DURCHLAUFDAMPFERZEUGER IN ZWEIZUGBAUART

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Durchlaufdampferzeuger in Zweizugbauart mit einer Brennkammer-Rückwand des ersten Vertikalzuges, die in einem oberen Teilbereich zur Brennkammer hin einwärts geneigt ist und dadurch mit dem Boden des angrenzenden Horizontalgaszuges eine in die Brennkammer hineinstehende "Nase" bildet. Eine solche Nase im oberen Teil der Brennkammer-Rückwand beim Übergang in den Horizontalgaszug dient einer Verbesserung der Rauchgasführung.

[0002] Ein Durchlaufdampferzeuger in Zweizugbauart mit einer solchen "Nase" ist in Figur 1 der US-A-3 174 464 gezeigt. Dabei sind einige Dampferzeugerrohre des unteren Teilbereichs der Brennkammer-Rückwand ungeneigt bis zu einer außerhalb der Heizgasführung befindlichen Tragkonstuktion geführt und fungieren damit als Träger der Brennkammer-Rückwand, die die "Nase" aufweist.

[0003] Für die Aufhängung der Brennkammer-Rückwand wurde bisher meist eine gesonderte Teilheizfläche mit Eintritts- und Austrittssammler verwendet, um in den hauptsächlich mit Naßdampf durchströmten Tragrohren Stabilitätsprobleme und daraus möglicherweise resultierende Rohrreißer zu vermeiden. Diese Aufhängungskonstruktion ist sehr aufwendig. Ein weiterer Nachteil besteht in der meist unterschiedlichen Temperatur der zu einer gesonderten Teilheizfläche zusammengefaßten Tragrohre und der Brennkammer-Seitenwände, wenn diese Heizflächen nicht parallel, sondern in der meist üblichen Weise hintereinander durchströmt werden. Vor allen Dingen treten beim Füllen eines noch heißen Durchlaufdampferzeugers mit kälterem Speisewasser vor dem Zünden der Brenner beträchtliche Temperaturdifferenzen zwischen den Tragrohren der Brennkammer-Rückwand und den Brennkammer-Seitenwänden auf, und diese können in Folge unzulässig hoher Wärmespannungen zu Rohrschäden führen. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Aufhängung der Brennkammer-Rückwand, also ganz allgemein ihre Fixierung in der Tragkonstruktion oberhalb des Druckteils des Dampferzeugers kostengünstig zu gestalten und betriebssicher auszuführen. Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 niedergelegt.

[0004] Durch die Erfindung sind die wesentlichen Konstruktionselemente der Aufhängung der Brennkammer-Rückwand vom Strömungsmedium durchströmte Dampferzeugerrohre, denen insoweit eine Doppelfunktion obliegt. Die Tragrohre sind dabei von einem Teilstrom des Strömungsmediums durchflossen, welcher in Durchströmrichtung jenseits der Tragkonstruktion wieder dem Hauptstrom des Strömungsmediums zugeführt wird.

[0005] Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Tragrohre gleichmäßig über die Breitenerstreckung der Brennkammer-Rückwand verteilt. Für die erfindungsgemäße Tragefunktion wird nur ein Teil - wesentlich weniger als die Hälfte - der die Brennkammer-Rückwand bildenden Dampferzeugerrohre benötigt.

[0006] Nach einer weiteren Ausgestaltung münden sämtliche zum geneigten Teilbereich der Brennkammer-Rückwand führenden Dampferzeugerrohre unterhalb des geneigten Teilbereiches der Brennkammer-Rückwand in den auf ihrer der Brennkammer abgewandten Seite etwa horizontal verlaufenden Ausgleichsammler. Dagegen sind die als Tragrohre erfindungsgemäß verwendeten Dampferzeugerrohre nur durch Druckausgleichsrohre mit dem Ausgleichsammler strömungsmäßig verbunden. Dieser Ausgleichsammler bewirkt durch Druckausgleich eine gleichmäßige Strömungsverteilung innerhalb der Brennkammer-Rückwand als auch in den Rohren des oberen geneigten Teilbereichs. Außerdem findet in dem Ausgleichsammler ein teilweiser Enthalpieausgleich des in ihm mündenden Strömungsmediums statt. Dieser Enthalpieausgleich wirkt sich günstig auf die Temperaturverteilung in der strömungsmäßig nachgeschalteten, geneigten Heizfläche aus, die die untere Flanke der gattungsgemäß vorhandenen Nase bildet.

