DE539138C

DE539138C - Mercury steam boiler

Info

Publication number: DE539138C
Application number: DE1930539138D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1929-06-14
Filing date: 1930-06-03
Publication date: 1931-11-21

Description

Quecksilberdampfkessel Die Erfindung bezieht sich auf Onecksilberdampfkessel, bei denen im Zuge der Feuergase Kesselelemente angeordnet sind, die aus je einer Kammer mit mehreren aus ihr in den Feuerraum hineinragenden Heizrohren bestehen. In diesen Heizrohren sind Fallkanäle üir die Flüssigkeit und Steigkanäle für den entstehenden Dampf enthalten. Die Erfindung bezweckt weitere Verbesserungen von Ouecksilberdampfkesseln dieser Art und besteht darin, daß die Heizrohre in die Kammer durch deren `'Wandung so weit hineinragen, daß ihre Mündungen aus dem Quecksilber hinausragen, während die Zuflußöffnungen für das flüssige Quecksilber unterhalb des Quecksilberspiegels in der Nähe des Kammerbodens liegen. Es wird dadurch der doppelte Vorteil erzielt, daß der Dampf ungehindert durch (las flüssige Quecksilber frei ausströinen kann, während das flüssige Quecksilber ungehindert durch den Dampf zu den Fallkanülen der Heizrohre gelangen kann. Dadurch wird ein ungehinderter ständiger Umlauf des Quecksilbers in flüssigem sowie in dampfförmigem Zustande gewährleistet.Mercury vapor boiler The invention relates to a mercury vapor boiler, in which boiler elements are arranged in the course of the fire gases, each consisting of one Chamber with several from her protruding heating pipes into the furnace. In these heating pipes there are downcomers for the liquid and riser channels for the contain resulting steam. The invention aims at further improvements of Mercury boilers of this type and consists in that the heating pipes in the chamber through their walls protrude so far that their mouths are made of mercury protrude, while the inlet openings for the liquid mercury below of the mercury level are near the bottom of the chamber. It becomes the double advantage achieved that the vapor unhindered through (read liquid mercury can flow out freely, while the liquid mercury is unhindered by the vapor can reach the drop cannulas of the heating pipes. This creates an unimpeded permanent Circulation of the mercury in liquid as well as in vapor state guaranteed.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfin-,lung an einem Ausführungsbeispiel. Abb. i ist ein Schnitt durch eine Anlage zum Erzeugen von Quecksilberdampf mit einem Kessel gemäß der Erfindung; Abb.2 ist ein Längsschnitt in vergrößertem lfaßstabe durch das obere Ende eines Heizrohres; Abb. 3 ist eine Draufsicht auf die oberen Heizrohrenden in einer Kesseltrommel; -AM. d. ist ein Querschnitt durch eine Kesseltrommel nebst einem Heizrohr; Abb. 5 ist eine perspektivische Darstellung des oberen Endes eines Heizrohres, teilweise im Schnitt.The drawing illustrates the invention using an exemplary embodiment. Fig. I is a section through a plant for generating mercury vapor with a boiler according to the invention; Figure 2 is a longitudinal section, on an enlarged scale, through the upper end of a heating tube; Figure 3 is a top plan view of the upper ends of the heating tubes in a boiler drum; -AT THE. d. is a cross section through a boiler drum together with a heating tube; Figure 5 is a perspective view, partially in section, of the upper end of a heating tube.

Bei dem dargestellten Beispiel wird die Feuerung i durch einen Olbrenner 2 beheizt. Die Verbrennungsgase strömen aus dem Brennraum 3 zum Auslaß .4, wobei sie auf ihrem Wege Wärine an den Kessel abgeben. Der- Kessel besteht aus einer Anzahl selbständiger Elemente 5. Die Kesselelemente sind in der Feuerung nebeneinander angeordnet und geben das Arbeitsmittel durch parallele Leitungen 6, ein gemeinsames Sammelrohr oder eine Trommel 7, Rohre 8 und Trommel 9 an ein Dampfabführungsrohr io ab, durch welches das Arbeitsmittel der Verbrauchsstelle zugeführt wird, beispielsweise einer Ouecksilberdanipfturbine. Die Zeichnung zeigt nur ein Heizelement; der Kessel kann natürlich mehrere solcher Elemente besitzen. Die Heizelemente «-erden auf irgendeine Weise festgelegt. Im dargestellten Beispiel sind sie mittels der Stangen 12 an einem Trägergerüst r r aufgehängt.In the example shown, the furnace i is operated by an oil burner 2 heated. The combustion gases flow from the combustion chamber 3 to the outlet .4, wherein they give heat to the kettle on their way. The boiler consists of a number Independent elements 5. The boiler elements are next to each other in the furnace arranged and give the work equipment through parallel lines 6, a common Collecting pipe or drum 7, pipes 8 and drum 9 to a vapor discharge pipe io from, through which the work equipment is supplied to the point of consumption, for example one Mercury Danipfturbine. The drawing shows only one heating element; the boiler can naturally possess several such elements. The heating elements «-ground to any one Way set. In the example shown, they are by means of the rods 12 on one Support frame r r suspended.

