DE767876C

DE767876C - Steam boiler system

Info

Publication number: DE767876C
Application number: DESCH113477D
Authority: DE
Original assignee: ERNST SCHWEFLINGHAUS
Current assignee: ERNST SCHWEFLINGHAUS
Priority date: 1934-10-26
Filing date: 1934-10-26
Publication date: 1954-04-22

Description

Dampfkesselanlage Die Erfindung betrifft eine Dampfkesselanlage derjenigen bekannten Art, bei welcher in einem Kanal herausziehbar eine aus Rippenrohren bestehende nachgeschaltete Verdampferheizfläche unterhalb des Kesselwasserspiegels angeordnet ist, die vom Rauchgas in nur einem Zuge quer durchströmt und vom Kesselwasser und -dampf in einem von der Speisewasserströmung unabhängigen Thermosiphonkreislauf von unten nach oben durchflossen wird, und kennzeichnet sich dadurch, daß sowohl die im Rauchgaskanal angeordnete Rippenrohrverdampferheizfläche als auch eine dieser nachgeschaltete und in an sich bekannter Weise gleichartig mit dieser ausgebildete Vorwärmerheizfläche aus Elementen mit aufwärts gerichteten parallelen Rippenrohren besteht, deren obere und untere Endlcammern in Einführungsschlitzen des Rauchgaskanals völlig außerhalb des Rauchgasstromes liegen und deren ebenfalls außerhalb des Rauchgasstromes liegende Anschlüsse für die zum eigentlichen Kessel und zur Speisewasserpumpe führenden einfachen Verbindungsrohrleitungen frei zugänglich sind. Die Einzelmerkmale dieser bekannten Bauart sind an sich bekannt bzw. bilden in einer Teilkombination Gegenstand der Patentschrift 696 618. Durch die Vereinigung der Merkmale wird zunächst der Vorteil erreicht, daß auch für moderne Kesselanlagen ein gleichartiger Aufbau für Verdampferelemente einerseits und Vorwärmerelemente andererseits unter voller Wahrung der Betriebs- Sicherheit durchgeführt «-erden kann. Dabei wird bei beiden Heizflächen die Gefahr des Festsetzens voll Dampfblasen vermieden, welche bei Elementen aus waagerechten Rohrschlangen bekanntlich zu einem Ausglühen und Durchbrennen bzw. zu einem Reißen der Rohre führen können. Daher kann bei der Bauart nach der Erfindung ohne Gefährdung der Betriebssicherheit auch der Vorwärmer zur Dampferzeugung ausgenutzt werden. Bei Vorwärmern anderer Bauart hat man bereits vorgeschlagen, diese nicht nur zur Vorwärinung des Speisewassers, sondern auch zur Dampfbildung heranzuziehen. doch war hierbei nicht unter allen Betriebszuständen eine sichere Abfiihrung des Dampfes gewährleistet.Steam boiler system The invention relates to a steam boiler system of the known type in which a downstream evaporator heating surface consisting of finned tubes is arranged below the boiler water level and can be pulled out in a duct, through which the flue gas flows in just one pass and the boiler water and steam in a thermosiphon circuit independent of the feed water flow is traversed from bottom to top, and is characterized in that both the finned tube evaporator heating surface arranged in the flue gas duct and a preheater heating surface arranged downstream of this and in a known manner similar to this consists of elements with upwardly directed parallel finned tubes, the upper and lower end chambers in Insertion slots of the flue gas duct are completely outside of the flue gas flow and their connections, which are also outside the flue gas flow, for the actual boiler and the feed water pump leading simple connecting pipes are freely accessible. The individual features of this known design are known per se or, in a partial combination, form the subject of patent specification 696 618. By combining the features, the advantage is initially achieved that a similar structure for evaporator elements on the one hand and preheater elements on the other hand, with full preservation of the Operational safety carried out «can be grounded. With both heating surfaces, the risk of the accumulation of vapor bubbles is avoided, which, as is well known, can lead to annealing and burning through or to tearing of the pipes in the case of elements made of horizontal pipe coils. Therefore, with the design according to the invention, the preheater can also be used to generate steam without endangering operational safety. In the case of preheaters of other types, it has already been proposed to use them not only to preheat the feed water, but also to generate steam. however, a safe discharge of the steam was not guaranteed under all operating conditions.

