NO126094B - - Google Patents

Description

Anordning ved varmeutveksler.

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning ved varmeutvekslere, ved hjelp av hvilken det blir mulig å stille opp en flerhet av parallelle rader av opprettstående varmeutvekslende rør på en hensiktsmessig måte.

Moderne kraftverk krever ofte en rørdampgenerator som er kompakt og som har en høy varmeutvekslingshastighet og tåler fyring med brensel av dårlig kvalitet. Disse faktore'r koplet sammen med krav om maksimal plassutnyttelse, legger spesiell vekt på pro-blemene når det gjelder vedlikeholdstiden av kraftstasjonens drift. Tendensen mot stadig mer sammentrengte konstruksjoner har økt ved-likeholdsomkostninger ved at det blir stadig vanskeligere og vanskeligere å komme til kritiske deler, og den høyere varmeutvekslingshastighet har ført til at komponentene på gassiden blir mer utsatt for korrosjon fra forbrenningsproduktene man får når det benyttes brensel av dårlig kvalitetj noe som igjen fører til at ettersyn blir nødvendig med kortere mellomrom. Kravene til driftsikkherhet fører dessuten til at det må legges- spesiell vekt på å redusere stillstandstiden som er nødvendig for vedlikehold og ettersyn, mest mulig.

Komponentene på gassiden, med varmeutvekslingsflåtene,

er særlig utsatt for korrosjon fordi de påvirkes av gasser med høy temperatur. Disse komponenter omfatter også bære- og støttesystemet som benyttes for å holde rader av parallelle, opprettstående rør i f.eks. en vertikal overhetersats i en vannrørskjele.

I kjente utførelser for rørstøtter blir vekten av hori-sontale overheterrør i en vannrørkjele understøttet av vannkjølte rør ved hjelp av føringsstenger hvorav noen få har parallelle sider og er utløsbart montert på klakker festet til de vannkjølte rør. Resten av føringsstengene er bølget på oversiden, og selv om et endeparti av hver stang er i berøring med et bærerør er det ikke festet til bærerørene. Det er videre tidligere kjent å la vekten av de horisontalt liggende overheterrør hvile på føringsstenger som er bølget både på overside og underside og ligger utløsbart montert mellom et par parallelle bærerør.

Formålet med oppfinnelsen er å forenkle oppbygningen vesentlig av slike varmeutvekslere som omfatter en flerhet av parallelle rader av opprettstående varmeutvekslerrør og fluidumkjølte bærerør, innretninger for understøttelse av de varmeutvekslende rør omfattende klakker på bærerørene, føringsstenger som strekker seg mellom radene av varmeutvekslende rør og anordninger ved hjelp av hvilke føringsstavene er avtagbart festet til klakkene, og det som karakteriserer oppfinnelsen er at føringsstenger med parallelle sider og føringsstenger som har bølgeformede utsparinger på begge sider for å danne fordypninger der opprettstående varmeutvekslende rør kan innføres, står avvekslende mellom rader av opprettstående varmeutvekslende rør.

Et annet trekk ved oppfinnelsen består i at anordningene for løsbar anbringelse av føringsstengene på klakkene omfatter on stift anordnet ved en ende av hver stang, mens åpninger finnes i klakkene der hver åpning -er beregnet på innføring av en stift og aksene for åpningene er parallelle med et plan som inneholder aksene for en rad av varmeutvekslende rør.

Når oppfinnelsen benyttes, kan avstanden mellom og plaseringen av rader av opprettstående varmeutvekslerrør i forhold til bærerørene opprettholdes.

En utførelse av foreliggende oppfinnelse skal nå beskrives for å illustrere oppfinnelsen med et eksempel.

Den første rørunderstøttelsesanordning som er vist, omfatter to føringsstenger og en klakk, der hver føringsstang er avtagbart montert på klakken og strekker seg som utliggere mellom rader av innrettede rør i en varmeutveksler. Klakken er festet på en bærer i tilslutning til varmeutveksleren.

