DE1751641A1 - Zwangdurchlaufdampferzeuger mit aus vertikalen verschweissten Rohren gebildeter Wandberohrung und Verfahren zum Betrieb des Dampferzeugers - Google Patents

Description

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Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Zwangdurchlaufdampferzeuger mit aus vertikalen verschwelssten Rohren gebildeter Wandberohrung und Verfahren zum Betrieb des

Dampferzeugers

Die Erfindung betrifft einen Zwangdurchlaufdampferzeuger mit aus vertikalen verschweissten Rohren gebildeter Wandberohrung, die einen von Rauchgasen in vertikaler Richtung durchströmten Raum umgrenzen. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb des Dampferzeugers.

Bei Dampferzeugern kleinerer Leistung, d. h. in der Grössenordnung von 300 t Dampf pro Stunde, besteht die Schwierigkeit, einen relativ grossen Brennkammerumfang mittels des der kleinen Leistung entsprechenden Wasserstromes zu kühlen, ohne dass Rohre sehr kleiner Lichtweite verwendet werden müssen. Um diese Schv/lerigkeit zu umgehen, hat man bereits die V/andberohrung von Brennkammern schraubenlinienartig gewickelt. Diese Lösung erfordert einen grossen schweisstechnischen Aufwand und ist daher kostspielig. Eine andere Lösung besteht darin, eine Umwälzpumpe vorzusehen, mittels der dem im Zwangdurchlauf geführten Arbeitsmittel eins zusätzliche Arbeitsmittelmenge überlagert wird. Auch diese Lösung ist kostspielig.

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Eine weitere Lösung besteht noch darin, die Verdampferrohre vertikal anzuordnen und diese im Arbeitsmittelstrom so zu schalten, dass das Arbeitsmittel durch die Rohre einer Wand aufwärts geführt wird, dann durch die Rohre einer anderen Wand abwärts, danach durch die Rohre einer weiteren Wand wieder aufwärts geführt wird usw. Diese Lösung verlangt eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsmittels, um StrömungsStabilität bei allen Lasten zu gewährleisten, was einem grossen Druckabfall bei hoher Last oder zusätzliche Umwälzung bei Teillast bedingen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger der eingangs genannten Art zu schaffen, der die genannten Schwierigkeiten umgeht und keiner zusätzlichen Umwälzpumpe bedarf. Gelöst wird dies erfindungsgemäss dadurch, dass anstelle der üblichen, gekühlten Brennkammer mindestens eine ausserhalb des von der Wandberohrung umgrenzten Raumes befindliche und in diesen Raum mündende Brennkammer vorgesehen ist, dass ferner die Wandberohrung so in den Arbeitsmittelstrom geschaltet ist, dass sie mindestens einen Teil der Vorwärmerheizfläche bildet, und dass die Verdampferheizfläche sowie etwaige weitere Heizflächen in dem von der Wandberohrung umgrenzten Raum angeordnet sind. Durch diese Lösung wird eine durch Verdampferrohre gekühlte Brennkammer vermieden, indem die Verbrennung des Brennstoffes in separaten Brennkammern stattfindet, aus denen die heissen Rauchgase in den von der Wandberohrung umgrenzten Raum eintreten und dort erst mit den arbeits-

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mitteldurchströmten Rohren in Berührung gelangen. Dadurch, dass die Wandberohrung des erfindungsgemässen Dampferzeugers als Vorwärmerheizfläche geschaltet ist, besteht keine Gefahr von Strömungsinstabilität .J Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkammer eine vollständige Verbrennung stattfindet. Hierdurch wird erreicht, dass praktisch keine Flammenstrahlung im von der Wandberohrung umgrenzten Raum auftritt, wodurch weiter die Gefahr von Strömungsinstabilität in der Wandberohrung vermindert wird.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind etwaige weitere Vorwärmerheizflächen sowie die Verdampferheizflächen und gegebenenfalls Ueberhitzerheizflächen in Form von Rohrtafeln parallel zum Rauchgasstrom in dem von der Wandberohrung umgrenzten Raum angeordnet. Zweckmässig ist der von der Wandberohrung umgrenzte Raum im Querschnitt lang rechteckig und die Rohrtafeln sind parallel zur längeren Rechteckseite angeordnet. Dabei ist mindestens von

den der Mündung der Brennkammer am nächsten befindlichen Rohrtafeln jeweils die äusserste nahe der Berührung der ihr benachbarten Wand angeordnet. Auf diese Weise lässt sich die Wandberohrung in der Nähe des Austritts der heissen Rauchgase aus der Brennkammer gegen zu starken Wärraeeinfall schützen.

