WO2000060284A1 - Dampferzeuger - Google Patents

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WO2000060284A1
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steam
pressure
structural bodies
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Inventor
Friedrich Roth
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Friedrich Roth
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B27/00—Instantaneous or flash steam boilers
    • F22B27/14—Instantaneous or flash steam boilers built-up from heat-exchange elements arranged within a confined chamber having heat-retaining walls

Definitions

  • the invention relates to a steam generator for extracting superheated steam from heated gases.
  • Steam generators have become known in many embodiments.
  • the main feature is a pressure vessel in very different designs, into which the feed water is injected.
  • hot gases in particular flue gases, are brought up to the pressure wall.
  • the object of the invention is to provide a steam generator which has a particularly high efficiency and a very low water volume.
  • well thermally conductive structural bodies are arranged in a pressure tube, which are connected to one another and to the pressure tube wall in a heat-conducting manner.
  • structural bodies are melted onto the outer wall of the pressure pipe, through which the heat carrier, a hot gas, flows.
  • Embodiments of the invention are described with reference to FIGS. 1 and 2 of the drawing.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a pressure pipe system for steam generation
  • Fig. 2 shows a section through a spherical steam generator.
  • Fig. 1 denotes a pressure pipe which carries flanges 2 and 3 at its ends.
  • the interior of the pressure tube 1 is filled with structural bodies 4 which are connected to one another and to the wall of the pressure tube 1 by heat contacts with good thermal conductivity.
  • a hollow body 5 made of sheet metal is arranged, which is closed at the top and bottom by annular disks 6, 7.
  • a nozzle 8 is used for hot gas supply, another nozzle 9 discharges the cooled gas.
  • the hollow body 5 is filled with structural bodies 10 which have close thermal contact with each other and with the pressure pipe 1.
  • the hot, entering gas gives its heat to the structure via the structural bodies 10 and 4
  • Pressure pipe 1 from top to bottom flowing water, converts it to steam and overheats it. The conversion of water to steam takes place in the upper area of the pressure pipe 1.
  • the pressure tube 1 can be provided on the outside or also on the inside with fins made of highly thermally conductive metal.
  • the structural bodies are then connected both to the exposed part of the pressure pipe wall and to the ribs.
  • the pressure pipe can also be arranged outside while the hot gas flows through the interior.
  • this solution would require much larger areas under pressure.
  • a spherical steam generator is shown in longitudinal section.
  • Pressure body is a hollow ball 10, in which structural bodies 11 are embedded.
  • the outside space is filled with comparatively coarse-grained structural bodies 12.
  • a sheet metal jacket 13 represents the conclusion to the outside.
  • the feed water is injected through a high pressure line 14 into the center of the steam generator.
  • the resulting steam is discharged via pipes 15 and 16.
  • the hot gas is supplied via the pipe socket 17 and, after cooling, is discharged using the pipe socket 18.
  • the structural bodies can be designed in very different ways. For example, you can use sintered bodies in spherical, cylindrical or conical shape. Balls or cones made of solid iron, bronze, brass or copper are also possible.
  • the flow directions given in the exemplary embodiments are only to be regarded as preferred directions.
  • the water in FIG. 1 could also be supplied from below if the hot gas direction was then also reversed.
  • a more or less horizontal steam and hot gas flow is also conceivable.
  • the steam generator described reacts quickly to changes in load and can be constructed very compactly because preheating, evaporation and overheating of the water or water vapor take place in a single homogeneous component. Tests have shown that a heat flow of about 40 kW per liter of steam space volume can be transferred.
  • Hollow body, 7 disks, 9 sockets 0 hollow ball 1 structure body 2, structure body 3 sheet metal jacket 4 high pressure line 5, steam pipes 7, 18 pipe sockets

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Dampferzeuger zur Gewinnung von Heissdampf aus erhitzten Gasen. Aufgabe der Erfindung ist es, den Wärmeübergang zu verbessern und das Bauvolumen zu verkleinern. Dies gelingt erfindungsgemäss dadurch, dass in einem Druckrohr (1) wärmeleitende Strukturkörper (4) angeordnet sind, die unter sich und mit der Wand wärmeleitend verbunden sind und dass an die Aussenwand des Druckrohres Strukturkörper (10) angeschmolzen sind, die von einem Heissgas durchströmt sind.

