Anordnung einer Heizfläche eines Dampferzeugers in einem Abgasschacht

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Heizfläche für abgasbeheizte Dampferzeuger, vorzugsweise nach Gasturbinen, bei welcher der Dampf innerhalb eines Heizflächenschachtes in beispielsweise von unten nach oben umströmten Rohren erzeugt wird.

[0002] Aus der US-A 3,805.745 ist die Montage eines Heizungskessels aus Einzelrohren und anderen Bestandteilen durch Schraubverbindungen und Einwalzen bekannt.

[0003] Die DE-A1 23 13 565 offenbart Heizflächenpakete in Transportgrößen zu verpacken und auf der Baustelle in den vorbereiteten Heizflächenschächten zu montieren. Hiebei fällt sehr viel Verpackungsmaterial an, das je nach Transportart etwa 20 % des Transportgewichtes ausmachen kann und eventuell auch rücktransportiert wird. Abgesehen nur für den Transport benötigten Verpackungsmaterial fällt auch an der Baustelle eine aufwendige Montagearbeit in Abhängigkeit von der Größe der Montagestücke an. Dazu kommen noch Aufhängeeinrichtungen, da die Heizflächen meistens an der Decke aufgehängt werden. Ferner müssen, insbesondere bei Druckfeuerungen, Innendruckabstützungen des fertigen Abhitzekessels und gegebenenfalls auch Erdbebenabstützungen montiert werden, sodaß nicht nur hohe Montagekosten sondern auch lange Montagezeiten entstehen.

[0004] Aus der DE-A1 23 04 532 ist es bekannt, vorgefertigte Heizflächenpakete aufeinanderzustapeln und so einen Dampferzeuger aus Ringschüssen zusammenzubauen. Diese Bauweise hat den Nachteil relativ unförmig zu sein, wobei die maximale Baugröße durch das Ladeprofil des Beförderungsmittels mehr oder weniger vorgegeben ist.

[0005] Die FR-A-2456889 bzw. FR-A-2039251 offenbaren Dampferzeugerbausteine (Moduls) mit innerhalb einer Wandung angeordneten Heizflächen, wobei durch Aufeinanderschichtung der Module Dampferzeuger gebildet werden. Hier sind die Heizflächen in ihrer ganzen Länge im Modul untergebracht, sodaß die Heizflächenlänge die Baugröße des Moduls und damit auch den größten zu bauenden Dampferzeuger bestimmt. Dies ist bei abgasbeheizten Dampferzeugern keine Lösung, da dieselben einen zu großen Abgasquerschnitt aufweisen.

[0006] Die US-A-4,685.426 offenbart einen in Modulbauweise errichteten Dampferzeuger, mit vertikal angeordneten Heizflächenpakten, die entsprechend hintereinandergeschaltet den kompletten Dampferzeuger mit Seitenwand und Heizfläche bilden.

[0007] Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, die Montage zu vereinfachen indem Bausteine geschaffen werden, die entsprechend der maximalen Transportgröße eines LKW's weitgehend in der Werkstätte montiert werden und eine für den Transport genügende Steifigkeit aufweisen, sodaß Transportschäden trotz Wegfall der Transportabstützungen vermieden werden können.

[0008] Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfläche von transporffähigen Heizflächenbausteinen gebildet ist, die aus den in Rohrplatten (5) gehaltenen Heizflächenrohren des Rohrbündels (1) und einem am abgasseitigen Ende der Heizflächenrohre vorgesehenen Rahmen (2) mit horizontalen Versteifungen (3) bestehen, wobei die Rohrplatten (5) an Versteifungsprofilen (7) des Rahmens (2) gehalten sind, und daß die Heizflächenbausteine mit dem Rohrbündel (1) in Form eines räumlichen Fachwerkes unter Bildung einer gasdurchlässigen Baukastendecke (4) zusammengebaut sind, die im Heizflächenschacht (6) zur Erbeben- und Innendruckabstützung eingebaut ist.

[0009] Eine Durchrechnung bei der Bestimmung des Transportgewichtes ergab eine unerwartet hohe Einsparung an Stahlbaugewicht in einer Größenordnung von 30 %.

[0010] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2-4 angegeben.

