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@ROMMELLOSER STELLROHRKESSEL MIT NATÜRLICHEM UMLAUF Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf Dampfkessel, insbesondere auf trommellose Steilrohrkessel
mit natürlichem Umlauf.
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Mit besonderem Erfolg wird der erfindungsgemäße Steilrohrkessel mit
Luftdruck aufgeladen oder in offener Auslegung betrieben.
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Die Steilrohrkessel in Zweizugausführung einschließlich der Kessel
mit einer vereinten Trennwand zwischen dem Feuerraum und dem Berührungsschacht sind
allgemein bekannt.
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Die breite Anwendung von Membranfeldern in diesen Kesseln hat zur
Entstehung der rückseitigen Rohrwände geführt, die auch die Funktion der Trennwand
zwischen dem Feuerraum und dem Berührungsschacht übernehmen.
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Bekannt ist auch eine Kesselbauert mit U-Rauchgasströmung, bei der
der Kessel einen im horizontalen Schnitt ringförmigen Feuerraum besitzt (s. beispielsweise
den sowjetischen Urheberschein Nr. 111 463. Kl. 13a, 18 aus des Jahre 1956). In
diesem Dsmpfkessel ist der Berührungsteil in einer zylindrischen, durch eine innere
Feuerungsrohrwand gebildeten Gaszug angeordnet und es besteht dabei eine Längsumströmung
der Berührungsheizflächen.
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Bekannt geworden sind auch Ausführungen eines trommellosen Steilrohrkessels
mit natürlichem Umlauf, bei dem die Abscheidung des Dampf-Wasser-Gemisches sich
nicht in den Tro@@@ln vollzieht, sondern in einzeln stehenden, vertikalen
Zyklonabscheidern,
welche mit waagerechten, üblicherweise im Nennwasserstandbereich liegenden Rohren
(Reserveräumen) verbunden sind (s. beispielsweise den sowjetischen Urheberschein
Nr. 122 754, K1.13a,7/60).
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Beim Fertigstellen der bekannten Steilrohrkessel mit natürlichem
Umlauf treten Schwierigkeiten auf, da dieser Vor gang sich durch einen hohen Arbeitsaufwand
und einen großen spezifischen Metallverbrauch auszeichnet, weil eine Mehrzahl Von
sich unterscheidenden Elementendarunter auch gleicher Zweckbestimmung zur Anwendung
kommt @ und die Ausbaureparatur der Kessel äußerst kompliziert ist.
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Es treten auch beim Betrieb des Kessels unter Aufladeluftdruck oder
in einer offenen Ausführung die Schwierigkeiten auf, die mit der unvermeidlichen
Abdichtung der großen Baufläche des Kessels sowie mit der notwendiger Warmverkleidung
der Bedienungsplätze und der Arbeitsatellen für Reparaturdurchverbunden sind.
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In vorhandenen Ausführungen des trommellosen Steilrohrkessels mit
natürlichem Umlauf ist es unmöglich, die waagerechten Wasserrohre (Reserveräume)
als Tragüberdeckung des Kessels auszunutzen.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Entwicklung eines
betriebssicheren trommellosen Steilrohrkessels mit natürlichem Umlauf, der bei einem
relativ geringen Metallaufwand einfach in seiner Fertigstellung ist, dessen Aufbau
die
Kesselreparatur en nach dem Ausbauverfahren durchführen läßt.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines vorzugsweise
für Betrieb unter Aufladeluftdruck und in offener Ausführung vorgesehenen Steilrohrkessels
mit natürhohem Umlauf, der eine geringe abzudichtende Baufläche besitzt und keine
kostspielige Wartung und Reparatur erfordert.
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In voller Übereinstimmung mit den erwähnten Zielen wird ein trommelloser
Steilrohrkessel mit natürlichem Umlauf vorgeschlagen, dessen abgeschirmter Feuerraum
einen Ringquerschnitt in waagerschter Ebene aufweist.
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Der erfindungsgemäße Berührungsschacht des Kessels weist einen waagerechten
Ringquerschnitt auf und befindet sich in
einem durch innere Brennkammerrohrwand begrenzten Raum. DadenD bei werden im mit
Berührungsschacht umgebenen @nnenraum die Bedienungsbühnen des Kessels angeordnet.
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Der längs senkrechter Kesselachse vorhandene freie Raum, der im Ober-
bzw. Unterteil des Kessels leicht zugänglich ist, vereinfacht die Wartung der Berührungsheizflächen.
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Dieser Raum kann auch als Arbeitsstelle bei Reparaturdurchführung
sowie zur Trassierung der Impuls- und der anderen Verbindungen des Kessels ausganutzt
werden.
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In einer bevorzugten Ausführung des Kessels werden waagerecht @@
überein ander liegende toroidale Sammler, von denen der untere als ein den Wasserstand
im Kessel stabilisierender Raum ausgenutzt wird und sich im Bereich des Nennwasserstandes
befindet
und der obere einen Dampfsammler dar stellt, und Verbindungsroh:re zwischen diesen
Sanmlern selbst sowie zwischen den Sammlern und den äußeren senkrechten Hauptdampfabscheidern,-
die eine Fortsetzung der Fallrohre sind, als eine tragende räumliche Überdeckung
des Kessels vorgesehen.
