DE10023644C2 - Verbesserter türgekühlter Kessel - Google Patents

Abstract

Ein verbesserter Warmwasser- oder Dampfkessel enthält eine Tür (13) mit einem Wasserraum, um die Kühlung des Kessels (1) zu unterstützen. Wasser fließt vom Kessel (1) in die Tür (13) durch die Bodenrohre (7) und (11) auf dem Prinzip der kommunizierenden Gefäße. Wasser oder Dampf verlässt die Tür (13) durch ein oben angebrachtes Rohr (18) und kehrt in den Kessel (1) durch das Rohr (20) zurück. In einem Heißwasserkessel sichert eine Umwälzpumpe (26) im oberen Rohr (20) den Wasserfluss durch die Tür (13).

Description

Die Erfindung betrifft einen öl- oder gasbefeuerten Dampfkessel mit einem Feuerungsraum und mit einer Tür, in der sich eine Öffnung für einen Öl- oder Gasgebläsebrenner befindet.

Um insbesondere schwere Türen wegen deren üblicher thermischer Isolation und Wärmeverluste zu vermeiden, ist bereits ein Heizkessel mit einem Außenmantel, einem wassergekühlten Feuerungsraum innerhalb des Außenmantels, einer Tür mit einem Wasserraum, welche, wenn geschlossen, die Frontseite des Feuerungsraumes bildet, wobei die Tür eine Brennerbefestigungsplatte zur Anbringung eines Brenners in den Kessel aufweist, wobei die Tür mit Wasser gekühlt wird, welches in die Wasserkammer über ein Rohr eintritt und über ein Rohr austritt, welche ein Türoberteil mit einem Kesseloberteil verbindet, bekannt (DE 40 16 880 A1).

Dort wird der gesamte Brennraum gekühlt, nämlich sowohl die Ringwandung, die den Brennraum zylindrisch umgibt, wie auch die vordere Tür und die hintere Stirnwand. Der Heizkessel ist zur Erwärmung eines Wärmeüberträgers - in der Regel Wasser - vorgesehen, ohne Besonderheiten eines Phasenübergangs - insbesondere in die dampfförmige Phase - zu berücksichtigen.

Die DE-AS 15 79 940 beschreibt einen Warmwasserheizkessel mit einem wasserumspülten Brennraum. Außerdem ist am Türende des Brennraums ein hohler Rotationskörper vorgesehen, dessen Durchmesser zur Brennkammertür hin zunimmt. Dadurch soll eine diffusorartige Ausbildung der Kühlvorrichtung erreicht werden mit dem Vorteil, eine laminare Strömung der Heizgase zu erzielen, wodurch die Geräuschentwicklung verringert werden soll. Auch sollen die Heizflächen des Kessels gleichmäßiger mit den Brenngasen beaufschlagt werden, wodurch der Wirkungsgrad des Heizkessels erhöht werden soll.

DE-U-19 11 608 beschreibt einen Dampfkessel, dessen eine Stirnwand einen doppelkonisch ausgebildeten Einsatz hat, dessen doppelt ausgebildete Wandung von Kesselwasser durchströmt wird. Der Querschnitt des Einsatzes verjüngt sich also zum Inneren des Kessels. Mit dieser Querschnittsprofilierung kann man aber mit Öl- oder Gasgebläsebrenner keine Brennflamme erzeugen. Diese Konstruktion findet daher in der Praxis bei Öl- und Gasfeuerungen keine Anwendung.

US 5 611 299 zeigt eine wassergekühlte Kesseltür, wobei das Wasser über den Oberteil der Tür hinein und heraus gepumpt wird. Solch eine Ausführung entspricht nicht dem Dampfkessel, weil kein Dampfausgang gegeben ist.

US-Patent 5 168 818 zeigt eine gekühlte Kesseltür, wobei die kühlende Flüssigkeit von unten in die Tür eintritt und oben austritt. Die Tür ist als hintere wassergekühlte Umlenkungskammer für Rauchgas in einem Kessel mit einer ungekühlten Hinterwand ausgeführt und kann keinen Brenner aufnehmen. Darüber hinaus ist die Halbkugelform, welche für eine effektive Funktion der Tür erforderlich ist, für eine wesentlich größere Länge und Breite des Kessels verantwortlich, was in den meisten Fällen unerwünscht ist.

Aufgabe der Erfindung ist eine einfache Ausführung eines Dampfkessels mit wassergekühlter Tür, anwendbar für Rauchrohr- und Wasserrohr-Dampf- und Heißwasserkessel, bei der die eingangs erwähnten Probleme üblicher Heizkessel gelöst werden.

Erfindungsgemäß weist dazu der Dampfkessel die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf.