Jedes Heizelement besteht aus einer Kammer 13, die an ihren Enden abgeschlossen ist. An der unteren Seite dieser Kammer sind mehrere Heizrohre 1d. vorgesehen, die nach außen etwas zueinander gespreizt sind und unmittelbar über dein Brennraum liegen, so daß sie von den aufwärts strömenden Heizgasen bespült werden. Das flüssige Quecksilber -wird der Kammer durch ein Rohr 13a von einer geeigneten Quelle zugeführt. Ein Standrohr i3@ zeigt die Höhe des Quecksilberspiegels in dein Heizelement an.Each heating element consists of a chamber 13, which is at its ends is completed. On the lower side of this chamber are several heating pipes 1d. provided, which are somewhat spread outwards to each other and immediately above your combustion chamber so that they are flushed by the upward flowing heating gases will. The liquid mercury is fed into the chamber through a tube 13a of a suitable Source supplied. A standpipe i3 @ shows the level of mercury in your Heating element on.

Jedes Heizrohr besteht aus einem Außenrohr r 5 und einem Kernrohr 16. Das Außenrohr 15 ist am unteren Ende mit einem abgerundeten Boden versehen, während das obere Ende in der Wandung der Kammer 13 befestigt ist, beispielsweise durch Schweißen, -wie bei 17 (Abb.2) dargestellt. Das Kernrohr 16 ist dickwandig und der Gestalt des Außenrohres 15 angepaßt. Beide Rohre werden auf ihrer ganzen Länge in Abstand gehalten, beispielsweise durch Rippen 18, die aus der Wandung des Kernrohres herausgedrückt sind. Das untere Ende des Kernrohres hört kurz vor dem Boden des Außenrohres auf und wird von diesem beispielsweise durch Auspressungen r9 oder andere Mittel in Abstand gehalten. Auf diese Weise entsteht zwischen den beiden Rohren ein ringförmiger Kanal 2,1, -welcher mit einem Kanal 2o innerhalb des Kernrohres am unteren Ende verbunden ist.Each heating tube consists of an outer tube r 5 and a core tube 16. The outer tube 15 is provided with a rounded bottom at the lower end, while the upper end is fixed in the wall of the chamber 13 , for example by welding, -as at 17 (Fig. 2) shown. The core tube 16 is thick-walled and adapted to the shape of the outer tube 15. Both tubes are kept at a distance along their entire length, for example by ribs 18 which are pressed out of the wall of the core tube. The lower end of the core tube stops shortly before the bottom of the outer tube and is kept at a distance from this, for example by press-outs r9 or other means. In this way, an annular channel 2, 1 is created between the two tubes, which is connected to a channel 2o within the core tube at the lower end.

