein oder ungefähr überein.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung: lgn der Nachschaltheizflächenblock zusätzlich wenigstens ein als Überhitzerheizfläche ausgebildetes Rohrbündel enthalten. Diese Lösung ist z.B. dann. vorteilhaft, wenn ein Großwasserraumkessel zwecks Verringerung seines Walzendurchmessers (welche für die Erreichung höherer Dampfdrücke notwendig ist) als Zweizugkessel gebaut wird.
Enthält der Nachschaltheizflächenblock mehrere Rohrbündel, so sind von diesen wenigstens zwei rauchgasseitig hintereinander geschaltet.
Die Rohrbündel dei Naclschaltheizflächenblockes sind vorzugsweise als Geradrohrbündel auagebildet, was ihre Herstellung verbilligt und ihre Reinigu&g und Kontrolle erleichtert.
Die angestrebte Abgastemperatur von 1000C wird -'bei der üblichen Speisewassereintrittstemperatur von 1000C - dann mit einer geringen Gesamtheizfläche im Nachschaltheizflächenblock erreicht, wenn man in diesem einen Ekonomiser und einen Luftvorwärmer - Jeder vorzugsweise als ein Rohrbündel gestaltet -unterbringt. Die Ekonomiserheizfläche ist bezüglich Wärmeaufnshme besonders wirksam,während die Eintrittstemperatur der Verbrennunglnft in den Luftvorwärmer nur ca. 400C beträgt, was die Erreichung von 10000 Abgastemperatur erst ermöglicht.
Die Unterbringung eines Ekenomisers und eines Luftvorwärmers in einem gemeinsamen Blechgehäuse gibt eine sehr raumsparende Bauweise, einen geringen Fertigungsaufwand, einen verkleinerten Bedarf an Wärmeisolierung und eine einfachere Abstützung.
Steht für die Speisung des Sessels Hochdruckkondensat - mit entsprechend höherer Eintrittstemperatur - zur Verfügung, so empfiehlt es sich, im Nachschaltheizflächenblock nur zwei Lufterhitzerrohrbündel anzuordnen, die rauchgasseitig hintereinandergeschaltet sind.
Der Nachschaltheizflächenblock weist in an sich bekannter Weise prismatische oder kreiszylindrische Grundgestalt auf, was eine einfache Fertigung ermöglicht.
Um ausreichend große Heizflächen im Nachschaltheizflächenbleck unterbringen zu können, ist dessen Länge um wenigstens größer 1 Meter/als die Länge des Kessels. Gegebenenfalls stimmt die Länge des Nachschaltheizflächenblockes mit der Kessellänge auch überein oder ungefähr überein.
Die Rohrbündel des Nachschaltheizflächenblockes sind zur Feuerungsseite des Sessels hin und/oder nach oben ausziehbar.
Innerhalb des Blechgehäuses des Nachschaltheizflächenblockes ist wenigstens ein vertrennungsluftseitiger oder rauchgasseitiger Leerzug angeordnet. Dies gibt eine sehr kompakte Bauweise und reduziert den Aufwand an Isolierung.
Nach einem anderen, wesentlichen Merkmal der Erfindung besteht der Ekonomiser aus Doppelrohr- und/oder Dreifachrohrelementen, welche sorsugsweise zu ebenen Rohrregistern zusasmengeschweißt sind. Dabei sind die Doppelrohrelemente und/oder Dreifachrohrelemente speisewasserseitig wenigstens teilweise hintereinandergescbaltet und durch Querrohre miteinander verbunden.
Für einen prismatisch gestalteten Nachschalthei zflächenblock besteht ein Ekonomiserrohrbündel aus mindestens zwei ebenen Rohrregistern.
Für einen kreiszylindrisch gestalteten Nachschaltheizflächenblock weist das Ekonomiserrohrbündel in seinem Querschnitt einen kreisförmigen Umriß auf.
Bei dem Nachschaltheizflächenblock mit kreiszylindrischer Grundgestalt weist ein Luftvorwärmerrohrbündel kreisringförmigen Querschnitt auf und umschließt ein Ekonomiserrohrbündel eder ein anderes Luftvorwärmerrohrbündel oder einen Leersug.
Um den rauchgasseitigen und verbrennungsluftseitigen Druckverlust nicht zu sehr ansteigen zu lassen, ist bei jenem Nachschaltheizfläch'enblcck, der ein Luftvorwärmerrohrbündel und ein Ekonomiserrohrbündel enthält, der lichte Querschnitt des das Luftvorwärmerrohrbündel enthaltenden Rauchgaszuges größer als der lichte Querschnitt Jenes Rauchgaszuges, der das Ekonemiserrohrbündel enthält.
In den Wänden des Blechgehäuseß des Nachschaltheizflächenblpckes sind Bohrungen für den Durchtritt der Verbrennungsluft angeordnet, um in einfacher Weise die erforderliche Luftführung zu erreichen.
Bei dem Nachschaltheizflächenblock von kreiszylindrischer Gestalt weist der Leerzug kreisringförmigen Querschnitt auf.
