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Dampfkessel für Kohle-, oder Gasfeuerung
Die Erfindung betrifft einen Dampfkessel für Kohle-, Öl- oder Gasfeuerung, dessen Feuerraum von Rohrelementen gebildet ist, die aus zwei ineinander angeordneten Rohren bestehen, die einerseits zwischen sich den Wasser-oder Dampf-Wasserraum einschliessen und im Innenrohr die abziehenden Rauchgase führen, anderseits von einem die Rauchgase führenden Raum umschlossen sind, wodurch die im Querschnitt ringförmigen Wasserfeder Wasser-Dampfräume der Rohrelemente sowohl von aussen allseits als auch vom Rohrinneren her mittels der Rauchgase beheizt werden, wobei der Rauchgaszugkanal von der der Feuerkammer abgewendeten Wandfläche der Rohrelemente und einer ihr mit Abstand gegenüberliegenden Aussenwand gebildet wird.
Damit wird erreicht, dass die Mantelrohre der Rohrelemente auch an der von der Brennkammer abgewendeten Fläche von den Rauchgasen bestrichen werden. wodurch eine bessere Auswertung der Wärmeübertragung erzielt werden kann.
Dieser Effekt kann noch weiter verbessert werden, wenn gemäss der Erfindung auch die Aussenwand des Rauchgaszugkanales aus nicht aneinander schliessenden Rohre1ementen besteht, deren Rauchrohre in dem einen Ende in einen Rauchabzug mit dem andern Ende entweder mit einer Rauchgasumlenkkammer münden, an welche auch der Rauchgaszugkanal und die Rauchrohre der den Feuerraum bildenden Rohrelemente angeschlossen sind oder den Rauch direkt aus der Brennkammer ableiten. Dadurch werden die Rauchrohre der äusseren Rohrelementenreihe entweder den Rauchrohren der inneren Rohrelementenreihe und dem Rauchgaszugkanal im Rauchgaszug nachgeschaltet oder zu diesen Rauchgaszügen parallel ge- schaltet. Diese beiden Schaltungsarten werden je nach der erwünschten Rauchgasgeschwindigkeit gewählt.
Es ist nun möglich, die Mantelrohre der äusseren Rohrelementenreihe aussen durch ein Mauerwerk oder einen isolierten Blechmantel zu verkleiden. Es ist aber ein weiterer Vorteil gemäss der Erfindung noch dadurch erzielbar, wenn zwischen der Wandverkleidung und der äusseren Rohrelementenreihe ein weiterer Rauchgaszugkanal eingeschaltet wird, durch welchen die Rauchgase nach dem Verlassen der Rauchrohre der äusseren Rohrelementenreihe hindurchgeleitet werden, um auch die Rückenflächen der Mantelrohre zu bestreichen. Wenn natürlich die Rauchgase der vorgeschalteten, jedoch im Rauchgasweg parallel geschalteten Rauchgaswege direkt durch den letzterwähnten Rauchgaszugkanal geschickt werden, dann wird die Beheizung der letzten Rohrelementenreihe noch eine ganz ergiebige sein.
Je nach den Aufgaben der Anlage ist es möglich, zusätzliche Heizflächen in dem inneren oder äusse- ren oder auch in beiden Rauchgaszugkanälen unterzubringen. Diese zusätzlichen Heizflächen können als Economiser, Überhitzer oder auch als Luftvorwäm1er, z. B. Röhrenluftvorwärmer dienen und zusätzliche Aufgaben erfüllen. In diesem Falle erscheint es auch erwünscht zu sein, in die Rauchgaszugkanäle Sperrklappen od. dgl. einzubauen, um den Rauchgaszug in seiner Intensität dem Wärmebedarf der zusätzlichen Heizflächen anzupassen.
Es ist durchaus möglich, die Mantelrohre der Rohrelemente durch entsprechende Ausführung der Zuund Ableitungen zu einer einheitlichen Gruppe oder zu mehreren Gruppen zusammenzuschliessen, deren Mantelrohre im Strömungsfluss der Flüssigkeit hintereinander liegen. Diese Schaltung ist dann besonders vorteilhaft, wenn es sich um einen liegenden Warmwasserkessel handelt.
