DE1163853B - Stehender Dampferzeuger mit Naturumlauf und mit lotrechten Wasserrohren - Google Patents

Stehender Dampferzeuger mit Naturumlauf und mit lotrechten Wasserrohren

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DE1163853B
DE1163853B DEH39008A DEH0039008A DE1163853B DE 1163853 B DE1163853 B DE 1163853B DE H39008 A DEH39008 A DE H39008A DE H0039008 A DEH0039008 A DE H0039008A DE 1163853 B DE1163853 B DE 1163853B
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DE
Germany
Prior art keywords
steam generator
water pipes
known per
evaporation chamber
train
Prior art date
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Pending
Application number
DEH39008A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Harald Hany
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henschel Werke AG
Original Assignee
Henschel Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Henschel Werke AG filed Critical Henschel Werke AG
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Publication of DE1163853B publication Critical patent/DE1163853B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B21/00Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
    • F22B21/02Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from substantially straight water tubes
    • F22B21/04Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from substantially straight water tubes involving a single upper drum and a single lower drum, e.g. the drums being arranged transversely
    • F22B21/06Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from substantially straight water tubes involving a single upper drum and a single lower drum, e.g. the drums being arranged transversely the water tubes being arranged annularly in sets, e.g. in abutting connection with drums of annular shape
    • F22B21/065Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from substantially straight water tubes involving a single upper drum and a single lower drum, e.g. the drums being arranged transversely the water tubes being arranged annularly in sets, e.g. in abutting connection with drums of annular shape involving an upper and lower drum of annular shape

