Anordnung von zum Erhitzen von Luft, Gasen und Dämpfen dienenden Rohren
in einem Feuerraum Bei Erhitzern, insbesondere für den Betrieb von Gasturbinen mit
geschlossenem Kreislauf, kommt es darauf an, mit einem tunlichst kleinen Druckverlust
des zu erhitzenden Mediums (von dem der thermische Wirkungsgrad stark abhängt) trotz
seiner hohen Geschwindigkeit auszukommen, die erforderlich ist, um die der vollen
Hitze des Feuerraums ausgesetzten Rohre genügend zu kühlen. Ferner müssen die Rohre,
durch die die heißesten Gase strömen, so ausgebildet werden, daß sich an ihnen keine
Asche festsetzen und die Rauchgaswege verstopfen kann, weshalb sie als schottenartige
Rohrwände ausgebildet werden. Dieser Art bekanntgewordene Erhitzer zeigen bereits
eine über Sammler erfolgende Hintereinanderschaltung bzw. eine unmittelbare Hinterein,
anderschaltung der die Seitenflächen bedeckenden Rohre mit den Rohren eines Schottenerhitzers,
bei der alle Rohre parallel zueinander geschaltet sind.Arrangement of pipes used for heating air, gases and vapors
in a furnace with heaters, especially for the operation of gas turbines
closed circuit, it depends, with the least possible loss of pressure
of the medium to be heated (on which the thermal efficiency strongly depends) despite
get along at its high speed, which is necessary to that of the full
To sufficiently cool the pipes exposed to the heat of the furnace. Furthermore, the pipes,
through which the hottest gases flow, are formed in such a way that none of them adhere to them
Ash can settle and clog the flue gas ducts, which is why they are tartan-like
Pipe walls are formed. Heaters of this type that have become known already show
a series connection via collectors or an immediate series connection,
other connection of the pipes covering the side surfaces with the pipes of a bulkhead heater,
in which all pipes are connected in parallel to each other.
Zur weiteren Ausgestaltung derartiger Erhitzer wird nach der Erfindung
eine Anordnung von zum Erhitzen von Luft, Gasen und Dämpfen dienenden Rohren in
einem Feuerraum, dessen Seiten mit Rohren bedeckt sind, die mit im oberen Feuerraumteil
in Schottenbauart angeordneten über Sammler bzw. unmittelbar ohne weitere zwischengeschaltete
Verbindungselemente
hintereinandergeschaltet sind, vorgeschlagen, nach der die hintereinandergeschalteten
Rohre in mindestens zwei Gruppen unterteilt sind, insbesondere zum Betrieb mit verschiedenen
Drucken. Damit wird also eine Parallelunterteilung hintereinandergeschalteter Rohre
zu dem Zweck vorgenommen, in einfachster Weise einen Mehrdruckbetrieb durchführen
zu können. Als weitere Vorteile sind zu nennen: Eine weitgehende Materialeinsparung,
eine weitgehende luftseitige und rauchgasseitige Verminderung des Strömungswiderstandes
und daraus folgernd eine weitergehende Wirkungsgradverbesserung, ein einfacher,
übersichtlicher und symmetrischer Aufbau des Erhitzers.For the further development of such a heater is according to the invention
an arrangement of tubes for heating air, gases and vapors in
a firebox, the sides of which are covered with pipes, which are in the upper part of the firebox
in bulkhead design arranged over collectors or directly without further intermediaries
Fasteners
are connected in series, proposed after the series-connected
Pipes are divided into at least two groups, especially to operate with different
To press. This creates a parallel subdivision of pipes connected one behind the other
made for the purpose of performing a multi-pressure operation in the simplest possible way
to be able to. The following advantages are to be mentioned: extensive material savings,
a substantial reduction in flow resistance on the air side and flue gas side
and consequently a further improvement in efficiency, a simple,
Clear and symmetrical structure of the heater.
Die Erfindung und ihr weiterer Ausbau läßt sich am besten an Hand
der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschreiben: Fig. i, 3, 5
und 6 zeigen Längsschnitte durch den Feuerraum und Fig. 2, q. und 7 Querschnitte
dazu in den Schnittlinsen A-13 der darüberliegenden Figuren..The invention and its further development can best be seen on hand
Describe the exemplary embodiments shown in the figures: FIGS. 1, 3, 5
and 6 show longitudinal sections through the combustion chamber and FIG. 2, q. and 7 cross sections
in addition in the cutting lenses A-13 of the figures above ..
