DE20109157U1

DE20109157U1 - Water tube boiler

Info

Publication number: DE20109157U1
Application number: DE20109157U
Authority: DE
Original assignee: Erk Eckrohrkessel GmbH
Current assignee: Hellwig Udo Prof Dr De
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2002-01-03
Anticipated expiration: 2011-06-01

Description

Patentanwälte Erich und Nem ERK204GBM271 B1Patent attorneys Erich and Nem ERK204GBM271 B1

WasserrohrkesselWater tube boiler

Die Erfindung betrifft einen mit Strukturrohren ausgestatteten Wasserrohrkessel zum Erzeugen von Dampf oder Heißwasser mit einem im Feuerraum angeordneten Brenner oder einem Rost zum Verbrennen von festen, vorzugsweise fossilen Brennstoffen sowie im Feuerraum senkrecht angeordneten Rohren.The invention relates to a water tube boiler equipped with structural tubes for generating steam or hot water with a burner arranged in the combustion chamber or a grate for burning solid, preferably fossil fuels and tubes arranged vertically in the combustion chamber.

Es ist bekannt, Wasserrohrkessel mit senkrecht verlaufenden Rohren auszuführen. Die DE C2 27 43 687 offenbart einen Wasserrohrkessel mit einem von Heizgasen längs durchströmten Feuerraum und einem daran anschließenden Berührungsteil, in dem die Rohrtrennwände teilweise senkrecht zur Kessellängsachse angeordnet sind. Im Bereich des Berührungsteils sind partiell horizontal verlaufende Rohre angeordnet, um in seinem Konvektionsbereich eine Wärmeübertragung in ausreichendem Maße zu ermöglichen.It is known to design water tube boilers with vertically running tubes. DE C2 27 43 687 discloses a water tube boiler with a combustion chamber through which heating gases flow longitudinally and an adjoining contact part in which the tube partitions are partially arranged perpendicular to the longitudinal axis of the boiler. Partially horizontally running tubes are arranged in the area of the contact part in order to enable sufficient heat transfer in its convection area.

Weiterhin zeigt die DE C2 32 26 483 einen Wasserrohrkessel mit im Berührungsteil senkrecht verlaufenden Rohren, in dem eine Auflagerung für rüttelbare Heizelemente dargestellt ist. In der DE Ul 295 10 560.7 ist ein beulstrukturiertes senkrecht oder schräg stehendes Absorberrohr beliebiger Geometrie beschrieben worden, dessen Rohrmantel mit regelmäßig versetzt bzw. unregelmäßig angeordneten Beulen unterschiedlicher Beultiefe und Beulrandform versehen ist. Dem Absorberrohr wird mit der eingearbeiteten Beulstrukturierung ein verbesserter Wärmeübergang zugeordnet, mit dem eine permanente Störung der Grenzschichten durch tangentiale und radiale Vermischungsvorgänge gegenüber Glattrohren der Betrieb eines Absorbers realisiert werden kann.
Es wurde gefunden, und in der Anmeldung &ldquor;Wärmetauscher", amtliches Aktenzeichen 100 16 007.7 beansprucht, einen Wärmetauscher mit strukturierten Rohren auszurüsten, der zwei Züge aufweist und ist mit parallel zueinander verlaufenden, strukturiert ausgeführten Wärmetaucherrohren bestückt. Seine Längsmittenachse ist horizontal gerichtet und mit dem Feuerraum ein erster Zug ausgebildet. Mit der Anordnung eines zweiten Zuges mit strukturiert gebildeten Wärmetauscherrohren ist der Wärmetauscher vervollständigt. Die Rohre folgen hier der Hauptströmungsrichtung der Rauchgase. Die Rohre sind bei diesem Aggregat von den Rauchgasen durchzogen und geben ihre Wärme an das sie an ihrer Außenfläche umschließende Kesselwasser ab.Furthermore, DE C2 32 26 483 shows a water tube boiler with vertically running tubes in the contact part, in which a support for vibratable heating elements is shown. DE Ul 295 10 560.7 describes a dent-structured vertical or inclined absorber tube of any geometry, the tube casing of which is provided with regularly offset or irregularly arranged dents of different dent depths and dent edge shapes. The absorber tube is assigned an improved heat transfer with the incorporated dent structure, with which a permanent disturbance of the boundary layers through tangential and radial mixing processes can be achieved in comparison to smooth tubes in the operation of an absorber.
It was found, and claimed in the application "Heat exchanger", official file number 100 16 007.7, to equip a heat exchanger with structured tubes, which has two passes and is equipped with structured heat exchanger tubes running parallel to each other. Its longitudinal center axis is horizontal and a first pass is formed with the combustion chamber. The heat exchanger is completed with the arrangement of a second pass with structured heat exchanger tubes. Here, the tubes follow the main flow direction of the flue gases. In this unit, the flue gases pass through the tubes and give off their heat to the boiler water surrounding them on their outer surface.

