DE739319C

DE739319C - Water pipe radiation steam generator

Info

Publication number: DE739319C
Application number: DED85240D
Authority: DE
Inventors: Albert Adolf
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1941-06-14
Filing date: 1941-06-14
Publication date: 1943-09-20

Description

Wagserrohr-Strahlungsdampferzeuger Bei Dampferzeugern mit einseitigem Gasabzug, beispielsweise im oberen Teil des Brennraumes, drängt sich im oberen Teil des Brennraumes die Gasströmung nach der Seite des Gasabzuges hin zusammen, so daß die Gasschichten an der inneren Umkehr weniger stark .abgekühlt werden als die Gasschichten an der ,äußeren Umkehr. Verstärkt wird diese ungleichmäßige Abkühlung noch durch die ungleichen Weglängen, welche für die äußeren Schichten größer sind als für die inneren, und durch die aus baulichen Rücksichten erforderliche Verkleidung der oberen Zuglenkwände der Gasumkehr mit Kühlrohren. Die Folge dieser ungleichmäßigen Temperaturverteilung, welche auch in dem an den Brennraum anschließenden Berührungszug erhalten bleibt, ist eine ungenügende Ausnutzung der Heizfläche, die in dem Berührungszug oder über dem Brennraum eingebaut sind. Außerdem zwingt sie dazu, die Rohrstränge eines beispielsweise in dem Berührungszug vorgesehenen Vorwärrners mit der Achse senkrecht zur Rückwand des Brennraumes zu legen, da bei achsparalleler Verlegung zur Rückwand die .einzelnen Rohrstränge ungleich erwärmt würden.Wagserrohr radiation steam generator For steam generators with one-sided Gas exhaust, for example in the upper part of the combustion chamber, is forced into the upper part of the combustion chamber, the gas flow to the side of the gas vent together so that the gas layers at the inner inversion are cooled less than the gas layers at the, external reversal. This uneven cooling is intensified by the unequal path lengths, which are greater for the outer layers than for the inner, and due to structural considerations required cladding of the upper Directional walls of the gas reversal with cooling tubes. The consequence of this uneven temperature distribution, which is also retained in the contact cable adjoining the combustion chamber, is an insufficient utilization of the heating surface, which is in the touch cable or above are installed in the combustion chamber. It also forces them to run the tubing of one example Preheater provided in the contact train with the axis perpendicular to the rear wall of the combustion chamber, as the .individual Pipe strings would be heated unevenly.

