EP0787272B1 - Kühlflächenauskleidung - Google Patents

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EP0787272B1
EP0787272B1 EP95944757A EP95944757A EP0787272B1 EP 0787272 B1 EP0787272 B1 EP 0787272B1 EP 95944757 A EP95944757 A EP 95944757A EP 95944757 A EP95944757 A EP 95944757A EP 0787272 B1 EP0787272 B1 EP 0787272B1
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funnel
wall
sloping
walls
vertical
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Bernd BRÄNDLE
Paul Gilli
Werner HÖLBLINGER
Emmerich Seidelberger
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Austrian Energy and Environment SGP Waagner Biro GmbH
Original Assignee
Austrian Energy and Environment AG and Co KG
Austrian Energy and Environment SGP Waagner Biro GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10—Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/14—Supply mains, e.g. rising mains, down-comers, in connection with water tubes
    • F22B37/146—Tube arrangements for ash hoppers and grates and for combustion chambers of the cyclone or similar type out of the flues

Definitions

  • the invention relates to a cooling surface lining for polygonal chambers of steam generators with funnel-shaped bottom and with firing according to the principle of circulating Fluidized bed, which at least partially consists of walls stretched between collectors Fin tube walls with essentially vertical tubes, which in the Bottom area are converged bent to form a funnel, is formed.
  • the invention has set itself the task, also external to the combustion chamber and in part Integrate small-area components in the cooling system and through special training the components and / or the lining pipes one on the circulation of the steam generator provide connected fin tube wall.
  • the invention is characterized in that two opposite fin tube walls in the funnel area - viewed from top to bottom - first one in its entire width funnel wall inclined to the vertical and then at least one vertical Funnel wall with decreasing width and partly inclined collectors form, and that the adjacent pipe wall and its opposite pipe wall in Funnel area - viewed from top to bottom - first with decreasing width and inclined collectors a vertical funnel wall and then with constant reduced width a side wall of the Form funnels.
  • the main advantages of the invention are that despite the difficult Pipe arrangement more heat exchange surfaces can be accommodated in the given space can and that the thermal stresses when starting and stopping despite faster load changes be reduced in size because all wall parts are cooled evenly, which makes the Thermal elasticity increases.
  • the new funnel construction is also advantageous for Combustion chamber funnel suitable.
  • 1 and 2 show in oblique plan two design variations of a funnel-shaped Bottom of a steam generator, which is entirely lined with fin tube heating surfaces are.
  • Fig.1 shows a combustion chamber without and Fig. 2 with bilaterally heated partition in Cut.
  • a funnel-shaped combustion chamber floor is shown, which through an intermediate wall is divided into two outlets.
  • the fin tube wall 1 is in its entirety Width angled obliquely and forms the funnel wall 1 '.
  • This funnel wall 1 ' is Finally angled again towards the vertical, being down rejuvenated. This happens because the pipes that are no longer used to the outside be performed and in a collector 2, possibly under slanted connecting pieces be involved.
  • the remaining tube wall 1 "may be continued and forms a wall of the channel 9 through which the solids are discharged.
  • two inner funnel walls 8 are provided, which are also used for cooling the funnel wall 1 "are connected in that the shorter tubes of the funnel wall 1" after a 90 ° curvature can be introduced into the funnel wall 8 and the lining represent. In this case, too, the funnel wall 8 can enter the wall of the channel 9 be transferred. With this construction, it is essential that the longer tubes of the Funnel wall 1 "in the area of the funnel wall 8 a collector 2 ', which is about half shorter than collector 2.
  • This measure of special funnel formation can be done in a relatively simple manner also carry out the lining of complicated fin tube wall constructions, such as in fluidized bed combustion plants with a circulating fluidized bed especially in the area of the return of the swirl material to the combustion chamber and fully line the inside surfaces with cooling surfaces. If those Heating surfaces are relatively weakly heated so they can be at least partially in the Integrate the downpipe system of the steam generator, whereby the pipes, which are connected to the collecting chambers 2 and thus arranged at the lowest are used. It is quite possible that part of the fin tube wall 1 in the riser pipe system, while another part is arranged in the down pipe system.
  • Fig. 1 differs from Fig. 2 not only by a changed view, but also by introducing an intermediate wall 6, so that of the tube walls enclosed space is divided.
  • a part of the pipes namely the longer pipes of the partition, is the lower part of the funnel is inserted, while the shorter tubes are in a collector 4 'open at the bottom of the funnel wall 1'.
