DE1928952B1

DE1928952B1 - Standing waste heat boiler, especially for burning sulfur or hydrogen sulfide

Info

Publication number: DE1928952B1
Application number: DE19691928952
Authority: DE
Inventors: Frohmut Vollhardt
Original assignee: Siegener AG Geisweid
Current assignee: Siegener AG Geisweid
Priority date: 1969-06-07
Filing date: 1969-06-07
Publication date: 1971-02-11

Description

Die Erfindung betrifft einen stehenden Abhitzekessel, insbesondere zur Schwefel- oder Schwefelwasserstoff-Verbrennung, mit quer zur Strömungsrichtung der Abgase gelegenen U-förmigen Austauschrohren, deren Enden in senkrechte, die Kesselwand bildende Verteiler- und Sammelrohre münden. The invention relates to an upright waste heat boiler, in particular for sulfur or hydrogen sulfide combustion, with transverse to the direction of flow of the exhaust gases located U-shaped exchange pipes, the ends of which in vertical, the Distributor and header pipes forming the boiler wall open.

Die bei der Schwefelverbrennung oder Schwefelwasserstoff-Verbrennung entstehenden Gase haben einen 10- bis 15prozentigen Schwefeldioxydanteil und daher einen verhältnismäßig hohen Schwefeltaupunkt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Abhitzekessel zu schaffen, bei dem eine allseitige gleichmäßige Kühlung gegeben ist und damit örtliche Taupùriktunterschreitungen vermieden werden. The ones in sulfur combustion or hydrogen sulfide combustion The resulting gases have a 10 to 15 percent sulfur dioxide content and therefore a relatively high sulfur dew point. The invention is therefore the object based on creating a waste heat boiler in which an all-round uniform Cooling is given and so local dew below falls can be avoided.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Abhitzekessel der eingangs genannten Gattung vor, daß die Verteil-t--tnd Sainmelrohre abwechselnd nebeneinanderliegende Steigrohre und Fallrohre sind, an die jedes der parallel nebeneinander in mehreren horizontalen Ebenen übereinander angeordneten Austauscherrohre auf gleicher oder annähernd gleicher Höhe angeschlossen sind, wobei die Austauscherrohre einer Kessellängshälfte gegenüber den Austauscherrohren der anderen Kessellängshälfte in der Höhe gleichmäßig gegeneinander versetzt sind. To solve this problem, the invention provides a waste heat boiler of the type mentioned at the beginning that the distribution t and Sainmel pipes alternate Adjacent risers and downspouts are attached to each of the parallel side by side Exchanger tubes arranged one above the other in several horizontal levels on the same level or approximately the same height are connected, the exchanger tubes one Longitudinal half of the boiler opposite the exchanger tubes of the other longitudinal half of the boiler are evenly offset from one another in height.

Es ist ein Abhitze-Wasserrohrkessel mit rundem Gaszugquerschnitt bekannt (deutsches Gebrauchsmuster 1 915 138), bei dem U-förmige Austauscherrohre quer zur Strömungsrichtung der Abgase vorgesehen sind, deren Enden in senkrechte, die Kesselwand bildende Verteiler- und Sammelrohre münden. It is a waste heat water tube boiler with a round gas pass cross section known (German utility model 1 915 138), in which U-shaped exchanger tubes are provided transversely to the direction of flow of the exhaust gases, the ends of which in vertical, The distributor and header pipes forming the boiler wall open.

