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Generatormantel für Gas-und Dampferzeuger
Es sind kombinierte Gas-und Dampferzeuger bekannt, deren Dampfkessel von Siederöhren ge- bildet wird, die zwischen einem unteren und einem oberen, in sich geschlossenen Ringkessel an- geordnet sind und den Generatorschacht be- grenzen. In diesen von heissem Brennstoff be- rührten oder von heissen Gasen bestrichenen
Siederöhren steigt das erhitzte Wasser auf, um dann durch ausserhalb des Generators oder des
Generatorschachtraumes in kühlerer Zone angeordnete Fallrohre abzufallen und in der Regel wieder von unten in die Siederöhren einzuströmen.
Ausser diesem Heisswasserkreis entstehen infolge ungleicher Wassertemperaturen in den einzelnen Röhren des Kesselmantels in sich geschlossene Nebenkreisläufe des Kesselwassers. Diese natürlichen Wasserkreisläufe lassen sich betrieblich nicht beeinflussen und stören mitunter die freie Entfaltung der Dampfbildung, was unter Umständen zu einer Beeinträchtigung der Dampferzeugung führen und sich auch sonst beim Betrieb des Dampfkessels nachteilig auswirken kann. Infolge der ungleichen'Temperaturverteilung kann in der Randzone des glühenden Schachtinhaltes in einzelnen einer übermässigen lokalen Hitzeeinwirkung ausgesetzten Rohren Dampfbildung auftreten. Wie z.
B. bei nicht ganz vom Kesselwasser überspülten Flammrohren bei Kesseln kann dann das an einer solchen Stelle nicht mehr gekühlte und daher rasch glühend werdende Rohr korrodieren oder sogar durch den Dampfdruck aufgerissen werden. Diese Gefahr besteht nicht nur bei Generatormänteln mit natürlicher, sondern auch bei solchen mit durch Umwälzpumpe bewirkter Bewegung des Wassers, wenn die Rohre parallel geschaltet sind. Denn durch die z. B. in einem einzelnen Rohr durch örtliche Überhitzung auftretende plötzlich erhöhte Dampfbildung entsteht in diesem Rohr infolge der Wasserverdrängung ein erhöhter Strömungswiderstand mit der unmittelbaren Folge, dass die Strömung durch die übrigen parallel geschalteten Rohre mit unverändert geringem Strömungswiderstand zunimmt.
Es findet also ein Ausweichen der Kühlflüssigkeit aus dem überhitzten Rohre in die übrigen Rohre statt, da sich sein infolge der geringen Länge des überhitzten Rohres kleiner ursprünglicher
Strömungswiderstand durch die plötzlich auf- getreten, verdrängend wirkende Dampfbildung bedeutend erhöht hat. Diese Erscheinung bringt aber sowohl für den Betrieb des Dampfkesselgenerators, als auch für den Dampfkessel selbst nachteilige Wirkungen mit sich. Um sie abzuschwächen, wählt man erfahrungsgemäss Siederohre von verhältnismässig grosser lichter Weite und im Hinblick auf zu erwartende Korrosionen dickwandige Rohre. Dies führt zur Konstruktion eines schweren Generatormantels und verteuert ganz wesentlich seine Herstellungskosten.
Diese Nachteile finden sich auch bei einem bekannten Generatormantel für Hochdruckgeneratoren, der in der deutschen Patentschrift Nr. 564145 beschrieben ist und aus nahtlos gewalzten geraden Siederöhren besteht, die von einem oberen und einem unteren Spannring zusammengehalten werden und in ihrem gegenseitigen Abstand durch eingelegte metallische Zwischenstücke festgelegt, den Generatorschacht bilden. Die Siederohre sind an ihrem unteren Ende zugebördelt und am oberen Ende an eine Ringleitung angeschlossen, die wieder mit dem Dampfsammler verbunden ist.
