DE705369C

DE705369C - Mercury steam boiler with a boiler drum lying horizontally in the furnace and heating elements connected to it

Info

Publication number: DE705369C
Application number: DEL98806D
Authority: DE
Inventors: Robert J Carpenter
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1938-08-17
Filing date: 1939-08-15
Publication date: 1941-04-25

Description

Quecksilberdampfkessel mit einer waagerecht im Feuerraum liegenden Kesseltrommel und an diese angeschlossenen Heizelementen Es ist bekannt, eine Quecksilberdampfkesselanlage mit einer waagerecht im Feuerungsraum liegenden Kesseltrommel auszurüsten, die Strahlungs- und Berührungsheizflächen aufweist. Diese Heizflächen werden in der Regel durch Heizrohrelemente, Fall-und Steigrohre, gebildet, denen flüssiges Quecksilber aus der Kesseltrommel zuströmt und die das in ihnen entwickelte Gemisch aus dampfförmigem und flüssigem Quecksilber wieder in die Kesseltrommel zurückführen. Eine solche Kesseltrommel hat vielfach eine beträchtliche Länge, welche die Ursache zu betrieblichen Schwierigkeiten ist. Es kommt nämlich in einer solchen langen Kesseltrommel zu einer Längsströmung des flüssigen Quecksilbers, die sich bezüglich der beiden Enden der Trommel in einer unterschiedlichen Höhe des Flüssigkeitsspiegels auswirkt, da Quecksilber bekanntlich in erheblichem Maße schwerflüssig ist.Mercury steam boiler with one lying horizontally in the combustion chamber Boiler drum and heating elements connected to it. A mercury vapor boiler system is known to be equipped with a boiler drum lying horizontally in the combustion chamber, the radiation and having contact heating surfaces. These heating surfaces are usually through Heating pipe elements, downcomers and risers, formed from which liquid mercury is made the boiler drum flows in and the mixture of vaporous gas developed in them and liquid mercury back into the boiler drum. Such Kettle drum often has a considerable length, which is the cause of operational Trouble is. This is because in such a long boiler drum there is one Longitudinal flow of liquid mercury, moving with respect to the two ends of the Drum at a different height of the liquid level affects, because mercury is known to be heavily fluid to a considerable extent.

Nach der Erfindung sind diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß das flüssige Quecksilber der Kesseltrommel den Heizelementen durch eine unterhalb der Trommel angeordnete und mit der Trommelachse im wesentlichen parallel laufende Rohrleitung zuströmt, die mit über die ganze Kessellänge gleichmäßig verteilten einzelnen Rohrstutzen an den Kesselboden angeschlossen ist und deren Durchmesser in Richtung des Flüssigkeitsstromes allmählich zunimmt. Ein Ausführungsbeispiel der Quecksilberdampfkesselanlage ist auf der Zeichnung wesenhaft dargestellt.According to the invention, these difficulties are eliminated in that the liquid mercury of the boiler drum passes the heating elements through an underneath arranged on the drum and running essentially parallel to the drum axis Pipeline flows in, which are evenly distributed over the entire length of the boiler individual pipe socket is connected to the boiler bottom and their diameter gradually increases in the direction of the liquid flow. An embodiment the mercury vapor boiler system is shown essentially in the drawing.

Fig.1 ist eilt senkrechter Schnitt durch die Kesselanlage.Fig. 1 is an urgent vertical section through the boiler system.

Fig.2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i.Figure 2 is a section along line 2-2 of Figure i.

