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Wasserrohrkessel
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Wasserrohrkessel mit gekühltem, selbsttragenden Rohrrahmen, welcher auch das Gewicht der Kesseltrommel aufnimmt, insbesondere für kleinere Dampfleistungen, welcher auch für mittlere und höhere Drücke geeignet ist. Erfindungsgemäss folgen in Strömungsrichtung des Wassers bzw. Wasser-Dampf-Gemisches auf die Kesseltrommel wasserführende, in der Regel unbeheizte Rohre (Fall- und Verteilrohre) und sodann beheizte Rohre (verdampfungsrohre), die nur über die Kesseltrommel - und allenfalls Dampf-Wasser-Gemisch führende beheizte oder unbeheizte Rohre oder Rohrstücke (Sammel- oder Überströmrohre) - wiederum mit den unteren Verteilkammern verbunden sind.
Im Gegensatz zu den bisher bekannten Ausführungen ähnlicher Kesseltypen findet also einKurzschlussKreislauf bei der beschriebenen Kesseltype nicht statt. Während bei den Ausführungen mit KurzschlussKreislauf der Grad der Entmischung in den oberen Abscheidekammern immer zweifelhaft ist, bietet die Ausführung nach dem Erfindungsgedankenwasserumlaufmässig den Vorteil einer vollständigen Entmischung, die, wie bei den Wasserrohrkesseln ohne Rohrrahmen, in der Kesseltrommel vor sich geht. Der Wasserumlauf ist also, richtige Dimensionierung der Rohre vorausgesetzt, in jeder Weise eindeutig und es besteht nicht die Gefahr, dass Dampfblasen wieder ins Fallrohr mitgerissen werden und den Umlauf dauernd oder zeitweise stören.
Vorteilhaft werden die Sammelrohre oder je nach der Beheizungs-Intensität zusammengefasste Sammelrohrgruppen wasserseitig getrennt und giessen über getrennte Steigrohre und ssberström- rohre in die Kesseltrommel aus.
Die durch Vermeidung des Zwischenkreislaufes bedingte höhere Dampfraumbelastung der Kesseltrommel kann im allgemeinen ohne Bedenken in Kauf genommen werden. Bei kleinen Dampfleistungen ist der Dampfraum der Kesseltrommel ohnedies nie ausgenützt. Ein gewisser Speicherraum der Trommel, welcher Belastungsspitzen aufnehmen kann, ist jedoch, wie die Erfahrung gezeigt hat, in den allermeisten Fällen aus betrieblichen Gründen erwünscht. Im übrigen findet in den reichlich dimensionierten Überströmrohren, welche vorzugsweise oberhalb des Wasserspiegels in die Trommel einmünden, bereits eine Vorabscheidung statt. Je nach Wahl der Wasserspiegelhöhe und des Sicherheitsabstandes können die Überströmrohre beliebig oberhalb der Trommelmitte einmünden. Sie erhalten dann eine Krümmung. Eine Umkehr des Wasserumlaufes ist dann sicher vermieden.
Vorteilhaft werden die Uberströmrohre innerhalb des Kesselblockes angeordnet.
Die abschnittsweise und möglichst vollständige Durchströmung des Rohrrahmens wird erfindungsgemäss durch folgende Massnahmen erreicht :
In die Rahmenrohre, welche in ihrem oberen Teil Dampf-Wasser-Gemisch und in ihrem unteren Teil Wasser führen, werden Scheiben od. dgl. eingeschweisst, welche die Trennung bewirken. Hiebei wird, um eine möglichst vollständige Durchströmung des Rohres zu erreichen und Luftsäcke zu vermeiden, das wasserführende Verbindungsrohr knapp unterhalb der Scheiben angeordnet, während ein Dampf-WasserGemisch führendes Rohr knapp oberhalb der Scheiben anschliesst, um eine möglichst vollständige Entwässerung aller Teile des Rohrrahmens zu ermöglichen.
