DE1067827B

DE1067827B - Evaporator element for steam boiler or similar heat exchanger

Info

Publication number: DE1067827B
Application number: DEH31441A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Hingst
Original assignee: RUDOLF HINGST DIPL ING
Current assignee: RUDOLF HINGST DIPL ING
Priority date: 1957-10-24
Filing date: 1957-10-24
Publication date: 1959-10-29

Description

Verdampferelement für Dampfkessel oder ähnliche Wärmeaustauscher Die Erfindung betrifft ein Verdampferelement aus einem von mehreren Heizrohren durchzogenen, zylindrischen Wasserrohr mit je einem oberen und unteren Rohrboden und mit je einem oberen und unteren Arbeitsmittelanschluß zur Bildung von aus mehreren solchen Elementen zusammengesetzten Dampfkesseln oder ähnlichen Wärmeaustauschern.Evaporator element for steam boilers or similar heat exchangers Die The invention relates to an evaporator element made of one of several heating pipes traversed, cylindrical water pipe with one upper and one lower tube sheet and one each upper and lower work equipment connection for the formation of several such elements composite steam boilers or similar heat exchangers.

Es ist bekannt, die Heizflächen von Dampfkesseln aus Verdampferelementen zu bilden, die je aus einem von mehreren Heizrohren durchzogenen Wasserrohr bestehen, dessen Enden durch einen oberen und einen unteren Rohrboden, in denen die Enden der Heizrohre befestigt sind, verschlossen sind. Bei derartigen Verdampferelementen besteht die Schwierigkeit der Zu- und Abführung des Arbeitsmittels, das dem Wasserraum jedes einzelnen Verdampferelements durch eine besondere Zuführung zugeführt und das entstandene Dampf-Wasser-Gemisch durch eine besondere Ableitung abgeführt werden muß. Dieses ergibt eine umständliche bauliche Ausbildung besonders dann, wenn aus derartigen Verdampferelementen den Feuerraum eines Kessels begrenzende Rohrwände gebildet werden sollen. It is known that the heating surfaces of steam boilers consist of evaporator elements to form, each consisting of a water pipe with several heating pipes running through it, the ends of which by an upper and a lower tube sheet, in which the ends the heating pipes are attached, are closed. With such evaporator elements there is the difficulty of supplying and discharging the working medium that the water space each individual evaporator element is fed through a special feed and the resulting steam-water mixture can be discharged through a special discharge got to. This results in a cumbersome structural training especially when out such evaporator elements delimiting the furnace of a boiler pipe walls should be formed.

Ferner müssen besondere bauliche Vorkehrungen getroffen werden, die die Zuleitung der Rauchgase zu den Heizrohren sowie deren Ableitung ermöglichen, wie z. B. Rauchgaslenkkammern od. dgl. Furthermore, special structural precautions must be taken that enable the supply of the flue gases to the heating pipes and their discharge, such as B. flue gas control chambers or the like.

Diesem Bekannten gegenüber besteht die Erfindung darin. daß das zylindrische Wasserrohr oben und unten je einen mittleren Verlängerungs stutzen aufweist zum Anschluß an der Verteiler bzw. den Samm-1er und daß das Wasserrohr wie auch diese Stutzen von einem mittleren Heizrohr größeren Durchmessers als die übrigen Heizrohre durchzogen sind, welches außerdem den Verteiler und den Sammler durchragt. In relation to this acquaintance, the invention consists in this. that the cylindrical Water pipe above and below each have a middle extension nozzle for Connection to the distributor or the collector and that the water pipe as well as this Connection of a central heating pipe with a larger diameter than the other heating pipes are traversed, which also protrudes through the distributor and the collector.

Durch die erfindungsgemäß ausgebildeten Verdampferelemente lassen sich in besonders einfacher und vorteilhafter Weise mittels fluchtenden Aneinanderreihens mehrerer solcher Elemente gerade Feuerraumwände von Dampfkesseln bilden, von denen zwei derartige Rohrwände oder Rohrregister, mit Abstand nebeneinandergestellt, als Seitenwände des Feuerraumes dienen. Let through the evaporator elements designed according to the invention in a particularly simple and advantageous manner by lining up in alignment several such elements form straight furnace walls of steam boilers, of which two such pipe walls or pipe register, juxtaposed at a distance, as Side walls of the firebox are used.