Bei der Herstellung dieser Rohrelemente können für die äusseren Mantelrohre mit Vorteil Flossenrohre Verwendung finden, deren Flossen in Richtung der Rohrelementenreihe ausgerichtet werden, und so geschlossene Wandflächen bilden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren beispielsweisen Ausführungsformen schematisch veranschaulicht, Die Fig. 1 und 3 zeigen je eine Hälfte eines im Vertikalschnitt dargestellten an sich bekarmten Dampfkessels, wobei jede Hälfte eine andere Ausführung der Rauchgaszugführung veranschaulicht.
Die Fig. 2 und 4 zeigen je einen Querschnitt durch die Rauchgaszugführung nach der Linie li-li der Fig. 1 und der Linie IV-IV der Fig. 3. Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand zweier verschiedener Schnitthälften eines Vertikalschnittes durch einen Dampfkessel in den Fig. 5 und 7 veranschaulicht, wobei die zugehörigen nach den Linien VI-VI und VIII-VIII geführten Querschnitte in den Fig. 6 und 8 dargestellt sind. Die Fig. 9, 10 und 11 zeigen die verschiedene Verwendung von Flossenrohren für die innere und die äussere Rohrelementenreihe im Querschnitt. Fig. 12 und 13 zeigen im Vertikalschnitt und im Querschnitt eine weitere Verbesserung der Rauchgasführung.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung stellen die Fig. 14 und 15 bzw. 16 ImLängsschnitt und Querschnitt bei einem mit einer Öl-oder Kohlenstaubfeuerungsanlage versehenen Kessel dar. Bei Kohlenstaubfeuerung werden im Feuerraumboden Aschentrichter vorgesehen. Einen mit der erfindungsgemä#en Rauchgasführung ausgebildeten und miteinem in der Feuerraumdecke eingebauten Ö1- oder Gasbrenner versehenen Dampfkessel zeigen die Fig. 17 und 19 je zur Hälfte in einem gemeinsamen Aufriss und in zwei dazugehörigen Querschnitten der Fig. 18 und 20.
DerEinbau zusätzlicher Heizflächen ist in denFig. 21-25 schematisch in drei verschiedenen Ausführungs- beispielen veranschaulicht. Die Fig. 26 und 27 zeigen einen liegenden Warmwasserkessel im Längsschnitt und Stirnansicht. Die Fig. 28 - 31 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen die Heizflächen durch zusätzliche Flossen oder Nadeln vergrössert sind. Schliesslich ist in den Fig. 32 und 33 ein Ausführungsbeispiel mit drei Rohrreihen dargestellt.
Rei dem in den Fig. 1 und 3 dargestellten Dampfkessel wird die Feuerkammer 1 von Rohrelementen gebildet, von denen jedes aus einem Mantelrohr 2und einem in dieses eingebauten, jedoch im Durch-
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durchsetzt mit-seinen EndenMantelrohr Z ist an seinen Enden geschlossen und unten durch einen Rohrstutzen 4 an ein durch ein Fallrohr 5 mit dem Kessel 6 verbundenes Verteilerrohr 7 angeschlossen. Oben hat jedes Mantelrohr ein Rohrstück 8, durch welches das Dampf-Wassergemisch in eine Sammelkammer 9 abgeleitet wird, die durch eine Verbindungsleitung 10 mit dem Dampfraum des Kessels 6 verbunden ist, wo die Dampfabscheidung
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Boden 12 abgeschlossen.