Stossen ein Dampf-Wasser-Gemisch und ein Wasser führendes Rohr aneinander, dann wird die Trennung durch ein Stück der Rohrwand vollzogen, indem die Rohrwand des durchlaufenden Rohres, welches vorteilhaft einen etwas grösseren Durchmesser erhält, vor dem Zusammenschweissen nicht ausgeschnitten wird.
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Kessel der beschriebenen Bauweise werden meist blechverschalt gebaut. Die Verkleidungsbleche sind an einem Profilrahmen befestigt. Das Rohrsystem einschliesslich Kesseltrommel wird dann z. B. an einem stabilen Grundrahmen abgestützt. Die Wärmedehnung des Rohrgerüstes gegenüber dem Profilrahmen wird erfindungsgemäss durch horizontal angeordnete Pendelbleche aufgenommen, welche den Profilrahmen mit der Kesseltrommel und gegebenenfalls mit dem Rohrrahmen verbinden.
Ist ein zweiter Rauchgaszug vorhanden, dann wird die Zuglenkwand zwischen Brennkammer und dem zweiten Zug vorteilhaft von Mann an Mann liegenden, von beiden Seiten beheizten Verdampfungsrohren gebildet, welche z. B. durch Heftschweissung miteinander verbunden sind. Diese Rohre erhalten ebenfalls mindestens eine Krümmung, so dass die Wand in ihrer Gesamtheit die Wärmedehnung aufnehmen kann.
Um auch jedem einzelnen Rohr der Rohrwände eine gewisse Beweglichkeit zu geben, werden erfindungsgemäss die Schweissnähte abwechselnd auf der einen und auf der andern Seite der Rohrwand ausgeführt.
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bekannter Weise verschieden stark, oder nach verschiedenen Richtungen, oder ein Teil der Rohre, z. B. jedes zweite, aus der Rohrwandebene ausbiegen und die Rohrwand auf diese Weise aufgliedern.
Die Rohrwände können auch erfindungsgemäss zur Aufhängung von Überhitzer und Vorwärmer herangezogen werden. Weiters ist jedoch mit Vorteil auch die Aufhängung von Überhitzer und Vorwärmer an der Kesseltrommel und/oder am Rohrrahmen möglich, da sich auch die nachgeschalteten Heizflächen erfindungsgemäss innerhalb des steifen Rohrrahmens befinden.
Die beschriebene Kesseltype erlaubt mit Vorteil Anordnung von mehr als zwei Rauchgaszügen.
Gegebenenfalls werden auch die weiteren Trennwände, wie vorstehend beschrieben, aus Rohrwänden gebildet.
Diese Ausführung ergibt im Verein mit höheren Rauchgasgeschwindigkeiten eine sehr gedrängte Bauweise. Es entsteht ein stabiler, gegenüber mechanischen Beanspruchungen widerstandsfähiger, jedoch gegenüber Wärmespannungen nachgiebiger Kesselblock, welcher bis zu beträchtlichen Dampfleitungen schon im Herstellungswerk vollständig zusammengebaut und gegebenenfalls auch ausgemauert und isoliert werden kann.
Bei Mehrzugkesseln der beschriebenen gedrängten Bauart ist es vorteilhaft, erfindungsgemäss sechs oder mehr senkrechte wassergekühlte Fallrohre als Rahmenrohre von etwa gleichem Durchmesser anzu- ordnen, von denen jeweils die eine Hälfte direkt von der Trommel, die andere durch Verbindungsrohre mit Wasser versorgt wird. Die Feuerung erfolgt dann zweckmässig seitlich, also in der Weise, dass die Achse der Feuerung die Trommelachse rechtwinkelig kreuzt.
Die Fig. 1 - 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt des Kessels nach der Linie A - B der Fig. 2, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie C - D der Fig. l, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie E - F der Fig. 1.