Das Zusammensetzen mehrerer der erfindungsgemäßen Elemente zu einer Feuerraumrobrwand erfolgt einfach dadurch, daß die an den beiden Enden der Wasserrohre angeordneten Verlängerungsstutzen mit einem oberen Sammler und einem unteren Verteiler verbunden werden, wobei dann die mittleren Heizrohre größeren Durchmessers den Sammler und den Verteiler durchragen. The assembly of several of the elements according to the invention into one Combustion chamber wall is made simply by the fact that the two ends of the water pipes arranged extension piece with an upper collector and a lower distributor are connected, the central heating pipes of larger diameter then the collector and protrude through the distributor.

Bei einem Dampfkessel, dessen Feuerraumrohrwände aus den Verdampfungselementen nach der Erfindung gebildet werden, besitzen diese Feuerraum- rohrwände infolge der Vielzahl ihrer Heizrohre eine verhältnismäßig große Heizfläche. Dieses bietet die vorteilhafte Möglichkeit, Dampfkessel zu bauen von hoher Leistung und geringem Platzbedarf, wobei eine weitgehende Ausnutzung der fühlbaren Wärme der in der Feuerung erzeugten Feuergase erreicht wird. In the case of a steam boiler, the combustion chamber tube walls consist of the evaporation elements are formed according to the invention, have this furnace pipe walls as a result of the Many of their heating pipes have a relatively large heating surface. This is what the advantageous possibility of building steam boilers of high performance and small footprint, with extensive utilization of the sensible heat generated in the furnace Fire gases is reached.

Die Feuerraumrohrwände aus den erfindungsgemäß ausgebildeten Verdampferelementen haben außer einer ausreichenden Strahlungsheizfläche eine verhältnismäßig große B erührungsheizfiäche, wobei dann ein Kessel entsteht. der einen relativ großen Wasserinhalt aufweist, was in vielen Fällen von besonderem Vorteil ist. The furnace tube walls from the evaporator elements designed according to the invention apart from a sufficient radiant heating surface, they have a relatively large one Contact heating surface, which then creates a boiler. the one relatively large Has water content, which is of particular advantage in many cases.

Die Anordnung des mittleren Heizrohres größeren Durchmessers bei den Verdampferelementen wirkt sich dahingehend vorteilhaft aus, daß hierdurch ohne besondere Erhöhung des Zugwiderstandes den durch dieses abziehenden, in dem Heizrohrbündel bereits abgekühlten Rauchgasen zur Restabkühlung noch eine verhältnismäßig große Heizfläche dargeboten wird. The arrangement of the central heating pipe with a larger diameter the evaporator elements is advantageous in that this results in no special increase in the tensile resistance that is drawn off by this, in the heating tube bundle already cooled flue gases still have a relatively large amount for residual cooling Heating surface is presented.

Eine vorteilhafte Ausbildung eines Dampfkessels aus zu Rohrwänden zusammengefaßten Verdampferelementen nach der Erfindung besteht beispielsweise auch darin, daß die Rohrregister die Feuerraumwände bilden und so auf unteren Rauchgasumkehrkammern aufgesetzt sind. daß sowohl die mittleren Heizrohre als auch die Heizrohre kleineren Durchmessers der einzelnen Verdampferelemente in die Rauchgasumkehrkammern münden, während die mittleren Heizrohre der Verdampferelemente oben in eine Gasabzugskammer und die Heizrohre kleineren Durchmessers mit ihren oberen Enden in den Feuerraum münden. An advantageous design of a steam boiler from pipe walls summarized evaporator elements according to the invention also exists, for example in that the pipe registers form the furnace walls and so on the lower flue gas reversing chambers are put on. that both the central heating pipes and the heating pipes are smaller The diameter of the individual evaporator elements open into the flue gas reversal chambers, while the middle heating tubes of the evaporator elements go into a gas extraction chamber at the top and the heating pipes of smaller diameter with their upper ends into the furnace flow out.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar, außerdem eine Rohrwand und einen Dampfkessel aus erfindungsgemäßen Verdampferelementen. Es zeigt Fig. 1 ein Verdampferelement im Längsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine aus Verdampferelementen zusammengesetzte Rohrwand im Längsschnitt und Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen aus den Verdampferelementen gebildeten Dampfkessel. The drawing represents an embodiment of the subject matter of the invention as well as a pipe wall and a steam boiler according to the invention Evaporator elements. It shows Fig. 1 an evaporator element in longitudinal section, Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in FIG. 1, FIG. 3 shows a view of evaporator elements composite pipe wall in longitudinal section and FIG. 4 is a longitudinal section through a Steam boiler formed from the evaporator elements.

