NO310668B1 - Dampkjel - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en kjel for produksjon av damp, omfattende:

en ovnsvegg som avgrenser en ovn,

en kledningsvegg som konsentrisk omslutter ovnsveggen og sammen med ovnsveggen avgrenser et stort sett ringformet mellomrom,

en topp- og en bunnbeholder som er anordnet henholds-vis ved toppen og bunnen av ovnen,

dampproduserende rør som er anordnet i ovnsveggen og

i kledningsveggen og som står i forbindelse med topp- og bunnbeholderne, samt

en røkgassåpning som er anordnet i ovnsveggen for opprettelse av en forbindelse fra ovnen til det ringformete mellomrom, idet ovnsveggen og/eller kledningsveggen er dannet av stort sett rettlinjede, dampproduserende rør som er forbundet med hverandre ved hjelp av mellomliggende flenser.

En kjel omfatter en ovn og et varmevekslingsområde hvor røkgassene avgir varme til vann for produksjonen av damp. Veggene i ovnen må avkjøles, og derfor anvendes de også hensiktsmessig for varmevekslingen.

Teknikkens stilling er blant annet beskrevet i AT-patentskrift 308.771, DE-patentskrift 549.353, publisert tysk patentsøknad 2.248.223, publisert europeisk patent-søknad 0.052.939, FR-patentskrift 1.390.915, FR-patentskrift 1.463.123, FR-patentskrift 2.385.981, GB-patentskrift 1.228.459, SE-patentskrift 351.281, US-patentskrift 3.118.431, US-patentskrift 3.601.098, US-patentskrift 3.633.550, US-patentskrift 4.257.358, US-patentskrift 4.825.813, US-patentskrift 4.910.848 samt "Patent Abstracts of Japan", Vol 14, nr. 266, M-982, abstract of JP, A, 2-75805.

Det er kjent å anordne kjeler med en stort sett sylindrisk ovn bestående av vertikale rør og en kledningsvegg som også består av vertikale rør, hvor et varmeut-vekslingsområde er anordnet i sylinderveggen mellom ovnsveggen og kledningsveggen. I en kjent konstruksjon er sylinderveggen bygget opp rundt ovnen ved hjelp av vann-førende rør som er anbrakt nært sammen til dannelse av en stort sett gasstett vegg. I en viss avstand utenfor ovnsveggen er det anordnet en kledningsvegg som er bygget opp av rør som er anbrakt med innbyrdes avstand, hvorved rørene er forbundet med hverandre ved hjelp av sveisete, smale flenser slik at det dannes en tilstøtende membranvegg. I varmeutvekslingsbeholderen som utgjøres av den stort sett ringformete beholder mellom ovnsveggen og kledningsveggen kan det være anordnet et passende antall alenestående rør. Røkgassene fra ovnen ledes ut i den tønneformede beholder gjennom egnete åpninger og sirku-leres i disse slik at de kan avgi sin varme til de dampproduserende rør. Sylinderens endeflater består av vannbeholdere som funksjonerer som samlekasser for rørene som alle rager med parallelle akser.

Konstruksjoner av denne type er nokså komplisert å bygge, og de har en rekke ulemper. Ovnsveggen kan være vanskelig å fremstille helt gasstett, og det er derfor en risiko for at en del av de oppvarmede gasser unnslipper gjennom andre kanaler enn de tiltenkte. Varmevekslingsom-rådene til kjelen er vanskelige å inspisere og rengjøre på grunn av at rørene står tett i sirkelformede mønstre konsentriske med sylinderaksen. Monteringen av rørene i ovnsveggen i vannbeholderne ved endeflatene er ikke helt enkel når rørene er anordnet så nær hverandre at de kommer i kontakt med hverandre. Et sett hull som motsvarer rørene vil kanskje ikke være mulig i vannbeholderen, og rørendene må derfor ha reduserte dimensjoner, eller det må anordnes spesielle oppsamlingsrør.

