DE684018C

DE684018C - Method and device for regulating the overheating temperature in a water tube boiler with two combustion chambers equipped with their own firing system and an overheater located between the combustion chambers

Info

Publication number: DE684018C
Application number: DESCH113345D
Authority: DE
Inventors: John A Barnes
Original assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Current assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Priority date: 1936-07-22
Filing date: 1937-07-18
Publication date: 1939-11-21

Description

Verfahren und Einrichtung zum, Regeln der Überhitzungstemperatur bei einem Wasserrohrkessel mit zwei mit eigener Feuerung ausgerüsteten Brennkammern und zwischen den Brennkammern liegendem Überhitzer Die Erfindung bezieht sich auf Wasserrohrkessel, deren Überhitzer zwischen zwei mit eigener Feuerung ausgerüsteten und durch Verdarnpferrohre getrennten Brennkammern in der Weise angeordnet ist, daß nur die Verbrennungsgase aus der einen Brennkammer durch den überhitzer strömen. Dabei ist der Überhitzer durch die Verdampferrohre gegen die Brennräume abgeschirmt, um eine Beschädigung des Überhitzers, insbesondere auch beim Anheizen des Kessels, zu verhüten. Den Gegenstand der Erfindung bilden ein Verfahren zum Regeln der Überhitzungstemperatur und eine zweckmäßige Bauart des Wasserrohrkessels für die Durchführung dieses Regelverfahrens.Method and device for regulating the superheating temperature at a water tube boiler with two combustion chambers equipped with their own firing and superheater located between the combustion chambers. The invention relates to Water tube boilers, the superheaters of which are between two equipped with their own firing and combustion chambers separated by evaporator tubes are arranged in such a way that that only the combustion gases from one combustion chamber flow through the superheater. The superheater is shielded from the combustion chambers by the evaporator tubes, to avoid damage to the superheater, especially when heating up the boiler, to prevent. The subject of the invention is a method for regulating the superheating temperature and an appropriate design of the water tube boiler for the implementation of this control method.

Das Verfahren besteht darin, daß der größere Anteil der für eine bestimmte Verdampfungsleistung des Kessels erforderlichen Brennstoffmenge in dem im Zuge der Heizgase vor dem Überhitzer liegenden Brennraum und der restliche Anteil der Brennstoffmenge in dem im Zuge der Heizgase hinter dem Überhitzer liegenden Brennraum verbrannt und der Anteil der ersten Kammer zum Erhöhen der Überhitzungstemperatur gesteigert und zum Senken der überhitzungstemperatur verringert wird.The procedure consists in that the greater proportion of the for a given Evaporation capacity of the boiler required amount of fuel in the course of Heating gases in front of the superheater and the remaining part of the fuel quantity burned in the combustion chamber located behind the superheater in the course of the heating gases and the proportion of the first chamber to increase the superheat temperature is increased and to lower the overheating temperature.

Bei einer bekannten Überhitzeranordnung zwischen zwei Brennkammern eines Wasserrohrkessels handelt es sich um einen Dampferzeuger mit Brennerhauptfeuerung und Rosthiffifeuerung. Um den im unteren Teil des Feuerraumes angeordneten Rost gegen die große Hitze der darüberliegenden Flamme der Brennfeuerung zu schützen, ist der Hilfsrost durch eine vorgelagerte Heizfläche abgeschirmt. Diese Abschirmheizfläche ist zum Teil als Verdampfungsheizfläche und zum Teil als zwischen den Verdampferrohrey< liegende überhitzerheizfläche ausgebildet, mit dem hinter der Hauptbrennkammer 1L ,-enden Hauptüberhitzer zusammengeschalt ist. An ein Regeln der überhitzungstemperatur durch die Beheizung wie nach der Erfindung ist dabei nicht gedacht und wäre auch nicht möglich. Von der lediglich als Hilfsfeuerung gedachten Rostfeuerung, die hauptsächlich bei schwacher Belastung im Betriebe sein soll, könnte eine wirksame Regelung nicht vorgenommen werden. Außerdem wird die Überhitzungstemperatur sowohl von der Hauptfeuerung als auch von der Hilfsfeuerung beeinflußt. Nach der Erfindung soll dagegen gerade in dem vor dem Überhitzer liegenden Brennraum der größere Anteil der für eine bestimmte Verdampfungsleistung des Kessels erforderlichen Brennstoffmenge verbrannt werden. Die in diesem Brennraum erzeugte Wärmemenge ist maßgebend für die erreichte Überhitzungstemperatur.In a known superheater arrangement between two combustion chambers of a water tube boiler is a steam generator with main burner firing and Rosthiffi fire. Around the grate located in the lower part of the combustion chamber to protect against the great heat of the overlying flame of the furnace, is the Auxiliary grate shielded by an upstream heating surface. This shielding heating surface is partly as an evaporation heating surface and partly as a formed between the evaporator tubes <superheater heating surface, with to the main superheater behind the main combustion chamber 1L, ends. A regulation of the overheating temperature by the heating as according to the invention is not intended and would also not be possible. From the only as an auxiliary fire imaginary grate firing, which is mainly used when the company is under low load an effective regulation could not be made. In addition, the Overheating temperature of both the main combustion and the auxiliary combustion influenced. According to the invention, on the other hand, it should be located in front of the superheater Combustion chamber the larger proportion of the boiler for a certain evaporation capacity required amount of fuel to be burned. The one generated in this combustion chamber The amount of heat is decisive for the overheating temperature reached.

