DE1093942B - Radiant steam generator - Google Patents
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft einen Strahlungsdampferzeuger mit durch zwei praktisch gasdichte Trennwände in drei einzeln regelbare parallele Rauchgaszüge unterteilten Berührungszug, der Heizflächen des Frischdampfüberhitzers und des Zwischenüberhitzers enthält, und mit einer Schmelzfeuerung, welche durch einen über dem Schmelzraum angeordneten Strahlungsraum mit dem Berührungszug verbunden ist, sowie einer Einrichtung zur Einführung von abgekühlten Rauchgasen in die Feuerung und besteht darin, daß der Schmelzraum, der Strahlungsraum und der Berührungszug mit derselben Symmetrieachse in an sich bekannter Weise lotrecht übereinander angeordnet sind und daß der als Reckteckprisma ausgebildete Schmelzraum in der zu den Trennwänden parallelen, waagerechten Richtung annähernd dieselbe Breite hat wie der Strahlungsraum und der Berührungszug, während seine dazu senkrechte, waagerechte Ausdehnung bedeutend kleiner ist als die entsprechenden Abmessungen des Strahlungsraumes und des Berührungszuges.The invention relates to a radiant steam generator with partition walls that are practically gas-tight by two Contact duct divided into three individually controllable parallel flue gas ducts, the heating surfaces of the Main steam superheater and the reheater contains, and with a melt furnace, which by a radiation space arranged above the melting space is connected to the touch cable, as well as a device for introducing cooled flue gases into the furnace and consists in that the melting space, the radiation space and the contact train with the same axis of symmetry in itself are arranged vertically one above the other in a known manner and that the melting chamber designed as a rectangular prism in the horizontal direction parallel to the partition walls has approximately the same width as the radiation space and the line of contact, while its vertical, horizontal extension is significant is smaller than the corresponding dimensions of the radiation space and the contact line.
Strahlungsdampferzeuger mit durch zwei praktisch gasdichte Trennwände in drei einzeln regelbare parallele Rauchgaszüge unterteiltem Berührungszug, der Heizflächen des Frischdampfüberhitzers und des Zwischenüberhitzers enthält, sind bekannt. Bei ihnen dient gewöhnlich ein Umgehungszug, in dem sich keine Überhitzerheizfläche befindet, dazu, die Gasverteilung so vorzunehmen, daß die gewünschten Dampftemperaturen eingehalten werden können. Bei dieser bekannten Anordnung ist somit den drei Überhitzerzügen ein nicht mit Uberhitzerheizflächen besetzter Umführungszug parallel geschaltet, um die für die Überhitzung nicht benötigten Feuergase nutzbringend abzuführen. Ferner ist auch eine Einrichtung vorgesehen, um aus dem Abgaskanal abgekühlte Rauchgase in den Feuerraum zurückzuführen und auf diese Weise eine Vorregelung in der Weise zu bewirken, daß bei Teillast die Dampftemperatur nicht oder weniger stark absinkt.Radiant steam generator with two practically gas-tight partitions in three individually adjustable parallel Flue gas ducts subdivided contact duct, the heating surfaces of the live steam superheater and the Contains reheater are known. They usually use a bypass train in which there is no superheater heating surface, to make the gas distribution so that the desired Steam temperatures can be maintained. In this known arrangement, there is thus the three superheater flues a bypass train not occupied with superheater heating surfaces connected in parallel to the for to usefully dissipate the overheating of the fire gases that are not required. Further is also a facility provided in order to return cooled flue gases from the flue gas duct into the combustion chamber and on in this way to effect a pre-regulation in such a way that at part load the steam temperature is not or less sharply.
Um Strähnenbildung in den Feuergasen, die sich auf die Verteilung in den parallel geschalteten Überhitzerzügen störend auswirken würde, zu vermeiden, wird bei der bekannten Anordnung U-förmige Zugführung mit vorgeschalteten, als Drosselwiderstand wirkenden Heizflächengruppen angewendet. Ferner ist in der bekannten Anordnung auch die hilfsweise Anwendung von Heißdampfkühlern enthalten.To streaks in the fire gases, which affect the distribution in the superheater trains connected in parallel would have a disruptive effect to avoid, is in the known arrangement U-shaped cable guide used with upstream heating surface groups acting as throttle resistance. Furthermore is the known arrangement also includes the auxiliary use of superheated steam coolers.
