Kesselanlage mit Siederohren. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Kesselanlage mit Siederohren. Bei der selben sind die Siederohre mindestens teil weise in einem vertikalen Schacht angeord net, der ein schmaler turmartiger Aufbau auf einem Feuerraum von grösserem Quer schnitt ist und mit dem Feuerraum kommuni ziert.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in Ausführungsbeispielen darge stellt, und zeigt: Fig. 1 schematisch das System des Flüs sigkeitsumlaufes in der Kesselanlage; F'ig. 2 und 3 zeigen zwei einfache Aus führungsbeispiele, und Fig. 4 und 5 Einzelheiten derselben; Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbei spiel im Vertikalschnitt, und Fig. 7 einen Querschnitt durch den obern Teil der F'ig. 6;
Fig. 8 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel, Fig. 9 einen Querschnitt durch den obern Teil der Fig. 8, und Fig. 10 einen weiteren, gegenüber Fig. 8 um<B>90,</B> gedrehten Vertikalschnitt; Fig. 11 zeigt perspektivisch einen Einzel teil dieses Ausführungsbeispiels.
Es sei zuerst das allen Ausführungsbei spielen gemeinsame Flüssigkeitsumlaufsy- stem beschrieben, welches schematisch in Fig. 1 dargestellt ist. Auf einen Wärmeaus tauscher A, der ein Röhrenbündel aufweist (hier nicht turmartig gezeichnet), ist ein Steigrohr E mit hochliegendem Dampfab- scheider B aufgesetzt, welcher mit dem än dern Ende des Wärmeaustauschers A durch ein Fallrohr D in Verbindung steht.
Je höher das Steigrohr E, das am obern Teil in den Dampfabscheider B mündet, gemacht wird, umso grösser wird der Höhenunter schied der Flüssigkeitssäulen im Fallrohr D einerseits und dem Steigrohr E einschliess lich des Wärmeaustauschers A anderseits. Dies ist der Fall, trotzdem das Fallrohr und das Steigrohr miteinander kommunizieren, da das Steigrohr E mit einer Mischung von Wasser und Dampf gefüllt ist, die viel leichter ist, als das Wasser allein im Fall- roter D.
Dieser Unterschied im spezifischen Durchschnittsgewicht wächst mit der Höhe der beiden Rohre. Die anhand von Fig.l beschriebene Verwendung einer die Anzahl der Siederohre der Kesselanlage unterschrei tenden Zahl von hohen und weiten, sowie von der gesamten Menge des Wassers und Dampfes durchströmten Steigrohren in Ver bindung mit hochgelegenen Dampfabschei- dern soll erzielen, eine Flüssigkeits-Umlauf- kraft von beliebiger Grösse zu erhalten.
Fig. 2 zeigt nun ein praktisches Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes mit einer Anzahl von Reihen sehr enger und langer einen Verdampfer bildender Siede rohre A. Diese stehen durch obere und un tere Querrohre mit Sammelrohren in Verbin dung, welche an hohe Steigrohre E bezw. Fallrohre D angeschlossen sind. Die Zahl derselben ist kleiner und ihre Weite grösser als die der Siederohre A.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Siederohre A mit dem grössten Teil ihrer Länge in einen durch ge- strichene Linien angedeuteten, vertikalen, turmartigen Schacht y angeordnet, der über einem einen grösseren Querschnitt aufweisen den Feuerraum x vorgesehen ist. Die langen aufrechten Rohre liegen so teilweise in dem relativ zum Feuerraum engen Schacht in einem einzigen Heizgaszuge direkt über dem Feuerraum.
Bei dem ähnlichen Ausführungsbeispiel nach Fig.3 strömt das dampffreie Wasser aus dem Dampfabscheider B durch Fall rohre D nicht wie beim ersten Ausführungs beispiel zum tiefsten Punkt des Verdampfers, sondern in in einem einzigen Heizgaszug liegende, den Verdampfer bildende U-förmige Siederohre, wobei es auf die einzelnen Rohre durch entsprechende Querrohre verteilt wird. Es strömt in den einen Schenkeln zunächst abwärts, um dann erst als Dampfwasser gemisch in den andern Schenkeln nach oben geführt zu werden und durch das Steigrohr E wieder zum Dampfabscheider B zu gelan gen.