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Die US PS 1,235,764 stellt die Ausbildung von profilierten Rohr- bzw. Wärmetauscherflächen in einem Dampfgenerator vor. Die Wärmetauscherflächen sind dabei nur an den Außenflächen strukturiert, um die für den Wärmeübergang notwendigen Flächen zu vergrößern. Die WO 00/42352 offenbart in einem Dampferzeuger die Anordnung von gasdicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten Verdampferrohren, wobei jeweils eine Anzahl der Verdampferrohre parallel mit dem Strömungsmedium beaufschlagt worden ist.US Patent 1,235,764 presents the design of profiled tube or heat exchanger surfaces in a steam generator. The heat exchanger surfaces are structured only on the outer surfaces in order to increase the surface area required for heat transfer. WO 00/42352 discloses the arrangement of vertically arranged evaporator tubes welded together in a gas-tight manner in a steam generator, with a number of the evaporator tubes each being supplied with the flow medium in parallel.

Die Kesselausbildungen der im Stand der Technik bekannten Art weisen den Nachteil auf, dass ihre Berührungsheizflächenbereiche großdimensioniert sind und der Wärme-Übergang vom Heizungsmedium, also dem Rauchgas, auf das zu erwärmende Wasseroder Wasserdampfgemisch nicht intensiv zur Ausnutzung gelangt. Weiterhin sind die Kessel in ihrer Längsausdehnung großdimensioniert, äußerst materialintensiv und ihre äußeren Konturen ungleichmäßig.The boiler designs of the type known in the prior art have the disadvantage that their contact heating surface areas are large and the heat transfer from the heating medium, i.e. the flue gas, to the water or water vapor mixture to be heated is not utilized intensively. Furthermore, the boilers are large in their longitudinal dimension, extremely material-intensive and their external contours are uneven.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mit Strukturrohren ausgestatteten Wasserrohrkessel zum Erzeugen von Dampf oder Heißwasser mit einem im Feuerraum angeordneten Brenner oder Rost zum Verbrennen von festen, vorzugsweise fossilen Brennstoffen sowie im Feuerraum senkrecht angeordneten Rohren zu schaffen, der ein geringes Körpervolumen aufweist, mit hoher energetischer Wirtschaftlichkeit gefahren werden kann sowie vorteilhafte Fertigungs- und Montagetechnologie bedingt.The invention is based on the object of creating a water tube boiler equipped with structural tubes for generating steam or hot water with a burner or grate arranged in the combustion chamber for burning solid, preferably fossil fuels and tubes arranged vertically in the combustion chamber, which has a small body volume, can be operated with high energy efficiency and requires advantageous manufacturing and assembly technology.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen mit Strukturrohren ausgestatteten Wasserrohrkessel zum Erzeugen von Dampf oder Heißwasser, mit einem Feuerraum sowie einem Berührungsheizflächenbereich gelöst, dessen Berührung mit seinen Rohrachsen vollständig der Hauptströmungsrichtung der Rauchgase entsprechend ausgeführt, und dessen Konvektionsbereich mit dicht an dicht gestellt verlaufenden Rohren gleicher Länge ausgestattet ist, wobei der Feuerraum sowie der Berührungsheizflächenbereich über eine gleiche Höhen und Breitenerstreckung verfügen und eine glattwandig verlaufende, quaderförmige Gestalt des Wasserrohrkessels ausgebildet ist.According to the invention, the object is achieved by a water tube boiler equipped with structural tubes for generating steam or hot water, with a combustion chamber and a contact heating surface area, the contact with its tube axes being designed entirely in accordance with the main flow direction of the flue gases, and the convection area being equipped with tubes of the same length arranged close together, wherein the combustion chamber and the contact heating surface area have the same height and width and a smooth-walled, cuboid shape of the water tube boiler is formed.