Die Seitenflächen des Feuerraumes a sind in der von den Dampfkesseln
her bekannten Bauart mit verhältnismäßig engen Rohren b, c und d bedeckt. Im oberen
Teil des Feuerraumes befinden sich in Schottenbauart angeordnete Rohre
e und f, die, wie Fig. 2 zeigt, Heizflächen bilden, die quer den Feuerraum
unterteilen. Diese beiden Rohrarten werden hintereinandergeschaltet, so daß das
zu erhitzende Medium zuerst die Rohre b, c und d und dann die Schottenrohre
e und f durchströmt. Die unteren Enden der Rohre b, c und d sind am
Sammler g und h angeschlossen, in die das zu erhitzende Medium eintritt. Die oberen
Enden sind mit den Enden der Schottenrohre e bzw. f unmittelbar verbunden oder endigen
ebenfalls in Sammlern i bzw. k. Im letzteren Falle werden die unteren Enden der
Schottenrohre e bzw. f an diese außerhalb des Feuerraumes liegende Sammler miteinander
verbunden. Die oberen Enden der Schottenrohre e und f münden. in einen gemeinsamen
Sammler 1, aus dem das erhitzte Medium austritt. Bei dieser Anordnung ist es auch
möglich, die oberen Enden der Schottenrohre in getrennten, in Fig. i und 5 gestrichelt
eingezeichneten Sammlern m bzw. n enden zu lassen. Dann erhält man in einfachster
Weise zwei Gruppen von hintereinandergeschalteten Rohren, nämlich einerseits die
Gruppe g, b, i, e, n und andererseits h, c, k, f, m. Auf diese
Weise läßt sich jede Gruppe mit verschiedenem Druck betreiben. Dies ist insbesondere
dann von Vorteil, wenn das betreffende Medium zuerst bei einem hohen Druck und nach
seiner Expansion in der Hochdruckstufe einer Turbine nochmals bei niedrigem Druck
erhitzt werden muß, bevor es in der Niederdruckstufe der Turbine Arbeit leistet.
Die in Schottenbauart gebogenen Rohre e sind an die Sammler i und
1 bzw. in und die Rohre f an die Sammler k und 1 bzw. n angeschlossen.The side surfaces of the furnace a are covered in the design known from the steam boilers with relatively narrow tubes b, c and d. In the upper part of the furnace there are pipes e and f, which are arranged in bulkhead design and, as shown in FIG. 2, form heating surfaces that subdivide the furnace transversely. These two types of pipes are connected in series so that the medium to be heated first flows through pipes b, c and d and then through bulkhead pipes e and f. The lower ends of the tubes b, c and d are connected to the collector g and h, into which the medium to be heated enters. The upper ends are directly connected to the ends of the bulkhead pipes e and f or also end in collectors i and k. In the latter case, the lower ends of the bulkhead pipes e and f are connected to one another at these collectors located outside the combustion chamber. The upper ends of the bulkhead pipes e and f open. into a common collector 1, from which the heated medium emerges. With this arrangement it is also possible to have the upper ends of the bulkhead pipes end in separate collectors m and n, respectively, shown in dashed lines in FIGS. Then, in the simplest way, two groups of pipes connected in series are obtained, namely group g, b, i, e, n on the one hand and h, c, k, f, m on the other hand. In this way, each group can be operated with different pressures. This is particularly advantageous if the medium in question first has to be heated again at a low pressure at a high pressure and after its expansion in the high pressure stage of a turbine, before it does work in the low pressure stage of the turbine. The pipes e bent in bulkhead design are connected to the collectors i and 1 or in and the pipes f to the collectors k and 1 or n.
Während nach Fig. i die Schottenrohre e und f
nur die
Hälfte des Feuerraums einnehmen und in annähernd symmetrischer Form zur Mitte des
Feuerraumes liegen, zeigt Fig. 3 eine Ausbildung, in der die Schottenrohre
e bzw. f in dem oberen verbreiterten Teil des Feuerraums sich über
die ganze Breite erstrecken.While according to Fig. I the bulkheads e and f occupy only half of the furnace and are in an approximately symmetrical shape to the center of the furnace, Fig. 3 shows an embodiment in which the bulkheads e and f in the upper widened part of the furnace extend across the entire width.