In den Siederohren ist je ein dünnes Rohr exzentrisch eingehängt, durch das die Kühlflüssigkeit zugeführt wird ; diese Rohre gehen von einer zweiten Ringleitung aus, die über eine Pumpe an den Dampfsammler angeschlossen ist. Der Generatormantel ist somit in eine Mehrzahl kleiner Einzeldampfkessel aufgelöst, von denen jeder an die beiden ringförmigen Verteilungsleitungen angeschlossen ist, die zu dem gemeinsamen Dampfsammler führen. Auch bei diesem Generatormantel liegen die kurzen Mantelrohre alle in Parallelschaltung an zwei Ringleitungen, so dass sich an der Art der Strömung der Kühlflüssigkeit durch die parallelen Rohre trotz der geänderten Lage der einen Ringleitung, die hier ebenfalls oben liegt, nichts ändert.
Die Erfindung besteht darin, dass der Generatorschacht durch eine oder mehrere, an gemeinsame Zu-und Ableitungen angeschlossene Rohrschlangen gebildet ist, die je aus zahlreichen hin-und hergeführten, lotrechten Windungen bestehen und von einer zwangsläufig durch- geleiteten Flüssigkeit gekühlt werden. Bei der erfindungsgemässen Ausführungsweise besteht also
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Dadurch wird aber die im vorher betrachteten
Fall bestehende Gefahr des Korrodierens und allfälligen Aufreissens eines glühend gewordenen von Kühlflüssigkeit nicht mehr berührten Rohrteiles in wirksamster Weise ausgeschaltet, indem gleichzeitig auch die übermässige Temperatur des
Schachtinhaltes an dieser Stelle wieder herabgesetzt wird. Ausser diesen betrieblichen Vorteilen bietet die erfindungsgemässe Ausführung des Röhrenmantels des Dampfkesselgenerators ganz erhebliche bauliche Vorteile durch die mit ihr ermöglichte Anwendung enger und dünnwandiger Röhren, Wegfall der vielen Verbindungsstellen der parallel geführten Siederohre mit den Ringkammern, Wegfall der Ringkammern selbst, sowie der Zwischenstücke zwischen den Röhren. Dies bedeutet zugleich eine Verringerung der Herstellungskosten solcher Röhrendampfkesselgeneratoren auf ungefähr die Hälfte.
Bei der Bauweise des Mantels nach der Erfindung kann ferner jede der zwei oder mehr Rohrschlangen-Abteilungen nach Lösung von nur zwei Verbindungen zwecks leichter Innenreinigung und bequemer Ausbesserung ausgezogen werden. Die neue Bauweise besitzt also auch den Vorzug dieser wesentlichen konstruktiven Einfachheit.
Hervorzuheben ist auch, dass es für einen kombinierten Gas-und Dampferzeuger für Luftund Wassergas unter Verwendung eines Röhrendampfkessels zur Erzielung des besten Generatorbetriebes unbedingtes Erfordernis ist, dass am ganzen Umfang des Röhrendampfkessels eine möglichst gleichmässige Entziehung der Wärme stattfindet, so dass in allen Horizontalschnitten dieselben Temperaturverhältnisse herrschen.
Um dies zu erreichen, werden gemäss der Erfindung die schlangenförmigen Rohre bei grösseren Generatoren in einzelne Abteilungen unterteilt, in denen durch Wahl einer nicht zu grossen Rohrlänge und damit eines nicht zu langen Wasserweges entlang dem Brennstoffbett das Wasser vom Eintritt bis zum Austritt im wesentlichen gleiche Temperatur beibehalten kann, so dass eine gleichmässige Wassertemperatur über die ganze Höhe des Brennstoffbettes und damit eine gleichmässige Entziehung der Wärme aus demselben erzielt wird. Die Unterteilung darf allerdings in keinem Fall so weit getrieben werden wie bei dem eingangs beschriebenen bekannten Generatormantel für Hochdruckgeneratoren, da sich dann die oben geschilderten Nachteile ergeben.
