DE837103C

DE837103C - Flue tube superheater

Info

Publication number: DE837103C
Application number: DEP51945A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Schmidt
Original assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Current assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Priority date: 1949-08-14
Filing date: 1949-08-14
Publication date: 1952-04-21

Description

Aktiengesellschaft für Unternehmungen der Eisen- und . Stahlindustrie, Essen Die Erfindung bezieht sich auf solche Rauchrohrüberhitzer, deren Überhitzerelemente im Gegenstrom zu den Rauchgasen große, im Gleichstrom dazu kleine Übertragungsflächen haben. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Dampf auf dem Hinweg zum Feuerraum stark aufgeheizt wird, während er auf dem Rückweg zur Rauchkammer nicht wieder durch die Rauchgase nennenswert abgekühlt werden kann. Die Erfindung gibt zur Verwirklichung dieser Vorteile eine Anordnung an, die eine sehr einfache und billige Herstellung ohne Sonderkappen an der Umkehrstelle der Überhitzerelemente gestattet. Die Erfindung besteht darin, daß die kleine Übertragungsfläche bei den aus U-Rdhren, vorteilhaft mit üblicher Umkehrkappe, gebildeten Überhitzerelementen etwa von der Stelle mit gleicher Dampf- und Rauchgastemperatur an durch dichtes Aneinanderliegen der Rohre erzeugt wird, so daß ein Teil der Außenflächen der Rückleitungsrohre von dem sie umgebenden Rauchgasstrom nicht berührt wird. Diese Lösung bringt gegenüber Ausführungen, bei denen das gewöhnlich als ein großes Rohr ausgebildete Rückleitungsrohr unmittelbar von der in der Nähe des Feuerraumes befindlichen Umkehrstelle zur Rauchkammer führt, den weiteren Vorteil, daß die Rohrlänge bis zur Stelle der Temperaturgleichheit von Dampf- und Rauchgasen stärker,für das Aufheizen des Dampfes ausgenutzt werden kann.Joint stock company for companies in the iron and steel industry. Steel industry, Essen The invention relates to such flue pipe superheaters, their superheater elements large transfer areas in countercurrent to the flue gases and small transfer areas in cocurrent to have. This arrangement has the advantage that the steam on its way to the furnace is heated up strongly, while it does not come through on the way back to the smoke chamber the flue gases can be cooled significantly. The invention gives to implementation these advantages to an arrangement that is very simple and inexpensive to manufacture permitted without special caps at the reversal point of the superheater elements. The invention is that the small transfer area in the U-tubes, advantageous with the usual reversible cap, superheater elements formed approximately from the point with the same steam and flue gas temperature due to the close contact of the pipes is generated so that part of the outer surfaces of the return pipes from which they surrounding flue gas flow is not touched. Compared to designs, this solution brings in which the return pipe, usually designed as a large pipe, directly leads from the reversal point near the combustion chamber to the smoke chamber, the further advantage that the pipe length up to the point of temperature equality of steam and flue gases, more powerful, can be used to heat the steam can.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.The drawing shows an embodiment of the subject matter of the invention shown.

' Abb. i zeigt den mittleren Längsschnitt durch ein Rauchrohr des Langkessels; Abb. a ist ein Schaubild der Temperaturverhältnisse im Rauchrohr und in den Überhitzerelementen; Abb.3 und 4 sind in größerem Maßstabe die Schnitte nach den Linien III-III bzw. IV-IV der Abb. i.'Fig. I shows the middle longitudinal section through a smoke pipe of the Long boiler; Fig. A is a diagram of the temperature conditions in the flue pipe and in the superheater elements; Figs 3 and 4 are on a larger scale the sections along the lines III-III and IV-IV of Fig. i.