_ Aufgabe der Erfindung ist, die bekannte Anordnung einfacher und wirksamer zu gestalten, um Störungsmöglichkeiten auszuschalten. Eine bekannte Störungsquelle im Feuerungsbetrieb ist die Strähnenbildung, welche durch die hohe kinematische Zähigkeit der heißen Feuergase verursacht wird. Um die notwendige gleichmäßige Vermischung mit den rückgeführten Strahlungs dampf erz eugerThe object of the invention is to make the known arrangement simpler and more effective in order to eliminate the possibility of malfunctions. A well-known source of disturbance in the furnace is the formation of streaks, which is caused by the high kinematic viscosity of the hot fire gases. To the necessary Even mixing with the returned radiant steam generators
Anmelder:Applicant:
Deutsche Babcock & Wilcox Dampfkessel-Werke Aktien-Gesellschaft,
Oberhausen (RhId.), Duisburger Str. 375Deutsche Babcock & Wilcox Dampfkessel-Werke Aktien-Gesellschaft,
Oberhausen (RhId.), Duisburger Str. 375
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. Juli 1956Claimed priority:
V. St. v. America July 2, 1956
Paul H. Koch, BernardsvUle, N. J.,
und Arthur J. Hughes, Packanack Lake, N. J.Paul H. Koch, BernardsvUle, NJ,
and Arthur J. Hughes, Packanack Lake, NJ
(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden(V. St. A.),
have been named as inventors
Rauchgasen sicherzustellen, wird eine weitgehende, doppelt symmetrische Gestaltung der Gaszüge gemäß der Erfindung vorgesehen. Hierdurch werden die ungleiche Gasverteilung, das sogenannte Schiefliegen der Flamme, und die dadurch bedingten ungleich starken Schlackenansätze an den Wänden des Strahlungsraumes, insbesondere in der Nähe der Kanten, vermieden. To ensure flue gases, an extensive, double-symmetrical design of the throttle cables is in accordance with the invention provided. This causes the uneven gas distribution, the so-called skewing of the Flame, and the resulting unevenly strong slag deposits on the walls of the radiation room, especially in the vicinity of the edges, avoided.
Die durch die doppelt symmetrische Anordnung erzielte Gleichmäßigkeit der Strömung kann nur bei lotrechter, gleichachsiger Anordnung voll wirksam werden, bei der die Strömung nicht durch Wirbelungen, wie sie bei Umlenkungen entstehen, gestört wird. Die Schmelzfeuerung ist für diese Anordnung besonders geeignet, weil die Flugasche, obwohl mengenmäßig geringer als bei anderen Feuerungen, infolge des Durchlaufens der Temperaturzone des teigigen Zustandes besonders zu Ansinterungen neigt, welche durch Ungleichmäßigkeiten der Strömung begünstigt werden. Durch Zumischen abgekühlter Rauchgase zu den Feuergasen im Bereiche des teigigen Zustandes kann die Erstreckung dieser gefährlichen Zone verkürzt werden. Die Voraussetzung für die volle Wirksamkeit ist auch hierbei die gleichmäßige symmetrische Verteilung der Rauchgase auf den Feuergasstrom.The uniformity of the flow achieved by the double symmetrical arrangement can only be achieved with vertical, equiaxed arrangement become fully effective, in which the flow is not caused by eddies, how they arise with diversions, is disturbed. Melt firing is special for this arrangement suitable because the fly ash, although less in quantity than with other furnaces, is due to the Passing through the temperature zone of the doughy state is particularly prone to sintering, which are favored by irregularities in the flow. By mixing in cooled flue gases The fire gases in the area of the doughy state can shorten the extent of this dangerous zone will. Here too, the prerequisite for full effectiveness is uniformly symmetrical Distribution of the flue gases to the fire gas flow.
