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Die Erfindung betrifft einen Dampferzeugungskessel in oben aufgehängter und mauerwerkloser Ausführung für Natur- oder Zwangsumlauf- bzw. Durchlaufbetrieb, dessen Rauchgasbegrenzungswände aus gasdicht verschweissten Rohren, insbesondere Flossenrohren, gebildet sind und die Funktion von Hochdruckheizflächen erfüllen, wobei die Rauchgasbegrenzungswände ausser den übergangs- und Abschlussflächen zylindrisch ausgebildet sind und wobei oberhalb der Brennkammer, die sich im unteren Bereich des Dampferzeugungskessels befindet, von den Brenngasen umspült Konvektionsflächen angeordnet sind.
Bekannte Dampferzeugungskessel, insbesondere solche mit überdruckfeuerung, weisen rauchgasseitig gegenüber der umgebenden Luft eine durch die rauchgasseitigen Zugverluste im Kessel bedingte, erhebliche
Druckdifferenz auf, wodurch die ebenen Begrenzungswände stark auf Biegung beansprucht werden. Aus diesem
Grunde müssen die ebenen Begrenzungswände durch ein starkes äusseres Gerüst, welches die Biegebeanspruchung in den Rohrwänden aufnimmt, gestützt werden. Da jedoch die Kesselwände im Betrieb um mehrere hundert
Grad heisser sind, als das äussere Gerüst, müssen sie so gebaut werden, dass sie zwar der Druckdifferenz zwischen
Aussenluft und Rauchgasen standhalten, gleichzeitig aber die Wärmedehnungen zum kalten Gerüst nicht behindern. Dies führt zu schweren, mit Gelenken aufgehängten Trägern, welche das Kesselsystem in zahlreichen
Querschnittsebenen umgürten.
Diese zusätzliche schwere Versteifungskonstruktion erhöht das Gewicht des
Kesselsystems und den Preis desselben.
Es ist bekannt, Brennkammern mit zylindrischen Rohrwänden zu versehen. Auch diese Kessel entsprechen jedoch nicht den an sie gestellten Anforderungen, da deren Aufbau ebenfalls aufwendige Stützkonstruktionen erfordert.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die bekannten Dampferzeugungskesseln anhaftenden
Mängel zu vermeiden. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass oberhalb der Brennkammer, in an sich bekannter Weise, drei zylindrische Rauchgasbegrenzungswände vorgesehen sind, wobei die Rauchgase mindestens längs zweier dieser Flächen an deren Innen- und Aussenseite in gegensätzlichen vertikalen Richtungen geführt sind, und dass ein Teil der die Brennkammer abschirmenden Rohre geradlinig nach oben geführt ist und zur
Aufhängung des Kessels dient, wogegen ein anderer Teil der Rohre der die Brennkammer abschirmenden Wand radial nach innen bzw. aussen versetzt geführt ist und die beiden andern zylindrischen Wände umgibt bzw. von diesen umgeben ist, wobei zwischen den zylindrischen Wänden bzw. innerhalb derselben überhitzer und ein Eko angeordnet sind.
Ein derartiger Dampferzeugungskessel ist somit gegenüber bekannten Kesseln insofern vorteilhaft, als die rauchgasbegrenzenden Flossenrohre zur Aufhängung des Kessels herangezogen werden, wodurch eine optimale
Ausnutzung des vorhandenen Materials erzielt wird. Durch diese Aufhängung sowie durch die zylindrische Form des Kessels kann weiters auf aufwendige Stützkonstruktionen bzw. ein Kesselgerüst verzichtet werden.
Durch die zweimalige Umlenkung der Rauchgase erfolgt eine zweiseitige Beheizung eines Teiles der Wandungen, wird also gegenüber einer einseitigen Beheizung der Ausnutzungsgrad der Heizflächen erheblich verbessert. Weiters erfolgt hiedurch bei Beheizung mit aschehaltigen Brennstoffen eine gute Ascheabscheidung.
Schliesslich herrscht im Kessel infolge der zylindrischen Ausbildung der Brennkammern eine gleichmässige Temperaturverteilung.
Vorzugsweise sind an die zylindrischen Wände eng anliegende Versteifungen vorgesehen, die die Temperatur der zylindrischen Wände annehmen.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind in den ersten zwei Rauchgaszügen, zwischen den zylindrischen Wänden Konvektionsüberhitzer mit vorwiegend vertikaler Schlangenführung angeordnet, wogegen im dritten Rauchgasabzug ein Eko in vorwiegend horizontaler Bauweise angeordnet ist. Dabei kann der freie Rauchgasquerschnitt zwischen dem innersten Zylinder und dem Eko durch horizontale Wände abgedeckt sein, die mit Durchbrechungen für Staubabsaugrohre bzw. mit Einstiegtüren versehen sind.
