Dampferzeuger mit einem im Feuerraum liegenden Kühlschirm. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger mit einem im Feuerraum liegenden Kühlschirm, dessen Rohre an einen obern und einen untern Sammler angeschlossen sind, wobei die bei den Sammler durch Rücklaufrohre mitein ander in Verbindung stehen. Aus der Kessel trommel wird durch Rohre dem untern Sammler Frischwasser zugeführt, während die Abführungsrohre von dem obern Samm ler ausgehen und in den Dampfraum der Kesseltrommel münden.
Bei den bisher bekannt gewordenen Dampferzeugern der vorbeschriebenen Art ergaben sich verschiedene schwerwiegende Nachteile. Oft brannten schon nach kurzer Zeit einzelne Rohre des Kühlsystemes durch, was auf Störungen des Wasserumlaufes (Stagnationen und Umkehrungen der Strö mungsrichtung) zurückzuführen ist. Um diese Schwierigkeiten zu beheben, war man bestrebt, den Wasserumlauf zu begünstigen, und man hat zu diesem Zweck die Strö mungswiderstände, insbesondere in den Zu- und Ableitungen, durch Vergrösserung der Querschnitte möglichst gering gehalten.
Das hatte aber den andern Nachteil zur Folge, dass aus den Steigrohren des Kühlsystemes in die Kesseltrommel grosse Wassermengen einströmten, die den Wasserumlauf im Kes sel störten und darüber hinaus die Abschei- dung des Dampfes erschwerten, so dass sehr viel Wasserteilchen mit dem abziehenden Dampf mitgerissen wurden.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, in die Lei tung, die von dem obern Sammler in den Dampfraum der Kesseltrommel führt, einen Drosselwiderstand von solcher Grösse vorzu sehen, dass sich in dem obern Sammler ein Wasserstand bildet. Auf diese Weise erhält die Kesseltrommel aus dem Kühlsystem in. der Regel nur Dampf, so dass die Dampfer zeugung des eigentlichen Kessels nicht ge- stört wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass der vom Kessel gelieferte Dampf viel trockener ist. Ferner ergibt sich ein ein wandfreier Wasserkreislauf.
Der durch die Beheizung des Kühlschirmes hervorgerufene Auftrieb wird hauptsächlich dazu benutzt, um das Wasser durch die Rohre des Kühl- systemes und durch die Rücklaufrohre um zupumpen. Durch die Zulaufrohre braucht jetzt nur soviel Wasser zugeführt zu wer den, wie durch die Ableitungsrohre Dampf abströmt.
Dadurch wird der Querschnitt bezw. die Anzahl der Zu- und Ableitungs rohre wesentlich kleiner. Der vorgeschlagene Kühlschirm lässt sich insbesondere dort mit grossem Vorteil anwenden, wo die Leistung eines bestehenden Dampferzeugers durch An ordnung eines der strahlenden Wärme der Flamme ausgesetzten Kühlschirmes vergrö ssert werden soll.
Man hat zwar schon angestrebt, eine Trennung des Dampfes von dem Umlauf wasser zu erreichen. Die in dieser Richtung unternommenen Schritte hatten aber nicht den erwünschten Erfolg. Es fehlte die Er kenntnis, dass die Trennung zwischen Dampf und Wasser dadurch erreicht werden kann. dass in die Abfiihrungsleitung ein Wider stand eingebaut wird.
Es empfiehlt sich, den in die Abfüh- rungsleitung einzuschaltenden Widerstand so zu bemessen, dass er mindestens annähernd gleich ist der Differenz zwischen der Summe aus der Druckhöhe des Wasserstandes über der Abführungsstelle und Druckhöhe des in den Kühlrohren erzeugten Auftriebes und der Summe aus Widerstand der Kessel wasserzuführung zum Kühlschirm und Widerstand des Kühlschirmkreislaufes. Die Bemessung der Widerstände bezw. der Lei tungsquerschnitte wird in der Regel für den Fall der Höchstlast erfolgen.
Bei geringerer Belastung und dementsprechend geringerer Dampferzeugung wird dann allerdings die Geschwindigkeit und damit auch der Wider stand in den Abführungsrohren geringer sein, so dass bei geringerer Belastung unter Umständen Kühlschirmwasser in den Kessel mitgerissen werden kann. Dieser Umstand wirkt sich jedoch nicht nachteilig aus. Der Kühlschirm gemäss der Erfindung weist nämlich gegenüber dem eigentlichen Dampf erzeuger eine umgekehrte Charakteristik auf, indem er umso trockeneren Dampf liefert, je höher er belastet ist. Da der Kessel gerade umgekehrt arbeitet und bei geringerer Be lastung trockeneren Dampf erzeugt, erfolgt ein Ausgleich der Dampffeuchtigkeit.
Hin zu kommt, dass sich die Bka.stungsände- rungen auf dem der strahlenden Wärme aus gesetzten Kühlschirm weniger auswirkt als auf dem durch Berührung beheizten Dampf kessel. Indessen lässt sich auch eine über den ge samten Lastbereich gleichmässige Arbeits weise dadurch erzielen, dass der Widerstand in den Ableitungsrohren veränderlich ge macht wird.