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Da gleiche Elemente die Funktion der Dampf-Wasserräume und der tragenden
Überdeckung des Kessels übernehmen, vermindert sich die Zahl der sich unterscheidenden
Bauteile im Kessel und nehmen somit auch der Letall- und Arbeitsaufwand bei dessen
Fertigstellung und Reparatur ab.
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In einem Kessel einer Dampfleistung ron über 200 t/h werden zweckmäßigerweise
die Fallrohre, welche gleichzeitig die Haupttragsäulen des Kessels als Baukonstruktion
sind, nicht nur am Außenumfang des Kessels, sondern noch am inneren Kesselumfang
angeordnet.
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Diese Anordnung der Fallrohre läßt die Spannungen in der tragenden
Überdeckung des Kessels wesentlich herabsetzen und die Belastung des Kesselsfundamentes
gleichmäßiger verteilen.
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Beim Vorhandensein im Kessel eines hochverdampfenden Ekonomisers
ist es zweckmäßig, das Dampf-Wasser-Gemisch nicht den Hauptdampfabscheidern zuzuführen,
sondern für eine vorläufige Abscheidung die Verbindungsrohre zwischen dem oberen
und unteren toroidalen Sammler , die Konstruktionselemente der tragenden Überdeckung
sind, auszunutzen.
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Eine Vorabscheidung des Dampf-Wasser-Gemisches, das aus
dem
hochverdampfenden Ekonomiser zufließt, erleichtert die d;e Arbeitsverhältnisse für
Hauptabscheider und führt folglich zur Verkleinerung des Durchmessers der letzteren
oder deren Anzahl.
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Nachstehend wird die Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen angeführt.
Dabei zeigt:
Fig. 1 Längsschnitt durch erfindungsgemäßen trommellosen Steilrohrkessel in schematischer
Darstellung; die Fig. 2 Draufsicht des Kessels und waagerechte Schnitte;
Fig. 3 Längsschnitt durch den Feuerraum mit Eineng@ung; erste Veriante; Fig. 4 denselben,
zweite Variante; Fig. 5 Wasserkreislauf im Kessel in schematischer Darstellung;
Fig. 6 Einzelteile des Wasserkreislaufes;
Fig. 7 Längsschnitt durch den Kessel mit am inneren Kreisumfang angeordneter Zusatzreihe
von Fallrohre-Tragsäulen, erste Ausführung; Fig. 8 Schnitt VIII - VIII der Fig.
7;
Fig. 9 Längsschnitt durch den Kessel mit am inneren Kreisumfang angeordneter Zusatzreihe
von Fallrohre-Tragsäulen, zweite Ausführung; Fig. 10 Schnitt X - X der Fig. 9.
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Der erfindungsgemäße Kessel weist einen Feuerraum 1 mit Ringquerschnitt
in waagerechter Ebene (Fig. 1, 2) auf.
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Die Wandung des Feuerraumes bilden die Außenabschirmung 2 und die
Innenabschirmung 3 (beide Rohrschirme sind allseitig geschweißt), die mit unteren
und oberen Sammelleitungen 4 und 5 in Steigkreislauflinien zusammengestellt @ind.
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Ein Teil der Rohre in Außenrohrwand 2 am Kesselunterteil ist zwecks
tangentialer Anordnung der Brenneranlagen 6 (Fig.1, 2) auseinandergeführt.
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Zur Verbesserung des von der amgewendeten Brennstoffsorte abhängigen
aerodynamischen Feuerungsverhaltens kann der Unterteil des Feuerraumes mit Einengnungen
(Fig. 3 und 4) ausgeführt werden.
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Die innere Rohrwand 3 in seinem Oberteil enthält Auflockerung 7 (Fig.
1). Hinter diese@ inneren Rohwand befindet sich der Berührungsschacht 8 (Fig. 1,
2) mit waagerechtem Ringquerschnitt. Der Berührungsschacht ist symmetrisch und in
einzelne Kammern durch Scheidewände 9 (Fig. 2) eingeteilt. In diesen Kammern sind
Pakete von Nachheizflächen des Dampfüberhitzers 10 (Fig. 1, 2), Luftvorwärmers 11
(Fig. 1) und Ekonomisers 12 untergebracht.
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Im durch die Innenwandung 13 des Berührungsschachts 8 begrenzten
Raum werden die Bühuen 14 zur Wartung der Nachschalthei@flächen, die mit@inander
mittels Treppen verbunden sind, angeordnet. Es sit auch die Aufstellung eines Fersonen-
und Lastenaufzuges möglich.
