FI63822B

FI63822B - VATTENROERSPANNA FOER AONG- OCH VARMVATTENPRODUKTION

Info

Publication number: FI63822B
Application number: FI763179A
Authority: FI
Inventors: Asger Refshauge; Ole Soeskov; Ole Lauritzen; Mogens Vinzentz Jensen; Joergen Svensson
Original assignee: Aalborg Vaerft As
Priority date: 1975-11-19
Filing date: 1976-11-05
Publication date: 1983-04-29
Also published as: NO141525B; NO141525C; DE2651957A1; FI63822C; DK139366B; DK139366C; BR7603125A; GB1556071A; NO763896L; DK521475A; JPS5564602U; SE7612880L; JPS5274701A; ES453823A1; FI763179A; SE411145B

Description

2 638222 63822

VESIPUTKIKATTILA HÖYRYN SEKÄ LÄMPIMÄN VEDEN TUOTTAMISEKSI - VATTENRÖRSPANNA FÖR ÄNG- OCH VARMVATTENPRODUKTIONWATER PIPE BOILER FOR THE PRODUCTION OF STEAM AND HOT WATER - WATERPROOF BOXING FOR SAFE PRODUCTION

ii

Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannossa esitetyn tyyppistä vesiputkikattilaa höyryn ja lämpimän veden tuottamiseksi. Tämän tyyppisiä kattiloita on käytetty useiden vuosikymmenien ajan sekä maa-asennuksis-5 sa, että laivoissa, ja erilaisia konstruktioita tunnetaan jo hyvin suuri joukko.The present invention relates to a water pipe boiler of the type set out in the preamble of claim 1 for producing steam and hot water. Boilers of this type have been used for several decades in both land installations and ships, and a very large number of different constructions are already known.

Esillä olevan kattilatyypin ensimmäisessä tunnetussa konstruktiossa on keskeisesti vesitilaan järjestetty sarja pystysuoria konvektioputkia, kukin sijoitettuna erik-10 seen samankeskeisesti vastaavaan konvektiokanavaan, alapää yhteydessä palotilaan ja yläpää savunpoistoaukkoon. Konvektio- putkien pintoja pyyhkivät tällöin alla olevasta palotilasta * tulevat savukaasut, ja riittävän lämmönsiirron saavuttamiseksi on välttämätöntä muodostaa konvektioputket 15 erimuotoisiksi ulkopuolisia listoja, eviä tms. varten savukaasujen johtamiseksi putkia vasten.In a first known construction of the present type of boiler, a series of vertical convection pipes arranged centrally in the water space, each placed in an Erik-10 concentrically corresponding convection duct, the lower end communicating with the combustion space and the upper end with a smoke extraction opening. The surfaces of the convection pipes are then swept by the flue gases from the combustion chamber * below, and in order to achieve sufficient heat transfer it is necessary to form the convection pipes 15 in different shapes for external strips, fins or the like to conduct the flue gases against the pipes.

Veden kulku konvektioputkien sisällä tapahtuu kunkin konvektio- tai savukanavan seinämässä olevien aukkojen lävitse. Alapäässä on sisäänmenoaukko, joka on yhtey-20 dessä vastaavaan konvektioputken alapään kanssa yhdysputken kautta, ja vastaavalla tavalla kanavan yläpäässä on ulos-menoaukko ja tämä ulosmenoaukko on yhteydessä vastaavaan konvektioputken yläpään kanssa yhdysputken kautta.The passage of water inside the convection pipes takes place through openings in the wall of each convection or flue. The lower end has an inlet which communicates with the corresponding lower end of the convection tube via a connecting tube, and similarly the upper end of the duct has an outlet and this outlet communicates with the corresponding upper end of the convection tube via a connecting tube.

Seurauksena käytetyistä laitteista muodostavat 25 nämä kyseiset yhdysputket mutkia putkistossa ja tämä merkitsee sitä, että konvektioputkien sisäpuolten tehokas puhdistaminen on vaikeaa. Tämän lisäksi on käytetty konstruktio monimutkainen valmistusteknilliseltä kannalta ja lisäksi konstruktio ei ole erityisen korjaus- eikä tarkastusystävällinen.As a result of the equipment used, 25 of these connecting pipes form bends in the piping and this means that effective cleaning of the inside of the convection pipes is difficult. In addition to this, the construction used is complex from a manufacturing point of view and, in addition, the construction is not particularly repair- or inspection-friendly.

30 Esimerkiksi konvektioputkien asentaminen vastaavaan kanavaan, joko rakennuksen tai myöhempien korjausten yhteydessä, on monimutkaista mm. sillä perusteella, että putkistoon mutkia muodostavien yhdysputkien täytyy johtaa tiiviisti kanavan seinämien lävitse. Lisäksi lämpöpintojen tarkastus on vaikeaa johtuen jo vaikeasta käsiksipääsystä konvektioputkiin.30 For example, the installation of convection pipes in a corresponding duct, either in connection with a building or subsequent repairs, is complicated e.g. on the grounds that the connecting pipes forming the bends in the piping must pass tightly through the walls of the duct. In addition, the inspection of heating surfaces is difficult due to the already difficult access to the convection tubes.

35 Eräs esimerkki tästä tunnetusta kattilakonstruktios- ta tunnetaan saksalaisesta hakemusjulkaisusta no. 2 226 299.35 An example of this known boiler construction is known from German application publication no. 2,226,299.