Die den Feuerraum 1 von allen Seiten umschlie#enden Rohrelemente 2, 3 haben auf ihrer von der Feuerkammer 1 abgewendeten Wandfläche keinerlei Mauerverkleidung, sondern sind im Abstand von der Aussenwand 13 freistehend angeordnet und lediglich in der Decke 11 und am Boden 12 festgehalten. Zwischen der Aussenwand 13 und der Rohrelementenreihe 2 verbleibt ein die ganze Höhe der Rohrelemente 2 einnehmender Zwischenraum frei, der als Rauchgaszugkanal 14 die Rohrelementenreihe aussen umgibt und entweder einen einheitlichen Ringraum bildet oder in einzelne Strömungsräume durch Trennwände 15. unterteilt sein kann. Je nach dem der Feuerraum 1 rund oder eckig gestaltet ist. bildet die Rohrelementenreihe einen Ring oder ein Viereck, das. von dem Rauchgaszugkanal 14 umschlossen wird.
Dieser Rauchgaszugkanal 14 kann nun in verschiedener Weise zu den Rauchrohren 3 derRohrelemen-
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2, 3Rauchgaszugkanal 14 münden und dieser somit dem Rauchgaszug der Rohrelementenreihe 2, 3 nachgeschaltet ist. Nach der Fig. 3 dagegen sind die Mantelrohre 2 etwas kürzer als die Höhe des Feuerraumes 1 bemessen, so.
dass zwischen dem oberen Ende der Rohrelemente 2, 3 und der Feuerkamrnerdecke 11 ein Zwischenraum 16 verbleibt, der nur von den Dampfableitrobren 8 durchsetzt wird und als Raucheinlass für den Rauchgaszugkanal 14 dient, welcher hiedurch in direkter Verbindung mit der Feuerkammer 1 steht,
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3,kammer 1 umgebenden Robrelementenreihe 2, 3 noch eine zweite Rohrelementenreihe 18, 19 in einem den Rauchgaszugkanal 14 freigebenden Abstand angeordnet, deren äu#ere Robrmäntel 18 an der vom Rauchgaszugkanal 14 abgewendeten Seite mit einer Mauer 13 oder einem isolierten Blechmantel ver-
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kleidet sein können.
In diesem Falle ist gemäss Fig. 5 die Hintereinanderschaltung der Rauchrohre 19 der äu#eren Rohrelementenreihe 18, 19 zu dem Rauchgaszugkanal 14 und den parallel geschalteten Rauch-
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der beiden Rohrelementenreihen vorgesehen ist, in die alle Rauchrohre 3 und 19 sowie der Rauchgaszugka- nal 14 einmünden. Infolge der Hintereinanderschaltung der Rauchgaszüge gemäss Fig. 5 ist die Rauchabzugkammer 17 im oberen Teil der Kesselanlage angeordnet. Wenn jedoch sämtliche Rauchgaszüge 3, 14 und 19 gemäss Fig. 7 parallel geschaltet sind, dann ist die Rauchabzugkammer 17 unten angeordnet. Diese Parallelschaltung der Rauchgaswege wird vorzugsweise bei sehr hohen spezifischen Kesselbelastumgen gewählt werden, um nicht a1lzuhohe Rauchgasgeschwindigkeiten zu erhalten.
Die Rauchgase strömen dann in sämtlichen Rauchgaszügen nach abwärts.
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die mit Wasser vom Kessel 6 aus durch die Falleitungen 5 versorgt werden. Bei den Mantelrohren 18 sind die unteren Verteilerrohre mit 21 und die oberen Dampfsammelkammern mit 22 bezeichnet. Die Ver- teuerrohre 21 stehen durch Falle1tungen 23 mit dem Kessel 6 in Verbindung, wogegen die Sammelkam- mern 22 einerseits durch die Stutzen 24 mit den Mantelrohren 18, anderseits mittels der Leitungen 26 mit dem Dampfraum des Kessels 6 verbunden sind.
Es ist nun ohne weiters möglich, gemäss Fig. 9 beide Rohrelementenreihen2, 3bzw. 18, 19 aus Flossenrohren zu bilden und die Flossen in Reihenrichtung auszurichten. Es können aber aus bautech- nischen Gründen bloss die Mantelrohre der den Feuerraum 1 umschlie#enden Rohrelementenreihe (Fig.10) oder nur der äusseren Rohrelementenreihe aus Flossenrohren gebildet werden (Fig. 11).