[0007] Die Erfindung wird anhand der Figuren beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

FIG 1

die schematische Seitenansicht eines Durchlaufdampferzeugers in Zweizugbauart. Auf den dort in den Kreis I eingefaßten Bereich der Brennkammer-Rückwand des ersten Vertikalgaszuges konzentrieren sich die folgenden Figuren.

FIG 2

eine perspektivische Darstellung des Überganges des unteren Teilbereiches der Brennkammer-Rückwand in ihren geneigten oberen Teilbereich in Blickrichtung vom Innenraum der Brennkammer nach außen und unter Weglassung der zur Heizgasführung zwischen den Dampferzeugerrohren vorhandenen und mit diesen gasdicht verschweißten Verbindungsstege.

FIG 3

eine Darstellung analog FIG 2 mit Blickrichtung von außen in Richtung auf den Innenraum der Brennkammer.

FIG 4

einen vertikalen Querschnitt durch den Ausgleichsammler und durch den Übergang vom unteren in den oberen geneigten Teilbereich der Brennkammer-Rückwand entsprechend der Schnittlinie IV-IV in FIG 3 und 5.

FIG 5

eine Schnitt- und Seitenansicht des Überganges des unteren Teilbereiches der Brennkammer-Rückwand in den oberen, geneigten Teilbereich entsprechend der Schnittlinie V-V in FIG 3 und 4.

FIG 6

eine Draufsicht auf den besagten Übergangsbereich und zusätzlich auf den Ausgleichsammler entsprechend den Pfeilrichtungen VI in den FIG 4 und 5.

[0008] Der erfindungsgemäße Durchlaufdampferzeuger ist ein solcher in Zweizugbauart. Das bedeutet, daß in Durchgangsrichtung 1 bis 3 der Heizgase hintereinander ein erster Vertikalgaszug 4 mit aufsteigender Heizgasführung, ein Horizontalgaszug 5 und ein zweiter Vertikalgaszug 6 mit absteigender Heizgasführung in Reihe hintereinander angeordnet sind. Ein solcher Dampferzeuger in Zweizugbauart hat im wesentlichen den Vorteil niedriger Bauhöhe.

[0009] Vorliegend interessiert im wesentlichen die konstruktive Ausgestaltung und Aufhängung der Rückwand 7 der Brennkammer 8 des ersten Vertikalgaszuges 4. Diese Rückwand 7 ist durch eine Verdampferheizfläche gebildet, welche im wesentlichen aus nebeneinander aufsteigenden und zur Bildung der Umfassungswand gasdicht miteinander verbundenen sowie für das Durchströmen eines Strömungsmediums parallel geschalteten Dampferzeugerrohren 9 besteht. Diese Rohre sind in den Zeichnungen unter Einschluß von offenen Zwischenräumen dargestellt, in der Praxis aber in hier nicht näher dargestellter Art und Weise gasdicht verschlossen. Sie bilden dadurch für die einzelnen Gaszüge eine undurchlässige Umfassungswand. Die Brennkammer-Rückwand 7 ist die dem zweiten Vertikalgaszug 6 zugewandte Umfassungswand des ersten Vertikalgaszuges 4 und im wesentlichen vertikal ausgerichtet. Fossiler Brennstoff wird der Brennkammer 8 durch Brenner 10 von außen zugeführt. Bei seiner Verbrennung entsteht das die Gaszüge 4 bis 6 durchströmende Heizgas.

[0010] Während die Rückwand 7 in ihrem unteren Teilbereich 14 etwa vertikal ausgerichtet ist, ist sie in ihrem oberen Teilbereich 11 zum Innenraum der Brennkammer 8 hin einwärts geneigt. Sie bildet dadurch mit dem Boden 12 des angrenzenden Horizontalgaszuges 5 eine in die Brennkammer 8 hineinstehende "Nase" 13. Eine solche Nase 13 dient zum Zweck einer guten Rauchgasführung. Sie ist gattungsgemäßer Bestandteil des erfindungsgemäßen Dampferzeugers.