Die Erfindung ist vorteilhaft ausgeführt, indem der Berührungsheizflächenbereich, mit eingeschlossenem Konvektionsbereich, unter Auslassung eines Gasstrahlungsraumes, unmittelbar hinter dem Feuerraum angeschlossen ist. Die Erfindung ist dadurchThe invention is advantageously implemented in that the contact heating surface area, with enclosed convection area, is connected directly behind the combustion chamber, omitting a gas radiation space. The invention is thereby

vorteilhaft ausgestaltet, dass der Berührungsheizflächenbereich mit eingeschlossenem Konvektionsbereich im Feuerraum angeordnet, von diesem umschlossen ist. Eine weitere Ausgestaltungsform ist darin zu sehen, dass der Berührungsheizflächenbereich mit eingeschlossenem Konvektionsbereich im Feuerraum angeordnet, von diesem an mindestens zwei Seiten umschlossen und mindestens mit einer gemeinsamen Rückseite begrenzt ist. Eine Ausgestaltungsform der Erfindung wird darin gesehen, dass der Konvektionsbereich über Rohre und Rohwände verfügt, die vertikal gerichtet, mit gleichen Längen die gesamte Höhe seines Raumes ausfüllend, von oben hängend oder aufgestellt, der Hauptrichtung der Rauchgase folgend, angeordnet sind. Eine weitere Ausgestaltungsform erhält die Erfindung dadurch, dass der Konvektionsbereich über Rohre und Rohrwände verfügt, die horizontal erstreckt, den Konvektionsbereich im Innenraum ausfüllend, in gleicher Richtung wie die Hauptströmungsrichtung gestellt, angeordnet sind. Der Wasserrohrkessel erhält weiterhin eine sinnvolle Ausgestaltung dadurch, das der Berührungsheizflächenbereich mit separaten Zügen ausgerüstet ist, die mit seinen Teilbereichen, vor allem im Konvektionsbereich, verbunden sind und einen den Funktionen der Bereiche angepassten wechselnden Betrieb gewährleisten. Vorteilhaft gebildet ist die Erfindung auch weiterhin damit, dass die Funktion der Teilbereiche im Berührungsheizflächenbereich veränderbar ist, indem die Richtung und Lage der Züge sowie ihre Zuordnung zu ihren Teilbereichen variabel ausgebildet, eine Umstrukturierung erfahren kann, die den jeweiligen Anforderungen des Kesselbetriebes entsprechend gestaltet ist. Eine besondere Form der Erfindung wird dadurch erreicht, dass ein Teilbereich des Konvektionsbereiches, als Economiser ausgebildet, mit verkürzten Rohren ausgestattet ist.
Die erfindungsgemäße Lösung weist gegenüber dem bekannten Stand der Technik vor allem Tailend-Kesseln signifikante Vorteile auf. Die Verwendung an sich bekannter Strukturrohre, hier erfmdungsgemäß der Hauptströmungsrichtung der Rauchgase folgend, in den Berührungsheizflächenbereichen angeordnet, dicht an dicht gestellt, führt zu einer bedeutenden Verringerung des Volumens des Wasserrohrkessels. Die damit einhergehenden wirtschaftlichen Vorteile beginnen bereits bei der Fertigung der Kesselteile, indem weitestgehend gleiche Längen der Rohre gefertigt, gebündelt, transportiert und nachfolgend auf der Baustelle mit einer rationellen Technologie zusammengefügt werden können. Die Vereinheitlichung der Baulängen der Rohre sowie die Verringerung desadvantageously designed so that the contact heating surface area with enclosed convection area is arranged in the combustion chamber and is enclosed by it. A further design is that the contact heating surface area with enclosed convection area is arranged in the combustion chamber and is enclosed by it on at least two sides and is delimited by at least one common rear side. A design of the invention is seen in that the convection area has pipes and raw walls which are aligned vertically, with equal lengths filling the entire height of its space, hanging from above or standing up, following the main direction of the flue gases. A further design is given to the invention in that the convection area has pipes and pipe walls which extend horizontally, filling the convection area in the interior and are arranged in the same direction as the main flow direction. The water tube boiler is furthermore given a useful design in that the contact heating surface area is equipped with separate flues that are connected to its sub-areas, especially in the convection area, and ensure alternating operation that is adapted to the functions of the areas. The invention is also advantageous in that the function of the sub-areas in the contact heating surface area can be changed by making the direction and position of the flues and their assignment to their sub-areas variable and by restructuring them to suit the respective requirements of the boiler operation. A special form of the invention is achieved in that a sub-area of the convection area, designed as an economizer, is equipped with shortened pipes.
The solution according to the invention has significant advantages over the known state of the art, especially tail-end boilers. The use of known structural tubes, here according to the invention following the main flow direction of the flue gases, arranged in the contact heating surface areas, placed close together, leads to a significant reduction in the volume of the water tube boiler. The associated economic advantages begin with the manufacture of the boiler parts, as largely equal lengths of tubes can be manufactured, bundled, transported and then assembled on the construction site using a rational technology. The standardization of the lengths of the tubes and the reduction of the

