SE417867B

SE417867B - WATER PIPE WITH NATURAL CIRCULATION

Info

Publication number: SE417867B
Application number: SE7402370A
Authority: SE
Inventors: B Lackowski
Original assignee: Vorkauf Heinrich
Priority date: 1973-02-23
Filing date: 1974-02-22
Publication date: 1981-04-13
Also published as: FR2219378A1; FR2219378B1; GB1420718A

Description

' 711023770-6 7 rörsträckor, och i det andra fallet är de gasstrâkets tvärsnitt ut- fyllande rören anslutna enbart till de botten-7och takbildande rör- sträckorna. Gemensamt för de kända vattenrörångpannorna är, att upp- hettningsgaserna strömmar väsentligen horisontellt i beröringsupp- hettningsdelen. Detta har till följd, att beröringsupphettningsytor- nas värmeupptagning är högst olika. Om man betraktar två i ett lod- rätt plan liggande L-formiga rör med därtill anslutna, gasstråk- tvärsnittet utfyllande rör såsom varande ett rörelement eller en"7 upphettningsyta, kommer man t ex att erhålla tiofaldigt mer ånga i det närmast eldstadsrummet liggande elementet än i det längst från 7 eldstadsrummet liggande rörelementet. 711023770-6 7 pipe sections, and in the second case the pipes of the gas strip filling the pipes are connected only to the bottom 7 and roof-forming pipe sections. Common to the known water pipe steam boilers is that the heating gases flow substantially horizontally in the contact heating part. As a result, the heat absorption of the contact heating surfaces is highly different. If one considers two L-shaped pipes lying in a vertical plane with connected gas pipe cross-sections connected thereto as being a pipe element or a heating surface, one will, for example, obtain ten times more steam in the element closest to the fireplace room than in the pipe element furthest from the 7 fireplace room.

Härigenom är det svårt att uppbygga ångalstraren av väsentligen likartigt utformade rörelement, eftersom man måste taga hänsyn till den olika kraftiga ångalstringen, vilket gör att man kan behöva olika rörtvärsnittsareor för de enskilda elementen och även för till- ochg avloppsledningarna. Dessutom föreligger svårigheter även med till- och bortledningen av arbetsmediet i fördelar- och samlarsystemet.As a result, it is difficult to build up the steam generator from substantially similarly designed pipe elements, since one has to take into account the different strong steam generation, which means that one may need different pipe cross-sectional areas for the individual elements and also for the supply and sewer lines. In addition, there are also difficulties with the supply and discharge of the working medium in the distributor and collector system.

En annan sak, som är till nackdel vid de ovan nämnda vattenrörång- pannorna, är det stora antalet svetsförband mellan de vertikala eller snedställda, rökgasstråket utfyllande rören och de L-formiga rören.Another thing which is to the disadvantage of the above-mentioned water pipe steam boilers is the large number of welded connections between the vertical or oblique, the flue gas strip filling pipes and the L-shaped pipes.