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Als tragende Hauptelemente des Kesselgerüstes dienen
Fallrohre
- Tragsäulen 15 (Fig. 1, 2, 5, 7 - 10) iit 150 - 450 mm Durchmesser, welche in ihrem
Oberteilin einen Hauptdampfabscheider 16 übergehen.
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Ein mächtiges Fallrohrsystem und eine symmetrische Konstruk-
tion des Brennraumes sichern zuverlässigen Betrieb des Damp@-kessels bei natürlichem
Wasserumlauf in weitem Belastungsbereich.
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Die Fallrohre werden durch errohre 17 (Fig. 1,@) und die Hauptabscheider
16 durch Rohre 18 miteinander verbunden, welche als zusätzliche Wasserräume dienen.
Der Dampfraum der
Hauptabscheider 16 kommuniziert mit waagerscht liegendem toroidalen Obersammler
19 mit Hilfe von Rohren 20. Unter diesem toroidalen Obersammler 19 befindet sich
ein unterer toroidalerSammler 21, der mit dem ersten über senkrechte Rohre 22 verbunden
ist. Von dem Sammler 21 aus erstrecken sich in radialen Richtungen Rohre 23, durch
welche dieser mit den Fallrohren 15 verbunden wird.
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Der Sammler 21 (Fig. 5) und die Rohre 23 bilden einen Raum, der zur
Stabilisierung des Wasserstandes im Kessel vorgesehen ist. Mit demselben Ziel sind
die Rohre 23 dampf-und wasserseitig durch Rohre 24 kleineren Durchmessers mitde@
Dampf- und Wasserraum der Hauptabscheider 16 (Fig. 6) zus ch verbunden.
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Die Rohre 22 (Fig. 5) können ebenfalls als vertikale Abscheider ausgelegt
werden, welche zur Trennung des Dampf--Wasser-Gemisches aus den Rohrwänden 2 und
3 oder aus dem
verdampfenden Ekonomiser 12 (Fig. 1) dienen.
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Die Sammler 19 und 21 (Fig. 5), Hauptdampfabscheider 16 und Rohre
18, 20, 22 und 23 bilden alle zusammen ein räumliches tragendes t!berdeckungsfachwerk,
, an welches die Rohrwände 2 und 3 aufgehängt werden.
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Laut Erfindung nehmen die Abmessungen des Kessels im Grundriß mit
ansteigender Kesselleistung und folglich auch der Kesselüberdeckung zu. Dabei können
eventuell Schwierigkeiten bei der Ausführung der Überdeckung mit ziemlich großen
Abmessungen
Unter diesen Umständen sind die Überdeckungen am zweckmäßigsten unter Anordnung
einer Zusatsreihe von tragenden Fallrohren 15a (Fig. 7 - 10) am inneren Kreisuifang
des Kessels auszuführen. In Fig. 9 und 10 ist ein Uberdeckungsfachwerk wiedergeehen,
das bei beträchtlichen Wärmedehnungen des Kesselgerüstes zu bevorzugen ist. ilier
werden die Fallrohre zu miteinander durch Krümmer 25 verbundenen Abteilungen vereint,
wobei diese Krümmer 25 die Gegenwärmedehnungen erwähnter Abteilungen aufnehmen.
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Aus dem Feuerraum 1 (Fig. 1) steigend passieren die Verbrennungsprodukte
die Auflockerung 7, wenden um 1800 und strömen den Berührungsschacht 8 hindurch,
in welchem die Nachschaltheizflächen angeordnet sind. Im Unterteil des Berührungszuges
8 sind Bunker 26 vorhanden, wo der Gasstrom wiederum wendet und im den Schornstein
geleitet wird.
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Zur Reinigung der Nachheizflächen von den Aschenablagerungen wird
im Kesseloberteil ein Schrotzuteiler 27 aufgestellt.
Das durch
die Pakete der Heizflächen hindurchgefallene Schrot sammelt sich in den Bunkern
26 an.
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Der ganze Kessel ist aus gleichen, symmetrisch an seiner Senkrechtachse
herum angeordneten Abteilungen zusammengestellt.
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Jede Abteilung ist mit einer teilbaren Zahl der Brenneranlagen
versehen und enthält innere und äußere Rohrwand sowie auch ein Fallrohrsystem, welche
einen einzelnen Abteilungskreislauf bilden, mit Paketen von Nachschaltberührungsheizflächen.
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Falls im erfindungsgemäßen Kessel eine Mehrstufenverdampfung durch
Aufteilung der Abteilungen in "reine" und "salzige" zur Verwendung kommt, wird das
Wasser aus dei Ekonomiser den Fallrohren nur der "reinen" Abteilungen zugeführt,
während die Speisung der "salzigen" Abteilungen durch Dauerabschlämmung der vorhergehenden
Abteilungen vorganommen wird.
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Der erfindungsgeaäße Kessel kann unter Aufladeluftdruck und in offener
Auslegung betrieben werden. Falls notwendig kann über den Fallrohren, die am Außenumfang
des Kessels stahen, eine leichte zeltartige Bedeckung aufgehängt werden.