Es ist auch ein Abhitzekessel bekannt, bei dem der Überhitzer zwischen der Zuführung der Abgase und einer Zusatzfeuerung vor dem Dampferzeuger angeordnet ist. Der Überhitzer ist dabei in einem senkrechten, zwischen dem ersten Heizzug des Verdampferrohrbündels und einem Leerkanal liegenden Kanal eingebaut. Die eine Wärmequelle besteht also aus Abhitzegasen, die nicht ohne weiteres beherrscht werden können. Ferner sind zum Regeln der Beheizung des Überhitzers am Kanal für die Zuführung der Abgase, am Leerkanal, am Überhitzerkanal und am ersten Heizzug des Steilrohrbündels Klappen oder Schieber vorgesehen. Im Gegensatz dazu wird nach der Erfindung die Regelung der Überhitzung ohne besondere Umgehungskanäle und Regelungsklappen ermöglicht.It is also known a waste heat boiler in which the superheater between the supply of the exhaust gases and an additional firing system upstream of the steam generator is. The superheater is in a vertical position between the first heating flue of the evaporator tube bundle and an empty duct installed. The one The heat source therefore consists of waste heat gases that cannot be easily mastered can. Furthermore, to regulate the heating of the superheater on the duct for the supply the exhaust gases, on the empty duct, on the superheater duct and on the first heating flue of the vertical tube bundle Flaps or slides provided. In contrast, according to the invention Control of overheating without special bypass channels and control flaps enables.

Auf der Zeichnung sind in den Fig. i bis 3 drei verschiedene Ausführungsbeispiele des Wasserrohrkessels in einem senkrechten Schnitt dargestellt.In the drawing, three different exemplary embodiments are shown in FIGS of the water tube boiler shown in a vertical section.

Die Fig. q. und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel in zwei zueinander senkrechten Schnittebenen. Fig.6 zeigt einen waagerechten Teilschnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5.The Fig. Q. and Fig. 5 show a further embodiment in two mutually perpendicular cutting planes. 6 shows a horizontal partial section along line 6-6 of FIG. 5.

Bei dem Kessel der Fig. i sind hinter dem Brennraum eine obere Dampfwassertrommel io und eine untere Wassertrommel ii angeordnet. Die beiden Trommeln io, ii sind durch ein Verdampferrohrbündel 12 mit senkrechten Rohren verbunden. An der Vorderseite des Kessels liegen etwa in halber Höhe zwei Sammler 13, 1q.. Der Sammler 13 ist durch Rohre i5. mit der Obertrommel io und durch Rohre 17 mit der Untertrommel ii verbunden. Von dem Sammler 1q. führen Rohre zur Obertrommel io und Rohre i9 zur °'@ä,tertrommel i i. Die Rohre 15 verlaufen `cz_ agerecht von vorn nach hinten und sind nn etwa senkrecht nach oben geführt. Die Rohre i9 verlaufen ebenfalls waagerecht von vorn nach hinten und sind-dann senkrecht abwärts geführt. Die Rohre 16 sind an der Vorderseite des Kessels hochgeführt und verlaufen an der Kesseldecke zur Obertrommel io. Die Rohre 17, i$ gehen von den Trommeln 13, 1q. an der Vorderseite des Kessels nach unten und am Boden 'des Kessels zur Untertrommel i i.In the boiler of FIG. I, an upper steam water drum io and a lower water drum ii are arranged behind the combustion chamber. The two drums io, ii are connected by an evaporator tube bundle 12 with vertical tubes. At the front of the boiler are two collectors 13, 1q .. at about half the height. The collector 13 is through pipes i5. connected to the upper drum io and through pipes 1 7 to the lower drum ii. From the collector 1q. lead pipes to the top drum io and pipes i9 to the ° '@ ä, tertrommel i i. The tubes 15 run straight from the front to the rear and are guided approximately vertically upwards. The tubes i9 also run horizontally from front to back and then run vertically downwards. The tubes 16 are led up on the front of the boiler and run on the boiler ceiling to the upper drum io. The tubes 17, i $ go from the drums 13, 1q. at the front of the boiler down and at the bottom 'of the boiler to the lower drum i i.