3 638223,63822

Eräässä toisessa tunnetussa kattilakonstruktiossa käytetään samoin palotilaa ja tämän yläpuolella ja ympärillä olevaa vesitilaa. Palotila on yhteydessä olennaisesti vaakasuoraan kulkevaan savu- tai konvektiokanavaan pystysuo-5 rine vesi- tai konvektioputkineen. Riittävän suuren lämpö-pinnan aikaansaamiseksi konvektiokanava täyttää koko kattilan poikkileikkauksen käytännöllisesti katsoen kokonaan ja lisäksi on käytettävä kierrätysputkia veden kierrätyksen varmistamiseksi. Tässä tunnetussa kattilakonstruktiossa 10 esiintyy siten savukaasujen kulkemista poikkipäin konvek-tioputkiin nähden, jonka vuoksi ulkopuoliset evät tai vastaavat eivät ole välttämättömiä. Lisäksi käytetty suoria konvektioputkia sisältävä järjestely on edullinen sekä putkien asennuksen, että putkien sisustan puh^istusmah-15 dollisuuden johdosta.In another known boiler construction, a combustion space and a water space above and around it are also used. The combustion chamber is connected to a substantially horizontal flue or convection duct with a vertical water or convection pipe. In order to obtain a sufficiently large heating surface, the convection duct fills the entire cross-section of the boiler practically completely and, in addition, recirculation pipes must be used to ensure water recirculation. Thus, in this known boiler construction 10, there is a flow of flue gases transverse to the convection pipes, so that external fins or the like are not necessary. In addition, the arrangement used with straight convection tubes is advantageous due to both the installation of the tubes and the possibility of cleaning the interior of the tubes.

Konvektiokanavan kuvattu rakenne aiheuttaa kuitenkin sen, että kattila on periaatteessa jaettu kahteen osaan, nimittäin konvektiokanavan yläpuolella ja sen alla oleviin osiin. Jokainen näistä kattilan osista on, eri-20 tyisesti pienemmissä kattiloissa, vaikeasti käsiksi päästävissä, esim. tarkastuksen ja korjauksen yhteydessä johtuen ahtaista mittasuhteista, ja kaikissa olosuhteissa niihin on sijoitettava useampia sisäänpääsymahdollisuuksia, kuten miesaukkoja.However, the described structure of the convection duct causes the boiler to be divided in principle into two parts, namely the parts above and below the convection duct. Each of these parts of the boiler, especially in smaller boilers, is difficult to access, e.g. during inspection and repair due to narrow dimensions, and in all circumstances more access means, such as manholes, must be located in them.

25 Eräs esimerkki tästä viimeksiselostetusta katti- lakonstruktiosta tunnetaan saksalaisesta kuulutusjulkai-susta no. 1 065 857.25 An example of this last described boiler construction is known from the German advertisement publication no. 1,065,857.

Saksalaisesta patenttijulkaisusta 827 952 tunnetaan vielä eräs kattilakonstruktio käsittäen konvektio-30 kanavan, jossa on kulma kanavan alimman, kattilan akselin kanssa yhdensuuntaisen osan ja ylimmän, vinossa kattilan akselin kanssa olevan osan välillä. Tällainen kulma kanavassa on sinänsä valmistuksen kannalta monimutkainen ja kustannuksia aiheuttava laitelma, ja lisäksi voi kulma 35 aiheuttaa kanavassa epäedullisia termisiä jännityksiä käytön aikana.German patent publication 827 952 discloses another boiler construction comprising a convection duct with an angle between the lowest part of the duct parallel to the boiler axis and the upper part oblique to the boiler axis. Such an angle in the channel is in itself a complex and costly device for manufacturing, and in addition, the angle 35 can cause unfavorable thermal stresses in the channel during use.

4 638224,63822

Konvektiokanavassa oleva kulma aiheuttaa lisäksi sen, että kanavan alimman ja pystysuoran osan on oltava siirretty käytännöllisesti katsoen kattilaseinämään saakka vinossa olevan ylimmän kanavaösan ansiosta saatavan 5 tehon saavuttamiseksi. Konvektiokanava ja erityisesti sen pystysuora osa ei tällöin ole vapaasti seisova ja helposti käsiksi päästävissä kaikilta puolilta, mikä aiheuttaa sen, että kanava on varustettava useilla miesluukuilla käsiksi-pääsyn varmistamiseksi kattilan sisustan kaikkiin alueisiin. 10 Lisäksi kulma konvektiokanavassa vaikeuttaa ka navan puhdistusta, ja on välttämätöntä järjestää ainakin yksi erityinen miesluukku tai puhdistusaukko tähän kuuluvine kanavineen, jotka mahdollistavat käsiksipääsyn kon-vektiokanavan sisäosiin. * 15 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on kehit tää kyseisen tyyppinen vesiputkikattila, joka on valmistus-, käyttö- ja korjausystävällinen ja jossa on hyvät koko painejärjestelmän puhdistus- ja tarkastusmahdollisuudet.In addition, the angle in the convection duct causes the lower and vertical part of the duct to be displaced practically as far as the boiler wall in order to achieve the power 5 due to the oblique upper duct part. The convection duct, and in particular its vertical part, is then not free-standing and easily accessible from all sides, which means that the duct must be provided with several manholes to ensure access to all areas of the boiler interior. In addition, the angle in the convection duct makes it difficult to clean the duct, and it is necessary to provide at least one special manhole or cleaning opening with associated ducts which allow access to the interior of the convection duct. * 15 The object of the present invention is to develop a water pipe boiler of this type which is friendly to manufacture, use and repair and which has good possibilities for cleaning and inspecting the entire pressure system.

Tämä saavutetaan vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosas-20 sa esitetyillä keksinnön mukaisen kattilan ominaisuuksilla.This is achieved by the features of the boiler according to the invention set out in the characterizing part-20 of claim 1.