Dabei sind beide Schenkel jedes Siede rohres teilweise im turmartigen Schacht y. Da die Richtung, in welcher das Wasser umläuft, nicht zwangsläufig ist, sondern sich aus einem beim Anheizen der Kesselanlage zufällig sich einstellendem Übergewicht einer der Wassersäulen ergibt, und da anderseits mit Rücksicht auf den Dampfabscheider B nur eine einzige Umlaufrichtung für den ge ordneten Betrieb vorkommen darf, sind be sondere Mittel notwendig, um bei Inbetrieb nahme der Kesselanlage den Wasserumlauf in einer gewünschten Richtung einzuleiten.
Hat sich die richtige Umlaufsrichtung ein gestellt, so bleibt sie selbsttätig bestehen, solange die Kesselanlage Dampf erzeugt. Ein solches zusätzliches Mittel kann zum Beispiel eine besondere, in der Steigleitung E vorgesehene Dampfzuführung sein, welche in Fig. 3 durch den Rohransatz S angedeutet ist, und durch welche während des Anheizens von einer fremden Dampfquelle der Dampf eingeblasen wird, so dass infolge des Gewichts unterschiedes das Wasser in bestimmter Richtung in Umlauf versetzt wird.
Mittel können aber auch, wie in Fig. 2 gleichzeitig dargestellt ist, R.ückschlagventile R sein, welche beispielsweise in die Fallrohrleitun gen D eingebaut sind und ein Aufwärtsströ men des Dampfwassergemisches verhindern. Sobald ein Teil des in den Siederohren ste henden Wassers beim Anheizen verdampft ist, öffnet die im Fallrohre stehende Was sersäule das Rückschlagventil, wodurch der Umlauf einseitig einsetzt.
Wenn schon bei hochliegenden Dampf- abscheidern B mit anschliessenden langen Steigrohren E und Fallrohren D die Ein trittsstellen des Wassers in die Rohre von sich aus unter Wasserdruck stehen können, so kann doch eine Einrichtung, zum Beispiel eine Pumpe oder ein Injektor, angeordnet sein, um die Eintrittsstellen mit Sicherheit unter Wasserdruck zu setzen und so den Umlauf zu gewährleisten.
Um den Dampf abscheider B nicht zu be lasten, ist es zweckmässig, die umlaufende Wassermenge zu beschränken. Anderseits erfordert aber die Sicherheit der Siederohre gegen Ausglühen, dass eine bestimmte, ge- nügend grosse Wassermenge den Rohren zu geführt wird. Die Fig. 4 und 5 zeigen, wie man beiden. Bedingungen entsprechen kann. In den Zulauf zu den einzelnen Siederohren A sind Drosseleinsätze M vorgesehen, durch welche jede gewünschte Wasserverteilung und gleichzeitig eine Beschränkung der Wasserumlaufmenge erreicht wird.
Solche Drosseleinsätze können verschieden ausge bildet sein, sie können zum Beispiel laby- rinthartige Verengungen aufweisen. Die dargestellten Kesselanlagen können derart ausgebildet werden, dass sie intensiv geheizt werden können. Bei einer intensiven Hei zung ist es, besonders bei grosser Höhe der Rohre schwierig, das Wasser von oben nach unten im Gegenstrom zu den Heizgasen und entgegen dem natürlichen Auftrieb durch die Rohre zu schicken. Dies kann aber dadurch ermöglicht werden, dass man durch einen Drosseleinsatz 11T den Durchtrittswiderstand so vergrössert, dass der natürliche Auftrieb des Wassers dagegen nicht mehr erheblich in Betracht kommt.
Eine so starke Steigerung des Durchtrittswiderstandes würde aber in Betracht der grossen Höhe der Rohre und des starken Auftriebes bei Verwendung nur eines einzigen Drosseleinsatzes M eine so enge Öffnung in diesem erfordern, dass die Öff nung sich sehr leicht verstopfen würde.