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Volumens des Kessels führen auch dazu, dass die Zuführungs- und Abführungsleitungsrohre in Formgebung und Anzahl reduziert werden können. Das unmittelbare Anfügen des Berührungsheizflächenbereiches an den Feuerraum, ohne die Verwendung eines zwischengefügten Gasstrahlungsraumes oder die völlige Integrierung des Berührungsheizflächenbereiches in den Feuerraum verkürzt die Erstreckung des Kessels in Richtung seiner Längsmittenachse bedeutend. Damit, dass, wie in der Erfindung beansprucht, die Rohre besonders im Konvektionsbereich, dicht an dicht nebeneinander gestellt, der Hauptströmungsrichtung des Rauchgases folgend, angeordnet werden und in den überwiegenden partiellen Bereichen des Wasserrohrkessels gleiche Längen aufweisen, ist es erreicht worden, die Querschnittsfläche des Wasserrohrkessels und damit verbunden, seine Aufstandsfläche zu reduzieren. Damit einher gehen signifikante Vorzüge einer geringeren Mächtigkeit und Ausdehnung des herzustellenden Fundamentes, einer Reduzierung des zur Aufstellung des Kessels erforderliche Stahlbaukonstruktion sowie Verringerung der Aggregateanzahl und Erstreckung für den Ascheabzug.The reduction in the volume of the boiler also means that the supply and discharge pipes can be reduced in shape and number. The direct attachment of the contact heating surface area to the combustion chamber, without the use of an intermediate gas radiation chamber, or the complete integration of the contact heating surface area into the combustion chamber, significantly shortens the extension of the boiler in the direction of its longitudinal center axis. As claimed in the invention, the pipes are arranged close together, particularly in the convection area, following the main flow direction of the flue gas, and have the same length in the majority of partial areas of the water tube boiler, it has been possible to reduce the cross-sectional area of the water tube boiler and, associated with this, its contact area. This is accompanied by significant advantages such as a smaller thickness and extension of the foundation to be constructed, a reduction in the steel construction required to set up the boiler, and a reduction in the number of units and extension for ash extraction.

Die Ausführung der Rohre und Rohrwände gestattet es, Verunreinigungen an deren Oberflächen ausnehmend durch Klopfen zu entfernen. Dafür sind die Konvektionsheizflächen mit Verteilern ausgestattet, die von außen durch Klopfstößel erreichbar sind. Aufwendige Montagen von Rußbläsern und Kugelreinigungsanlagen können damit entfallen. Mit der dicht an dicht stehenden Anordnung der Rohre, vor allem im Konvektionsbereich, ist eine multifunktionale Verwendung partieller Teile dieses Bereiches gegeben. Durch einfach herzustellende Verschaltungen können jetzt Verdampferrohren die Funktion von Überhitzerrohren zugewiesen werden und die Verrohrungen des Economisers die Funktion von Verdampferrohren erhalten, wobei diese Funktionsveränderungen auch umgekehrt ablaufen können. Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass es konstruktiv möglich ist, die Rauchgase durch alle Teilaggregate in einer Richtung zu führen. Das bedeutet, dass die Teilaggregate Überhitzer, Verdampfer, Economiser ohne Trennwände hintereinander angeordnet, gleichzeitig von den Rauchgasen von oben nach unten durchzogen werden oder verändert, wenn die Zuganordnung der Zu- und Ableitungen für die Rauchgase entsprechend einer veränderten Zu- und Ableitung, also von unten nach oben vorgesehen sind, durch den Berührungsheizflächenbereich geleitet werden. Diese vorteilhafte konstruktive Lösung bedeutet ein völlig neuartiges Betriebsregime für Dampfkessel.The design of the pipes and pipe walls allows impurities to be removed from their surfaces exclusively by tapping. For this purpose, the convection heating surfaces are equipped with distributors that can be reached from the outside using tapping tappets. This eliminates the need for complex installations of soot blowers and ball cleaning systems. The close arrangement of the pipes, especially in the convection area, allows for multifunctional use of parts of this area. By means of easily manufactured connections, evaporator pipes can now be assigned the function of superheater pipes and the piping of the economizer can be given the function of evaporator pipes, whereby these functional changes can also take place in reverse. Another advantage of the invention is that it is structurally possible to guide the flue gases through all sub-assemblies in one direction. This means that the sub-assemblies superheater, evaporator and economizer are arranged one behind the other without partition walls and the flue gases pass through them from top to bottom at the same time or are changed if the arrangement of the supply and discharge lines for the flue gases is designed to correspond to a changed supply and discharge line, i.e. from bottom to top, through the contact heating surface area. This advantageous design solution means a completely new operating regime for steam boilers.

