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Mit Umkehr der Verbrennungsgase im Feuerraum betriebener
Heizkessel
Die Erfindung betrifft einen mit Umkehr der Verbrennungsgase im Feuerraum betriebenen Heizkessel, bei dem die Eintrittsstelle der Rauchgase in die den Wassermantel in Längsrichtung durchsetzenden Rauchrohre oder Rauchkanäle vorn im Bereich des Brenners liegt.
Aus der österr. Patentschrift Nr. 218160 ist es bereits bekannt, bei Heizkesseln der angegebenen Bauart vor der Einmündung in die Rauchrohre eine Stauzone anzuordnen. Die Praxis hat aber gezeigt, dass bei unter Überdruck arbeitenden Heizkesseln sehr grosser Leistung die Rückführung der Verbrennungsgase in die Flamme, wie sie in der genannten Patentschrift beschrieben ist, nicht mehr zufriedenstellend ge- währleistet wird.
Die Erfindung zielt darauf ab, diesen Nachteil zu beheben und einen Heizkessel zu schaffen, der bei Betrieb mit Überdruck sehr grosse Leistung abgeben kann, ohne dass der Wirkungsgrad verschlechtert wird.
Das Ziel der Erfindung wird bei einem Heizkessel der einleitend angegebenen Art im wesentlichen dadurch erreicht, dass im vorderen Teil des Kessels ein entsprechend dem Querschnitt des Feuerraumes geformter, eine Öffnung für die Aufnahme des Brennerrohres aufweisender scheibenförmiger Staueinsatz vorgesehen ist, dessen stauender Kopfteil so weit in den Feuerraum hineinragt, dass er vor der Eintrittsstelle der Rauchgase in den Rauchgasabzug zusammen mit der Feuerbüchse einen verengten Kanal mit ringförmigem Querschnitt bildet, so dass die zurückströmenden Gase gestaut werden und ein Teil dieser Rauchgase in den Flammenbereich des Brenners umgelenkt wird.
Nach einem weiteren Merkmal wird ein Heizkessel für die Dampferzeugung, bei dem die Rauchrohre bezüglich der Feuerraumachse ungleichmässig verteilt angeordnet sind, vorzugsweise so ausgeführt, dass die lichte Weite des verengten Kanals zwischen dem Staueinsatz und der Feuerbüchse entsprechend der ungleichmässigen Verteilung der Rauchrohre unterschiedlich ist.
Durch den Einbau dieses wassergekühlten Staueinsatzes, dessen vorderer Teil in den Feuerungsraum ragt, wird die Stauzone weiter in das Innere des Feuerungsraumes verlegt, so dass die Rückführung der Verbrennungsgase in die Flamme sichergestellt werden kann. Mit dieser Massnahme wird eine symmetrische Stauung im Feuerungsraum erreicht und auch bei asymmetrischem Rauchrohreinbau eine gleichmässige Beaufschlagung der Rauchrohre erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird anschliessend an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Heizkessel in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine Vorderansicht des Heizkessels nach Fig. l, Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Heizkessel nach Fig. 1 und Fig. 4 eine Vorderansicht eines Heizkessels mit geöffneter Vorderfront.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Heizkessel, welcher der Erzeugung von Heisswasser dient, besitzt einen durch eine Feuerbüchse 2 begrenzten Feuerungsraum 1. Um diesen Feuerungsraum 1 ist ein Wasserraum 3 mit einer vorderen und einer hinteren Abschlusswand 4 bzw. 6 sowie einem äusseren Mantel 8 angeordnet. Rauchrohre 5 durchdringen den Wasserraum 3 von vorne bis hinten.
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Der Feuerungsraum 1 wird hinten durch einen gewölbten Boden 7 abgeschlossen.
Der Zufluss des Wassers zum Wasserraum 3 erfolgt durch einen Stutzen 11, während das Wasser durch einen Abflussstutzen 13 entnommen wird. Der Kessel ruht auf Konsolen 15 und 17.
In seinem vorderen Teil, d. h. dort, wo sich die Brenneranlage befindet, ist der Feuerungsraum 1 mit einer Erweiterung 19 versehen, aus welcher, wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, die Verbrennungsgase durch die Rauchrohreintrittsöffnungen 27 abziehen. Die Brenneranlage (nicht dargestellt) durchsetzt eine entsprechende Öffnung der Tür 9 sowie einen Stutzen 23 des Einsatzes 21. Der Raum 1 wird mittels der Tür 9 gasdicht abgeschlossen.