Diese Verhältnisse erhalten besondere Bedeutung bei einem Wasserrohr-Strahlungsdampferzeuger mit einem über dem Brennraum angeordneten@Überhitzer und mit einem über dem überhitzer liegenden Rauchgasabzug, der durch die an die Brennraumrückwa.nd anschließende Wand in einen vorzugsweise absteigenden Berührungszug führt. Die Erfindung bezieht sich auch auf diese Wasserrohr-Strahlungsdampferzeuger und besteht darin, daß die Kühlrohre der Brennraunirückwand unterhalb des überhitzers nach vorn über den Brennraum gezogen und über dem Brennraum gruppenweise so abgebogen sind, daß die hierdurch gebildete und dem Überhitzer vorgeschaltete B;erührungsheiz-:Räche mit der Entfernung von der Brennraumrückwand stufenweise abnimmt. Dadurch ergibt sich eine Anhäufung von Berührungsheizfläche in der Nähe der Rückwand, und die Gasströmung, welche den Weg des geringsten Widerstandes sucht, wird von der Rückwand abgedrängt; die Unterschiede in den Weglängen der einzelnen Gasschichten werden bedeutend vermindert. Da außerdem die Gasschichten an der inneren Umkehr durch die hier angehäufte Berührungsheizfläche stärker gekühlt werden als die Gasschichten an der äußeren Umkehr, so ergibt sich als Gesamtwirkung eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den ganzen Strömungsquerschnitt. Dieser Temperaturausgleich bewirkt neben .einer günstigen Ausnutzung der Nachheizfläche und der Möglichkeit ihrer beliebigen Anordnung eine gleichmäßige Beaufschlagung des überhitzers, Schutz der überhitzerrohre und ihrer Aufhängemittel gegen örtliche Überhitzung. Bei Hochführen der nach vorn gezogenen Rohre durch den überhitzer ergeben diese gleichzeitig eine einfache, billige und betriebssichere Tragvorrichtung für die überhitzerrohrtafeln. Außerdem können infolge der elastischen Rohrführung die Wärmedehnungen der Rückwandrohre gut ausgeglichen werden.These relationships are of particular importance in a water pipe radiation steam generator with a superheater arranged above the combustion chamber and with one above the superheater lying flue gas outlet through the wall adjoining the combustion chamber rear wall leads into a preferably descending touch train. The invention relates to also on this water tube radiant steam generator and consists in that the cooling tubes the rear wall of the combustion chamber below the superheater is pulled forward over the combustion chamber and are bent over the combustion chamber in groups so that the one thereby formed and contact heating upstream of the superheater: area with the removal of the rear wall of the combustion chamber decreases gradually. This results in an accumulation of Contact heating surface near the back wall, and the gas flow, who seeks the path of least resistance is pushed away from the back wall; the differences in the path lengths of the individual gas layers are significantly reduced. In addition, the gas layers at the inner turnaround due to the contact heating surface accumulated here are more strongly cooled than the gas layers at the outer reversal, so it results the overall effect is a uniform temperature distribution over the entire flow cross-section. This temperature equalization results in a favorable utilization of the post-heating surface and the possibility of their arbitrary arrangement a uniform application of the superheater, protection of the superheater pipes and their suspension means against local Overheating. When the pipes drawn to the front are raised by the superheater this at the same time a simple, cheap and reliable carrying device for the superheater tube panels. In addition, due to the elastic pipe guide, the Thermal expansion of the back wall pipes are well balanced.

Es ist allerdings schon bekannt, bei Anordnung von Rohrbündeln in Gasquerschnitten mit ungleichmäßiger Strömungsverteilung durch die Verwendung von Rohren verschiedenen Durchmessers, Veränderung der Rohrteilung oder Ausstattung der Rohre mit Flossen den Durchtrittsquerschnitt zu verändern und dadurch auf die Strömungsverteilung einen Einfluß auszuüben. Die Verwendung von Rohren ungleichen Durchmessers oder verschiedener Teilung in dem gleichen Rohrbündel ist aber aus baulichen Gründen nicht günstig.It is already known, however, when arranging tube bundles in Gas cross-sections with uneven flow distribution due to the use of Pipes of different diameters, changing the pipe division or equipment of the pipes with fins to change the passage cross-section and thereby to the Flow distribution exert an influence. The use of pipes unequal Diameter or different pitches in the same tube bundle is off structural reasons not favorable.

Auch wurde bereits. vorgeschlagen, durch die Anordnung einer keilförmigen Lenkwand aus Kühlrohren die Strömung von der inneren Umkehr abzudrängen und gleichzeitig eine stärkere Abkühlung der inneren Gasschichten zu erreichen. Wenn auch hierbei durch die Abdrängung die Unterschiede in den Weglängen der Gasschichten verringert wurden, so mußte die dabei erzielte Wirkung doch unvollkommen bleiben, da die Kühlung durch die keilförmige Lenkwand nur auf die unmittelbar an der Wand vorbeistreichende Gasschicht beschränkt blieb.Also has already been. proposed by arranging a wedge-shaped Steering wall made of cooling tubes to push the flow away from the inner reversal and at the same time to achieve a stronger cooling of the inner gas layers. Even if here due to the displacement, the differences in the path lengths of the gas layers are reduced were, the effect achieved must remain imperfect because the cooling through the wedge-shaped steering wall only on the one that passes directly on the wall Gas layer remained restricted.

