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Rohrpakt mit senkrechten Rohren für den Strahlungsraum von Zwanglaufkesseln
Die Wände des Strahlungsraumes von Zwangdurchlaufkesseln sind normalerweise mit
Rohren ausgekleidet, die, zu Paketen zusammengefaßt, bandförmig die bestrahlten
Wände abkleiden. Hierbei sind immer mehrere Rohre zu einem Band vereinigt. Das Rohrband,
das im laufenden Fluß durchströmt wird, kann hierbei spiralförmig mit der Bandbreite
entsprechender Steigung gewickelt sein, es kann aber auch in vertikaler Form angeordnet
werden, wobei es notwendig ist, das Band abwechselnd vertikal nach oben und dann
vertikal nach unten zu führen. Bei dieser bandförmigen Anordnung findet im Verlauf
keine Mischung oder Verteilung des Flusses statt. Man kann aber das vertikale Band
oben und unten jeweils mit einer Sammel- oder Verteilerflasche versehen und den
Fluß zum nächsten vertikalen Element durch Fallrohre führen, worauf von neuem ein
Rohrelement wie vorher im steigenden Fluß durchflossen wird.
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Die Flußverhältnisse beim Zwangdurchlauf gestatten aber nicht, eine
beliebige Breite des Rohrbandes und einen beliebigen lichten Durchmesser der Rohre
zu wählen, sondern es muß hierbei die Einhaltung eines bestimmten Widerstandes gewährleistet
sein. Normalerweise kann dieser Widerstand bei Zwangdurchlaufkesseln mit maximal
15 kg/cm2 im Strahlungsteil angenommen werden. Die konstruktive Aufgabe besteht
nun darin, einen lichten Rohrdurchmesser, eine bestimmte Flußlänge und eine bestimmte
Bandbreite so zu wählen, daß der genannte Widerstand nicht überschritten wird.
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Bei Zwangdurchlaufkesseln bis etwa 200 t/h Last gelingt es im allgemeinen
ohne Schwierigkeiten, die Forderung bei angemessener Bandbreite zu erfüllen. Hierbei
spielt eine zusätzliche Frage eine Rolle, nämlich die des Feuerungs- bzw. Strahlungsausgleiches.
Bei Rohrbändern, die zu breit werden, ist nicht damit zu rechnen, daß die Bestrahlung
innerhalb der Breite einigermaßen gleichmäßig erfolgt. Die Folge ist, daß sich innerhalb
der einzelnen Rohre des Bandes erhebliche Unterschiede in der Wärmeaufnahme ergeben.
Aus diesem Grunde geht man mit der Bandbreite normalerweise nicht über ein Drittel
der Breite der bestrahlten Feuerraumwände hinaus.
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Bei Höchstdruckkesseln, wobei hierunter in erster Linie Zwangdurchlaufkessel
verstanden werden sollen, die mit überkritischem Druck betrieben werden, treten
zusätzliche Schwierigkeiten dadurch ein, daß die Rohrwandstärke von bestrahlten,
im Feuerraum liegenden Rohren auf Grund der bestehenden gesetzlichen Vorschriften
6 mm möglichst nicht überschreiten soll. Beträgt aber die Kessellast in diesem Falle
über 200 t/h, so wird es schwierig, eine genügend kleine Bandbreite bei dem zulässigen
lichten Durchmesser zu erhalten. Es muß also die Aufgabe gelöst werden, eine zulässige
Bandbreite mit einem lichten Durchmesser der Rohre zu erzielen, bei dem die zulässige
Geschwindigkeit und damit der zulässige Druckabfall nicht überschritten wird.
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Um diese Aufgabe zu lösen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, innerhalb
der zulässigen Bandbreite die Rohrzahl bei Einhaltung des zulässigen lichten Durchmessers
so weit zu erhöhen, daß der Druckabfall die zugelassene Höhe nicht überschreitet.