Die gesamte Kesselanlage ist in einem Mauerwerk eingeschlossen, das durch die unteren Wände l o und die oberen Wände i i geIlildet ist. Die Stoßstelle der beiden Mauerwände i o, i i ist durch eine Gleitverhindung so ausgebildet, daß eine Relativbewegung zwischen dem unteren und dem oberen Teil des Mauerwerkes während des Betriebes möglich ist. Das 'Mauerwerk umschließt eine Verbrennungskammer 13, durch die sich eine waagerechte Kesseltrommel 14. erstreckt. Diese Kesseltrommel, deren Enden seitlich aus dem Mauerwerk lieratisragen, unterteilt die Verbrennun--skammer in einen oberen Raum mit Berührungsheizflächen und in einen unteren lzaulil mit Strahlungsheizflächen. All die beiden Enden der Trommel 14 ist je ein Paar waagerechter Verteilungsrohre 15, 16 angeschlossen. Die Rückwand des unterhalb der Kesseltrommel befindlichen Verbrennungsraumes ist mit Erhitzerrohren 17 ausgekleidet, die oben in die Hauptverteilungsrohre 15, 16 münden und unten all Sammelrohre iS angeschlossen sind, denen flüssiges Quecksilber aus der Kesseltrommel durch die schrägen Fallrohre 2o zugeführt wird. Während des Betriebes des Kessels strömt ständig flüssiges Quecksilber aus der Kesseltrommel 1.1 durch die Fallrohre 2o in die Sammelrohre i E und ,gelangt aus diesen Rohren in die Steigrohre i 7 , in denen das Quecksilber erhitzt und teilweise verdampft wird. Das entstehende Gemisch aus flüssigem und dampfförmigeiii Quecksilber gelangt dann über die Hauptverteilungsrohre 15, 16 in die Kesseltrommel 14. Die Seitenwände des Verbrennungsraumes sind mit Erhitzerrohren 21, 22 bekleidet. Die unteren Enden dieser Rohre 21 sind an Sammelrohre 23 angeschlosseil, die ihrerseits mit den obenerwähnten Fallrohren 2o in Verbindung stehen, so daß das die Rohre 2o durchströmende flüssige Quecksilber in die Sammelrohre 23 gelangen kann. Die oberen Enden der Steigrohre 21 sind nach innen gebogen und zu mehreren zopfartig zusammengeflochtenen Gruppen 2.1 vereinigt. Durch die Rohre dieser Gruppen 24 strömt das aus flüssigem und dampfförmigem Quecksilber bestehende Gemisch in die Kesseltrommel 1.1. Die Rohre 22 münden oben in Hauptverteilungsrohre 25, aus denen den Rohren 22 das in ihnen zti verdampfende flüssige Qtiecksilher zuströmt. Die Rohre 22 stellen also Fallrohre dar. Diese Fallrohre 22 sind unten schleifetlartig nach oben gebogen und in der gleichen Weise wie die Steigrohre 2 i zu zopfartig zusammengeflochtenen Grttplleii 26 vereinigt. Die Gruppen 26 liegen dabei über den Gruppen 2.1, und zwar versetzt ztt diesen, so daß beide Gruppen 2.1.26 als Schlackenfänger wirken.The entire boiler system is enclosed in masonry that is formed by the lower walls l o and the upper walls i i. The joint of the two wall walls i o, i i is formed by a sliding lock so that a relative movement between the lower and the upper part of the masonry during operation is possible. The 'masonry encloses a combustion chamber 13, through which a horizontal boiler drum 14 extends. This boiler drum, the ends of which protrude laterally from the masonry divides the combustion chamber in an upper room with contact heating surfaces and in a lower room with lzaulil Radiant heating surfaces. All of the two ends of the drum 14 are each a pair more horizontal Distribution pipes 15, 16 connected. The back wall of the below the boiler drum Located combustion chamber is lined with heater tubes 17, the top Open into the main distribution pipes 15, 16 and all header pipes connected below are, which liquid mercury from the boiler drum through the sloping downpipes 2o is fed. Liquid mercury flows continuously while the boiler is in operation from the boiler drum 1.1 through the downpipes 2o into the header pipes i E and i from these pipes into the riser pipes i 7, in which the mercury is heated and partially is evaporated. The resulting mixture of liquid and vaporous mercury then reaches the boiler drum 14 via the main distribution pipes 15, 16 Side walls of the combustion chamber are covered with heater tubes 21, 22. the lower ends of these tubes 21 are connected to manifolds 23, which in turn are connected to the above-mentioned downpipes 2o, so that the pipes 2o Liquid mercury flowing through can get into the collecting pipes 23. The top Ends of the riser pipes 21 are bent inward and several are braided together like a braid Groups 2.1 united. The liquid flows through the tubes of these groups 24 and vaporous mercury mixture into the boiler drum 1.1. The pipes 22 open up into main distribution pipes 25, from which the pipes 22 in them zti evaporating liquid Qtiecksilher flows. The pipes 22 thus represent downpipes This downpipes 22 are bent upwards like a loop and in the same way as the riser pipes 2 i to plait-like braided Grttplleii 26 united. The groups 26 are above the groups 2.1, and indeed offset ztt this, so that both groups 2.1.26 act as slag catchers.

Die Rohrgruppel126 erstrecken sich etwa bis zur Hölle der Kesseltrommel nach oben und lösen sich dort wieder in einzelne Rohrreilien 27, 2S auf, die parallel' zur Kesseltrommel den oberen Verbrennungsraum ausfüllen. Dieser obere Verbrennungsraum enthält außerdem die die Rückwand des Mauerwerks bekleidenden Fallrohre a9, die unten all die Hauptverteilungsrohre 15,i 6 angeschlossen sind. Die Seiteilwä nde des oberen Verbrennungsraumes sind mit Fallrohren 30 ausgekleidet, deren untere Enden in einer Krümmung 3 i zu der Kesseltrommel 1 -1 laufen und all diese angeschlossen sind. Aus den Fallrohren 3o gelangt also erhitztes Quecksilber in die Kesseltrommel 14.The Rohrgruppel126 extend to about the hell of the boiler drum to the top and dissolve there again into individual tubular lines 27, 2S, which are parallel ' Fill in the upper combustion chamber to the boiler drum. This upper combustion chamber also contains the downpipes a9 lining the back wall of the masonry, the below all the main distribution pipes 15, i 6 are connected. The side walls of the upper combustion chamber are lined with downpipes 30, the lower Ends in a curvature 3 i run to the boiler drum 1 -1 and all these connected are. Heated mercury thus reaches the boiler drum from the downpipes 3o 14th