Die Seitenwände des Kessels sind mit Verdampferrohrwänden versehen, deren Rohre 25 an obere Sammler 26 und an untere Sammler 27 angeschlossen sind. Diese Sammler stehen durch Rohre 2$ mit den Trommeln io und ii in Verbindung.The side walls of the boiler are provided with evaporator tube walls, the tubes 25 of which are connected to upper collectors 26 and to lower collectors 27. These collectors are connected to drums io and ii by pipes $ 2.

Der vor den Trommeln io, ii und dem hinteren Rohrbündel 12 liegende, allseitig von Verdampferrohren umschlossene Raum ist durch die waagerechten Teile der Rohrreihen 15, 19 in zwei Brennräume 2o, 2i unterteilt.. Der obere Brennraum 2o wird durch Brenner 22 und der untere Brennraum 21 durch Brenner 23 beheizt. In dem senkrechten Zwischenraum zwischen den Rohrreihen 15 und 19 sind die Rohrschlangen 2,. eines Überhitzers angeordnet.The space in front of the drums io, ii and the rear tube bundle 12, enclosed on all sides by evaporator tubes, is divided into two combustion chambers 2o, 2i by the horizontal parts of the tube rows 15, 19. The upper combustion chamber 2o is divided by burner 22 and the lower combustion chamber 21 heated by burner 23. In the vertical space between the rows of tubes 15 and 19 , the tube coils 2,. a superheater arranged.

Die dem Brennraum zugekehrte vordere Reihe des Rohrbündels i2 bildet in der unteren Hälfte eine geschlossene Rohrwand 12", so daß die Brenngase aus dem Brennraum 21 nicht unmittelbar in das Rohrbündel i2 eintreten können. In ihrer oberen Hälfte 12b sind die Rohre dieser Rohrreihe auseinandergezogen, so daß Durchtrittsgassen entstehen, durch welche die Heizgase aus dem Brennraum 2o in das Rohrbündel 12 eintreten können. Zwischen den Rohren 15 und i9 sind ebenfalls Durchtrittsgassen für die Heizgase vorhanden. Infolgedessen ziehen die Heizgase vom Brennraum 21 zwischen den Rohren i9, den Überhitzerrohren 24 und den Rohren 15 hindurch in den oberen Brennraum 2o, wo sie sich mit den Brenngasen dieses Brennraumes mischen und mit ihnen zum Rohrbündel 12 weiterziehen.The front row of the tube bundle i2 facing the combustion chamber forms a closed tube wall 12 ″ in the lower half so that the combustion gases from the combustion chamber 21 cannot enter the tube bundle i2 directly. In their upper half 12b, the tubes of this tube row are pulled apart, see above that passage lanes are created through which the heating gases can enter the tube bundle 12 from the combustion chamber 20. Between the tubes 15 and 19 there are also passage lanes for the heating gases Pipes 15 through into the upper combustion chamber 2o, where they mix with the combustion gases of this combustion chamber and move on with them to the tube bundle 12.

Der Kessel nach Fig.2 ist ganz ähnlich ausgeführt. Nur der Verlauf der Rohre von den Zwischensammlern 13 und 1q. zu den Trommeln io und ii ist anders. Die. Rohre 35 und 36, welche den oberen Brennraum.2o begrenzen und in die Trommel io einmünden, gehen sämtlich von dem Sammler 13 aus. Die Rohre 39 gehen vom Sammler 1q. mit schwacher Neigung über den unteren Brennrahm 2i hinweg und steigen hoch zur Trommel io. Ferner ist der Sammler 13 mit den Trommeln io, und ii durch außenliegende Fallrohre 37, 38 verbunden. In dem Zwischen; raun- zwischen den die beiden Brennräume trennenden Rohrreihen 39 und 35 sind wieder die Rohrschlangen 24 des überhitzers angeordnet.The boiler according to Figure 2 is designed very similarly. Just the course of the pipes from the intermediate collectors 13 and 1q. to drums io and ii is different. The. Pipes 35 and 36, which delimit the upper combustion chamber. 2o and into the drum io flow in, all of them emanate from the collector 13. The tubes 39 go from the collector 1q. with a slight slope over the lower firing frame 2i away and climb up to the drum io. Furthermore, the collector 13 is io with the drums, and ii connected by external downpipes 37,38. In the between; murmur between the rows of tubes 39 and 35 separating the two combustion chambers are again the tube coils 24 of the superheater arranged.