Von der Kesseltrommel 1 gehen die drei Fallrohre 2 aus. Mittels der Verbindungsrohre 3 - 6 sind weitere drei Fallrohre 7 angeschlossen. Über die Verbindungsrohre 8 und Verteilrohre 9 wird das Kesselwasser den Brennkammer-Strahlungsrohren 10-14 sowie den nachgeschalteten Verdampfungsrohren 15 zugeführt, welche in die Sammelrohre 16-19 münden. Durch die Überströmrohre 20 - 22 sowie über das Verbindungsrohr 23 und die Überströmrohre 24 wird das Dampf-Wasser-Gemisch der Trommel zugeführt. Es können auch getrennte Sammelrohre oder je nach der Beheizung zusammengefasste Sammel- rohrgruppen mit getrennten Überströmrohren angeordnet sein.
Es ist eine Kohlenfeuerung mit Vorratsbunker 25, Roststäben 26, Ausbrennrost 27, Feuertüre 28 und Aschentüre 29 eingezeichnet. Eine Russblaseeinrichtung 30 sowie eine Reinigungstüre 31 ist angedeutet.
An Stelle der Kohlenfeuerung kann man ebenso eine Öl-oder sonstige Feuerung wählen, ohne vom Erfindungsgedanken abzugehen. 32 stellt die Ausmauerung bzw. Isolierung des Kessels, 33 eine gemauerte Zuglenkwand, 34 den Profilgrundrahmen, 35 - 40 den Profilrahmen für die Blechverschalung 41 dar.
Mittels der Pendelbleche 42 ist der Profilrahmen mit der Trommel verbunden. 43 stellt einen Überhitzer, 44 den Vorwärmer dar. Der Austritt der Rauchgase erfolgt über eine Abzugshaube 45 aus Blech und die Drosselklappe 46 zum Saugzuggebläse oder Schornstein.
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Water tube boiler
The subject of the present invention is a water tube boiler with a cooled, self-supporting tubular frame, which also takes the weight of the boiler drum, in particular for smaller steam outputs, which is also suitable for medium and higher pressures. According to the invention, in the direction of flow of the water or water-steam mixture, the boiler drum is followed by water-bearing, generally unheated pipes (downpipes and distribution pipes) and then heated pipes (evaporation pipes), which only pass through the boiler drum - and possibly the steam-water mixture leading heated or unheated pipes or pipe sections (collecting or overflow pipes) - in turn are connected to the lower distribution chambers.
In contrast to the previously known designs of similar boiler types, a short circuit does not take place with the boiler type described. While the degree of segregation in the upper separation chambers is always doubtful in the designs with a short circuit, the design based on the concept of the invention offers the advantage of complete segregation in terms of water circulation, which, as in the case of water-tube boilers without a tubular frame, takes place in the boiler drum. The water circulation is therefore, provided that the pipes are correctly dimensioned, clear in every way and there is no risk of vapor bubbles being carried back into the downpipe and disrupting the circulation permanently or temporarily.
Advantageously, the header pipes or, depending on the heating intensity, combined header pipe groups are separated on the water side and pour into the boiler drum via separate riser pipes and overflow pipes.
The higher vapor space loading of the boiler drum caused by avoiding the intermediate circuit can generally be accepted without hesitation. With small steam outputs, the steam space of the boiler drum is never used up anyway. However, as experience has shown, a certain storage space in the drum, which can accommodate peak loads, is desirable in most cases for operational reasons. In addition, a pre-separation already takes place in the generously dimensioned overflow pipes, which preferably open into the drum above the water level. Depending on the choice of the water level and the safety distance, the overflow pipes can open out above the center of the drum. You will then get a curve. A reversal of the water circulation is then reliably avoided.
The overflow pipes are advantageously arranged within the boiler block.