Keksinnön mukaisessa kattilassa käytetyssä järjestelyssä konvektioputkien ollessa sijoitettuna ylöspäin vesitilan lävitse kulkevaan erilläänolevaan ja suoraviivaiseen konvektiokanavaan päästään siten vain yhteen aino-25 aan kattilatilaan, ja sillä voidaan saavuttaa täysi työkor-keus kattilan sisäosissa, jolla on suuri merkitys sekä uudisrakennustyössä, että korjaus-, tarkastus- ja kunnossapitotöissä. Käytetty järjestely aiheuttaa edelleen sen, että konvektioputkiin voidaan päästä helposti käsiksi, ja tulee 30 olemaan esim. suhteellisen yksinkertaista puhdistaa ja vaihtaa konvektioputkia, jotka voivat olla ja jotka edullisesti ovat suoria putkia.In the arrangement used in the boiler according to the invention, with the convection pipes arranged upwards in a separate and straight convection duct running through the water space, only one Aino-25 boiler space can be reached, and full working height can be achieved in the boiler interior. and maintenance work. The arrangement used further causes the convection tubes to be easily accessible, and it will be e.g. relatively simple to clean and replace the convection tubes, which may be and are preferably straight tubes.

Hyvät tila- ja sisäänpääsymahdollisuudet aiheuttavat myös sen, että konvektioputkien vauriot voidaan korja-35 ta yksinkertaisella tavalla väliaikaisesti, jolloin vaurioitunut tai vaurioituneet putket voidaan paikallistaa vaikeuksitta ja sulkea molemmista päistä, jonka jälkeen kattilaa 5 63822 voidaan jälleen käyttää.The good space and access possibilities also mean that the damage to the convection pipes can be repaired in a simple way temporarily, so that the damaged or damaged pipes can be easily located and closed at both ends, after which the boiler 5 63822 can be used again.

Keksinnön mukaisessa kattilassa on luonnolinen kierrätysjärjestelmä ja läpivirtaussuunta konvektioputkis-sa ja muualla kattilassa . osoittautunut yhdenmukaiseksi, 5 jolla varmistetaan hyvä kierrätys eivätkä kierrätysputket ole välttämättömiä. Koska konvektioputket, kuten ne edul-lisimmassa sovellutuksessa tekevät, kulkevat vinosti vaa-kasuunnan suhteen, tapahtuu veden läpivirtaus putken alimmasta päästä kohden ylintä päätä.The boiler according to the invention has a natural recirculation system and a flow-through direction in the convection tubes and elsewhere in the boiler. proved to be uniform 5 to ensure good recycling and that recycling pipes are not necessary. Since the convection tubes, as they do in the most preferred embodiment, run obliquely with respect to the horizontal direction, water flows through from the lowest end of the tube towards the uppermost end.

ΙΟ Yksinkertaisesta ja järkevästä valmistuksesta joh tuen seuraa keksinnöstä se, että konvektioputket ovat suoria ja asennettu seisomaan kohtisuorasti konvektiokanavan seinämää vasten. Konvektiokanavan poikkileikkayksella voi olla eri muotoja, poikkileikkaukseltaan kanava on kuitenkin 15 edullisesti suorakulmainen, jolloin konvektioputket voidaan asentaan vastakkain olevien tasaisten seinämäosien väliin, joka on valmistusteknillisesti yksinkertaisin järjestely.ΙΟ Due to the simple and sensible manufacture, it follows from the invention that the convection tubes are straight and mounted to stand perpendicular to the wall of the convection channel. The cross-section of the convection channel can have different shapes, however, the channel is preferably rectangular in cross-section, whereby the convection pipes can be installed between opposite flat wall parts, which is the simplest arrangement from a manufacturing point of view.

Tarkoin määritellyn läpivirtauksen ja neste-kierrätyksen vahvistamiseksi keksinnössä on tarkoituksen-20 mukaista, että pienimmän konvektiokanavan vesitilan lävitse kulkeva osa on kallistettu pystysuoran suhteen. Sillä, että konvektiokanava kallistetaan pystysuoran suhteen samassa kulmassa kuin konvektioputket kallistetaan edullisesti vaakasuoran suhteen, voidaan edelleen saavuttaa se, 25 että vinosti vaakasuoran suhteen kulkevat konvektioputket voidaan asentaa seisomaan kohtisuorasti kanavan seinämään, joka on valmistuteknillisesti yksinkertaisin järjestely.In order to strengthen the well-defined flow and liquid recirculation in the invention, it is expedient for the part passing through the water space of the smallest convection channel to be inclined with respect to the vertical. By tilting the convection channel vertically at the same angle as the convection tubes are preferably tilted horizontally, it can further be achieved that the diagonally horizontal convection tubes can be mounted to stand perpendicular to the wall of the channel, which is the simplest arrangement.

Yksinkertaisen valmistuksen vuoksi keksinnössä 30 on edullista, jos konvektiokanava on symmetrinen pystysuoran vesitilan 2 alla olevan palotilan 1 symmetriatason suhteen. Tällöin on edelleen edullista, jos palotilan poltin sijaitsee mainitussa symmetriatasossa, sekä jos konvektiokanava on yhteydessä palotilaan aukon 12 kautta, 35 joka on työntyneenä etäisyyden a verran polttimosta poispäin 63822 olevassa suunnassa toisen pystyn ja symmetriatason kanssa kohtisuorassa olevan tason A-A suhteen, kun taas konvektio-kanavan suoraviivaisen osan yläpää on työntyneenä suuntaan polttimoa kohden toisen tason suhteen. Tällöin saavutetaan 5 nimittäin mahdollisuus yksinkertaisimpaan termiseen kattilan kuormitukseen kokonaisuutena ja parhaimpaan mahdolliseen lämpötalouteen ja hyötysuhteeseen.For the sake of simple manufacture, it is advantageous in the invention 30 if the convection channel is symmetrical with respect to the plane of symmetry of the combustion space 1 below the vertical water space 2. In this case, it is further advantageous if the combustion chamber burner is located in said plane of symmetry, and if the convection channel communicates with the combustion chamber through an opening 12 projecting a distance away from the bulb 63822 in the direction 63822 perpendicular to the plane the upper end of the rectilinear portion is projecting towards the bulb with respect to the second plane. This achieves the possibility of the simplest thermal load on the boiler as a whole and the best possible thermal economy and efficiency.

