DE4106868A1 - Gas turbine exhaust boiler - has peripheral cooling pipes connected at right angles to distributor and collector pipes - Google Patents

Gas turbine exhaust boiler - has peripheral cooling pipes connected at right angles to distributor and collector pipes

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DE4106868A1 DE19914106868 DE4106868A DE4106868A1 DE 4106868 A1 DE4106868 A1 DE 4106868A1 DE 19914106868 DE19914106868 DE 19914106868 DE 4106868 A DE4106868 A DE 4106868A DE 4106868 A1 DE4106868 A1 DE 4106868A1
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Abstract

The steam generator has a horizontal firebox and flue in which vertical evaporative or superheating tubes are mounted. The sides, top and bottom are cooled by pipes connected to the water circuit. These pipes(3) are connected at the water side to distributors running parallel to the boiler centre line and at right angles to them. They slope towards the sidewall and then extend vertically upwards, finally sloping gently away from the sidewall to collector pipes parallel to the boiler centre line, forming the boiler top in the process. USE - In gas turbine exhaust, giving sufficient water circulation irrespective of operating pressure.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampf- oder Heißwassererzeuger in Wasserrohrkesselkonstruktionen in horizontaler Bauart hinter ei­ ner Gasturbine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a steam or hot water generator in Water tube boiler constructions in a horizontal design behind an egg ner gas turbine according to the preamble of claim 1.

Wasserrohrkessel hinter Gasturbinen in horizontaler Bauart sind bekannt z. B. als reine Abhitzekessel ohne Seitenwandberohrung, oder als Kombikessel bei denen dem Berührungsteil eine Brennkam­ mer (Feuerraum) vorgeschaltet ist. In diesem Falle können, müs­ sen jedoch nicht, die den Feuerraum umgebenden Wände, wie auch die den Berührungszug umgebenden Wände, berohrt sein.Water tube boilers behind gas turbines are horizontal known z. B. as a pure waste heat boiler without side wall tubing, or as a combi boiler in which the contact part has a burner mer (combustion chamber) is connected upstream. In this case you can, must However, the walls surrounding the firebox, as well the walls surrounding the train of contact must be drilled.

Abhitzekessel mit ungekühlten Seitenwänden haben den Nachteil, daß die den Kessel umgebenden Wände sehr gut wärmeisoliert sein müssen, und außerdem entweder von einem schweren Stahlgerüst oder einer dicken Mauerung umgeben sein müssen, die den Kessel tragen.Waste heat boilers with uncooled side walls have the disadvantage that the walls surrounding the boiler are very well insulated must, and also either from a heavy steel frame or a thick wall must surround the boiler wear.

Erfordern es die betrieblichen Umstände, daß der Kessel außer durch die Turbinenabgase auch noch durch Gas- oder Ölfeuerung beaufschlagt werden soll, so ist eine wassergekühlte Brennkammer erforderlich. Der Anschluß dieser wassergekühlten Brennkammer an dem Abhitzekessel mit ungekühlten Seitenwänden ist wegen der un­ terschiedlichen Ausdehnung des gekühlten und des ungekühlten Kes­ selteils problematisch. Eine Änderung der ungekühlten Seiten­ wände des Berührungszuges in gekühlte Seitenwände würde eine Än­ derung der gesamten Berührungsheizfläche erforderlich machen.Operational circumstances require that the boiler be out of order due to the turbine exhaust gases also through gas or oil firing is to be charged, is a water-cooled combustion chamber required. The connection of this water-cooled combustion chamber the waste heat boiler with uncooled side walls is because of the un different expansion of the cooled and the uncooled core partly problematic. A change in the uncooled pages walls of the touch train in cooled side walls would change change the entire touch heating surface.