Während bisher die Verbrennungsgase aus dem Feuerungsraum 1 nach ihrer Rückkehr direkt in die Rauchrohreintrittsöffnungen 27 einströmen konnten, ist nun durch Einbau eines Staueinsatzes 21, welcher mittels Durchgangsrohren 25 mit dem Wasserraum 3 in Verbindung steht und gekühlt ist, die Stauzone 41 in dasFeuerungsraum- innere zurückgedrängt, wobei zwischen dem Staueinsatz 21 und dem Einmündungsraum in die Rauchrohre 5 in der Erweiterung 19 ein Ringkanal 39 geschaffen wird.
Damit wird im Betrieb durch den Staueinsatz 21 zwischen dem Feuerungsraum 1 und der Erweiterung 19 ein merkliches Druckgefälle erzeugt, welches die Rezirkulation der Verbrennungsgase in die Flamme wesentlich verbessert und damit die Güte der Verbrennung des Heizkessels steigert,
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, strömt das Wasser gemäss dem Pfeil 35 aus dem Unterteil das Wasserraumes 3 durch das eine Durchgangsrohr 25 in eine Wasserraum 29 des Staueinsatzes 21, welcher Raum 29 vorne durch eine Frontwand 31 und hinten gegen den Feuerungsraum 1 durch eine Rückwand 33 begrenzt ist.
Die Verbrennungsgase gelangen entsprechend dem pfeil 37 aus dem vorderen Teil des Feuerungs- raumes 1 durch den Ringkanal 39 in die Rauchrohreintrittsöffnungen 27.
Durch den Einbau eines derartigen Staueinsatzes bei grossen Einheiten wird auch bei unsymmetrischem Einbau der Rauchrohre 5, beispielsweise bei Dampfkessel4 die gleichmässige Beaufschlagung der Rauchgasrohre erreicht, was zur Hebung des Gesamtwirkungsgrades derartiger Einheiten ebenfalls wesentlich beiträgt.
Es hat sich gezeigt, dass bei Kesseln, insbesondere Dampfkesseln mit um die Feuerraumachse ungleichmässig angeordneten Rauchrohren, eine ungleichmässige Beaufschlagung erfolgen kann.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind die Rauchrohre 5 des dargestellten Dampfkessels bezüglich der Feuerraumachse 43 ungleichmässig angeordnet. Der niedrigste Wasserstand 50 ist mit strichpunktierter Linie angezeigt. Wenn der Staueinsatz 21 koaxial mit der Feuerraumachse 43 eingesetzt wird, so ist die Breite des verengten Kanals auf dem ganzen Umfang zwischen dem Staueinsatz und der Feuerbuchse konstant. Dies ist für eine symmetrische Anordnung der Rauchrohre zweckdienlich. Bei unsymmetrischer Anordnung dagegen muss, um für jedes Rauchrohr 5 eine möglichst gleiche Beaufschlagung zu erreichen, der Querschnitt des Spaltes 56, d. h. die Spaltbreite 58, im Sinne der Verteilung der Rauchrohre 5 variieren, was durch einen bezüglich der Feuerraumachse 43 exzentrisch angeordneten Staueinsatz 21 (mit der Staueinsatzachse 54) erreicht wird.
Auf diese Weise gelingt es, entsprechend der Verteilung der Rauchrohre 5, eine praktisch gleichmässige Beaufschlagung aller Rauchrohre zu verwirklichen, was natürlich den Wirkungsgrad und damit den Betrieb des Kessels verbessert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mit Umkehr der Verbrennungsgase im Feuerraum betriebener Heizkessel, bei dem die Eintrittsstelle der Rauchgase in die den Wassermantel in Längsrichtung durchsetzenden Rauchrohre oder Rauch- kanäle vorn im Bereich des Brenners liegt, dadurch gekennzeichnet, dass im vorderen Teil des Kessels ein entsprechend dem Querschnitt des Feuerraumes (l) geformter, eine Öffnung (23) für die Aufnahme des Brennerrohres aufweisender scheibenförmiger Staueinsatz (21) vorgesehen ist, dessen stauender Kopfteil (33) soweit in den Feuerraum (1) hineinragt, dass er vor der Eintrittsstelle (27) der Rauchgase in den Rauchgasabzug (5) zusammen mit der Feuerbüchse (2) einen verengten Kanal (39,56) mit ringförmigem Querschnitt bildet,
so dass die zurückströmenden Gase gestaut werden und ein Teil dieser Rauchgase in den Flammenbereich des Brenners umgelenkt wird.