Konvektiokanavan poistoputki ja suuosa kattilan yläosassa voidaan muodostaa eri tavoin. Höyrytilassa vesi-10 tilan yläpuolella voi konvektiokanava olla esim. mutkalla ja johdettu ulos kattilan sivun lävitse. Keksinnössä on kuitenkin edullista, jos konvektiokanava johdetaan edullisesti suoraan ja suoraviivaisesti, ylös höyrytilan lävitse kattilan yläpohjaan. Keksinnön mukaisessa kattilassa voi 15 konvektiokanava siten kulkea palotilan yläosasta kattilan yläosaan ja itse konvektiokanava muodostaa näinollen vahvemman tuen palotilan yläosan ja kattilan yläosan välillä. Tästä seurauksena voidaan sekä palotilan, että kattilan yläosat muodostaa tasaisin päätypohjin toisin kuin aikai-20 semmin tunnetut kattilat, joissa käytetään yksinomaan hol-vimaista päätyosaa, joka on valmistusteknillisesti kalliimpi ja monimutkaisempi elementti.The outlet pipe of the convection channel and the mouth part at the top of the boiler can be formed in different ways. In the steam space above the water-10 space, the convection channel can be, for example, bent and led out through the side of the boiler. However, in the invention, it is advantageous if the convection channel is preferably led directly and linearly, up through the steam space, to the upper bottom of the boiler. In the boiler according to the invention, the convection channel can thus pass from the top of the combustion chamber to the top of the boiler, and the convection channel itself thus forms a stronger support between the top of the combustion chamber and the top of the boiler. As a result, the tops of both the combustion chamber and the boiler can be formed with flat end bottoms, in contrast to the previously known boilers, which use only a pleated end part, which is a more expensive and complicated element from a manufacturing point of view.

Viimeksimainitun sovellutusmuodon yhteyteen voidaan keksinnön mukaan sijoittaa erikoinen ja hyvin yksinkertai-25 nen kuivausjärjestelmä höyryn ulosmenoon. Konvektiokanavan höyrytilan lävitse menevään osaan voidaan siten järjestää ainakin yksi ja edullisesti joukko höyrynpoistoputkia, joiden toiset päät ovat yhteydessä höyryn ulosmenoaukkoon. Tällä järjestelyllä voidaan olennainen osa kehitetystä höyrys-30 tä johtaa virtaamaan pääasiassa vaakasuoraan yli höyrytilan toisen sivun ulottumaan höyryn ulosmenoputkien avoimiin päihin, joiden lävitse höyry poistuu höyrytilasta. Tämän sivuvirtauksen tapahtuessa saattaa höyryssä esiintyä mahdollista veden vaahtoamista, ja höyryn kulkiessa höyrynpoisto-35 putkien lävitse tapahtuu kuivumista ja hiukan höyryn ylikuumenemista. Valmistuksen helpottumisen ansiosta keksinnössä 7 63822 on edullista, jos höyrynpoistoputket on sijoitettu olennaisesti samaan suuntaan kuin konvektioputket. Höyrynpoisto-putkien kulkiessa kaltevasti vaakasuoran suhteen ovat näiden alapäinä edullisesti avoimet päät, joiden kautta 5 höyry virtaa sisään, kun taas putkien yläpäät on liitetty höyryn ulosmenoaukkoon.According to the invention, a special and very simple drying system can be placed in the steam outlet in connection with the latter embodiment. The part of the convection channel passing through the steam space can thus be provided with at least one and preferably a number of steam outlet pipes, the other ends of which communicate with the steam outlet. With this arrangement, a substantial portion of the generated steam 30 can be directed to flow substantially horizontally over the other side of the steam space to extend to the open ends of the steam outlet pipes through which the steam leaves the steam space. When this side flow occurs, possible foaming of the water may occur in the steam, and as the steam passes through the steam removal-35 tubes, drying and slight overheating of the steam occur. Due to the ease of manufacture, it is advantageous in the invention 7 63822 if the steam extraction pipes are arranged in substantially the same direction as the convection pipes. As the steam extraction pipes run obliquely to the horizontal, the lower ends are preferably open ends through which the steam flows in, while the upper ends of the pipes are connected to the steam outlet.

Esilläolevaa keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin viitaten todelliseen sovellutusesimerkkiin, jota on kuvattu piirustuksissa, joissa 10 kuva 1 esittää kaaviomaisesti pystysuoraa ja aksiaalista leikkausta keksinnön mukaisesta kattilasta, kuva 2 esittää pystysuoraa leikkausta pitkin viivaa A-A kuvasta 1, kuva 3 esittää vaakasuoraa leikkausta pitkin 15 viivaa B-B kuvasta 1 ja kuva 4 esittää tasokuvaa kuvan 1 mukaisesta kattilasta ylhäältä katsottuna.The present invention will now be described in more detail with reference to an actual application example illustrated in the drawings, in which Figure 1 shows diagrammatically a vertical and axial section of a boiler according to the invention, Figure 2 shows a vertical section along line AA in Figure 1, Figure 3 shows a horizontal section along line 15 and Figure 4 is a top plan view of the boiler of Figure 1.

Pääkomponentit piirustuksissa esitetystä keksinnön mukaisen kattilan sovellutusmuodosta ovat palotila 1, 20 vesitila 2, höyrytila 3 ja konvektiokanava 4.The main components of the embodiment of the boiler according to the invention shown in the drawings are the combustion chamber 1, the water chamber 2, the steam chamber 3 and the convection duct 4.