In Abb. i ist ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Wasserrohr - Strahlungsdampferzeuger im Längsschnitt dargestellt.Fig. I shows a water pipe radiant steam generator designed according to the invention shown in longitudinal section.

Der Brennraum i wird von den Kühlrohren :2 der Vorderwand, den Kühlrohren 3 der Rückwand und den Kühlrohren ¢ der Seitenwände begrenzt. Im unteren Teil des Brennraumes befinden sich die Ausmündungen 5 der Kohlenstaubbrenner. Der Brennraum wird nach oben abgeschlossen durch eine Gruppe 3" der Rückwandkühlrohre 3, welche den Brennraum überquert und in der Nähe der Vorderrand parallel mit den Kühlrohren 2 weiter verläuft. die an die Vorderwand anschließende Zuglenkwand 6 durchdringt und in die Entmischungstrommel7 einmündet. Diese ist in bekannter Weise durch je eine Gruppe von Dampfüberströmrohren 8 und Wasserüberströmrohren g mit der tiefer liegenden Haupttrommel io verbunden. Von dieser fließt das Wasser durch Fallrohre i i den Verteilern der verschiedenen Kühlrohrgruppen zu.The combustion chamber i is made up of the cooling pipes: 2 of the front wall, the cooling pipes 3 the rear wall and the cooling tubes ¢ the side walls. In the lower part of the The outlets 5 of the pulverized coal burners are located in the combustion chamber. The combustion chamber is closed at the top by a group 3 "of the rear wall cooling tubes 3, which crosses the combustion chamber and near the front edge parallel with the cooling tubes 2 continues. the pull-guiding wall 6 adjoining the front wall penetrates and opens into the segregation drum 7. This is known in a way through ever a group of steam overflow pipes 8 and water overflow pipes g with the lower lying main drum io connected. From here the water flows through downpipes i i to the distributors of the various cooling pipe groups.

Eine zweite Gruppe 3U der Rückwandkühlrohre 3 ist oberhalb der Rohre 3- nur etwa über zwei Drittel der Brennraumtiefe nach vorn geführt und dann kurz zurückgebogen und mündet in einen Sammler 12, der durch nicht dargestellte Steigrohre mit der Entmischungstromme17 verbunden ist. Da die Heizfläche der Rohre 3a und 31, nicht ausreicht, ist von einem Verteiler 13 aus ein Rohrbündel 14 auf ein Drittel der Brennraumtiefe nach vorn und dann nach kurzer Umbiegung zurück nach dem Sammler 12 geführt.A second group 3U of the rear wall cooling pipes 3 is led forward above the pipes 3 - only about two thirds of the combustion chamber depth and then bent back briefly and opens into a collector 12, which is connected to the segregation stream 17 by riser pipes (not shown). Since the heating surface of the tubes 3a and 31 is insufficient, a tube bundle 14 is led forward from a distributor 13 to a third of the combustion chamber depth and then, after a short bend, back to the collector 12.

Über dieser Rohranordnung ist der Cberhitzer untergebracht, bestehend aus lotrechten Rohrtafeln 15 mit waagerechter Rohrerstrekkung, welche in der Blickrichtung hintereinanderliegen und mit ihren Enden in die Sammler 16 und 17 münden. Die überhitzerschlangen sind in bekannter Weise getragen von Ankern 18, welche an Trägern i c) befestigt sind. In dem an den Brennraum anschließenden absteigenden Gaszug 2o sind in bekannter Weise die Berührungsheizflächen, wie ein Teil des ÜJberhitzers, Vorverdampfers, Speisewasservorwärmers und Lufterhitzers, untergebracht.The superheater is housed above this pipe arrangement, consisting of from vertical pipe panels 15 with horizontal pipe extension, which in the direction of view lie one behind the other and open with their ends into the collectors 16 and 17. The superheater snakes are carried in a known manner by anchors 18 which are attached to beams i c) are. In the descending gas flue 2o following the combustion chamber are known in FIG Way the contact heating surfaces, such as part of the superheater, pre-evaporator, Feed water preheater and air heater.