Det annet eksempel på støtteanordning omfatter likeledes en klakk og to føringsstenger som strekker seg som i det førstnevnte eksempel, mellom rader av varmeutvekslerrør, men i denne utførelse finnes det også en sadeldel som er festet på en bærende del i tilslutning til varmeutveksleren med klakken avtagbart festet på sadeldelen.

Begge de viste utførelsesformer kan benyttes f.eks. til understøttelse av rørene i en overheter for en vannrørkjel der overheteren har vertikalt stående rør i U-form. Under drift av en slik kjel kan avtrekksgassenes temperatur bli så høy som over 1200°C og der gassene kommer inn i overheteren og en temperatur på 750°C der gassene forlater overheteren med rørene underkastet kjølevirkningen fra damp som passerer gjennom dem for å holde metalltemperaturen innenfor godkjente grenser, en temperatur som kan ligge på 530-5^0°C. Komponentene i den viste utførelsesform for rørstøttene er massive støpestykker uten muligheter for innvendig kjøling.

Pøringsstengene i de to viste utførelsesformer er avtagbart montert på klakkene ved hjelp av pinner som finnes ved enden av hver stang og som skal samvirke -med en åpning i klakken. Aksen for åpningen er parallell med plan som hvert inneholder aksene for en rad av varmeutvekslende rør.

Det vil være fordelaktig under disse omstendigheter om understøttelsen som klakken og sadelen er fast forbundet med, i hver av de viste utførelsesformer kunne dannes av et bærerør i form av et dampgenererende rør i tilslutning til overheteren, slik at man kunne føre kjølefluidum gjennom rørene for å holde rørets metall-temperatur på en middeltemperatur på f.eks. 370°C.

I den første utførelsesform for oppfinnelsen er klakken som skal bære to løsbare føringsstenger nødvendigvis et forholdsvis massivt metallstykke, og den flate som blir påvirket av strømmen av varme avtrekksgasser vil være vesentlig større enn den flate som er i kontakt med bærerøret.

Sadeldelen i den annen utførelsesform er sammenliknet med klakken i den første Qg annen utførelsesform (de er identiske), et smalt metallstykke med et volum og en kontaktflate motbærerøret som sørger for en bedre balanse mellom varmeabsorpsjon og varme-avgivning. Sadeldelen vil således være i stand til å tåle høyere temperaturer enn klakken i den første utførelsesform for understøt-telsen, samtidig med at den har like lang levetid og anvendelse av den annen utførelse av understøttelsen er mer fordelaktig i soner med høyere temperatur enn tilfellet er når det gjelder den første utførelsesform.

I slike soner er det således en fordel at utskiftning av klakker som er korrodert lett kan gjøres ved å fjerne de anvendte føringsstenger og bøye rørradene fra hverandre.

Støttesystemet som benyttes til opprettholdelse av en bestemt avstand mellom parallelle rader av rør som står i flukt med hverandre i en overheter, som nevnt ovenfor, kan med fordel omfatte rørstøtter som i den første utførelsesform for oppfinnelsen tilsluttet rørben som ligger vendt fra fyrstedet og rørstøtter i hen-hold til den annen utførelsesform tilsluttet rørben nær fyrstedet. Som en ytterligere foranstaltning for beskyttelse i et slikt system kan varmeskjermer av ildfaste fliser anordnes på oppstrømsiden av hver av bærerne nær fyrstedet.

I det følgende skal det vises til tegnignene, men det skal påpekes at de utførelsesformer som der er vist ikke danner noen begrensning for det vern dette patent gir.

Fig. 1 viser et oppriss i snitt av en vannrørskjel inkludert i to illustrerende rørbæreanordninger,

fig. 2 er et delsnitt i plan tatt langs linjen II-II

på fig. 1,

fig. 3 er en detalj på fig. 2, i forstørret målestokk, som viser den første illustrerende rørbæreanordning,

fig. 4 er et sideriss av det som er vist på fig. 35

fig. 5 er en detalj på fig. 2, i den samme forstørrede målestokk som på fig. 3» som viser den annen illustrerende rørbære-anordning,

fig. 6 er et sideriss av det som er vist på fig. 5,

fig. 7 er et planriss av en festeklakk i den første og annen illustrerende rørbæreanordning,

fig. 8 er et sideriss av hva som er vist på fig. 7»

fig. 9 er et enderiss av hva som er vist på fig. 7»

fig. 10 er et planriss av en sadel -i den annen illustrerende rørbæreanordning,

fig. 11 er et sideriss av hva som er vist på fig. 10 og fig. 12 er et enderiss av hva som er vist på fig. 10.