Description

Dampferzeuger
Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger zur Gewinnung von Heißdampf aus erhitzten Gasen. Dampferzeuger sind in vielen Ausführungsformen bekannt geworden. Hauptmerkmal ist ein in ganz unterschiedlichen Bauformen gestalteter Druckbehälter, in den das Speisewasser eingepreßt wird. Auf der Niederdruckseite werden Heißgase, insbesondere Rauchgase, an die Druckwand herangeführt. Um den Wärmeübergang zu verbessern, ist es bekannt, die Druckbehälterwand, im allgemeinen ein Rohrsystem, durch Rippen oder dergl. in der Oberfläche zu vergrößern.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dampferzeuger zu schaffen, der einen besonders hohen Wirkungsgrad und ein sehr geringes Wasservolumen aufweist.
Erfindungsgemäß werden in einem Druckrohr gut wärmeleitende Strukturkörper angeordnet, die unter sich und mit der Druckrohrwand wärmeleitend verbunden sind. Zusätzlich werden an die Außenwand des Druckrohres Strukturkörper angeschmolzen, die von dem Wärmeträger, einem Heißgas, durchströmt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Fig. 1 und 2 der Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Druckrohrsystem zur Dampferzeugung,
Fig. 2 einen Schnitt durch einen kugelförmigen Dampferzeuger.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Druckrohr bezeichnet, das an seinen Enden Flansche 2 und 3 trägt.
Der Innenraum des Druckrohres 1 ist mit Strukturkörpern 4 ausgefüllt, die untereinander und mit der Wand des Druckrohres 1 durch Schmelzkontakte gut wärmeleitend verbunden sind. Auf der Außenseite des Druckrohres 1 ist ein aus Blech bestehender Hohlkörper 5 angeordnet, der oben und unten durch kreisringförmige Scheiben 6,, 7 abgeschlossen ist.
Ein Stutzen 8 dient der Heißgaszufuhr, ein weiterer Stutzen 9 leitet das abgekühlte Gas ab.
Der Hohlkörper 5 ist mit Strukturkörpern 10 ausgefüllt, die unter sich und zum Druckrohr 1 hin engen Wärmekontakt haben. Das heiße, eintretende Gas gibt seine Wärme über die Strukturkörper 10 und 4 an das im
Druckrohr 1 von oben nach unten strömende Wasser ab, wandelt es in Dampf um und überhitzt ihn. Die Umwandlung von Wasser in Dampf findet im oberen Bereich des Druckrohres 1 statt.
Um die Wärmeübertragung noch weiter zu verbessern, kann das Druckrohr 1 auf der Außenseite oder auch auf der Innenseite mit Rippen aus gut wärmeleitfähigem Metall versehen sein. Dabei sind dann die Strukturkörper sowohl mit dem freiliegenden Teil der Druckrohrwand als auch mit den Rippen verbunden.
Alternativ kann das Druckrohr auch außen angeordnet sein, während das Heißgas den Innenraum durchströmt. Diese Lösung würde aber wesentlich größere druckbeanspruchte Flächen erfordern.
In Fig. 2 ist ein kugelförmiger Dampferzeuger im Längsschnitt dargestellt. Der
Druckkörper ist eine Hohlkugel 10, in die Strukturkörper 11 eingebettet sind. Der
Außenraum ist mit vergleichsweise grobkörnigen Strukturkörpern 12 angefüllt. Ein Blechmantel 13 stellt den Abschluß zum Außenraum dar.
Das Speisewasser wird durch eine Hochdruckleitung 14 in das Zentrum des Dampferzeugers eingespritzt. Der entstehende Dampf wird über die Rohre 15 und 16 abgeleitet. Das Heißgas wird über den Rohrstutzen 17 zugeleitet und nach Abkühlung mit Hilfe des Rohrstutzens 18 abgeführt.
Die Strukturköφer können ganz verschiedenartig ausgebildet sein. Beispielsweise kann man Sinterköφer in Kugel-, Zylinder- oder Kegelform benutzen. Auch Kugeln oder Kegel aus massivem Eisen, Bronze, Messing oder Kupfer sind möglich.
Wichtig bei der Verarbeitung dieser Strukturköφer ist es, daß diese Köφer untereinander und mit den Druckrohren oder Druckbehältern gut wärmeleitfähig verbunden sind. Dies kann durch Sinterung, Schweißung, Hartlötung oder Veφressung geschehen.
Die in den Ausfuhrungsbeispielen angeführten Durchströmungsrichtungen sind nur als bevorzugte Richtungen anzusehen. So könnte das Wasser in Fig. 1 auch von unten zugeführt werden, wenn dann auch die Heißgasrichtung umgedreht wird. Auch eine mehr oder weniger waagrechte Dampf- und Heißgasführung ist denkbar. Der beschriebene Dampferzeuger reagiert schnell auf Laständerungen und kann sehr kompakt aufgebaut werden, weil in einem einzigen homogenen Bauteil eine Vorwärmung, Verdampfung und Überhitzung des Wassers bzw. Wasserdampfes erfolgt. Versuche haben ergeben, daß man einen Wärmestrom von etwa 40 kW pro Liter Dampfraumvolumen übertragen kann.
Bezugszeichenliste
Druckrohr , 3 Flansche
Strukturköφer
Hohlköφer , 7 Scheiben , 9 Stutzen 0 Hohlkugel 1 Strukturköφer 2, Strukturköφer 3 Blechmantel 4 Hochdruckleitung 5, Dampfrohre 7, 18 Rohrstutzen

Claims

Ansprüche
1. Dampferzeuger zur Gewinnung von Heißdampf aus erhitzten Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Druckrohr (1) wärmeleitende Strukturköφer (4) angeordnet sind, die unter sich und mit der Wand wärmeleitend verbunden sind und daß an die Außenwand des Druckrohres (1) Strukturköφer (10) angeschmolzen sind, die von einem Heißgas durchströmt sind.
2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dampferzeugung dienendes Speisewasser das Druckrohr (1) mit seinen Struktkurköφern (4) in der einen Richtung durchströmt und daß das Heißgas in der entgegengesetzten Richtung an den äußeren Strukturköφem ( 10) vorbeigeführt wird.
3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisewasser von oben in die Strukturköφer (4) eingespritzt wird und daß das Heißgas einen das Druckrohr (1) umschließenden Hohlzylinder (5) von unten nach oben durchströmt.
4. Dampferzeuger nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturköφer (4) in der Nähe des Wassereintritts grobkörnig und im Dampfbereich feinkörnig sind.
5. Dampferzeuger nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrohr (1) innen und/oder außen mit Rippen zur Erhöhung der Wärmeübertragung ausgerüstet ist.
6. Dampferzeuger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Strukturköφer (1 1) in einem kugelförmigen Druckbehälter (10) angeordnet sind, der außen von weiteren StrukturkÖφem (12) umgeben ist.
7. Dampferzeuger nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Strukturköφer Sinterköφer eingesetzt sind.
8. Dampferzeuger nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Strukturköφer Kugeln eingesetzt sind.
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