Die Rohre des mittleren Zylinders können U-förmig gebogen sein, wodurch dessen unterer Abschlussboden gebildet wird. Der innere Zylinder kann aus einem fortlaufenden System von Rohrpaaren gebildet sein, die am unteren Ende einen Umkehrkrümmer besitzen.
Der Abschlussboden des mittleren Zylinders kann in den Stegen Rohrkröpfungen und Öffnungen besitzen, durch welche Gardinenrohre in vertikaler Richtung wärmedehnungsfrei geführt sind.
Die äussere Umhüllung des Kessels ist demnach ein zylindrischer Mantel, welcher aus einem oder mehreren Teilen besteht, die verschiedene Durchmesser aufweisen und durch kegelstumpfartige Flächen verbunden sein können. Den unteren Abschluss des Kessels bildet ein kegelförmiger Trichter, der ebenso wie der Mantel aus von Medium durchströmten Wänden besteht. Sämtliche Begrenzungswände können je nach Erfordernis als Verdampfer, überhitzer oder Vorwärmer geschaltet sein.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. l eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Dampferzeugungskessels in vertikalem Längsschnitt, die Fig. 2, 3 und 4 Schnitte gemäss der Linien A-A, B-B und C-C der Fig. l, Fig. 5 einen Schnitt durch die Flossenrohrwand eines der Zylinder, welche der Dampferzeugungskessel enthält, die Fig. 6 und 7 den aus Flossenrohren gebildeten mittleren Zylinder in Seitenansicht und Draufsicht, die Fig. 8 und 9 den inneren Zylinder in Draufsicht und Seitenansicht, die Fig. 10 ein Detail einer gegenüber der Ausführungsform gemäss Fig. l
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etwas abgeänderten Ausführungsform und Fig. 11 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Dampferzeugungskessels in vertikalem Längsschnitt.
Der in Fig. l dargestellte Dampferzeugungskessel weist einen aus Flossenrohren gefertigten äusseren Zylinder - auf, der gleichzeitig die Begrenzungswand der Brennkammer --1'-- ist und der im oberen Teil - einen gegenüber dem unteren Teil-2-vergrösserten Durchmesser hat. Die beiden Teile-2 und 2'-sind durch ein kegelstumpfartiges Übergangsstück --3-- miteinander verbunden. Im oberen Teil--2'des äusseren Zylinders-l--sind ein mittlerer Zylinder --4-- und ein innerer Zylinder --5-- angeordnet.
Sämtliche Zylinder, die auf einem oberhalb des Kessels angeordneten Tragsystem --22-- aufgehängt sind, sind, wie dies in Fig. 5 der Zeichnungen dargestellt ist, aus miteinander gasdicht verschweissten Flossenrohren-11-gebildet.
Der untere Abschluss des Kessels ist durch einen Schlackentrichter-7-gebildet, der gleichfalls aus miteinander verschweissten Flossenrohren gefertigt ist. Die Schlackenabfuhr erfolgt über ein an den Trichter - 7--anschliessendes Rohr--9--. Da die einzelnen Flossenrohrsysteme insbesondere dann, wenn die Heizflächen in Serie geschaltet sind, verschiedene Temperaturen haben können, ist es erforderlich, dem
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--7-- aufInnenwand des mittleren Zylinders --4-- und der Aussenwand des inneren Zylinders --5-- nach abwärts. Im oberen Teil des Zylinders --4-- sind die Rohre ohne Flossen ausgebildet, wodurch ein Rauchgasdurchtritt möglich ist. Somit sind im aufwärtsführenden Rauchgaszug der Schottüberhitzer--15--und der Konvektionsüberhitzer --16-- angeordnet.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, sind die
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werden kann.
Der gesamte dampfdruckführende Teil des Kesselsystems, wobei es sich, wie dargestellt, um einen Zwangdurchlaufkessel ebenso jedoch um einen Zwangumlauf- oder Naturumlaufkessel handeln kann, ist unterhalb des Tragsystems--22--gelagert. Die aus dem Kesselsystem austretenden Rauchgase werden über einen Lufterhitzer --23-- in die Esse--24--oder zu einem Saugzugventilator geführt.
In Fig. 4 sind die unteren Sammler --17-- dargestellt, die aus geraden Einzelstücken gebildet oder als Ringrohre ausgeführt sind.
Wie aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich ist, ist der Boden--21-des mittleren Zylinders --4-- als zusammenhängendes Rohrsystem ausgeführt.
Das obere Ende des Kessels ist durch eine Abschlussplatte--25--gebildet, die ebenfalls aus ebenen Rohrwänden besteht, die aus miteinander verschweissten Flossenrohren gefertigt sind. Da das diese Rohrwände durchströmende Medium normalerweise eine andere Temperatur besitzt, als das die benachbarten Rohrwände durchströmende Medium, ist die obere Abschlussplatte --25-- radial dehnbar befestigt, wobei die Fuge ebenfalls durch einen Metallbalg abgedichtet ist.
