Dampferzeuger mit Überhitzerrohrwand

Abstract

 Der Dampferzeuger weist eine Brennkammer (2) mit oben daran anschliessendem Rauchgaszug (3) auf, deren Wände (6) aus gasdicht miteinander verschweißten Verdampferrohren (10) bestehen. Im Rauchgaszug ist vor jede Wand (6) eine Überhitzerrohrwand (18) gehängt, deren Rohre (32) senkrecht verlaufen und am unteren Ende die Verdampferrohrwand im Bereich der Stege zwischen den Rohren (10) durchdringen. Auf der Höhe dieser Durchdringungsstellen sind die Verdamperrohre paarweise zusammengegabelt und die Überhitzerrohre auf der Innenseite des Rauchgaszuges auseinandergegabelt. Über die Höhe der Überhitzerrohrwand (18) sind Rückhalteelemente vorgesehen, über die die Überhitzerrohre verschiebbar mit der Verdamperrohrwand verbunden sind. Am oberen Ende der Oberhitzerrohre sind Mittel zum Ausgleichen der unterschiedlichen Dehnung zwischen Überhitzer- und Verdampferrohren vorgesehen.
Durch diese Anordnung werden die Rohre der Überhitzerwand auch beim Anfahren vom Arbeitsmittel gut gekühlt, und es sind unzulässige Wäremspannungen an den Durchdringungsstellen vermieden.

Beschreibung

[0001] Um Verdampferrohrwände von Rauchgaszügen vor zu hoher Wärmeaufnahme abzuschirmen, sind Dampferzeuger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen worden, bei denen die Rohre der Ueberhitzerrohrwand als Fall- und Steigrohre ausgebildet sind. Die Eintritts- und Austrittsabschnitte der Ueberhitzerrohre durchdringen dabei die Verdampferrohrwand im Bereich des oberen Endes der Ueberhitzerrohrwand.

[0002] Eine solche Anordnung hat den Nachteil, dass die Ueberhitzerrohrwände sich für das Anfahren der Anlage nicht entwässern lassen. Damit besteht die Gefahr, dass beim Anfahren einzelne Rohre nicht genügend gekühlt werden. Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil zu beheben.

[0003] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Besondere Vorteile dieser Lösung ergeben sich aus der einfachen Konstruktion der Durchdringungspartie am unteren Ende der Ueberhitzerrohrwand, durch welche unzulässige Wärmespannungen vermieden werden.

[0004] Mit dem Merkmal nach Anspruch 2 wird vermieden, dass die Rohre der Ueberhitzerrohrwand zusätzliche Knickbelastungen erfahren.

[0005] Nach Anspruch 3 kann, bei gleicher Abschirmwirkung, die Anzahl der Ueberhitzerrohre verringert und das Gewicht der druckführenden Teile reduziert werden.

[0006] Durch die Rückhaltelemente nach Anspruch 4 wird auf konstruktiv einfache weise ein Ausbiegen der Ueberhitzerrohre aus der Ebene der Ueberhitzerrohrwand vermieden.

[0007] Die Merkmale nach Anspruch 5 gewährleisten eine freie Wärmedehnungsmöglichkeit für die Ueberhitzerrohre.

[0008] Die Lösung nach Anspruch 6 gestattet, die Anzahl der Durchdringungsstellen erheblich zu vermindern.

[0009] Bei Anwendung der Merkmale nach Anspruch 7 werden auch bei unterschiedlichen Durchflussmengen benachbarter Rohre zusätzliche Wärmespannungen vermieden.

[0010] Mit der Lösung nach Anspruch 8 können Rauchgas-Leckverluste vermieden werden.

[0011] Die Ausführung nach Anspruch 9 gestattet, ohne Schiebedichtungen auszukommen.

[0012] Die Erfindung wird in der Zeichnung an fünf Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: einen schematisierten Vertikalschnitt durch den Dampferzeuger nach der Erfindung,

Figur 2: eine fragmentarische Ansicht der unteren Durchdringungspartie der Ueberhitzerwandrohre,

Figur 3: einen Schnitt nach der Linie III - III in Figur 2,

Figur 4: einen Horizontalschnitt durch die Rauchgaszugwand im Bereich eines Hakens nach der Linie IV - IV in Figur 5,

Figur 5: einen Vertikalschnitt nach der Linie V - V in Figur 4,

Figur 6: eine Ansicht einer oberen Durchdringung der Ueberhitzerrohre durch die Verdampferrohrwand,

Figur 7: einen Vertikalschnitt nach der Linie VII - VII in Figur 6,

Figur 8: eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform der oberen Durchdringungspartie der Ueberhitzerrohre durch die Verdampferrohrwand und

Figur 9 je eine Ansicht weiterer Alternativen der oberen bis ^11: _Durchdringungspartie.