Bei Abhitzekesseln hinter Gasturbinen mit durch Verdampferrohre gekühlte Seitenwände, Boden und Decke ist die Möglichkeit der Berohrung dieser Wände durch den Kesseldruck begrenzt, da mit größer werdendem Druck der Dichteunterschied zwischen Dampf und Wasser geringer wird und damit der zur Rohrkühlung erforderliche Massenfluß in den Rohren abnimmt.With waste heat boilers behind gas turbines with through evaporator tubes cooled side walls, floor and ceiling is the possibility of Tubing of these walls is limited by the boiler pressure, as with increasing pressure the difference in density between steam and Water becomes lower and therefore the one required for pipe cooling Mass flow in the pipes decreases.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch konstruktive Maßnahmen den Kessel so zu gestalten, daß sich ein vom Betriebsdruck unabhän­ giger, ausreichender Wasserumlauf in den Rohren einstellt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Decken- und Bodenrohre, die na­ hezu horizontal angeordnet sind, mit solchen Rohren verbunden werden oder als solche Rohre weitergeführt werden, die stark be­ heizt sind und eine große Auftriebshöhe haben. Es muß hierbei jedoch darauf geachtet werden, daß die Rohre nicht zu lang wer­ den, damit der durch die starke Beheizung erzeugte große Massen­ strom in den Rohren den Druckverlust durch Rohrreibung nicht zu stark anwachsen läßt. Das hat zur Folge,The object of the invention is the constructive measures To design the boiler so that it is independent of the operating pressure sufficient, sufficient water circulation in the pipes. These Task is solved in that ceiling and floor pipes, the na are arranged horizontally, connected to such pipes are or be continued as such pipes that are strong are heated and have a high lift. It must be here however, be careful that the pipes are not too long the so that the large masses generated by the strong heating flow in the pipes does not increase the pressure loss due to pipe friction growing strongly. As a result,

  • 1) daß, für die Feuerraumberohrung, die Boden- und die Deckenrohre nur über die halbe Kesselbreite reichen dürfen und 1) that, for the firebox piping, the floor and the ceiling pipes only over half the boiler width are allowed to reach and  
  • 2) daß, für die Deckenberohrung der Berührungs­ heizfläche, die Deckenberohrung nicht eine Verlängerung der relativ schwach beheizten Seitenwandberohrung sein darf, sondern, daß die­ se Deckenberohrung eine in Richtung des Rauch­ gasstromes abgebogene Verlängerung der stark be­ heizten Feuerraumaustrittsgitterrohre sein muß.2) that, for the ceiling pipe of the touch heating surface, the ceiling pipe not one Extension of the relatively weakly heated Sidewall tubing may be, but that the se ceiling pipe one towards the smoke Gas stream bent extension of the strongly be heated furnace outlet grille pipes must be.
  • 3) Eine andere Möglichkeit der berohrten Deckenaus­ führung über dem Berührungsteil des Kessels ist die, die Sammlerrohre der einzelnen Verdampfer­ rohrtafeln in Richtung entgegen den Rauchgasstrom so weit wie erforderlich zu verlängern und mit einem Quersammler zu verbinden.3) Another way of piped ceiling guide over the contact part of the boiler the, the collector tubes of the individual evaporators pipe panels in the direction opposite the flue gas flow extend as far as necessary and with to connect a cross collector.
  • 4) Sammelrohre der einzelnen Überhitzertafeln als Deckenberohrung zu benutzen.4) Collect pipes of the individual superheater panels as Use ceiling pipes.

In den Fällen 1 bis 3 ist die Querteilung dieser Deckenberohrung so groß zu wählen, daß die erforderlichen Überhitzerrohre durch die dadurch entstehenden Lücken der Deckenberohrung in den Be­ rührungszug gesteckt werden können.In cases 1 to 3 is the cross division of this ceiling pipe to choose so large that the necessary superheater pipes through the resulting gaps in the ceiling pipe in the Be move can be inserted.

Im folgenden werden diese Konstruktionen näher beschrieben.These constructions are described in more detail below.