Hierbei steht 'die ' Austauscherflächen-Ebene, die Ebene, in der die Schenkel und der Steg-jedes der U-förmigen Austauscherrohre angeordnet sind, senkrecht, und die Verteiler- und Sammelrohre werden durch koaxiale und übereinandergelegene Rohrabschnitte gebildet. Eine Verteilung der Austauscherrohre derart, daß diese über ihre gesamte Länge und über den Gaszugquerschnitt gleichen oder annähernd gleichen Abstand von ihren Nachbarrohren haben und damit gleiche Stromungsverhältnisse der Abgase über den Kesselquerschnitt bewirken, ist bei diesem bekannten Abhitzekessel nicht zu verzeichnen. Bei einem weiterhin bekannten Abhitzekessel (britische Patentschrift 465 247), bei dem im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Abhitzekessel, bei welchem die Austauscherrohre radial angeordnet sind, die U-förmigen, gleichfalls in einer senkrechten Austauscherflächen-Ebene gelegenen Austauscherrohre von zwei gegenüberliegenden Seiten kammartig ineinandergreifen und sich über den Gaszugquerschnitt erstrecken, ragen di'e''Enden der Austauscherrohre durch die gemauerte Kesselwand, was eine zusätzliche Ummantelung zur Isolierung dieser aus dem Kessel ragenden Rohrenden und deren tZberhitzungsstücke erforderlich macht. Mit den bekannten Abhitzekesseln ist eine allseitig gleichmäßige Kühlung zur Vermeidung einer Taupunktunterschreitung weder beabsichtigt noch erreichbar.Here is 'the' exchanger surface level, the level in which the Leg and the web - each of the U-shaped exchanger tubes are arranged vertically, and the manifolds and manifolds are made by coaxial and superimposed Pipe sections formed. A distribution of the exchanger tubes such that this the same or approximately the same over their entire length and over the throttle cable cross-section Have a distance from their neighboring pipes and thus have the same flow conditions Cause exhaust gases over the boiler cross-section is in this known waste heat boiler not recorded. In a further known waste heat boiler (British patent specification 465 247), in which, in contrast to the waste heat boiler described above, at which the exchanger tubes are arranged radially, likewise the U-shaped ones Exchanger tubes of two located in a vertical exchanger surface plane opposite sides intermesh like a comb and extend over the throttle cable cross-section extend, the ends of the exchanger tubes protrude through the masonry boiler wall, what an additional jacket to isolate these pipe ends protruding from the boiler and their overheating pieces are required. With the well-known waste heat boilers is uniform cooling on all sides to avoid falling below the dew point neither intended nor achievable.

Durch die Erfindung wird ein gasfester Druckmantel vorzugsweise in dem heißen Gasbereich durch Fall- und Steigrohre gebildet, so daß ein äußerst stabiler natürlicher Umlauf des Wassers bzw. Wasserdampfes entsteht, der einen gleichmäßigen Wärmeübergang gewährleistet. By the invention, a gas-tight pressure jacket is preferably in the hot gas area formed by downpipes and risers, so that an extremely stable natural circulation of water or steam is created, which creates a uniform Heat transfer guaranteed.

Zu dem obengenannten Vorzug einer allseitig guten Kühlung des heißen Gasbereichs tritt bei dem erfindungsgemäßen Abhitzekessel die Möglichkeit hinzu, diesen insbesondere in seinem heißgehenden Teil schnell und einfach auseinandernehmen zu können, um Steig-'und Fallrohre wie Austauscherrohre auswechseln zu können. In addition to the above-mentioned advantage of good cooling on all sides of the hot Gas area occurs at the waste heat boiler according to the invention the possibility of dismantle this quickly and easily, especially in its hot part to be able to replace riser 'and downpipes such as exchanger pipes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Austauscherrohre zweier unmittelbar übereinanderliegender Austauscherllächen-Ebenen seitlich gegeneinander versetzt. The exchanger tubes are a further embodiment of the invention two directly superimposed exchange surface levels laterally opposite one another offset.

Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, daß die Austauscherrohre der einen Kesselhälfte mittel- oder ubmittelbar auf den Rohren der zweiten Kessellängshälfte aufliegen. According to the invention it is further provided that the exchanger tubes one half of the boiler indirectly or directly on the pipes of the second longitudinal half of the boiler rest.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß die untersten Austauscherrohre mit ihren U-förmig gebogenen Enden auf einem Ansatz, einer Nase od. dgl. der senkrechten Steig- und Fallrohre der zweiten Kessellängshälfte aufliegen. Ferner kann der durch die senkrechten Steig- und Fallrohre gebildete Kesselwandteil in Abschnitte unterteilt sein und die Länge der Steig- und Fallrohre der Höhe dieser Abschnitte entsprechen. An advantageous embodiment of the subject matter of the invention consists in that the lowermost exchanger tubes with their U-shaped bent ends on one Approach, a nose or the like of the vertical riser and downpipes of the second longitudinal half of the boiler rest. Furthermore, the formed by the vertical riser and downpipes The boiler wall part can be divided into sections and the length of the riser and downcomers correspond to the height of these sections.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abhitzekessels dargestellt. Es zeigt F i g. 1 den Abhitzekessel im Längsschnittj-F i g. 2 einen Querschnitt durch den mit den Steig-und Fallrohren versehenen Teil des Kessels und F i g. 3 eine Einzelheit der Anordnung der Austauscherrohre an den Steig-. und Fallrohren. In the drawing is an embodiment of the invention Waste heat boiler shown. It shows F i g. 1 the waste heat boiler in longitudinal sectionj-F i g. 2 shows a cross section through the part provided with the ascending and descending pipes of the boiler and F i g. 3 shows a detail of the arrangement of the exchanger tubes on the Climb. and downspouts.