[0013] Gemäss Figur 1 weist ein Dampferzeuger 1 eine Brennkammer 2 mit einem daran anschliessenden Rauchgaszug 3 auf, an dessen oberen Ende ein Querzug 4 angeschlossen ist. Die Brennkammer 2 und der Rauchgaszug 3 sind von vier vertikalen Wänden 6 begrenzt. Am unteren Ende der Brennkammer ist ein Trichter 7 vorgesehen, der ebenfalls aus Rohrwänden besteht. Im Bereich der vertikalen Kanten zwischen jeweils zwei benachbarten Wänden 6 sind je vier Brenner 8 angeordnet, die über Kanäle 9 mit Luft und über weitere, nicht gezeichnete Leitungen, mit Brennstoff versorgt werden.

[0014] Die Rohrwände 6 und die Wände des Trichters 7 sind aus gasdicht verschweissten Rohren 10 gebildet, die als Verdampferheizflächen dienen. Im Rauchgaszug 3 sind Berührungsheizflächen 12, 13 und 14 aufgehängt, von denen die Heizfläche 14 aus mehreren tafelförmigen, vertikalen Schottenheizflächen gebildet sein kann. Um zu verhindern, dass die sich über den Rauchgaszug 3 erstreckenden Abschnitte der Verdampferrohrwände 6 zuviel Wärme aufnehmen, sind ihnen rauchgasseitig Ueberhitzerrohrwände 18 vorge- _' lagert. Diese vier Ueberhitzerrohrwände

[0015] unten mit bestehen aus einem engen Gitter vertikaler Rohre, die' ausserhalb des Rauchgaszuges angeordneten Verteilern 20 und oben mit ebenfalls ausserhalb des Rachgaszuges angeordneten Sammlern 21 verbunden sind.

[0016] Die Figuren 2 bis 7 zeigen Details der Rohranordnung im Bereich des Rauchgaszuges 3. Ueber die Höhe der Brennkammer 2 sind die parallelen Verdampferrohre 10 über Stege 24 miteinanderverschweisst. An der Grenze zum Rauchgaszug 3 sind jeweils zwei benachbarte Verdampferrohre 10 über Gabelstükke 26 zu einem neuen Verdampferrohr 27 zusammengeführt. Zwischen benachbarten Verdampferrohren 27 erstrecken sich breite Stege 28, sodass die Verdampferrohre 10 und 27 mit den Stegen 24 beziehungsweise 28 zusammen dichte,sogenannte Membranwände bilden. Im untersten Zwickel der Stege 28 durchstossen Rohrbögen 30, die an Gabelstücke 31 angeschlossen sind, die Verdampferrohrwand/An den Gabelstücken 31 sind vertikale Flossenrohre 32 angeschweisst, welche die Ueberhitzerrohrwand 18 bilden. Die Flossen 33 benachbarter Flossenrohre 32 haben nur geringen Abstand a, durch den praktisch keine Wärmestrahlung auf die dahinterliegende Verdampferrohrwand fällt.

[0017] Die Flossenrohre 32 sind über ihre Höhe an mehreren Stellen durch Rückhaltelemente an den Stegen 28 der Verdampferrohrwand befestigt. Wie die Figuren 4 und 5 zeigen,sind zu diesem Zweck an der Rückseite der Flossenrohre 32 Haken 35 an- geschweisst, die in je einen Schlitz 36 der Stege 28 eingehängt sind. Zur Abdichtung sind die Schlitze 36 und die Haken 35 durch auf der Aussenseite der Verdampferrohrwand 6 dicht angeschweisste Kasten 40 überdeckt.

[0018] Wie die Figuren 6 und 7 zeigen, münden im Bereich des obe-ren Endes der Ueberhitzerrohrwand jeweils zwei benachbarte Flossenrohre 32 in ein Gabelstück 42 ein, an das ein Rohrbogen 43 anschliesst. Dieser Rohrbogen 43 durchdringt mit seinem horizontalen Schenkel 44 ein am Steg 28 vorgesehenes Langloch 46. Zur Abdichtung sind beidseits des Steges 28 je eine inneren Abdeckzunge 48 und eine äussere Abdeckzunge 49 so am Schenkel 44 angeschweisst, dass sich dieser, unterschiedlicher Wärmedehnung der Flossenrohre 32 und der Verdampferrohre 27 folgend, im Langloch 46 verschieben kann und die Zungen dabei stets das Langloch überdecken.

[0019] Die Abdeckzungen 48 und 49 gewähren keine völlige Dichtung. Es kann daher zweckmässig sein, auf der Aussenseite der Verdampferrohrwand diese über nicht gezeichnete, vertikale Verschiebungen zulassende Bälge mit den Schenkeln 44 zu verbinden.