Die Rohrgruppen 3r' und 1,1 stellen einen erhöhten Strömungswiderstand für die Feuergase dar, drängen sie daher nach der Vorderwand zu ab und kühlen die durchströmenden Gase stärker ab. Die Abb. i läßt jedoch auch erkennen, daß diese Vorteile mit einigen Mängeln behaftet sind. Die Anordnung der Rohre 3a, 3`' und 14 erfordert eine beträchtliche Höhe, vermindert daher bei gegebener Gesamtbauhöhe die Höhe des Brennraumes. Die rückkehrenden Rohre geben eine Gasse frei, durch welche die nach vorn abgedrängten Gase wieder nach der inneren Umkehr strömen können. -Die Unterbringung des Sammlers 12 macht große Schwierigkeiten.The pipe groups 3r 'and 1,1 represent an increased flow resistance for the fire gases, they therefore push towards the front wall and cool the flowing through gases from stronger. However, Fig. I also shows that this Advantages have some shortcomings. The arrangement of the pipes 3a, 3 '' and 14 requires a considerable height and is therefore reduced for a given overall height the height of the combustion chamber. The returning pipes reveal an alley through which the gases pushed forward can flow again after the inner reversal. -The Housing the collector 12 creates great difficulties.

Diese Schwierigkeiten können zum Teil behoben werden, wenn die Rohre 31' und 1.1 lotrecht durch den Überhitzer geführt werden und der Sammler 12 höher als der Cberhitzer angeordnet wird. Noch einfacher ist die in Abb.2 dargestellte Anordnung, bei welcher die Rohre 3a, 3b und 14 lotrecht bis zum Durchbruch durch die Zuglenkwand 6 weitergeführt sind und in die Entmischungstrommel 7 einmünden. Dabei kann in Kauf genommen werden, daß die Heizgase nun vor dem überhitzer gegen die Brenhraumrückwand zu weniger Heizflächen durchqueren als in der Ausführung gemäß Abb. i, so daß der die Gase nach -vorn abdrängende Unterschied der Strömungsverluste geringer wird.These difficulties can be partially remedied if the pipes 31 'and 1.1 are guided vertically through the superheater and the collector 12 is higher than the superheater is arranged. The one shown in Fig. 2 is even simpler Arrangement in which the tubes 3a, 3b and 14 perpendicular to the Breakthrough through the Zuglenkwand 6 are continued and into the segregation drum 7 merge. It can be accepted that the heating gases are now in front of the superheater There are fewer heating surfaces to cross against the back wall of the furnace than in the design according to Fig. i, so that the difference in flow losses that pushes the gases towards the front becomes less.

Auch wäre der Widerstand sehr groß, wenn außer den Rohren 3a, 3b, 14 noch die überhitzeranker 18 durch den Gaskanal über dem Überhitzer geführt werden müßten. Die Strömungsverhältnisse werden daher bedeutend günstiger, wenn die kohre 3a, 3b, 14, wie in Abb.2 dargestellt, in an sich bekannter Weise zugleich als Tragvorrichtung für die Überhitzerrohre ausgebildet sind. Sie bieten hierbei den Vorteil einer einfachen, billigen und betriebssicheren überhitzeraufhängung. Da nach Abb. 2 die Rohre 3a als Anker gebraucht werden, können sie nicht bis zur Vor. derwand geführt werden. Damit die überhitzerrohre in dem vorderen Teil nicht zu starker Beheizung ausgesetzt sind, wird ein Teil 2a der Rohre 2 zum Schutze für den Überhitzer nach rückwärts abgebogen. Er verläuft oberhalb des überhitzers wieder in der Reihe der Rohre 2.The resistance would also be very high if, in addition to the tubes 3a, 3b, 14, the superheater armatures 1 8 had to be passed through the gas duct above the superheater. The flow conditions are therefore significantly more favorable if the tubes 3a, 3b, 14, as shown in Fig. 2, are also designed in a manner known per se as a support device for the superheater tubes. They offer the advantage of a simple, cheap and reliable superheater suspension. Since, according to Fig. 2, the pipes 3a are used as anchors, they cannot go up to the front. derwand be guided. So that the superheater tubes are not exposed to excessive heating in the front part, a part 2a of the tubes 2 is bent backwards to protect the superheater. It runs again in the row of tubes 2 above the superheater.

