DE3428696A1

DE3428696A1 - Vorrichtung zum verhindern des verschleisses von waermeuebertragungsrohren in wirbelbettkesseln

Info

Publication number: DE3428696A1
Application number: DE19843428696
Authority: DE
Inventors: Hiromi Hasuda Saitama Shimoda
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1984-08-03
Publication date: 1985-02-21
Also published as: GB2146105B; DE3428696C2; GB8419854D0; GB2146105A; US4619314A

Description

24.357/70-Rl

Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha No. 2-1, 2-chome, Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokyo-to /Japan -

"Vorrichtung zum Verhindern des Verschleisses von Wärmeübertragungsrohren in Wirbelbettkesseln"

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung des Verschleisses von Wärmeübertragungsrohren, die in das Wirbelbett eines Wirbelbettkessels eingesetzt sind, durch Wirbelbettmaterialien.

In einem Wirbelbettkessel werden die Bettungsmaterialien in den Ofen eingeladen und verwirbelt,so dass das Problem entsteht, dass die in das Wirbelbett eingesetzten Wärmeübertragungsrohre durch die Wirbelbettmaterialien abgenutzt werden, wobei die Wärmeübertragungsrohre Wirbelbettrohre und Ofenwandrohre sind. Es wurden verschiedene Verfahren zur Verhinderung einer Abnutzung der Oberfläche von Wärmeübertragungsrohren vorgeschlagen,die jedoch in der Praxis nicht zufriedenstellend sind.

Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Verschleiss von Wärmeübertragungsrohren durch Wirbelbettmaterialien wirkungsvoll zu verhindern, so dass die Einsatzdauer der Wärmeübertragungsrohre verlängert werden kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Abnutzung von Wärmeübertragungsrohren durch Wirbelbettmaterialien zu verhindern, ohne den Wärmeübergang durch die Wärmeübertragungsrohre zu beei-nträchtigen.

Ausserdem liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verhinderung eines Verschleisses von Wärmeübertragungsrohren durch Wirbelbettmaterialien zu schaffen, die sehr einfach aufgebaut ist, so dass die Vorrichtung sehr einfach und preisgünstig hergestellt werden kann.

Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugründe, eine Vorrichtung zur Verhinderung des Verschleisses von Wärmeübertragungsrohren durch Wirbelbettmaterialien zu schaffen, die an den Wärmeübertragungsrohren einfach angebracht werden kann.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss durch eine Schutzeinrichtung aus einem verschleissfesten Material gelöst, die an einem dem Wirbelbettmaterial stark ausgesetzten Abschnitt einer Aussenfläche des Wärmeübertragungsrohres angebracht ist, wodurch ein Verschleiss des Wärmeübertragungsrohres durch Wirbelbettmaterialien verhindert werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der erfindungsgemässen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform

der erfindungsgemässen Vorrichtung, 35

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Fig. 2 einen Schnitt englang der Schnittlinie II-II aus Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer zweiten .Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung,

Fig. 4 eine Ansicht in Blickrichtung der Pfeile IV-IV gemäss den Figuren 1 oder 3,

Fig. 5 einen Schnitt ent.lang der Schnittlinie V-V gemäss

den Figuren 1 oder 3,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Schnittlinie VI-VI gemäss Fig. 3,
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Fig. 7 eine Frontansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung,

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Schnittlinie VIII-VIII aus Fig. 7,

Fig. 9 eine geschnittene Seitenansicht einer vierten

Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung,
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Fig.10 einen Schnitt entlang der Schnittlinie X-X aus Fig. 9,