Des weiteren bringt die Erfindung den @-orteil mit sich. daß die gesamte aus - Verdampferelementen und Vorwärmerelementen bestehende Rippenrohrheizfläche des Kessel: von dem übrigen Kesselteil losgelöst ist, und zwar derart, daß die Reinigung und das Herausnehmen erleichtert wird. Infolgedessen kann man die Rohrquerschnitte und insbesondere die Abstände der Rippen verhältnismäßig klein wählen und dadurch auf kleinem Raum eine große Heizfläche unterbringen. In den meisten Fällen genügen wenige Rohrreihen, so daß die Elemente eine geringe Bautieie erhalten und dadurch Bußbläser od. dgl. leicht zu reinigen sind.Furthermore, the invention brings with it the @ benefit. that the whole - finned tube heating surface consisting of evaporator elements and preheater elements of the boiler: is detached from the rest of the boiler part in such a way that the cleaning and removal is made easier. As a result, you can use the pipe cross-sections and in particular choose the spacing of the ribs relatively small and thereby accommodate a large heating surface in a small space. In most cases it will suffice few rows of tubes, so that the elements get a small structure and thereby Repentance blowers or the like are easy to clean.

Es sind Dampfkesselanlagen bekannt, bei welchen im Abzugskanal der Heizgase mehrere gleichartig aufgebaute Elemente angeordnet sind, die verschiedenen Zwecken dienen, nämlich der Frischdampfüberhitzung, der Zwischenüberhitzung und der Vorwärmutig. Bei dieser Bauart, bei welcher alle übrigen 'Merkmale der vorliegenden Erfindung fehlen, bestehen diese Elemente. die den besonderen Verhältnissen des Lokomotivbetriebes angepaßt sind, aus schlangenartig geführten waagerechten Glattrohren. welche Bündel von verhältnismäßig großer Bautiefe bilden. Die Wirkungen und Vorteile der Erfindung werden bei der bekannten Anordnung, die für große Kesselanlagen ungeeignet ist, nicht erreicht. Es sind ferner Vorwärmer bekannt. die aus senkrechten parallelen I'\.ippenrolireii bestehen und die in Schlitzen des Rauchgaskanals herausnehmbar angeordnet sind, und zwar derart, dar die oberen Sammelkammern außerhalb des Rauchgaskanals liegen. Ferner ist es bei aus waagerechten Rippenrohren bestehenden Vorwärniern nicht neu. die Endglieder einschließlich der Anschlüsse außerhalb des Gasstromes und zugänglich anzuordnen. Bei all diesen bekannten Vorschlägen fehlen die übrigen .Merkmale der Erfindung. Es ist ein zur Ausnutzung der Abgase einer Gasmaschine dienender Kleindampferzeuger bekannt, dessen Heizfläche ausschließlich aus waagerechten und schlangenartig geführten Rippenrohren besteht, von denen der untere Teil als Verdampfer, der obere Teil als Vorwärmer ausgebildet ist. Das gesamte Rohrsvstein ist in einem Blechgehäuse angeordnet und mit einer außerhalb des Feuerraums liegenden Trommel durch eine große Anzahl Rohre verbunden. Die Verbindungskrümmer liegen zwar wie die Verbindungsanschlüsse außerhalb des Heizgasstromes, doch sind sie nicht frei zugänglich. Auch sind keine Einführungsschlitze für das Herausheben der Elemente aus dem Kanal vorgesehen. Infolge der Verwendung waagerechter. schlangenförmig geführter Rohre treten die Wirkungen und Vorteile der Erfindung nicht ein.There are steam boiler systems known in which the flue duct Heating gases several similarly constructed elements are arranged, the different Serve purposes, namely the live steam superheating, reheating and the preheating. In this design, in which all other 'features of the present Invention absent, these elements exist. which the special circumstances of the Locomotive operation are adapted, made of serpentine horizontal smooth tubes. which form bundles of relatively great depth. The effects and benefits of the invention are in the known arrangement, which is unsuitable for large boiler systems is not achieved. There are also known preheaters. those made up of perpendicular parallels I '\. Ippenrolireii exist and which can be removed in slits in the flue gas duct are arranged in such a way that the upper plenum chambers are outside the flue gas duct lie. It is also the case with preheaters consisting of horizontal finned tubes not new. the end links including the connections outside the gas flow and to be arranged in an accessible manner. In all of these well-known proposals, the rest are missing . Features of the invention. It is a used to take advantage of the exhaust gases from a gas engine serving small steam generator known whose heating surface consists exclusively of horizontal and serpentine finned tubes, the lower part of which is called Evaporator, the upper part is designed as a preheater. The entire Rohrsvstein is arranged in a sheet metal housing and with one outside of the combustion chamber Drum connected by a large number of pipes. The connecting elbows are indeed like the connection connections outside of the heating gas flow, but they are not freely accessible. There are also no insertion slots for lifting out the elements provided from the canal. As a result of the use of horizontal. serpentine Pipes do not have the effects and advantages of the invention.