1n- Gegensatz zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen, bei denen der Brennraum durch im wesentlichen waagerecht liegende Rohrreihen unterteilt wird, ist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.3 der Brennraum durch senkrechte Rohrreihen 40, 41 unterteilt. Der Sammler 4,3, von dem diese Rohre ausgehen, liegt am Boden des Kessels, etwa in der Mitte zwischen der Kesselvorderwand und dem Rohrbündel 1.2. Es bezeichnet 2o den dem Rohrbündel 12-- zunächstliegenden Brennraum und 21 den rennraum, der zwischen der Kesselvorderwand und den Rohrreihen 41 liegt. Die Rohre 40, 41 sind oberhalb des Brennraumes 2o zur Obertrommel io geführt. Ebenso verlaufen die Rohre 46, die an der Kesselvorderwand von einem Sammler 47 aus hochsteigen, an der Kesseldecke entlang zur Obertrommel io. Mit der Untertrommel i i ist der Sammler 43 durch Wasserrohre 44 und mit dem Sammler 47 durch Wasserrohre 45 verbunden.In contrast to the exemplary embodiments described, in which the combustion chamber is divided by essentially horizontal rows of tubes, is in the embodiment of Figure 3, the combustion chamber by vertical rows of tubes 40, 41 subdivided. The collector 4,3, from which these pipes emanate, lies on the ground of the boiler, approximately in the middle between the boiler front wall and the tube bundle 1.2. It denotes 2o the combustion chamber and 21 next to the tube bundle 12 the racing space that lies between the front wall of the boiler and the rows of tubes 41. the Pipes 40, 41 are guided above the combustion chamber 2o to the upper drum io. as well the pipes 46, which rise from a collector 47 on the front wall of the boiler, run, along the boiler roof to the upper drum io. With the lower drum i i is the Collector 43 connected by water pipes 44 and connected to collector 47 by water pipes 45.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 bis 6 verlaufen die senkrechten Rohrreihen 5o, 51, welche die beiden Brennräume 20 und 2 1 trennen, nicht parallel, sondern senkrecht zu den Trommeln io und i i. Die Rohre 50, 51 sind an einen oberen Sammler 52 und an einen unteren Sammler 53 angeschlossen. Der Sammler 52 steht durch Dampfrohre 54 mit der Obertrommel io und durch Wasserrohre 55 mit der Untertrommel ii in Verbindung. Von einem am unteren Ende der Kesselvorderwand angeordneten Sammler 57 gehen gebogene Verdampferrohre an der Kesselvorderwand hoch und an der Kesseldecke entlang zur Trommel io. Die Sammler 57 sind mit der Untertrommel i i durch Rohre 59, verbunden, die am Boden der Brennräume verlaufen.In the embodiment of FIGS. 4 to 6, the vertical ones run Rows of tubes 5o, 51, which separate the two combustion chambers 20 and 2 1, not parallel, but perpendicular to drums io and i i. The tubes 50, 51 are attached to an upper one Collector 52 and connected to a lower collector 53. The collector 52 stands by Steam pipes 54 with the upper drum and through water pipes 55 with the lower drum ii in connection. From a collector located at the lower end of the front wall of the boiler 57 curved evaporator tubes go up on the front wall of the boiler and on the top of the boiler along to the drum io. The collectors 57 are with the lower drum i i through pipes 59, which run at the bottom of the combustion chambers.

Wie Fig. 6 zeigt, bilden die Rohre der vorderen Reihe des Rohrbündels 12 an der hinteren Seite des Brennraumes 21 eine geschlossene Rohrwand 12" während in dem Abschnitt 12d der betreffenden Rohrreihe, welcher die Brennkammer 2o an der hinteren Seite begrenzt, Durchzugsgassen vorhanden sind. Infolgedessen sind die Brenngase der Brennkammer 21 gezwungen, seitlich zwischen den Rohrreihen 5o, 51 und den Überhitzerrohren 24 hindurch zum Brennraum 2o zu strömen. Dort mischen sie sich mit den Brenngasen dieser Brennkammer und ziehenweiter zwischen den Rohren i2d hindurch in das Rohrbündel 12.As FIG. 6 shows, the tubes form the front row of the tube bundle 12 on the rear side of the combustion chamber 21 a closed pipe wall 12 ″ during in the section 12d of the row of tubes in question, which the combustion chamber 2o at the limited rear side, through lanes are available. As a result, the Combustion gases of the combustion chamber 21 are forced laterally between the rows of tubes 5o, 51 and to flow through the superheater tubes 24 to the combustion chamber 2o. There they mix with the combustion gases of this combustion chamber and continue to pull between the tubes i2d through into the tube bundle 12.