Dies wird vermieden, wenn man zwei oder mehr Drosseleinsätze M von grösserer Öffnung verwendet, wodurch dieselbe Wirkung, wie mit einem einzigen Drosseleinsatz von kleiner Öffnung, jedoch ohne Gefahr von Ver stopfungen erzielt werden kann. Ein wei terer Zweck der Drosseleinsätze besteht auch darin, dass die grosse Zahl der Rohre gleich mässig mit Wasser beschickt werden, so dass also für eine möglichst gleiche Verteilung des Wassers auf alle Siederohre Sorge ge tragen wird.
Solche Drosseleinsätze können auch in Verbindung mit Pumpen Verwendung finden, sowie auch bei Wasserrohren, welche nicht vollständig gefüllt, sondern nur mit einer Wasserhaut innen bekleidet werden. Bei der in F'ig. 6 und 7 dargestellten Kesselanlage sind als Verdampferelemente im turmförmigen Schacht y Siederohre 2 von geringem Durchmesser vorgesehen, die an ihren unter resp. obern Enden in Verteil- rohre 3 resp. Sammelrohre 4 münden.
An den Enden der Verteilerrohre 3 bezw. Sammelrohre 4 sind die Fallrohre 5 bezw. die Steigrohre 6 annähernd im rechten Win kel zu den Verteil- und Sammelrohren an gesetzt. Die Anordnung der Steig- und Fall rohre 6 und 5 ist nun so getroffen, dass diese Rohre den turmartigen Schacht y be grenzen und gewissermassen eine turmartige Rohrwand in demselben bilden.
Der Teil des turmartigen Schachtes y oberhalb des Ver dampfers, der durch die Steig- und Fall rohre 5 und 6 auf zwei Seiten ausgekleidet ist. kann zur Aufnahme eines Ekonomisers oder Lufterhitzers oder eines andern Wärme- austauschers dienen. In Fig. 7 ist der turm artige Schacht y im Querschnitt dargestellt, seine beiden Seitenwände sind in der be schriebenen Weise durch die Steigrohre 6 und die Fallrohre 5 begrenzt.
Die Steig- und Fallrohre münden an ihrem obern Ende in mehrere Dampfab- scheider 8 (Fig. 6), die im wesentlichen aus je einem Rohr von verhältnismässig grossem Durchmesser bestehen. Die Steigrohre 6 ragen dabei etwa bis zur Höhe des Wasser standes in die D'ampfabscheider 8 hinein. Der abgeschiedene Dampf wird mittelst der Rohre 9 abgeführt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 bis 10 stimmt mit dem nach Fig. 6 darin über ein, dass die Steig- und Fallrohre so ange ordnet sind, dass sie zwei Seiten des Schachtes y auskleiden. Diese Kesselanlage besitzt einen Strahlungsverdampfer 10 und einen Berührungsverdampfer 11. Beide Ver dampfer arbeiten parallel. Der Strahlungs verdampfer besteht im wesentlichen aus Siederohren 12, die unten im Verteilrohre 13 und oben in Sammelrohre 14 münden und welche Siederohre 12 das Dach, sowie zwei Seitenwände des Feuerraumes der Kesselan- lage auskleiden.
Den Verteilerrohren 13 wird das Kesselwasser mittelst je zwei Fallrohren 15 zugeführt. Das in den Siederohren 12 durch die Strahlung der Kesselfeuerung ent stehende Dampfwassergemisch wird mittelst der Steigrohre 16 aus den Sammlern 14 ab geführt. Der Berührungsverdampfer 11 be sitzt umgebogene Siederohre 17. Diese liegen im Schacht y und münden an ihren Enden in die versetzten Kopfstücke 18 und 19. Die Rohre 17 werden durch Berührung mit den Abgasen geheizt. Die Kopfstücke 18 und 19 stehen mit den Fallrohren 20 und den Steig rohren 24 in Verbindung. In Fig. 11 ist der Anschluss der Fallrohre an die Kopfstücke 18 in perspektivischer Ansicht dargestellt.
Die Fallrohre 20 münden in Verteiler 21, welche im turmartigen Schacht y der Kessel anlage und im rechten Winkel zu den Kopf stücken 18 gelagert sind. Die Verteiler 21 sind mit den Kopfstücken 18 und somit mit den Siederohren 17 durch Verbindungsrohre 22 verbunden. Die Verteiler 21 sind an ihren Enden 23 fest gelagert. Mittelst der Verbin dungsrohre 22 wird das Gewicht der Kopf stücke 18 und somit auch ein entsprechender Teil des Gewichtes der Siederohre 17 auf die Verteiler 21 übertragen.