Der Abhitzekessel 1 ïst' als stehender Kessel in Turmbauform ausgebildet und ruht äuf den Füßen 2. The waste heat boiler 1 is designed as a standing boiler in the shape of a tower and rests on the feet 2.

Am unteren Kesselende treten die bei der Verbrennung des Schwefels oder des Schwefelwasserstoffs entstandenen Abhitzegase durch den Kanal 3 in den Kessel 1 ein und steigen in Richtung des Pfeils 4 aufwärts, um den Kessel in Pfeilrichtung 5 am oberen Ende zu verlassen.At the lower end of the boiler, they occur when the sulfur is burned or the resulting waste heat gases through the channel 3 into the Kettle 1 and climb up in the direction of arrow 4 to the kettle in the direction of the arrow 5 at the top to leave.

Der Kessel ist in zwei Teile I und II unterteilt, wobei der Teil II dem Abhitzegaseintrittskanal 3 zugekehrt ist. Der obere Teil 1 des Kessels, dessen Mantel aus einem einfachen gasdichten Mantelblech 6 gebildet ist, weist die schlangenförmig verlegten Austauscherrohre 7 auf, die in Ringleitungen 8 münden, wobei der erzeugte Dampf bei 9 abgezogen wird. The boiler is divided into two parts I and II, the part II facing the waste heat gas inlet duct 3. The upper part 1 of the boiler, whose The jacket is formed from a simple gas-tight jacket sheet 6, which has a serpentine shape laid exchanger pipes 7, which open into ring lines 8, the generated Steam is withdrawn at 9.

Der untere Teil in des Kessels weist eine Ummantelung auf, die im wesentlichen aus senkrecht nebeneinander stehenden Fall- und Steigrohren 10, 11 gebildet wird, wobei sich auf dem größten Teil des Umfangs des so gebildeten Mantels 12 die parallelen Steig- und Fallrohre abwechseln. Zur Verdeutlichung dessen sind in. F i g. 2 die Steigrohre ohne Schraffierung belassen, während die Fallrohre 11 eine solche zeigen. Die Steig- und Fallrohre sind mit entsprechenden Ringverteiler- und Ringsammelleitungen 13, 14 verbunden, die über nicht dargestellte Leitungen mit einer Wasser-Dampf-Trommel verbunden sind. The lower part of the boiler has a jacket that is in the essentially composed of downpipes and riser pipes 10, 11 standing vertically next to one another is formed, being on most of the circumference of the shell so formed 12 alternate the parallel ascending and descending pipes. To make this clear are in. F i g. 2 leave the riser pipes unhatched, while the down pipes 11 such a show. The risers and downpipes are equipped with a corresponding ring distributor and ring bus lines 13, 14 connected via lines not shown connected to a water-steam drum.

Die Rohre 10, 11 sind an ihren Längsanlagestellen miteinander verschweißt, so daß ein geschlossener Mantel entsteht, der eine allseitige Kühlung des Gases im Innenraum des Kessels und damit die Vermeidung einer örtlichen Taupunktunterschreitung gewährleistet. The pipes 10, 11 are welded to one another at their longitudinal contact points, so that a closed jacket is created, which cools the gas on all sides in the interior of the boiler and thus the avoidance of a local dew point dropping below guaranteed.