Der Wegfall des Umführungszuges kommt einerseits der angestrebten symmetrischen Ausbildung, andererseits der ebenfalls angestrebten Vereinfachung zugute. Schließlich begünstigt die vorgeschlagene Maßnahme die an sich bekannte Aufhängung der druckführendenThe omission of the bypass train comes on the one hand to the desired symmetrical training, on the other hand benefit from the simplification that is also being sought. Finally, the proposed measure is beneficial the known suspension of the pressurized
009 650/109009 650/109
Teile des Dampferzeugers im Traggerüst, sei es mittels Ankern oder druckführenden Rohren.Parts of the steam generator in the supporting structure, be it by means of anchors or pressurized pipes.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist in den Abbildungen dargestellt.The arrangement according to the invention is shown in the figures.
Abb. 1 gibt einen Schnitt längs der lotrechten Nebensymmetrieebene wieder,Fig. 1 shows a section along the perpendicular plane of secondary symmetry,
Abb. 2 einen waagerechten Schnitt durch die Achsen der Zyklonmuffeln,Fig. 2 a horizontal section through the axes of the cyclone muffles,
Abb. 3 einen dazu parallelen Schnitt durch die Achsen der Rauchgasrückführdüsen,Fig. 3 shows a parallel section through the axes of the flue gas return nozzles,
Abb. 4 einen waagerechten Schnitt durch den unterteilten Berührungszug,Fig. 4 a horizontal section through the subdivided contact cable,
Abb. 5 eine schematische Darstellung der Schaltung der Heizflächen im Zwangdurchfluß;Fig. 5 is a schematic representation of the circuit of the heating surfaces in the forced flow;
Abb. 6 stellt die zusätzliche Brennkammerabstützung dar, wovonFig. 6 shows the additional combustion chamber support, of which
Abb. 7 ein Detail zeigt.Fig. 7 shows a detail.
Der Dampferzeuger besteht aus den Brennräumen 1, dem Schmelzraum 2, dem Strahlungsraum 3, dem Berührungszug 4, dem Abgaskanal 5, dem regenerativen ao Lufterhitzer 6, dem Fuchs 7 und dem Flugaschenfänger 8, aus dem die Rauchgase in den nicht dargestellten Kamin strömen. Die Frischluft wird von dem Gebläse 9 durch den Lufterhitzer 6 gedruckt und strömt als Heißluft durch die Kanäle 10 den tangential einblasend an den Mänteln der Zyklonmuffeln 1 angeordneten Zweitluftdüsen zu. Der feinkörnig aufbereitete Brennstoff wird aus den Bunkern 11 mittels Zuteilern 12 den an den Stirnseiten der Muffeln 1 angeordneten Brennerköpfen zugeführt, in welche ein Teilstrom der Heißluft in bekannter Weise tangierend eingeführt wird. Aus dem Abgaskanal 5 entnimmt das Gebläse 13 durch einen Stutzen 14 abgekühlte Rauchgase und drückt sie in regelbarer Menge durch die Kanäle 15 in den Ringkanal 16, der durch im Querschnitt veränderbare Düsen 17 (Abb. 3) mit dem Schmelzraum 2 verbunden ist.The steam generator consists of the combustion chambers 1, the melting chamber 2, the radiation chamber 3, the contact cable 4, the exhaust gas duct 5, the regenerative air heater 6, the fox 7 and the fly ash catcher 8, from which the flue gases flow into the chimney, not shown. The fresh air is pressed by the fan 9 through the air heater 6 and flows as hot air through the ducts 10 to the secondary air nozzles arranged on the jackets of the cyclone muffles 1, blowing in tangentially. The fine-grained fuel is fed from the bunkers 11 by means of distributors 12 to the burner heads arranged on the end faces of the muffles 1, into which a partial flow of the hot air is introduced in a known manner. The fan 13 takes cooled flue gases from the exhaust gas duct 5 through a nozzle 14 and presses them in a controllable quantity through the ducts 15 into the annular duct 16, which is connected to the melting chamber 2 by nozzles 17 (Fig. 3) of variable cross-section.