Im übrigen handelt es sich bei der bekannten Bauart um eine nur für kleine Kessel in Frage kommende Anordnung, bei welcher im Gegensatz zu der Erfindung eine Unterteilung der Kesselheizfläche in eine im Feuerraum angeordnete Heizfläche einerseits und eine im Rauchgaskanal untergebrachte Heizfläche andererseits nicht vorhanden ist.Incidentally, the known design is only for one small boiler in question, in which contrary to the invention a subdivision of the boiler heating surface into a heating surface arranged in the combustion chamber on the one hand and a heating surface housed in the flue gas duct on the other hand not is available.

Bei einem Kessel, der ausschließlich aus im Feuerraum angeordneten Rippenrohren besteht, ist es bekannt, senkrecht gerichtete parallele Rippenrohre zu verwenden, und -zwar derart, daß unter schlangenförmiger Führung der Rauchgase die unteren Teile dieser Rohre der Vorwärmung, der mittlere Teil der Verdampfung und der oberste Teil der L berhitzung dienen soll. Abgesehen davon, daß hierbei die unteren Sammelglieder im Kesselraum selbst angeordnet sind, handelt es sich auch hierbei um eine andere Grundanordnung eitles Kessels, bei dem die Voraussetzungen für die Anwendung der vorliegenden Erfindung fehlen.In the case of a boiler made exclusively from the combustion chamber There is finned tubes, it is known, vertically directed parallel finned tubes to use, and indeed in such a way that with a serpentine guidance of the smoke gases the lower parts of these tubes for preheating, the middle part for evaporation and the top part of the L overheating should serve. Apart from the fact that here the lower collecting links are arranged in the boiler room itself, it is Here, too, a different basic arrangement of the vain cauldron, in which the prerequisites for the application of the present invention are lacking.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt.In the drawing, the subject matter of the invention is based on an exemplary embodiment shown.

Fig. i zeigt eine Kesselanlage im Aufriß: Fig. 2 und 3 zeigen in Seitenriß und Aufriß in größerem llaßstabe die Aufhängung eines Rippenrohrelementes und veranschaulichen die Reinigungsmöglichkeit.Fig. I shows a boiler system in elevation: Figs. 2 and 3 show in side elevation and enlarged front elevation illustrate the suspension of a finned tube element and FIG the possibility of cleaning.

