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Dampferzeuger mit unterteiltem Feuerraum Die Erfindung betrifft einen
Dampferzeuger, besondere Durchlaufkessel, dessen Feuerraum in zwei oder mehr Brennkammem
durch -mindestens eine Trennwand unterteilt ist, die hängend befestigte,
eng nebeneinander ' angeordnete, im wesentlichen senkrecht verlaufende, vom Arbeitsmittel
durchsetzte Parallelrohre aufweist; von denen jeweils ei ri,vor.der Trennwand mit
einem hinter der Trennwand verlaufendem Rohr die Schenkel eines- U-Rohres bildet,
und sich zwischen den Schenkel, gegen unmittelbare Wärmestrahlung abgeschirmt, -..Halteteile
_u_ nd Versteifungsglieder -befinden.
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Bei Großkesseln ist es vielfach.- gebräuchlich, Gien Feuerraum durch
Trennwände zu unterteilen, -dm dadurch die Wärmeabstrahlung zu vergrößern -und demgemäß
die Bauhöhe des Kessels verringern zu können. Schwierigkeiten bestehen dabei aber
vor allem darin, eine solche Trennwand mit genügender Steifigkeit auszuführen. Die
Halteteile und die gesamte Trennwand mit ihren Versteifungsgliedern sind nämlich
im Betrieb außerordentlich hohen Temperaturen ausgesetzt, so daß.starke thermische
; Verformungen gegenüber dem kalten Zustand zu erwarten sind.
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Es ist daher auch schon verschiedentlich versucht worden, derartige
Trennwände ausschließlich durch vom Arbeitsmittel durchsetzte Rohre zu bilden. Dabei
hat man dieses Rohrsystem von der Brennkammerdecke nach unten geführt und dort durch
Schiebefugen nach außen treten lassen. Solche Schiebefugen lassen sich aber nur
schwierig abdichten. Sie führen überdies leicht zu Störungen.
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Es ist weiterhin auch bekannt, ebene Schottenheizflächen als Trennwände
in Brennkammern einzubauen. Bei Großkesseln mit Brennkammerhöhen von 40 m und mehr
verziehen und verwerfen sich derartige Schottenheizflächen, da sie nicht ausreichend
verankert und versteift werden können.
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Es ist auch schon eine Aufhängung von Kesselwänden mit Hilfe von Ankern
oder Rohren bekanntgeworden, bei der die Wand aus einer aufgehängten Mauer-besteht,
auf deren Vorder- und Rückseite jeweils die vertikal verlaufenden Schenkel von Uz-Rohren
liegen. Die zu beiden Seiten der Wand angeordneten Rohrstränge sind dabei an einem
das Gesamtgewicht aufnehmenden, um seine Aufhängung schwenkbaren . Waagebalken befestigt.
Die beiden Schenkel der U-Rohre weisen unterschiedliche Temperaturen auf und vollziehen
dementsprechend unterschiedliche Längendehnungen. Die schwenkbaren Waagebalken dienen
daher zum Ausgleich dieser unterschiedlichen Längendehnungen. Auch bei dem Dampferzeuger
nach der Erfindung wird von U-Rohren Gebraüch.@gemacht, wobei die im wesentlichen
senkrecht verlaufenden, vom Arbeitsmittel durchsetzten Parallelrohre jeweils mit
einem U-Schenkel vor und hinter der Trennwand verlaufen. Zwischen den Schenkeln
befinden sich dabei ebenfalls, gegen unmittelbare Wärmestrahlung abgeschirmt, Halteteile
und Versteifungsglieder. Den bekannten Anordnungen gegenüber wird aber jetzt eine
gleichmäßige Temperaturverteilung auf die gesamte Trennwand herbeigeführt, so daß
damit einer Gefahr thermischer Verformungen der Trennwand weitgehend vorgebeugt
wird. Demgemäß besteht die Erfindung. darin, daß die nebeneinanderhängenden --Rohre-
so angeschlossen sind, daß sie in unmittelbarem oder periodischem Wechsel steigend
und fallend durchströmt werden.
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Wenn also in den beiden Schenkeln eines U-Rohres unvermeidlich unterschiedliche
Temperaturen herrschen, so gelingt es auf diese Weise trotzdem, für die gesamte
Anordnung gleiche - Temperaturen zu schaffen, denn für die verhältnismäßig große
Fläche der Trennwand liegen die Stellen unterschiedlicher Temperatur stets so dicht
beieinander, daß, im ganzen gesehen, eine gleichmäßige Temperaturverteilung eintritt.
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Die vor und hinter der Trennwand dicht an dicht angeordneten Rohre
schützen die Halterungs- und Verankerungskonstruktion weitgehend gegen Flammeneinstrahlung
und Beheizung. Dehnungskräfte, die eine Ausbiegung und Verwerfung der Wand- bewirken
könnten, werden dadurch kompensiert, daß in jeder Rohrreihe Aufwärts- und Abwärtsströmung
abwechseln.
Die unteren Umkehrenden der U-Rohre können dabei mit Vorteil als elastische Dehnungsschleifen
ausgebildet sein.