Die Brennräume 1 und der Schmelzraum 2 sind bis zu den Düsen 17 in bekannter Weise mit Stiftrohren verkleidet, welche mit feuerfester Masse abgedeckt sind. Die Wände des Strahlungsraumes 3 bestehen aus nicht verkleideten Kühlrohren. Diese Wände setzen sich als Wände des Berührungszuges 4 fort und sind mit ihren oberen Enden durch Trageanker mit dem Kesselgerüst verbunden. Der dargestellte Dampferzeuger ist entworfen als Zwangdurchflußkessel zur Erzeugung von 1300 t/h Dampf von 253 atü und 565° C bei einem Speisedruck von 314 atü. Von den beiden Zwischenüberhitzern erhitzt der eine 1150 t/h Dampf bei 91 atü von 412 auf 585° C, der andere 900 t/h Dampf bei 23 atü von 400 auf 585° C.The combustion chambers 1 and the melting chamber 2 are up to the nozzles 17 in a known manner with pin pipes clad, which are covered with refractory mass. The walls of the radiation space 3 exist from uncovered cooling tubes. These walls continue as walls of the touch train 4 and are with their upper ends connected to the boiler frame by supporting anchors. The illustrated steam generator is designed as a forced flow boiler for the generation of 1300 t / h steam of 253 atmospheres and 565 ° C at a feed pressure of 314 atm. One of the two reheaters heats 1150 t / h Steam at 91 atm from 412 to 585 ° C, the other 900 t / h steam at 23 atm from 400 to 585 ° C.
Die Achsen der Muffeln 1 liegen in einer waagerechten Ebene (Abb. 2). Der waagerechte Querschnitt des Schmelzraumes 2 ist ein langgestrecktes Rechteck, an dessen Breitseiten die Muffeln 1 paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Feuergase treten aus den zentralen Düsen in den Schmelzraum 2 über, die Schlacke fließt durch Stirnwandöffnungen 18 in ihn ab. Zwischen je zwei einander gegenüberliegenden Muffeln ist im Boden des Schmelzraumes eine Schlackenabflußöffnung 19 vorgesehen.The axes of the muffles 1 lie in a horizontal plane (Fig. 2). The horizontal cross section of the melting chamber 2 is an elongated rectangle, on the broad sides of which the muffles 1 face one another in pairs are arranged opposite one another. The fire gases emerge from the central nozzles into the melting chamber 2 about, the slag flows through end wall openings 18 into him. Between each two opposite A slag discharge opening 19 is provided in the bottom of the melting chamber.
Bei Vollast prallen die aus den Muffeln austretenden Feuergasströme aufeinander und verbrauchen einen Großteil ihrer Strömungsenergie in Wirbelungen. Aber auch bei Teillast, wenn einzelne Muffeln außer Betrieb sind, ist die eintretende Wirbelung noch ausreichend, um eine vollständige und gleichmäßige Vermischung mit den aus den Düsen 17 zuströmenden abgekühlten Rauchgasen zu bewirken. Es bleibt daher nur noch die Aufgabe zu lösen, die Feuergase möglichst gleichmäßig dem Berührungszuge 3 anzubieten. Durch die Schrägflächen 20, 21 wird der enge Querschnitt des Schmelzraumes 2 in den weiteren des Strahlungsraumes 3 übergeführt. At full load, the streams of fire gas emerging from the muffles collide and consume you Most of their flow energy in eddies. But also at part load, when individual muffles are out of order the vortex that occurs is still sufficient for complete and even mixing with the cooled flue gases flowing in from the nozzles 17. So it only remains that To solve the task of offering the fire gases as evenly as possible to the contact train 3. Through the Inclined surfaces 20, 21, the narrow cross section of the melting space 2 is converted into the further section of the radiation space 3.
