DE977052C

DE977052C - Strahlungsueberhitzer

Info

Publication number: DE977052C
Application number: DEK15855A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Lautenschlaeger
Original assignee: Kohlenscheidungs GmbH
Current assignee: Kohlenscheidungs GmbH
Priority date: 1952-10-19
Filing date: 1952-10-19
Publication date: 1964-12-10

Description

Strahlungsüberhitzer Die Erfindung bezieht sich auf einen im Heizgasstrom eines Strahlungskessels, vorzugsweise im Feuergasauslaß der kohlenstaubbefeuerten Brennkammer angeordneten Strahlungsüberhitzer, dessen innen gekühlte, gruppenweise parallel geführte Rohrschlangen, je Gruppe mehrfach gewunden, eine senkrechte Wand bilden und dessen Wände in größeren Abständen über die Kanalbreite verteilt sind.
Bei derartigen Strahlungsüberhitzern ist das vom Heizgasstrom zuerst beaufschlagte Rohr jeder Rohrwand besonders starken Wärmebeanspruchungen ausgesetzt, da es nicht nur im höchsten Temperaturbereich der Heizgase liegt, sondern zusätzlich noch die unmittelbare Wärmeeinstrahlung aus dem Flammenkern empfängt. Letztere ist besonders gefährlich, da sie nur etwa auf dem halben Rohrumfang wirksam ist und daher einseitige Wärmespannungen hervorruft. Für den Fall, daß den auftretenden Wärmebeanspruchungen nicht eine ausreichende Wärmeabfuhr durch Kühlung gegenübergestellt wird, ist daher insbesondere bei Hochtemperaturüberhitzern mit Rohrreißern, die die Betriebsbereitschaft des Dampferzeugers beeinträchtigen, zu rechnen.
Nach der Erfindung werden die bestehenden Nachteile beseitigt, indem das vom Heizgasstrom zuerst getroffene Rohr jeder Rohrwand mindestens eine Windung weniger erhält als die übrigen Rohre. Hierdurch wird der Druckverlust des Dampfes innerhalb der zuerst vom Heizgasstrom getroffenen Rohre verringert und demzufolge die diese Rohre durchströmende Arbeitsmittelmenge vergrößert, was sich in einer stärkeren Kühlung des Rohrbaustoffes auswirkt. Die Kühlwirkung wird noch mehr gesteigert, wenn die zuerst vom Heizgasstrom getroffenen Rohre außerdem einen größeren lichten Durchmesser als die übrigen Rohre erhalten.
Es ist für Strahlungsüberhitzer bereits vorgeschlagen worden, die einzelnen Rohre des Überhitzers in ihrem Durchmesser derart abzustufen, daß sich für alle Rohre derselbe Druckabfall ergibt. Diese Maßnahme führt lediglich dazu, daß durch alle Rohre jeder Rohrwand die gleiche Arbeitsmittelmenge strömt. Die Feuerraumeinstrahlung auf das vom Heizgasstrom zuerst getroffene Rohr jeder Rohrwand wird indessen nicht durch entsprechend größere Kühlmittelmengen ausgeglichen.
Weiterhin ist schon vorgeschlagen worden, bei einem Berührungsüberhitzer, dessen Heizfläche aus zwei dampfseitig parallel-, heizgasseitig hintereinandergeschalteten Teilen besteht, dem von den Heizgasen zuerst beaufschlagten Heizflächenteil eine geringere Länge zu geben als dem von den Heizgasen zuletzt beaufschlagten Heizflächenteil. Es handelt sich, indessen bei dem bekannten Überhitzer nicht um einen Überhitzer, dessen einzelne Rohrwände aus mehreren parallel geschalteten Rohren gebildet werden.
Außerdem ist es bei Berührungsüberhitzern bekannt, den Hochtemperaturteil gasseitig hinter einem Heizflächenteil anzuordnen, der von kälterem Dampf durchströmt wird, um so die Rohrwandtemperatur herabzusetzen. Diese Maßnahme hat indessen den Nachteil, daß der Hochtemperaturteil des Überhitzers in ein Gebiet kühlerer Heizgase verlegt wird und zur Überhitzung des Dampfes auf die gewünschte Endtemperatur eine größere Heizfläche erforderlich ist.
Bekannt ist es auch, eine Verdampferheizfläche in mehrere parallel geschaltete, im Heizgasstrom hintereinanderliegende Heizflächeneinheiten derart zu unterteilen, daß die Größe der einzelnen Heizflächeneinheiten mit abnehmender Heizgastemperatur zunimmt, so daß in allen Heizflächeneinheiten das Verhältnis von zugeführter Wassermenge zu erzeugter Dampfmenge annähernd gleich ist. Soweit die einzelnen Heizflächeneinheiten parallel geschaltete, heizgasseitig hintereinanderliegende Rohre besitzen, haben diese durchweg gleiche Länge.