Zu diesem Zweck kann die An ordnung so getroffen sein, dass die Abfüh- rungsrohre in den obern Sammler hinein ragen, und zwar derart, dass sie mit zuneh mender Eintauchtiefe einen grösseren Ab- strömquerschnitt freigeben. Bei dieser Aus bildung stellt sich in dem Sammler ein Wasserstand ein, und zwar in der Höhe, bei der der Widerstand in den freibleibenden Abströmquerschnitten der oben wiedergege benen Bedingung entspricht.
Auf diese Weise wird auch bei geringeren Belastungen das Zurückhalten des Kühlschirmwassers sichergestellt.
Für die Eintauchverlängerung der Ab- strömrohre können mit Schlitzen oder Lö chern versehene Rohre ähnlich Brunnen saugern oder schräg abgeschnittene Rohre verwendet werden. Die Abführungsleitungen der Kühl schirme werden zweckmässig im Rauchgas strom des Kessels zur Wasserstandstrommel des Kessels hochgeführt, da diese Rohre als Dampfüberhitzerrohre wirken und somit der Dampf nachgetrocknet und überhitzt in den Dampfkessel gelangt und dort bezw. in den Dampfleitungen zur Trocknung des Kessel dampfes beiträgt.
Vorteilhafterweise werden die Kühlrohre mehrerer gegenüberliegender Feuerkammer wände in einen gemeinsamen Abführungs- kasten geführt, wodurch grössere Dampf mengen in einem Abführungskasten anfallen und bei der geringen Anzahl von notwen digen Abführungsrohren eine gleichmässigere Verteilung der Abführungsleitungen sowohl auf den Abführungskasten als auf die Kessel wasserstandstrommel erzielt werden kann.
Der Gegenstand der Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen beispielsvreise dar gestellt. Es zeigt: Fig. 1 die Anordnung des Kühlschirmes an einer Feuerraumwand, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den Abführungskasten des Kühlschirmes, Fig. 3 einen Dampfkessel mit einem Kühlschirm nach der Erfindung.
Der Kühlschirm besteht aus den im Feuerraum liegenden Kühlrohren 1, dem untern Anschlusskasten oder Sammler 10, dem obern Anschluss- bezw. Abführungs- kasten oder Sammler 9 und den Kurzschluss- rohren. Vom Abführungskasten 9 gehen die Abführungsleitungen 3 in die Kesselwasser st.andstrommel 5 und enden bei 8, also im Dampfraum 7 oberhalb des Flüssigkeits inhaltes 6. Vom Wasserraum 6 führen Kesselwasserspeiseleitungen 2 zu dem untern Sammler 10 des Kühlschirmes.
In den Ab- strömrohren 3 ist ein Widerstand von solcher Grösse eingebaut, dass sich in dem Sammler 9 ein Wasserstand bildet. Der Widerstand kann auch durch geeignete Bemessung der Rohre 3 bewirkt werden. Gemäss Fig. 2 ragen die Abströmrohre 3 in den Abfüh- rungskasten 9 hinein, und zwar mittelst in geeigneter Weise übergeschobener Lochkörbe 11.
Im kalten Zustand des Kessels sind sämt liche Leitungen des Kühlschirmes bis zum Wasserstand des Kessels mit Nasser gefüllt. Beim Anheizen nehmen die Rohre 1 Wärme vom Feuer auf, und es entwickelt sich in diesen Rohren Dampf, der vermischt mit Nasser in den Abführungsleitungen 3 auf steigt. Mit zunehmender Belastung bezw. Dampfentwicklung stellt sich im Kasten 9 zufolge des in den Leitungen 3 vorgesehenen Widerstandes ein Wasserstand ein, so dass nur Dampf durch den Lochkorb 11 abströmt, der nach und nach das restliche Wasser in der Abführungsleitung austreibt, so dass diese Leitung schliesslich nur noch Dampf führt.
Beim Kessel nach Fig. 3 liegen die Abführungsrohre 3 im Rauchgasweg des Kessels und nehmen somit noch Wärme auf. Ferner sind die Kühlrohre gegenüberliegen der Feuerkammerwände in dem obern Samm ler 9 zusammengeführt und durch eine Reihe von Rohren 3 mit dem Dampfraum des Kes sels verbunden.
Steam generator with a cooling screen in the combustion chamber. The present invention relates to a steam generator with a cooling screen lying in the furnace, the pipes of which are connected to an upper and a lower collector, with the collectors being in communication with one another through return pipes. From the boiler drum fresh water is fed through pipes to the lower collector, while the discharge pipes from the upper collector go out and open into the steam chamber of the boiler drum.
The previously known steam generators of the type described above had various serious disadvantages. Often individual pipes of the cooling system burned through after a short time, which is due to disturbances in the water circulation (stagnation and reversals of the direction of flow). In order to solve these difficulties, efforts were made to favor the water circulation, and for this purpose the flow resistances, especially in the inlets and outlets, were kept as low as possible by increasing the cross-sections.
