DE917606C

DE917606C - Water tube boiler

Info

Publication number: DE917606C
Application number: DEV3355A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinrich Vorkauf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-05-06
Filing date: 1951-05-06
Publication date: 1954-09-06

Description

Wasserrohrkessel Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserro'hrkessel mit in. den Ecken liegenden einer Ausdampftrommel und den Brennraum begrenzenden Verdampfertafeln, die zwischen waagerechten Sammlern liegen, deren untere an den Wasserraum der Ausdampftrommel angeschlossen sind und deren obere in die jeweils benachbarten Rücklaufröhre münden.Water tube boiler The invention relates to a water tube boiler with an exhaust drum lying in the corners and delimiting the combustion chamber Evaporator panels, which are between horizontal collectors, the lower to the Water chamber of the evaporation drum are connected and their upper in the respective open into the adjacent return pipe.

Bei einem bekannten Wasserrohrkessel dieser Art münden die oberen Sammler in verschiedener Höhe in die in den Ecken des Feuerraumes liegenden, lotrechten Rohre ein. Der größte Teil des erzeugten Dampf-Wasser-Gemisches aus den Verdampferröhren der Vorder- und Rückwand des Feuerraumes sowie der Berührungsheizfläche strömt noch unterhalb der Ausdampftrommel in die lotrechten Rohre ein und in diesen aufwärts, während das Dampf-Wasser-Gemisch aus den Verdampferröhren an den Seitenwänden des Feuerraumes etwa in. Höhe der Trommeloberkante in waagerechter Richtung hindurchströmt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß in den lotrechten Rohren eine Auftriebswirkung entsteht, die um so größer ist, je weniger Wasser das unterhalb der Trommel einströmende Dampf-Wasser-Gemisch enthält. Der Auftrieb in diesen Rohren wirkt aber auf alle Fälle nachteilig auf einen Rückfluß von abgeschiedenem Wasser. Die waagerechte Führung des vor Eintritt in die lotrechten Rohre kann wohl eine Entmischung bewirken, aber es ist ausgeschlossen, daß das abgeschiedene Wasser in den lotrechten Rohren abwärts strömen. kann entgegen der Aufwärtsströmung des Hauptteiles des Gemisches, vielmehr wird durch die Zusammenführung beider Gemischströme eine erneute Mischung eintreten und das gesamte Gemisch zur Trommel abfließen. Wenn aber kein Rückfluß vorhanden 'ist, so ist auch keine Entlastung der Ausdampftrommel möglich.In a known water tube boiler of this type, the upper ones open Collectors at different heights in the vertical ones in the corners of the combustion chamber Pipes a. Most of the steam-water mixture generated from the evaporator tubes the front and rear walls of the combustion chamber and the contact heating surface are still flowing into the vertical pipes below the steam drum and upwards into them, while the steam-water mixture from the evaporator tubes on the side walls of the Firebox at about the height of the upper edge of the drum flows through it in a horizontal direction. This arrangement has the disadvantage that a buoyancy effect in the vertical pipes arises, which is the greater, the less water flowing in below the drum Contains steam-water mixture. The buoyancy in these pipes affects everyone Cases detrimental to reflux of separated water. The horizontal guide The before entry into the vertical pipes can cause segregation, but it is impossible that the separated water in the vertical pipes down stream. can, rather, counter to the upward flow of the main part of the mixture a renewed mixing will occur through the merging of the two mixed flows and all of the mix to the drum flow away. But if there is no reflux is present ', it is also not possible to relieve the steam drum.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Einmündungsstelle der oberen Sammler in die Eckrdhre in der Höhe des mittleren Wasserspiegels in der Ausdampftrommel zu. legen. Bei einer solchen Anordnung der Sammler wird jede Auftriebswirkung in den Eckrohren vermieden, da keine Auftriebshöhe vorhanden ist. In den waagerechten oberen Sammlern kann sich das aus den Verdampferrohrgruppen eintretende !Gemisch trennen und das abgeschiedene Wasser ohneGegenströmung durch .die Eckrohre nach unten abfließen und unter Umgehung der Trommel unmittelbar wieder den Heizflächen zuströmen. Der erzeugte ,Dampf wird zur Au.sdampftrommel abgeleitet. Hierfür ist ein bestimmtes Druckgefälle erforderlich, d. h. an der Einmündungsstelle .der oberen Sammler in das Rücklaufrohr ist ein etwas 'höherer Druck vorhanden als in der Trommel. Infolgedessen steht der Wasserspiegel in dem Rücklaufrohr etw as tiefer als in der Trommel, so daß .an der Einmündungsstell.e ein wasserfreier Dampfraum entsteht und der waagerecht durch das Rücklaufrohr hindurchströmende Dampf kein Wasser zu durchdringen hat, wodurch die Entmischung zum Teil wieder aufgehoben werden könnte. Die Abscheidung von Wasser wird noch begünstigt, -,venn die Sammler tangential in das Rücklaufröhr einmünden, so daß an dieser Stelle ein Drall entsteht.According to the invention it is proposed that the junction of the upper Collector in the corner pipe at the height of the mean water level in the steam drum to. place. With such an arrangement of the collectors, any buoyancy effect in the corner tubes avoided, as there is no lift. In the horizontal The mixture entering from the evaporator tube groups can be at the top headers and the separated water through the corner pipes without countercurrent drain below and bypassing the drum immediately back to the heating surfaces pour in. The generated steam is diverted to the external steam drum. For this is a certain pressure gradient is required, d. H. at the junction. of the upper The pressure in the collector in the return pipe is slightly higher than in the drum. As a result, the water level in the return pipe is somewhat lower than in the Drum, so that a water-free steam space is created at the junction point and The steam flowing horizontally through the return pipe does not allow water to penetrate which could partially reverse the segregation. The deposition water is still favored - venn the collector tangentially into the return pipe open so that a twist is created at this point.