Um die für den Betrieb des Kessels erforderliche Quecksilbermenge möglichst zu verringern und eine wirksame Trennung zwischen flüssigem und dampfförmigem Quecksilber innerhalb der Kesseltrommel zu gewährleisten, ist es voll Bedeutung, daß das Quecksilber die Kesseltrommel 1,4 bis zu einem möglichst niedrigen und unveränderlichen Flüssigkeitsspiegel anfüllt. Zu diesem Zweck wird das flüssige Quecksilber der Kesseltrommel durch mehrere im Abstand voneinander angeordnete, möglichst senkrechte Rohrstutzen 32 entzogen, die an den Boden der Kesseltrommel angeschlossen sind und das flüssige Quecksilber in zwei Sammelrohre 33, 3.1 leiten. die außen in die Fallrohre 2o übergehen. Diese Sammelrohre 33, 3.1 bestehen aus mehreren einzelnen Rohranschnitten 35, 36 mit in der Strömungsrichtung des flüssigen Quecksilbers zunehmendem Durchmesser (Fig. 2). Die Rohre 32, 36 liegen unterhalb der Trommel innerhalb einer aus feuerfestem Baustoff hergestellten Kamnier 37 (Fig. i). Diese Kammer hat einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt, desseil Spitze nach unten zeigt, während die Basis des Dreiecks durch das hitzebeständige Mauerwerk gebildet wird, das die Trommel 1.1 umgibt. Auf diese Weise ist dem Durchgang der Verbrennungsgase von dem unteren Verbrennungsraum zu dem oberen Verbrennungsraum ein möglichst geringer Widerstand entgegengesetzt. Die Kammer 37 dehnt sich über die ganze Länge der Kesseltrommel aus und ist, wie Fig. 2 erkennen läßt, an den beiden Stirnseiten offen, so daß die Fallrohre leicht zugänglich sind. Die Fallrohre und deren Anschlüsse all den beiden Seiten der Trommel 14 sind daher wirksam gegen die Strahlungswärme innerhalb des unteren Hauptverbrennungsraumes geschützt. Infolge der Anordnung mehrerer Anschlußstutzen 32 und infolge der Aufteilung der Rohrabschnitte 33 in einzelne Abschnitte 35, 36 mit wachsendem Durchmesser ist gewährleistet, daß das flüssige Quecksilber der Kesseltrommel in untereinander gleichen Mengen und gleicher Zusammensetzung entzogen wird, so daß der Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Kesseltrommel eine -,waagerechte Ebene bildet und verhindert ist, daß das flüssige Quecksilber in Richtung der Trommelachse einem Gefälle unterliegt. Die Kammer 37 ist außen mit den wieder aufgelösten einzelnen Heizrohren der , zu einem Zopf vereinigten Rohrgruppe 2.1 umkleidet. Durch diese Rohre gelangt das erhitzte Quecksilber in die Kesseltrommel.About the amount of mercury required to operate the boiler to reduce as much as possible and an effective separation between liquid and vapor To ensure mercury within the boiler drum, it is of full importance that the mercury down the boiler drum 1.4 to the lowest possible and unchangeable Liquid level fills up. For this purpose, the liquid mercury is used in the boiler drum by several spaced apart pipe sockets that are as vertical as possible 32 withdrawn, which are connected to the bottom of the boiler drum and the liquid Direct mercury into two collecting pipes 33, 3.1. which merge into the downpipes 2o on the outside. These header pipes 33, 3.1 consist of several individual pipe sections 35, 36 with increasing diameter in the direction of flow of the liquid mercury (Fig. 2). The tubes 32, 36 lie below the drum within a refractory Building material manufactured by Kamnier 37 (Fig. I). This chamber has an essentially triangular cross-section with the tip pointing downwards, while the base of the Triangle is formed by the heat-resistant masonry that the drum 1.1 surrounds. In this way there is the passage of the combustion gases from the lower combustion chamber the lowest possible resistance to the upper combustion chamber. The chamber 37 extends over the entire length of the boiler drum and is how Fig. 2 can be seen, open at the two end faces, so that the downpipes easily are accessible. The downpipes and their connections all the two sides of the drum 14 are therefore effective against the radiant heat within the lower main combustion chamber protected. As a result of the arrangement of several connecting pieces 32 and as a result of the division the pipe sections 33 into individual sections 35, 36 with increasing diameter ensures that the liquid mercury of the boiler drum is equal to one another Amounts and the same composition is withdrawn, so that the liquid level forms a -, horizontal plane within the boiler drum and is prevented, that the liquid mercury is subject to a gradient in the direction of the drum axis. The chamber 37 is on the outside with the individual heating pipes that have been dissolved again a pigtail unified pipe group 2.1 clad. The heated material passes through these pipes Mercury in the kettle drum.