[0011] Die Erfindung ist in den angeschlossenen Figuren 1-5 beispielsweise und schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Heizflächenschacht im Aufriß. Fig. 2 zeigt in einem axometrischen Bild eine tragende Decke, die aus mehreren Heizflächenbausteinen gebildet ist. Fig. 3 zeigt im größeren Maßstab einen Heizflächenbaustein, und Fig. 4 und 5 zeigen in zwei Ausführungen die Verbindung zweier Heizflächenbausteine.
In Fig. 1 ist ein Heizflächenschacht 6 im Aufriß dargestellt, indem zwei Rohrbündel 1 jeweils an einer horizontalen Tragkonstruktion 4 befestigt sind. Die Rohrbündel werden so vom Abgas umströmt, daß die horizontale Tragkonstruktion 4 an der Abströmseite des Rohrbündels 1 angeordnet ist, so daß die Tragkonstruktion 4 weniger stark durch das durchströmende Abgas beheizt wird. Zwischen den beiden Heizflächen ist eine Reinigungsöffnung 12 bzw. eine Serviceöffnung vorgesehen, über welche ein Einstieg in den Heizflächenschacht 6 möglich ist. In Fig. 2 ist im etwas größeren Maßstab im Schrägriß ein Rohrbündel 1 mit einer horizontalen Tragkonstruktion 4 vergrößert dargestellt, wobei die Rohre, die die einzelnen Rohrplatten 5 miteinander verbinden, nicht dargestellt sind, so daß der Rahmen 2 mit seiner horizontalen Versteifung 3 als horizontale Tragkonstruktion 4 ersichtlich ist. Die einzelnen Rohrplatten 5 mit der Versteifung 3 sind durch horizontale Diagonalstäbe 8 und durch vertikale Diagonalstäbe 9 (Fig. 3) zu einem räumlichen Fachwerk verbunden, wobei die gesamte Decke aus beispielsweise 5 Bausteinen zusammengesetzt ist, die nebeneinander angeordnet sind. Hier zeigt sich auch eine Platzersparnis, indem die steife Deckenkonstruktion nur geringfügig höher als das Rohrbündel 1 ist, aber auf jeden Fall kleiner als eine Deckenkonstruktion mit Aufhängungen für das unterhalb angeordnete Rohrbündel ist. Es ist ferner günstig, wenn die größte Rohrlänge des Rohrbündels 1 mit der Breite oder Länge des Einbauschachtes übereinstimmt, so daß Rohrverlängerungen an der Baustelle nicht notwendig sind. Die benachbarten Rahmenteile 2 sind mit 2′ und die benachbarte horizontale Versteifung 3 ist mit 3′ gekennzeichnet, so daß die räumliche Wirkung der Deckenkonstruktion in Form eines räumlichen Fachwerkes erkennbar ist.
In Fig. 3 ist ein einzelner Baustein im Schrägriß dargestellt, aus dem ersichtlich ist, daß der ganze Baustein von einer Fachwerkskonstruktion gebildet ist, deren horizontale Tragkonstruktion 4 und das die Rohrplatten 5 verbindende Rohrbündel 1 die notwendige Transportversteifung verschafft, wobei in einzelnen Abschnitten auch vertikale Diagonalstäbe bzw. Diagonalstäbe in vertikalen Ebenen angeordnet werden können. Es ist hiebei ersichtlich, daß am abstromseitigen Ende des Rohrbündels 1 Versteifungsprofile 7 in der Verlängerung der Rohrplatte 5 vorgesehen sind, die somit quer zum Rohrbündel 1 angeordnet sind und nach Verbindung mit benachbarten Heizflächenbausteinen einen Trägerrost bilden, dessen einzelne Roststäbe durch die Horizontalversteifungen 3 verbunden sind. Die Verbindung der einzelnen Versteifungsprofile 7 kann, wie in Fig. 4 dargestellt, durch eine Stumpfschweißnaht 10 oder, wie in Fig. 5 gezeigt, durch eine Stoßblechkonstruktion 11 erfolgen.
Durch die weitgehende Vorfabrikation der Heizflächenbausteine in der Werkstätte beschränkt sich die Montage der einzelnen Rohrpakete nur auf die richtige Einbaulage und die ordnungsgemäße Verbindung der einzelnen Heizflächenbausteine, so daß für die Montage des Kessels auch die Verwendung von hochqualifizierten Montagekräften teilweise eingespart werden kann. Die einzelnen Heizflächenbausteine sind somit größenmäßig auf die Verwendung findende Waggon- bzw. LKW-Größe abgestimmt und bilden so eine Montageeinheit, die praktisch abfallos an der Baustelle angeschlossen wird. Ein Baustein ist somit transportsteif und durch den Zusammenbau mit gleichartigen zu einem tragfähigen Heizflächenpaket mit integrierter gasdurchlässiger Decke wertvoller geworden, indem die gasdurchlässige Decke auch Versteifungseffekte aufweist, die sich in Erdbebensicherheit und Innendruckversteifung auswirken, die normaler Weise eine zusätzliche Konstruktion beanspruchen. Auch die Aufhängung ist im "Heizflächenpaket" integriert, so daß man von einem Kompakt-Baustein sprechen kann.