Den utvendige panelvegg dannes ved å sveise smale flensstykker mellom rørene etter at disse er anbrakt med sine ender montert i de respektive vannbeholdere. Men sveiseoperasjonen er nokså komplisert på grunn av at rørene sannsynligvis vil bli forvridd under sveisingen. Disse vanskeligheter gjør det uøkonomisk å anordne en til-svarende innvendig panelvegg rundt ovnen. Mens rørene i den utvendige panelvegg er sveiset sammen, står rørene i ovnsveggen og i mellomrommet mellom ovnsveggen og panel-veggen i den kjente konstruksjon uten å ha støtte mellom sine ender. Den manglende støtte kan forårsake problemer, særlig i tilfeller hvor kjelen utsettes for vibrasjoner, f.eks. når den er montert i skip. Dette medfører begrens-ninger når det gjelder de mulige lengder på rørene i den kjente konstruksjon. Den begrensete lengde medfører at et definert areal av varmeflaten gjør det nødvendig med et større antall rør enn det som ellers ville være nødvendig. Dessuten reduserer den begrensede lengde effekten som kjelen hensiktsmessig kan bygges til, på grunn av at ovnen må ha en viss fri lengde som er avhengig av effekten for at flammene skal oppnå optimal form, slik at en total for-brenning kan foregå.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en kjel av den type som beskrevet ovenfor og som ikke har ulempene til de ovenfor beskrevne kjente løs-ninger. Spesielt er formålet med oppfinnelsen å frembringe en kjel som er mer stabil enn de kjente kjeler og som ikke er begrenset til en viss maksimumslengde, men kan anordnes i vilkårlig lengde eller størrelse for oppnåelse av ønsket effekt. Det er videre et formål med oppfinnelsen å frembringe en kjel som oppviser andre fordeler sammenlignet med kjente kjeler, f.eks. når det gjelder pålitelighet, en kompakt form, lav vekt og høy pålitelighet i bruk, og krever bare begrenset plass og er lett å installere og vedlikeholde.

Disse formål er ifølge oppfinnelsen oppnådd med en kjel som er kjennetegnet ved

at ovnsveggen og/eller kledningsveggen er bygget opp som polygonale plater som danner et antall plane deler som hver omfatter en prefabrikert panelvegg bestående av et antall rør som er forbundet med hverandre ved hjelp av mellomliggende flenser,

at panelveggene er utstyrt med én eller flere plater som rager i tverretningen og som er innrettet til å støtte de frittstående rør som befinner seg i mellomrommet mellom de to panelvegger.

Ved å fremstille kledningsveggen og/eller ovnsveggen til kjelen slik som beskrevet ovenfor, dvs. å fremstille kledningsveggen og/eller ovnsveggen av stort sett rettlinjede dampførende rør som er forbundet med hverandre ved hjelp av mellomliggende flenser oppnås det en kjelkon-struksjon hvor veggen eller veggene er fremstilt av dampproduserende rør som er forbundet med hverandre ved hjelp av mellomliggende flenser og som oppviser utmerket mekanisk styrke og stabilitet på grunn av støtten som er frembrakt for vedkommende vegg. De ovenfor beskrevne be-grensninger og ulemper med kjente løsninger er således eliminert på grunn av at, særlig ved hjelp av de kjenne-tegnende trekk ved kjelen ifølge oppfinnelsen, det blir mulig å overvinne begrensningen når det gjelder lengden på rørene i de kjente kjelkonstruksjoner.

De stort sett rettlinjede dampproduserende rør i ovnsveggen og/eller kledningsveggen til kjelen ifølge opp— finnelsen kan forbindes med de mellomliggende flenser på vilkårlig kjent måte, fortrinnsvis ved sveising, men også andre sammenføyningsmetoder kan benyttes i spesielle tilfeller, f.eks. festing i øyner, presspasning, etc.

Ifølge oppfinnelsen er kjelen fortrinnsvis bygget med en dobbel membranvegg, slik at både den ovennevnte ovnsvegg og den ovennevnte kledningsvegg er anordnet som membranvegger, dvs. vegger bestående av stort sett rett-linjete, dampproduserende rør som rager aksialt og som er forbundet med hverandre ved hjelp av en sveiset flens. Mellomrommet mellom membranveggene anvendes som varmevekslingsområde, idet de varme røkgasser fra ovnen passerer ut i det stort sett ringformete mellomrom gjennom en åpning i ovnens vegg, dvs. ovnsveggen, og sirkulerer i den mellomliggende beholder hvor røkgassene kan utveksle varme delvis med de stort sett rettlinjede, dampproduserende rør i de to membranvegger, delvis med et antall ytterligere, frittstående, dampproduserende rør, som kan være anordnet i mellomrommet mellom kledningsveggen og ovnsveggen.

Ifølge oppfinnelsen er membranveggene bygget som polygonale plater bestående av et antall plane deler. Hver av de plane deler omfatter en prefabrikkert panelvegg bestående av et antall langsgående rør, f.eks. 5-8, som er forbundet med hverandre ved hjelp av mellomliggende flenser (membraner). Panelvegger av denne type kan frem-stilles under godt kontrollerte betingelser i en effektiv rekkefølge av operasjoner og med et meget nøyaktig resul-tat. Avhengig av størrelsen på den ferdige kjel kan membranveggen ha fra 9-14 sider, den indre og den ytre membranvegg er likedannede, slik at mellomrommet mellom dem har konstant bredde. På forhånd kan panelveggene ut-styres med én eller flere plater som rager i tverretning og som funksjonerer som støtte for de frittstående rør i mellomrommet mellom de to panelvegger.