Palotila 1 on valmistettu edullisesti hitsattuna levykonstruktiona käsittäen sylinterimäisen tai kartiomai-sen palotilan seinämän 5 ja katon 6. Seinämään 5 on järjestetty sopiva polttimenkehys 7, joka on varustettu ei- k 25 esitetyn öljypolttimen asentamiseksi. Palotila, kuten ilmenee kuvasta 2, on muurattu tai valettu yhteen lämpöä-eristävän kiven tai valumassan kanssa ja sen päälle on pantu tulenkestävä kivi- tai valumassakerros 8, joka on edullisesti ankkuroitu. Palotilan lämpöpinta on edullises-30 ti päällystämätön siten, että lämpö voi siirtyä helposti ja tehokkaasti ympäröivään kattilaveteen vesitilassa 2. Kattilatilaa rajoittaa kattilaseinämä 9, yläpohja 10, palotilan ulkopuoli sekä välirengas 11 kattilaseinämän ja palotilaseinämän välillä. Kattilan vesitila 2, jonka muodos-35 taa kattilatilan alin osa, ympäröi siten palotilaa, jonka seinämä ja katto jäähtyy tehokkaasti. Kuitenkin saattaa 8 63822 välirenkaan 11 päälle kertyä käytön aikana kattilakiveä, jolloin palotilaseinämän alin osa ei pääse jäähtymään riittävästi. Tämän palotilan seinämän alin osa on sen vuoksi edullisesti päällystetty sisäpuolelta tulenkestä- 5 väliä kerroksella 8. Vielä saattavat palotilan seinämät olla valmistetut putkista.The combustion chamber 1 is preferably made as a welded plate construction comprising a cylindrical or conical combustion chamber wall 5 and a roof 6. A suitable burner frame 7 is provided in the wall 5, which is provided for mounting the oil burner shown. The combustion chamber, as shown in Fig. 2, is masonry or cast together with a heat-insulating stone or casting mass, and a refractory layer of stone or casting mass 8 is placed on it, which is preferably anchored. The heating surface of the combustion chamber is preferably uncoated so that heat can be easily and efficiently transferred to the surrounding boiler water in the water space 2. The boiler space is delimited by the boiler wall 9, the upper bottom 10, the outside of the combustion chamber and the intermediate ring 11 between the boiler wall and the combustion chamber wall. The boiler water space 2, which is formed by the lower part of the boiler space, thus surrounds the combustion space, the wall and roof of which are effectively cooled. However, scale 8 may accumulate on the intermediate ring 11 during use, whereby the lower part of the combustion chamber wall cannot be sufficiently cooled. The lower part of the wall of this combustion chamber is therefore preferably coated on the inside with a refractory gap with a layer 8. Still, the walls of the combustion chamber may be made of pipes.

Kattilan höyrytila 3 muodostuu kattilatilan ylimmästä osasta ja erotuspinta vesi- ja höyrytilojen välillä muodostuu siten veden yläpinnasta kattilatilassa.The boiler steam space 3 consists of the upper part of the boiler space and the separation surface between the water and steam spaces thus forms the upper surface of the water in the boiler space.

10 Palotilasta 1 nousevat savukaasut ylös aukon 12 lävitse palotilan yläosaan 6 ja sisään konvektiokanavaan 4. Konvektiokanavan vesitilan 2 lävitse kulkevaan osaan on asennettu joukko kattila- tai konvektioputkia 13, jotka on järjestetty viereisissä riveissä oleviin putkikin nähden, 15 kuten on esitetty kuvassa 2.The flue gases rising from the combustion chamber 1 through the opening 12 to the upper part 6 of the combustion chamber and into the convection duct 4. A number of boiler or convection pipes 13 are arranged in the part passing through the water space 2 of the convection duct, arranged in adjacent rows.

Keksinnön mukaisessa kattilassa konvektioputket 13 on järjestetty kulkemaan kaltevasti vaakatason suhteen. Tämä on piirustuksessa esitetyssä ja edullisimmassa vaihtoehdossa saavutettu siten, että konvektiokanava on kallis- 20 tettu pystysuoran suhteen. Tällä tavoin voivat konvektioputket 13 muodostua läpikulkevista, samanlaisista ja suorista putkista, jotka on asennettu seisomaan kohtisuorasti konvektiokanavan seinämään. Kun konvektiokanava, vastaavasti kuin esitetyssä sovellutusmuodossa, muodostaa suorakulmai- 25 sen poikkileikkauksen, saavutetaan erityisen yksinkertainen ja valmistusteknillisesti edullinen putki- ja kanavajärjestely·In the boiler according to the invention, the convection pipes 13 are arranged to run obliquely with respect to the horizontal. This is achieved in the drawing and in the most preferred alternative by tilting the convection channel vertically. In this way, the convection tubes 13 can consist of through-going, similar and straight tubes mounted to stand perpendicular to the wall of the convection channel. When the convection channel, similarly to the embodiment shown, forms a rectangular cross-section, a particularly simple and technically advantageous pipe and channel arrangement is achieved.

Alimmat kattilaputket 13 voidaan, jos on välttämätöntä, varustaa sopivilla johdinlevyillä tai -evillä savu- 30 kaasujen nopeaksi ja tehokkaaksi jakamiseksi koko konvektiokanavan poikkileikkauksen alueelle. Itse kattilaputket jäykistävät konvektiokanavan seinämää. Jos on välttämätöntä, voidaan tähän vastaavasti asentaa erityisesti ja sopivasti valmistettuja tukiputkia.The lower boiler tubes 13 can, if necessary, be provided with suitable conductor plates or fins for the rapid and efficient distribution of flue gases over the entire cross-sectional area of the convection duct. The boiler tubes themselves stiffen the wall of the convection duct. If necessary, specially and suitably manufactured support pipes can be installed accordingly.

