DE4241179C2

DE4241179C2 - Flossenrohrwände von Wärmetauschern

Info

Publication number: DE4241179C2
Application number: DE19924241179
Authority: DE
Inventors: Alfred Schlemenat; Walter Langhoff
Original assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Current assignee: SCHLEMENAT, ALFRED, 45701 HERTEN, DE
Priority date: 1992-12-08
Filing date: 1992-12-08
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2012-12-09
Also published as: DE4241179A1

Description

Die Erfindung betrifft vertikal bewegbare oder statio när angeordnete Flossenrohrwände von Wärmetau schern, wobei die vertikal bewegbaren Flossenrohrwän de mittels einer mechanischen Hubvorrichtung als Ab reinigungsvorrichtung angehoben und abgesenkt wer den.

Aus der EP 0 251 213 B1 ist eine Ausführung einer mechanischen Abreinigungseinrichtung von vertikal be wegbaren Flossenrohrwänden in Wärmetauschern, ins besondere bei Abhitzekesseln nach Müllverbrennungs anlagen, bekannt, bei der die Teile der Hubvorrichtung und der Auffangvorrichtung außerhalb des Wärmetau schers angeordnet werden. Bei dieser Einrichtung sind die senkrechten Kühlrohre in Rohrreihen angeordnet, die in obere und untere Sammelrohre münden. Die En den der oberen Sammelrohre weisen Tragvorrichtun gen auf, die an den Hubvorrichtungen befestigt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Flossenrohrwände eines Wärmetauschers, die an einer mechanischen Hub vorrichtung für diese Wände befestigt sind, konstruktiv dahingehend zu gestalten, daß die an den Lasteinlei tungsstellen auftretenden hohen mechanischen Span nungen auf dauerfest ertragbare Größen reduziert wer den. Ferner sollen gegebenenfalls auch die fest am Trag gerüst des Wärmetauschers angeordneten Flossenrohr wände gegen Spannungsschäden gesichert werden.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe in der Weise gelöst, wie es in den Merkmalen der Patentansprüche angegeben ist.

Ziel der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es, in den Flossenrohrwänden zusätzliche Spannungen zu er zeugen, die durch Überlagerung mit den vorhandenen Spannungen die auftretenden Spannungsspitzen redu zieren.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, indem an der vertikal verlaufenden Flossenrohrwand beidsei tig Tragrohre angeschweißt werden, die vom Kühlmittel durchströmt werden und einen in Längsrichtung anstei genden Temperaturverlauf zeigen. Zur angrenzenden Flossenrohrwand, die einen über die gesamte Länge fast gleichmäßigen Temperaturverlauf aufweist, entsteht da bei eine Temperaturdifferenz.

Die auf Grund der unterschiedlichen Materialtempe ratur von Tragrohren und Flossenrohrwand entstehen den Dehnungsdifferenzen erzeugen Druckspannungen, die die Spannungen aus den Massenkräften überlagern, so daß sich resultierende Spannungen einstellen, die für alle am Tragverhalten beteiligten Bauteile im zulässigen Bereich der Dauerfestigkeit liegen.

Die an den Tragrohren benötigte Temperaturdiffe renz gegenüber der angeschweißten Flossenwand wird dadurch erzeugt, daß in die Tragrohre im Bereich der Aufhängungen Kühlmittel zur Zwangskühlung eingelei tet werden, die durch ein am Tragrohr zentral angeord netes Innenrohr wieder zurückfließen.

Das Temperaturprofil der Tragrohre wird entspre chend den Erfordernissen durch konstruktive Maßnah men im Bereich der Rückflußrohre beeinflußt, indem Bohrungen im Rückflußrohr eingebracht werden, die den Mengenfluß regeln.

Vorteilhaft kann auch ein abgestufter Einsatz von Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmeausdeh nungskoeffizienten bei der Ausführung des Tragrohres sein.

Um grundlegende Aussagen über Größenordnungen von sich einstellender Spannungsverläufe des gesamten Systems zu erhalten, wurden mittels Spannungsanalysen dreidimensionale Untersuchungen durchgeführt, die die o. g. Reduzierung der Spannungsspitzen bestätigen.

Um zusätzlich eine gezielte Spannungsverteilung im Übergangsbereich zwischen Tragrohr und Flossenrohr wand zu erreichen, können die durchgehenden Verbin dungsstege zwischen den Tragrohren und den Flossen rohrwänden in ihrer Längserstreckung in unterschiedli chen Dicken ausgeführt werden. Die dem Tragrohr bzw. den Tragrohren benachbarten und folgenden Flossen rohre können auch abgestufte Durchmesser und Dicken aufweisen. Die jeweils dazwischenliegenden Stege kön nen unterschiedlich dick sein.