Dementsprechend bringen geeignete Rohrsätze über und unter einem Kesselgehäuse Wasser von einem Kesselkörper zur Tür und leiten Dampf, welcher in der Tür entstanden ist, ab. Das Wasser tritt in die Tür ein und verläßt sie nach dem Prinzip der verbundenen (kommunizierenden) Gefäße, auf diese Weise die Konstruktion vereinfachend. Eine Anbringung des Brenners an der Tür ist vorgesehen. Eine Abtrennung verhindert, daß das heiße Rauchgas mit dem Teil der Tür, welcher auf deren anderen Seite kein Wasser enthält, in Kontakt kommt. Die Türkühlung vergrößert die Kühlzone im Brennraum des Kessels und reduziert die Außentemperatur der Tür. Dies trägt zur verstärkten Wärmeübertragung und verringerten Wärmeverlusten bei und damit zu einem erhöhten Wirkungsgrad des Kessels. Instandhaltung- und Servi­ cekosten werden reduziert, da kein feuerfestes Material für die Tür benötigt wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist die Seitenansicht eines Rauchrohr-Dampfkessels mit gekühlter Tür, eingehüllt in einen wärmeisolierenden Mantel.

Fig. 2 ist die Vorderansicht einer gekühlten Kesseltür, wo­ bei der Isoliermantel entfernt worden ist.

Fig. 3 ist die Seitenansicht der Tür der Fig. 2.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Der Kessel gemäß Fig. 1 ist sowohl für gasförmige als auch flüssige Brennstoffe geeignet. Kessel 1 steht auf Füßen 4. Wasserlinie 23 ist auf dem gleichem Niveau im Kessel 1 und in der Wasserkammer in der Tür 13. Dampf wird im Raum über der Wasserlinie 23 in der Tür 13 und im Kessel 1 gebildet. Sowohl die Tür 13 als auch der Kessel 1 sind von einem wär­ meisolierendem Mantel 25 umgeben. Die Flamme im Kessel 1 wird durch Öffnung 15 in der Tür 13 beobachtet, der Brenner ist auf der Montageplatte 14 an der Tür 13 angebracht. Was­ serstandanzeiger 16 sind am Kessel 1 und an der Tür 13 ange­ ordnet.

Das Rauchgas verlässt den Kessel 1 durch einen Auslass 2 am Ende des Kessels 1. Im Kessel 1, benachbart zur Tür 13, wird das Rauchgas in ein Rohrsystem (nicht gezeigt) geleitet, so wie üblich bei Flammrohrkesseln, zur Weiterleitung an Aus­ lass 2. Die quer angebrachte Trennplatte 24, aus hitzebe­ ständigem Material gefertigt, verhindert, dass das heiße Rauchgas in den Raum oberhalb der Wasserlinie 23 eintritt, so dass das Rauchgas immer in einem Raum ist, welcher durch Kesselwasser oder Wasser in der Tür 13 gekühlt ist. Wenn zu­ gelassen wird, dass das heiße Rauchgas entlang der Innenwand der Tür 13 über der Wasserlinie 23 fließt, könnte die Tür 13 wegen der verschiedenen Ausdehnungsraten des Türmaterials beschädigt werden, weil der Dampf im Türraum über der Was­ serlinie 23 die Wärme nicht so gut ableiten kann wie Wasser. Ein Teil des Kesselwassers fließt vom Boden des Kessels 1 in die Tür 13 durch Bodenrohre 6 und 9, Längsrohr 7, Anschluss­ rohr 11 und Rohr 12. Der Fluss erfolgt nach dem Prinzip der verbundenen Gefäße. Längsrohr 7 transportiert Wasser von verschiedenen Stellen am Boden des Kessels 1 und kann zu­ sätzlich Ablagerungen, welche durch die Bodenrohre 6, 9 und 12 des Kessels 1 und der Tür 13 kommen, sammeln.

Das Wasser in der Tür 13 wird durch Wärme in Dampf umgewan­ delt oberhalb der Wasserlinie 23 und verlässt die Tür 13 durch Rohre 18 und 20, um so in den Kessel 1 zurückzukommen. Wie bekannt kann durch die richtige Auswahl der Rohre hin­ sichtlich Durchfluss und Druck verhindert werden, dass es im Betrieb zu Pfeifgeräuschen kommt. Der am Rohr 20 angebrachte Verteiler 21 führt den Dampf so, dass er oberhalb der Was­ serlinie 23 bleibt. Dies schützt den Dampf aus der Tür 13 vor dem Nasswerden und verhilft ihm, gemeinsam mit dem Kes­ seldampf über dem Auslass 22 auszutreten.