Fig. q. zeigt, daß diese nach Fig. 3 aufeinanderfolgenden, durch die
Schottenrohre gebildeten Heizflächen abwechselnd der einen und der anderen Gruppe
zugeordnet sind. Wird das erhitzte Medium nicht getrennt aus den Sammlern in und
ia abgeführt, so kann es durch eine Rohrleitung, wie durch den Pfeil in Fig.3 angedeutet,
gemischt abgeführt werden.Fig. Q. shows that this according to FIG. 3 successive, by the
Bulkheads formed heating surfaces alternately one and the other group
assigned. If the heated medium is not separated from the collectors in and
generally discharged, it can be through a pipeline, as indicated by the arrow in Fig. 3,
be discharged mixed.
Nach Fig.5 werden die die Seitenflächen des Feuerraums bedeckenden
Rohre bis zur Decke des Feuerraums hochgezogen und mit ihren oberen Enden in den
Sammlern i und h befestigt. Die Schottenrohre e und f sind wieder symmetrisch zur
Feuerraummitte; wie in Fig. i, angeordnet, nur mit dem Unterschied, daß der gemeinsame
Austrittsammler 1 oder die getrennten Austrittsammler m und n zusammen mit den Zwischensammlern
i
und h oberhalb der Decke des Feuerraums liegen. Dadurch ist es möglich,
die eine U-förmige Form besitzenden Schottenrohre e bzw. f unmittelbar
an diesen Sammlern aufzuhängen. Diese Anordnung der Erhitzerrohre ergibt eine sehr
einfache Bauform und verhindert ein Verwerfen .der Schottenwände. Die Anordnung
der Zwischensammler nach der Erfindung ergibt neben einer einfachen Montage einen
Ausgleich der verschiedenen hohen Temperaturen des aus den einzelnen Schlangen der
Schotten austretenden Gases. Aus dem gleichen Grunde können die Schottenheizflächen
verschiedene Abstände voneinander haben in bezug auf die Wände des Feuerraums.According to Figure 5, the pipes covering the side surfaces of the furnace are pulled up to the ceiling of the furnace and fastened with their upper ends in the collectors i and h. The bulkhead pipes e and f are again symmetrical to the center of the fire chamber; as in Fig. i, with the only difference that the common outlet header 1 or the separate outlet header m and n together with the intermediate header i and h are above the ceiling of the furnace. This makes it possible to hang the bulkhead pipes e or f , which have a U-shaped shape, directly on these collectors. This arrangement of the heater pipes results in a very simple design and prevents the bulkheads from being discarded. The arrangement of the intermediate collectors according to the invention results, in addition to simple assembly, in balancing out the various high temperatures of the gas emerging from the individual coils of the bulkheads. For the same reason, the bulkhead heating surfaces can have different distances from one another in relation to the walls of the combustion chamber.
Fig. 5 zeigt auch eine Ausführungsmöglichkeit, um Berührungsheizflächenrohre
o im Sinne der Rauchgasströmung hinter den Schottenrohren e und f anzuordnen. Diese
Rohre können abwechselnd in Gruppen p und q an die Zwischensammler k und
i angeschlossen werden. Das Medium tritt dabei in den Sammler r ein, durchströmt
die Rohre o und tritt in die Sammler i und lz oder gegebenenfalls auch nur
in einen von ihnen ein. Die Verteilung kann so erfolgen, daß je ein Drittel des
zu erhitzenden Mediums in die Sammler g, h und r, z. B. mit etwa 37o°, eintritt,
so daß in den Zwischensammlern i und k Temperaturen von 55o0 und in den Antrittsammlern
65o° herrschen.Fig. 5 also shows a possible embodiment to arrange touch heating surface pipes o in the sense of the flue gas flow behind the bulkhead pipes e and f. These pipes can be connected alternately in groups p and q to the intermediate collectors k and i. The medium enters the collector r, flows through the pipes o and enters the collectors i and lz or, if necessary, only one of them. The distribution can be done so that a third of the medium to be heated in each of the collectors g, h and r, z. B. at about 37o °, so that temperatures of 55o0 in the intermediate collectors i and k and 65o ° prevail in the initial collectors.
Eine Abart der Anordnung der Schottenrohre e und f zeigt Fig. 6, nach
der wieder in dem oberen Teil des verbreiterten Feuerraums die Schottenrohre e und
f sich über die ganze Breite des Feuerraums erstrecken. Fig. 7 zeigt analog Fig.
4. die abwechselnde Aufeinanderfolge der durch die Schottenrohre gebildeten Heizflächen
im Querschnitt.A variant of the arrangement of the bulkhead pipes e and f is shown in FIG
which again in the upper part of the widened combustion chamber the bulkhead pipes e and
f extend over the entire width of the combustion chamber. FIG. 7 shows analogously to FIG.
4. the alternating succession of the heating surfaces formed by the bulkhead pipes
in cross section.