Detta har till följd att de enskilda elementen blir förhållandevis dyra. En ytterligare nackdel med de på.detta sätt utformade rör- elementen eller upphettningsytorna ligger i att dessa element är en ganska stel konstruktion, varför krympning vid de raka rörens förbindningsställen med de L-formiga rörens båda skänklar kan leda till sprickor i de genom gasstråket sig sträckande rören. En annan nackdel med dessa kända pannor är att utbytet av sådana element är svårt och omständligt, eftersom de mittemot varandra liggande rör- strâckorna alltid är förbundna med varandra. 7 d å Till grund för uppfinningen ligger uppgiften att vid en vatten- rrörångpanna_av ovan beskriven utformning undvika de ovan nämnda nackde-g larna, dvs vattenrörångpannan skall i så stor utsträckning som möjligt kunna uppbyggas av likartat utformade rör- eller upphettningsytele- ment; varvid en olikartad dimensionering av till- och avloppsled- .ningarna från elementen samt även elementen själva skall undvikas och 7 varvid antalet nödvändiga svetsförband i de enskilda elementen skall bli så lågt som möjligt, varjämte de enskilda upphettningsytornas 7 utbytbarhet eller de enskilda elementens utbytbarhet skall ha under- ¿ lättats. 7 7 I Detta ändamål med uppfinningen uppnås vid en panna av den ovan angivna typen, om denna panna utformas på så sätt) att i samma7verti- 3 är 7402370-6 kala plan liggande förångningsupphettningsytor är med sina in- och utloppsändar anslutna till de vid sidoväggarna liggande rörsträckor- na av de L-formiga rören och att pannan har minst en över pannans hela bredd sig sträckande skiljevägg, vilken uppdelar beröringsupp- hettningsdelen i efter varandra liggande, i motsatta väsentligen ver- tikala riktningar genomströmmade gasstråk och vilken, liksom skilje- väggen mellan eldstadsrummet och beröringsupphettningsdelen, består av vertikala rör, som sträcker sig enbart över en del av det av de L-formiga rören omskrivna tvärsnittets höjd och vilka är förbundna med de L-formiga rören.As a result, the individual elements become relatively expensive. A further disadvantage of the pipe elements or heating surfaces designed in this way lies in the fact that these elements are a rather rigid construction, so that shrinkage at the connection points of the straight pipes with the two legs of the L-shaped pipes can lead to cracks in the gas strip itself. stretching pipes. Another disadvantage of these known boilers is that the replacement of such elements is difficult and cumbersome, since the opposite pipe sections are always connected to each other. 7 d å The invention is based on the object of avoiding the above-mentioned disadvantages in the case of a water-pipe steam boiler of the above-described design, ie the water-pipe steam boiler must as far as possible be able to be built up of similarly designed pipe or heating elements; whereby a different dimensioning of the supply and drain pipes from the elements as well as the elements themselves shall be avoided and 7 whereby the number of necessary welds in the individual elements shall be as low as possible, and the interchangeability of the individual heating surfaces 7 or the individual elements shall have under- ¿facilitated. This object of the invention is achieved with a boiler of the above-mentioned type, if this boiler is designed in such a way that in the same vertical plane evaporative heating surfaces are connected with their inlet and outlet ends to those at the side walls the pipe sections of the L-shaped pipes and that the boiler has at least one partition extending over the entire width of the boiler, which divides the contact heating part into successive gas streams flowing in successively substantially vertical directions and which, like the partition wall, between the fireplace space and the contact heating part, consists of vertical pipes, which extend only over a part of the height of the cross-section defined by the L-shaped pipes and which are connected to the L-shaped pipes.

Genom den i huvudsak vertikala gasströmningen uppnås, att beröringsupphettningsytornas värmeupptagning är väsentligen lika stor, så att man kan bygga vattenrörångpannor med olika kapacitet av för- handstillverkade, i ett lager liggande element, varvid man för olika kapacitetsomrâden enbart ändrar antalet element i pannan, varemot utformningen och dimensionerna för elementen förblir lika.Due to the substantially vertical gas flow, it is achieved that the heat absorption of the contact heating surfaces is substantially equal, so that it is possible to build water pipe steam boilers with different capacities of prefabricated, layered elements, changing only the number of elements in the boiler. and the dimensions of the elements remain the same.

Genom att de upphettningsytan bildande, i rökgasstråkets tvär- snitt inskjutande rören är på in- och utloppssida anslutna till sido- väggrörsträckorna behöver man lossgöra endast tvâ förbindningsställen, nämligen förbindningsställena hos de tillhörande L-formiga rören, för att kunna uttaga ett sådant delelement från vattenrörpannan. Dess- utom erhålles en väsentlig minskning av antalet svetsställen mellan de upphettningsytorna bildande rören och de L-formiga rören utan att någon minskning av den värmeupptagande ytan uppstår. En ytterligare fördel ligger i rörelementens elastiska utformning, eftersom de i gasstråket inskjutande rören icke är inspända vid motstående ändar.Because the pipes forming the heating surface, projecting into the cross-section of the flue gas strip, are connected to the side wall pipe sections on the inlet and outlet side, only two connection points, namely the connection points of the associated L-shaped pipes, need to be detached from such a sub-element. . In addition, a significant reduction in the number of welding points is obtained between the pipes forming the heating surfaces and the L-shaped pipes without any reduction in the heat-absorbing surface. A further advantage lies in the elastic design of the pipe elements, since the pipes projecting into the gas strip are not clamped at opposite ends.

