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Wasserrohrkessel mit durch eine Trennwand in zwei getrennte Rauchgaskanäle
unterteilten Rauchgaszügen Die Erfindung betrifft einen Wasserrohrkessel, dessen
Rauchgasweg von der kohlenstaubbefeuerten Brennkammer ab bis zum Kesselende durch
die Strahlungs- und Berührungsheizflächen hindurch durch eine Trennwand in zwei
parallele, an ihren Enden mit Absperrklappen versehene Rauchgaskanäle unterschiedlichen
Querschnittes unterteilt ist.
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Diese Unterteilung des Rauchgasweges diente bisher dazu, durch eine
entsprechende Verteilung der Rauchgasmenge auf die beiden Rauchgaskanäle die Nachschaltheizflächen
vor zu hohen und daher schädlichen Temperaturen zu schützen.
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Es ist auch schon bekannt, derartige durch eine Trennwand in zwei
getrennte Rauchgaskanäle unterteilte Wasserrohrkessel mit einer kombinierten Feuerung
zu versehen, von denen die eine mit Kohlenstaub und die andere mit Gas betrieben
wurde.
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Die bekannten kombinierten Feuerungen dieser Art hatten bisher den
Nachteil, daß infolge der gleichen Rauchgaswege der aus beiden Brennstoffarten anfallenden
Rauchgase und Beaufschlagung derselben Strahlungs- und Berührungsheizflächen beim
Obergang von dem einen Brennstoff zum anderen oder bei Änderung des Mengenverhältnisses
beider zur Verbrennung kommenden Brennstoffe ein einwandfreier Betrieb der Kesselanlage
nicht mehr gewährleistet ist, weil der Unterschied der Heizwerte beider Brennstoffe
und damit die Wärmeaufnahme im Strahlungs- und Berührungsteil des Dampferzeugers
sehr groß ist.
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Ein weiterer Nachteil der kombinierten Gas-Kohlenstaub-Feuerungen
ergibt sich auch daraus. daß bei der Verbrennung eines Gases von niedrigerem Heizwert
erheblich größere Rauchgasmengen erzeugt werden als bei der leistungsgleichen Verfeuerung
des hochwertigen Kohlenstaubes. Infolgedessen ist auch bei der Verbrennung eines
minderwertigen Gases, z. B. Gichtgas, die Rauchgasgeschwindigkeit in dem gemeinsamen
Rauchgaszug sehr viel höher als bei Kohlenstaubbetrieb, während die Feuerraumtemperatur
und die Temperatur im anschließenden Strahlungsraum dagegen absinken.
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Außerdem ist das Strahlvermögen der Gasflamme kleiner als das der
Kohlenstaubflamme. Da die Wärmeaufnahme im Strahlungsteil in der Hauptsache von
der Temperatur und außerdem vom Strahlvermögen der Flamme abhängig ist, ist beispielsweise
bei Gichtgasbeheizung die an diese Strahlungsheizfläche abgegebene Wärmemenge wesentlich
geringer. Im Berührungsteil dagegen ergeben sich durch die höheren Rauchgasgeschwindigkeiten
und durch die physikalischen Unterschiede in der Wärmeübertragung höhere Temperaturen
in den Rohren infolge der höheren Wärmeaufnahme aus den Gichtgasrauchgasen. Der
größere Temperaturabbau in den Berührungsheizflächen reicht aber nicht aus, um die
Gichtgasrauchgase auf die normale Abgastemperatur abzukühlen, so daß die Rauchgase
mit höherer Temperatur aus dem Kessel austreten. Hierdurch werden die Abgasverluste
größer, und der Wirkungsgrad sinkt.
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Bei Naturumlaufkesseln wirkt sich die Verschiebung der Wärmeaufnahme
dahingehend aus, daß durch die geringere Wärmeaufnahme im Strahlungsteil für die
Kesselleistung notwendige Wärmeabgabe an die Speisewasser-Vorwärmheizflächen erfolgen
muß, d. h. daß teilweise die Speisewasservorwärmer als Vorverdampfer wirken, wodurch
sich die entsprechenden Druck- und Temperaturverhältnisse unzulässig stark ändern.