Mit i ist die nicht näher dargestellte Rauchkammer, mit 2 die Rauchkammerrohrwand, mit 3 die Feuerbüchsrohrwand und mit 4 die gleichfalls nicht näher dargestellte Feuerbüchse bezeichnet. Zwischen Feuerbüchsrohrwand 3 und Rauchkammerrohrwand 2 erstrecken sich oberhalb der ebenfalls nicht dargestellten Heizrohre die im Querschnitt größeren Rauchrohre 5, in denen die Überhitzerelemente untergebracht sind.With i is the smoke chamber, not shown in detail, with 2 the smoke chamber tube wall, with 3 the fire box pipe wall and with 4 the also not shown Fire box designated. Between fire box tube wall 3 and smoke chamber tube wall 2 extend above the heating pipes, also not shown, in cross section larger smoke tubes 5, in which the superheater elements are housed.

Von dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur ein Rauchrohr 5 mit seinem Überhitzerelement wiedergegeben. Bei dem Beispiel hat das Überhitzerelement drei Rohrschlangen 6, 7 bzw. 8,9 bzw. io, i i. Mit 6, 8 und io sind die zur Feuerbüchse 4 führenden Hinleitungsrohre bezeichnet, mit 7, 9 und i i die zur Rauchkammer i führenden Rückleitungsrohre. Hin- und Rückleitungsrohre sind in der Nähe der Feuerbüchse 4 durch bewährte Umkehrenden 12, 13, 14 miteinander verbunden, die entweder aus besonderen Stücken (Kappen) hergestellt und mit den Rohrenden verschweißt sind oder unmittelbar aus diesen durch Warmverformung gebildet werden können. Die Hinleitungsrohre 6, 8 und io gehen von untereinanderliegenden Stellen eines Naßdampfverteilerrohres 15 aus. Die Rückleitungsrohre 7, 9 und i i enden in ähnlicher Weise in einem Heißdampfsammelrohr 16. Das zum Hinleitungsrohr 6 gehörende Rückleitungsrohr 7 ist gleichfalls an der obersten Stelle in das Heißdampfsammelrohr 16 eingeführt, während das zum mittleren Hinleitungsrohr 8 gehörende Rückleitungsrohr 9 an der tiefsten und das zum untersten Hinleitungsrohr io gehörende Rückleitungsrohr i i in der Mitte des Heißdampfsammelrohres 16 mündet. Am Vorderende des Kessels sind die drei Rückleitungsrohre 7, 9, 11 so dicht aneinandergelegt, daß ein Teil der Außenflächen der Rohre von dem sie umgebenden Rauchgasstrom nicht berührt wird. Mindestens eine halbe Mantelfläche der drei Rohre wird dadurch nicht von den außenströmenden'heißen Rauchgasen berührt. Die Rückleitungsrohre 7, 9, 11 sind von einer etwa in der Mitte des Langkessels gelegenen Stelle an, bei der Temperaturgleichheit zwischen den Rauchgasen und dem Heißdampf besteht, zusammengefaßt.From the illustrated embodiment, only one smoke pipe 5 with its superheater element is shown. In the example, the superheater element has three pipe coils 6, 7 or 8, 9 or io, i i. With 6, 8 and io the feed pipes leading to the fire box 4 are designated, with 7, 9 and ii the return pipes leading to the smoke chamber i. Outward and return pipes are connected to each other near the fire box 4 by proven reversing ends 12, 13, 14, which are either made from special pieces (caps) and welded to the pipe ends or can be formed directly from them by hot forming. The feed pipes 6, 8 and io start from points of a wet steam distributor pipe 15 lying one below the other. The return pipes 7, 9 and ii end in a similar way in a superheated steam collection pipe 16. The return pipe 7 belonging to the supply pipe 6 is also inserted at the top into the superheated steam collection pipe 16, while the return pipe 9 belonging to the middle supply pipe 8 is at the lowest and the one to the Bottom inlet pipe io belonging return pipe ii opens in the middle of the superheated steam collecting pipe 16. At the front end of the boiler, the three return pipes 7, 9, 11 are placed so close together that part of the outer surfaces of the pipes is not touched by the surrounding flue gas flow. As a result, at least half the surface area of the three pipes is not touched by the hot flue gases flowing outwards. The return pipes 7, 9, 11 are combined from a point located approximately in the middle of the long boiler, at which temperature equality exists between the flue gases and the superheated steam.