Die Vorabscheidung und unmittelbare Rückführung von Kesselwasser unter Umgehung des Dampf -abschei'ders kann wesentlich verbessert werden, wenn der obere Teil der Rücklauf röhre durch Überströmrohre mit dem Dampfraum des Abscheiders verbunden wird. Hierdurch wird erreicht, daß in den oberen Sammelkästen Dampf und Wasser in gleicher Richtung strömen. Durch die Dampfströmung in Richtung auf die Rücklauf rohre wird auch das ausgeschiedene 'Wasser in der gleichen Richtung mitgenommen.The pre-separation and immediate return of boiler water under Bypassing the steam trap can be significantly improved if the upper Part of the return pipe is connected to the vapor space of the separator by overflow pipes will. This ensures that steam and water in the upper collecting tanks flow in the same direction. By the steam flow in the direction of the return pipes, the excreted 'water is carried along in the same direction.

Es ist vorteilhaft, die Rücklaufrohre zusammen mit den Fallrohren in an .sich bekannter Weise als Gerüst des Kessels auszubilden.It is advantageous to have the downpipes together with the downpipes in a manner known per se as a framework for the boiler.

,Die Erfindung ist an Hand der Abb. i bis 5 näher erläutert., The invention is explained in more detail with reference to Figs.

Die Abb. i zeigt zwei Rohrgruppen i und 2, die an den Wänden eines F eu-erraumes angeordnet sein können und in rechtwinklig zueinander stehenden Ebenen liegen. Die parallel zueinander liegenden Verdampferrohre gehen von unteren Sammlern 3, 4 aus und münden in obere Sammler 5, 6 ein. Die unteren Sammler 3, 4 sind durch das Fallrohr 7 an den Wasserraum des Dampfabscheiders 8 angeschlossen, während die oberen Sammler 5, 6 in Höhe des mittleren Wasserstandes mit der Ausdampftrommel8 verbunden sind. Das in den Verdampferrohren der Rohrgruppen i und 2 erzeugte Dampf-Wasser-Gemisch strömt in die oberen Sammler 5 und 6. Die Sammler 5,6 münden in das Rücklaufrohr 9 ein. Die Einleitung von zwei Dampf-Wasser-Gemisch-Strahlen begünstigt die Ausscheidung von Wasser zum Rücklauf im Röhr g. Es sei zunächst angenommen, das Überströmrohr 1o fehle. Während der Dampf nur in Richtung zum Dampfabscheid er strömen kann, stehen dem abgeschiedenen Wasser zwei Wege offen, nämlich einmal der Weg zum Dampfabscheider und zum anderen der Weg zum Rücklaufrohr g. Die Strömungsrichtung des Wassers verläuft also im Sammler 6 mit dem Dampf in gleicher Richtung. Im Sammler 5 strömt das Wasser teilweise entgegen der Dampfströmung. Bei großen Querschnitten der Sammler, also bei nicht zu hoher Dampfgeschwindigkeit, ist dies unbedenklich. Bei hoher Dampfgeschwindigkeit in den oberen Sammlern könnte der Abfluß des Wassers aus dem Sammler 5 zum Rücklauf rohr g ,aber durch die Gegenströmung des Dampfes behindert werden.Fig. I shows two pipe groups i and 2, which can be arranged on the walls of a fire room and lie in planes at right angles to one another. The evaporator tubes lying parallel to one another start from lower collectors 3, 4 and open into upper collectors 5, 6. The lower collectors 3, 4 are connected to the water space of the steam separator 8 through the downpipe 7, while the upper collectors 5, 6 are connected to the evaporation drum 8 at the height of the mean water level. The steam-water mixture generated in the evaporator tubes of tube groups i and 2 flows into the upper collectors 5 and 6. The collectors 5 , 6 open into the return pipe 9. The introduction of two steam-water mixture jets favors the excretion of water for the return flow in the pipe g. It is initially assumed that the overflow pipe 1o is missing. While the steam can only flow in the direction of the steam separator, two paths are open to the separated water, namely the path to the steam separator and the path to the return pipe g. The direction of flow of the water thus runs in the collector 6 with the steam in the same direction. In the collector 5, the water partially flows against the flow of steam. In the case of large cross-sections of the collector, i.e. if the steam speed is not too high, this is harmless. At high steam speed in the upper collector, the outflow of water from the collector 5 to the return pipe g, but be hindered by the countercurrent of the steam.