[0020] Die Ausführungsform nach den Figuren 2 bis 7 hat den Nachteil, dass bei ungleicher Verteilung des Dampfstromes auf zwei durch ein Gabelstück 31 miteinander verbundene Flossenrohre 32 die darin fliessenden Dampfströme sich ungleich erhitzen können, was bei der festen Verbindung durch Gabelstücke 42 zu Wärmespannungen führen kann. Dieser Nachteil wird vermieden bei einer Lösung nach Figur 8 bei der die Rohre eines jeweils von einem Gabelstück 31 ausgehenden Paares
getrennt durch untereinander angeordnete Langlöcher 46 durch die Verdampferrohrwand hindurchgeführt-werden. Die Langlöcher 46 sind auch hier mit Abdeckzungen 48 und 49 überdeckt.

[0021] Die Schiebedichtungen nach den Figuren 6, 7 und 8 können vermieden werden durch die Ausführungsform nach Figur 9. Die Flossenrohre 32 werden hier im Bereich ihres oberen Endes, Dehnschenkel 60 bildend, schräg abgebogen und dann mit
einem Bogen 61 durch Bohrungen in den Stegen 28 der Verdampferrohrwand hindurchgeführt. Dabei können jeweils einander benachbarte Dehnschenkel 60 in derselben. senkrecht zur Verdampferrohrwand stehenden Schrägebene verlaufen, wie in Figur 9 dargestellt, oder auch gegeneinander versetzt sein, wie Figur 10 zeigt. Die Versetzung erlaubt, dem innen liegenden Dehnschenkel eine kleinere Auskröpfung zu geben.

[0022] Bei der Verwendung Von Dehnschenkeln sind noch verschiedene weitere Anordnungen möglich. So kann zum Beispiel, wie in Figur 11 im Gegensatz zu Figur 9 dargestellt, der andere der beiden ein Paar bildenen Schenkel nach innen ausgekröpft sein.

[0023] Es ist empfehlenswert und im Hinblick auf die thermische Belastung der Membranwand durchaus zulässig, die Flossenrohre 32 im Bereich ihrer Dehnschenkel ohne Flossen auszubilden.

Ansprüche

1. Dampferzeuger mit Brennkammer und oben daran anschliessendem Rauchgaszug, deren beider Wände aus gasdicht miteinander verschweissten Verdampferrohren bestehen, wobei mindestens im Rauchgaszug die Schweissverbindung über Stege erfolgt und wobei im Rauchgaszug eine Wand aus Ueberhitzerrohren der Verdampferrohrwand vorgehängt ist, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Rohre der Ueberhitzerrohrwand senkrecht verlaufen und am unteren Ende der Ueberhitzerrohrwand die Wand der Verdampferrohre im Bereich der Stege durchdringen,

- dass etwa auf der Höhe der Durchdringungsstellen die Verdampferrohre paarweise zusammengegabelt sind,

- dass die Ueberhitzerrohre auf der Innenseite des Rauchgaszuges, unmittelbar nach dem Durchdringen der Verdampferrohrwand, auseinandergegabelt sind,

- dass über die Höhe der Ueberhitzerrohrwand Rückhaltelemente vorgesehen sind, durch welche die Ueberhitzerrohre verschiebbar mit der Verdampferrohrwand verbunden sind

- und dass in einem oberen Abschnitt der Ueberhitzerrohre Mittel zum Ausgleichen der unterschiedlichen Dehnung zwischen Ueberhitzer- und Verdampferrohren vorgesehen sind.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Rand der Ueberhitzerwand deren Rohre die Verdampferrohrwand oder die Decke des Rauchgaszuges über eine Schiebedichtung durchdringen.

3. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ueberhitzerrohre der Ueberhitzerrohrwand als Flossenrohre ausgebildet sind.

4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltelemente als Haken ausgebildet sind, die in Schlitzen in den Stegen zwischen den Verdampferrohren eingehängt sind, und dass die Schlitze auf der Aussenseite der Verdampferrohrwand durch Kasten gasdicht überdeckt sind.

5. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ueberhitzerrohre am oberen Ende der Ueberhitzerrohrwand die Verdampferrohrwand im Bereich der Stege durchdringen, dass die Stege zu diesem Zweck je eine Längsnut aufweisen und dass an jedem der Ueberhitzerrohre zwei Abdeckzungen im Abstand der Stegdicke angeschweisst sind, welche den Schlitz im Steg überdecken und das Ueberhitzerrohr führen.

6. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ueberhitzerrohre am oberen Rand der Ueberhitzerrohrwand paarweise zusammmengegabelt sind, bevor sie die Verdampferrohrwand durchdringen.

7. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ueberhitzerrohre im Bereich des oberen Randes der Ueberhitzerrohrwand die Verdampferrohrwand abwechlungsweise auf zwei unterschiedlichen Höhenstufen durchdringen.

8. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchdringungsstellen im Bereich des oberen Randes der Ueberhitzerrohrwand durch zusätzliche auf der Aussenseite der Verdampferrohrwand angeordnete Balgdichtungen gasdicht gemacht sind.

9. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 6 und 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Ueberhitzerrohre mit geneigt verlaufenden Dehnschenkeln versehen sind.

Zeichnung