Von jedem der in einem bestimmten Abstand von der Längsmittelebene M gelegenen Steigrohre 10 gehen übereinanderliegende haarnadelförmig gekrümmte Austauscherrohre 15 mit den Schenkeln 16, 17 aus, die in das dem Steigrohr benachbarte Fallrohr 11 münden, wie dies in F i g. 2 zu erkennen ist. From each of the at a certain distance from the median longitudinal plane M riser pipes 10 are superimposed hairpin-shaped curved exchanger pipes 15 with the legs 16, 17 from, which is in the adjacent to the riser Downpipe 11 open, as shown in FIG. 2 can be seen.

Die äußeren Rohre 15 a können hierbei eine Ausnahme machen und nicht in ein unmittelbar benachbartes Steigrohr bzw. Fallrohr münden, vielmehr ein solches Rohr überspringen. Die Anordnung der Rohre 15 ist somit derart, daß die Rohre im Abstand übereinander gelegene Rohrflächen aus im Abstand nebeneinanderliegenden Haarnadelrohren 15 bilden.The outer tubes 15 a can make an exception here and not Open into a directly adjacent riser or downpipe, rather such a one Skip the pipe. The arrangement of the tubes 15 is thus such that the tubes in Distance one above the other from pipe surfaces lying next to one another at a distance Form hairpin tubes 15.

Da die Rohre einer Kessellängshälfte höher liegen als die entsprechenden Rohre der auf gleicher Höhe gelegenen zweiten Längshälfte, können die Rohrflächen der gegenüberliegenden Kessellängshälften mit ihren Rohren kammartig ineinandergeschoben werden, wie dies aus der Zeichnung zu erkennen ist, wo in F i g. 2 die in ausgezogener Linie dargestellten Rohre 15 der Kessellängshälfte III zugeordnet sind, während die strichpunktierten Rohre 15 der links der Kessellängsmittelebene gelegenen Kesselhälfte IV zugeordnet sind. Da die Rohre der beiden Hälften III, IV höhen- und seitenmäßig versetzt sind, ergibt sich ein zick-zack-förmiger Verlauf der Abhitzegase durch den Teil II des Kessels.Because the pipes of one longitudinal half of the boiler are higher than the corresponding ones Pipes of the second longitudinal half located at the same height can be the pipe surfaces of the opposite boiler longitudinal halves with their tubes pushed into one another like a comb as can be seen from the drawing, where in FIG. 2 those in undressed Line shown pipes 15 of the boiler longitudinal half III are assigned while the dash-dotted tubes 15 of the boiler half located to the left of the boiler longitudinal center plane IV are assigned. Since the tubes of the two halves III, IV in terms of height and side are offset, the result is a zigzag course of the waste heat Part II of the boiler.

Das Eintrittsende 18 der haarnadelfönmigen Austauscherrohre in ein Steigrohr (F i g. 2) kann etwas höher liegen als die Einmündung des Endes 19 des Haarnadelrohres in das entsprechende Fallrohr, d. h. The entry end 18 of the hairpin-shaped exchanger tubes in a Riser pipe (Fig. 2) can be slightly higher than the confluence of the end 19 of the Hairpin tube into the corresponding downpipe, d. H.

die Rohre 15 sind gegenüber ihrer gemeinsamen horizontalen Ebene etwas geneigt, bilden dennoch eine geschlossene Fläche, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist.the tubes 15 are slightly opposite their common horizontal plane inclined, nevertheless form a closed surface, as shown in FIG. 2 shown is.

Zum Auseinandernehmen des Kesselteils II werden, abgesehen von den Ringleitungen 13, 14 an den beiden Stellen 20, 21 (F i g. 2), die Verschweißungen zwischen den benachbarten Rohren 22, 23 und 24, 25, die beidseitig der LängsmittelebeneM gelegen sind, getrennt, so daß die Rohre 15 der KesselhälfteIII von denen der Kessellängshälfte IV getrennt werden können, indem die Austauscherrohre der Hälfte III in Richtung des Pfeils S aus ihrer kammartigen Lage zwischen den Rohren der Kessellängshälfte IV herausgezogen werden. Nach Auswechseln der Kessellängshälfte III gegen eine neue Kessellängshälfte werden die Teile in der Weise wieder miteinander verbunden, daß die Schweißstellen zwischen den Rohren 22, 23 und 24, 25 wieder hergestellt werden. To disassemble the boiler part II, apart from the Ring lines 13, 14 at the two points 20, 21 (FIG. 2), the welds between the adjacent tubes 22, 23 and 24, 25, which are on both sides of the longitudinal center plane M. are located, separated so that the tubes 15 of the boiler half III from those of the boiler longitudinal half IV can be separated by moving the exchanger tubes half towards III of the arrow S from its comb-like position between the tubes of the boiler longitudinal half IV pulled out. After replacing the boiler longitudinal half III with a new one Kessel longitudinal half, the parts are connected to each other again in such a way that the welds between the tubes 22, 23 and 24, 25 are restored.