Das einzelne Verdampferelement besteht aus dem Wasserrohr 1-, das an beiden Enden durch Böden 2 abgeschlossen ist. Die Böden 2 haben eine mittlere kreisförmige Öffnung 3, die einen kleineren Durchmesser hat als das Wasserrohr 1. so daß die Böden 2 ringseheibenförmige Gestalt haben. Auf die Außenseite der Böden 2 sind die Stutzen 4 aufgesetzt. deren lichteWeite derjenigen der Bodenöffnung 3 entspricht, durch die der Wasserraum des Wasserrobres 1 nach beiden Seiten oberhalb der Böden 2 halsartig verlängert wird. Die Stutzen 4 münden in Verteiler bzw. The single evaporator element consists of the water pipe 1-, the is closed at both ends by floors 2. The floors 2 have a middle one circular opening 3 which is smaller in diameter than the water pipe 1. so that the bottoms 2 have an annular disk-shaped shape. On the outside of the floors 2 the nozzles 4 are attached. the clear width of which is that of the bottom opening 3 corresponds, through which the water space of the water tube 1 on both sides above the bottoms 2 is extended neck-like. The nozzles 4 open into distributors or

Sammler 5. in denen sie befestigt sind. Das Wasserrohr 1 mit seinen Stutzen 4 wird von einem mittig angeordneten Heizrohr 6 durchzogen. das die Verteiler bzw. Sammler 5 nach außen durchragt, dessen Enden an den Böden 2 befestigt sind und diese nach außen durchragen. Die Heizrohre 7 haben einen kleineren Durchmesser als das mittlere Heizrohr 6.Collectors 5. in which they are attached. The water pipe 1 with his Connection 4 is traversed by a centrally arranged heating pipe 6. that the distributors or collector 5 protrudes to the outside, the ends of which are attached to the floors 2 and these protrude to the outside. The heating tubes 7 have a smaller diameter than the middle heating pipe 6.

Zur Bildung von Rohrwänden aus den Verdaml)ferelementen werden mehrere derselben fluchtend nebeneinander angeordnet, wobei die Verlängerungsstutzen 4 in den Verteilern und Sammlern 5 befestigt sind. Die Verdampferelemente können je nach dem Erfordernis sowohl mit Abstand nebeneinander wie auch zur Bildung einer dichten Wand dicht nebeneinander angeordnet sein. In Fig. 3 wird z. B. eine Rohrwand aus den Verdampferelementen gezeigt, bei dem die AuBenwände der Wasserrohre 1 dicht aneinander liegen. Several the same arranged side by side, the extension pieces 4 in the distributors and collectors 5 are attached. The evaporator elements can depending on the requirement both with spacing next to each other as well as for the formation of a dense Wall be arranged close to each other. In Fig. 3, for. B. a pipe wall the evaporator elements shown, in which the outer walls of the water pipes 1 tight lie against each other.