Das aus flüssigem und dampfförmigem Quecksilber bestehende und durch die verschiedenen Erhitzerelemente der Kesseltrommel zugeführte Gemisch wird innerhalb der Kesseltrommel wieder entmischt. Diese Entmischungseinrichtung besteht aus einem halbzylindrischen Mantel 38, der im oberen Teil der Kesseltrommel in einem Abstand von der Kesselinnenwandung angeordnet ist. Auf diese Weise ist ein Ringraum 39 (Fig. 2) gebildet, in den das flüssige und dampfförmige Quecksilber strömt. Dieses Gemisch gelangt aus dem Ringraum 39 in den Quecksilbersumpf .1o, der sich am Boden der Kesseltrommel bildet. Das flüssige Quecksilber dieses Sumpfes beginnt dann über die Fallrohre seinen neuen Kreislauf durch die Kesselanlage, während der Quecksilberdampf durch mehrere Dampfentnahmerohre4i, die innerhalb ,des Zylindermantels 38 im Innern der Kesseltrommel münden, aus dem Kessel herausbefördert wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier solcher Entnahmerohre 4 i angeordnet. Die Verwendung mehrerer Rohre 41 an Stelle eines einzigen Entnahmerohres hat den Vorteil, daß die Dampfentnahme über den ganzen Kessel gleichmäßig verteilt wird und infolgedessen der Flüssigkeitsspiegel des Quecksilbersumpfes ruhig ist. Die Dampfentnahmerohre 41 sind in der Nähe ihrer Anschlußstelle an die Kesseltrommel von einer Kammer 42 aus hitzebeständigem Baustoff umgeben. Die Kammer läuft nach oben spitz zu, damit sie dem Durchgang der Verbrennungsgase durch den oberen Verbrennungsraum einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzt. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Kammer 42 an beiden Stirnseiten offen. Außen ist die Kammer 42 von den obenerwähnten Heizrohren 27.28 bekleidet. die das Mauerwerk der Kammer .12 gegen die Einwirkung der Wärme schützen.The mixture consisting of liquid and vaporous mercury and fed to the boiler drum by the various heating elements is separated again within the boiler drum. This separation device consists of a semi-cylindrical jacket 38 which is arranged in the upper part of the boiler drum at a distance from the inside wall of the boiler. In this way, an annular space 39 (FIG. 2) is formed, into which the liquid and vaporous mercury flows. This mixture passes from the annular space 39 into the mercury sump .1o, which forms at the bottom of the boiler drum. The liquid mercury of this sump then begins its new cycle through the boiler system via the downpipes, while the mercury vapor is conveyed out of the boiler through several steam extraction pipes4i that open inside the cylinder jacket 38 inside the boiler drum. In the illustrated embodiment, four such extraction tubes 4 i are arranged. The use of several tubes 41 instead of a single extraction tube has the advantage that the steam extraction is evenly distributed over the entire boiler and, as a result, the liquid level of the mercury sump is steady. The steam extraction pipes 41 are surrounded by a chamber 42 made of heat-resistant building material in the vicinity of their connection point to the boiler drum. The chamber tapers towards the top so that it offers as little resistance as possible to the passage of the combustion gases through the upper combustion chamber. As FIG. 2 shows, the chamber 42 is open at both ends. On the outside, the chamber 42 is clad by the above-mentioned heating pipes 27.28. which protect the masonry of chamber .12 against the effects of heat.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Mercury vapor boiler with a boiler drum lying horizontally in the furnace and heating elements connected to it, characterized in that the liquid mercury of the boiler drum (14) is passed to the heating elements (17, 24, 26) by a boiler arranged below the drum and running essentially parallel to the drum axis Pipeline (33,34) flows in, which is connected to the boiler bottom with individual pipe sockets (32) evenly distributed over the entire length of the boiler and whose diameter gradually increases in the direction of the liquid flow.

2. Mercury vapor boiler according to claim i, characterized in that the pipe (33, 34) with its drum connection piece (3i) receiving and against the heat radiation of the furnace (13) protecting chamber (37) in its cross-section the shape of an isosceles triangle with the Combustion chamber (13) has facing tip.