DE1401314A1 - Dampfkessel in Zweizugausfuehrung fuer fluessige und gasfoermige Brennstoffe mit rotationssymmetrischer Rauchgasfuehrung - Google Patents

Description

• Da_iipfkessel in Z-jeizuga:asfUhrung für

  flüssige und -asförlnige Brennstoffe

  mit rc>:tatioi.-.ssy;:netriscizer Hauchgas-

  führun

  Die vorliegende Erfindung betrifft mit flüssigen -und gasförmigen Brennstoffen beheizbare Dampfkessel zur Erzeugung von Dampf und bezieht sich insbesondere au- die Ausbildung von ren_Zk.am@~er und Hauchgaszügen.
• Dampfkessel mit zylindrischen und kot,.isciien Uinlrehrbrennkaiiiraern sind bekannt, die nach dern- soG. Dreizugprinzip arbeiten und deren dritter Zug sotR:ohl achsparallel als auch schraubenlinienför-::ü# ausgefüiir t sein kann.
• Diese bekennten Dampfkessel haben aufgrund ihrer hohen rauchgassei-cigen Druckverluste die Dachteile, dass sie nur mit Spezialf'berdruckbrennern betrieben werden können und beim Start einen sehr hohen Zünddruck erzeugen, der das Anfahren dieser Kessel besonders erschirert und dazu besondere Vorrichtungen notwendig macht. Als weitere Nachteile stellten sich heraus, dass die Umkehrflamme den Brennerkopf einer übermässig starken Wärmebeanspruchung aussetzt, die nach kurzer Zeit zu Deformationen des Brennerkopfes und damit zu einerungenügenden Verbrennung führt und dass die Umkehrflamme das FlaL%.-urohr nicht vollständig und gleichmässig ausfüllt, was

  stark unterschiedliche i"Tärmebels,stungen und damit `:.rilespc@nilun:e_@

  des Flammrohres zur Folge hat.

  Neben dem grossen baulichen z,uf:@Tand, sowohl im IIinblich auf i.1a-

  terialbedarf als auch auf die Fertigung, haben diese Kessel nur.

  einen schmalen Leistungsbereich und ein ungünstiges Schwachlast-

  verhalten. husserdem neigen sie stark zur Rußbildung, was durch

  schlechte Iieinigungsmöölichkeit noch zu besonderen trsch@rrernissen

  führt.

  Die valiegende Erfindung resultiert aus der _nufgabenstellung, einen

  Kessel reit breitem Leistungsbereich, bei annähernd gleicher Abgas-

  teriperatur unter Vermeide ng der aü bekannten Kesseln auftretenden

  Nachteile, zu schaffen, mit dem eine wir t schal tliche o L ti=ia 1e ruß-

  freie Verbrennung in der Brennkammer und den nachgeschalteten Zügen-

  erzielbar ist, Wobei die Lussenabmessüngen des _?_essels sufgruzd der

  speziellen Zweizugbauweise ein i;Iinimum ergeben.

  Diese Aufgabe ist gemäss Erfindunö mit einem 1essel gelöst, der

  im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass der Bremser in

  eine Brennkammer ragt, die anöenähert kugelähnliche Gestalt besitzt

  und der Brennermündung gegenüberliegend` eine gegenüber dem Kanner-

  auerschni tt verengte-.bzugsöffnung aufweist, die in eine ströriunL-;s-

  technisch besonders günstig ausgebildete Umlenkkammer führt, an die

  sich mindestens ein mit@Turbulenzkonstanthaltern versehener, die

  Brennkammer umfassender zylindrischer Rauchgaszug anschliesst. Die

  ganze R auchäasfiI,lru?1; im 1. und 2. Zug ist rotationssymetrisch auf-

  gebaut. -

  Durch die angenäherte Kugelform der Brennkammer, bei der also ein

  grosses Voluien mit minimaler Oberfläche, d.h. hier Brennkarmer-

  :isandun@_;, ui-i,-_eben ist, wird bei eurem hohen Feuerraumbelastungen

  eine optiuiale Verbren.nun#7 und eine maximal e thermische -,tDeatif-

  sc@21@!@_:;: derre@@= Die damit erzielte

  ,t e ':=,r_ae-iiber#ra,uar.; in derrei@.nküm@üer -,crird nun ebenfalls in

  den nachfolgenden "L'Lau cigaszü gen dadurch b e@rirkt, dass die aa u ch-

  @ase aus der Brennkammer i 'n einer verengter Abzugsöffnung beschleu-:

  ni;3, t werden, unmittelbar dahinter auf eine Wand stossen und ur.ge-

  1onkt :werden, ztras ia t der Erzielung diner grossen Turbulenz ver-

  bunden ist.