The partial and as complete as possible flow through the pipe frame is achieved according to the invention by the following measures:
Panes or the like are welded into the frame tubes, which have a steam-water mixture in their upper part and water in their lower part, which cause the separation. In order to achieve as complete a flow as possible through the pipe and to avoid air pockets, the water-bearing connecting pipe is arranged just below the panes, while a pipe carrying a mixture of steam and water connects just above the panes in order to allow all parts of the pipe frame to drain as completely as possible .
If a steam-water mixture and a pipe carrying water meet, the separation is carried out by a piece of the pipe wall, in that the pipe wall of the continuous pipe, which advantageously has a slightly larger diameter, is not cut out before being welded together.
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Boilers of the type described are usually built with sheet metal cladding. The cladding panels are attached to a profile frame. The pipe system including boiler drum is then z. B. supported on a stable base frame. According to the invention, the thermal expansion of the tubular frame in relation to the profile frame is absorbed by horizontally arranged pendulum plates which connect the profile frame to the boiler drum and, if necessary, to the tubular frame.
If there is a second flue gas flue, then the pulling wall between the combustion chamber and the second flue is advantageously formed by man-to-man lying, heated from both sides of the evaporation pipes, which z. B. are connected to one another by tack welding. These pipes are also given at least one curvature so that the wall in its entirety can absorb the thermal expansion.
In order to also give each individual tube of the tube walls a certain degree of mobility, the weld seams according to the invention are made alternately on one and the other side of the tube wall.
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known way different strength, or in different directions, or part of the tubes, z. B. every second, bend out of the pipe wall plane and break down the pipe wall in this way.
According to the invention, the pipe walls can also be used to suspend the superheater and preheater. Furthermore, however, it is also advantageously possible to suspend the superheater and preheater on the boiler drum and / or on the tubular frame, since, according to the invention, the downstream heating surfaces are also located within the rigid tubular frame.
The type of boiler described advantageously allows the arrangement of more than two flue gas flues.
If necessary, the further partition walls are also formed from pipe walls, as described above.
This design results in a very compact design in conjunction with higher flue gas speeds. The result is a stable boiler block, which is resistant to mechanical stresses, but flexible to thermal stresses, which can be completely assembled up to considerable steam lines in the manufacturing plant and, if necessary, also bricked up and insulated.
In multi-pass boilers of the compact design described, it is advantageous according to the invention to arrange six or more vertical water-cooled downpipes as frame pipes of approximately the same diameter, one half of which is supplied with water directly from the drum and the other half through connecting pipes. The firing then expediently takes place laterally, that is, in such a way that the axis of the furnace crosses the drum axis at right angles.
1-3 show an embodiment, u. 1 shows a longitudinal section of the boiler along the line A - B of FIG. 2, FIG. 2 shows a cross section along the line C - D of FIG. 1, FIG. 3 shows a section along the line E - F of FIG. 1.
The three downpipes 2 extend from the boiler drum 1. A further three downpipes 7 are connected by means of the connecting pipes 3-6. Via the connecting pipes 8 and distribution pipes 9, the boiler water is fed to the combustion chamber radiation pipes 10-14 and the downstream evaporation pipes 15, which open into the header pipes 16-19. The steam-water mixture is fed to the drum through the overflow pipes 20-22 and via the connecting pipe 23 and the overflow pipes 24. Separate header pipes or, depending on the heating, combined header pipe groups with separate overflow pipes can also be arranged.
A coal furnace with a storage bunker 25, grate bars 26, burnout grate 27, fire door 28 and ash door 29 is shown. A soot blowing device 30 and a cleaning door 31 are indicated.
Instead of coal firing, you can also choose oil or other firing without departing from the inventive concept. 32 represents the brick lining or insulation of the boiler, 33 a brick pull guide wall, 34 the profile base frame, 35 - 40 the profile frame for the sheet metal cladding 41.
The profile frame is connected to the drum by means of the pendulum plates 42. 43 represents a superheater, 44 the preheater. The flue gases exit via a sheet metal exhaust hood 45 and the throttle valve 46 to the induced draft fan or chimney.
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