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Einrichtung zum Regeln der Rohrwandtemperatur von Rührenerbitzern für Gase.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln der Rohrwandtemperatur von Röhrenerhitzer für Gase. Solche Einrichtungen kommen z. B. für Heissluftmasehinen-Anlagen in Frage, bei denen die an einer Stelle äusserer Wärmezufuhr zu erhitzende Luftmenge zeitlich stark veränderlich ist.
Es sind schon Gaserhitzer bekannt, bei denen die Verbrennung des zugeführten Heizmittels in einer Kammer erfolgt, welche einen äusseren Metallmantel und ein auf der Innenseite dieses Mantels angebrachtes Futter aus feuerfestem Stoff, vorzugsweise feuerfesten Steinen, aufweist. Um dieses Futter vor den Feuergasen zu schützen, wird ein Teil der Rauchgase in den Feuerraum zurückgeführt, u. zw. in solcher Weise, dass sie zwischen den Verbrennungsgasen und den Wandungen des Feuerraumes eine kühlende Schicht bilden. Bei diesen Gaserhitzern sind aber die Röhren, in denen die Luft zu erhitzen ist, nicht unmittelbar im Feuerraum angeordnet, sondern in einem besonderen Raum, in den die aus dem Feuerraum ausströmenden Rauchgase gelangen.
Das bedingt den Nachteil, dass die Erhitzung der Gase weniger hoch getrieben werden kann und eine grössere Heizfläche erforderlich ist, als es der Fall wäre, wenn die Erhitzerröhren ganz oder wenigstens ein Stück davon, unmittelbar im Feuerraum untergebracht werden könnten.
Zweck vorliegender Erfindung ist, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche selbst bei stark und rasch wechselnder Belastung des Erhitzers verhindert, dass die Temperatur der Rohrwandungen des Erhitzers eine festgelegte Höchstgrenze übersehreitet. Dies ist bei Röhrenerhitzern für Gase besonders wichtig, weil hier die Röhren beim Übersehreiten gewisser Temperaturgrenzen viel gefährdeter sind als in den Fällen, wo die auf der einen Seite von Rauchgasen bespülten Röhren auf der andern Seite von einer Flüssigkeit benetzt werden, also z. B. in Wasser-Dampfkesseln oder Quecksilberkesseln.
Die Temperatur der Röhren solcher Dampfkessel weicht infolge der starken Kühlwirkung der Flüssigkeit nur wenig von derjenigen der zu erhitzenden Flüssigkeit ab, liegt also weit unterhalb der Rauchgastemperatur, so dass selbst grössere Temperatursehwankungen im Feuerraum den Röhren nicht gefährlich werden. Bei Gaserhitzern kommen dagegen die Röhren auf beiden Seiten nur mit Gasen in Berührung und es liegt deshalb deren Temperatur infolge der verhältnismässig schlechten Wärmeübergangszahlen etwa in der Mitte zwischen der Temperatur des aufzuheizenden Gasstromes und derjenigen des Wärme abgebenden Stromes, d. h. bei hohen Feuerraumtemperaturen liegt sie ebenfalls recht hoch, so dass beispielsweise schon eine geringe Zunahme der Feuerraumtemperatur bei gleichbleibender innerer Gastemperatur den Röhren recht gefährlich werden kann.
Alle Temperaturschwankungen des Feuerraumes oder der aufzuheizenden Gase werden somit von der Rohrwandtemperatur in hohem Masse mitgemacht, weshalb die Röhren solcher Erhitzer besonders gefährdet sind, wenn nicht dafür gesorgt wird, dass deren Wandtemperatur einen bestimmten Höchstwert nicht überschreiten kann. Letzteres wird nun bei Röhrenerhitzern für Gase, bei denen mindestens ein Teil der Rauchgase von einer Fördervorrichtung in den Feuerraum zurückgefördert wird, mit Hilfe einer Einrichtung erreicht, bei der gemäss vorliegender Erfindung von den Grössen : Rohrwandtemperatur der Erhitzerröhren, im Feuerraum herrschende Temperatur und zugeführte Brennstoffmenge, mindestens eine selbsttätig die Rauchgasmenge beeinflusst, welche von der Fördervorrichtung in den Feuerraum zurückgeführt wird. Wird bei einer solchen Einrichtung z.
B. mehr Brennstoff verbrannt als augen-
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blieklieh erforderlich wäre, so wird die umgewälzte Rauchgasmenge selbsttätig entsprechend erhöht, damit sich nicht eine zu hohe Feuerraumtemperatur und damit eine zu hohe Rohrwandtemperatur einstellt ; umgekehrt wird bei einer kleineren Brennstoffmenge die umgewälzte Rauchgasmenge erniedrigt.
Während bei bekannten Ausführungen die in den Feuerraum zurückgeführte Rauehgasmenge dazu diente, entweder die innere Verkleidung aus feuerfesten Steinen dieses Raumes vor Zerstörung zu schützen, oder den Verbrennungsvorgang wirkungsvoller zu gestalten und dadurch einen besseren Wirkungsgrad der Verbrennung zu erreichen, fällt im vorliegenden Falle den in den Feuerraum zurückgeführten Rauchgasen die Aufgabe zu, die Wandungen von sowohl innen als aussen nur mit Gasen, u. zw. auf der einen Seite sogar mit recht heissen Feuergasen, in Berührung kommenden und daher bei Belastungsschwankung besonders gefährdeten Röhren von Gaserhitzern vor zu hohen Temperaturen zu schützen.