Eine besonders zweckmässige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Brennkammer eine keramisch ausgekleidete Wirbel-

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brennkammer ist. Bei Verwendung von Wirbelbrennkammern ergibt sich eine kompakte Bauweise des Dampferzeugers.

Zwei Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Dampferzeuger in Turmbauart, Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie A - B in Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht des Dampferzeugers nach Fig. 1 und

Flff. 4 einen Längsschnitt durch einen Dampferzeuger, dessen oberer Teil gegenüber dem Beispiel nach Fig. 1 bis 3 abgewandelt ist.

Gemäss Fig. 1 weist der als Ganzes mit 1 bezeichnete Zwangdurchlaufdampferzeuger eine Vorderwand 2, eine Rückwand 3 und zwei Seitenwände 4 und 4¹ auf, die einen Raum von lang rechteckigem Querschnitt umgrenzen. Die vier Wände 2, 3, 4 und 4' werden von vertikalen Rohren gebildet, die miteinander verschwelest sind, sei es direkt oder durch zwischen ihnen vorgesehene Stege oder Flossen. Der Boden 5 des Dampferzeugers besteht ebenfalls aus Rohren, die mit einer Keramikschicht 5· bedeckt sind. Am oberen Ende des Dampferzeugers geht die Wandberohrung in eine pyramidenstumpfartlge Decke 6 über, an die sich ein Kamin 7 anschliesst, der beispiels-

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_ 5 weise aus Blech besteht.

Am unteren Ende des Dampferzeugers sind ausserhalb des von der Wandberohrung 2, 3, 4 und 4¹ umgrenzten Raumes an den Wänden 2 und 3 je fünf Wirbelbrennkammern 10 vorgesehen, die keramisch ausgekleidet sind und die in den von der Wandberohrung begrenzten Raum münden. Die Wirbelbrennkammern 10 sind dabei einander paarweise gegenüber liegend angeordnet. Im Bereich der Mündungen der ^ Brennkammern 10 sind die Rohre der Wände 2 und 3 in an sich bekannter, nicht näher dargestellter Weise aus der Wandebene nach aussen herausgebogen. Die in den Wirberbrennkammern 10 entstehenden Rauchgase treten in den Raum 8 ein und durchströmen den Dampferzeuger in vertikaler Richtung. Oberhalb der Wirbelbrennkanmern sind in dem von der Wandberohrung umgrenzten Raum Rohrtafeln angeordnet, die parallel zum Rsuchgasstrom und parallel zu der längeren Rechteckseite liegen. Die den Wirbelbrennkammern am nächsten befindlichen Rohrtafeln 11 bilden eine Verdampferheiz- ä fläche, während die im Rauchgasstrom darauf folgenden Rohrtafeln eine Endüberhitzerheizfläche bilden. Im Rauchgasstrom hinter den Rohrtafeln 12 folgt ein freier Raum 16, der Reir.igungs- und Kontrollzwecken dient. Die Höhe des Raumes entspricht der Höhe der Rohrtafeln. Dadurch lassen sich die Rohrtafeln leicht durch Anheben oder Absenken kontrollieren und gegeberyTalls reparieren. In Rauchgasstromrichtung hinter dem Raum 16 folgen Rohrtafeln 13 und 14, die eine ZwischenUberhitzerheizfläche bzw. eine Vorüberhitzerheiz-

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fläche bilden. Es folgt dann wieder ein freier Reinigungs- und Kontrollraum 17, hinter dem Rohrtafeln 15 angeordnet sind, die eine weitere Vorwärmerheizfläche darstellen. Die jeweils äussersten Rohrtafeln jeder Grupsse sind nahe an der benachbarten Wandberohrung angebracht, um diese gegen zu starken Wärmeeinfall vom Rauch-

gas her abzuschirmen.

In Fig. 3 ist die Führung der vertikalen Rohre näher dargestellt,

wo/zwei Rohrstränge durch je eine dicke Linie hervorgehoben sind. Der in Fig. 3 vordere Rohrstrang entspringt der strichpunktiert dargestellten Rohrtafel 15 und beginnt mit dem die Seitenwand 4 bekleidenden Rohrabschnitt 20, der vom Arbeitsmittel von oben nach unten durchströmt wird. Der Rohrabschnitt 20 setzt sich am unteren Ende als Bodenrohr 21 fort, das in Fig. 3 nur schematisch angedeutet ^t und in Wirklichkeit tiefer liegt. An das Bodenrohr 21 schliesst sich der in der Vorderwand 2 liegende vertikale Rohrabschnitt 22 an, der dann in den schräg verlaufenden Rohrabschnitt 23 der Decke 6 übergeht. Anschliessend folgt ein waagrechter Rohrabschnitt 24 der Decke 6, der sich dann in einem schräg verlaufenden Rohrabschnitt 25 der Decke fortsetzt. Dieser Deckenberohrung folgt dann ein in der Rückwand 3 liegender Rohrabschnitt 26, aus dem das Medium in nicht dargestellter Weise in die Rohrtafeln 11 " der Verdampferheizfläche geleitet wird. .Entsprechend sind auch die übrigen Rohre der Wandberohrung angeordnet und geschaltet. Damit ergibt sich, dass die gesamte Wandberohrung eine Vorwärmerheizflfiche

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ist, in der keine Verdampfung auftritt.