In einer weiteren Variante der in den Fig. 5-8 dargestellten Ausführung können die Mantelrohre 18 der zweiten Rohrelementenreihe 18, 19 gemäss den Fig. 12 und 13 ebenfalls in einem Abstand von der Aussenwand 13 der Kesselanlage angeordnet werden, so dass zwischen dieser Rohrelementenreihe 18, 19 und der Aussenwand 13 ebenfalls ein Ringraum 26 frei ist, der durch eine Rauchgasumlenkung 20 sowohl an die Rauchrohre 3 und 19 der beiden Rohrelementenreihen 2,3 bzw. 18,19 als auch an denRauchgaszug- kanal 14 angeschlossen ist. Damit wird erreicht, dass auch die Mantelrohre 18 der zweiten Rohrelementenreihe von beiden Seiten von den Rauchgasen bestrichen werden. Die Rauchgasabzugkammer 17 führt dann am Ende des Ringraumes 2. die Rauchgase gesammelt ab.
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15 und 16 schematisch veranschaulicht. Bei diesem Kessel sind an der Vorderwand der Feuerkammer Öloder Gasbrenner 27 eingebaut. Statt den Öl-oder Gasbrennern kann aber auch eine Kohlenstaubfeuerungsanlage vorgesehen werden. Der Kessel kann aber auch eine Rostfeuerung erhalten. Bei diesem Kessel sind alle Wände mit Ausnahme der Feuerraumvorderwand aus den in Doppelreihen aufgestellten Rohrelementen 2, 3 bzw. 18,19 in der Art, wie es die Fig. 5 und 7 zeigen, gebildet. Zusätzlich sind aber noch an der Feuerraumdecke 11 eventuell mit Flossen ausgestattete Strahlungsrohre 28 vorgesehen, zwischen welchen die Rauchgase h1ndlU'chströmen, bevor sie in die Seitenwandranchrohre 3 der ersten Rohrelementenreihe und in den Rauchgaszugkanal 14 abströmen.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist sowohl die Hintereinanderschaltung als auch die Parallelschaltung der Rauchzüge möglich.
Bei dem Kessel nach den Fig. 17 - 20 ist der Öl- oder Gasbrenner 35 in der Decke 11 des Feuerraumes 1 eingebaut. Auch bei diesem Kessel sind dieRohrelemente beider Rohrelementenreihen 2,3 bzw.
18, 19 in der gleichen Weise angeordnet, wie dies in den Fig. 5-8 dargestellt ist. Bei dieser Ausführung streichen die Rauchgase durch die Rauchrohre 3 von unten nach oben. Gemäss Fig. 17 werden die Rauchgase in der Rauchumlenkkammer 20 in die entgegengesetzte Richtung abgelenkt und durch die Rauchrohre 19 der nachgeschalteten Rohrelementsnreihe nach unten zum Rauchgasabzug 17 abgeleitet. Die Feuerkamme. r kann quadratisch, rechteckig oder auch rund ausgeführt sein.
Die Mantelrohre 2 und 18 sind oben durch ihre Rohrstutzen 8 und 24 mit den Dampfsammelkam- nwxn 9 und 22 in Verbindung, die durch die Leitungen 10 und 25 mit dem Dampfraum des Kessels ver-
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sind. Die unterenleitungen 7 bzw. 21 in Verbindung, welche mit Wasser durch die vom Kessel 6 kommenden Falleiomgen 5 und 23 versorgt werden. Der Rauchabzug ist mit 17 bezeichnet.
Gemäss dem in Fig. 21 dargestellten Ausführungsbeispiel kann in den Rauchgaszugkanal 14 eine zu- sätzliche Heizfläche z. S. ein Economiser 29 oder ein Überhitzer eventuell auch ein Luftvorwärmer eingebaut sein. Mittels einer am Ende des Rauchgaszugkanales 14 eingebauten Klappe 30 ist eine Regelung
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Es kannaber auch die zusätzliche Heizflache innerhalb desRauchgaszugkanales 26 angeordnet sein, der zwischen der äusseren Rohrelementenreihe 18, 19 und der Mauerwand 13 besteht. Eine diesbezügliche An-
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ordnung eines Economisers 3,1 geht aus der Fig. 22 hervor.