Ein Dampfkessel aus Rohrwänden, die aus den erfindungsgemäßen Verdampferelementen gebildet sind, wird in Fig. 4 gezeigt. Die Rohrwände bilden die Feuerraumwände und sind auf die unteren Rauchgasumkehrkammern 8 aufgesetzt. Die mittleren Heizrohre 6 münden oben in eine gemeinsame Rauchgasabzugskammer 9, während die Heizrohre 7 mit ihren oberen Enden zwischen den Böden 2 und den oberen Sammlern 5 in den Feuerraum 10 münden. Die Rauchgasführung des auf diese Weise gebildeten Dampfkessels ist derart. daß die Rauchgase, die aus dem auf den Rost 11 verbrannten Brennstoff entwickelt werden, an den Wänden der die Begrenzung des Feuerraumes bildenden Wasserrohre 1 nach oben strö men, um dann in die in den Feuerraum 10 mündenden Heizrohre 7 einzutreten und diese nach unten zu durchziehen. Nach Durchzug dieser Heizrohre7 gelangen die Rauchgase in die Rauchgasumkehrkam- mer 8, wo sie in die mittleren Heizrohre 6 umgelenkt werden und nach oben zu der Rauchgasabzugskammehr 9 gelangen, auf der dieselben dann durch die Rauchgasabzugsöffnung 12 in den Fuchs entweichen. A steam boiler made of pipe walls, which consist of the evaporator elements according to the invention is shown in FIG. The pipe walls form the combustion chamber walls and are placed on the lower flue gas reversal chambers 8. The middle heating pipes 6 open at the top into a common flue gas exhaust chamber 9, while the heating pipes 7 with their upper ends between the floors 2 and the upper collectors 5 into the combustion chamber 10 run out. The flue gas routing of the steam boiler formed in this way is such. that the flue gases evolving from the fuel burned on the grate 11 on the walls of the water pipes forming the boundary of the combustion chamber 1 men upstairs to then enter the heating pipes 7 opening into the furnace 10 and pull it down. After passing through these Heizrohre7 reach the Flue gases in the flue gas reverser mer 8, where they are diverted into the central heating pipes 6 and go up to the flue gas exhaust chamber 9, on which the same then escape through the smoke outlet opening 12 into the fox.

Der in den Rohren entwickelte Dampf wird aus den oberen Sammlern 5 über eine Steigleitung 13 der Dampfwassertrommel 14 zugeführt, während das Wasser über Fallrohre 15 den unteren Verteilern 5 zufließt.The steam developed in the pipes is released from the upper headers 5 via a riser 13 of the steam water drum 14, while the water Flows to the lower distributors 5 via downpipes 15.

Aus den erfindungsgemäßen Verdampferelementen können auch Dampfkessel oder Wärmeaustauscher anderer Art als der oben beschriebene zusamrmengesetzt werden. Steam boilers can also be made from the evaporator elements according to the invention or heat exchangers other than the one described above are put together.

PATENTANSPR((HE 1. Vcrdampferelement, bestehend aus einem voll mehreren Heizrohren durchzogenen, zylindrischen Wasserrohr mit. je einem oberen und unteren Rohrboden sowie mit je einem oberen und unteren Arbeitsmittelanschluß zur Bildung von aus mehreren solchen Elementen zusammengesetzten Dampfkesseln oder ähnlichen Wärmeaustauschern, dadurch gekennzeichnet, daß das zvlindrische Wasserrohr (1) oben und unten je einen mittleren Verlängerungsstutzen (4) aufweist zum Anschlup an den Verteiler bzw. den Sammler und daß das Wasserrohr (1) wie auch diese Stutzen (4) von einem mittleren Heizrohr (6) größeren Durchmessers als die übrigen Heizrohre (7) durchzogen sind, welches außerdem den Verteiler und den Sammler durchragt. PATENT APPLICATION ((HE 1st evaporator element, consisting of one full several Cylindrical water pipe with. one upper and one lower each Tube sheet as well as with one upper and one lower working fluid connection each for formation of steam boilers or the like composed of several such elements Heat exchangers, characterized in that the cylindrical water pipe (1) at the top and below each has a middle extension piece (4) for connection to the Distributor or collector and that the water pipe (1) as well as this nozzle (4) from a central heating pipe (6) of larger diameter than the other heating pipes (7), which also protrudes through the distributor and the collector.

Claims

2. Pipe wall made of evaporator elements according to claim 1, characterized in that that the evaporator elements are arranged side by side in a manner known per se and with their upper and lower neck-like extension stubs (4) in distributors and collectors (5) are attached.

3. Steam boiler from evaporator elements according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the tubes form the furnace walls in a manner known per se and reversing chambers (8) are placed on the lower Rauchgasum, but so that both the middle heating tubes (6) and the heating tubes (7) of smaller diameter Evaporator elements open into this, while the central heating tubes (6) of the heating elements at the top in a flue gas exhaust chamber (9) and the heating pipes (7) of smaller diameter open with their upper ends in the combustion chamber (10).

Publications considered: German Patent No. 53 977; French Patent No. 1133106; British Patent No. 629 198; U.S. Patent No. 2,587,530.