  • the longer pipes are in the partition 6 compressed and integrated into the funnel walls 8 after spreading in such a way that the individual pipes arranged in the intermediate wall 6 are compressed can be alternately transferred into one of the two inclined funnel walls 8.
  • the tubes of the funnel wall 8 are laid more easily compared to FIG. 1 and those in FIG. 1 referred to as shorter collectors 2 'collectors are substantially the same size as that Collector 2 and take up a large part of the tubes of the funnel wall 1 ".
  • the lining the walls of the adjoining channel 9 can be made similarly as in FIG. 1.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlflächenauskleidung für mehreckige Kammern von Dampferzeugern mit trichterförmigem Boden und mit Feuerungen nach dem Prinzip der zirkulierenden Wirbelschicht, die zumindest teilweise aus zwischen Sammlern wandweise ausgespannten Flossenrohrwänden mit im wesentlich vertikal verlaufenden Rohren, die im Bodenbereich zur Bildung eines Trichters konvergierend abgebogen sind, gebildet ist.
Es ist bekannt bei Dampferzeugern mit mehreckigem Brennkammerquerschnitt die Wandflächen mit horizontal angeordneten oder leicht ansteigenden und/oder mit vertikal verlaufenden Flossenrohren großflächig auszukleiden. Obwohl es bekannt ist, bei Durchführungen, insbesondere im Brennerbereich komplizierte Rohrkonstruktionen vorzusehen, werden kleinere Flächenteile ausgemauert und so der Verwendung als Kühlfläche entzogen. Trichter werden, wenn überhaupt durch leicht ansteigende Rohrbänder schraubenartig ausgekleidet.
Aus der US 4 576 120 A und der US 4 537 156 A ist es bekannt zur Bildung eines Brennkammertrichters Rohrwände abzuwinkeln und die unterschiedlichen Rohrlängen durch abgestufte Sammler zu berücksichtigen. Dies hat den Nachteil, daß sehr viele Sammler angeschlossen werden müssen, sodaß diese Konstruktion für kleinere Trichter-also - Nichtbrennkammertrichter nicht verwendet wird. Dazu kommt noch daß die Anwendung der erfindungsgemäßen Konstruktion auch bei schwach beheizten Rohrwänden möglich ist, während die Anwendung der bekannten Konstruktion bei Nichtstrahlungsheizflächen (außerhalb der Brennkammer) Zirkulationsschwierigkeiten erwarten läßt, was sich durch die teilweise Einbindung in das Fallrohrsystem gemäß der vorliegenden Erfindung mit Sicherheit vermeiden läßt.
Moderne Feuerungen, wie z. B. die zirkulierende Wirbelschichtverbrennung, verlangen im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit eine größere Rücksichtnahme auf kleine meistens nur schwer zu kühlende Teilflächen und eine spezielle Wandausbildung, insbesondere im Trichter- und/oder Zyklon- bzw. Rückführteil. Da ausgemauerte Wandteile die Anfahrgeschwindigkeit reduzieren, sollen dieselben möglichst vermieden werden.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, auch brennkammerfremde und zum Teil kleinflächige Bauteile in das Kühlsystem einzubinden und durch eine spezielle Ausbildung der Bauteile und/oder der auskleidenden Rohre eine an der Zirkulation des Dampferzeugers angeschlossene Flossenrohrwand vorzusehen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Flossenrohrwände im Trichterbereich - von oben nach unten betrachtet - zuerst in ihrer ganzen Breite eine gegenüber der Vertikalen geneigte Trichterwand und anschließend wenigstens eine vertikale Trichterwand mit sich vermindernder Breite und zum Teil schrägliegenden Sammlern bilden, und daß die angrenzende Rohrwand und ihre gegenüberliegende Rohrwand im Trichterbereich - von oben nach unten betrachtet - zuerst mit sich vermindernder Breite und schrägliegenden Sammlern eine vertikale Trichterwand und anschließend mit konstanter verminderter Breite eine gegenüber der Vertikalen geneigte Seitenwand des Trichters bilden.
Wesentliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 - 6 angegeben.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß trotz der schwierigen Rohranordnung mehr Wärmetauschflächen im gegebenen Raum untergebracht werden können und daß die Wärmespannungen beim An- und Abfahren trotz schnelleren Lastwechsel verkleinert werden, weil alle Wandteile gleichmäßig gekühlt sind, wodurch die Wärmeelastizität steigt. Die neue Trichterkonstruktion ist in vorteilhafter Weise auch für Brennkammertrichter geeignet.