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Die erfindungsgemäß offenbarte Gestaltung des Kessels erlaubt es auch weiterhin, ausgewählten Bereichen, insbesondere dem Konvektionsbereich, separat verlaufende Züge zuzuordnen, deren Funktion zu verändern und in wechselnde Abhängigkeiten zueinander zu stellen. Die technisch vorteilhafte Ausgestaltung wirkt sich für die Funktion des Kessels sehr wirtschaftlich aus. Die einzelnen Heizflächen und Teilbereiche können, den wärmewirtschaftlichen Erfordernissen des Kesselfunktionsregimes angepasst werden und die Rauchgas- und Mediengeschwindigkeit günstig eingestellt sowie der Zugverlust und das Verschmutzungsverhalten energiesparend eingestellt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung dokumentiert ihre Vorteilhaftigkeit nicht nur darin, dass die Gestaltung der Berührungsheizflächenbereiche variabel und raumsparend ausgeführt worden ist, sondern fuhrt die Vorteilsdarstellung damit weiter, dass, bedingt durch die grundsätzliche Ausbildung gleicher Rohrlängen des Feuerraums sowie des Berührungsflächenbereiches, die Höhenerstreckung des Kesselkörpers, verlaufend zur Längsmittenachse, gleichmäßig ist. Dicht an dicht gestellte Rohre der Bereiche des Kessels bedingen seine Verkürzung in der Längsausdehnung und die unmittelbare Anordnung des Berührungsheizflächenbereiches an den Feuerraum sowie eine Anpassung der Breitenerstreckung beider Bereiche. Dem Wasserrohrkessel wird jetzt eine quaderförmige Gestalt verliehen, die sich vorteilhaft durch glattverlaufende Außenkonturen auszeichnet und die keine Einschnürungen oder Verdickungen aufweist. Verringerungen des Raum- und Montageaufwandes sowie das Erreichen ästhetisch vorteilhafte Gestaltungsmerkmale gehen einher mit technisch-technologischen Vorzügen, insbesondere beim Herstellen des gesamten Kesselaggregates sowie seiner Teile.The design of the boiler disclosed according to the invention also allows selected areas, in particular the convection area, to be assigned separate flues, their function to be changed and their dependence on one another to change. The technically advantageous design has a very economical effect on the function of the boiler. The individual heating surfaces and sub-areas can be adapted to the heat-economic requirements of the boiler function regime and the flue gas and media speed can be set favorably and the flue loss and the fouling behavior can be set in an energy-saving manner.
The solution according to the invention not only demonstrates its advantages in that the design of the contact heating surface areas is variable and space-saving, but also takes the advantage further by the fact that, due to the fundamental design of the same tube lengths in the combustion chamber and the contact surface area, the height of the boiler body, running along the longitudinal center axis, is uniform. Closely spaced tubes in the areas of the boiler result in its shortening in the longitudinal extension and the direct arrangement of the contact heating surface area on the combustion chamber as well as an adjustment of the width of both areas. The water tube boiler is now given a cuboid shape, which is advantageously characterized by smooth outer contours and which has no constrictions or thickenings. Reductions in space and assembly costs as well as the achievement of aesthetically advantageous design features go hand in hand with technical and technological advantages, especially when manufacturing the entire boiler unit and its parts.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail using an embodiment. The accompanying drawing shows:

Fig. 1: Den Wasserrohrkessel in einer Seitenansicht im Schnitt;Fig. 1: The water tube boiler in a side view in section;

Fig. 2: Den Wasserrohrkessel in einer Rückansicht, teilweise im Schnitt;Fig. 2: The water tube boiler in a rear view, partly in section;

Fig. 3: Den Schnitt I-I in Fig. 1;Fig. 3: Section I-I in Fig. 1;

Fig. 4: Die Sicht auf einen Feuerraum mit eingeordnetem Konvektionsbereich;Fig. 4: The view of a combustion chamber with integrated convection area;

Fig. 5: Den Sachverhalt nach Fig. 4 in einer axonometrischen Darstellung.Fig. 5: The situation according to Fig. 4 in an axonometric representation.