Aus den Seitenwänden des Strahlungsraumes 3 sind einzelne Rohre als Kühlrost in den Zug hineingebogen und dann durch Gabelung oder Ausfütterung als dichte Rohrwände 22, 23 durch den Berührungszug 4 hindurchgeführt. Es entstehen dadurch in dem Berührungszug 4 drei parallele Züge 24, 25, 26. In jedem dieser drei Züge befindet sich ein anderer Überhitzer. Die Züge sind mittels an ihren Enden angebrachter Drosselklappen 27, 28, 29 einzeln regelbar. Den verschiedenen Überhitzern kann eine Überhitzergruppe eines Überhitzers vorgeschaltet sein, welche den ganzen Querschnitt des Berührungszuges 4 einnimmt. From the side walls of the radiation space 3, individual tubes are bent into the train as a cooling grate and then passed through the contact cable 4 through a fork or lining as tight pipe walls 22, 23. Thereby arise in that Touch train 4 three parallel trains 24, 25, 26. In each of these three trains there is a different superheater. The trains can be regulated individually by means of throttle valves 27, 28, 29 attached to their ends. The various superheaters can be preceded by a superheater group of a superheater, which the entire cross section of the touch cable 4 occupies.
In Abb. 5 ist schematisch das Durchströmtmgsbild des Dampferzeugers dargestellt. Die Speisepumpe 30 drückt das Wasser durch einen Speisewasservorwärmer, der in Abb. 1 nicht dargestellt ist, dann hintereinander durch die Zyklonmuffeln, weiter durch die Wände des Schmelzraumes und anschließend durch die unteren Rohrtafeln, die den Strahlungsraum umfassen. Von diesen kommend durchströmt er die noch zu beschreibenden Tragrohre, dann die Wände, welche den Berührungszug einfassen, schließlich den ersten Teil des Frischdampf-Berührungsüberhitzers 31 in dem Zuge 26 und den den Teilzügen vorgeschalteten zweiten Teil 32 des Frischdampfüberhitzers, um dann aus dem Sammler 33 zur Kraftmaschine geleitet zu werden. Von dieser kommt der Dampf durch den Verteiler 34 in den ersten Zwischenüberhitzer 35, der in dem Zuge 25 liegt, und geht von dem Sammler 36 wieder zur Kraftmaschine, um, auf 23 atü entspannt, in den Verteiler 37 zurückzukehren, der dem in dem Zuge 24 angeordneten zweiten Zwischenüberhitzer 38 zugehört. Der Dampf verläßt ihn durch den Sammler 39.In Fig. 5 the flow pattern of the steam generator is shown schematically. The feed pump 30 then pushes the water through a feedwater preheater, which is not shown in Fig. 1 one after the other through the cyclone muffles, further through the walls of the melting chamber and then through the lower tube panels that enclose the radiation space. Coming from these, it still flows through them support tubes to be described, then the walls that enclose the contact train, and finally the first Part of the live steam contact superheater 31 in the train 26 and the upstream of the partial trains second part 32 of the live steam superheater, in order then to be passed from the collector 33 to the engine will. From this the steam comes through the distributor 34 into the first reheater 35, which is shown in FIG the train 25, and goes from the collector 36 back to the engine to, relaxed to 23 atmospheres, to return to the distributor 37, which is the second reheater 38 arranged in the train 24 listened. The steam leaves it through the collector 39.
Die Heizflächen bestehen aus Rohrgruppen und diese wieder aus mehreren parallel geschalteten Rohrsträngen, welche in den meisten Fällen als Rohrschlangen mit parallelen Schenkeln ausgebildet sind. Die Anordnung ist so getroffen, daß, was in Abb. 5 nicht ganz zum Ausdruck kommt, in sämtlichen Heizflächen keine absteigende Strömung herrscht, sondern nur waagerechte und/oder aufsteigende. Dies wird zu dem Zweck gemacht, damit bei Hochlast, wo ohnedies der Strömungswiderstand am größten ist, der Auftrieb des Dampfes nicht widerstandsvermehrend wirkt.The heating surfaces consist of pipe groups and these in turn consist of several parallel pipe strings, which in most cases are designed as coiled tubes with parallel legs. The arrangement is made in such a way that what is not fully reflected in Fig. 5, in all heating surfaces there is no descending current, only horizontal and / or ascending currents. This is going to Made for the purpose, so that at high load, where the flow resistance is greatest, the buoyancy of the steam does not increase the resistance.