  B@.n?.ch Yrerden die Uauchgase vor Eintritt in -den.. nachgeschalteten

  lug wieder beschleunigt und zwar derart, dass in- Raucigasri ngraum

  an jeder Stelle turbulente Strömung herrscht, was durch ents:ore-

  . _ ende Bemessung des- 2i_ngre.unströrciu ngsauerschYnittes erzi clt -wird.

  Infolge der und die dadurch bedingte Geschz@:rin-

  gehen und die trömun`

  d@g?;_e# v#rii#de die Turbulenz verloren

  laminar weräen, was zu einer starken LIbnahme des spezifischen ;'äre-

  wbera:.zes z@ihren v)riirde. Um den Umschlag von der turbulenten in die

  la@@i@.r e Strömung zu verhindern, werden erfindunksgemäss Tlurbulenz-

  konstanthalter in die der

  nachgesc_-ialteten Züge einge-

  setzt, die , die S trö:unv turbulent halten und .die zugleich die Luf-

  gabe haben, die Ver;rei l zeiL r n den der Brennkarnuzer nachgeschalteten

  .Zug bzw. den Weg des Raucigases variieren zü- können, denn durch die

  Variation der- 'TNrs:eilzei-c ist es möglich, den LLeistun greich

  eines Eeizkesselgrundt@@ pes bei- Blei eher Heizfläche ;iie.-_.Ltlich zu

  vergrössern, bei, etwa gleicher unveränderlicher .47--bgastemperatur,

  ;Tobel durch die Turbulenzkonstan@;,,_21 tc-r der @idei°stanä den Z-@@gen

  ve=C-adert _ usiG_ d?- e@leil i:e_1 @e err2i7_y@bel a t'Zz1" :.._ ,c^,.c8 t :@rerden

  Diese Elemente erzeugen a7asserdem einen besti=iten vorgesehenen

  Druck in der Brennkammer., der den optimalen husbrand des Brenn-

  tto--Fes fördert und. eine gleichmässige Iliauchgasbeaufsehlaögung.-

  des nachgeschalteten zliuge-s sicIaerstellt. Diese Veränderung des

  Leistungsbereiches kann auch dazu ver«rendet werden.-, die Kessel-

  leistung veränderten Bedingungen. im Betrieb gut anzupassen.

  Um -den W.nddruck niedrig zu halten, Fulsationen zu vermeiden und

  ein weiches Anfahren zu `ewährleisten,wird zweckmässig i m Kessel

  . ein rauchgasseitiger Bypass voröesehen, der im Moment des ,nd ens

  schnellen Druckausgleich zwischen der Brennkarwer und dem Kessel-

  austritt .gew`"hrleistet und der- so gross bemessen ist, dass im Be-

  trieb durch B1endenwirkung nur ein unwesen-clicher Teil der #tauch-

  gase durch den Bypass zum 2Lesselaustritt gelcxigen kann.

  .Inhand einer zeichneri`sch=en Darstellung. warde_a zwei "lisü@hruxibs-

  Beispiele von Dampfkesseln näher erläutert: .

  In dieser Dar=stellung zeigt die .

  Fig. 1 einen 'Schnitt durch den Kessel längs Linie II - II

  in Figä 2-

  Fi g. 2 einen Schnitt durch den Kessel längs Linie I - -I

  in Il iQ. -l.

  xig. 3 einen. Schnitt durch den Kessel, in dem der 2. Zug 21s

  Doppelzug dargestellt ist;- .

  .F ig.. 4 zwei

  der Turbulenzko.äst-ant-

  3

  halt-er--; . -

  Fig.. 6 zwei weitere Anordnunösmöglichkeitan der Turbulenzkon-

  `l -

  stan.thalt er.

  Wie Fig. 1 zeigt., ist die Brennkam@rrer 1 .angenähert kuJ@elä?2ili eh

  2usgebl@dei, und i-Llit einem stirnseitig angeordneten 3reuner 2 ausge-

  .stattet. Diese BreinnkaLim:er 1 ist allseitig mit einem Wassermantel

  3 umgeben, der gegenüber der -Bremermündung eine t._bzugsöfffnung 4

  aufweist, :die in bezug auf der Bren: nerraumauer schnitt verengt ist.

  1

  .-Diese Ö.nung 4 führt- in eine Uralenkkar.mer 5, die von -den Wasser-

  mänteln 3 und 6 umgeben ist und die in den -_2auchgaszug 7 übergeht.