An Hand von schematischen Zeichnungen wird am Beispiel eines Abhitzekessels einer Müllverbrennungs anlage die erfindungsgemäße Ausbildung der Flossen rohrwände näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt durch einen Abhitzekessel mit hängenden Schottwänden in Flossenrohrbauweise,

Fig. 2 die Ansicht einer kompletten Flossenrohrwand mit Darstellung der seitlich angeordneten Tragrohre,

Fig. 3 den Horizontalteilschnitt einer Flossenrohr wand mit seitlich je einem Tragrohr,

Fig. 4 den Horizontalteilschnitt einer Flossenrohr wand mit je zwei seitlich angeordneten Tragrohren,

Fig. 5 das Ende eines Tragrohres mit Darstellung des Rückflußrohres und

Fig. 6 einen Horizontalschnitt eines Abhitzekessels mit vertikal angeordneten Flossenrohrwänden, deren Lastabtragung über Tragrohre erfolgt.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Wärmetau scher mit hängenden Flossenrohrwänden in einem Ab hitzekessel einer Müllverbrennungsanlage. An einen oberen Sammler (1) schließen sich die vertikal verlau fenden Flossenrohrwände (2) an, die jeweils mittels Tragrohren (3) mit der außerhalb des Abhitzekessels angeordneten Hubvorrichtung (6) verbunden sind. Die heißen Rauchgase treten bei (10) in den Abhitzekessel ein, durchströmen die vertikal hängenden Flossenrohr wände (2) mäanderförmig in Pfeilrichtung und verlassen bei (11) den Abhitzekessel im oberen Bereich.

Fig. 2 zeigt die Seitenansicht einer vollständigen Flos senrohrwand (2) mit jeweils seitlich angeordneten Trag rohren (3), die durch Stege (4) miteinander verbunden sind. Die Tragrohre (3) werden durch die Decke (5) des Abhitzekessels geführt und sind an der Hub- und Senk vorrichtung (6) befestigt.

Aus Fig. 3 ist in einem Horizontalteilschnitt eine ver tikale Flossenrohrwand (2) zu erkennen. An jeder Seite ist entsprechend Fig. 2 ein Tragrohr (3) mit innenliegen dem Rückflußrohr (7) für das Kühlmittel angeordnet, das über einen Steg (4) mit einem Flossenrohr (9) mit vergrößertem Durchmesser verschweißt ist.

Fig. 4 zeigt einen Horizontalteilschnitt einer vertika len Flossenrohrwand (2) mit zwei seitlich angeordneten Tragrohren (3), die über zwei Stege (4) mit einem Flos senrohr (9) mit vergrößertem Durchmesser verschweißt sind.

Aus Fig. 5 ist in vergrößertem Maßstab das Ende des Tragrohres (3) mit dem unteren Teil des Rückflußrohres (7) zu erkennen. Durch zusätzliche Öffnungen (8) kann das durch Pfeile dargestellte Kühlmittel durch das Rückflußrohr (7) zurückfließen.

Fig. 6 zeigt einen Horizontalschnitt eines Abhitzekes sels mit vertikal angeordneten Flossenrohrwänden (2), deren Lastabtragung über Tragrohre (3) mit zentrisch angeordneten Rückflußrohren (7) für das Kühlmittel im Verbund mit den Flossenrohren (9) mit vergrößertem Durchmesser erfolgt.

Bezugszeichenliste

1

Oberer Sammler

2

Vertikale Flossenrohrwand

3

Tragrohr

4

Stege zwischen

2

und

3

5

Decke

6

Hubvorrichtung, als Teil der Abreinigungsvorrich tung

7

Rückflußrohre

8

Öffnungen in den Rückflußrohren

9

Flossenrohr mit vergrößertem Durchmesser

10

Eintritt der Rauchgase

11

Austritt der Rauchgase

Claims

1. Vertikal bewegbar oder stationär angeordnete Flossenrohrwände von Wärmetauschern, wobei die vertikal bewegbaren Flossenrohrwände mittels ei ner mechanischen Hubvorrichtung als Teil einer Abreinigungsvorrichtung angehoben und abge senkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Sammler (1) jeder Flossenrohrwand (2) nicht zur Lastabtragung herangezogen ist, daß seitlich einer jeden Flossenrohrwand (2) oder innerhalb ei ner Flossenrohrwand (2) mindestens ein Tragrohr (3) über Stege (4) angeschweißt ist, daß die Trag rohre (3) durch die Decke (5) des Wärmetauschers geführt und an der Hubvorrichtung (6) oder im Traggerüst des Wärmetauschers befestigt sind, daß innerhalb der Tragrohre (3) Rückflußrohre (7) für Kühlmittel angeordnet sind und daß die Trag- (3) und Rückflußrohre (7) für Kühlmittel-Zwangsküh lung vorgesehen sind.

2. Flossenrohrwände nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Tragrohre (3) über ihre Längserstreckung aus Werkstoffen mit unter schiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten be stehen.

3. Flossenrohrwände nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückflußrohre (7) über ihre Längserstreckung zur Steuerung des Kühlmittels eine Vielzahl von Öffnungen (8) auf weisen.

4. Flossenrohrwände nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehenden Verbindungsstege (4) zwischen den Tragrohren (3) und den Flossenrohrwänden (2) in ihrer Längser streckung unterschiedliche Dicken aufweisen.

5. Flossenrohrwände nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Tragrohr bzw. den Tragrohren (3) benachbarten und folgen den Flossenrohre (9) abgestufte Durchmesser und Dicken besitzen und daß die dazwischenliegenden Stege (4) über ihre Längserstreckung unterschiedli che Dicken aufweisen.