35 Konvektiokanavan ylin osa voidaan, esim. pinta- suhteiden vaatiessa, sulkea höyrytilassa 3, jolloin kanava voi päättyä kattilaseinämään 9 muodostettuun savun ulos- 9 63822 menoaukkoon. Keksinnön mukaan on kuitenkin edullista, jos kanava 4 jatkuu ylöspäin höyrytilan 3 lävitse yläpohjassa 10 olevaan aukkoon 14, esim. kuten on esitetty piirustuksessa. Tässä edullisessa ratkaisussa toimii kon-5 vektiokanava siten myös tehokkaana jäykisteenä palotilan yläosaan 6 ja kattilan yläpohjan 10 välillä, jotka tästä seurauksena voidaan molemmat tehtä tasaisiksi. Jos on välttämätöntä, voidaan käyttää myös sopivasti sijoitettuja pitkittäistukia 15. Piirustuksessa esitetyssä sovel-10 lutusmuodossa on konvektiokanavan ja tällöin myös konvek-tioputkien kallistus saavutettu sillä, että palotilan yläosassa 6 oleva aukko 12 on siirretty etäisyyden a (katso kuva 3) kattilan keskustasosta A-A suuntaan polttimonke-hyksestä 7 poispäin. Vastaavalla tavalla on aulako 14 ylä-15 pohjassa 10 vedetty etäisyyden b (katso kuva 4) sisäänpäin polttimonkehystä kohden.The upper part of the convection duct can be closed, for example when surface ratios are required, in the steam space 3, whereby the duct can end in a smoke outlet formed in the boiler wall 9 63822. However, according to the invention, it is advantageous if the channel 4 extends upwards through the steam space 3 into the opening 14 in the upper base 10, e.g. as shown in the drawing. In this preferred solution, the convection channel 5 thus also acts as an effective stiffener between the upper part 6 of the combustion chamber and the upper bottom 10 of the boiler, which as a result can both be made flat. If necessary, suitably placed longitudinal supports 15 can also be used. In the embodiment shown in the drawing, the inclination of the convection channel and then also the convection tubes is achieved by moving the opening 12 in the upper part 6 of the combustion chamber from the boiler center plane AA away from the bulb holder 7. Similarly, the lobby 14 in the upper 15 base 10 is pulled inward by a distance b (see Figure 4) towards the bulb frame.

Konvektiokanava 4 kulkee aukossa 14 tavanomaisesti ylös sopivasti muodostettuun savunpoistoaukkoon 16, esim. kuten on esitetty katkoviivoin kuvassa 2. Savunpoistotie-20 hyt saattaa olla varustettu puhdistusaukolla 17, joka on tarkoitettu käytettäväksi nuohottaessa konvektiokanavaa.The convection duct 4 extends in the opening 14 conventionally up to a suitably formed smoke extraction opening 16, e.g. as shown by the broken lines in Figure 2. The smoke extraction passage 20 may be provided with a cleaning opening 17 for use in sooting the convection duct.

Keksinnön mukainen kattila saattaa olla varustettu tavanomaisella höyryn ulosmenoaukolla. Sovellutus-muodossa, jossa konvektiokanava 4 on johdettu ylös höyry-25 tilan 3 lävitse aukkoon kattilan yläosassa, aiheuttaa tämä erityinen järjestely kuitenkin sen, että siihen voidaan yksinkertaisella tavalla sijoittaa erityinen höyrynkuivausjärjestelmä. Kuten kuvissa 1 ja 2 on esitetty, voidaan siihen siten sijoittaa vähintään 1, mutta edul-30 lisesti rivi kallistettuja höyrynulosmenoputkia 18. Nämä putket on yksinkertaisen valmistuksen johdosta sopivasti järjestetty ja suunnattu samalla tavoin kuin konvektioput-ket 13. Ylimpänä oleva pää kustakin putkesta 18 on saatettu yhteyteen höyrynulosottosuulakkeeseen 20, joka on johdet-35 tu ylös yläpohjan 10 lävitse.The boiler according to the invention may be provided with a conventional steam outlet. However, in the embodiment in which the convection channel 4 is led up through the steam-25 space 3 into the opening in the upper part of the boiler, this special arrangement makes it possible to simply place a special steam-drying system in it. As shown in Figures 1 and 2, at least 1, but preferably a row of inclined steam outlet pipes 18 can thus be placed in it. Due to their simple manufacture, these pipes are suitably arranged and oriented in the same way as convection pipes 13. The uppermost end of each pipe 18 is connected to a steam outlet nozzle 20 which is guided 35 through the upper bottom 10.

Tämä ylläkuvattu höyrynulosottojärjestelmä toimii seuraavalla tavalla: käytön aikana pyrkii voimakkain 10 63822 ylikiehunta ja suuri osa (noin 75 %) höyryn kehityksestä tapahtumaan kattilan keskustan vasemmalla puolella, kuvassa 1 katsottuna, ja höyry pyrkii virtaamaan yli korkeammalla sivulla, josta se menee sisään alinna oleviin höyryn ulos-5 menoputkien 18 päihin. Mahdolliset vesiroiskeet höyryssä tahdotaan voitavan erottaa höyryn kulkiessa vasemmalta oikealle kuvassa 1, ja höyryn kulkiessa putkien 18 lävitse pyrkii niissä tapahtumaan kuivumista sekä pienemmässä määrin höyryn tulistumista. Haluttaessa voidaan konvektiokanava 10 4 kuitenkin varustaa myös varsinaisella tulistimella samoin kuin konvektiokanava tai savukaasujen ulosmenoaukkp 16 voidaan varustaa laitteella ekonomian parantamiseksi tai ilman esilämmittimellä.This steam outlet system described above works as follows: during operation, the strongest 10 63822 overboil and a large proportion (about 75%) of steam evolution tend to occur on the left side of the boiler center, as shown in Figure 1, and steam tends to flow over the higher side. -5 to 18 ends of supply pipes. It is desired to be able to separate any water splashes in the steam as the steam passes from left to right in Figure 1, and as the steam passes through the tubes 18 it tends to cause drying and to a lesser extent superheating of the steam. However, if desired, the convection duct 10 4 can also be provided with the actual superheater, as well as the convection duct or the flue gas outlet opening 16 can be provided with a device for improving economy or an air preheater.