Infolge des lang rechteckigen Querschnitts des Dampferzeugerraumes erhalten die Bohrtafeln 11 bis 15 eine grosse Länge, so dass, wenn die Rohrabschnitte der Tafeln waagrecht angeordnet sind, nur wenig Rohrbogen in den Rohrtafeln vorgesehen werden müssen. Die Rohrtafeln hängen an nicht gezeichneten Tragrohren, die vorzugsweise den Vorwärmerwandrohren im Arbeitsmittelstrom vorgeschaltet sind. Die Rohrtafeln 11 bis 15 können unter sich gleich ausgebildet sein. Es ist auch möglich, die Rohrtafeln zweier Heizflächen ineinander zu verschachtein, d.h. sie so anzuordnen, dass im Querschnitt gesehen beispielsweise die Tafeln 13 und 14 einander abwechseln. I Zur Verbesserung der Strömung des Rauchgases im obersten Teil des Dampferzeugers sind gemäss Fig. 4 an den Wänden 2 und 3 horizontale Rohrstutzen 30 angebracht. Der

in oberste Teil der Wände 2, 3, 4 und 4« sowie die Decke 6¹ sind/Blech ausgeführt und nicht durch wasserdurchflossene Rohre gekühlt. Die vertikale Wandberohrung endet und beginnt in Sammlern bzw. Verteilern 31, 32 sowie in nicht gezeichneten Verteilern für die Rohre der Seitenwände.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist das Hindurchführen der Tragrohre durch die Decke 6' einfacher als bei der AusfUhrungsforni nach Fig. 1 bis 3.

Es ist auch möglich, nur eine Brennkammer am unteren Ende des

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Dampferzeugers ausserhalb des von der Wandberohrung umgrenzten Raumes anzubringen, wobei dann die Berührung des untersten Teiles der der Mündung der Brennkammer gegenüberliegenden Wand - falls erforderlich - mit einer Keramikschicht bedeckt werden kann.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   Zwangdurchlaufdampferzeuger mit aus vertikalen verschweissten Rohren gebildeter Wandberohrung, die einen von Rauchgasen in vertikaler Richtung durchströmten Raum umgrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine ausserhalb des von der Wandberohrung umgrenzten Raumes befindliehe und in diesen Raum mündende Brennkammer vorgesehen ist, dass ferner die Wandberohrung so in den Arbeitsmittelstrom geschaltet ist, dass sie mindestens einen Teil der Vorwärmerheizfläche bildet, und dass die Verdampferheizfläche sowie etwaige weitere Heizflächen in dem von der Wandberohrung umgrenzten Raum angeordnet sind.
2. 2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass etwaige weitere Vorwärmerheizflächen sowie die Verdampferheizfläche und gegebenenfalls Ueberhitzerheizflächen in Form von Rohrtafeln parallel zum Rauchgasstrom in dem von der Wandberohrung umgrenzten Raum angeordnet sind.
3. 3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Wandberohrung umgrenzte Raum im Querschnitt lang rechteckig ist und die Rohrtafeln parallel zur längeren Rechteckseite angeordnet sind.
4. 4. Dampferzeuger nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,

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   dass mindestens von den der Mündung der Brennkammer am nächsten befindlichen Rohrtafeln jeweils die äusserste nahe der Berührung der ihr benachbarten Wand angeordnet ist.
5. 5. Dampferzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Rohrtafeln bildenden Rohre quer zum Rauchgasstrom liegen.
6. 6. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer eine keramisch ausgekleidete Wirbelbrennkammer ist.
7. 7. Verfahren zum Betrieb eines Dampferzeugers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkammer eine vollständige Verbrennung stattfindet.
8. 8. Dampferzeuger nach Anspruch 1,mit mehreren Brennkammern, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammern an einander gegenüberliegenden Wänden derart angeordnet sind, dass die Mündungen der einander gegenüber befindHohen Brennkammern paarweise auf der gleichen Achse sind.

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