Besonders im Berührungsüberhitzer treten zu hohe Temperaturen auf.
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Aber auch bei Zwangsdurchlaufkesseln ist es unbedingt erforderlich,
daß sich die Wärmeaufnahme im übergangsteil nicht verändert. Durch die unterschiedliche
Wärmeaufnahme in der Strahlungskammer würde sich das Temperaturniveau und somit
auch die Wärmeaufnahme im Bereich des übergangsteils stark verschieben. Die Folge
hiervon ist, daß der Übergangspunkt wandert und hierbei in Heizflächenabschnitte
gelangt, die für diese spezielle Auslegung der übergangsheizflächen nicht vorgesehen
sind. Infolge der Salzablagerungen im übergangsteil legt man die übergangsheizflächenpakete
in den Bereich niedriger Rauchgastemperaturen. Bei der Verschiebung der Übergangszone
in das Gebiet höherer Rauchgastemperaturen ist daher die Gefahr der Rohrbeschädigung
durch schlechte Wärmeleitung außerordentlich groß.
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Mit der Erfindung werden alle diese Nachteile und Schwierigkeiten
dadurch beseitigt, daß in den beiden
getrennten Rauchgaskanälen
gleichartig ausgeführte und angeordnete Strahlungs- und Berührungsheizflächen und
in der Brennkammer zusätzlich neben den Kohlenstaubbrennerdüsen weitere Brennerdüsen
für ein minderwertiges Gas, z. B. Gichtgas, angeordnet sind.
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Diese Ausführung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß es nunmehr
ermöglicht ist, nicht nur mit den beiden vorhandenen Brennstoffen, Gas- oder Kohlenstaub,
bzw. mit den von jeder Brennstoffart zur Verfügung stehenden Brennstoffmengen eine
unabhängige Kesselleistung - zu fahren, sondern auch gleiche Verhältnisse für Gas
und Kohlenstaub zu schaffen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht aber auch darin, daß trotz
der unterschiedlichen Wärmeäufnahme sowohl bei der Verfeuerung von Kohlenstaub als
auch bei Gasbeheizung eine vollkommen gleichmäßige Beaufschlagung der Kesselheizflächen
gewährleistet ist.
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Infolge der Beheizungsmöglichkeit der Brennkammer mit dem einen oder
anderen Brennstoff oder mit beiden Brennstoffen gemeinsam ist es möglich, die Zustände
des die einzelnen Heizftächenabschnitte durchströmenden Mediums trotz der Verschiedenheit
der Brennstoffe gleichzuhalten.
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Durch die an sich bekannte Unterteilung des Rauchgasweges steht gemäß
der Erfindung bei der Verbrennung eines minderwertigen Gases, z. B. des Gichtgases,
den Rauchgasen nunmehr eine größere Strahlungs- und Berührungsheizfläche zur Verfügung
als den Rauchgasen bei Kohlenstaubbetrieb, so daß die unterschiedliche Wärmeabgabe
bei Gasbeheizung vollkommen ausgeglichen wird.
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Die Heizflächen der Rauchgaskanäle werden zweckmäßig so ausgelegt,
daß in jeder Zone des Umlaufsystems die gleiche Wärmeaufnahme erfolgt wie bei der
Beheizung durch Kohlenstaub. Während im Strahlungsteil die geringere Wärmeaufnahme
durch die Summe der Strahlungsheizflächen bei den Rauchgaskanälen ausgeglichen wird,
erfolgt der Ausgleich der zu hohen Wärmeaufnahme im Berührungsteil durch die geringere
Temperatur der Rauchgase und durch die infolge der Ouerschnittsvergrößerung des
Rauchgaszuges wesentlich geringer gewordene Rauchgasgeschwindigkeit.