Det henvises til fig. 1 og 2 hvor det er vist en kjele-montering 10 omfattende fremre og bakre vegger 11 og 12, ovnsidevegg 13 og kjelesidevegg 14. Kjelemonteringen 10 er delt i et ovnskammer

17 og overhetergasspassasje 18, en første konveksjonsgasspassasje

19 og en annen konveksjonsgasspassasje 20. Ovnskammeret 17 er begrenset av ovnssideveggen 13 og deler av fremre og bakre vegger 11 og 12 og en ovnsskjerm 22. Veggene som omslutter ovnen er av vanlig vannavkjølet rørkonstruksjon, mens ovnsskjermen .22 danner ovnsgass-uttaket 23 til overhetergasspassasjen 18. Ovnsdelen i den fremre vegg 11 har åpninger 24 for brenselbrennerne (ikke vist). Avkjølings-rør i ovnsgulvet 25 forbinder et ovnsskjermvannkammer 26 med et side-veggvannkammer 27. Skjermen 22 har som vist, tre serier dampgenererende rør 22A, 22B og 22C. Rørseriene strekker seg tvers over bredden på gasspassasjen med rørene anordnet etter hverandre i retningen av gasstrømmen så de danner rader av rør med avstand mellom. Rør-seriene 22C tjener som støtterør 28 som de andre rør 'bæres av ved hjelp av den annen illustrerende rørstøtteanordning 29 som skal beskrives mer fullstendig senere. Avhengig av rørlengden og konstruk-sjonskravene, kan mer enn en røranordning stå i forbindelse med noen, eller alle rørene. Når nødvendig eller ønskelig, kan et skjold 21 brukes for å beskytte hver enkelt røranordning 29 mot ovsnsstrålevarme. Hvert skjold 21 kan være formet av ett eller flere lag oppdelte silikonkarbidfliser 30, eller et hvilket som helst annet passende ildfast materiale, som er anordnet i mellomrommene mellom tilstøtende rør i seriene 22B for å lukke den delen av seriene som befinner seg like ved og umiddelbart oppstrøms i forhold til gass-strømmen for føringsanordningen 29 som de skal beskytte. Disse Stener bæres av holdeknaster (ikke vist) som er sveiset direkte på rørene i seriene 22B på en slik måte at de gir en tilstrekkelig klaring mellom rørene slik at overheterrørene kan skiftes ut gjennom ovnsskjermen 22. Overhetergasspassasjen 18 som befinner seg mellom ovns-skj ermen 22 og en konveksjonspassasjeskjerm 32 inneholder overheter-varmeutvekslingsoverflaten som består av opprettstående,generelt omvendt U-formede rør 31 som er spredt ut tvers over bredden på gasspassasjen, med avstand mellom. Rørene 31 bæres av overhetervann-kammeret 33 og 34 som befinner seg under gulvet 36 som er foret med et ildfast materiale i gasspassasjen 18. Konveksjonspassasjeskjermen 32 er dannet av en enkel serie innrettede, opprettstående rør 37 som tjener som bærerør for den første illustrerende rørstøtteanord-ning 38 som skal beskrives mer fullstendig senere. Hvis skjermen 32 består av to eller flere serier rør, vil seriene som står nærmest rørene 31 tjene som støtterør. Formasjonen i rørene i gasspassasjen 18 er slik at det dannes avstander l8A, 18b og 19A for å lette inspeksjon og reparasjon av overheterrøranordningene 29 og 38 via adkomstrørene 39, 40 og 41.