Die Hinleitungsrohre 6, 8, io werden durch sie umgebende Bänder 17 gehalten. Stützen 18, die an den. Rohren 8 und io angeschweißt sind, sichern die Lage im Rauchrohr 5. Am Vorderende des Langkessels haben die Bänder 17 Beilagen i9 (Abb. 4), die sich gegen die einander berührenden Rück-Jeitungsrohre 7, 9, 11 legen und diese in ihrer Berührungslage halben. Am Hinterende des Langkessels ist ein aus Blech gebogener, den Rohren atigrpaßter Abstandhalter 2o vorgesehen (Abb. 3). Ain Hinterende umfassen die Bänder 17 außerdem die Rückleitungsrohre 7, 9, 11 unmittelbar. Derartige Führungen für die Überhitzerschlangen sind an mehreren Stellen auf der Länge des Langkessels vorgesehen (Abb. i). Im Schaubild von Abb.2, auf dessen Ordinate die Temperatur, auf dessen Abszisse die Rohrlänge aufgetragen ist, gibt die Kurve 21 den Verlauf der Rauchgastemperatur im Rauchrohr 5, die etwa ein liegendes U bildende Kurve 22 den Temperaturverlauf in den Überhitzerschlangen wieder. Man erkennt, daß die Temperatur 22 von der Naßdampftemperatur 23 an durch die im Gegenstrom, d. h. in Richtung des Pfeiles x, strömenden Rauchgase auf etwa das Doppelte an der Umkehrstelle 24 kurz vor der Feuerbüchse 4 erhöht wird. Von dort ab heizen die in der Richtung x, also im Gleichstrom, strömenden Rauchgase bis zur Stelle 25, an der Temperaturgleichheit zwischen Heißdampf und Rauchgasen herrscht, den Dampf auf diese Temperatur weiter auf. Von der Stelle 25 ab, die, wie schon gesagt wurde, etwa in der Mitte des Langkessels liegt, sinkt die Heißdampftemperatur bis zur Austrittsstelle 26 aus den Rückleitungsrohren 7, 9, i i nur ganz geringfügig ab; denn gemä4 der Erfindung werden in diesem Bereich die kühleren Rauchgase wenigstens teilweise von der Berührung mit der Oberfläche der Rückleitungsrohre 7, 9, 11 ferngehalten. Der zwischen ihnen gebildete kleine Hohlraum 27 (Abb. 4) kann von vornherein verschlossen werden; sonst wird er sich im Betrieb sehr bald von selbst durch die Flugasche zusetzen.The supply pipes 6, 8, io are held by straps 17 surrounding them. Supports 18 attached to the. Pipes 8 and io are welded on, secure the position in the smoke pipe 5. At the front end of the long boiler, the straps 17 have attachments i9 (Fig. 4), which lie against the contacting rear-Jeitungsrohre 7, 9, 11 and these in their contact position half. At the rear end of the long boiler there is provided a spacer 2o bent from sheet metal and fitted with the pipes (Fig. 3). At the rear end, the bands 17 also enclose the return pipes 7, 9, 11 directly. Such guides for the superheater coils are provided at several points along the length of the long boiler (Fig. I). In the diagram of Figure 2, on the ordinate of which the temperature is plotted, on the abscissa of which the pipe length is plotted, curve 21 shows the course of the flue gas temperature in the smoke pipe 5, and curve 22, which roughly forms a horizontal U, shows the temperature course in the superheater coils. It can be seen that the temperature 22 is increased from the wet steam temperature 23 onwards by the smoke gases flowing in countercurrent, ie in the direction of the arrow x, to approximately double that at the reversal point 24 shortly before the fire box 4. From there, the flue gases flowing in the direction x, i.e. in direct current, continue to heat the steam to this temperature up to point 25, where the temperature is the same between the superheated steam and the flue gases. From point 25, which, as has already been said, lies approximately in the middle of the long boiler, the superheated steam temperature drops only very slightly up to the exit point 26 from the return pipes 7, 9, ii; because according to the invention the cooler flue gases are at least partially kept away from contact with the surface of the return pipes 7, 9, 11 in this area. The small cavity 27 formed between them (Fig. 4) can be closed from the start; otherwise it will very soon become clogged by the fly ash during operation.