Der Wasserrohrkessel 0 weist einen vertikal verlaufenden rechteckigen Querschnitt auf. In der gemäß der Ansicht linken Seite des Wasserrohrkessels 0 ist ein Feuerraum 1 angeordnet, der von Feuerraumwänden 10;10';10";10'" eingeschlossen ist, der vertikal die vollständige Höhe des Kessels 0 übergreift und ca. die Hälfte seiner Breite einnimmt. Im 5 oberen Bereich des Feuerraums 1 ist ein Ölbrenner 2 mit einer in den Feuerraum 1 gerichteten Düse vorgesehen. Der untere Bereich des Feuerraums 1 öffnet sich zu einem Rauchgasaustrittsweg 3, der die Bewegung des Rauchgases in Richtung des Pfeils 12 in den Verdampfer 4 freigibt. Die Darstellung des Wasserrohrkessels 0 gemäß dieser Ansicht im Schnitt vermittelt dem Betrachter den Sachverhalt, dass die Berührungsheizflächen unmittelbar hinter dem Feuerraum 1 vorgesehen sind. Der Gasstrahlungsraum wurde in Fortfall gebracht und ist damit ein Teil der erreichten Verkürzung der Kesselerstreckung. Der Verdampfer 4, in den die Rauchgase in Richtung des Pfeils 12 eintreten, ist mit senkrechten, dicht an dicht stehenden strukturierten Rohren ausgerüstet und erstreckt sich in gleicher Höhe bis an die Oberkante des Körpers des Wasserrohrkessels 0.The water tube boiler 0 has a vertically running rectangular cross-section. In the left side of the water tube boiler 0 as viewed, a combustion chamber 1 is arranged, which is enclosed by combustion chamber walls 10;10';10";10'", which vertically spans the entire height of the boiler 0 and takes up approximately half of its width. In the upper area of the combustion chamber 1, an oil burner 2 with a nozzle directed into the combustion chamber 1 is provided. The lower area of the combustion chamber 1 opens to a flue gas outlet path 3, which allows the flue gas to move in the direction of the arrow 12 into the evaporator 4. The representation of the water tube boiler 0 according to this view in section conveys to the viewer the fact that the contact heating surfaces are provided immediately behind the combustion chamber 1. The gas radiation chamber has been eliminated and is thus part of the achieved shortening of the boiler extension. The evaporator 4, into which the flue gases enter in the direction of arrow 12, is equipped with vertical, closely spaced structured tubes and extends at the same height up to the upper edge of the body of the water tube boiler 0.

In der Darstellung nach Fig. 2 ist entsprechend der Ausbildung des Verdampfers 4, der die Höhe des Kessels vollständig überspannt und horizontal zur Hälfte dessen Breite einnimmt, ein Economiser 5 vorgesehen. Der Economiser 5 weist eine den Rohren des Verdampfers 4 gleichlaufende Stellung der Rohre auf, die zwischen dem Verteiler 8 und dem Sammler 9 vertikal erstreckt eingeordnet sind und von den Rauchgasen durchzogen werden. Im Bereich unter dem Economiser 5 ist ein Rauchaustrittsweg 7 geöffhet, der die Rauchgase, nachdem sie ihre Wärmeenergie abgegeben haben, zu einem Abzugsschacht oder Kamin leitet. Ein Rohrgitter 6, zwischen dem Verdampfer 4 und dem Economiser 5 eingeordnet, führt die Rauchgase zu dem Economiser 5, der von oben nach unten in einer wechselnden Richtung durchströmt wird. Der mitlesende Fachmann erkennt, dass es konstruktiv vorteilhaft ist, alle Rohre im Konvektionsbereich, also auch im Bereich des Verdampfers 4, gleichlang auszuführen. Er hat in jedem Fall dafür zu sorgen, dass der Wärmetransport durch eine großzügige Bemessung des Strömungsquerschnitts nicht geschwächt wird und die Wärmestromdichte nicht unvorteilhaft herabgesetzt wird. Er erkennt gleichfalls, dass einer Ausfuhrungsart der erfindungsgemäßen Lösung im Bereich der Berührungsheizflächen die Berührung horizontal ausgebildet werden kann. Hier folgt die Richtung der Rohrmittenachsen der horizontalen Längsmittenachse des Wasserrohr-In the illustration according to Fig. 2, an economiser 5 is provided in accordance with the design of the evaporator 4, which completely spans the height of the boiler and takes up half of its width horizontally. The economiser 5 has tubes that are arranged parallel to the tubes of the evaporator 4, which are arranged vertically between the distributor 8 and the collector 9 and through which the flue gases flow. In the area under the economiser 5, a smoke outlet path 7 is opened, which directs the flue gases, after they have given up their thermal energy, to an exhaust shaft or chimney. A pipe grid 6, arranged between the evaporator 4 and the economiser 5, leads the flue gases to the economiser 5, through which the flow alternates from top to bottom. The expert reading this will recognise that it is structurally advantageous to make all the tubes in the convection area, i.e. also in the area of the evaporator 4, the same length. In any case, he must ensure that the heat transport is not weakened by a generous dimensioning of the flow cross-section and that the heat flow density is not disadvantageously reduced. He also recognizes that in one embodiment of the solution according to the invention, the contact can be made horizontal in the area of the contact heating surfaces. Here, the direction of the pipe center axes follows the horizontal longitudinal center axis of the water pipe.