Die Erfindung ist in den angeschlossenen Figuren beispielsweise und schematisch dargestellt. Fig. 1 und 2 zeigen im Schrägriß zwei Ausführungsvariationen eines trichterförmigen Bodens eines Dampferzeugers, die zur Gänze mit Flossenrohrheizflächen ausgekleidet sind.
Fig.1 zeigt eine Brennkammer ohne und Fig. 2 mit beidseitig beheizter Zwischenwand im Schnitt.
In Fig. 1 ist ein trichterförmiger Brennkammerboden dargestellt, welcher durch eine Zwischenwand in zwei Auslässe unterteilt ist. Die Flossenrohrwand 1 wird in ihrer ganzen Breite schräg abgewinkelt und bildet die Trichterwand 1'. Diese Trichterwand 1' wird schließlich noch einmal in Richtung der Vertikalen abgewinkelt, wobei sie sich nach unten verjüngt. Dies geschieht dadurch, daß die nicht mehr gebrauchten Rohre nach außen geführt werden und in einem Sammler 2 unter Umständen über schräge Anschlußstutzen eingebunden werden. Die verbleibende Rohrwand 1" wird eventuell weitergeführt und bildet eine Wandung des Kanales 9 über den die Feststoffe abgeführt werden. Die an die Flossenrohrwand 1 anschließende Rohwand 3 bzw. 3' verjüngt sich in der vertikalen Lage nach unten, wobei die überzähligen Rohre über Stutzen 5 in den Sammler 4 eingeleitet werden. Hierauf werden die verbleibenden Teile der Rohrwand 3 schräg abgebogen und bilden die Seitenwand 3" des Trichters. Diese Rohrwand ist dann mit der Trichterwand 1" in an sich bekannter Weise verbunden. Schließlich kann die Seitenwand 3" wieder in die Vertikale gebogen werden um eine weitere Wandung des Kanales 9 zu bilden. Bei dieser Trichterkonstruktion weisen benachbarte Rohrwände 1, 3 und 3' vor ihrem ersten Knick zur Bildung des Trichters eine unterschiedliche vertikale Längenerstreckung auf, wobei die nicht mehr im anschließenden schrägen Rohrwandteil 1' und 3" benötigten Rohre im schrägliegende Sammelkammern 4 bzw. 2 zumindestens zum Teil eingeleitet sind.
Schließlich sind noch zwei innere Trichterwände 8 vorgesehen, die kühlungsmäßig mit der Trichterwand 1" verbunden sind in dem die kürzeren Rohre der Trichterwand 1" nach jeweils einer 90° Krümmung in die Trichterwand 8 eingeleitet werden und die Auskleidung darstellen. Auch in diesem Fall kann die Trichterwand 8 in die Wandung des Kanales 9 übergeführt werden. Bei dieser Konstruktion ist es wesentlich, daß die längeren Rohre der Trichterwand 1" im Bereich der Trichterwand 8 einem Sammler 2', der etwa um die Hälfte kürzer ist als der Sammler 2, eingebunden werden.
Durch diese Maßnahme der besonderen Trichterbildung läßt sich in relativ einfacher Weise auch die Auskleidung von komplizierten Flossenrohrwandkonstruktionen ausführen, wie sie beispielsweise bei Wirbelbettverbrennungsanlagen mit zirkulierender Wirbelschicht insbesondere im Bereich der Rückführung des Wirbelmaterials in die Brennkammer vorliegen und die Innenflächen vollständig mit Kühlfächen auskleiden. Wenn diese Heizflächen relativ schwach beheizt sind so lassen sie sich zumindest teilweise in das Fallrohrsystem des Dampferzeugers einbinden, wobei zweckmäßigerweise die Rohre, die an den Sammelkammern 2 angeschlossen sind und die damit am tiefsten angeordnet sind, verwendet werden. Es ist so durchaus möglich, daß ein Teil der Flossenrohrwand 1 im Steigrohrsystem, während ein anderer Teil im Fallrohrsystem angeordnet ist.