Ferner ist auch ein Berührungsüberhitzer bekannt, bei dem die einzelnen Rohrschlangen senkrecht zur Strömungsrichtung der Heizgase angeordnet sind. Da bei diesem Überhitzer zwangläufig mit ungleichen Temperaturen gerechnet werden mußte, wurde vorgeschlagen, in die Rohrschlangen Kerneisen einzubauen, so daß in Strömungsrichtung der Heizgase jede folgende Rohrschlange einen geringeren Durchflußquerschnitt aufweist als die vorhergehende Rohrschlange.
Schließlich ist es bekannt, für die Auskleidung von Feuerraumwänden direkt beheizter Gaserhitzer Rohre zu verwenden, deren Durchmesser in der Strömungsrichtung des Arbeitsmittels ständig abnimmt. Die Erfindung ist mit weiteren Einzelheiten in der folgenden Beschreibung und der Zeichnung erläutert. Es zeigt die Abb. i einen Teilschnitt durch einen Strahlungsdampferzeuger quer zur Trommellängsachse, Abb. 2 einen Teilschnitt durch einen Strahlungsüberhitzer quer zur Trommellängsachse.
Der Strahlungsdampferzeuger nach Abb. i ist mit einer Brennkammer i ausgerüstet, die allseitig mit Kühlrohren 7 ausgekleidet ist. Über die Verbindungsrohre g. strömt das Speisewasser durch den Wasservorwärmer io und die Wasserverbindungsrohre i i in die Kesselobertrommel 12. Von hier wird es durch Fallrohre 13 den unteren, nicht dargestellten Kesselsammlern zugeleitet und strömt durch Kühlrohre 7 der Brennkammer zu den oberen Kesselsammlern 14. Hier findet eine Vorabscheidung des Wasser-Dampf-Gemisches statt. Das abgeschiedene Wasser fließt durch Rücklaufrohre 15 wieder den unteren Kesselsammlern zu, wohingegen der Dampf durch die Steigrohre 16 in die Trommel 12 abströmt. Von dort strömt der Sattdampf über die Verbindungsrohre 17 zum Berührungsüberhitzer 18. Durch die Rohre ig gelangt er zu den über dem Feuergasauslaß 2 der Brennkammer im Strahlungsraum 8 angeordneten, aus gruppenweise parallel geführten, mehrfach gewundenen Rohren 3, 4, 5 und 6 bestehenden Rohrwänden des Strahlungsüberhitzers. Die Rohre 4, 5 und 6 des Strahlungsüberhitzers sind mehrfach über die volle Höhe der Rohrwand gewunden, wohingegen das Rohr 3 die Rohrwand lediglich in ihrer den Heizgasstrom schneidenden Kante begrenzt. Infolge geringerer Rohrlänge und des damit verbundenen geringen Druckabfalles wird das Rohr 3 mit einer größeren Dampfmenge beaufschlagt und dementsprechend auch stärker gekühlt als die Rohre 4, 5 und 6 jeder Rohrwand. Der Dampf verläßt den Kessel durch den Heißdampfabsperrschieber 2o und gelangt über die Leitung,-> i zur Verwendungsstelle.
Die Brennkammer wird in üblicher Weise mit Kohlenstaub beheizt.
Der Strahlungsüberhitzer nach der Abb. 2 ist in liegender Anordnung ausgeführt. Auch dort sind die Rohre 4, 5, 6 und 7 mehrfach über die volle Breite des Strahlungsraumes gewunden, wohingegen das Rohr 3 lediglich die volle Höhe und Breite des Strahlungsraumes durchzieht und so die Rohrwand an ihrer den Rauchgasstrom schneidenden Kante umfaßt.
Obwohl die Erfindung im vorhergehenden nur im Zusammenhang mit einem Strahlungsdampferzeuger beschrieben wurde, ist ihre Anwendung nicht auf solche beschränkt. Der Strahlungsüberhitzer kann mit demselben Erfolg zur Erhitzung von Druckluft, Gasen od. dgl. verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Im Heizgasstrom eines Strahlungskessels, vorzugsweise im Feuergasauslaß der kohlenstaubbefeuerten Brennkammer, angeordneter Strahlungsüberhitzer, dessen innen gekühlte, gruppenweise parallel geführten Rohrschlangen, je Gruppe mehrfach gewunden, eine senkrechte Wand bilden und dessen Wände in größeren Abständen über die Kanalbreite verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Heizgasstrom zuerst getroffene Rohr jeder Rohrwand mindestens eine Windung weniger aufweist als die übrigen Rohre.
2. Strahlungsüberhitzer nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Heizgasstrom zuerst getroffene Rohr jeder Wand einen größeren lichten Durchmesser als die übrigen Rohre aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. i57977, 727 141, 766269, 838612, 877310; USA.-Patentschriften Nr. r 171353, 2 257 82,1, 2 424 476; schweizerische Patentschriften Nr. 153 920, 244159; österreichische Patentschrift Nr. 136 6r6.