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Stehender Dampferzeuger mit Naturumlauf und mit lotrechten Wasserrohren Die Erfindung betrifft einen stehenden Dampferzeuger mit Naturumlauf und mit lotrechten Wasserrohren, die von einem unteren, ringförmigen Verteiler ausgehen, in eine obere, ringförmige Ausdampfkammer einmünden und als Rohrwände ringförmig um einen mittleren Brennraum herum mehrere hintereinandergeschaltete Feuerzüge bilden.
  • Stehende Dampferzeuger mit lotrechten Wasserrohren sind bekannt. Die Wasserrohre sind dabei je nach der Bauweise des Kessels in verschiedener Weise angeordnet und unten in einen Verteiler (Wasserkammer) und oben in eine Ausdampfkammer eingewalzt oder eingeschweißt.
  • Es sind auch Dampferzeuger bekannt, bei denen der Verteiler und die Ausdampfkammer ringförmig ausgebildet sind. In diesen Fällen stehen die Wasserrohre meist in mehreren Reihen in ringförmiger Anordnung. Die Feuergase füllen bei dieser Anordnung zunächst den Raum innerhalb der inneren Wasserrohrreihe und strömen dann durch die Räume zwischen den einzelnen Rohren von innen nach außen zu ab. Die vielen parallelen Rauchgaswege bedingen dabei eine niedrige Gasgeschwindigkeit.
  • Es sind auch Dampferzeuger bekannt, bei denen die Wasserrohre zu einem Teil ihrer Länge Rohrwände bilden. Bei dieser Anordnung werden die Feuergase im Längsstrom an den Rohrwänden vorbeigeführt, wobei sie abwechselnd oben bzw. unten von einer Rohrreihe zur nächsten übertreten. Auch bei dieser Anordnung ist die Rauchgasgeschwindigkeit niedrig, besonders nach dem Austritt aus dem Kessel zu, weil naturgemäß die Rauchgasquerschnitte von innen nach außen auch noch zunehmen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders kleinen und leichten Wasserrohrkessel -nicht Zwangdurchlaufkessel - von hoher Wirtschaftlichkeit zu schaffen.
  • Dies bedingt eine weitgehende überführung der in den Verbrennungsgasen enthaltenen Wärme bei hoher Heizflächenbelastung (stündlich erzeugte Dampfmenge pro Quadratmeter Heizfläche) und kann nur erreicht werden, wenn einerseits der Strahlungsanteil hoch ist und andererseits die Feuergase in besonders wirksamer Weise an den Heizflächen vorbeigeführt werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch hohe Feuerraumbelastung (stündliche Wärmeerzeugung pro Kubikmeter Feuerraum) gelöst sowie durch Führung der Feuergase durch alle Feuerzüge im Querstrom mit hoher Gasgeschwindigkeit. Die Mittel zur Lösung der gestellten Aufgabe bestehen darin, daß in jeder Rohrwand an sich bekannte, etwa rohrdurchmesserbreite, über die ganze Rohrlänge hinwegreichende Öffnungen zum nächsten Zug hin vorhanden sind und die freien Querschnitte in radialer Richtung in an sich bekannter Weise zwischen den Rohrreihen von innen nach außen von Zug zu Zug stufenweise abnehmen.
  • Bei hoher Feuerraumbelastung stellt sich eine hohe Verbrennungstemperatur ein. Da die durch Strahlung übertragene Wärmemenge proportional der 4. Potenz der absoluten Temperatur ist, kann die Strahlungsheizfläche klein gehalten werden. Wenn die Feuergase im Querstrom an den Wasserrohren vorbeigeführt werden, so ergeben sich bei jedem einzelnen Wasserrohr Ablösungen der Strömung, und die sich über die ganze Länge der Wasserrohre an jedem einzelnen Rohr bildenden Strömungswirbel bewirken einen ausgezeichneten Kontakt und damit eine besonders gute Wärmeübertragung. Dieser Effekt des Querstromes wird noch dadurch gesteigert, daß die Feuergase durch entsprechende Bemessung der Feuerzüge mit hoher Geschwindigkeit an den Wasserrohren vorbeigeführt werden. Außerdem können auch die einzelnen Feuerzugquerschnitte von Feuerzug zu Feuerzug verkleinert sein, um der durch die Temperaturabnahme bedingten Verminderung des Feuergasvolumens Rechnung zu tragen. Ferner kann die Ausdampfkammer durch einen abnehmbaren Deckel verschlossen sein.
  • Auf diese Weise ist es möglich, auch die Konvektionsheizfläche klein zu bemessen. Solche Kessel fallen daher besonders klein und leicht aus und haben trotzdem einen sehr guten Wirkungsgrad, wie er bei großen Kesselanlagen üblich ist.
  • Diese Bauweise ergibt damit Dampferzeuger mit Naturumlauf und mit lotrechten Wasserrohren, die von einem unteren ringförmigen Verteiler ausgehen, in eine obere ringförmige Ausdampfkammer einmünden und als Rohrwände ringförmig um einen mittleren Brennraum herum mehrere hintereinandergeschaltete Feuerzüge bilden, bei denen in jeder Rohrwand an sich bekannte, etwa rohrdurchmesserbreite über die ganze Rohrlänge hinwegreichende Öffnungen zum nächsten Zug hin vorhanden sind und die freien Querschnitte in radialer Richtung, wie ebenfalls an sich bekannt, zwischen den Rohrreihen von innen nach außen von Zug zu Zug stufenweise abnehmen.
  • Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Dampferzeugers nach der Erfindung. A b b. l zeigt einen Längenschnitt durch den Kessel, A b b. 2 einen Querschnitt dazu, A b b. 3 die Einführung der Rohrenden in einen der beiden Rohrböden.