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Die Halterungen zwischen den beiden Rohrreihen lassen sich so gestalten,
daß einzelne Rohre sich in ihrer Längsrichtung frei ausdehnen können, an einem Heraustreten
an der Rohrwand aber gehindert werden.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, zusammengehörige Schenkelrohre
seitlich so gegeneinander versetzt auf Vorder- und Rückseite der Trennwand anzuordnen,
daß aufwärts bzw. abwärts durchflossene Schenkelrohre einer U-Schleife vor der Trennwand
und gleichsinnig durchflossene Schenkelrohre einer anderen U-Schleife hinter der
Trennwand jeweils genau hintereinander liegen. Eine solche Anordnung hat besondere
Bedeutung für die Befestigung der Trennwand an den Rohren, da auf diese Weise stets
genau an der gleichen Stelle der Vorder- und Rückseite der Trennwand gleiche Temperaturen
herrschen und dementsprechend auch die thermischen Längungen der Rohrschleifen einander
gleich sind.
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Seitlich nebeneinander hängende Rohre sind unter Beibehaltung des
Prinzips nach der Erfindung stets gegensinnig, hintereinander hängende, d. h. auf
der Vorder- und auf der Rückseite der Trennwand verlaufende Rohre demgemäß jeweils
gleichsinnig vom Arbeitsmittel durchsetzt. Selbstverständlich kann der gegensinnig
erzwungene Strömungsverlauf auch gruppenweise wechseln, ohne sich dabei auf jeweils
ein einziges Rohr zu beschränken.
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Die beiden Rohrreihen können in einem gewissen Abstand von den äußeren
Begrenzungswänden der Brennkammer endigen, um eine Zugänglichkeit des Raumes zwischen
den beiden Rohrreihen und der darin befindlichen Halterungskonstruktion zu erreiehen.
Die gleichsinnig durchströmten Rohre lassen sich in ihrer Gesamtheit oder abschnittsweise
fest miteinander verbinden, d. h., abwärts durchströmte Rohre, die gleiche oder
annähernd gleiche Temperaturen aufweisen, und ebensolche aufwärts durchströmte Rohre
können jeweils insgesamt oder gruppenweise zusammengefaßt werden, um dadurch eine
zusätzliche Steifigkeit der gesamten Trennwand zu erreichen. Dabei wird übrigens
die eigentliche Trennwand überwiegend durch die beiden Rohrwände gebildet, zwischen
denen sich lediglich Halteteile, also selbst nicht unmittelbar wandbildende Elemente
befinden.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die
Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen
Teilen in stark vereinfachter, zum Teil schematischer Darstellung. Gleiche oder
einander entsprechende Teile sind in sämtlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Die F i g. 1, 2 und 3 zeigen den Feuerraum eines Großkessels in drei
zueinander senkrechten Schnittdarstellungen. Der rechteckig gestaltete Feuerraum
1 ist durch die Trennwand 2 in die beiden Brennkammern 3 und 4 unterteilt. Nach
unten hin schließt sich an den Feuerraum 1 ein gemeinsamer Aschentrichter 5 an.
Die beiden Feuerraumhälften sind mit Brennern 6 und 7 versehen, die eine Beheizung
mit Kohlenstaub, Öl- oder Gasflammen ermöglichen.
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Die Trennwand 2 weist auf ihrer Vorder- und Rückseite je eine Rohrreihe
8 und 9 auf, von denen jedes einzelne Rohr den Schenkel eines U-Rohres
bildet. Die untere Verbindung der U-Schenkel 10 ist als Dehnungsschleife ausgebildet.
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Die einzelnen Rohre sind an einen Eintrittsverteiler 11 und
einen Austrittssammler 12 in der Weise angeschlossen, daß sie vom Arbeitsmittel
in der oben beschriebenen Weise abwechselnd durchsetzt werden. Wie insbesondere
F i g. 4 erkennen läßt, sind dabei die U-Rohre mit ihrer unteren, als Dehnungsschleife
ausgebildeten Verbindung so schräg gegeneinander versetzt, daß jeweils gleichsinnig
durchströmte Rohre hintereinanderliegen. Die Strömungsrichtung in den Rohren ist
in F i g. 4 jeweils durch einen Punkt bzw. ein »x« gekennzeichnet, um damit aufwärts
und abwärts durchströmte Rohre voneinander zu unterscheiden.
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Wie die F i g. 2 und 3 erkennen lassen, ist die Trennwand 2 mit einer
Haltekonstruktion versehen, die Streben 13, 14, 15 und 16 enthält.
Dabei kann es von Vorteil sein, jeweils alle oder einen Teil von Rohren gleicher
oder annähernd gleicher Temperatur zusammenzufassen. So können beispielsweise abwechselnd
Streben mit abwärts durchflossenen und andere Streben mit aufwärts durchflossenen
Rohren verbunden werden.
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Eine derartige Verbindung ist rein schematisch aus F i g. 5 zu ersehen,
wo ,ein vor der Trennwand befindliches Rohr 18 gleichsinnig durchströmt und
damit auch mit etwa gleichartigem Temperaturverlauf an dem Halteteil 19 befestigt
ist. Die Rohre 17 und 18 hängen von der Feuerraumdecke herab und tragen ihrerseits
die Halterungskonstruktion. d. h. den Halteteil 19.