In Fig. 1 ist der gesamte Abhitzekessel dargestellt. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Brennkammer 1, Fig. 3 einen Schnitt durch die Berührungsheizfläche 2 mit gekühlten Umge­ bungswänden und Fig. 4 die Deckenausführung mit Überhitzersamm­ lern.In Fig. 1 the entire waste heat boiler is shown. Fig. 2 shows a section through the combustion chamber 1 , Fig. 3 shows a section through the touch heating surface 2 with cooled surrounding walls and Fig. 4 learn the ceiling design with superheater.

Die Kühlung der Brennkammer wird durch die Rohre 3 erreicht, die von einem 4 oder zwei 5 u. 6 parallel in Richtung der Kesselmit­ tellinie angeordneten Längsverteilerrohre rechtwinklig zur Kes­ selmitte in Richtung Seitenwand abgehen. Diese Rohre 3 können in ihrem unteren Teil mit Neigung zur horizontalen versehen sein. Ab einer bestimmten Entfernung von der Kesselmittellinie, die durch die Kesselgröße gegeben ist, werden diese Rohre 3 in die Senkrechte gebogen und verlaufen nach oben bis zu einem Punkt, der ebenfalls durch die Kesselgröße gegeben ist, von dem sie, wieder zur Kesselmittelachse hin gebogen werden, um an einem 7 oder zwei 8 u. 9 parallel zur Kesselmittellinie angeordneten Längssammler rechtwinklig zur Kesselmittellinie wasserseitig an­ geschlossen zu werden. Diese oberen Rohrstücke der Rohre 3 bil­ den somit die Feuerraumdecke und können mit Neigung zur Horizon­ talen versehen sein.The cooling of the combustion chamber is achieved by the tubes 3 , which are 4 or two 5 u. 6 Leave the longitudinal distribution pipes arranged parallel to the middle of the boiler at right angles to the middle of the boiler towards the side wall. These tubes 3 can be provided in their lower part with an inclination to the horizontal. From a certain distance from the boiler center line, which is given by the boiler size, these tubes 3 are bent to the vertical and run up to a point, which is also given by the boiler size, from which they are bent again towards the boiler center axis to join a 7 or two 8 u. 9 parallel collectors arranged parallel to the boiler center line to be connected at right angles to the boiler center line on the water side. These upper pipe sections of the pipes 3 bil thus the ceiling of the combustion chamber and can be provided with an inclination to the horizontal.

Der Feuerraum wird durch die Gitterrohre 10 abgeschlossen. Diese Gitterrohre sind wasserseitig mit einem Querverteiler 11 verbun­ den. Dieser Querverteiler 11 ist rechtwinklig, in der Horizonta­ len, wasserseitig, mit dem oder den Längsverteilern 4 oder 5 u. 6 verbunden.The firebox is closed off by the lattice tubes 10 . These lattice pipes are connected on the water side to a transverse distributor 11 . This cross distributor 11 is rectangular, in the Horizonta len, water-side, with the one or more longitudinal distributors 4 or 5 u. 6 connected.

Die Gitterrohre 11 verlaufen senkrecht nach oben und werden bei Erreichen der, durch die Kesselgröße vorgegebenen Zughöhe aus der Senkrechten rauchgasstromabwärts abgebogenen und mit einen Quersammler 12 wasserseitig verbunden. The lattice pipes 11 run vertically upwards and are bent downward from the vertical when the flue gas is drawn down and is connected to a transverse collector 12 on the water side when the draft height predetermined by the boiler size is reached.

Dieser Quersammler 12 ist wasserseitig mit einem linken Längs­ sammler 13 und einem rechten Längssammler 14 verbunden.This transverse collector 12 is connected on the water side to a left longitudinal collector 13 and a right longitudinal collector 14 .

Die Rohre 15 umgeben den Berührungszug als Boden- und Seiten­ wandrohre und sind oben an die Längssammler 13 und 14 und unten an den oder die Längsverteiler 4 oder 5 u. 6 wasserseitig ange­ schlossen.The tubes 15 surround the contact train as bottom and side wall tubes and are at the top of the longitudinal headers 13 and 14 and at the bottom of the one or more longitudinal distributors 4 or 5 and. 6 connected on the water side.