Das Kernrohr 16 mit dem Kanal 2o kann vorzugsweise aus zwei in Abstand voneinander gehaltenen und an beiden Enden zusammengeschweißten Rohren bestehen. Die untere Schweißstelle ist in Abb. d. durch 22 bezeichnet, während am oberen Ende die Verbindung zwischen den beiden Rohren durch eine Platte 22a hergestellt wird. Der Hohlraum zwischen den beiden Rohren kann mit Luft oder irgendeinem anderen Stoff gefüllt sein. Diese Einrichtung hat den Zweck, zwischen dem außenliegenden ringförmigen Kanal 21 und dem Innenkanal 2o des Kernrohres eine gute Isolierung herzustellen, um einen Wärmeübergang zu verhüten. Das ist bei Quecksilberdampfkesseln wichtig, damit genügend verhältnismäßig kaltes Quecksilber ununterbrochen den Heizrohren zugeführt wird und weil flüssiges Quecksilber ein -wesentlich .besserer Wärmeträger ist als dampfförmiges. Das Innenrohr 2o kann an einer oder mehreren Stellen gebogen sein, wie in Abb. 4. dargestellt, um eine gewisse Nachgiebigkeit gegenüber Längsdehnungen zu besitzen.The core tube 1 6 with the channel 2o can preferably consist of two tubes held at a distance from one another and welded together at both ends. The lower weld is shown in Fig. D. denoted by 22, while at the upper end the connection between the two tubes is made by a plate 22a. The cavity between the two tubes can be filled with air or some other substance. The purpose of this device is to produce good insulation between the outer annular channel 21 and the inner channel 2o of the core tube in order to prevent heat transfer. This is important with mercury vapor boilers so that enough relatively cold mercury is continuously fed to the heating tubes and because liquid mercury is a much better heat carrier than vapor. The inner tube 2o can be bent at one or more points, as shown in Fig. 4, in order to have a certain flexibility with respect to longitudinal expansion.

Das Kernrohr 16 hört kurz vor dem oberen Ende des Außenrohres 15 auf. Darüber ist ein Füllkörper 23 vorgesehen, dessen unteres Ende auf dem Kernrohr 16 ruht. Zwischen dem Füllkörper 23 und dem Außenrohr 15 ist ein ringförmiger Spalt vorgesehen, welcher eine Fortsetzung des Außenkanals 21 bildet. Der Füllkörper 23 wird durch Stifte oder Vorsprünge 24. von der Innenfläche des Außenrohres 15 getrennt. Im Füllkörper 23 ist in der Mitte eine axiale Bohrung 25 vorgesehen, die nach dem oberen Ende eine Erweiterung 26 bildet. Am unteren Ende ist die Bohrung 25 mit dem Kanal 20 verbunden. Das Rohr 20 wird vorzugsweise bis in den Füllkörper hinein fortgesetzt, um einen guten Übergang zu der Bohrung 25 herzustellen. Im Füllkörper z3 sind auf dem Umfange mehrere Längsschlitze 27 vorgesehen, die sich vom oberen Ende des Körpers bis kurz zu seinem unteren Ende erstrecken und mehrere nach der Achse zu geneigte Trennleisten 28 aufweisen. Auf diese Weise entstehen mehrere nach der Mitte zu geneigte Kanäle 29, welche den ringförmigen Außenspalt mit der Bohrung 25 des Füllkörpers verbinden. Der Füllkörper 23 ist mit dem Außenrohr 15 durch mehrere angeschweißte Winkeleisen 30 verbunden. Aus Herstellungsgründen ist das obere Ende des Rohres 15 als besonderer Körper vorgesehen; die Verbindungsfuge ist durch 31 bezeichnet. An dein oberen Ende des Rohres 15 ist eine kegelige Kappe 32 befestigt, die sich nach außen zu verjüngt und eine Auslaßöffnung 33 für die Dämpfe enthält. In der Wandung des Außenrohres 15 ist innerhalb der Kammer 13 kurz über deren Boden eine öffnung 34 vorgesehen, die in einen der nach der Mitte zu geneigten Kanäle 29 des Füllstückes 23 einmündet und zum Zuführen des flüssigen Quecksilbers in das Fallrohr 2o dient.The core tube 16 stops shortly before the upper end of the outer tube 15. A filling body 23 is provided above this, the lower end of which rests on the core tube 16. An annular gap, which forms a continuation of the outer channel 21, is provided between the filling body 23 and the outer tube 15. The filler body 23 is separated 24 by pins or projections from the inner surface of the outer tube 1. 5 In the filling body 23 an axial bore 25 is provided in the middle, which forms an expansion 26 after the upper end. At the lower end, the bore 25 is connected to the channel 20. The tube 20 is preferably continued into the filling body in order to produce a good transition to the bore 25. In the filling body z3 several longitudinal slots 27 are provided on the circumference, which extend from the upper end of the body to a short distance to its lower end and have several separating strips 28 inclined towards the axis. In this way, a plurality of channels 29 which are inclined towards the center and which connect the annular outer gap to the bore 25 of the filler body are created. The filler body 23 is connected to the outer tube 1 5 by a plurality of welded-on angle irons 30th For manufacturing reasons, the upper end of the tube 15 is provided as a special body; the connection joint is indicated by 31. At the upper end of the tube 15 a conical cap 32 is attached, which tapers outwards and contains an outlet opening 33 for the vapors. In the wall of the outer tube 1 5 , an opening 34 is provided within the chamber 13 just above the bottom thereof, which opens into one of the channels 29 of the filler piece 23 inclined towards the center and serves to feed the liquid mercury into the downpipe 2o.