Kuten piirustuksesta ylläolevan kuvatuksen yhtey-15 dessä ilmenee, keksinnön mukainen kattila on erityisen tarkoituksenmukainen valmistuksen, käytön ja korjausten perusteella. Keksinnön mukaisen kattilan erityinen sisäasennus ja konvektiokanavan sekä kattilaputkien sijoitus myötävaikuttavat siten täyden työkorkeuden muodostumiseen kattilatilassa, 20 ja samanaikaisesti siinä on reaalinen tarve yksinkertaisesta miesaukosta 21, joka voi olla sijoitettu sopivasti joko siten kuin on esitetty kuvassa 1, tai kuten on esitetty kuvassa 4.As can be seen from the drawing in connection with the above description, the boiler according to the invention is particularly suitable on the basis of manufacture, use and repairs. The special internal installation of the boiler according to the invention and the placement of the convection duct and boiler tubes thus contribute to the full working height in the boiler room, 20 and at the same time have a real need for a simple male opening 21 which can be suitably positioned either as shown in Fig.

Edelleen kattilassa on hyvät mahdollisuudet kat-25 tilaputkien sisäpuoliseen puhdistukseen ja mahdollisesti vaihtamiseen näiden helpon käsiksipääsyn ja hyvien pintamit-tasuhteiden perusteella. Lisäksi keksinnön mukainen kattila muodostuu muutamista yksinkertaisen muotoisista komponenteista, jotka sovitettuina standardikomponenttien normeihin 30 antavat mahdollisuuden hyvin lyhyeen valmistuksen kestoaikaan.Furthermore, the boiler has good potential for internal cleaning and possibly replacement of boiler-space tubes based on these easy access and good surface area ratios. In addition, the boiler according to the invention consists of a few simple-shaped components which, when adapted to the standards of the standard components 30, allow a very short manufacturing time.

Lopuksi konvektiokanavan kulmikas muoto antaa tasaisine seinineen vähäisen mahdollisuuden noen kerrostumiseen ja noen puhdistaminen tulee sen vuoksi olemaan harvoin tarpeellista. Noen puhdistus voidaan kuitenkin suorittaa 35 yksinkertaisella tavalla, myös konvektiokanavan kulmikkaan muodon perusteella, jossa voidaan suorittaa tehokas puhdistus ylös- alassuunnassa, esim. puhdistusaukon 17 kautta.Finally, the angular shape of the convection channel with its flat walls gives little chance for soot to deposit, and soot cleaning will therefore rarely be necessary. However, the cleaning of the soot can be performed in a simple manner, also on the basis of the angular shape of the convection channel, in which an effective cleaning can be performed in the up-down direction, e.g. through the cleaning opening 17.

✓ 11 63822 Tässä tarkoituksessa voidaan palotila varustaa sopivalla poistouralla 22.✓ 11 63822 For this purpose, the combustion chamber can be equipped with a suitable discharge groove 22.

Tyypillisessä keksinnön mukaisen kattilan sovel-lutusmuodossa konvektioputket 13 on kallistettu noin 6° 5 vaakasuoran suhteen, mutta myös muita kallistuskulmia voidaan käyttää. Eräs sovellutusmuoto, joka on esitetty kaaviomaisesti piirustuksissa, voi olla tarkoitettu höyryn tuotantoon noin 2000 kg/h normaalissa käytössä paineella 2 8 kp/cm . Muista tämän sovellutusmuodon tyypillisistä 10 mittasuhteista voidaan mainita, että kokonaiskorkeus on noin 3000 mm kättilaseinämän ulkohalkaisijän ollessa 1900 mm. Lopuksi matalin sallittu vedenpinnan korkeus on kattila-tilassa noin 400 mm kattilan yläosan alapuolella sisäpuolisesta mitattuna.In a typical embodiment of the boiler according to the invention, the convection tubes 13 are inclined about 6 ° 5 with respect to the horizontal, but other inclination angles can also be used. One embodiment, shown schematically in the drawings, may be for steam production of about 2000 kg / h in normal use at a pressure of 2 8 kp / cm. Of the other typical dimensions of this embodiment, it can be mentioned that the total height is about 3000 mm with an outer diameter of the handrail wall of 1900 mm. Finally, the lowest permissible water level in the boiler space is about 400 mm below the top of the boiler, measured from the inside.

15 Keksinnön mukaiseen kattilaan kuuluu luonnolli sesti erillisiä lisävarusteita ja välttämättömiä säätöjä varmuuslaitteita, joita ei ole lähemmin esitetty piirustuksessa. Voidaan mainita mm. sopivasti sijoitettu syöttö-veden tulojohto, joka on esitetty kaaviomaisesti kuvassa 1, 20 vedenpinnanohjain säätöineen ja hälytyksineen ainakin alhai-sinta sallittua pinnankorkeutta varten. Säädön on edelleen voitava pysäyttää palaminen liian alhaisella vedenpinnan korkeudella.The boiler according to the invention naturally includes separate accessories and necessary adjustments for safety devices, which are not shown in more detail in the drawing. It is possible to mention e.g. a suitably positioned supply-water inlet line, shown schematically in Figure 1, 20, with a water level controller with adjustments and alarms for at least the lowest permissible level. The control must still be able to stop combustion at too low a water level.