Zu diesem Zwecke soll das Rohrband nicht nur einreihig, sondern mehrreihig ausgeführt
werden. Diese mehrreihige Anordnung bedingt aber, daß ein Teil der Rohre mehr oder
weniger abgedeckt wird und deswegen kaum Strahlungswärme aufnimmt, während die davorliegenden,
der strahlenden Flamme direkt ausgesetztem Rohre eine sehr intensive Bestrahlung
erfahren. Dementsprechend besteht die Erfindung darin, daß das Rohrpaket mehrreihig
ausgebildet ist, wobei eine vorn liegende Rohrreihe die hinter ihr liegende mindestens
teilweise abschirmt und innerhalb des Paketes jeder einzelne Rohrstrang nacheinander
die Strahlungszonen verschiedener Intensität durchläuft, derart, daß die Gesamtwärmeaufnahme
in jedem einzelnen der Parallelstränge untereinander im wesentlichen gleich hoch
ist.
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Zwischen den verschieden bestrahlten Rohren des Bandes wird also in
bestimmter Art und Weise ein Platzwechsel vorgenommen, d. h., die intensiv bestrahlten
Rohre treten an Stelle der minder bestrahlten und umgekehrt die minder bestrahlten
an den Platz der stark bestrahlten.. Da es notwendig ist, die Unterschiede der Flamme
im Verlauf der Verbrennung und im Verlauf des Durchflusses durch den
| Stralilliii`raiilll zu II(#;Iditcll. ist es erforderlich, diesen |
| `@'eell.('I m1#Itrillals \-()i"z»iieliinen. |
| 1:: itl :in mcll @lel"('lls früher versucht worden, die |
| Rohr(' 1'i111': @\\:111(I»rchlaufi:essels so zu führen, daß |
| sie \\';ii-»le aufnehmen. So ist bereits ein |
| mc#lln'il' 1>:Ir:lllel geschaltete Stränge enthaltendes |
| b(#kanntgeworden, welches in StrÖmungs- |
| r@d@ttlll` in zwei nebeneinanderliegende Gruppen |
| ulltcocilt ist, welche wiederum in fünf hintereinander- |
| Teile derart unterteilt sind, daß jeder Rohr- |
| je eine je eine gleiche Anzahl Rohrlagen des ersten, |
| z\\(#iten und fünften Teils einer Gruppe und die |
| gleiche Anzahl Lagen des (Tritten und vierten Teils |
der anderen Gruppe enthält. Bei dieser bekannten Anordnung handelt es sich aber
um ein System, bei dem die \I,%ä rnie durch Wärmeleitung, nicht aber 'durch Wärinesirahlung
übertragen wird. Die einzelnen Rohre, die im übrigen im Gegensatz zur senkrechten
Rohranordnung nach der Erfindung waagerecht angeordnet sind, weisen auch keine mehrreihige
Ausbildung auf, so daß das Problem einer Strahlungsabschirmung nicht auftritt.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung handelt es sich um einen Kessel,
bei dem einer Verdampfungszone ein Strahlungsteil vorgeschaltet und ein zweiter
Strahlungsteil nachgeschaltet ist. Dabei soll eine gleichmäßige Wärmeaufnahme des
ersten und zweiten Strahlungsteils dadurch bewerkstelligt werden, daß eine Einschachtelung
dieser Heizflächenteile ineinander vorgesehen ist. Eine mehrreihige Rohranordnung
ist hier nicht vorgesehen, und dementsprechend kommt auch kein Platzwechsel zustande,
wie er bei der Erfindung vorgesehen ist, um im Interesse einer Vergleichmäßigung
der Wärmeaufnahme eine Lageertatischung der abschirmenden gegen die abgeschirmten
Rohrteile zustande kommen zu lassen.