In der Kammer 13 sind zwecks Verringerung des freien Raumes Füllkörper 35 reihenweise vorgesehen. Zwischen den einzelnen Körpern sind Kanäle 36 zum Durchlassen des Quecksilbers angeordnet. Aussparungen 37 lassen die oberen Enden der Heizrohre hindurchtreten. Die Einrichtung kann so getroffen ---erden, daß die Öffnung 34 des Außenrohres 15 stets in einen Zwischenraum 36 mündet. Dadurch wird ein ständiger Zufluß des flüssigen Betriebsstoffs zu jedem Heizrohr gesichert. Die Füllkörper 35 sind, -wie in Abb.4 dargestellt, an der Kammerwandung mittels Schrauben 38 befestigt. Durch besondere Einlagen wird ein Spalt zwischen den Füllkörpern und der Kammerwandung vorgesehen. Zur bequemeren Einbringung werden, wie in Abb. 3 dargestellt, die Füllkörper aus Einzelstücken hergestellt. Cber den in die Kammer 13 hineinragenden oberen Enden der Heizrohre ist eine Trennwand 39 mit Durchlaßöffnungen d.o für die Dämpfe vorgesehen. Diese Trennwand erstreckt sich über die ganze Länge der Kammer 13.In the chamber 13 filling bodies 35 are provided in rows in order to reduce the free space. Channels 36 for the passage of the mercury are arranged between the individual bodies. Recesses 37 allow the upper ends of the heating tubes to pass through. The device can ground so made --- that the opening 34 1 5 always opens out of the outer tube into a space 36th This ensures a constant flow of the liquid fuel to each heating pipe. As shown in FIG. 4, the filling bodies 35 are fastened to the chamber wall by means of screws 38. A gap is provided between the filler bodies and the chamber wall by means of special inserts. As shown in Fig. 3, the filling bodies are made from individual pieces for more convenient introduction. A partition wall 39 with passage openings for the vapors is provided above the upper ends of the heating tubes projecting into the chamber 13. This partition extends over the entire length of the chamber 13.

Die Wirkungsweise des Kessels ist die folgende. Das flüssige Quecksilber wird jedem Heizrohr durch die Öffnung 34 zugeführt und fließt durch die Bohrung 25 des Füllkörpers 23 und den Fallkanal 2o zum unteren Rohrende und dann durch den ringförmigen Außenspalt wieder nach oben. In dein Außenspalt 2i findet die Verdampfung statt. Die Dämpfe mit den noch flüssigen Teilchen treten am oberen Ende des Heizrohres aus und entströmen durch die Öffnung 33 der kegeligen Kappe 32. Die flüssigen Bestandteile «-erden durch die kegelige Fläche der Kappe 32 aufgehalten und fließen durch die Erweiterung 2ö der Bohrung 25 wieder in den Fallkanal -2o zurück. Den Heizrohren wird somit ständig flüssiges Quecksilber durch die Zuleitung 34 und die Erweiterung 26 zugeführt. Außerdem kann Quecksilber durch die geneigten Kanäle 29 der Bohrung 25 zufließen. Dieser Teil des Quecksilbersscheidet sich aus den Dämpfen aus, die durch den Ringkanal 21 aufwärts strömen. Der am oberen Ende der Heizrohre austretende Dampf stößt gegen die Unterseite der Trennwand 39, «-elche somit auch zum Ausscheiden der noch flüssigen Bestandteile der Dämpfe dient.The boiler works as follows. The liquid mercury is fed to each heating tube through the opening 34 and flows through the bore 25 of the filling body 23 and the fall channel 2o to the lower end of the tube and then back up through the annular outer gap. Evaporation takes place in your outer gap 2i. The vapors with the still liquid particles emerge at the upper end of the heating tube and flow out through the opening 33 of the conical cap 32. The liquid constituents are held up by the conical surface of the cap 32 and flow back into the bore 25 through the widening 20 the drop channel -2o back. Liquid mercury is thus constantly fed to the heating pipes through the supply line 34 and the extension 26. In addition, mercury can flow into the bore 25 through the inclined channels 29. This part of the mercury is separated from the vapors that flow upwards through the annular channel 21. The steam emerging at the upper end of the heating tubes strikes the underside of the partition wall 39, which thus also serves to separate out the still liquid constituents of the steam.