Vaikka piirustuksessa esitetty sovellutusmuoto 25 on varustettu öljynpolttoa silmälläpitäen, ei keksinnön mukainen kattila ole rajoitettu tähän lämmitysmenetelmään. Käytettäessä keksinnön mukaista kattilaa laivan apukatti-lana, voidaan se järjestää lämmitettäväksi laivan päämootto-rien pakokaasuilla, joka vaatii ainoastaan palotilan uudel-30 leenmuotoilun. Edelleen voidaan keksinnön mukainen kattila varustaa lämmitettäväksi yhdessä öljyllä tai pakokaasuilla, jolloin siihen saattaa kuulua kaksi tai useampia konvektioka-navia niihin kuuluvine kattilaputkineen. Lopuksi voi keksinnön mukainen kattila luonnollisesti olla varustettu eri muo-35 toisten kiinteiden aineiden polttoa varten tai kattila voidaan varustaa palotilalla, joka on varustettu erityisesti jäteaineiden polttoa varten, kuten jäteöljyn, kiinteiden 63822 jätteiden ja asumisjätteiden polttoa varten.Although the embodiment 25 shown in the drawing is provided for oil combustion, the boiler according to the invention is not limited to this heating method. When the boiler according to the invention is used as an auxiliary boiler for a ship, it can be arranged to be heated by the exhaust gases of the ship's main engines, which only requires a redesign of the combustion chamber. Furthermore, the boiler according to the invention can be provided for heating together with oil or exhaust gases, in which case it may comprise two or more convection ducts with their associated boiler tubes. Finally, the boiler according to the invention may, of course, be provided for the incineration of various forms of solids or the boiler may be provided with a combustion chamber specially equipped for the incineration of waste materials such as waste oil, solid 63822 waste and residential waste.

Konvektiokanavaa voidaan muutella monin tavoin keksinnön rajoissa, esim. muodon, suuntauksen ja kattila-tilan järjestelyjen suhteen. Kanava tai vesitilan lävitse 5 kulkevan kanavan osa voi siten olla pystysuora ja järjestetty keskeisesti kattilatilaan tai siirretty sivulle kattilan keskiakselin tai keskitason suhteen. Sovellutus-muodoissa, joissa konvektiokanava kulkee kaltevasti, ei tämän myöskään tarvitse leikata kattilan keskitasoa kuten 10 on kuvattu piirustuksen yhteydessä, vaikkakin tämä on edullisinta. Sovellutusmuodossa, jossa vesitilan alla on . palotila, voi tämän muotoilulla ja lämpötilan jakautumisella olla myös vaikutusta konvektiokanavan tarkoituksenmukaisempaan sijoittamiseen ja suuntaamiseen kattilatiian suhteen.The convection channel can be varied in many ways within the scope of the invention, e.g. with respect to shape, orientation and boiler space arrangements. The duct or part of the duct passing through the water space 5 can thus be vertical and arranged centrally in the boiler space or displaced laterally with respect to the central axis or the central plane of the boiler. In embodiments where the convection passage is inclined, this also does not need to cut the central plane of the boiler as described in connection with the drawing, although this is most preferred. In an embodiment where the water space is below. combustion chamber, its design and temperature distribution may also have an effect on the more appropriate placement and orientation of the convection channel with respect to the boiler box.

15 Lopuksi konvektioputkien 13 ja höyryn ulosotto- putkien 18 ei tarvitse välttämättä muodostaa yhdensuuntaisten tai edes suunnattujen putkien rivejä ja ryhmiä, ja putkilla voi sitä paitsi olla eri kaltevuus vaakasuoran suhteen.Finally, the convection tubes 13 and the steam outlet tubes 18 do not necessarily have to form rows and groups of parallel or even directed tubes, and the tubes can also have different inclinations with respect to the horizontal.

2020

Claims

13 PATENT CLAIMS 638 2 2

A water pipe boiler for producing steam and hot water, comprising a boiler wall (9) delimiting the water space (2) and at least one convection channel (4) projecting upwards through the water space, having horizontal or preferably horizontally inclined, through convection tubes (13) , which projects linearly upwards through the entire water space (2) and communicates with the flue gas outlet (14, 16) in the steam space (3) above the water space, characterized in that the convection channel 10 (4) is formed as a box-like structure formed of flat wall sections and having a polygonal, preferably rectangular cross-section, and that the convection duct is completely free-standing and dimensioned with respect to the boiler walls (9) so that water is freely and directly accessible from the convection duct walls and the end openings of the convection tubes ).

Boiler according to Claim 1, characterized in that the convection tubes (13) are straight and mounted at right angles to the wall of the convection channel (4) 20.

Boiler according to Claim 1 or 2, characterized in that the rectilinear part of the convection channel (4) and projecting through the water space (2) is inclined with respect to the vertical plane.

Boiler according to Claim 3, characterized in that the convection channel (4) is symmetrical with respect to the vertical syrammetry plane of the furnace space (1) below the water space (2).

Boiler according to claim 4, characterized in that the burner is arranged in said plane of symmetry and that the convection channel (4) communicates with the furnace space (1) through an opening (12) projecting a distance (a) away from the burner in the second vertical direction. and symmetry with respect to the plane perpendicular to the plane (AA), while the upper part of the rectilinear portion of the convection channel i4 63822 is projected towards the burner with respect to said second plane.

Boiler according to one or more of Claims 1 to 5, characterized in that the convection channel (4) projects straight up and straight up through the steam space (3) into the upper bottom (10) of the boiler.

Boiler according to Claim 6, characterized in that the projecting part of the steam space (3) of the convection duct (4) has at least one steam outlet pipe (18), the other end of which communicates with the steam outlet (19, 20).

Boiler according to Claim 7, characterized in that the steam extraction pipe (18) is arranged substantially in the same direction as the convection pipes (13). 15