Soferne es sich um grosse Kesseleinheiten etwa mit einer Leistung von über 300 t/h handelt, ist es
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zwischen einem oberen Sammler --30-- und einem unteren Sammler --31-- liegen, bestehen. Zweckmässigerweise werden die Rohre der Gardinenheizflächen, wie dies aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, in zwei zueinander senkrechten Ebenen angeordnet, wobei sie durch im Boden--21--des mittleren Zylinders - vorgesehene Aussparungen hindurchgeführt werden. Hiebei wird eine achsparallele Relativdehnung der
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Die genaue Ausbildung des inneren Zylinders--5--ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Dieser Zylinder - besteht aus vertikalen, miteinander gasdicht verschweissten Flossenrohren-33--, welche an Eintrittssammler-34--bzw.
Austrittssammler-35-angeschlossen sind. Der untere Rand dieses Zylinders wird durch die Krümmer von Rohrpaaren gebildet.
Jedes vierte oder fünfte Rohr--10--des unteren Teiles --2-- des Zylinders --1-- ist vertikal nach aufwärts geführt und dient als Tragrohr für den Zylinder --1--. Somit wird der obere Teil--2'--des Zylinders--l--von etwas weniger Rohren gebildet als der untere Teil--2--. In Fig. 10 ist hiezu eine
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sind. Die einzelnen Teile sind dabei miteinander so verbunden, dass sie gegeneinander beweglich sind.
Die gekrümmten Rauchgasbegrenzungswände der einzelnen Zylinder nehmen leicht die zwischen den
Rauchgasen bzw. der Luft bestehende Druckdifferenz auf. So kann auch bei mit Überdruckfeuerung betriebenen
Kesseln auf die Anordnung von Versteifungen verzichtet werden. Soferne jedoch z. B. beim Auftreten von
Vibrationen u. dgl. äussere Versteifungen zweckmässig sind, können diese an den Rohren unmittelbar anliegen sowie mit diesen verschraubt oder verschweisst werden, wodurch sie die Temperatur der Rohrwand annehmen und sich gleichmässig mit der Rohrwand dehnen. Die Versteifungen können dabei auch nur über Teile des Umfanges angeordnet sein, wobei eine versetzte Anordnung der in verschiedenen Höhenlagen vorgesehenen Versteifungen zweckmässig ist.
Die Ausführungsform des Kessels nach Fig. 1 ist für Öl, Gas und aschenarme Kohle zweckmässig.
Bei aschenreicher Kohle kann die Ausführungsform gemäss Fig. 11 verwendet werden, bei welcher die Rauchgasströmung von innen nach aussen erfolgt. Hiebei gelangen die Rauchgase zunächst in den inneren Zylinder--36--, in welchem ein Schottüberhitzer--15--vorgesehen ist. Im oberen Bereich treten die Rauchgase in den aussenliegenden Zug, der einen Konvektionsüberhitzer--16--und den Zwischenüberhitzer --18--, die aus vertikalen, hängenden Schlangen bestehen, aufweist, über. Der äussere Zylinder--l-- begrenzt gleichzeitig auch den dritten Rauchgaszug, in welchem der Eko--19--angeordnet ist, dessen horizontale Schlangen radial oder zu radialen Ebenen schräg angeordnet sein können.
Die aus dem Eko austretenden Rauchgase werden durch mehrere Kanäle --41-- radial nach innen und zum Lufterhitzer - -23-- geführt. Die Abscheidung des Flugstaubes erfolgt in den Umlenkräumen--42--, wobei zur Staubentnahme Abzugtüren--43--vorgesehen sind. An diesen Stellen sind die Rohre des Zylinders--l-- zur Bildung von Öffnungen entsprechend ausgebogen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Dampferzeugungskessel in oben aufgehängter und mauerwerkloser Ausführung für Natur- oder Zwangsumlauf- bzw. Durchlaufbetrieb, dessen Rauchgasbegrenzungswände aus gasdicht verschweissten Rohren, insbesondere Flossenrohren, gebildet sind und die Funktion von Hochdruckheizflächen erfüllen, wobei die Rauchgasbegrenzungswände ausser den Übergangs- und Abschlussflächen zylindrisch ausgebildet sind und wobei oberhalb der Brennkammer, die sich im unteren Bereich des Dampferzeugungskessels befindet, von den
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abschirmenden Rohre geradlinig nach oben geführt ist und zur Aufhängung des Kessels dient, wogegen ein anderer Teil der Rohre der die Brennkammer (1') abschirmenden Wand radial nach innen bzw.
aussen versetzt geführt ist und die beiden andern zylindrischen Wände (4,5) umgibt bzw. von diesen umgeben ist, wobei zwischen den zylindrischen Wänden bzw. innerhalb derselben überhitzer (16,18) und ein Eko (19) angeordnet sind (Fig. l, Fig. 11).
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