Ledningen av gaserna är av betydelse, och gaserna i det närmast eldstadsrummet liggande beröringsgasstrâket skall strömma nerifrån och uppåt, eftersom.uppdriften i de i detta gasstrâk liggande konvek- tionsytorna därigenom förbättras. I det efterföljande gasstråket strömmar gaserna uppifrån och nedåt, varvid en lägre grad av uppdrift erhålles, dvs de i detta gasstrâk liggande konvektionsytorna matas av naturliga skäl med mindre vatten, varemot de för gaserna med högre temperatur genomströmmade konvektionsytorna har tillgång till en större mängd vaﬁten~ Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas under hänvis- ning till de bifogade ritningarna. Fig l visar schematiskt från sidan ett rörstativ i en vattenrörångpanna enligt föreliggande uppfinning Fig 2 visar en horisontalsektion genom den i fig l visade pannan.The conduction of the gases is important, and the gases in the contact gas strip located closest to the fireplace room must flow from the bottom upwards, since the buoyancy in the convection surfaces lying in this gas section is thereby improved. In the subsequent gas line, the gases flow from top to bottom, whereby a lower degree of buoyancy is obtained, ie the convection surfaces located in this gas line are fed with less water for natural reasons, whereas the convection surfaces flowing through the higher temperature gases have access to a larger amount of water. The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 shows schematically from the side a pipe stand in a water pipe steam boiler according to the present invention. Fig. 2 shows a horizontal section through the boiler shown in Fig. 1.

Fig'3 visar vattenrörpannans frontvägg. Fig 4 visar en sektion längs linjen IV-IV i fig 2. Fig 5 visar en frontvy av den andra skiljeväggen.Fig. 3 shows the front wall of the water pipe boiler. Fig. 4 shows a section along the line IV-IV in Fig. 2. Fig. 5 shows a front view of the second partition.

Fig 6 visar en frontvy av den första skiljeväggen. 'i längdriktningen anordnad ångavskiljningstrumma 3, från vilken fall- svid bottnen, sidoväggarna och taket. Alla dessa L-formiga rör 6 är 1402370-sp 4 ,gDen med naturlig cirkulation arbetande vattenrörångpannan enligt fig l och 2 har ett eldstadsrum l, som genomströmmas av upphettnings- gaserna i sin längdriktning. Till eldstadsrummet l är en konvektions- del eller beröringsupphettningsdel ansluten, som vid det visade ut- föringsexemplet består av två gasstråk 2, 2". Ångalstraren har en rör 4 leder till en undre, i längdriktningen placerad fördelare 5, vilken sträcker sig utmed hela pannans längd.Fig. 6 shows a front view of the first partition. 'longitudinally arranged steam separation drum 3, from which the bottom, the side walls and the roof fall off. All these L-shaped pipes 6 are 1402370-sp 4, gD the natural circulation water pipe boiler according to Figs. 1 and 2 has a fireplace space 1, which is flowed through by the heating gases in its longitudinal direction. Connected to the fireplace room 1 is a convection part or a touch heating part, which in the embodiment shown consists of two gas strips 2, 2 ". The steam generator has a pipe 4 leading to a lower, longitudinally placed distributor 5, which extends along the entire boiler. length.

Utmed hela sin längd är eldstadsrummet 1 och beröringsupphett- ningsdelen eller konvektionsdelen 2, 2' beklädda med L-formiga rör 6 anslutna till den i längdriktningen liggande fördelaren S och till en övre, likaledes i längdriktningen anordnad samlare 7. Från samlaren 7 leder ångöverströmningsrör 8 till ângavskiljningstrumman 3. De L-formiga rörens 6 vid sidoväggarna liggande skänklar eller rörsträckor Ga är vertikala, medan de vid bottnen resp taket liggande rörsträckorna eller skänklarna_6b resp 6c är anordnade svagt uppåt snedställda mot samlaren 7, . 2 7 Pannan frontvägg (fig 3) är i sin helhet beklädd med rör eller tuber 10, vilka sträcker sig mellan de vid bottnen och taket anordnade rörsträckorna-6b resp 6c och av vilka några sträcker sig rakt mellan dessa båda rörsträckor och andra är bockade runt en brännaröppning 9.Along its entire length, the fireplace room 1 and the contact heating part or convection part 2, 2 'are lined with L-shaped pipes 6 connected to the longitudinally distributed distributor S and to an upper collector 7, also arranged in the longitudinal direction, steam overflow pipes 8 lead from the collector 7 to the steam separating drum 3. The legs or pipe sections Ga of the L-shaped pipes 6 lying at the side walls are vertical, while the pipe sections or legs_6b and 6c, respectively, lying at the bottom or the roof are arranged slightly upwards inclined towards the collector 7,. The front wall of the boiler (Fig. 3) is lined in its entirety with pipes or tubes 10, which extend between the pipe sections 6b and 6c arranged at the bottom and the roof, and some of which extend straight between these two pipe sections and others are bent around a burner opening 9.