Disse støtteplater er utformet med passende gjennom-føringshuller hvorigjennom de frittstående rør kan inn-føres. De frittstående rør i mellomrommene mellom membran- - veggene er anordnet i rekker som er parallelle med de respektive polygonale vegger. Inspeksjon av rørene, f.eks. for å lokalisere eventuelle lekkasjer, og sotblåsing for å rense ut soten kan utføres hvor som helst i varme-vekslingsbeholderen fra et begrenset antall åpninger. En utløpskasse og en inspeksjonsdør kan anvendes for dette formål ved de tilstøtende polygonsider, og et antall spesielle inspeksjonsåpninger kan være anordnet, hvorved åpningene er av en størrelse som akkurat muliggjør inn-føring av en sotvifte, et periskop eller lignende. De spesielle inspeksjonsåpninger behøver bare være anordnet ved hver andre polygonkant på steder uten noen andre at-komstmuligheter. De frittstående rør er anordnet på slik måte at et passende mellomrom er anbrakt på utsiden av inspeksjonsåpningene, slik at inspeksjon av alle rør-mellomrommene er mulig.

Den polygonale konstruksjon gir den ferdige kjel en utmerket mekanisk fasthet, og dette trekk i kombinasjon med støtten av rørene i mellomrommene gjør det mulig å bygge kjelen med en forholdsvis stor byggelengde uten å forårsake vibrasjonsproblemer. Dessuten gir den polygonale membranvegg en gasstett konstruksjon. Anvendelsen av polygonale membranvegger som ovnsvegg og kledningsvegg har den virkning at de frittstående konveksjonsrør kan anordnes i parallelle, rette linjer. Dette gir den vesentlige fordel at alle de frittstående rør kan inspiseres og rengjøres fra åpninger i hjørnene av kledningsveggene. Konstruk-sjonen av ovnsveggen i form av en kontinuerlig membranvegg tilfører rørene en meget god støtte, slik at de er mer be-skyttet mot vibrasjon- og trykkpåvirkninger. Den inn-vendige membranvegg inneholder færre rør enn en til-svarende ovnsvegg oppbygget av rør som er anordnet nær hverandre, og derfor er den lettvintere og enklere å montere. Membranveggene og den polygonale konstruksjon gjør det dessuten relativt enkelt å anordne de forskjel-lige, nødvendige åpninger og forbindelser.

Kjelen ifølge den foreliggende oppfinnelse er utstyrt med en brenner som f.eks. kan være anordnet ved toppen, i - midten eller ved bunnen av kjelen.

Kjelen ifølge oppfinnelsen kan anvendes sammen med andre typer eksosgassfyrte kjeler eller ekonomisere.

Kjelen ifølge oppfinnelsen kan anvendes som supple-ment kjel til produksjon av damp for flere formål, f.eks. i forbindelse med oppvarming, tømming, rensing, produksjon av inert gass og lignende.

I tillegg kan kjelen ifølge oppfinnelsen anvendes i forbindelse med f.eks. kraftanlegg, industrianlegg, tank-skip, kjemikalieskip, ferger og lignende.

En foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen vil bli beskrevet nedenfor under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 2 viser et snitt og perspektivriss ovenfra etter linjen II-II av kjelen i fig. 1. Fig. 1 viser et snitt etter linjen I-l av kjelen i fig. 2. Fig. 3 viser et riss av et parti av kledningsveggen.

Fig. 4 viser et riss av et parti av kledningsveggen

og et røkgassutløp.