Enthält der Nachschaltheizflächenblock nur ein Luftvorwärmerrohrbündel, so ist dasselbe ebenfalls aus dem Blechgehäute ausziehbar.
In den Zeichnungen sind vier Ausführungsformen von Nachschaltheizflächenblöcken und drei Ausführungsformen von Ekonoiiier-Rohrregist ern beispielhaft dargestellt.
Es zeigt: Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Nachschaltheizflächenblock der ersten Ausführungsform nach der Linie A - B in Fig. 2.
Fig. 2 einen horizontalen Längsschnitt nach der Linie C - D in Fig. 1 Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt nach der Linie F - G in Fig. 2 Fig. 4 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Nachschaltheizflächenbleck der zweiten Ausführungsfor nach der Linie G - B in FfL. 5 Fig. 5 einen horizontalen Längsschnitt nach der Linie J - x in Fig. 4 Fig. 6 einen vertikalen Querschnitt nach der Linie L - M in Fig. 4 Fig. 7 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Nachschaltheizflächenblock der dritten Ausführungsform nach der Linie N - 0 in Fig. 8 Fig. 8 einen horizontalen Längsschnitt nach der Linie P - Q in Fig. 7 Fig. 9 einen vertikalen Querschnitt nach der Linie 3 - S in Fig. 7 Fig. 10 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Nachschaltheizflächenblock der vierten Ausführungsform nach der Linie T - U in iig. 11 Fig. 11 einen horizontalen Längsschnitt nach der Linie V - W in Fig. 10 Jig. 12 einen vertikalen Querschnitt nach der Linie X - Y in Fig. 10 Fig. 13 zeigt einen Längsschnitt durch ein aus Doppelrohrelementen bestehendes Ekonomiser-Rohrregister nach der Linie 1 - II in Fig. 14 Fig. 14 zeigt einen Querschnitt nach der Linie III - IV in Fig. 13 Fig. 15 zeigt einen Längsschnitt durch ein aus Dreifachrohrelementen der ersten Art besthendea Ekonomiser-Rohrregister nach der Linie V - VI in Fig. 16 Fig. 16 zeigt einen Querschnitt nach der Linie VII - VIII in Fig. 15 Fig. 17 zeigt einen Längsschnitt durch ein aus Dreifachrohrelementen der £w;..iten Art bestehendes Ekonomiser-Rohrregister nach der Linie IX - X in Fig. 18 Fig. 18 zeigt einen Querschnitt nach der Linie XI - III in Fig. 17 Der in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 dargestellte NachschaltheizflEchenbleoc der ersten Ausführungsform weist prismatische Grundgestalt auf und ist seitlich (über) dem Großwasserraumkessel 1 angeordnet. Er enthält in seinem Elechgehäuse 2 ein EkonomiBerrohrb7indel 3 und ein Luftvorwärmerrohrbündel 4, welche rauchgasseitig hintereinander geschaltet sind und rechteckige Querschnitte aufweisen. (Der Querschnitt des Luftvorwärmerrohrbündels 4 ist größer als der Querschnitt des Ekonomiserrohrbündels 3.) Die Rauchgase treten während des Betriebes auf der dem Brenner abgewandten Stirnseite des Großwasserraumkessels 1 aus diesem aus und in den Nachschaltheizflächenbleck über den Rauchgaseintrittskanal 5 ein. Hier durchströmen sie das Ekonomiserrohrbündel 3 und das Luftverwärmerrohrbündel 4 und verlassen den Nachschaltheizflächenblock durch den Abgasstutzen 6.
Das zur Feuerungsseite des Großwasserraumkessels 1 hin und teilweise nach oben aussiehbare Ekonomiserrohrbündel 3 besteht aus zwei ebenen Rohrregistern 3', 3'', welche Je aus Deppelrohren 3x zusammengesetzt sind.
Das ebenfalls ausziehbare Luftvorwärmerrohrbündel 4 besteht aus geraden Normnlrohren. Die Verbrennungsluft tritt über den Zuführun£skanal 7 und Bohrungen 8 im Blechgehäuse 2 in den Luftvorwärmer ein und über Bohrungen 9 und den Ableitungskanal 10 aus denselben aus (Gegenstrom zu den Rauchgasen).
Auf der Vorderseite ist die Rohrwand 11 des Luftvorwärmerrohrbündels 4 gegen das umgebende Blechgehäuse t verbrennungsluftseitig durch einen Dichtrahmen 12 abgedichtet.
Die hintere Rohrwand 13 des Luftvorwärmerrohrbündels 4 ist gegen das benachbarte Blechgehäuse 2 verbrennungsluftseitig ebenfalls abgedichtet.
Auf der Feuerungsseite des Kessels 1 ragt der Nachschaltheizflächenblock wenigstens um 1 Meter über den Kessel vor, was die Unterbringung großer und langer Heiflächen ermöglicht.