In d iesem Falle ist es vorteilhaft, das obere Ende des Rücklaufrohres g durch eine überströmleitung io mit dem Dampfraum der Trommel zu verbinden. Dadurch wird erreicht, daß ein Teil des Dampfes im Sammelkasten 5 auch in Richtung zum Rücklaufrohr 9, strömt, so daß der Abfluß des Wassers in dieser Richtung noch beschleunigt wird. Durch diese Vorabscheid ung wird der Dampfabscheider 8 wesentlich entlastet. Das einströmende ,Dampf-Wasser"Gem-isch enthält nur noch verhältnismäßig geringe Feuchtigkeit, und zur Ausscheidung auch dieses Wassers genügt ein verhältnismäßig kleiner Dampfraum, d. h. derDampfabscheider kannkleiner sein, als im .allgemeinen bei gleicher Dampfleistung üblich ist. .Es ist klar, ,daß nach dem Vorschlag der Erfindung auch die Fallröhre 7 verringert werden können, da ja über die Rücklaufrohre 9 große Mengen Umlaufwasser unmittelbar im Kreislauf zurückströmen und über die Fallrohre 7 nur so viel Kesselwasser dem Rohrsystem zufließt, als der in den Abscheider eintretenden Menge von Arbeitsmittel entspricht. Zum Anschluß der Fallrohre können die Zahl und der Durchmesser der erforderlichen Bohrungen verringert werden, so daß die Wandung des Abscheiders weniger geschwächt wird und daher die Stärke der Wandung auch geringer bemessen werden kann. Bei kleinen bis mittleren Dampfleistungen genügen im allgemeinen zwei Fallrohre 7, die gleichzeitig als Stütze für die Trommel 8 dienen können und zusammen mit den Rücklaufrohren 9 und den oberen und unteren Sammlern. 3, 4, 5 und 6 zu einem wassergekühlten Kesselgerüst verbunden werden können. In diesem Falle kann ein besonderes :Gerüst vollständig entfallen. .An dem Rohrgerüst kann nicht nur die Heizfläche des Kessels, zu der auch noch Überhitzer und Vorwärmer treten können, abgestützt werden, sondern auch die äußere Isolierung und etwaige Blechummantelung des Kessels.In this case it is advantageous to use the upper end of the return pipe g to be connected to the steam chamber of the drum by an overflow line io. Through this it is achieved that part of the steam in the collecting box 5 also in the direction of the return pipe 9, flows, so that the outflow of water is accelerated in this direction. By this Vorabscheidung the steam separator 8 is significantly relieved. That inflowing, steam-water "mixture contains only relatively little moisture, and a relatively small vapor space is sufficient to separate this water, d. H. the steam separator can be smaller than in general with the same steam output is common. . It is clear that according to the proposal of the invention, the downpipe 7 can be reduced, since there are large amounts of circulating water via the return pipes 9 Flow back directly in the circuit and only as much boiler water through the downpipes 7 flows into the pipe system than the amount of working medium entering the separator is equivalent to. To connect the downpipes, the number and diameter of the required Bores are reduced so that the wall of the separator is less weakened and therefore the thickness of the wall can also be made smaller. With small ones Up to medium steam capacities, two downpipes 7 are generally sufficient, which run at the same time can serve as a support for the drum 8 and together with the return pipes 9 and the upper and lower collectors. 3, 4, 5 and 6 to form a water-cooled boiler frame can be connected. In this case a special: scaffolding complete omitted. . Not only the heating surface of the boiler, to which superheater and preheater can also be supported, but also the outer insulation and any sheet metal covering of the boiler.

In dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 und 3 sind die Rohrgruppen i i und 12 an das gemeinsame Rücklaufrdhr 9 angeschlossen. Die Rohrgruppe i i geht von dem unteren Sammler 13 aus und mündet in den oberen Sammler 14 ein, während die an den Seitenwänden verlegte Rohrgruppe 12 von den unteren Sammlern 15 ausgeht und in die oberen Sammler v6 einmündet. Die oberen Sammler sind erfindungsgemäß wieder an das gemeinsame Rücklaufrohr 9 angeschlossen, das über Rohr io wieder mit dem Dampfraum der Trommel 8 in Verbindung steht. Das in den Rohrgruppen i i und 12 erzeugte Dampf-Wasser-Gemisch wird in den oberen Sammlern größtenteils getrennt. Ein Teil des abgeschiedenen Wassers fließt über Rohr 9 wieder unmittelbar in den Kreislauf zurück, während der erzeugte Dampf aus den oberen Sammelkästen oder über Rohr io zum #Dampfabscheider abströmt. Zum Schutze des Rücklaufrohres 9 vor,Beheizung können die benachbarten Verdampferrohre 17 (Abb. 3) mit Flossen 18 versehen sein.In the exemplary embodiment according to FIGS. 2 and 3, the pipe groups ii and 12 are connected to the common return pipe 9. The pipe group ii starts from the lower collector 13 and opens into the upper collector 14, while the pipe group 12 laid on the side walls starts from the lower collector 15 and opens into the upper collector v6. According to the invention, the upper collectors are again connected to the common return pipe 9, which is again connected to the steam space of the drum 8 via pipe io. The steam-water mixture generated in pipe groups ii and 12 is largely separated in the upper headers. Part of the separated water flows directly back into the circuit via pipe 9, while the generated steam flows off from the upper collecting tanks or via pipe io to the steam separator. To protect the return pipe 9 from heating, the adjacent evaporator pipes 17 (Fig. 3) can be provided with fins 18.

Die Verbindung von zwei oder mehr Sammelkästen mit einem Rücklaufrohr in einem Eckpunkt macht herstellungsmäßig unter Umständen Schwierig'kei'ten, so daß eines der Rohre vom Schnittpunkt versetzt werden muß.The connection of two or more collecting tanks with a return pipe in a corner point may make manufacturing difficulties under certain circumstances, so that one of the pipes must be offset from the intersection.

In Abb. q. ist ein vorteilhafte Verbindung der oberen Sammelkästen 14, 16 mit dem Rücklaufrohr 9 gezeigt, die diese Nachteile vermeidet. Das Rücklaufrohr 9 trägt am oberen Ende ein erweitertes Rohrstück i9, das durch ein konisches Zwischenstück 2o auf den Durchmesser des Rohres 9 eingezogen ist. Hierdurch wird die Trennung von Dampf und Wasser begünstigt, und auch die Ver- bindung der oberen Sammler mit dem Rücklaufrohr wird vereinfacht, da die oberen Sammler etwa in gleicher Ebene in das Rohrstück i9 einmünden. Durch Rohr io kann. der erzeugte Dampf zum Abscheider strömen. Auch dieses Rohr ist durch en konisches Zwischenstück 2i mit dem Rohrstück i9 verbunden. In gleicher Weise kann auch die untere Verbindung der Sammelkästen mit dem Rücklaufrohr ausgeführt werden. In Abb. 5 ist eine Verbindung der Sammler 1q. und 16 mit dem Rohrstück ig,d.ar:gestellt, wobei die Sammler tangential einmünden, so daß die Trennung von Dampf und Wasser noch durch Schleuderwirkung begünstigt wird.In Fig.q. an advantageous connection of the upper collecting tanks 14, 16 to the return pipe 9 is shown, which avoids these disadvantages. The return pipe 9 carries an enlarged pipe section i9 at the upper end, which is drawn in to the diameter of the pipe 9 through a conical intermediate piece 2o. In this way, the separation of steam and water is favored, and the conjunction of the upper collector with the return pipe is simplified because the top collector open out approximately at the same level in the pipe piece i9. Through pipe io can. the generated steam flows to the separator. This tube is also connected to the tube section i9 by a conical intermediate piece 2i. The lower connection of the collecting tanks to the return pipe can also be carried out in the same way. In Fig. 5 is a connection of the collector 1q. and 16 with the pipe section ig, d.ar: placed, the collectors opening tangentially, so that the separation of steam and water is further promoted by the centrifugal effect.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Water tube boiler with return pipes arranged in the corners, an evaporation drum and evaporator tube panels delimiting the combustion chamber, which lie between horizontal collectors, the lower ones are connected to the water space of the evaporation drum and the upper ones open into the respective adjacent corner tubes, characterized in that the confluence points of the upper collectors in the corner tube at the height of the mean water level in the evaporation drum.

2. Water tube boiler according to claim i, characterized in that the upper. Ending corner tubes through Overtravel pipes are connected to the steam chamber of the steam drum.

3. Water tube boiler according to claim i, characterized in that the collector is off-center, for. B. tangential, open into the common return pipe. Cited publications: German Patent No. 6o6 484; U.S. Patent No. i, 993,072; Magazine "E.nergie", r95o, p. Io9; Werbeblatt Halberg, No. ioo5, Vol. 40, "Eckenrdhrkessel".