Fig.11 eine geschnittene Seitenansicht einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vor

richtung,

Fig.12 eine Ansicht entlang den Pfeilen XII-XII aus

Fig. 11,
35

Fig. 13 eine Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung,und

Fig. 14 einen Schnitt entlang der Schnittlinie XIV-XIV aus Fig. 13.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung,wobei die Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II gemäss Fig. 1 darstellt. Die Bezugsziffer 1 bezeichnet eine Schutzeinrichtung aus einem verschleissfesten Gußstahl (z.B. aus SCH 21 o.a.).' Die Schutzeinrichtung 1 weist eine geeignete Länge und einen im wesentlichen halbzylindrischen Querschnitt auf, so dass die Schutzeinrichtung den halbzylindrischen Oberflächenabschnitt eines Wärmeübertragungsrohres 2 in einem Wirbelbett bedecken kann. Verbindungsvorsprünge 4 und 5 mit einem U-förmigen Querschnitt erstrecken sich in tangentialer Richtung von den beiden breitseitigen Längskanten 3 der Schutzeinrichtung 1. Die Verbindungsvorsprünge 4 und 5 sind mit Bolzenlöchern 6 und 7 ausgebildet und Bolzen 8 und

9 aus einem verschleissfesten Material sind zur Verbindung und zur Halterung der Schutzeinrichtung 1 in die jeweiligen Bolzenlöcher 6 und 7 eingesteckt. Ein Ende eines jeden Verbindungsbolzens 6 oder 7 hat einen Kopf

10 und das andere Ende ist mit einem Anschlag 11 versehen, der durch eine Schweißraupe oder durch einen Stift gebildet ist, so dass die Bolzen 8 und 9 gegen ein Herausziehen aus den Bolzenlöchern 6 und 7 gesichert sind. An den Innenflächen der Verbindungsvorsprünge 4 und 5 sind auch Anschläge 12 angebracht, so dass die Bolzen 8 und 9 zusätzlich gegen ein Herausziehen aus den Bolzenlöchern 6 und 7 gesichert sind. Angreifzapfen 13 sind in der Nähe der breitseitigen Längskanten 3 der Schutzeinrichtung 1 und in der Nähe der inneren End-

flächen der Verbindungsvorsprünge 4 und 5 angeschweißt, so dass sowohl die Verschiebung der Schutzeinrichtung 1 in Längsrichtung des Wärmeübertragungsrohres 2 als auch die Drehung der Schutzeinrichtung 1 um das Wärmeübertragungsrohr 2 verhindert werden kann.

Wie am besten aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich ist, erstrecken sich an der unteren Aussenfläche der Schutzeinrrhtung 1 in axialer Richtung des Wärmeübertragungsrohres 2 zwei Vorsprünge 14, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Eine Vielzahl sich umfangsmässig erstreckender Vorsprünge 21 sind zwischen die sich axial erstreckenden Vorsprünge 14 eingefügt, die voneinander in axialer Richtung beabstandet sind. Eine Vielzahl Bolzen 22 aus einem verschleissfesten Material (z.B.aus SUS 310 S o.a.) erstrecken sich an der unteren Oberfläche der Schutzeinrichtung 1 in Bereichen 20, von denen jeder durch die Vorsprünge 14 und 21 umgeben ist, und die Matrizenfeldern ähnlich angeordnet sind. Die Wirbelbettmaterialien, die im Wirbelbett in Richtung der in Fig. 2 dargestellten Pfeile nach oben strömen, stossen gegen die Vorsprünge 14 und 21 und gegen die Zapfen 22 und werden dabei abgebremst, wodurch der Verschleiss der Schutzeinrichtung 1 vermindert wird. Ausserdem werden die Wirbelbettmaterialien mit den Vorsprüngen 14 und 21 in Kontakt gebracht, so dass die Wirbelbettmaterialien an den Ecken der Ausnehmungen, die durch die Vorsprünge 14 und 21 und die Schutzeinrichtung 1 festgelegt werden, angesammelt werden, und neue Wirbelbettmaterialien gegen die an den Ecken angesammelten Wirbelbettmaterialien stossen. Damit kann ein Verschleiss der Ecken oder Verbindungsstellen zwischen den Vorsprüngen 14 und 21 und der Schutzeinrichtung 1 verhindert werden. Eine Schutzeinrichtung 1' ist zur Anbringung an ein gebogenes oder gekrümmtes Teil des Wärmeübertragungsrohres 2 geeignet. In der Schutzein-