Ein Teil der Decke des Berührungszuges wird durch die abgeboge­ nen Gitterrohe 10 gebildet. Die Querteilung dieser Deckenrohre ist so groß, daß zwischen diese Deckenrohre von oben Überhitzer­ rohrschlangen 16 gesteckt werden können.Part of the ceiling of the touch train is formed by the bent tubes 10 . The transverse division of these ceiling tubes is so large that coils 16 can be inserted between these ceiling tubes from above superheater.

Diesen Überhitzerrohrschlangen 16 rauchgasstromabwärts ist ein Berührungsverdampfer 17 nachgeschaltet. Der Berührungsverdampfer 17 besteht aus einzelnen Rohrtafeln von denen jede einen paral­ lel zur Rauchgasströmungsrichtung angeordneten Verteiler 18 und Sammler 19 hat. Diese Tafelsammler 19 sind auf der einen ihrer Endseiten in Rachgasströmungsrichtung gesehen, wasserseitig mit einem Quersammler 20 verbunden. Dieser Quersammler 20 ist wasserseitig mit den beiden Längssammlern 13 und 14 verbunden. Die Tafelsammler 19 sind auf der anderen Endseite, entgegen der Rauchgasströmung gesehen, um das Rohrstück 21, verlängert und mit einem Quersammler 22 wasserseitig verbunden. Dieser Quer­ sammler 22 ist wasserseitig mit den beiden Längssammlern 13 und 14 verbunden.A contact evaporator 17 is connected downstream of these superheater coils 16 downstream of the flue gas. The touch evaporator 17 consists of individual tube sheets, each of which has a distributor 18 and collector 19 arranged parallel to the direction of flue gas flow. These plate collectors 19 are seen on one of their end sides in the direction of the stream of fumes, and are connected on the water side to a transverse collector 20 . This transverse collector 20 is connected on the water side to the two longitudinal collectors 13 and 14 . The panel headers 19 are extended on the other end side, viewed against the flue gas flow, by the pipe section 21 and connected to a cross header 22 on the water side. This cross collector 22 is connected on the water side to the two longitudinal collectors 13 and 14 .

Es bilden die Rohre 21 einen Teil der Deckenberohrung des Berüh­ rungszuges.The tubes 21 form part of the ceiling tube of the contact train.

Die Querteilung dieser Deckenrohre und damit auch der Rohre des Berührungsverdampfers ist so groß, daß zwischen diese Decken­ rohre von oben Überhitzerrohrschlangen 16 gesteckt werden kön­ nen. Die Seitenwand- und Bodenberohrung dieses Zuges wird durch die Rohre 15 gebildet, wie vorher beschrieben.The transverse division of these ceiling tubes and thus also the tubes of the touch evaporator is so large that superheater tube coils 16 can be inserted between these tubes from above. The sidewall and bottom tubing of this train is formed by the tubes 15 as previously described.

Eine weitere Möglichkeit, die Deckenberohrung über dem Berüh­ rungsteil zu gestalten besteht nach Fig. 4 u. Fig. 5 darin, die einzelnen, parallel zur Kesselachse angeordneten Überhitzersamm­ ler 23 der einzelnen Überhitzerrohrtafeln 16 über die Länge l der Tafel hinaus zu verlängern, so daß die Zwischenräume zwi­ schen den einzelnen Überhitzerpaketen 16 eine gekühlte Rohrdecke erhalten, bestehend aus den Überhitzersammlerrohren 23.Another way of designing the ceiling tube over the contact part is according to FIG. 4 u. Fig. 5 therein, the individual, arranged parallel to the boiler axis superheater collector 23 of the individual superheater tube panels 16 to extend beyond the length l of the panel, so that the gaps between the individual superheater packages 16 receive a cooled tube blanket consisting of the superheater manifold tubes 23rd