Der ganze Dampferzeuger ist in bekannter Weise an den oberen Querträgern 40 des Kesselgerüstes 41 aufgehängt, so daß sich die Wärmedehnungen frei nach unten auswirken können. Dies ist bei Dampferzeugern mit Naturumlauf leicht zu bewirken, wo sich die Rohre selbst tragen. Bei Zwanglaufdampferzeugern, insbesondere solchen mit nur aufsteigender Strömung, ist dies schwieriger zu erzielen. Gemäß der Erfindung wird daher der Dampferzeuger mit Hilfe von besonderen Tragrohren zusätzlich abgestützt. Diese Rohre 42 der Abb. 1, 6, 7 sind mit ihren oberen Enden an einem besonderen Tragrost 43 befestigt und erstrecken sich lotrecht nach unten bis unter einen zweiten Tragrost 44, auf dem mittels Rollenlagern 45 die Zyklonmuffeln 1 aufliegen. Die Tragvorrichtung besteht aus an die Tragrohre 42 angeschweißten Manschetten 46, auf welchen die auf den Tragrohren gleitbaren Führungsbuchsen 47 der Konsollager 48 aufliegen, die andererseits mit den Trägern des Tragrostes 44 fest verbunden sind. Da der Tragrost in sich steif ist, entsteht bei symmetrischer AnordnungThe entire steam generator is in a known manner on the upper cross members 40 of the boiler frame 41 suspended so that the thermal expansion can freely affect down. This is with steam generators Easy to achieve with natural circulation where the pipes are self-supporting. For forced-air steam generators, this is more difficult to achieve, especially those with only ascending currents. According to the According to the invention, the steam generator is additionally supported with the help of special support tubes. These tubes 42 of Figs. 1, 6, 7 are attached with their upper ends to a special support grid 43 and extend vertically downwards to below a second support grid 44 on which roller bearings 45 the cyclone muffles 1 rest. The support device consists of welded to the support tubes 42 Cuffs 46 on which the guide bushings 47 of the bracket bearings 48, which can slide on the support tubes rest, which on the other hand are firmly connected to the supports of the support grid 44. Since the support grid is in is stiff, arises with a symmetrical arrangement
kein auf die Rohre wirkendes Biegemoment, diese sind vielmehr nur auf Zug und die Schweißstellen der Manschetten 46 nur auf Abscherung beansprucht. Die Tragrohre haben im Betrieb ungefähr dieselben Temperaturen wie die von anderen Kesselrohren gebildeten Kesselwände, so daß größere relative Wärmedehnungen nicht vorkommen werden. Zweckmäßig wird man die Tragrohre so legen, daß das in ihnen strömende Mittel 320 bis 420° C hat, da die mittlere Temperatur des Kesselrohrsystems in diesem Bereich liegen wird. Ist sie geringer, so kann sich die Führungsbuchse 47 von der Manschette 46 abheben. Durch zwischengeschaltete, nicht dargestellte Schraubenfedern, welche gegebenenfalls mit Vorspannung eingelegt werden, kann gegebenenfalls ein Lastausgleich erfolgen.no bending moment acting on the pipes, these are rather only on train and the welds of the Cuffs 46 only stressed on shear. The support tubes have approximately the same temperatures during operation like the boiler walls formed by other boiler tubes, so that greater relative thermal expansions will not occur. Appropriately, you will place the support tubes so that the flowing in them Mean 320 to 420 ° C, since the mean temperature of the boiler tube system will be in this range. If it is less, the guide bushing 47 can lift off the collar 46. Through intermediary, helical springs, not shown, which may be inserted with pre-tension, load balancing can take place if necessary.
Claims (7)
Deutsche Patentschrift Nr. 716 716;
französische Patentschriften Nr. 1 060 042,
984;Considered publications:
German Patent No. 716 716;
French patents No. 1 060 042,
984;
USA.-Patentschrift Nr. 1 942 687;
VGB-Mitteilungen, 1951, H. 12/13, S. 258, Abb. 25/1.British Patent Nos. 523,870, 523,871;
U.S. Patent No. 1,942,687;
VGB-Mitteilungen, 1951, H. 12/13, p. 258, Fig. 25/1.
Applications Claiming Priority (1)
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