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kessels und erfüllt damit das Hauptmerkmal der Erfindung, dass die Hauptströmungsrichtung der Rauchgase der Erstreckung der Rohrlängsmittenachse folgt.
Fig. 3 zeigt den Schnitt I-I aus Fig. 1 durch den Wasserrohrkessel 0. Der Feuerraum 1 nimmt einen beachtlichen Teil des Querschnittes des Wasserrohrkessels 0 ein und ist durch Feuerraumwände 10; 10'; 10"; 10'" begrenzt. Der Verdampfer 4 im Konvektionsbereich ist durch Verdampferrohre 11;11';H" begrenzt. Ein Rohrgitter 6 trennt den Verdampfer 4 vom Economiser 5, der an seiner Unterseite Verteiler 8 aufweist. Der Querschnitt gemäß Fig. 3 stellt damit eine kompakte Ausführung des Kessels 0 vor, der mit einem rechteckigen Querschnitt in Fig. 3 und vertikal in Fig. 1 die quaderfbrmige, kompakte Gestalt des Kessels 0 umreißt. Das Fehlen von Gasstrahlungsräumen und vertikal gleichartige Einordnung von Feuerraumwänden 10'" neben dem Feuerraum 1 gestaltet seine Form, welche der angestrebten kompakten, rationalen energienutzenden Gestaltung des Kessels 0 Rechnung trägt. Es ist dargestellt, dass jeder Wärmeübertragungsart ein eigener Zug zugeordnet ist. Das heißt, der Überhitzer bzw. Verdampfer 4;5 wird von unten angeströmt.boiler and thus fulfils the main feature of the invention that the main flow direction of the flue gases follows the extension of the pipe longitudinal center axis.
Fig. 3 shows the section II from Fig. 1 through the water tube boiler 0. The combustion chamber 1 takes up a considerable part of the cross-section of the water tube boiler 0 and is limited by combustion chamber walls 10; 10';10";10'". The evaporator 4 in the convection area is limited by evaporator tubes 11;11';H". A pipe grid 6 separates the evaporator 4 from the economizer 5, which has distributors 8 on its underside. The cross section according to Fig. 3 thus represents a compact design of the boiler 0, which with a rectangular cross section in Fig. 3 and vertically in Fig. 1 outlines the cuboid-shaped, compact shape of the boiler 0. The lack of gas radiation spaces and vertically similar arrangement of combustion chamber walls 10'" next to the combustion chamber 1 shapes its shape, which takes into account the desired compact, rational energy-using design of the boiler 0. It is shown that each type of heat transfer is assigned its own draft. This means that the superheater or evaporator 4;5 is flowed onto from below.

Fig. 4 zeigt die Draufsicht auf den Wasserrohrkessel 0, in dessen Feuerraum 1 ein Berührungsheizflächenbereich mit eingeschlossenem Konvektionsbereich hineinragend angeordnet ist. Der Berührungsheizflächenbereich 4^5. wird ausführungsgemäß von drei Seiten durch den Feuerraum 1 umschlossen und seine Rückseite ist mit der des Wasserrohrkessels 0 kongruent. Es versteht sich für den Fachmann als selbstverständlich, dass der Berührungsheizflächenbereich 4^5 auch eine andere Lage im Feuerraum 1 haben könnte, beispielsweise an einer Seite. Er wäre dann nur von zwei Seiten durch den Feuerraum 1 umgeben und würde mit zwei Seiten der Kesselkontur kongruent sein. Fig. 5 zeigt eine axonometrische Darstellung des Berührungsheizflächenbereiches 4j5_ in den Feuerraum 1 des Kessels 0. Dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass der Konvektionsbereich vollständig durch die Kesselkontur umschlossen ist und die Übertragung der Wärmeenergie in den Konvektionsbereich ohne Übergangsverluste erfolgen kann. Die hier dargestellte Lösung ist selbstverständlich daran gebunden, dass der Berührungsheizflächenbereich 4^5 mit dicht an dicht gestellten strukturierten Rohren ausgerüstet, über eine relativ geringe horizontale Querschnittsfläche verfügt und damit in den Feuerraum 1 passbar gestaltet ist.Fig. 4 shows the top view of the water tube boiler 0, in whose combustion chamber 1 a contact heating surface area with an enclosed convection area is arranged so as to protrude. According to the design, the contact heating surface area 4^5 is enclosed on three sides by the combustion chamber 1 and its rear side is congruent with that of the water tube boiler 0. It is self-evident to the person skilled in the art that the contact heating surface area 4^5 could also have a different position in the combustion chamber 1, for example on one side. It would then only be surrounded on two sides by the combustion chamber 1 and would be congruent with two sides of the boiler contour. Fig. 5 shows an axonometric representation of the contact heating surface area 4j5_ in the combustion chamber 1 of the boiler 0. It can be seen from this representation that the convection area is completely enclosed by the boiler contour and that the heat energy can be transferred to the convection area without any transition losses. The solution presented here is of course tied to the fact that the contact heating surface area 4^5 is equipped with closely spaced structured tubes, has a relatively small horizontal cross-sectional area and is thus designed to fit into the combustion chamber 1.