Die Zuführungen 24 zu den einzelnen Überhitzersammlern sind lot­ recht zwischen einem Hauptquerrohr 25 und dem Überhitzersammler­ rohr 23 angeordnet und dampfseitig mit diesem verbunden. Das Zu­ führungsrohr 24 dient damit auch als Tragerohr für die Überhit­ zertafel 16. Das Ableitungsrohr 26 zwischen dem Überhitzersamm­ ler 23 und dem Hauptquersammler 27 ist mit einem Rohrbogen ver­ sehen. Dieses Rohr ist dampfseitig mit dem Überhitzersammelrohr 23 und dem Hauptquersammler 27 verbunden. Der Überhitzersammler 23 ist durch eine dampfdichte Scheibe 28 in einen Verteilerteil und einen Sammlerteil unterteilt. Die Seitenwand- und Bodenbe­ rohrung dieses Zuges wird durch die Rohre 15 gebildet, wie vor­ her beschrieben.The feeds 24 to the individual superheater manifolds are arranged quite right between a main cross tube 25 and the superheater manifold tube 23 and connected to the steam side thereof. The guide tube 24 thus also serves as a support tube for the overheating plate 16 . The discharge pipe 26 between the superheat collector 23 and the main transverse collector 27 is seen with a pipe bend ver. This pipe is connected on the steam side to the superheater manifold 23 and the main transverse collector 27 . The superheater collector 23 is subdivided into a distributor part and a collector part by a vapor-tight disc 28 . The side wall and Bodenbe tube of this train is formed by the tubes 15 , as described before.

Der gesamte Kessel ist selbsttragend durch unbeheizte Fallrohre größeren Durchmessers als es die beheizten Rohre sind.The entire boiler is self-supporting due to unheated downpipes larger diameter than the heated pipes.

Claims (5)