Der Kessel besteht aus einer Strahlungsheizfläche. die aus senkrechten, den Feuerraum umschließenden Glattrohren i gebildet wird. sowie den im Rauchgaskanal2 untergebrachten Verdampferelementen 3, die durch eilte Rohrleitung 4 all die Trommel 5 und durch eine Rohrleitung 6 an die Trommel 7 des Kessel; angeschlossen sind. Den Ver-<iampferelementen nachgeschaltet sind Vorwärmereleinente 8, die ebenfalls durch Rohrleitungen 9 und io mit den Trommeln 5 und 7 des Kessels verbunden sind. Vor den Verdampferelementen 3 ist in dem Rauchgaskanal ? noch ein Dampfüberhitzer ii angeordnet.The boiler consists of a radiant heating surface. which consist of vertical, the smooth tubes surrounding the combustion chamber i is formed. as well as the one in the flue gas duct2 housed evaporator elements 3, which rushed through pipeline 4 all the drum 5 and through a pipe 6 to the drum 7 of the boiler; are connected. Downstream of the evaporator elements are preheater elements 8, which also through pipes 9 and io with drums 5 and 7 of the boiler are connected. Before the evaporator elements 3 is in the flue gas duct? another Arranged steam superheater ii.

Sowohl die Elemente 3 des Verdampfers wie die Elemente 8 des Vorwärmers sind baulich in der gleichen Weise und unter Einhaltung gleicher Abmessungen ausgebildet. Diese Elemente bestehen aus geraden, nach aufwärts gerichteten Rippenrohren (vgl. Fig. 2 und 3), die vom Wasser bzw. Dampf in der Richtung von unten nach- oben durchströmt werden.Both elements 3 of the evaporator and elements 8 of the preheater are constructed in the same way and with the same dimensions. These elements consist of straight, upwardly directed finned tubes (cf. Fig. 2 and 3), through which the water or steam flows in the direction from bottom to top will.

Für den Aufbau der Verdampferelemente und Vorwärmerelemente sind Rippenrohre mit engem Querschnitt und kleinem Rippenabstand, z. B. 5 bis io mm, unter gleichzeitiger Anwendung elliptischer oder tropfenfÖrmiger Rohrquerschnitte benutzt, wodurch sich hohe spezifische Leistungen bei geringem Widerstand ergeben, derart, daß die Elemente nur geringe Bautiefen, z. B. Zoo bis 4oo mm, erhalten.Ribbed tubes are used to build the evaporator elements and preheater elements with a narrow cross-section and a small distance between the ribs, e.g. B. 5 to 10 mm, with simultaneous Application of elliptical or teardrop-shaped pipe cross-sections used, which result in high specific powers with low resistance, such that the elements only small depths, e.g. B. Zoo up to 4oo mm.

Die Anordnung und Bemessung der einzelnen Kesselheizflächen ist so gewählt, daß die Rauchgase mit hoher Temperatur, z. B. 700 bis 8oo° und mehr, aus dem eigentlichen Kesselraum in den Rauchgaskanal eintreten und die Verdampferelemente beaufschlagen.The arrangement and dimensioning of the individual boiler heating surfaces is like this chosen that the flue gases at high temperature, e.g. B. 700 to 8oo ° and more the actual boiler room enter the flue gas duct and the evaporator elements apply.

Dem Vorwärmer wird das kalte Speisewasser durch die Speisepumpe 12 über die Leitung 9 zugeführt. Diese Leitung ist über die Zweigleitung 9a an die Trommel 5 des Kessels angeschlossen, so daß bei Ausbleiben der Speisewasserzufuhr Kesselwasser in den Vorwärmer strömen kann. Der Vorwärmer kann gemäß einem älteren Vorschlag des Patentinhabers durch Anwendung geringer Rippenabstände und kleiner Wassergeschwindigkeiten (unter o,2 m/Sek.) so ausgebildet sein, daß die Wandtemperatur an der Eintrittsstelle des kalten Speisewassers über den Taupunkt der Rauchgase hinaus gesteigert wird, so daß Kondensationen, die zu Anfressungen der Rohre führen, vermieden werden und eine vorherige Anwärmung des Speisewassers unnötig wird.The cold feed water is fed to the preheater by the feed pump 12 supplied via line 9. This line is via the branch line 9a to the Drum 5 of the boiler connected so that in the absence of the feed water supply Boiler water can flow into the preheater. The preheater can according to an older Proposal by the patent proprietor through the use of narrower rib spacings and smaller Water speeds (below 0.2 m / sec.) Be designed so that the wall temperature at the entry point of the cold feed water above the dew point of the flue gases is increased so that condensation, which leads to corrosion of the pipes, can be avoided and prior heating of the feed water is unnecessary.