Wie aus F i g. 1 zu erkennen ist; können die Kessellängshälften m, IV in untereinanderliegende Abschnitte A, B und C unterteilt werden, die, wie gleichfalls aus F i g. 1 zu erkennen ist, eine ungleiche Anzahl von Austauscherrohren 15 aufweisen, wobei der Abschnitt C, der dem Abhitzeeintrittskanal 3 am nächsten gelegen ist, die geringste Anzahl an Austauscherrohren aufweist. Das Auswechseln von Rohrpaketen dieser Abschnitte erfolgt dementsprechend dadurch, daß man jeweils die Längshälfte eines Abschnitts von der anderen Längshälfte des gleichen Abschnitts trennt. Die Steig- und Fallrohre 10, 11 sind bei dieser Ausführungsform in der Länge dieser Abschnitte A, B vorgesehen, an ihrem unteren Ende bei 26 und 27 abgeschlossen und wilden dort eine Abstützung für den nächsthöheren Abschnitt. As shown in FIG. 1 can be seen; can the longitudinal halves of the boiler m, IV can be subdivided into subordinate sections A, B and C, which, as also from Fig. 1 can be seen, have an unequal number of exchanger tubes 15, where the section C, which is located closest to the waste heat inlet duct 3, has the smallest number of exchanger tubes. The replacement of tube packages these sections are made accordingly by the fact that one in each case the longitudinal half one section separates from the other longitudinal half of the same section. the Riser and downpipes 10, 11 are in this embodiment in the length of this Sections A, B provided, terminated at their lower end at 26 and 27 and wild there a support for the next higher section.

Die Steig- bzw. Fallrohre besitzen Ansätze oder Nasen 28, auf die sich die Rohre 15 c der untersten Austauscherfläche abstützen können. Zwischen den Rohren 15 können ferner in bekannter Weise Abstützelemente 29 vorgesehen werden. The riser or downpipes have approaches or lugs 28 on the the tubes 15 c of the lowermost exchanger surface can be supported. Between Pipes 15 can also be provided in a known manner support elements 29.

Claims

Patent claims:

1. Standing waste heat boiler, especially for burning sulfur or hydrogen sulphide, with U-shaped exchanger tubes located transversely to the direction of flow of the exhaust gases, the ends of which open into vertical distribution and collecting pipes forming the boiler wall, d a d u r c h that the distribution and collecting pipes are alternately adjacent Risers and downpipes are attached to each of the parallel side by side in several horizontal ones Exchanger tubes arranged one above the other on the same or approximately the same level Height is connected, with the exchanger tubes facing a boiler longitudinal half the exchanger pipes of the other longitudinal half of the boiler evenly against each other in height are offset.

2. waste heat boiler according to claim 1, characterized in that the Exchanger tubes (15) two directly above one another. lying exchanger surface levels are laterally offset from one another.

3. waste heat boiler according to claim 1 and 2, characterized in that Exchanger tubes (15) of one longitudinal half of the boiler (III or IV) directly or indirectly rest on the tubes (15) of the second longitudinal half of the boiler (III or IV).

4. waste heat boiler according to claim 1 to 3, characterized in that the lowermost exchanger tubes (1Sc) with their U-shaped bent ends on one Approach (28), a nose or the like, the vertical riser and downpipes (10, 11) the second boiler longitudinal half (III or IV) rest.

5. waste heat boiler according to claim 1 to 4, characterized in that the boiler wall part formed by the vertical riser and downpipes (10, 11) (11) is divided into sections (A, B, C) and the length of the ascending and descending pipes (10, 11) corresponds to the height of these sections.