Fig. 2 viser en kjel 10 som omfatter en ovnsvegg 12 som avgrenser en ovn 22, en kledningsvegg 14 som omslutter ovnsveggen 12 og sammen med ovnsveggen danner et stort sett ringformet mellomrom 20. Ovnsveggen 12 omfatter aksiale rør 26 som er forbundet med hverandre ved hjelp av flenser 18. Veggen 12 er utstyrt med en åpning 24 for opprettelse av en forbindelse fra ovnen 22 til det ringformete mellomrom 20. Kledningsveggen 14 omfatter aksiale rør 16 som er forbundet med hverandre ved hjelp av flenser 18. I veggen 14 er det anordnet et passende antall inspeksjonsåpninger 30. Ovnsveggen og kledningsveggen er bygget opp som polygonale plater bestående av et antall plane deler som omfatter en prefabrikkert panelvegg bestående av et antall langsgående rør 16, 26 som er forbundet med hverandre ved hjelp av mellomliggende flenser 18. I mellomrommet 20 er det anordnet frittstående, dampproduserende rør 28, som er anordnet i rette linjer som går parallelt med de respektive polygonale vegger. En nedre ringformet vegg 32 omslutter en ringformet bunnbeholder 62 hvori bunnstøtteorganer 34 er anordnet. I forbindelse med kledningsveggen 14 er det anordnet et røkgassutløp 36. Ved bunnen av kjelen 10 er det anordnet en adkomståpning 42 for inspeksjonsformål. Fig. 1 viser kjelen 10 omfattende veggen 12 som avgrenser ovnen 22, kledningsveggen 14 som konsentrisk omslutter ovnsveggen 12 og sammen med ovnsveggen utgjør det stort sett ringformete mellomrom 20. Ovnsveggen og kledningsveggen er forbundet med ringformete topp- og bunnbeholdere 60,62. Den ringformete bunnbeholder 62 omfatter en bunnplate 48 som via bunnstøtteorganer 34 er forbundet med en bunnrørplate 56, en ringformet vegg 32 hvori et mannhull 58 er anordnet. Et bestandig materiale 44 er anordnet i forbindelse med bunnrørplaten 56. Den ringformete toppbeholder 60 omfatter en topplate 50 hvori det er utformet et mannhull 58. Topplaten er via støtteorganer 52 forbundet med en topprørplate 54. Beholderen 60 er avgrenset av en kledningsvegg 38 og en ovnsvegg 64. I den ringformete toppbeholder 60 er det anordnet en åpning for en brenner 68. Denne åpning er omsluttet av ovnsveggen 64. En røkgasskanal 70 er anordnet i forbindelse med røk-gassutløpet 36. I den nedre del av kjelen 10 er det anordnet et dreneringsrør. Fig. 3 viser en del av enden av kledningsveggen 14 i fig. 2, som omfatter aksiale rør 16, som er forbundet med hverandre via mellomliggende flenser 18 og som omfatter inspeksjonsåpninger 30 som er anordnet i flensene 18. Fig. 4 viser et parti av kledningsveggen 14 og røk-gassutløpet 36 i fig. 2.

Selv om beskrivelsen ovenfor er beskrevet under henvisning til tegningen som viser en for tiden foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er det klart for fagfolk på området at tallrike modifikasjoner sammenlignet med den ovenfor beskrevne utførelsesform kan utføres innenfor rammen av oppfinnelsen. Slike modifikasjoner er dekket av beskyttelsen for oppfinnelsen slik denne er definert i de etterfølgende krav.

Eksempel

Alternative utførelsesformer av kjelen ifølge oppfinnelsen og anordnet slik som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 1-4 ble fremstilt og testet.

Kjelene var utstyrt med en toppmontert brenner av KBSA-type.

Kjelene ble testet, og resultatene fremgår av de etterfølgende tabeller 1 og 2.

Claims (6)

1. Kjel (10) for produksjon av damp, omfattende: en ovnsvegg (12) som avgrenser en ovn (22), en kledningsvegg (14) som konsentrisk omslutter ovnsveggen (12) og sammen med ovnsveggen avgrenser et stort sett ringformet mellomrom (20), en topp- og en bunnbeholder som er anordnet henholds-vis ved toppen og bunnen av ovnen, dampproduserende rør (16,26) som er anordnet i ovnsveggen og i kledningsveggen og som står i forbindelse med topp- og bunnbeholderne (60,62), samt en røkgassåpning (24) som er anordnet i ovnsveggen (12) for opprettelse av en forbindelse fra ovnen (22) til det ringformete mellomrom (20), idet ovnsveggen og/eller kledningsveggen er dannet av stort sett rettlinjede, dampproduserende rør (16,26) som er forbundet med hverandre ved hjelp av mellomliggende flenser (18), karakterisert vedat ovnsveggen (12) og/eller kledningsveggen (14) er bygget opp som polygonale plater som danner et antall plane deler som hver omfatter en prefabrikert panelvegg bestående av et antall rør som er forbundet med hverandre ved hjelp av mellomliggende flenser, at panelveggene er utstyrt med én eller flere plater som rager i tverretningen og som er innrettet til å støtte de frittstående rør (28) som befinner seg i mellomrommet mellom de to panelvegger.

2. Kjel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at antallet rør er fra fem til åtte.

3. Kjel i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at antallet plane deler er fra ni til fjorten, og at mellomrommet (20) som er avgrenset av ovnsveggen (12) og kledningsveggen (14) har konstant bredde.

4. Kjel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den omfatter en brenner som er anordnet ved toppen, ved bunnen eller i midten av ovnen.

5. Kjel i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at de frittstående rør er anordnet i stort sett rette linjer som går parallelt med de stort sett rettlinjede, dampproduserende rør i ovnsveggen og/eller i kledningsveggen.

6. Kjel i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at topp- og/eller bunnbeholderne er av ringformet og/eller sylindrisk form.