Härvid bör påpekas, att denna pannvägg kan vara den enda pannväggen i pannan (dock kan bakväggen också komma ifråga), där sådana rör som rören 10 är raka utöver hela sin höjd mellan rörsträckorna 6b och 6c.It should be pointed out here that this boiler wall can be the only boiler wall in the boiler (however, the rear wall can also be considered), where such pipes as the pipes 10 are straight beyond their entire height between the pipe sections 6b and 6c.

Om man är noggrann kan man undvika de svårigheter, som har samband med svetsförbindningarna och som nämnts ovan i samband med rörelement, vilka är utformade nngefår likadana som denna vägg.If one is careful, one can avoid the difficulties which are associated with the welded joints and which have been mentioned above in connection with pipe elements which are designed to be similar to this wall.

Mellan eldstadsrummet l och beröringsgasstrâket 2 finns en skiljevägg (fig 6). Denna skiljevägg består till största delen av sin höjd av raka, tätt intill varandra anordnade rör ll, som utgår från en mellan sidoväggrörsträckorna 6a insatt tvärrör 12 och som mynnar i de vid taket anordnade rörsträckorna Gc. Tvärröret 12 matas med vatten från fördelaren 5 resp från den vid bottnen liggande rör- sträckan 6b med hjälp av tilloppsrör 13. Mellan rörsträckan 6b och tvärröret 12 finns ett rum l4.för genomströmning av gaser in i be- röringsgasstråket 2. ~Tilloppsrören 13 kan, såsom har visats för det från fördelaren. 5 utgående röret, med fördel vara så utformade, att en viss elasticitet för tvärröret l2 åstadkommas, så att icke heller rören ll utsättes för stora spänningar. ' I pannan konvektionsdel finns en andra skiljevägg (fig 5), vars tätt intill varandra anordnade rör 15 utgår från den vid bottnen 5 7l|02370~6 liggande rörsträckan 6b och mynnar i ett tvärrör 16, vilket är insatt mellan sidoväggrörsträckorna 6a. Från detta tvärrör 16 leder företrädes~ vis elastiskt utformade avloppsrör 17 till samlaren 7 resp till den taket bildande rörsträckan 6c. Även här finns ett utrymme 18 mellan tvärröret 16 och rörsträckan 6c, så att gaserna kan strömma in i beröringsgasstråket 2”.Between the fireplace room 1 and the contact gas strip 2 there is a partition (fig. 6). This partition wall consists for the most part of its height of straight, closely arranged pipes 11, which start from a transverse pipe 12 inserted between the side wall pipe sections 6a and which open into the pipe sections Gc arranged at the roof. The transverse pipe 12 is fed with water from the distributor 5 or from the pipe section 6b lying at the bottom by means of inlet pipe 13. Between the pipe section 6b and the transverse pipe 12 there is a space 140 for the flow of gases into the contact gas strip 2. The inlet pipes 13 can , as has been shown for it from the distributor. The outgoing pipe, advantageously be so designed that a certain elasticity of the transverse pipe 12 is achieved, so that the pipes 11 are not subjected to large stresses either. In the convection part of the boiler there is a second partition (Fig. 5), the tubes 15 arranged next to each other starting from the pipe section 6b lying at the bottom 577 and opening into a transverse pipe 16, which is inserted between the side wall pipe sections 6a. From this transverse pipe 16, preferably elastically designed drain pipes 17 lead to the collector 7 and to the pipe section 6c forming the roof, respectively. Here, too, there is a space 18 between the transverse pipe 16 and the pipe section 6c, so that the gases can flow into the contact gas strip 2 ”.