  In dieseza, Zui. 7 sind die sog. Turbulenzkonstanthalter- 8 rings um

  den gaizen Wassermwitsl 3 angeordnet. Diese Turbulenzkonstanthal-

  ter 8 bestehen entvieder aus kreisringabschnittförmigen Blechen, die

  durch Verbindungselemetlte im. Verband gehalten werden. Diese Ver-

  bände können verschiedenartig zusammengestellt sein, wie das bei-

  spielsweise die ig. 4 und 5 zeigen, oder aus gestanzten'Blechstrei-

  fen, wie sie beispielsvreise in den. FiG. 6, 7 dargestellt sind.

  Die beiden Wassermäntel 3 uuld 6 sind durch wasserführende Stege 11

  und: 31' verbunden, während die Brennkammer 1 durch eine -Kurzschluß-

  leitung 1o, einen sog. Bypass, unmittelbare Verbindung-zum-Abzug 7

  hat. Jei -cerhin sind am Kessel, wie üblich, Dampfentnahme- und Spei-

  sestutzen 12/13 vorgesehen. Der Kessel gemäss Fig. 3 hat im.Prinzip

  den gleichen' nufbau, nur dass herbei der Umlenkraum -5 in einen Bauch-

  gasdoppelzug 7' übergeht. - -

  Bei optimaler Hauchgasausnutzung zeigt ;die es Ausführungsbeispiel

  ausserordentlich kleine äussere Kesselabmessungen.

  In dieser Fig. 3 ist auf die Darstellung der Turbulenzkonstanthalter

  verzichtet, die in den Zügen 7# in gleicher Weise angeordnet- wären,

  -wie im Zug 7 der Fig. 1. - -

  Bei dieser erfindungsgemässen. Kesselausbildung brennt die Brenner-

  flamme in-die angenähert kugelähnliche Brennkammer 1 hinein, mit

  der- für eine optimale Verbrennung des Brennstoffes gesorgt ist.

  Die Gase werden durch die Kugelform teilweise umgelenkt, so dass

  ünverbran-.#zte Teile wieder in-den Flammbereich hoher" Tmmperatur =

  zurückgeführt -und vollständig verbrannt werden. Beim Austritt aus

  der Brennkarmler 1 durch die verengte Öffnung 4 gelangen die Rauch-

  gase in die LTmlenkka.-mer, wo sie auf" die fand 5 1 stossen und ab-

  bzw. umgelenkt werden, was mit einer starken Durchwirbelung ver-

  bunden ist. .

  I)i ese im Hinblick auf den@är@eüberganb azizustrebende Turbulenz

  wird weiter aufrechterhalten durci Beschleunigung beim Übergang in

  die l#auch`aszü:-e und in diesen durch die erfindungsgemässe Anord-

  nung der beschriebenen mlurbulenzko_istanthalter 8, die in den -IL:L'auch-

  äaszügen anveordnet sind.

Claims (1)

1. :@ @ S P .3. L.T C t1 -E 1.. Dampfkessel. zur 4 erbrem-zun@ von f@ü ssi.Vn , und -gasförmgen 3rennstoffeiz-, die durch einen stirnseitig ange@iordneten Brenner zufü.hrbar :s±n:ddadurch gekennzeichnet;, dass dez Brenner (2.) in eine (1) ragt., di-e angenähert kugelähnliche r-e-stält :hat, und :der -Brennmündun@ä, -gegenüber- lieöend eine g@eg:eniib-e.r dem .Kamuernueschnitt verengte Ab- zugsöffnung g .(-4) -aufw-e:st-, -die :in. eine Uhlenkkammex (5/5') . führt., an die Bi:ch mindastene ein mit Turb_ulen;zkonstant- haltern (8) rversehen.e:r:, die Brennkammer (1) um=fassender zy- lindrishher Rauchnas_zug ,(7,/71) auschlz-esst.p . 20 -Dai_..)fkesse.l n#,9:ch Anspruc1i l .d=adurch ;gekennz=eichnet,, dass die s,1auchbaszüg=e =-t-ationssym.et.risc'_n sind. 3. Dampfke=ssel nach knsp@rach 3 und 2 :dadurch g@ekennzeichn:et, dass das hauchbassy _stem >Exz=entris=ch im K-esselzyUnder ange- ordnet ist-. 4-o Dampfkess-el nach .Änsnruch - 5 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Brennkanmer .(1,).md -aauchgaszüö:en =(7./7" eine .Kurz- schl.ui3leit@a.g (lo,/lo-t) vorgez@ehen ist, die in d orderen Teil der _;r enhkammer 1) .;,iidet. .