Den første konveksjonsgasspassasje 19 er anordnet mellom overhetergasspassasjen 18 og den annen konveksjonsgasspassasje 20, og er begrenset av seksjoner av fremre og. bakre vegg 11 og 12, kon-veksjonspassasjeskj ermen 32 og en skillevegg 42. Den første konvek-sj onsgasspassasj e 19 omfatter en dampgenererende seksjon 43 som er dannet av innrettede opprettstående rør 44 som er anordnet tvers over bredden på gasspassasjen 19 med avstand mellom, og forbinder en damptrommel 45 med en nedre trommel 46.

Den annen konveksjonsgasspassasje 20 er en vertikal langstrakt gasspassasje som befinner seg nær og i forbindelse med den første konveksjonsgasspassasje 19 og er begrenset av skille-veggen 42, en kjelsidevegg 14 og seksjoner av fremre og bakre vegger 11 og 12. Den annen konveksjonsgasspassasje 20 omfatter en økonomi-serer 47 som omfatter sinusrør 48 som er anbrakt horisontalt og strekker seg tvers over bredden på gasspassasjen 20 og adkomstdørene 61 og 62.

Fig. 3 og 4 er detaljriss av en av første illustrerende rørstøtteanordning, vist i forbindelse med overheterrørene 31. Figurene viser en klakk 49 som er fast anordnet på bærerør 37 ved hjelp av sveising, og en første føri-ngsstang 50, og en annen førings-stang 51 som begge er anordnet med en endebrakett 52 som har en nedoverstikkende bolt 52a med rundt tverrsnitt som går i ett med denne og en nedoverstikkende bærébrakett. 53. De to føringsstenger skiller seg fra hverandre ved at de vertikale sideflater på førings-stangen 50 er formet flate overflater, mens de vertikale sider på føringsstangen 51 er utskavet som vist ved de buede deler -5IA som danner utsparingene som tar imot rørene 31. Klakken 49 omfatter to runde åpninger 54 som begge er anordnet slik at de glidbart tar imot bolten 52A på de respektive føringsstenger, slik at hver førings-stang er avtagbart anordnet på klakken. Fig. 5 og 6 er detaljriss av den annen illustrerende røranordning 29 som omfatter komponenter tilsvarende den første illustrerende bæreanordning 38 som angitt på fig. 3 og 4 med unn-tagelse av at klakken 49A i den annen illustrerende bæreanordning ikke er sveiset fast til bærerøret 28, men i stedet for er glidbart satt sammen med en sadeldel (se fig. 10, 11 og 12) som er fast anordnet på bærerøret 28 ved hjelp av sveising. Sadeldelen 55 omfatter en oppoverstikkende fingerdel 59 med avstand fra "bærerøret 28 for å danne en sadel mellom dem, som tar imot klakken 49A slik at øret er avtagbart anordnet på .sadeldelen. Røranordningen 29 er vist i opera-tiv forbindelse med overheterrørene 31-Fig. 7, 8 og 9 er detaljriss av klakken 49 og 49A som viser en buet utspart bakre flate 57 som er laget for å samarbeide med et bærerør 28 eller 37> og en motstående fremre flate 61 som er utformet med en rektangulær slisse med en nedover- og bakover skrån-ende,bakre flate 58, idet slissen er anordnet slik at den glidbart tar imot fingerdelen 59 når klakken 49A anbringes på delen 55 i bære-anordningen -29 for å holde øret på plass. Fig. 10, 11 og 12 er detaljriss av sadeldelen 55 som viser en buet utspart nedre, bakre flate 60 som er laget for å samarbeide med et bærerør 28 for å lette sveisingen av sadeldelen 55 til bærerøret.