Zur Verminderung der Verschlackungsgefahr werden die Rohrgruppen 3a, 3b, 14, 2a dort, wo sie von den Feuergasen quer durchströmt werden, wie üblich, in mehrere Reihen auseinandergezogen. Bein' Durchqueren des Überhitzers können sie einfache Reihen bilden, wodurch sie zum Teil als Zuglenkwände wirken. Oberhalb des .Überhitzers können sie wieder in mehrere Reihen auseinandergezogen werden, um den Gasdurchtritt zu erleichtern. Um die Gaslenkung zu verbessern, kann an der Brennraumrückwand oberhalb der Rohre 14 noch ein keilförmiger Vorsprung 2 i angebracht werden, der den toten Raum zwischen überhitzer und Rückwand abschirmt.To reduce the risk of slagging, the pipe groups 3a, 3b, 14, 2a are pulled apart, as usual, into several rows where the fire gases flow through them transversely. When passing through the superheater, they can form simple rows, which in part act as drawbars. Above the superheater, they can be pulled apart again in several rows in order to facilitate the passage of gas. In order to improve the gas control, a wedge-shaped projection 2 i can be attached to the rear wall of the combustion chamber above the tubes 14, which shields the dead space between the superheater and the rear wall.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Water pipe radiation steam generator with: one superheater arranged above the combustion chamber and with one above the superheater Flue gas outlet, which through the wall adjoining the rear wall of the combustion chamber into a preferably descending contact cable, characterized in that the cooling tubes (3) the rear wall of the combustion chamber below the superheater towards the front over the combustion chamber pulled and bent over the combustion chamber in groups so that the result formed and the superheater upstream contact heating surface (3a, 3b, 14) with the distance from the rear wall of the combustion chamber gradually decreases. ; ;

2. Water pipe radiant steam generator according to claim i, characterized in that a part (3a) of the cooling tubes on the Combustion chamber front wall upwards and a part. (3 b) the cooling pipes approximately horizontally are guided backwards and into one in, above or behind the combustion chamber rear wall open collector (i2).

3. Water pipe radiation steam generator according to claim i, characterized in that the cooling tubes. the superheater (15) preferably cross vertically, carry the superheater and go up vertically above it, where after penetrating the pull-deflecting wall adjoining the front wall of the combustion chamber (6) are held and -in the main drum (i o) or the separation drum (7) merge.

4. Water pipe radiation steam generator according to claims i to 3, characterized characterized in that the cooling pipes in the parts below or above the superheater or are drawn apart in several rows in both parts.

5. Water pipe radiant steam generator according to claim i, characterized in that in addition to the cooling tubes (3, 3a, 3b) the The rear wall of the combustion chamber is additionally provided with a bundle of contact tubes (14), which preferably forms the uppermost pipe layers below the superheater.

6. water pipe radiation steam generator ° according to claims i and 3, characterized in that under the front part of the superheater a part (2a) - the cooling tubes (2) of the combustion chamber front wall after the combustion chamber to be preferred and guided approximately in the vertical direction through the superheater is. To distinguish the subject of the application from the state of the art, the following were considered in the granting procedure: German patent specification no. 452 oio, 662 966; French patent specification ... No. 790 299; American Patent Nos. 2 003 4i9, 2 o67 669, 2 232 935.