1. Dampferzeuger bestehend aus einem horizontal angeordneten Feuer­ raum mit horizontal anschließendem Berührungszug, in dem die Rohre der einzelnen Berührungsheizflächen, z. B. Überhitzer, oder Verdampfer vertikal angeordnet sind und die Seitenwände, Decken und Böden durch Rohre, die an den Wasserkreislauf angeschlossen sind, gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre der Feuerraumboden-, Seiten- und Deckenberohrung
  • a) wasserseitig an parallel zur Kesselmitte liegenden Ver­ teilern angeschlossen sind,
  • b) dieser Anschluß rechtwinklig zur Verteilerrohrmitte er­ folgt und diese Rohre,
  • c) mit genügender Neigung zur Waagerechten in Richtung zur Seitenwand geführt - und somit die Bodenberohrung bilden werden - bis sie in einer Entfernung von der Kessel­ mitte, die durch die Kesselgröße vorgegeben ist,
  • d) senkrecht nach oben geführt, die Seitenwandrohre bilden und oben von einer Stelle, die durch die Kesselgröße ge­ geben ist, mit geringer Neigung von der Seitenwand weg in Richtung von parallel zur Kesselachse liegenden Sam­ melrohren geführt werden, und
  • e) rechtwinklig, wasserseitig mit diesen verbunden werden und somit die Kesseldecke bilden.
1. Steam generator consisting of a horizontally arranged fire room with horizontally subsequent touch train, in which the tubes of the individual touch heating surfaces, for. B. superheaters, or evaporators are arranged vertically and the side walls, ceilings and floors are cooled by pipes which are connected to the water circuit, characterized in that the pipes of the combustion chamber floor, side and ceiling pipes
  • a) are connected on the water side to distributors located parallel to the center of the boiler,
  • b) this connection is at right angles to the center of the distributor pipe and these pipes,
  • c) with a sufficient inclination to the horizontal in the direction of the side wall - and thus form the floor tubes - until they are at a distance from the center of the boiler, which is determined by the size of the boiler,
  • d) guided vertically upwards, form the side wall tubes and above from a point which is given by the boiler size ge, with little inclination away from the side wall in the direction of parallel to the boiler axis Sam tubes, and
  • e) are connected at right angles, on the water side, and thus form the boiler ceiling.
2. Dampferzeuger nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Boden- und Seitenwandberohrung des Be­ rührungszuges
  • a) an ihrem unteren Teil rechtwinklig zur Kesselmitte an parallel und nahe der unteren Kesselmitte angeordneten Längsverteilern wasserseitig angeschlossen sind, in Richtung Seitenwand geführt werden, bis zu einer Ent­ fernung von der Kesselmittelachse, die durch die Kessel­ größe vorgegeben ist, von hier aus senkrecht nach oben abgebogen werden, und
  • b) an ihrem oberen Teil lotrecht an parallel zur Kessel­ mitte, in einem Abstand zur Kesselmitte der durch die Kesselleistung gegeben ist, angeordneten Längssammlern wasserseitig angeschlossen sind.
2. Steam generator according to the preamble of claim 1, characterized in that the bottom and side wall tubing of the loading train
  • a) are connected at their lower part at right angles to the middle of the boiler on parallel and near the lower middle of the boiler arranged longitudinal distributors on the water side, are guided towards the side wall, up to a distance from the central axis of the boiler, which is determined by the size of the boiler, from here vertically to be turned up, and
  • b) on their upper part perpendicular to the middle of the boiler, at a distance from the middle of the boiler given by the boiler output, arranged longitudinal collectors are connected on the water side.
3. Dampferzeuger nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckenberohrung des Berührungszuges
  • a) aus den in Rauchgasströmungsrichtung am oberen Gaszug abgebogenen und verlängerten Feuerraumaustrittsgitter­ rohren gebildet wird, die an ihrem oberen Ende wasser­ seitig mit einem Quersammler verbunden sind.
  • b) mit so großer Querteilung ausgeführt wird, daß Überhit­ zerrohrschlangen zwischen jeden Teilungsabstand von oben in den Berührungszug gesteckt werden können.
3. Steam generator according to the preamble of claim 1, characterized in that the ceiling tube of the touch train
  • a) is formed from the bent and extended combustion chamber outlet grille pipes in the direction of flue gas flow on the upper gas flue, which are connected at their upper end to the water side with a cross collector.
  • b) is carried out with such a large transverse pitch that Überhit zerrohrschlangen can be inserted between each pitch from above in the touch train.
4. Dampferzeuger nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckenberohrung des Berührungszuges
  • a) aus der Verlängerung der Sammelrohre der einzelnen Ver­ dampferrohrtafeln gebildet wird,
  • b) mit so großer Querteilung ausgeführt wird, daß Überhit­ zerrohrschlangen zwischen jedem Teilungsabstand von oben in den Berührungszug gesteckt werden können.
4. Steam generator according to the preamble of claim 1, characterized in that the ceiling tube of the touch train
  • a) is formed from the extension of the manifolds of the individual evaporator tube panels,
  • b) is carried out with such a large transverse pitch that Überhit zerrohrschlangen between each pitch can be inserted from above into the touch train.
5. Dampferzeuger nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Deckenberohrung des Berührungszuges aus parallel zur Kesselmittelachse verlängerten Überhitzertafelsamm­ lern besteht, die durch lotrecht zwischen diesen Überhitzerta­ felsammlern und quer zur Kesselachse angeordneten Hauptquerroh­ ren getragen wird.5. Steam generator according to the preamble of claim 1, characterized ge indicates that the ceiling tube of the contact train Superheater table collection extended parallel to the central axis of the boiler lern exists by perpendicular between these superheaters rock collectors and main cross tube arranged transversely to the boiler axis ren is worn.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2741359A1 (en) * 1977-09-12 1979-03-22 Vorkauf Heinrich Vibratory cleaning of tube nests - uses flexible supply and return pipes and vibrator connected to manifold through gas path boundary

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