[0011] Im unteren Teilbereich 14 der Rückwand 7 sind die Dampferzeugerrohre 9 von im wesentlichen gleicher Ausbildung und vertikaler Ausrichtung mit gleichmäßigen Parallelabständen voneinander. Allerdings unterscheiden sich einige - in den Zeichnungen zusätzlich mit C gekennzeichnet - Dampferzeugerrohre 9 von den übrigen mit A gekennzeichneten Dampferzeugerrohren dadurch, daß sie mit der weiteren Funktion als Tragrohre C der Brennkammer-Rückwand 7 ungeneigt nach oben bis zu einer außerhalb der Heizgasführung befindlichen Austrittssammler 15 geführt sind und dort in diesen münden. Dieser Austrittssammler 15 ist Teil einer Tragkonstruktion 24, die in ihrer konstruktiven Ausgestaltung nicht näher sondern nur hinsichtlich der Positionierung ihres an einem ungeneigt in den Bereich außerhalb der Heizgasführung nach oben herausgeführten Dampferzeugerrohres 9C mit der Bezugsziffer 24 dargestellt ist. Der Austrittsammler 15 befindet sich oberhalb der Kesseldecke 23. Die Rohre der Nase 13 gehen in die Rohre des Bodens 12 des Horizontalgaszuges 5 über und münden ebenfalls in einen Sammler. Beide Rohrgruppen werden wasser- bzw. dampfseitig parallel durchströmt.

[0012] Die mit der zusätzlichen Funktion eines Tragrohres C versehenen Dampferzeugerrohre 9 sind gleichmäßig über die Brennkammer-Rückwand 7 verteilt. Bei dem Ausführungsbeispiel sind etwa 25% der in die Brennkammer-Rückwand 7 integrierten Dampferzeugerrohre 9 als Tragrohre C ungeneigt nach oben geführt, während alle übrigen Dampferzeugerrohre 9A in den oberen geneigten Teilbereich 11 hineingebogen sind, wie das besonders anschaulich aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist.

[0013] Die Dampferzeugerrohre 9 des unteren Teilbereiches 14 der Brennkammer-Rückwand 7 sind auf ihrer der Brennkammer 8 abgewandten Seite unterhalb des geneigten Teilbereiches 11 durch einen etwa horizontal verlaufenden Ausgleichsammler 16 strömungsmäßig miteinander verbunden.

[0014] Die zum geneigten Teilbereich 11 der Brennkammer-Rückwand 7 führenden Dampferzeugerrohre 9A sind unterhalb ihrer Abbiegungen 17 durch jeweils ein Eintrittsrohr 18 und darüber ein Austrittsrohr 19 mit dem Sammler 16 strömungsmäßig verbunden. Sie münden dabei in den Scheitelbereich 20 des Sammlers 16 ein (Eintrittsrohr 18) bzw. sind vom Scheitelbereich 20 abgeleitet (Austrittsrohr 19). In dem Dampferzeugerrohr 9A befindet sich zwischen dem Eintrittsrohr 18 und dem Austrittsrohr 19 eine Trennscheibe 25, so daß das gesamte Strömungsmedium aus dem unteren Teilbereich 14 des Dampferzeugerrohres 9A in den Sammler 16 strömt.

[0015] Die als Tragrohre 9C erfindungsgemäß eingesetzten Dampferzeugerrohre 9 sind lediglich durch in etwa den Äquatorbereich des lichten Querschnittes des Ausgleichsammlers 16 horizontal einmündende Druckausgleichsrohre 21 räumlich mit dem Sammler 16 verbunden. Der Hauptstrom des Strömungsmediums fließt dabei direkt aus einem Dampferzeugerrohr 9 im unteren Teilbereich in das Tragrohr 9C. Bei der dargestellten Ausführungsform sind im Umfangsbereich des Sammlers 16, und zwar im Scheitelbereich 20 den horizontalen Eintrittsrohren 21 seitens der Tragrohre 9C Austrittsrohre 22 mit gleichem Querschnitt wie die anderen Rohre zugeordnet, die geradlinig geneigt in den oberen Teilbereich 11 der Brennkammer-Rückwand 7 hineingeführt sind und dort neben den anderen Dampferzeugerrohren 9A in gleicher Weise die Funktion eines Dampferzeugerrohres übernehmen. Die geneigten Austrittsrohre 22 sind an den zugeordneten Tragrohren 9C in einer Biegung vorbeigeführt, so daß sie im geneigten oberen Teilbereich 11 dieselbe Abstandsposition wie im unteren Teilbereich 14 die Tragrohre 9C als Dampferzeugerrohre einnehmen.

[0016] Eine andere, hier nicht dargestellte Ausführungsform verzichtet auf die oberen Austrittsrohre 22 als im geneigten oberen Teilbereich 11 zusätzlich wirksame Dampferzeugerrohre. Es sind dann im oberen geneigten Teilbereich 11 als Dampferzeugerrohre nur die aus dem unteren Teilbereich 14 über die Abbiegungen 17 geneigten Dampferzeugerrohre 9A vorhanden.