Som beskrevet ovenfor er rørene 31 i overheteren anordnet på omvendt U-måte og bæres i de nedre ender av befestigelsen til vannkammeret 33 og 34 som befinner seg under gulvet 36. Denne type bærearrangement er spesielt fordelaktig, idet det holder de bærende vannkammere ut av gasstrømmen og at de derfor ikke er utsatt for kast eller spill av varme og de korroderende elementer som befinner seg i forbrenningsgassen. Føringsstengene 50 og 51 går gjennom mellomrommene mellom tilstøtende rader av innrettede rør i overheteren slik at de hindrer sidebevegelse. av rørene samtidig som de tillater varmebevegelse i lengderetningen. Dette siste er nødvendig fordi bunnbærerørene 31 forlenger seg oppover når de oppvarmes. Rørene 31 som støttes av de illustrerende røranordninger 29 og 38 hindres fra å svaie eller svinge eller innta en permanent hellende stilling når de utsettes for høye gasshastigheter, hvilket de meget vel kan gjøre hvis den øvre d~el av rørene ikke var støttet, og faren for slaggdannelse og overheting som følge av disse forhold unngås.

Som et resultat av plaseringen er rørstøttesystemet utsatt for relativt høye gasstemperaturer og for de korroderende elementer som finnes i forbrenningsgassen og trenger inspeksjon, vedlikehold og utskiftning nå og da. Fordi de illustrerende rørstøtte-anordninger 29 og 38 er laget av flere adskilte,avtagbare, relativt små lettvektkomponenter, kan disse komponenter lett erstattes ved at man arbeider innenfra mellomrommene 18A, 18B og 19A i gasspassasjene 18 og 19. F.eks. kan en person gå inn i rommet 18A gjennom en adkomst-dør 39j og hvis en visuell inspeksjon angir at det er nødvendig å erstatte en del eller deler, løsgjøres føringsstangen 50 på begge sider av den utskavede føringsstang 51 som står i forbindelse med den skadede rørstøtteanordning fra de respektive ører 49, ved å løfte bolten 52A ut av åpningen 54 og trekke føringsstangen ut mellom rør-radene 31. Rørene 31 på begge sider .av den utskavede føringsstang 51 kan så presses fra hverandre ved å sette inn kiler, eller liknende anordninger, mellom rørene, og den utskavede føringsstang 51 fjernes på samme måte som føringsstangen 50. Hvis den skadede rørstøtte-anordning var av den annen illustrerende type, kunne øret 49A også fjernes mens rørene 31 var tvunget fra hverandre, ved å løfte det fra sadeldelen 55 og rotere det rundt det tilhørende støtterør 28

til en sidestilling, og så trekke det ut mellom de adskilte rør-rader. Erstatning med ny komponenter kan utføres ved å gå den mot-satte vei. Man vil også se at de uttagbare føringsstenger 50 og 51

og tilhørende ører 49 og 49A, muliggjør erstatning av overheter-rørene 31.

Claims (5)

1. Anordning ved varmeutveksler, omfattende en flerhet av parallelle rader av opprettstående varmeutvekslende rør og fluidum-kjølte bærerør, innretninger for understøttelse av de varmeutvekslende rør omfattende klakker på bærerørene^ føringsstenger som strekker seg mellom radene av varmeutvekslende rør og anordninger ved hjelp av hvilke føringsstavene er avtagbart festet til klakkene, karakterisert ved at føringsstenger (50) med parallelle sider og føringsstenger (51) som har utsparinger på begge sider for å danne fordypninger (51A) der opprettstående varmeutvekslende rør (31) kan innføres, står avvekslende mellom rader av opprettstående varmeutvekslende rør (31).

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at anordningene for løsbar anbringelse av førings-stengene (50, 51) på klakkene (49, 49A) omfatter en stift (52A) anordnet ved en ende av hver stang (50, 51), mens åpninger (54) finnes i klakkene (49, 49A) der hver åpning (54) er beregnet på inn-føring av en pinne (52A), og aksene for åpningene (54) er parallelle med et plan som inneholder aksene for en rad av varmeutvekslende rør (31).

3. Anordning som angitt i krav 1 og 2, karakterisert ved at hver klakk (49A) er avtagbart festet på en sadeldel (55) som er fast anbrakt på et bærerør (28).

4. Anordning som angitt i krav log2, karakterisert ved at hver klakk (52) har en buet utsparing i sin bakre flate passende til et bærerør (57).

5. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert v e d at hver sadel (55) har en buet utspart, bakre flate som passer til bærerøret (28).