Eine Rohrabteilung muss immer von mindestens einigen Rohrwindungen gebildet werden, eben so viele, dass eine möglichts gleichmässige Wassertemperatur in der ganzen Abteilung vom Eintritt bis zum Austritt des Wassers herrscht, um eine gleichmässige Temperatur des Brennstoffbettes in seiner ganzen Höhe zu erzielen.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Fig. 1 und 2 zeigen schaubildliche Darstellungen eines Generatormantels für Zwangsdurchlauf und Zwangsumlauf und
Fig. 3 und 4 je im Auf-, Grund-und Kreuzriss einen Teil eines aus Rohrpaaren gebildeten Generatormantels.
Der den Generatorschacht begrenzende Röhrenmantel 1 besteht nach Fig. 1 und 2 aus zwei Abteilungen von Rohrschlangen l'und 1". Diese stehen einerseits mit dem Dampfsammler 2 durch die Rohrleitungen cl, ci, c und andererseits durch die Rohrleitungen b"b"b in Verbindung. In die Leitung b ist die Wasserumwälzpumpe 3 eingeschaltet.
Nach Fig. 1 wird das Kesselwasser im Zwangsdurchlauf geführt, in welchem Falle dem den Röhrenmantel des Kessels durchlaufenden Wasser stetig zusätzliches Speisewasser in dem Masse, als das erhitzte Wasser im Dampfsammler Dampf abgibt, zugeführt wird. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die Leitung b an tiefster Stelle des Wasserraumes des Dampfsammler 2 abzweigt, wogegen die Leitung c oben in den Dampfraum des Sammlers 2 eintritt. Durch die Dampfleitung e wird der erzeugte Sattdampf abgeführt, der gegebenenfalls zum hier nichtdargestellten Überhitzer geführt wird, welcher seine Wärme aus den heissen, vom Generator abziehenden Gasen erhält. fist der Speisewasserstutzen, durch welchen dem Dampfsammler 2 gegebenenfalls das in einem ebenfalls nicht dargestellten Ekonomiser vorgewärmte Kesselspeisewasser zugeführt wird.
Nach Fig. 2 wird das Kesselwasser im Zwangsumlauf geführt, wobei sich immer dasselbe Kesselwasser im geschlossenen Röhrenmantel im Umlauf befindet. Der Zwangsumlauf hat insbesondere den Vorteil, dass er unter einem sehr hohen, den Dampfdruck im Sammelraum (Oberkessel) übersteigenden Druck geführt werden kann, wodurch das Kesselwasser infolge entsprechend hoher Temperaturen grössere Wärmemengen in der Zeiteinheit zum Aufheizen des Wassers im Dampfsammelraum (Oberkessel) zu bringen vermag. Der Unterschied dieses Röhrensystems gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten, liegt in der Rohrleitungsführung im Dampf-
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sammelraum 2 (Oberkessel).
Während das erhitzte, aus dem Röhrensystem des Generatorschachtes kommende Kesselwasser nach Fig. 1 frei in den Dampfraum des Dampfsammler 2 (Oberkessels) durch die Rohrleitung c einströmt, steht nach Fig. 2 c mit einer im Wasserraum des Dampfsammler 2 verlegten Heizschlange 4 in Verbindung, die ihrerseits wieder in die Zulaufleitung b der Umwälzpumpe 3 einmündet.
Die Fig. 3 und 4 zeigen Teile eines Mantels, der aus miteinander schlangenförmig verbundenen Siederohrpaaren besteht, die den Generatorschacht begrenzen. Die Kesselheizfläche des Mantels ist bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung um ungefähr ein Drittel grösser als bei der Anordnung nach Fig. 3. Die eingezeichneten Pfeile zeigen die Strömungsrichtung des Kessel- wassers in den Röhren an. Bei der Anordnung nach Fig. 4 ist auch die Strömungsrichtung in den der Generatorachse zugekehrten Siederohren des Mantels eine einheitliche, u. zw. entweder nur von oben nach unten oder nur von unten nach oben.