Gemäss der Fig. 23 wird auch die Anordnung eines Röhren-Luftvorwärmers (Economiser oder Überhitzer) 32 innerhalb des Rauchgaszugkanales 14 bekanntgegeben.
Der Röhrenluftvorwärmer 33 kann aber auch gemäss den Fig. 24 und 25 bei einem erfindungsgemäss ausgebildeten Kessel in der Rauchgasumkehrkammer 20 eingeschaltet sein, in der die Rauchgase aus den
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Reihen Rohrelemente 3 und 18 besitzt und in seiner einen Stirnwandung den Öl-oder Gasbrenner 35 auf- weist. Die Besonderheit dieses Kessels liegt darin, dass die Mantelrohre 2 durch Vorderwandrohrkrümmer
36 und Rückwandkrümmer 87 hintereinander geschaltet sind, so zwar, dass die Mantelrohre jeder Kesselhälfte mit dem jeweils tiefstenMantelrohr 2 an einer Zuleitung 38 und mit dem jeweils obersten Mantelrohr an eine Ableitung 39 angeschlossen sind. Je nach Wassermenge können auch mehrere Rohre parallel geschaltet werden.
Normal wird bei sämtlichen Brennern ein Saugzuggebläse in den Rauchgasabzug eingeschaltet
Bei Öl-oder Gasbrennern mit Hochdruck-Verbrenmmgsluftgebläse werden die Rauchgase durch das Rohrsystem unter Druck ins Freie abgeführt, wobei der Kessel eine vollkommene gasdichte Blechverklei- dung erhält.
Zur Vergrösserung der Heizfläche der Rohrelemente können auch gemäss den Fig. 28-31 an den Aussenrohren 2,18 aussen zusätzliche Flossen oder Nadeln angeordnet sein, die vom Rohrmantel nach allen Radialrichtungen abstehen.
Schliesslich wird in den Fig. 32 und 33 noch eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der die Rohrelemente in drei Rohrreihen angeordnet sind, wobei die den Feuerraum unmittelbar umschlle#enden Rohrelemente unterhalb der Feuerraumdecke, wie bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel, enden und die Rohrelemente der zweiten Reihe in einem Abstand ober dem Kesselboden stehen, so dass die aus dem Feuerraum abziehenden Rauchgase zwei zwischen den drei Rohrelementenreihen verbleibende im Querschnitt ringförmige Rauehgaskanäle durchstreichen, die in der Strömungsrichtung der Rauchgase hintereinander geschaltet sind. Die Rauchgase münden auch hier in die Rauchsammelkammer 20, aus welcher die Rauchgase abziehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Dampfkessel für Kohle-, Öl-oder Gasfeuerung, dessen Feuerraum von Rohrelementen gebildet ist, die aus zwei ineinander angeordneten Rohren bestehen, die einerseits zwischen sich den Wasser-oder Dampf-Wasserraum einschliessen und im Innenrohr die abziehenden Rauchgase führen, anderseits von einem die Rauchgase führenden Raum umschlossen sind, wodurch die im Querschnitt ringförmigen Wasser- oder Wasser-Dampfräume der Rohrelemente sowohl von aussen allseits als auch vomRohrinnerenher mittels der Rauchgase beheizt werden, wobei der Rauchgaszugkanal von der der Feuerkammer abgewendeten Wandflache der Rohrelemente und einer ihr mit Abstand gegenüberliegenden Aussenwand gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,
dass auch die Aussenwand des Rauchgaszugkanales (14) aus dicht aneinander anschliessenden Rohrelementen (18, 19) besteht, deren Rauchrohre (18) mit dem einen Ende in einen Rauchabzug (17), mit dem andernEnde entweder in eineRauchsamme1ka. mmer (20) münden, an welche auch der Rauchgaszugkanal (14) und die Rauchrohre (3) der den Feuerraum bildenden Rohrelemente (2, 3) angeschlossen sind, oder den Rauch direkt aus der Brennkammer (1) ableiten.