Der in Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6 dargestellte Nachschaltheizflächenblock der zweiten Ausführungsform weist auch prismatische Grundgestalt auf und ist ebenfalls seitlich (über) dem Großwasserraumkessel 1 angeordnet. Er enthält zwei Luftvorwärmerrohrbündel 4 und 4' und einen verbrennungluftseitigen Leerzug 14. Die beiden Luftvorwärmerrohrbündel 4 und 4' sind rauch-und verbrennungsluftseitig gasseitig/hintereinander geschaltet und Jedes für sich aus dem Blechgehäuse 2 ausziehbar.
Der in Fig. 7, Fig. 8 und Fig. 9 dargestellte Nachschaltheizflächenblock der dritten Ausführungsform weist kreissylindrische Grundgestalt auf und ist auch seitlich (über) dem Großwasserranmkessel angeordnet.
Sein Gehäuse 2 enthält einen zentralen Rauchgaszug 15 mit kreisförmigen Querschnitt und einen peripheren Rauchgaszug 16 mit kreisringförmigen Querschnitt.
Im zentralen Rauchgaszug 15 ist das Ekonomiserrohrbündel 17 angeordnet, das in seinem Normalschnitt kreisförmigen Uiriß aufweist. Es besteht wieder aus Doppelrohren 3-X, die speisewasserseitig hintereinander geschaltet sind.
Im peripheren Rauchgaszug 16 ist das Luftvorwärmerrohrbündel 18 angeordnet, das kreisringförmigen Noraslschnitt aufweist.
Die Zufuhr der Verbrennungsluft erfolgt über den ringförmigen Zuführungskanal 7' und Bohrungen 8' im Blechgehäuse 2.
Die Abfuhr der Verbrennungsluft erfolgt über Bohrungen 9' im Blechgehäuse 2 und den ebenfalls ringförmigen Ableitungskanal 10'.
Der in Fig. 10, Fig. 11 und Fig. 12 dargestellte Nachschaltheisflächenbleck der vierten Ausführungsform weist ebenfalls kreiszylindrische Grundgestalt auf und ist auch seitlich (über) dem Großwasserraumkessel 1 angeordnet. Er enthält zwei Luftvorwärmerrohrbündel 18 und 18' und einen verbrennungsluft seitigen Leerzug 14' mit kreisringförmigem Querschnitt.
Dos im- peripheren Rauchg@szug 16 angeordnete Luftvorwärmerrehrbündel 18 und das im zentralen Rauchgaszug 15 angeordnete Luftverwärzerrohrbündel 18' sind rauchgasseitig und verbrennungsluftseitig hintereinander geschaltet und jedes für sich aus den Blechgehäuse 2 ausziehbar.
Das in Fig. 13 und Fig. 14 dargestellte Ekonomiser-Rohrregister besteht aus vier Doppelrohrelementen 31, die mittels Querrohren 19 miteinander verbunden sind.
Das in Fig. 15 und Fig. 16 dargestellte Ekonomiser-Rohrregister besteht aus vier Dreifachrohrelementen- 20 der ersten Art. Diese sind wiederum durch Querrohre 19 miteinander verbunde.
Das in Fig. 17 und Fig. 18 dargestellte Ekonomiser-Rohrregister besteht aus vier Dreifachrohrelementen 20' der zweiten Art. Letztere sind aus einem äußeren Doppelrohr 31 und einem in dessen Zentrum angeordneten Normalrohr 20 zusammengesetzt.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Nachschaltheizflächenblock von von länglicher Gestalt, mit einem umschließenden Blechgehäuse, angeordnet seitlich oder über oder unter einem Großwasserraumkessel oder Wasserrohrkessel (Industriekessel), dadurch gekennzeichnet, daß er ein oder mehrere aus dem Blechgehäuse ausziehbare Rohrbündel (3, 4, 4', 17, 18 18') enthält, das bzw. die als Luftvorwärmerheizfläche (4, 4', 18, 18') oder als Ekonomiserheizfläche (3, 17) oder als Luftvorwärmer- und Ekonomiserheizfläche ausgebildet ist bzw. sind.
2. Nachschaltheizflächenblock nach Anspruch 1, mit mehreren Rohrbündeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrbündel (3, 4, 4', 17, 18, 18') im Blechgehäuse (2) nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sind.
3. Nachschaltheizflächenblock nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länger der Rohrbündel (3, 4, 4', 17, e 18, 18') miteinander übereinstimmen oder ungefähr überinstimmen.
nblock 4. Nachschaltheizfläche/nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich noch wenigstens ein als Überhitzerheizfläche ausgebildetes Rohrbündel enthält.
5. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, mit mehreren Rohrbündeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrbündeln (3, 4, 4', 17, 18, 18') rauchgasseitig wenigstens teilweise hintereinander geschaltet sind.
6. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrbündel (D, 4, 4', 17, 18, 18') in an sich bekannter Weise als Geradrohrbündel ausgebildet sind.
7. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Ekonomiserrohrbündel (3 bzw. 17) und ein Luftvorwärmerrebundel(4 bzw.