  • Der Mantel 1 umschließt eng die äußere Wasserrohrreihe 3. Konzentrisch zum Mantel 1 ist ein weiterer Blechmantel 4 vorgesehen. Durch den Raum zwischen diesen beiden Mänteln wird die Verbrennungsluft geleitet. Brennstoff und Verbrennungsluft werden durch die Öffnung 5 zugeführt. Nach der Zündung durchströmen die Verbrennungsgase die unter dem Kessel angeordnete Feuerbüchse 5 a und den von den dicht aneinandergereihten Wasserrohrreihen gebildeten Kesselinnenraum 6 (Abb. 2) und verlassen ihn durch die Öffnung 7 in der inneren Rohrreihe. Hier teilen sie sich, durchziehen den Feuerzug zwischen den beiden inneren Rohrreihen, vereinigen sich wieder bei der Öffnung 8, werden durch den Feuerzug zwischen den beiden äußeren Rohrreihen geführt, um sich wieder bei der Öffnung 9 zu teilen. Nach Umspülen der äußeren Rohrreihe verlassen die Verbrennungsgase durch den Stutzen 10 den Kessel.
  • Die Wasserrohre 3 sind an ihren Enden halsförmig eingezogen und in den Rohrboden 11 der Ausdampfkammer 12 bzw. Rohrboden 13 der Wasserkammer 14 eingeschweißt. Ein oder mehrere Fallrohre verbinden Ausdampfkammer 12 und Wasserkammer 14. Den halsförmigen Einzug der Wasserrohre 13 zeigt A b b. 3. Die Ausdampfkammer 12 ist als sehr hoher, ringförmiger Raum ausgebildet und mit einem abnehmbaren Deckel 15 verschlossen. Durch diese Ausbildung der Ausdampfkammer wird erreicht, daß der Dampf verhältnismäßig trocken und frei von Unreinlichkeiten ist, denn die Verunreinigungen fallen nach unten. Nach Abnehmen des Deckels 15, der der Ausdampfkammer entsprechend ebenfalls ringförmig ausgebildet ist, können sämtliche Wasserrohre leicht gereinigt werden, denn sie sind alle von oben zugänglich. Diese Reinigung kann erfolgen, ohne daß andere Teile des Kessels, mit Ausnahme des ringförmigen Deckels 15, entfernt werden müssen.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen stehenden Dampferzeugers sind zusammengefaßt im besonderen folgende: 1. hohe Heizflächenbelastung; 2. Erzeugung großer Dampfmengen; 3. geringe Raumbeanspruchung des Dampferzeugers und geringes Gewicht; 4. reine Ouerstrombeaufschlagung der Wasserrohre; 5. der erzeugte Dampf ist verhältnismäßig trocken und frei von Verschmutzung; 6. die ringförmige Ausdampfkammer ist sehr hochgezogen, ihre Höhe größer als die Breite, dadurch trockener, reiner Dampf; 7. gute Reinigungsmöglichkeiten ; B. hoher, sonst nur bei Großkesseln erreichbarer Wirkungsgrad.
  • Für die Unteransprüche wird nur im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch Schutz begehrt.
  • Um möglichst trockenen Dampf zu erhalten trotz der durch die hohe Heizflächenbelastung bedingten intensiven Verdampfung müssen Ausdampfflächenbelastung (stündlich erzeugtes Dampfvolumen in Kubikmetern pro Quadratmeter Ausdampffläche) und Dampfraumbelastung (stündlich erzeugte Dampfvolumen in Kubikmetern pro Kubikmeter Dampfraum) innerhalb gewisser Grenzen gehalten werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Ausdampfkammer als hoher ringförmiger Raum ausgebildet ist, dessen Höhe größer ist als die Breite.
  • Um die wasserberührte Heizfläche in einfacher Weise besichtigen oder, wenn nötig, auch mit mechanischen Rohreinigern säubern zu können, kann die Ausdampfkammer durch einen leicht abnehmbaren Ringdeckel verschlossen werden.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Stehender Dampferzeuger mit Naturumlauf und mit lotrechten Wasserrohren, die von einem unteren, ringförmigen Verteiler ausgehen, in eine obere, ringförmige Ausdampfkammer einmünden und als Rohrwände ringförmig um einen mittleren Brennraum herum mehrere hintereinandergeschaltete Feuerzüge bilden, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t . daß in jeder Rohrwand (3) an sich bekannte, etwa rohrdurchmesserbreite, über die ganze Rohrlänge hinweg reichende Öffnungen (7, 8, 9) zum nächsten Zug hin vorhanden sind und die freien Querschnitte in radialer Richtung in an sich bekannter Weise zwischen den Rohrreihen von innen nach außen von Zug zu Zug stufenweise abnehmen.
  2. 2. Stehender Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdampfkammer (12) in an sich bekannter Weise als hoher ringförmiger Raum ausgebildet ist, dessen Höhe größer ist als die Breite.
  3. 3. Stehender Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdampfkammer (12) in an sich bekannter Weise durch einen abnehmbaren Deckel (15) verschlossen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 697 836, 910 544; österreichische Patentschrift Nr. 188 420; französische Patentschrift Nr. 837 323; USA.-Patentschrift Nr. 640 505.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3601098A (en) * 1969-02-25 1971-08-24 Rheinstahl Wenschel Ag Water tube boiler

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FR837323A (fr) * 1937-10-23 1939-02-08 Chaudière verticale multitubulaire
DE697836C (de) * 1936-01-24 1940-10-24 Mont Kessel Herpen & Co Komm G Dampferzeuger
DE910544C (de) * 1950-06-21 1954-05-03 Giovanni Rossi Waermeaustauscher
AT188420B (de) * 1952-03-28 1957-01-25 Thermo Mecanique Soc Verbrennungseinrichtung, insbesondere für Warmwasser- und/oder Dampfkessel

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