Wie aus der Abb. 2 ersichtlich, liegen noch mehrere nach innen geneigte Kanäle 29 des Füllstücke: 23 unterhalb des Bodens der Kammer 13. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sogar, wenn der Quecksilberspiegel unterhalb der Einführungsöffnung 34 sinken sollte, immer noch ein Quecksilberumlauf in den Heizrohren durch das OOuecksilber aufrechterhalten sein würde. welches aus dem Ringkanal 21 durch die Kanäle 29 zurück zum Fallkanal 25 fließt.As can be seen from Fig. 2, there are still several inwardly inclined channels 29 of the filler piece: 23 below the bottom of the chamber 13. This arrangement has the advantage that even if the mercury level should drop below the inlet opening 34, there is still a circulation of mercury would be maintained in the heating pipes by the mercury. which flows from the annular channel 21 through the channels 29 back to the fall channel 25 .

Das Herausziehen der oberen Rohrenden durch den Boden der Kammer 13 bis zu einer Stelle, die genügend hoch über dem Boden liegt, sowie das Zuführen des flüssigen Quecksilbers zu den Rohren an einer Stelle, die unterhalb der oberen Rohrenden liegt, hat den Vorteil, daß der den Heizrohren entströmende Dampf nicht den Zufluß des flüssigen Quecksilbers zu den Rohren stören kann. Dadurch wird ein ständiger Zulauf von flüssigem Quecksilber zu den Heizrohren gewährleistet.Pulling out the top of the pipe through the bottom of the chamber 13 up to a point high enough above the ground, as well as feeding of the liquid mercury to the tubes at a point that is below the top Pipe ends has the advantage that the steam flowing out of the heating pipes does not can interfere with the flow of liquid mercury to the pipes. This becomes a Constant supply of liquid mercury to the heating pipes guaranteed.

Bei gewöhnlichem Betrieb befindet sich der Quecksilberspiegel in der Kammer 13 in der älie der oberen Fläche der Füllstücke 35.During normal operation, the mercury level is in the Chamber 13 in the area of the upper surface of the fillers 35.

Das O_uecksilber fließt daher zum Fallkanal der Heizrohre durch die Spalte 36 und die Öffnungen 34 von einer Stelle zu, die genügend tief unterhalb des Quecksilberspiegels in der Kammer liegt. Dadurch wird verhütet, daß mit dem Quecksilber Unreinigkeiten in die Heizrohre mit hineingelangen, die sich stets auf der Oberfläche des Quecksilbers ansammeln.The O_uecksilber therefore flows to the downcomer of the heating pipes through the Column 36 and openings 34 from a point that is deep enough below of the mercury level in the chamber. This prevents the Mercury impurities get into the heating pipes with, which are always on accumulate on the surface of the mercury.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Mercury steam boiler with in the course of the fire gases lying boiler elements, each from a chamber with several from it in the combustion chamber There are protruding heating pipes, which fall channels for the liquid and riser channels for the steam, characterized in that the heating pipes (1d.) into the Chamber (13) protrude so far through its wall that the pipe mouths (33) for the steam outlet above the mercury level, the inflow openings (3d) for the liquid mercury is in the vicinity of the chamber floor below the mercury level.

2. mercury vapor boiler according to claim i, characterized 'gel.:ennzeiclinet that in the Chamber (13) between the protruding pipe ends (1I) filler pieces (35) with channels (36) for the inflow of the mercury from the chamber (13) to the inflow openings (3.I) the heating pipes (14) are.

3. mercury vapor boiler according to claim i and 2 ,. through this characterized in that in the upper end of the pipe (1.1.) Between the .Steigkanal (21) and the fall channel (2o) to the latter sloping return channels (29) are provided. d .. Ouecksilberclampfkessel according to claim 3, characterized in that the return channels (29) lie in a core piece (23) and through longitudinal slots (27-) with dividing strips (28) are formed. 5. Mercury vapor boiler according to claim i to 4, characterized in that that the upper pipe ends (i.t) with outwardly tapering conical caps (32) are provided with mouths (33) for the steam outlet.