Das in den Siederohren 17 gebildete Dampfwassergemisch gelangt in die Kopf stücke 19 (siehe Fig. 8 und 10). Die Kopf stücke 19 sind mit den Steigrohren 24 in entsprechender Weise wie die Kopfstücke 18 mit den Fallrohren 20 verbunden. Das Dampfwassergemisch wird dementsprechend durch Verbindungsrohre 25 den Sammlern 26 zugeführt, die an ihren Enden je in ein Steigrohr 24 münden. Die Sammler 26 und die Verteiler 21 liegen, wie aus den Fig. 8 und 10 zu versehen ist, in zwei verschiede nen Ebenen, um den Heizgasen einen mög lichst ungehinderten Durchtritt zu gewäh ren.
Die Sammler 26 sind ebenfalls an beiden Enden 27 fest gelagert und übertragen so das eigene Gewicht und einen Teil des Gewichtes des Verdampfers 11 auf das Ge häuse.
Sämtliche Steigrohre 16 und 24, sowie Fallrohre 15 und 2,0 sind so dicht aneinander angeordnet, da.ss sie den Kesselschacht auf zwei Seiten als Wand umgrenzen (siehe Fig. 9) und nur Heizgase, jedoch keine Flammen durchlassen. Sie münden am obern Ende in als weite Rohre ausgebildete Da.mpf- abscheider 28, deren Konstruktion bei Fig. 6 beschrieben wurde.
In den Abscheidern 28 befinden sich Einbauten 29 (Fig. 8 und 10), die bewirken, dass die Dampfentnahme an den Enden 30 der Abscheider erfolgt, an denen keine Steigrohre mehr in die Abscheider münden und somit ein ruhigerer Wasserstand zu er warten ist. Die Abscheider 28 sind zu die sem Zweck entsprechend länger ausgeführt, als es . dem Querschnitt des turmartigen Schachtes y entspricht. Die Dampfent nahme erfolgt durch Leitungen 31, die sich zur Hauptdampfleitung 32 vereinigen.
Das Gewicht des Abscheiders 28 wird durch die Steigrohre 24 und Fallrohre 20 auf die Sammler 26 und die Verteiler 21 und somit an den Stellen 23 und 27 auf das Gehäuse übertragen. Das Gewicht der Steigrohre 16 und somit auch das Gewicht der Sammel rohre 14 und ein Teil des Gewichtes der Siederohre 12 wird von den Abscheidern 28 aufgenommen und somit ebenfalls an den Stellen 23 und 27 an das Gehäuse über tragen. An den Stellen 33 sind die Sammel- rohre 14 mit dem Gehäuse beweglich ver bunden, um den Wärmedehnungen folgen zu können.
Der von den Steig- und Fallrohren gebildete Raum 34 in Schacht y kann zur Aufnahme eines Ekonomisers, Lufterhitzers oder eines andern wärmeaustauschers die nen. Die Dampfabscheider 28 sind mit einem gemeinsamen Gehäuse 37 umgeben, welches auf das Gehäuse, das den turmar tigen Schacht y umgibt, aufgesetzt ist.
Zur Erzeugung künstlichen Zuges können zwi schen den Abscheidern 28 Sauger 35 mit Düsen 36 eingehängt sein, die mit dem Ge häuse 37 starr verbunden sind, ohne die Wärmedehnungen der Abscheider 28, mit denen sie in keiner Verbindung stehen, zu hindern.
Die Dampfabscheider können unterein ander durch aus der Zeichnung nicht er sichtliche Verbindungsrohre zum besseren Ausgleich der Wasserstände und zur Si cherung der gegenseitigen Lage verbunden werden.
Die Zahl der Abscheider, deren in der Zeichnung zwei vorhanden sind, kann auch eine andere sein. Bei kleinen Einheiten wird ein einzelner Abscheider genügeny bei sehr grossen Einheiten könnte die Zahl bis auf vier gesteigert werden.