richtung 1' ist der Abstand zwischen den Verbindungsvorsprüngen 4 und 5 kleiner, so dass zur sicheren Positionierung der Schutzeinrichtung 1' nur ein Zapfen 13 vorgesehen zu sein braucht. Eine derartige Schutzeinrichtung 1' kann an ihrer unteren Aussenfläche mit Vorsprüngen 14 und 21 und mit Zapfen 22 versehen sein.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird das Wärmeübertragungsrohr 2 in ein Wirbelbett eines Wirbelbettkessels geneigt eingesetzt. Um die einen Verschleiss verhindernde Vorrichtung der oben beschriebenen Art entlang dem Wärmeübertragungsrohr 2 anzuordnen oder anzubringen, wird die Schutzeinrichtung 1 entlang der unteren HaIbfläche des Wärmeübertragungsrohres 2 eingepasst und die Bolzen 8 und 9 durch die Löcher 6 und 7 der Verbindungsvorsprünge 4 und 5 durchgesteckt. Anschliessend werden die Anschläge 11 und 12 zum Verhindern eines Herausziehens der Bolzen 8 und 9 aus den Bolzenlöchern 6 und 7 angebracht,- Damit ist die Schutzeinrichtung 1 dicht mittels der Bolzen 8 und 9 entlang dem Wärmeübertragungsrohr 2 angepasst. Anschliessend werden die Zapfen 13 in der Nachbarschaft der breitseitigen Längskanten 13 der Schutzeinrichtung 1 und in der Nähe der Verbindungsvorsprünge 4 und 5 angeschweisst. Damit kann die Verschiebung der Schutzeinrichtung 1 in axialer Richtung des Wärmeübertragungsrohres 2 und eine Drehung der Schutzeinrichtung 1 um das Wärmeübertragungsrohr 2 verhindert werden, so dass die Schutzeinrichtung 1 sicher in der richtigen Position gehalten werden kann.

Wie oben beschrieben worden ist, passen die Schutzeinrichtungen 1 und 1' auf das Wärmeübertragungsrohr 2, um die untere Halbfläche des Wärmeübertragungsrohres, die durch Wirbelbettmaterialien am meisten angegriffen

wird, zu bedecken. Auf diese Weise kann ein Verschleiss des Wärmeübertragungsrohres 2 wirksam verhindert werden. Zusätzlich sind die Vorsprünge 14 und 21 und die Zapfen 22 an der unteren Halbfläche der Schutzeinrichtungen 1 und 2 vorgesehen, so dass Wirbelbettmaterialien in ihrer Strömung in Richtung der in Fig. 2 dargestellten Pfeile abgebremst werden. Dadurch können die rechte und die linke Seitenfläche der Schutzeinrichtungen 1 und 1' und die obere rechte und die obere linke Oberfläche des Wärmeübertragungsrohres 2 gegen einen starken Angriff durch Wirbelbettmaterialien geschützt werden. Die im Wirbelbett vorhandene Wärme wird durch die Schutzeinrichtungen 1 und 1' an das Wärmeübertragungsrohr 2 übertragen, wenn die Wirbelbettmaterialien gegen die Schutzeinrichtungen 1 und 1' stossen. Die obere Hälfte des Wärmeübertragungsrohres 2 liegt frei, so dass die Wärme vom Wirbelbett wirksam auf das Wärmeübertragungsrohr 2 übertragen werden kann. Daraus resultiert, dass selbst dann, wenn die Schutzeinrichtungen 1 und 1» auf das Wärmeübertragungsrohr 2 passen, die Wärmeübertragung nicht wesentlich nachteilig beeinflusst wird. Ausserdem können die Schutzeinrichtungen 1 und 1' leicht mittels der Bolzen 8 und 9 und der Zapfen 13 am Wärmeübertragungsrohr angebracht werden.

Die Figuren 3 und 6 zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung..Schutzeinrichtungen 15 und 15' mit einem halbkreisringförmigen Querschnitt sind mittels einerVielzahl Bänder 16 und 17, die angeschweisst sind, an einem Wärmeübertragungsrohr 2 angebracht. Ein Zapfen 19 zur Verhinderung einer Drehung der Schutzeinrichtung 15 oder 15' erstreckt sich vom Wärmeübertragungsrohr 2, so dass die Schutzeinrichtung 15 oder 15' sicher in Position gehalten werden kann. Wie im Fall der ersten erfindungsgemässen Ausführungsform erstrecken sich die Vorsprünge 14 und 21 und die

Zapfen 22 von der unteren Aussenfläche der Schutzeinrichtung 1 weg.