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Durch die am Ende des Kessels angeordneten Regelklappen können die
Rauchgaskanäle zu- und abgeschaltet werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, bei
gleichzeitiger Verfeuerung von Kohlenstaub und Gichtgas die Beaufschlagung der Heizflächen
mit Hilfe dieser Klappen so zu regeln, daß die Wärmeaufnahme im Strahlungs- und
Berührungsteil unverändert bleibt.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß bei Gichtgasbeheizung
besonders die Nachschaltheizilächen vor zu hohen Rauchgastemperaturen geschützt
werden, so daß eine unzulässig hohe Beanspruchung der Rohre vermieden wird. Die
Nachschaltheizflächen können daher aus entsprechend einfacherem Material hergestellt
werden. Da es nunmehr möglich ist, die Gichtgasrauchgase auf die normale Abgastemperatur
abzukühlen, werden Abgasverluste vermieden und eine Steigerung des-Wirkungsgrades
erzielt. Besonders bei Zwangdurchlaufkesseln wird verhindert, daß der Übergangspunkt
durch unterschiedliche Wärmeaufnahme wandert und in Heizflächenabschnitte gelangt,
die wesentlich höheren Rauchgastemperaturen ausgesetzt sind.
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Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert,
welche als Ausführungsbeispiel einen gemäß der Erfindung ausgestalteten Dampferzeuger
mit kombinierter Kohlenstaub-Gichtgas-Feuerung in einem senkrechten Längsschnitt
darstellt.
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In dem gemeinsamen Feuerraum 1 sind sowohl die Gasbrenner 2 als auch
die Kohlenstaubbrenner 3 untergebracht. Sowohl die Kohlenstaubfeuerung als auch
die Gasfeuerung ist so ausgelegt, daß jede für sich die volle Kesselleistung übernehmen
kann.
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An den gemeinsamen Feuerraum 1 ist im Rauchgasstrom der Hauptrauchgaskanal4
angeschlossen. Parallel zum Rauchgaskanal4 verläuft ein zweiter ebenfalls unmittelbar
hinter dem Feuerraum beginnender Rauchgaskanal 5, welcher bis zum Kesselende durchgeführt
ist. Die Rauchgaskanäle 4, 5 sind durch eine Querwand 6 getrennt. Am Kesselende
sind für jeden Rauchgaskanal 4, 5 Regelklappen 7, 8 vorgesehen, um die Rauchgasbeaufschlagung
regeln zu können. Beide Rauchgaszüge sind mit Strahlungs- und Berührungsheizflächen
versehen. Der Strahlungsraum beider Kanäle ist allseitig mit Strahlungsrohren 9,
10 ausgekleidet. Im waagerechten Verbindungszug befindet sich ein Teil der Berührungsheizfläche
11, 12, welche im wesentlichen überhitzerheizflächen bildet. Im anschließenden abwärts
gerichteten Zug der beiden Kanäle sind die Nachschaltheizflächen 13, 14 untergebracht.
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Wird der Dampferzeuger im Betrieb lediglich nur durch Kohlenstaub
befeuert, so werden die Regelklappen 8 des Nebenzuges 5 geschlossen, so daß nur
die Heizflächen des Hauptrauchkanales 4 von' den Rauchgasen beaufschlagt werden.
Bei Gichtgasbetrieb dagegen sind sowohl die Regelklappen 7 als auch die Regelklappen
8 der beiden Kanäle 4, 5 vollständig geöffnet, so daß die gesamten Heizflächen sowohl
des Hauptgaszuges als auch des Nebengaszuges vollständig von den Rauchgasen bestrichen
werden, wodurch der Unterschied in der Wärmeaufnahme ausgeglichen wird. Bei gleichzeitiger
Verfeuerung von Gichtgas und Kohlenstaub kann die Beaufschlagung der Heizflächen
durch teilweise Verstellung der Klappen 7, 8 geregelt werden.