Gemensamt för de båda skiljeväggarna är, att förbindningsrör 19 leder från takrörsträckorna 6c till överströmningsrören 8 och att samlaren 7 är förbunden med fördelaren 5 med hjälp av oupphettade återströmningsrör 20, vilkas axlar ligger i ett av skiljeväggsrörens ll resp 15 axlar definierat plan. ^ I det i uppåtriktningen genomströmmade beröringsstråket 2 och i det i nedâtriktningen genomströmmade beröringsgasstrâket 2' finns konvektionsytor, som sträcker sig genom gasstrâktvärsnittet, Dessa konvektionsytor (fig 4) är t ex utformade av U-formiga rör 21, men istället för U-formiga rör kan man även ha meanderformigt bockade rör. Dessa U-formigt eller meanderformigt utformade rör 21 är vid sin inloppssida och sin utloppssida anslutna till de L-formiga rörens 6 sidoväggrörsträckor Ga på var sin sida om en strypskiva eller en till- slutningsskiva.Common to the two partitions is that connecting pipes 19 lead from the roof pipe sections 6c to the overflow pipes 8 and that the collector 7 is connected to the distributor 5 by means of unheated backflow pipes 20, the axes of which lie in a plane defined by the partitions of the partition pipes 11 and 15, respectively. In the upwardly flowing contact path 2 and in the downwardly directed contact gas path 2 'there are convection surfaces extending through the gas path cross section. These convection surfaces (Fig. 4) are for example formed of U-shaped tubes 21, but instead of U-shaped tubes you can also have meander-shaped bent pipes. These U-shaped or meander-shaped pipes 21 are connected at their inlet side and their outlet side to the side wall pipe sections Ga of the L-shaped pipes 6 on each side of a throttle plate or a closing plate.

För att förbättra tillförseln av vatten till de kraftigt upp- hettade konvektionsytorna Zl i det första beröringsgasstråket 2 kan en strypskiva eller tillslutningsskiva 22 finnas i den undre fördelaren 5, varvid denna stryp- eller tillslutningsskiva befinner sig i fördelaren mellan anslutningsställena för de till skiljeväggen ll hörande rörsträckorna 6a, 6b och de angränsande anslutningsstâllena för de till eldstadsrummet hörande rörsträckorna Ga, 6b. Genom lämplig anordning av fall- och återloppsrör finns härigenom en möjlighet till att tillföra vatten till dessa upphettningsytor 1 motsvarighet till upphettningsytornas vattenbehov, varvid denna vattentillförsel sker utan inverkan av eldstadsrumsrörens vattenbehov. Det kan vara fördelaktigt att anordna en ytterligare strypa eller tillslutnings- skiva 22' tätt efter anslutningsställena för den andra skiljeväggens 15 rörsträckor 6a, 6b.In order to improve the supply of water to the strongly heated convection surfaces Z1 in the first contact gas strip 2, a throttling disc or closing disc 22 can be present in the lower distributor 5, this throttling or closing disc being located in the distributor between the connection points of the partition wall 11 the pipe sections 6a, 6b and the adjacent connection points for the pipe sections Ga, 6b belonging to the fireplace room. By suitable arrangement of downcomers and return pipes, there is hereby a possibility of supplying water to these heating surfaces 1 corresponding to the water needs of the heating surfaces, whereby this water supply takes place without the influence of the water requirements of the fireplace room pipes. It may be advantageous to arrange an additional choke or closing plate 22 'close to the connection points for the pipe sections 6a, 6b of the second partition wall 15.

Vidare kan det vara fördelaktigt att anordna återloppsrör 20 icke blott i området för skiljeväggarna ll, 15 utan även vid nâgra få andra ställen utmed eldstadsrummets resp konvektionsdelens längd.Furthermore, it may be advantageous to arrange return pipes 20 not only in the area of the partitions 11, 15 but also at a few other places along the length of the fireplace room or the convection part.

De i fig 5 och 6 visade skiljeväggrörselementen kan naturligtvis vara utformade exakt likak så att man för skiljeväggen 15 använder samma element som för skiljeväggen ll, varvid elementen dock är vända 1so° .The partition pipe elements shown in Figs. 5 and 6 can of course be designed exactly the same so that the same element is used for the partition 15 as for the partition 11, the elements being turned 150 °.