Die Wirbelbettmaterialien stossen gegen die Schutzeinrichtungen 15 und 15', so dass die Wärme an eine durch das Wärmeübertragungsrohr 2 strömende Flüssigkeit übertragen wird. Die mit den Schutzeinrichtungen 15 und 15' in Kontakt gebrachten Wirbelbettmaterialien werden gezwungen, in axiale und in Umfangsrichtung zu strömen und gegen die Zapfen 22 oder gegen die Vorsprünge 14 zu stossen, so dass die Wirbelbettmaterialien abgebremst werden. Auf diese Weise kann ein Verschleiss des Wärmeübertragungsrohres 2 und der Schutzeinrichtungen 15 und 15' selbst verhindert werden.

Die erste und die zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung wurden derart beschrieben, dass sie an einem geneigten Wärmeübertragungsrohr 2 angeordnet oder angebracht werden, aber es ist selbstverständlich auch möglich, die Schutzeinrichtungen an einem Wärmeübertragungsrohr anzubringen, das sich in horizontaler Richtung erstreckt.

Die Figuren 7 und 8 zeigen eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung, in welcher Schutzeinrichtungen 28 an Wärmeübertragungsrohren 23 angebracht sind, welche Ofenwände bilden. Die Wärmeübertragungsrohre 23 erstrecken sich in vertikaler Richtung parallel zueinander und sind mittels Rippen 24 miteinander verbunden, so dass Gase nicht in die Umgebung 26 des Ofens entweichen können. Von den Rippen 24 erstrecken sich Bolzen 27 in horizontaler Richtung in das Innere des Ofens. Die Schutzeinrichtungen 28 zum Bedecken der inneren Oberflächen der Wärmeübertragungsrohre 23, die aus einem verschleissfesten Material (z.B. SCH 11 o.a.)

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bestehen, sind mit den Bolzen 27 und mit in Ausnehmungen 29 vorhandenen verschleissfesten Muttern 30 sicher befestigt. Die Schutzeinrichtungen 28 besitzen gekrümmte Flächen, so dass sie mit den inneren Oberflächen der Wärmeübertragungsrohre 23 in enge Berührung gebracht werden können.

Die Schutzeinrichtungen 28 verhindern einen Verschleiss der Wärmeübertragungsrohre 23 und die Wärme wird durch die Schutzeinrichtungen 28 an die Wärmeübertragungsrohre 23 übertragen, wenn wirbelnde Medien gegen die Schutzeinrichtungen 28 stossen. In der dritten Ausführungsform können die Schutzeinrichtungen 28 an den Innenflächen der Wärmeübertragungsrohre 23 mittels Bolzen 27 -und Muttern 30 angebracht oder von ihnen entfernt werden, so dass die Anbringung der Schutzeinrichtungen 28 wesentlich erleichtert werden kann. Ausserdem können neue Schutzeinrichtungen 28 sehr einfach gegen abgenutzte Schutzeinrichtungen 28 ausgetauscht werden. 20

Die Figuren 9 und 10 zeigen eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung, in welcher sich horizontale Rippen 31 aus einem verschleissfesten Material von den Innenflächen der Wärmeübertragungsrohre nach innen erstrecken, die voneinander in vertikaler Richtung einen geeigneten Abstand aufweisen.

Die Figuren 11 und 12 zeigen eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Dabei erstreckt sich eine vertikale Rippe 32 aus einem verschleissfesten Material von der horizontalen Rippe 31 nach oben.

Die Figuren 13 und 14 zeigen eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Eine Vielzahl horizontaler Zapfen 33 aus verschleissfestem Ma-

terial erstreckt sich von der Innenfläche der Wärmeübertragungsrohre 23 zwischen benachbarten horizontalen Rippen 31 nach innen.