However, this had the other disadvantage that large amounts of water flowed into the boiler drum from the riser pipes of the cooling system, which interfered with the water circulation in the boiler and also made it difficult to separate the steam, so that a large number of water particles were entrained with the steam drawn off were.
To avoid these disadvantages it is proposed according to the invention to provide a throttle resistance of such a size in the line which leads from the upper collector into the steam space of the boiler drum that a water level is formed in the upper collector. In this way, the boiler drum generally only receives steam from the cooling system, so that the steam generation of the actual boiler is not disrupted. Another advantage is that the steam delivered by the boiler is much drier. Furthermore, a wall-free water cycle results.
The buoyancy caused by the heating of the cooling screen is mainly used to pump the water through the pipes of the cooling system and through the return pipes. Through the inlet pipes only as much water now needs to be supplied to whoever as the steam escapes through the discharge pipes.
This is the cross-section BEZW. the number of supply and discharge pipes is much smaller. The proposed cooling screen can be used with great advantage in particular where the output of an existing steam generator is to be increased by arranging a cooling screen that is exposed to the radiant heat of the flame.
Efforts have been made to separate the steam from the circulating water. However, the steps taken in this direction did not have the desired success. There was a lack of knowledge that the separation between steam and water could be achieved in this way. that a resistance is built into the discharge line.
It is advisable to dimension the resistance to be connected in the discharge line so that it is at least approximately equal to the difference between the sum of the pressure height of the water level above the discharge point and the pressure height of the buoyancy generated in the cooling pipes and the sum of the resistance of the boiler water supply to the cooling screen and resistance of the cooling screen circuit. The dimensioning of the resistances respectively. the line cross-sections are usually made for the case of maximum load.
At lower loads and correspondingly lower steam generation, however, the speed and thus also the resistance in the discharge pipes will be lower, so that under certain circumstances cooling shield water can be carried away into the boiler at lower loads. However, this fact does not have an adverse effect. The cooling screen according to the invention has the opposite characteristic compared to the actual steam generator, in that it delivers the drier steam the higher it is loaded. Since the boiler works in reverse and generates drier steam when the load is lower, the steam moisture is balanced.
In addition, the change in temperature has less of an effect on the cooling screen exposed to the radiant heat than on the steam boiler heated by contact. In the meantime, it is also possible to achieve a uniform operation over the entire load range by making the resistance in the discharge pipes variable.
For this purpose, the arrangement can be made in such a way that the discharge pipes protrude into the upper collector in such a way that they release a larger outflow cross-section as the immersion depth increases. In this training, a water level is set in the collector, namely at the level at which the resistance in the remaining free outflow cross-sections corresponds to the condition reproduced above.
In this way, the retention of the cooling screen water is ensured even with low loads.
For the immersion extension of the discharge pipes, pipes provided with slots or holes can be used, similar to wells, or pipes cut at an angle. The discharge lines of the cooling screens are expediently carried up in the flue gas stream of the boiler to the water level drum of the boiler, since these tubes act as steam superheater tubes and thus the steam is after-dried and superheated in the steam boiler and there respectively. contributes to the drying of the boiler steam in the steam pipes.
Advantageously, the cooling pipes of several opposing fire chamber walls are led into a common discharge box, whereby larger amounts of steam accumulate in one discharge box and with the small number of necessary discharge pipes a more even distribution of the discharge lines on both the discharge box and the boiler water level drum can be achieved .
The subject matter of the invention is shown in the accompanying drawings by way of example. It shows: FIG. 1 the arrangement of the cooling screen on a furnace wall, FIG. 2 a vertical section through the discharge box of the cooling screen, FIG. 3 a steam boiler with a cooling screen according to the invention.
The cooling screen consists of the cooling pipes 1 located in the combustion chamber, the lower connection box or collector 10, the upper connection respectively. Drainage box or collector 9 and the short-circuit pipes. From the discharge box 9, the discharge lines 3 go into the boiler water drum 5 and end at 8, i.e. in the steam space 7 above the liquid content 6. From the water space 6, boiler water feed lines 2 lead to the lower collector 10 of the cooling screen.
A resistor of such size is built into the outflow pipes 3 that a water level is formed in the collector 9. The resistance can also be brought about by suitable dimensioning of the tubes 3. According to FIG. 2, the discharge pipes 3 protrude into the discharge box 9, specifically by means of perforated cages 11 pushed over in a suitable manner.
When the boiler is cold, all lines of the cooling screen are filled with water up to the water level in the boiler. When heating up, the pipes 1 absorb heat from the fire, and steam develops in these pipes, which, mixed with water, rises in the discharge lines 3. With increasing load respectively. Steam is generated in the box 9 due to the resistance provided in the lines 3, so that only steam flows out through the perforated basket 11, which gradually expels the remaining water in the discharge line, so that this line ultimately only carries steam.
In the boiler according to FIG. 3, the discharge pipes 3 are in the flue gas path of the boiler and thus still absorb heat. Furthermore, the cooling tubes are opposite to the fire chamber walls in the upper Samm ler 9 and connected by a series of tubes 3 with the steam chamber of the Kes sels.