18) enthält.
8. Nachschaltheizfläohenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Luftvorwärmerrohrbündel (4, 4' bzw. 18, 18') enthält.
9. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe in an sich bekannter Weise prismatische Grundgestalt aufweist.
10. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe in an kreis sich bekannter Weise :-zylindrische Grundgestalt aufweist.
ii. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß seine Lange um mindestens 1 Meter größer ist als die Länge des Kessels (1).
12. NachschaltheKflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß seine Länge in an sich bekannter Weise mit der Länge des Kessels (1) übereinstimmt oder angenähert übereinstimmt.
13. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrbündel (3, 4, 4', 17, 18, 18') zur Brennerseite des Kessels (1) hin und/oder nach oben ausziehbar sind.
14. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Blechgehäuses (2) wenigstens ein verbrennungsluftseitiger oder rauchgasseitiger Leerzug (14, 14') angeordnet ist.

15. NachschaltheizRlEchenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ekonomiser aus Doppelrohrelementen (3X) und/oder Dreifachrohrelementen (20, 20') besteht.

16. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, sowie nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ekonomiser aus ebenen Rohrregistern (3', 3") besteht.

17. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, sowie nach Anspruch 15 und/oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelrohrelemente (3X) und/oder Dreifachrohrelemente (20, 20') des Ekonomisers speisewasserseitig zumindestens teilweise hintereinander geschaltet sind.

18. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelrohrelemente (3X) und/oder Dreifachrohrelemente (20, 20') durch Querrohre (19) miteinander verbunden sind.

19. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ekonomiserrohrbündel (3) aus mindestens zwei ebenen Rohrregistern t3', 5 " ) besteht.

20. Nachgehaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ekonomiserrohrbündel (17) in seiner Querschnitt einen kreisförmigen Umriß aufweist.

21. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftvorwärmerrohrbündel (18) kreisringförmigen Querschnitt aufweist und ein Ekonomis errohrbundel (17) oder ein anderes Luftvorwärmerrohrbündel (18') oder einen Leerzug (14, 14') umschließt.

22. Nachschaltheizflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21, mit einem Luftvorwärmerrohrbündel und einem Ekonomiserrohrbündel, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Querschnitt des das Luftvorwärmerrohrbündel (18) enthaltenden Rauchgaszuges (16) größer ist als der lichte Querschnitt des das Ekonomiserrohrbündel (17) enthalt enden Rauchgaszuges (15).

23. Nachschaltheizilächenblock nach wenigstens einem.der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in den Wänden des BlechgehEuses (2) Bohrungen (8, 9) für den Durchtritt der Verbrennungsluft angeordnet sind.

24. Nachschalthiezflächenblock nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerzug (14') kreisringförmigen Querschnitt aufweist.

25. Nachs¢hPltheisflächenblock von länglicher Gestalt, mit einem. umschließenden 3lechgehäuse - und nur einem Luftvorwärmerrohrbündel, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftvorwärmerrohrbündel (4, 4') aus dem Blechgehäuse ausieEbar ist.