Der mitlesende Fachmann erkennt, dass das Weglassen der peripheren Einrichtung des Kessels O keinen mangelnden Informationsgehalt der Erfindung bedingt. Vielmehr ist hier die Betrachtung der erfindungsgemäßen Lösung auf die Kernbedingungen gelenkt. Das bedeutet, dass der Ascheabzug, die Aufständerung des Kessels 0 sowie die notwendigen Teilaggregate nur in der Größe und Dimensionierung benötigt werden wie der Kessel 0 sich in seinem horizontalen Querschnitt erstreckt. Es ist selbstverständlich gegeben, dass diese Teilaggregate, in ihrem Aufwand an den Kessel 0 angepasst, bedeutend verringert werden.The expert reading this will recognize that the omission of the peripheral equipment of the boiler O does not result in a lack of information content of the invention. Rather, the consideration of the solution according to the invention is directed here to the core conditions. This means that the ash extractor, the support of the boiler O and the necessary sub-assemblies are only required in the size and dimensions of the boiler O in its horizontal cross-section. It is of course given that these sub-assemblies, adapted in their complexity to the boiler O, are significantly reduced.

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ERK204GBM271 BZERK204GBM271 BZ

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of reference symbols used

OO WasserrohrkesselWater tube boiler 11 FeuerraumFirebox 22 Brennerburner 33 RauchgaseintrittswegFlue gas entry path 44 VerdampferEvaporator 55 EconomiserEconomizer 66 RohrgitterPipe grille 77 RauchgasaustrittswegFlue gas outlet path 88th VerteilerDistributor 99 SammlerCollector 10;10';1010;10';10 '' Feuerraumwand'' Firebox wall 10'"10'" FeuerraumwandFirebox wall 1111 VerdampferrohrwändeEvaporator tube walls 1212 RichtungspfeilDirection arrow

Claims

1. Water tube boiler (0) equipped with structural tubes for generating steam or hot water, with a combustion chamber ( 1 ) and a contact heating surface area, the piping with its tube axes being completely aligned with the main flow direction of the flue gases and the convection area being equipped with tubes of the same length running close together, the combustion chamber ( 1 ) and the contact heating surface area having the same height and width, and the boiler (0) being designed to have a smooth-walled cuboid shape.

2. Water tube boiler according to claim 1, characterized in that the contact heating surface area with enclosed convection area is connected directly behind the combustion chamber ( 1 ), omitting a gas radiation space.

3. Water tube boiler according to claim 1, characterized in that the contact heating surface area with enclosed convection area is arranged in the combustion chamber ( 1 ) and is enclosed thereby.

4. Water tube boiler according to claim 1, characterized in that the contact heating surface area with enclosed convection area is arranged in the combustion chamber ( 1 ), is enclosed by these on at least two sides and is delimited by a common rear side.

5. Water tube boiler according to claim 1, characterized in that the convection area has tubes and tube walls which are arranged vertically extending, with equal lengths, filling the entire height of its space, hanging from above or standing upright.

6. Water tube boiler according to claim 1 and 2, characterized in that the convection region has tubes and tube walls which extend horizontally, span the convection region and are arranged to fill the interior space thereof.

7. Water tube boiler according to claim 1, characterized in that the contact heating surface area is equipped with separate flues which are connected to its sub-areas, especially in the convection area, and ensure alternating operation adapted to the functions of the areas.

8. Water tube boiler according to claims 1 and 7, characterized in that the function of the sub-areas in the contact heating surface area can be changed by restructuring the direction and position of the flues as well as their allocation to their sub-areas in a manner which is designed to suit the respective requirements of the boiler operation.