DE1426623A1 - Wasserrohr-Dampferzeuger mit Naturumlauf - Google Patents

Description

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HENSCHEL - WERKE Kassel, 27. Januar 1965

Aktiengesellschaft Dä/Pf

EK 2160

Wasserrohr-Dampferzeuger mit Naturumlauf

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger mit Naturumlauf, dessen Heizfläche aus vornehmlich vertikalen Wasserrohren besteht. Solche Dampferzeuger besitzen zumeist eine Obertrommel als oberen Dampfsammelraum und eine Untertrommel als Wasserverteiler; zwischen diesen beiden Kammern sind die Wasserrohre als Heizfläche angeordnet. Oftmals münden die Wasserrohre nicht unmittelbar in die Trommeln, sondern in Sammler oder Verteilerrohre, die ihrerseits in die Trommeln führen; hierbei kann auch auf die Anordnung einer Untertrommel ganz verzichtet werden.

Die dampfbildende Heizfläche derartiger Dampferzeuger besteht im allgemeinen aus einer Strahlungsheizfläche und einer anschließenden Konvektionsheizflache. Die erstere wird aus den Wasserrohren gebildet» die den Feuerraum umgeben-, hierbei sind die Rohre meist dicht an dicht zu Rohrwänden angeordnet oder es werden Flossenrohre verwendet und diese ebenfalls zu Rohrwänden zusammengeschweißt.

Die Konvektionsheizflache besteht dagegen aus einem oder mehreren Rohrbündeln, die aus den fluchtend oder versetzt angeordneten Wasserrohren gebildet werden und die von den heißen Rauchgasen - vornehmlich im Querstrom zu den Wasserrohren - durchströmt werden. Lediglich Trenn- oder Außenwände werden manchmal auch aus weitgehend gasdichten Rohrwändetf gebildet.

Da der Wärmeübergang von den heißen Rauchgasen auf die Wasserrohre bei gleichem Temperaturgefälle mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit der Rauchgase stark ansteigt» strebt man allgemein eine höhe Seschwindigkeit der durch das Rohrbündel strömenden Rauchgase aa. Dies kann jedoch nur schwer verwirklicht werden; es mivd bis au einem

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gewissen Grad meistens dadurch erreicht, daß in die Rohrbündel besondere Führungsbleche oder Führun^swände aus Schamottsteinen eingebaut "werden. Die Rauchgase beaufschlagen dann bei einer Durchströ-" mung nur einen Teil des Rohrbündels, während die restlichen Rohrbündelteile nach einer Umlenkung der Rauchgase bei der zweiten oder gar dritten Dürchströmung der Rauchgase berührt werden. Großer Raumbedarf und baulicher Aufwand, zusätzliche Baukosten - damit auch räumlich groß bauende Kessel - sind Folgen solcher Maßnahmen* obgleich durch eben diese Maßnahmen trotz allem nicht die gewünschte fl/ärmeausbeute erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kessel der anfangs genannten Art zu schaffen, der die vorher beschriebenen Nachteile nicht aufweist. Dieser Kessel soll, bei Wahrung der diesem Typ eigenen, bekannten Vorteile, eine überdurchschnittlich kompakte Bauweise und gleichzeitig vergleichsweise hohe Wirtschaftlichkeit aufweisen. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Die Erfindung besteht darin, daß bei Kesseln der anfangs genannten Art die Berührungsheizfläche durch Hintereinanderreihen von im wesentlichen ebenen, weitgehend gasdichten Rohrwänden gebildet wird, derart, daß jeweils zwischen diesen Wänden schmale, über die gesamte Rohrlänge reichende Gassen entstehen, die, durch - über die ganze Rohrlänge reichende - etwa rohrdurchmesserbreite Öffnungen in jeder Wand, von den Rauchgasen quer zu den Rohren durchströmte, hintereinandergeschaltete Feuerzüge bilden.

Die Erfindung kann so ausgestaltet werden, daß anstelle der in den Rohrwänden vorgesehenen Öffnungen jeweils" die Rohrteilung an dieser Stelle größer als derRohrdurchmesser ist, so daß ein gitterartiger Durchgang in der Rohrwand entsteht, durch welchen die Rauchgase in lie nächste Gasse gelängen.

Durch diese Ausführung.der Konvektiönsheizflache wird erstens eine besondere kompakte Anordnung der Heizfläche erreicht; sodann kann ler schmaleSpalt zwischen den Rohrwänden als Strömungsquerschnitt ier *Rauchgaae beliebig klein und damit die Rauchgasgeschwindigkeit

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entsprechend groß gemacht werden. Dies bedeutet für den Wärmeübergang folgenden Vorteil:

Durch den schmalen, die Strömung weit auseinanderziehenden Spalt sowie gleichzeitig dadurch, daß bei diesen fluchtenden Anordnungen der Rohre das Verhältnis der Längsteilung der .Rohre zum Rohrdurchmesser gleich Λ ist. wird in optimaler Weise die Ausbildung einer kalten, die Heizfläche berührenden Grenzschicht vermieden und damit bei gleichem Temperaturgefälle und gleicher Strömungsgeschwindigkeit ein annähernd gleicher Wärmeübergang wie bei versetzter Anordnung der Rohre erreicht. Es kann aber durch die einfache Steigerung der Rauchgasgeschwindigkeit, die bei ausgeführten Anlagen beispielsweise auf den fünffachen «Vert der üblichen Strömung durch Rohrbündel erhöht wurde, der Wärmeübergang und damit die Wirtschaftlichkeit der Kesselanlage bedeutend verbessert werden.