Ansprüche

1. Durchlaufdampferzeuger in Zweizugbauart mit in Durchgangsrichtung (1-3) der Heizgase hintereinander

- einem ersten Vertikalgaszug (4) mit aufsteigender Heizgasführung und

- einem Horizontalgaszug (5)

bei welchem die

- durch eine Verdampferheizfläche aus nebeneinander aufsteigenden, gasdicht miteinander verbundenen sowie für das Durchströmen eines Strömungsmediums parallel geschalteten Dampferzeugerrohren (9) gebildete,

- etwa in Richtung des Horizontalgaszuges (5) stehende und

- im wesentlichen vertikal ausgerichtete

Brennkammer-Rückwand (7) des ersten Vertikalzuges (4) eine Mehrzahl von ersten Dampferzeugerrohren (9A) und eine Anzahl von zweiten Dampferzeugerrohren (9C) umfaßt, wobei die ersten Dampferzeugerrohre (9A) in einem oberen Teilbereich (11) zur Brennkammer (8) hin einwärts geneigt sind und dadurch mit dem Boden (12) des angrenzenden Horizontalgaszuges (5) eine in die Brennkammer (8) hineinstehende Nase (13) bilden, wobei die zweiten Dampferzeugerrohre (9C) des unteren Teilbereiches (14) der Brennkammer-Rückwand (7) als deren Träger ungeneigt bis zu einer außerhalb der Heizgasführung befindlichen Tragkonstruktion (24) nach oben geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Dampferzeugerrohre (9A) unterhalb des oberen Teilbereiches (11) der geneigten Brennkammer-Rückwand (7) durch einen auf ihrer der Brennkammer (8) abgewandten Seite etwa horizontal verlaufenden Ausgleichsammler (16) strömungsmäßig miteinander verbunden sind, wobei die ersten Dampferzeugerrohre (9A) jeweils durch ein Eintritts- (18) und ein darüber angeordnetes Austrittsrohr (19) mit dem Ausgleichsammler (16) verbunden sind und sich in dem jeweiligen ersten Dampferzeugerrohr (9A) zwischen dem abgehenden Eintrittsrohr (18) und dem ankommenden Austrittsrohr (19) eine Trennscheibe (25) befindet, und wobei auch die als Träger vorgesehenen zweiten Dampferzeugerrohre (9C) jeweils durch ein Druckausgleichsrohr (21) strömungsmäßig mit dem Ausgleichssammler (16) verbunden sind.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Dampferzeugerrohre (9C) weitgehend gleichmäßig über die Breitenerstreckung der Brennkammer-Rückwand (7) verteilt sind.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintritts- (18) und das Austrittsrohr (19) in den Scheitelbereich (20) des Ausgleichsammlers (16) einmünden bzw. von diesem abgeleitet sind.

4. Dampferzeuger nach ein oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines der zweiten Dampferzeugerrohre (9C) ein gesondertes Austrittsrohr (22) aus dem Ausgleichsammler (16) heraus und parallel zu den benachbarten anderen Dampferzeugerrohren (9) geneigt in den oberen Teilbereich (11) der Brennkammer-Rückwand (7) eingeführt ist.

5. Dampferzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das geneigte Austrittsrohr (22) an dem zugeordneten zweiten Dampferzeugerrohr (9C) gebogen vorbeigeführt ist.

Claims

1. Once-through steam generator of double-flue design, with a first vertical gas flue (4) with an ascending conduct of fuel gas and a horizontal gas flue (5) in succession in the direction of passage (1-3) of the fuel gases, in which the essentially vertically oriented combustion chamber rear wall (7) of the first vertical flue (4), which rear wall is approximately in the direction of the horizontal gas flue (5) and is formed by an evaporator heating surface consisting of steam generator tubes (9) ascending next to one another, connected to one another in a gas-tight manner and connected in parallel for a flow medium to flow through them, comprises a plurality of first steam generator tubes (9A) and a number of second steam generator tubes (9C), the first steam generator tube (9A) being inclined inwards towards the combustion chamber (8) in an upper part region (11) and thereby forming, with the bottom (12) of the adjacent horizontal gas flue (5), a nose (13) projecting into the combustion chamber (8), the second steam generator tube (9C) of the lower part region (14) of the combustion chamber rear wall (7) being guided as a support of the latter, uninclined, upwards as far as a carrying structure (24) located outside the conductor fuel gas, characterized in that the first steam generator tubes (9A) are flow-connected to one another, below the upper part region (11) of the inclined combustion chamber rear wall (7), by means of a balancing header (16) running approximately horizontally on that side of the said rear wall which faces away from the combustion chamber (8), the first steam generator tubes (9A) being connected to the balancing header (16) in each case by means of an inlet tube (18) and an outlet tube (19) arranged above the latter, and a separating disc being located, in the respective first steam generator tube (9A), between the outgoing inlet tube (18) and the incoming outlet tube (19), and the second steam generator tubes (9C) provided as supports also being in each case flow-connected to the balancing header (16) by means of a pressure-balancing tube (21).