Durch die Flansche 10 und 19 in den Rohren ist es möglich, die Tür 13 zu öffnen, womit es ermöglicht ist, den Türraum zu reinigen und zu entleeren. Der Flansch 5 am Rohr 7 ermög­ licht die Entfernung von Ablagerungen, welche durch die Rohre 6, 9 und 12 unter dem Kessel 1 und der Tür angesammelt worden sind. Verbindungen 3 und 8 auf der Unterseite des Kessels 1 ermöglichen die Entleerung der Ablagerungen von Rohr 7, Tür 13 und Kessel 1. Mit den Rohren 17 werden Fest­ stoffe von der Wasseroberfläche kontinuierlich während des Betriebes entfernt. Die Türkühlung arbeitet im Sinne der Er­ findung ebenso bei einem Heißwasserkessel, wobei das gesamte System mit Wasser gefüllt ist, sodass es keinen Dampfraum im Kessel 1 und in der Tür 13 gibt. Trennplatte 24 ist damit nicht nötig. Die Pumpe 26 ist am Türauslassrohr 20 ange­ schlossen, damit das Wasser durch die Tür 13 und zurück in den Kessel 1 fließt. Das Ventil 27 ermöglicht in dieser Dar­ stellung das Öffnen der Tür 13, ohne das gesamte Kesselwas­ ser abzuziehen.

Mittels der Türkühlung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die Kühlzone im Kessel 1 vergrößert, ohne die Kesseldi­ mensionen zu verändern. Darüber hinaus werden Wärmeverluste in die Umgebung durch die Tür 13 verringert, da die Türau­ ßentemperatur durch die Kesselwassertemperatur und den Dampf begrenzt ist. Durch die Türkühlung wird der Einsatz von feu­ erfestem Material vermieden. Aus diesem Grund ist der Kessel 1 wirkungsvoller und einfacher zu warten.

Viele Änderungen und Modifikationen der hiermit offenbarten Struktur bieten sich im Sinne einer modernen Bauweise an. Es sollte jedoch verstanden sein, dass die vorliegende Offenba­ rung sich auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung nur zu deren besserem Verständnis dient und keine Beschrän­ kung der Erfindung darstellen soll. Alle solche Modifikatio­ nen, welche nicht vom Geist der Erfindung abweichen, sollen in dem Umfang der Patentansprüche eingeschlossen sein.

Claims (6)

1. Ein verbesserter öl- oder gasbefeuerter Dampfkessel, bestehend aus:
einem Außenmantel; einem wassergekühlten Feuerungsraum in­ nerhalb des Außenmantels, einer Tür (13) mit i) einem Wasser­ raum an dem Außenmantel, die gleichzeitig die Frontplatte des Feuerungsraumes bildet, wenn geschlossen, wobei der Wasser­ raum eine Wasserlinie (23) aufweist, über der ein Dampfraum an­ geordnet ist; und mit ii) einer Brennerbefestigungsplatte (14) zur Anbringung eines Brenners in einem Dampfkessel, um Heizgas zu erzeugen; einer hitzebeständigen Abtrennung (24) im Feuerungs­ raum oberhalb des Brenners, die unterhalb der Wasserlinie (23) in der Tür (13) angebracht ist, um auf diese Weise zu verhindern, daß Heißgas an einem Teil der Tür (13) vorbeifließt, welcher kein Wasser enthält; wobei die Tür mit Wasser gekühlt wird, welches in die Wasserkammer über zumindest ein Rohr (7) eintritt, welches ein Bodenteil des Dampfkessels mit einem Teil der Tür (13) verbindet; wobei der Kessel (1) zumindest ein Rohr (18, 20) auf­ weist, welches ein Oberteil der Tür (13) mit einem Oberteil des Kessels (1) verbindet.

2. Kessel nach Anspruch 1, der weiterhin einen Verteiler (21) auf­ weist, der an dem Rohr (20) auf dem Oberteil des Kessels (1) an­ gebracht ist, um jeglichen Dampf, welcher durch die Erhitzung des Türwassers entsteht, in eine Zone oberhalb des Wassers im Kessel (1) zu lenken.

3. Kessel nach Anspruch 1 mit Flanschen (10, 19) zwischen den Rohren (7, 11, 18, 20), welche die Tür (13) mit dem Kessel (1) verbinden, um damit die Tür (13) öffenbar zu machen.

4. Kessel nach Anspruch 1 mit weiterhin einem Ventil (27) in den Rohren (7, 11), welche den Unterteil des Kessels (1) mit dem Un­ terteil der Tür (13) verbinden.

5. Kessel nach Anspruch 1 mit weiterhin einem Längsrohr (7), wel­ ches unterhalb des äußeren Kesselmantels mit einer Reihe von Bodenrohren (6) und (9) verbunden ist, auf diese Weise ermögli­ chend, daß Kesselwasser vom Kesselboden zum Längsrohr (7) und zu einem Verbindungsrohr (11) zur wassergekühlten Tür (13) fließt.

6. Kessel nach Anspruch 5 mit weiterhin einem Flansch (5) am Ende des Längsrohres (7), um das Entleeren und Reinigen des Rohres (7) zu ermöglichen.