Die Abkühlung des überhitzten Dampfes auf dem Wege von der Stelle 25 zur Stelle 26 wird bei der Anordnung nach der Erfindung um so mehr verhindert, je mehr Rohrschlangen das Überhitzerelement hat. Die Erfindung ist aber auch dann anwendbar, wenn das Element nur aus zwei Schlangen besteht. In diesem Falle ist gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung von der Stelle 25 bis zur Stelle 26im dargestellten,Schaubild ein Hinleitungsrdhr mit den beiden Rückleitungsrohren in der aus Abb. 4 ersichtlichen Weise zusammenzufassen.The cooling of the superheated steam on the way from the place 25 to point 26 is prevented all the more in the arrangement according to the invention, the more coils the superheater element has. But the invention is also then applicable if the element consists of only two queues. In this case it is according to a further concept of the invention from the point 25 to the point 26im The diagram shows a feed pipe with the two return pipes in summarize the manner shown in Fig. 4.

Bei dieser Anordnung muß auf das Aufheizen des Naßdampfes in diesem einen Hinleitungsrohr auf dem Stück zwischen der Rauchkammer i und der Stelle 25 teilweise verzichtet werden, das aber im Bereich der niedrigen Rauchgastemperatur liegt, wo die Erhitzung des Naßdampfes durch die abgekühlten Rauchgase noch nicht so groß ist. Es ist demnach der Unterschied der Erhitzung des Dampfes bei frei liegendem und teilweise abgedecktem Hinleitungsrohr nur geringfügig. Der hier auftretende Verlust steht erheblich hinter dem Gewinn zurück, der durch die teilweise Abdeckung der Rückführungsrohre durch das eine Hinleitungsrohr erzielt wird, und wird bewußt in Kauf genommen.In this arrangement, the heating of the wet steam in this must a feed pipe on the piece between the smoke chamber i and the point 25 can be partially omitted, but in the area of the low flue gas temperature lies where the heating of the wet steam by the cooled flue gases has not yet been carried out is so big. It is therefore the difference in the heating of the steam when it is exposed and partially covered supply pipe only slightly. The one occurring here Loss is significantly less than the profit made by partial coverage of the return pipes is achieved through the one supply pipe, and becomes conscious accepted.

Die Stützen i8 brauchen nicht an den Rohren 8 und io zu sitzen, sondern könnten auch an den Bändern 17 vorgesehen sein.The supports i8 do not need to sit on the tubes 8 and io, but rather could also be provided on the belts 17.

Die Erfindung ist auf alle Arten von Wärmeaustauschern sinngemäß' anwendbar, bei denen entsprechende Verhältnisse vorliegen.The invention is analogous to all types of heat exchangers' applicable, in which corresponding conditions exist.

Claims

CLAIMS: i. Flue pipe superheater, its superheater element in countercurrent to the flue gases large ones, in parallel with small ones Has transfer areas, characterized in that the small transfer area in the case of the elements formed from U-tubes (6 to i i) approximately from the point with the same Steam and flue gas temperature up to the smoke chamber (i) by being close to each other of the return pipes (7, 9, 11) is generated so that part of the outer surfaces the pipes are not touched by the surrounding flue gas flow.

2. Flue pipe superheater according to claim i, characterized in that the superheater element consists of U-tubes (6 to ii) is formed with the usual original return ends (12 to 14).

3. Flue pipe superheater according to claim 1 and 2, characterized in that, as is known per se, the reversing ends (12 to i4) are either special caps that are welded to the pipe ends, or that they are formed in one piece with the pipe ends by hot working. ,

4. Flue pipe superheater according to claim i to 3, the superheater element from only consists of two pipe coils, characterized in that approximately from the point (25) the equality of steam and flue gas temperature up to the smoke chamber (i) Forward pipe is brought together tightly with the two return pipes.

5. Flue pipe superheater according to Claims 1 to 3, characterized in that the feed pipes (6, 8, io) comprehensive bands (17) in the area of the combined return pipes (7, 9, 11) are provided with shims (19) that maintain contact with the pipe ends.