2. Steam generator according to Claim 1, characterized in that the second steam generator tubes (9C) are distributed essentially uniformly over the width extent of the combustion chamber rear wall (7).

3. Steam generator according to Claim 1, characterized in that the inlet tube (18) and the outlet tube (19) open into the crown region (20) of the balancing header (16) or are led away from the said crown region.

4. Steam generator according to one or more of the preceding claims, characterized in that, in the region of one of the second steam generator tubes (9C), a separate outlet tube (22) is led out of the balancing header (16) and is led, inclined, into the upper part region (11) of the combustion chamber rear wall (7) in parallel with the other adjacent steam generator tubes (9).

5. Steam generator according to Claim 4, characterized in that the inclined outlet tube (22) is led, bent, past the associated second steam generator tube (9C).

Revendications

1. Générateur de vapeur continu du type à deux tirages comprenant, se succédant dans le sens (1 à 3) de passage des gaz de chauffage

- un premier tirage de gaz vertical, à passage ascendant du gaz chaud, et

- un tirage (5) horizontal du gaz,

   dans lequel la paroi (7) arrière de la chambre de combustion du premier tirage (4) vertical,

- qui est formée par une surface de chauffe d'évaporateur, constituée de tube (9) de générateur de vapeur, ascendants côte à côte, communiquant entre eux d'une manière étanche au gaz, ainsi que montés en parallèle pour le passage d'un milieu en écoulement,

- qui s'élève à peu près dans la direction du tirage (5) horizontal de gaz, et

- qui est dirigée de manière sensiblement verticale,

   comporte une multiplicité de premiers tubes (9A) de générateur de vapeur et un certain nombre de deuxièmes tubes (9C) de générateur de vapeur, les premiers tubes (9A) de générateur de vapeur étant inclinés vers l'intérieur dans une première sous-partie (11) en direction de la chambre (3) de combustion, et formant ainsi, avec le fond (12) du tirage (5) horizontal de gaz adjacent, un bec (13) pénétrant dans la chambre (8) de combustion, les deuxièmes tubes (9C) de générateur de vapeur de la sous-partie (14) inférieure de la paroi (7) arrière de la chambre de combustion étant, en tant que son support, guidés vers le haut sans être inclinés, jusqu'à une construction (24) porteuse se trouvant à l'extérieur du passage du gaz chaud, caractérisé en ce que les premiers tubes (9A) de générateur de vapeur communiquent entre eux en-dessous de la sous-partie (11) supérieure de la paroi (7) arrière inclinée de la chambre de combustion, par un collecteur (16) de compensation s'étendant à peu près horizontalement du côté de la paroi arrière éloignée de la chambre (8) de combustion, les premiers tubes (9) de générateur de vapeur, communiquant respectivement par un tube (18) d'entrée et par un tube (19) de sortie disposés au-dessus, avec le collecteur (16) de compensation, et il se trouve dans le premier tube (9A) respectif de générateur de vapeur, un disque (25) de séparation, entre le tube (18) d'entrée qui s'en va et le tube (19) de sortie qui arrive, et les deuxièmes tubes (9C) d'évaporateur de vapeur, prévus comme supports, communiquent également, respectivement par un tube (21) de compensation de la pression, avec le collecteur (16) de compensation.

2. Générateur de vapeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deuxièmes tubes (9C) de générateur de vapeur sont répartis dans une grande mesure de manière uniforme, sur l'étendue en largeur de la paroi (7) arrière de la chambre de combustion.

3. Générateur de vapeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (18) d'entrée débouche dans la partie (20) de sommet du collecteur (6) de compensation, et le tube (19) de sortie part de la partie (20) de sommet de ce collecteur.

4. Générateur de vapeur suivant l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la partie de l'un des deuxièmes tubes (9C) de générateur de vapeur, un tube (22) particulier de sortie sort du collecteur (16) de compensation et est introduit parallèlement aux autres tubes (9) voisins de générateur de vapeur, en étant incliné dans la sous partie (11) supérieure de la paroi (7) arrière de la chambre de combustion.

5. Générateur de vapeur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le tube (22) incliné de sortie passe, en étant coudé, devant le deuxième tube (9C) associé de générateur de vapeur.

Zeichnung