Die Fig. 1 unterscheidet sich von der Fig. 2 nicht nur durch eine geänderte Ansicht, sondern auch durch die Einführung einer Zwischenwand 6, sodaß der von den Rohrwänden eingeschlossene Raum unterteilt ist. Hiebei ergeben sich Schaltungsänderungender Rohre. Zuerst wird nur ein Teil der Rohre und zwar der längeren Rohre der Zwischenwand in den unteren Teil des Trichters eingeführt, während die kürzeren Rohre in einem Sammler 4' an der Unterseite der Trichterwand 1' münden. Die längeren Rohre werden in der Zwischenwand 6 verdichtet und nach einer Spreizung in die Trichterwände 8 eingebunden und zwar so, daß die einzelnen in der Zwischenwand 6 verdichtet angeordneten Rohre abwechselnd in eine der beiden schrägen Trichterwände 8 übergeführt werden. Dadurch sind die Rohre der Trichterwand 8 gegenüber der Fig. 1 einfacher verlegt und die in Fig. 1 als kürzere Sammler 2' bezeichneten Sammler sind im wesentlichen gleich groß wie die Sammler 2 und nehmen einen Großteil der Rohre der Trichterwand 1" auf. Die Auskleidung der Wände des anschließenden Kanals 9 kann ähnlich wie in Fig. 1 erfolgen.

Claims (7)

  1. Kühlflächenauskleidung für mehreckige Kammern von Dampferzeugern mit trichterförmigem Boden und mit Feuerungen nach dem Prinzip der zirkulierenden Wirbelschicht, die zumindest teilweise aus zwischen Sammlern wandweise ausgespannten Flossenrohrwänden mit im wesentlich vertikal verlaufenden Rohren, die im Bodenbereich zur Bildung eines Trichters konvergierend abgebogen sind, gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Flossenrohrwände (1) im Trichterbereich - von oben nach unten betrachtet - zuerst in ihrer ganzen Breite eine gegenüber der Vertikalen geneigte Trichterwand (1') und anschließend wenigstens eine vertikale Trichterwand (1") mit sich vermindernder Breite und zum Teil schrägliegenden Sammlern (2) bilden, und daß die angrenzende Rohrwand (3) und ihre gegenüberliegende Rohrwand (3') im Trichterbereich - von oben nach unten betrachtet - zuerst mit sich vermindernder Breite und schrägliegenden Sammlern (4) eine vertikale Trichterwand und anschließend mit konstanter verminderter Breite eine gegenüber der Vertikalen geneigte Seitenwand (3") des Trichters bilden.
  2. Kühlflächenauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägliegenden Sammler (2, 4) durch zur Achse des Sammlers schräg angeordnete Stutzen (5) mit der Rohrwand (1, 3) verbunden sind.
  3. Kühlflächenauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägliegenden Sammler (2, 4) angrenzender Wände in unterschiedlichen Höhenlagen angeordnet sind.
  4. Kühlflächenauskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der tiefergelegende schräge Sammler (2, 2') im Fallrohrsystem des Dampferzeugers angeordnet ist, sodaß die Flossenrohrwand (1) zum Teil dem Fallrohrsystem und zum anderen Teil dem Steigrohrsystem zugeordnet ist.
  5. Kühlflächenauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Trennung zweier nebeneinander liegender Trichterräume (7, 7') voneinander durch eine beiseitig beheizte Zwischenwand (6) die Rohre der Zwischenwand (6) abwechselnd in jeweils einer schrägen Trichterwand (8) fortgesetzt sind (Fig. 2).
  6. Kühlflächenauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auskleidung zweier nebeneinander liegender Trichterräume ohne Zwischenwand die Rohre der sich schneidenden schrägen Trichterwände (8) in die benachbarte vertikale Trichterwand (1") geführt sind und nur der längere Teil der vertikalen Rohre der sich schneidenden schrägen Trichterwände (8) in die schrägliegenden Sammler (2') eingeleitet ist (Fig.1 ).
  7. Kühlflächeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwände (1, 3, 3') in ihrer vertikalen Längserstreckung vor dem ersten Knick eine unterschiedliche Länge aufweisen und dann abwechselnd Knicke um einen stumpfen Winkel in die Schräge bzw. Vertikale aufweisen, wobei die im anschließenden Wandabschnitt nicht mehr benötigten Rohre zumindest zum Teil in schrägliegende Sammler (2 bzw. 4) eingeleitet sind.
EP95944757A 1994-10-17 1995-10-16 Kühlflächenauskleidung Expired - Lifetime EP0787272B1 (de)

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