Beim Anheizen des durch die verschiedenen Ausführungsbeispiele erläuterten Kessels werden nur die Brenner 22 des Brennraumes 20 ,in Betrieb genommen. Dabei ist der Überhitzer durch die Rohrreihen 15, 3:5, 40 und 50 (Fig. i, 2, 3 und 4) abgeschirmt. Wenn der Kessel auf Druck gekommen ist, werden die Brenner 23 angezündet. Die Brenner 22 kÖnnen dann mit geringerer Leistung weiter betrieben oder gegebenenfalls auch ganz gelöscht werden. Der hauptsächliche Anteil der Wärme für eine bestimmte Verdampfungsleistung Lies Kessels wird im Regelbetrieb in dem Brennraum 21 erzeugt, von dem aus die Heizgase durch den überhitzer und den Brennraum 2o zum Verdampferrohrbündel 12 gelangen. Der noch fehlende Wärmeanteil wird in dem Brennraum 2o erzeugt. Die Regelung der Überhitzungstemperatur erfolgt durch Verändern der Verbrennungsleistung in den beiden Brennräumen 2i und 2o. Ist die Überhitzungstemperatur zu niedrig, wird die Verbrennung in der Kammer 21 gesteigert, ist sie zu hoch, wird die Verbrennung in der Kammer 21 herabgesetzt und die Verbrennung im Brennraum 2o gesteigert.When heating up the explained by the various embodiments Boiler, only the burner 22 of the combustion chamber 20 is put into operation. Included is the superheater through the tube rows 15, 3: 5, 40 and 50 (Fig. i, 2, 3 and 4) shielded. When the boiler has come under pressure, the burners 23 are lit. The burners 22 can then continue to operate at a lower power or if necessary can also be deleted entirely. The main part of the heat for a given Evaporation capacity Lies boiler is generated in normal operation in the combustion chamber 21, from which the heating gases pass through the superheater and the combustion chamber 2o to the evaporator tube bundle 12 arrive. The still missing proportion of heat is generated in the combustion chamber 2o. the The overheating temperature is regulated by changing the combustion output in the two combustion chambers 2i and 2o. If the overheating temperature is too low, if the combustion in the chamber 21 is increased, if it is too high, the combustion is increased reduced in the chamber 21 and increased the combustion in the combustion chamber 2o.

Der beschriebene Kessel hat weiterhin den Vorteil, däß die Verdampfungsheizfläche nach den jeweils vorliegenden Raumverhältnissen günstig als Strahlungs- und Berührungsheizfläche angeordnet werden kann.The boiler described also has the advantage that the evaporation heating surface favorable as a radiant and contact heating surface, depending on the available space can be arranged.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for regulating the superheating temperature in the case of a water tube boiler with two equipped with their own firing system and through Evaporator tubes separate combustion chambers, between which the superheater, through which Protected evaporator tubes, is arranged so that only the combustion gases from the one chamber flow through the superheater, characterized in that the larger Proportion of the amount of fuel required for a specific evaporation capacity of the boiler in the combustion chamber (21) and the remaining part of the fuel quantity in the course of the heating gases behind the superheater lying combustion chamber. (2o) burned and the proportion of the first chamber (2i) to increase the overheating temperature increased and to lower the overheating temperature is decreased.

2. Water tube boiler for carrying out the method according to claim i with an evaporator tube bundle connecting an upper drum and a lower drum, in front of which there is a combustion chamber provided with a radiant heating surface, characterized in that the combustion chamber is formed by the rows of evaporator tubes (r5, 19) which accommodate the superheater (24) between them , 35, 39, 40, 44 50, 51) is subdivided into two combustion chambers (2o, 2i) and the tubes of the evaporator tube bundle (I2) which are closest to the combustion chamber are in the tube sections which form the combustion chamber (2I ). limit, form a closed pipe wall and in the sections that limit the other combustion chamber (2o), free passage lanes for the heating gases.

3. Water tube boiler according to claim 2, characterized in that the tubes which separate the two combustion chambers on Intermediate collector connected to the evaporator tube bundle (i2) on the steam and water sides (x3, 14, ro, 43, 52, 53) are connected.