Die im Rauchgaskanal angeordneten Wärmeaustauschflächen sind derart angeordnet, daß sie in einem einzigen Zuge im Querstrom von dem Rauchgas durchströmt werden.The heat exchange surfaces arranged in the flue gas duct are of this type arranged that the flue gas flows through it in a single pass in cross-flow will.

Die Elemente 3 und 8 sind in Schlitzen 13 der Wandungen des Rauchgaskanals derart angeordnet, daß sie leicht herausgenommen werden können. Die Endkammern der Elemente sind außerhalb des Feuerraumes so angeordnet, daß sie nicht mehr im kauchgasstrom liegen. Die Anschlüsse zu den Rohrleitungen sind ebenfalls leicht zugänglich. Die Lagerung der Elemente 3 und 8 ist in Fig. 2 und 3 in größerem Maßstabe dargestellt. Die Elemente sind hier an der oberen Kanalabdeckung derart aufgehängt, daß sie nach oben herausziehbar sind und sich mit der unteren Endkammer und der angeschlossenen Rohrleitung frei nach unten ausdehnen können. Zu diesem Zweck legen sich die Rohrböden 14 der oberen Endkammer 15 auf Winkeleisen 16 des den Schlitz 13 auskleidenden Rahmens 17 auf.The elements 3 and 8 are arranged in slots 13 in the walls of the flue gas duct in such a way that they can be easily removed. The end chambers of the elements are arranged outside the furnace so that they are no longer in the flue gas flow. The connections to the pipelines are also easily accessible. The mounting of the elements 3 and 8 is shown in FIGS. 2 and 3 on a larger scale. The elements are here suspended on the upper channel cover in such a way that they can be pulled out upwards and can freely expand downwards with the lower end chamber and the connected pipeline. For this purpose, the tube sheets 14 of the upper end chamber 15 rest on angle iron 16 of the frame 17 lining the slot 13.

Die Schlitze 16 sind so bemessen, daß das Blasrohr 18 eines Rußbläsers von außen her eingeführt werden kann. Die zur Einführung der Blasrohre beiderseits der Elemente verbleibenden üffnungen werden im Betrieb durch besondere abnehmbare Deckel i9 verschlossen.The slots 16 are dimensioned so that the blowpipe 18 of a sootblower can be introduced from the outside. The introduction of the blowguns on both sides The remaining openings of the elements are removable in operation thanks to special ones Lid i9 closed.

Claims

PATENT APPLICATION: Steam boiler system in which a downstream evaporator heating surface consisting of finned tubes is arranged below the boiler water level, which can be pulled out in a duct, through which the flue gas flows transversely in just one pass and the boiler water and steam flow through from bottom to top in a thermosiphon circuit that is independent of the feed water flow, characterized in that both the finned tube evaporator heating surface arranged in the flue gas duct as well as a preheater heating surface arranged downstream of this and formed in a manner known per se similar to this consists of elements with upwardly directed parallel finned tubes. The upper and lower end chambers in insertion slots (i3) of the flue gas duct are completely outside of the flue gas flow and their connections, which are also outside the flue gas flow, are freely accessible for the simple connecting pipes (4, 6, 9, io) leading to the actual boiler and the feed water pump. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: German patent specifications No. 268 83 i, 434 093, 563 817, 567 925, 694 410; French Patent Nos. 67o 863, 691 945; U.S. Patent No. i885,071; Swiss patent specification no. 110 56q .; Magazine "Die Wärme" No. 2 from January 9, 1932, p. 19 / 2o.