Wenn Wirbelbettmaterialien gegen diese horizontalen und vertikalen Rippen 31 und 32 und gegen die horizontalen Zapfen 33 stossen, werden sie abgebremst, so dass ein Verschleiss der Wärmeübertragungsrohre 23 verhindert werden kann, d.h. sie dienen als Schutzeinrichtungen. Ausserdem bedecken die horizontalen und vertikalen Rippen 31 und 32 und die horizontalen Zapfen 33 die Innenfläche der Wärmeübertragungsrohre nicht vollständig, so dass ein ausgezeichneter Wärmeübergang sichergestellt werden kann. Deshalb können die horizontalen und dievertikalen Rippen 31 und 32 und die horizontalen Zapfen 33 an Abschnitten der Oberfläche der Wärmeübertragungsrohre angebracht sein , die durch die Wirbelbettmaterialien weniger angegriffen werden, und an welchen die Absenkung der Wärmeübertragung nicht erwünscht ist. So ist es beispielsweise möglich, die zuletzt genannten Rippen und Zapfen in Kombination mit Schutzeinrichtungen zu verwenden, wie sie in Bezug zu den Figuren 1, 3 und 7 beschrieben worden sind.

Wie oben beschrieben wurde, ist die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Schutz von Wärmeübertragungsrohren gegen Verschleiss sehr einfach aufgebaut und sie kann einen Verschleiss der Wärmeübertragungsrohre verhin-. dern, ohne eine Abnahme der Wärmeübertragung zu verursachen, so dass die Lebensdauer der Wärmeübertragungsrohre merklich verbessert werden kann.

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Claims

PATENTANWÄLTE __--_ .". ; Dr. rer. not. DIETER LOUIS - - -* ■ :.--...".;.:. Dlpl.-Phyi. CLAUS PÖHLAU · " ~~ *..: ' '.„~ '--' "--* - OipUng. FRANZ LOHRENTZ Dipl.-Phys. WOLFGANG SEGETH O / "> O P Λ <"> 24.357/70-R1 KESSLERPLATZ 1 O H Z O U CJ Q NÜRNBERG 20 Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha No. 2-1, 2-chome, Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokyo - to /Japan ANSPRÜCHE:

1) Vorrichtung zum Verschleißschutz von Wärmeübertragungsrohren in einem Wirbelbettkessel, gekennzeichnet durch eine Schutzeinrichtung (1, 1', 15, 15', 28) aus einem verschleißfesten Material, die an einem dem

Wirbelbettmaterial stark ausgesetzten Abschnitt einerAussenfläche des Wärmeübertragungsrohres (2, 23) angebracht ist.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (1, 1', 15, 15') zum Bedecken der Aussenfläche des Wärmeübertragungsrohres (2) einen im wesentlichen halbkreisringförmigen Querschnitt aufweist.

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3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (1, 1») mittels Zapfen (8, 9) am Wärmeübertragungsrohr (2) angebracht ist.

4) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (15, 15') mittels Bänder (16, 17) am Wärmeübertragungsrohr angebracht ist.

5) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (1, 1', 15, 15') in Bezug zum Wärmeübertragungsrohr (2) mittels Zapfen (13, 19) positioniert ist.

6) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aussenfläche der Schutzeinrichtung (1, 15) Vorsprünge (14, 21) vorgesehen sind.

7) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aussenfläche der Schutzeinrichtung (1, 15) Zapfen (22) angebracht sind.

8) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungsrohr (23) ein Ofenwandrohr bildet und die Schutzeinrichtung (28) mittels Bolzen

(27) an einer Rippe (24) des Wärmeübertragungsrohres

(23) angebracht ist.

9) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung eine unmittelbar am Wärmeübertragungsrohr (23) angebrachte, der Strömung von Wirbelbettmaterialien widerstehende Rippe (31) aufweist .

10) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung eine Rippe (31, 32) und Zapfen (33) aufweist, die unmittelbar am Wärmeübertragungsrohr (23) angebracht sind, so dass die Rippe (31, 32) und die Zapfen (33) der Strömung von Wirbelbettmaterialien widerstehen.