Die die umgewälzte Rauchgasmenge beeinflussende Grösse kann zweckmässig auf die Drehzahl der z. B. als Gebläse ausgebildeten Fördervorrichtung einwirken, oder, falls das Gebläse mit verstellbaren Laufradsehaufeln versehen ist, die Stellung dieser Schaufeln bestimmen. Wird die rüekgeführte Rauehgasmenge in einer gesonderten Leitung gefördert, so kann die Grösse, welche die umgewälzte Rauehgasmenge beeinflusst, auf ein einstellbares Drosselorgan einwirken, welches in diese Leitung eingebaut ist.
Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, u. zw. zeigt die Figur einen axialen Längsschnitt durch einen Lufterhitzer und eine Seitenansicht der als Gebläse ausgebildeten Fördervorrichtung für die in den Feuerraum zurückzuführenden Rauchgase.
In der Figur bezeichnet 1 eine Leitung, durch welche dem Erhitzer 2 die darin zu erwärmende Luft zuströmt. Die Leitung 1 ist an eine ringförmige Verteilleitung 3 angeschlossen, von welcher eine Anzahl Röhren 4 (in der Figur sind zwei gezeigt) abzweigen, die schlangenförmig durch den Erhitzer 2 geführt sind. Die innersten Stränge dieser Röhren 4 berühren sieh gegenseitig nahezu auf ihrer ganzen Höhe (nicht gezeigt), so dass diese Stränge einen Zylinder bilden, der den Feuerraum 5 des Erhitzers begrenzt. Nur im obersten Teil ist eine Anzahl jener Rohrstränge so abgebogen, dass ein Durchlass für die abziehenden Rauchgase vorhanden ist. Die Röhren 4 werden von der zu erhitzenden Luft in Richtung der Pfeile A durchströmt, während die Pfeile B die Strömungsrichtung der Feuergase bzw.
Rauchgase angeben, welche den Feuerraum 5 und die durch Einbauten 6,7 geschaffenen Rauchgasziige des Erhitzers durchströmen. Die in den Röhren 4 erhitzte Luft wird in einer ringförmigen Leitung 8 gesammelt, von wo sie durch eine Leitung 9 nach einer Verbrauchsstelle gelangt. Ein Teil der Rauchgase strömt durch eine Leitung 10 ab, während der übrige Teil von einer als Gebläse ausgebildeten Fördervorrichtung 11 durch eine Leitung 12 angesaugt und durch eine Leitung 121 in den Feuerraum 5 zurückgeführt wird. Die Einführung in den Feuerraum 5 geschieht vorteilhaft drallbehaftet. J bezeichnet eine Leitung, durch welche die für die Verbrennung benötigte Frischluft zuströmt, während 14 eine Brennstoffleitung ist.
In den Feuerraum 5 sind zwei Thermoelemente 15, 16 eingebaut, die an einen Regler 17 angeschlossen sind, welcher den dem Antriebsmotor 18 des Gebläses 11 zuströmenden elektrischen Strom beeinflusst, u. zw. in dem Sinne, dass bei steigender Temperatur im Feuerraum 5 die Drehzahl des Motors 18 erhöht wird, so dass das Gebläse 11 mehr Rauchgase in den Raum J zurückfördert und infolgedessen eine grössere Menge solcher Gase den frischeren, heisseren Verbrennungsgasen beigemischt wird. Dadurch ist es möglich, rasch eine wirkungsvolle Erniedrigung der Temperatur im Feuerraum 5 zu erreichen und damit die Wandungen der Röhren 4 vor der Einwirkung allzu hoher Temperaturen zu schützen. Sinkt dagegen die Temperatur im Feuerraum 5 unterhalb des Sollwertes,
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stark erniedrigt wird.
Da Thermoelemente so ausgeführt werden können, dass sie fast trägheitslos arbeiten, ist es auf die beschriebene Weise möglich, in Abhängigkeit von der Temperatur im Feuerraum 5 eine rasche Regelung der vom Gebläse 11 umgewälzten Rauchgasmenge zu erreichen und damit die Feuerraumtemperatur zu beherrschen.
Die Rauehgasmenge, welche von der Fördervorrichtung in den Feuerraum zurückgeführt wird, kann auch in Abhängigkeit von der Rohrwandtemperatur der Erhitzerröhren, insbesondere des Teiles dieser Röhren, der im Feuerraum gelegen ist, ferner von der Brennstoffzufuhr beeinflusst werden, oder gleichzeitig von zwei oder allen der Faktoren : Rohrwandtemperatur der Erhitzerröhren, im Feuerraum herrschende Temperatur und zugeführte Brennstoffmenge.
Ist die die Rauchgase umwälzende Fördervorriehtung als Gebläse mit verstellbaren Laufradschaufeln ausgebildet, so kann die die umgewälzte Rauchgasmenge beeinflussende Grösse, oder es können die diese Menge beeinflussenden Grössen die Stellung derartiger Laufradschaufeln bestimmen.
Die in den Feuerraum zurückgeführte Rauchgasmenge kann auch durch Drosselung in der Saugleitung oder allenfalls in der Druckleitung der Fördervorrichtung beeinflusst werden. Das Drosselorgan ist dann selbsttätig von mindestens einer der Grössen : Rohrwandtemperatur der Erhitzerröhren, im Feuerraum herrschende Temperatur, zugeführte Brennstoffmenge, selbsttätig zu beeinflussen. Es kann nur eine solche Drosselregelung vorgesehen werden, oder es kann eine solche neben einer Drehzahl- regelung oder/und einer Regelung der Schaufelstellung vorgesehen werden.