Schließlich ist es bei der erfindungsgemäßen Anordnung ebenfalls leicht möglich, den Spalt zwischen den Rohrwänden von Gasse zu Gasse enger auszuführen, um auf diese Weise trotz fortschreitend abnehmender Temperatur und damit abnehmendem Volumen der Rauchgase eine annähernd konstante Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen.

Die Wasserrohre, aus denen die Rohrwände gebildet werden, sind in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung oben und unten auf einen kleineren Rohrdurchmesser eingezogen und in die Ober- und Untertrommel, bzw. entsprechende Sammler oder Verteiler eingewalzt oder eingeschweißt. Die Wasserrohre können mit entsprechenden Sammlern auch in der Weise zu den einzelnen Rohrwänden zusammengeschweißt werden, daß diese getrennte Bauelemente sind, getrennt gefertigt und dann durch Verbindungsrohre zusammengebaut bzw. an die Obertrommel angeschlossen werden können.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Dampferzeuger in Zweitrommelbauweise mit erfindungsgemäßer Heizflächenanordnung5: c

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Pig» 2 einen Querschnitt des Kessels nach Fig. 1; Fig» 3 die Einzelheit des Rohreinzuges;

Pig. 4 einen Dampferzeuger in Eintrommelbauweise mit erfindungegemäßer Heizflächenanordnung, und

Fig! 5 schließlich einen Querschnitt des Kessels nach Fig. 4. .

Bei dem Dampferzeuger in Zweitrommelbauweise mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Heizfläche, mit sweiflutiger Abströmung der Rauchgase, ist der Brenner mit 1 bezeichnet. Der Feuerraum 2 wird von den Rohrwänden 3 und 4 sowie den Stirnwänden 5 gebildet. Durch Lücken 6 in den Rohrwänden 3 und 4 gelangen die Rauchgase in die erste Gasse 7, durchströmen diese und werden über die folgende Lücke 8 in die nächste Rauchgasgasse 9 geleitet. Hierbei ist die Gasse 9 wegen des abnehmenden Volumens der Rauchgase enger als die Gasse 7 ausgeführt. Das gesamte Rohrsystem wird von dem Rauchgasmantel 10, der Isolierung 11 und der Verkleidung 12 umhüllt.

In Fig. 2 ist der Querschnitt dieses Kessels dargestellt. Die Wasser rohre sind, wie aus Fig. 3 zu ersehen, oben und unten an den Enden auf einen kleineren Durchmesser eingezogen und in die Obertrommel bzw. Untertrommel 14 eingeschweißt oder eingewalzt.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgeraäße Ausführung der Konvektionsheizflache an einem Kessel mit nur einer Trommel und mehreren Verteilern bzw. Sammlern. Die Rohrwände 21 und 22 bilden zusammen mit den Stirnwänden 23 den Feuerraum 24. Der Brenner ist hier mit 25 bezeichnet. Die Konvektionsheizflache besteht aus den Rohrwänden 26 bis 29; diese sind so angeordnet, daß zwischen je zwei Wänden die engen Bauchgasgaseen 30 entstehen. Die spaltförmigen Lücken 31 in den Rohrwänden sind jeweils an den gegenüberliegenden Seiten angeordnet, so daß die Rauchgase nacheinander alle Gassen 30 durchströmen müssen.

Im actiematiechen Querschnitt (Fig. 5) des Kessels nach Fig. 4 erkennt man, daß {jede der Rohrwände 26 bis 29 als ein eigenes, su einer Baueinheit zusammengefaßtes Wandelement ausgebildet ist. Dies wird

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erreicht, indem die vertikalen, vollkommen geraden Wasserrohre 32
jeweils oben in den Sammler 33 und unten in den Verteiler 34· eingeschweißt sind. Sammler und Verteiler sind gleiche Bauteile, desgleichen sind die tfandelemente 26 bis 29 untereinander gleich. Die Verteiler 34- sind untereinander durch die Rohre 35, die Sammler durch
die Rohre 36 mit der Trommel 37 verbunden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Dampferzeuger rait Naturumlauf und vornehmlich vertikalen (Wasserrohren als Heizflächen, Obertrommel äLs Dampfsammeiraum sowie Untertrommel oder entsprechenden Verteilerrohren für die Wasserverteilung, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsheizfläche durch Hintereinanderreihen von im wesentlichen ebenen, weitgehend gasdichten Rohrwänden gebildet wird, derart, daß jeweils zwischen diesen Wänden schmale, über die gesamte Rohrlänge reichende Gassen entstehen, die, durch - über die ganze Rohrlänge reichende - etwa rohrdurchmesserbreite öffnungen in jeder Wand, von den Rauchgasen quer zu den Rohren durchströmte, hiritereinandergeschaltete Feuerzüge bilden.

   Dampferzeuger nach Anspruch 1_fdadurch gekennzeichnet, daß anstelle der in den Rohrwänden vorgesehenen öffnungen jeweils die Rohrteilung an dieser Stelle größer als der Rohrdurchmesser ist, so daß eiß gitterartiger Durchgang in der Rohrwand entsteht, durch welchen die Rauchgase in die nächste Gasse gelangen.

   Dampferzeuger nach, den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Querschnitts der Gassen stoisches den Rohrwänden in Richtung der Raushgasströmung von Zug sra Sug stufenweise abnehmen.

   Dampferzeuger nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Sohrwände als in sich geschlossene Bauelemente aus geraden, vertikalen, 4ieht aneinandergereihten Bohren zusammengesetzt sind, die au ihren iiängsenden auf einen kleineren Durchmesser eingezogen und in gemeinsame Verteilerrohr bzw. Sammler eingeschweißt sind. -·'·'■

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