Vidare kan en förvärmare av släta rör eller flänsrör vara insatt i det av de L-formiga rören 6 omslutna rummet.Furthermore, a preheater of smooth pipes or flange pipes can be inserted in the space enclosed by the L-shaped pipes 6.

Claims

'7402379-6 g PATENT REQUIREMENTS

A natural circulation water pipe boiler with a fireplace compartment (1), which is arranged to flow through in its longitudinal direction by heating gases and to which a touch heating part (2, 2 ') is connected, which touch heating part is separated from the fireplace room by means of a partition wall (ll), which has a gas passage (14), the bottom (6b), side walls (6a) and ceiling (6c) of the fireplace room and the touch heating element (2, 2 ') being along the fireplace room (6c); l) and the entire length of the contact heating part (2, 2 ') lined with uniformly shaped, substantially L-shaped tubes (6), which are connected to a lower-longitudinal distributor (5) and a, in relation to this diagonally opposite, upper, longitudinal collector (7), wherein the evaporating heating valves (21) extending transversely to the longitudinal axis of the boiler, the contact part of the boiler (2, 2 ') intersecting pipes (21) are connected to the pipes lying at the side walls. the distances (6a) of the L-shaped pipes (6) lying within the contact heating part are known from the fact that in the same vertical plane the evaporating heating surfaces (21) are connected with their inlet and outlet ends to those at the side walls. the pipe sections (Ga) of the L-shaped pipes (6) and that the boiler has at least one partition wall (15) extending over the entire width of the boiler, which divides the contact heating part (2, 2 ') into successive, in substantially opposite vertical paths of gas (2, 2 *) flowing through and which, like the partition (II) between the fireplace room (1) and the contact heating part (2, 2 '), consist of vertical pipes (15) extending only over a part of the the height of the L-shaped pipes (6) circumscribed and which are connected to the L-shaped pipes (6). g _ l

2. A boiler according to claim 1, characterized in that the heating surfaces arranged in the touch heating part consist of U-shaped bent pipes.

Boiler according to Claim 1, characterized in that the heating surfaces arranged in the touch heating part consist of meander-shaped bent pipes. 7

Boiler according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the gas permeability (14) in the partition wall (ll) arranged between the fireplace space (1) and the contact heating part (2) is arranged in the vicinity of the bottom of the boiler. '

Boiler according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the vertical pipes (11, 15) of the partitions are connected fv, 7402370-6 to a pipe (12; 16) connected to the side wall pipe sections (6a), which is arranged at a distance from the bottom or roof-forming pipe section (6b and 6c), respectively, and which is connected via several inlet and drain pipes (13 and 17, respectively) to the bottom and roof-forming pipe sections (6b and Gc) and / or to the the lower distributor (5) or the upper collector (7).

Boiler according to one of Claims 1 to 5, characterized in that an unheated return pipe (20) is conductively connected to the upper collector (7) and the lower distributor (5) in the region of the partitions (11, 15). ).

Boiler according to claim 6, characterized in that the axis of the return pipe (20) lies in a plane defined by the axes of the partition pipe (11, 15).

Boiler according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the lower distributor (5) has a throttling or closing plate (22) which is arranged between the connection point for those to the partition wall (11) between the fireplace space (1) and the touch heating part (2) belonging to the L-shaped pipe sections (6a, Gb) and the adjacent connection point for the L-shaped pipe sections belonging to the fireplace room (1) (Ga, 6b).

Boiler according to one of Claims 1 to 8, with a steam separation drum arranged in the longitudinal direction of the boiler, characterized in that the steam separation coil (3) is arranged substantially on the side of the boiler facing the lower distributor (5).

Boiler according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the upper collector (7) is connected in a manner known per se to the steam separation drum (3) via steam overflow pipes (8).

11. ll. Boiler according to Claim 9, characterized in that connecting pipes (19) extend from the pipe sections (6c) forming the roof to the overflow pipes (8). Cited PuaL1KAT1oNER = Germany 1,066,723 (36 c = 1o / 04), 1,604 us (36 c = 1o / 04)