Ansprüche

1. Anordnung mit einer Heizfläche für abgasbeheizte Dampferzeuger, vorzugsweise nach Gasturbinen, bei welcher der Dampf innerhalb eines Heizflächenschachtes in beispielsweise von unten nach oben umströmten Rohren erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfläche von transportfähigen Heizflächenbausteinen gebildet ist, die aus den in Rohrplatten (5) gehaltenen Heizflächenrohren des Rohrbündels (1) und einem am abgasseitigen Ende der Heizflächenrohre vorgesehenen Rahmen (2) mit horizontalen Versteifungen (3) bestehen, wobei die Rohrplatten (5) an Versteifungsprofilen (7) des Rahmens (2) gehalten sind, und daß die Heizflächenbausteine mit dem Rohrbündel (1) in Form eines räumlichen Fachwerkes unter Bildung einer gasdurchlässigen Baukastendecke (4) zusammengebaut sind, die im Heizflächenschacht (6) zur Erbeben- und Innendruckabstützung eingebaut ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (2) des Heizflächenbausteines aus mindestens zwei durch in horizontalen und vertikalen Ebenen angeordneten Diagonalstäben (8, 9) verbundenen rechteckförmigen Rohrplatten (5) mit Versteifungsprofilen (7) und Heizflächenrohren gebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Rohrplatte (5) mit dem Versteifungsprofil (7) der Stärke und die Länge des Rohrbündels (1) der Länge der gebildeten Baukastendecke (4) entspricht.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baukastendecke (4) vom Versteifungsprofil (7) gebildete durchgehende Träger aufweist, welche oberhalb jedes Rohrbündels angeordnet sind und einen Trägerrost bilden, dessen Stege durch die horizontalen Versteifungen (3) verbunden sind.

Claims

1. Arrangement with a heating surface for waste gas-heated steam generators, preferably after gas turbines, in which the steam is generated inside a heating surface shaft in, for example, tubes swept upwards, characterised in that the heating surface is formed from transportable heating surface modules which comprise the heating surface tubes of the tube bundle (1) supported in tube plates (5), and a frame (2) with horizontal braces (3) provided at the waste gas end of the heating surface tubes, whereby the tube plates (5) are supported on reinforcing sections (7) of the frame (2) and in that the heating surface modules with the tube bundle (1) are assembled in the form of a spatial latticework with the formation of a gas-permeable modular surface (4) which is installed in the heating surface shaft (6) for earthquake and internal pressure support.

2. Arrangement according to claim 1, characterised in that the frame (2) of the heating surface module is formed from at least two rectangular tube plates (5) joined by diagonal rods (8, 9) arranged in horizontal and vertical planes, with reinforcing sections (7) and heating surface tubes.

3. Arrangement according to claim 1, characterised in that the height of the tube plate (5) with the reinforcing section (7) corresponds to the thickness, and length of the tube bundle (1) to the length of the modular structure (4) formed.

4. Arrangement according to claim 1, characterised in that the modular surface (4) has continuous girders formed by the reinforcing section (7) which are arranged above each tube bundle and form a girder grid, the webs of which are joined by the horizontal braces (3).

Revendications

1. Installation comprenant une surface de chauffe pour des générateurs de vapeur chauffés par des gaz d'échappement, de préférence à la suite de turbines à gaz, dans laquelle la vapeur est produite à l'intérieur d'une cheminée à surfaces de chauffe dans des tubes autour desquels le flux passe de bas en haut, caractérisée en ce que la surface de chauffe est constituée par des modules de surface de chauffe pouvant être transportés qui sont constitués par les tubes à surface de chauffe du faisceau de tubes (1) retenus dans des plaques à tubes (5) et par un cadre (2) prévu à l'extrémité côté gaz d'échappement des tubes à surface de chauffe, avec des renforcements horizontaux (3), les plaques à tube (5) étant retenues contre des profils de renforcement (7) du cadre (2), et en ce que les modules à surface de chauffe sont assemblés au faisceau de tubes (1) sous la forme d'une charpente spatiale en constituant un plafond modulaire (4) perméable au gaz qui est monté dans la cheminée à surface de chauffe (6) pour constituer un support sismique et de pression interne.

2. Installation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cadre (2) du module à surface de chauffe est constitué par au moins deux plaques à tubes rectangulaires (5) reliées par des tiges diagonales (8, 9) disposées dans des plans horizontaux et verticaux, avec des profils de renforcement (7) et des tubes à surface de chauffe.

3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la hauteur de la plaque à tubes (5) avec le profil de renforcement (7) correspond à l'épaisseur, et la longueur du faisceau de tubes (1) à la longueur du plafond modulaire (4) formé.

4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plafond modulaire (4) présente des supports continus formés par le profil de renforcement (7) qui sont disposés au-dessus de chaque faisceau de tube et qui constituent une grille de support dont les branches sont reliées par les renforcements horizontaux (3).

Zeichnung