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Das bei der Erfindung angewendete Prinzip, das hierbei besonders übersichtliche
und einfache Verhältnisse ergibt, kann am besten an einem gedrillten Drahtseil klargemacht
werden. Verwendet man mehrere Drähte in gerader Form in bündelförmiger Anordnung,
so werden diese Drähte, wenn sie von einer Seite bestrahlt werden, nur auf der bestrahlten
Seite Strahlung und Wärme aufnehmen. Die abgeschirmten Drähte bleiben kalt. Verdreht
man alle Drähte fortlaufend in Form eines gedrillten Drahtseiles, so nehmen nunmehr
alle Drähte an der Bestrahlung teil, und es kann sogar gewährleistet werden, daß
die Wä rineaufnahine in allen Drähten gleich hoch ist, da der Wechsel der gedrillten
Drähte sehr rasch erfolgt. Dieses Prinzip wird bei der vorliegenden Erfindung
| ver\\"(#ilclct tind soll an einigen Beispielen näher er- |
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| l@ilrllenill in weitest-,ehendein 11aßc gerecht werden, |
| zu erzielen, sind drei Rohre jeweils zusammengefaßt |
| u11(1, voll oben gesehen, in im Uhrzeigersinn gedrillter |
| Form allgeordnet, wobei zwischen den Wechselstellen |
| jeweils gerade Rohrlängen eingeschaltet sind, deren |
Länge davon abhängt, ob man mit starken Ungleichmäßigkeiten der Bestrahlung zu rechnen
hat oder nicht. In Fig. 1 sind die Rohre fortlaufend numeriert und die ersten drei
in vertikaler Projektion dargestellt. Rechnet man beispielsweise mit 1 in von Wechsel
bis zu Wechsel, so ist das Rohr 1 nach drei Wechseln wieder an seinem ursprünglichen
Platz angelangt, entsprechend der Höhe ?il. In (I°1- Fi-ur ist die Außenwand durch
Schraffur angedeutet, die Flammeneinstrahlung ist durch unbenannte Pfeile angezeigt.
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In Fig. 2 und in dem dazugehörigen Schnittbild 21, ist eine Rohranordnung
dargestellt, bei der beide Reihen gleichmäßig besetzt sind. An Stelle von sechzehn
Rohren, die sich bei einreihiger Ausführung unterbringen lassen, können in diesem
Falle zweiunddreißig Rohre innerhalb der zur Verfügung stehenden Bandbreite t untergebracht
werden. Würde inan in diesem Falle je ein vorderes und hinteres Rohr wechselseitig
einander zuordnen, so würden sich hierbei an den Wechselstellen Platzschwierigkeiten
ergeben. Aus diesem Grunde sind jeweils vier Rohre zusammengefaßt, wobei die vier
Rohre ebenso wie in Fig. 1 im Uhrzeigersinn gewickelt sind, mit entsprecheild langen
geraden Rohrstrecken zwischen jedem Wechsel. Die hier ebenfalls numerierten Rohre
gelangen jeweils nach vier Wechseln an den alten Platz. Dies ist für Rohr 4 durch
die Höhe Ja, angedeutet. In Fig. 3 ist eine Ausführung dargestellt, bei der
sieben Rohre jeweils zusammengefaßt sind und damit ein Bündel bilden. Eine derartige
Form kann Vorteile bieten, wenn man bei sehr großen Kesseln eine niöhlichst weitgehende
Verringerung der Wärmebelastung der einzelnen Rohre erhalten, au.ß-erdlem aber die
früher aufgestellten Forderungen erfüllen will. In diesem Falle kommt dasselbe Rohr
erst nach sieben Wechseln in seine ursprüngliche Ausgangslage zuriick. In diesem
Falle dürfte es sich empfehlen, die geraden Rohrstücke etwas kürzer zu machen, z.
B. 0,6 in; hier beträgt die Steigung h3, also = 4,2 in.
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Es ist selbstverständlich möglich, an Stelle der schraubenförmig gedrillten
Form auch andere Formen zu finden, die die Forderung einer gleichmäßigen Wärmebelastung
bei Einhaltung eines gleichmäßigen Widerstandes erfüllen. Auf alle Fälle muß die
Forderung eingehalten werden, daß für jede Rohrlänge die Anzahl der Rohrstrecken
mit gleicher Wärmeabstrahlung zumindest angenidiert gleich hoch ist. Ebenso müssen
die Widerstandslängen zum mindesten annähernd gleich groß sein. Die vorgeschlagene
Rohranordnung ist insbesondere für Zwangdurchlaufkessel von Bedeutung. Sie kann
auch für Zwangumlaufkessel ein Rolle spielen, da auch bei diesen eine sehr unterschiedliche
Wärmeaufnahme in den einzelnen parallelen Rohrsträngen, die durch Zwangfluß beliefert
werden, vermieden werden muß. Selbst für Naturumlaufkessel kann die Anordnung Vorteile
bieten, \venn es darauf ankommt, eine gleichmäßige Wärmebelastung für eine größere
Anzahl von Steigrohren zu erhalten.