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Warmwas3er- und Heißwasserkeaßel Die gebräuohliohßten Ausführungsformen
von Dampf- und Heizkesseln sind Plammrohr-Rauchrohr-Kessel bzw.
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Feuerbox-Rauchrohr-Kessel, bei denen die Feuerungagaoe nach Verlassen
der Brennkammer in einem oder mehreren parallel zur Längsachse des Kessels gerichteten
Zügen durch ein System von Rauchrohren geführt werden mit dem Zweck, daß sie ihre
Wärme an das sich um die Rauchrohre befindliche Wasser abgeben und schließlich abgekühlt,
mit einer entsprechend wirtschaftlich erstrebenswerten Abgastemperatur, in den Rauchfuchs
bzw. den Schornstein des Kessels gelangen.
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Diesen Kesseln haftet Jedoch ein großer Mangel an; Jene Rohrplatte,
in der die Rauchrohre eingewalzt oder eingeschweißt sind, und welche als erste von
den aus der Brennkammer strömenden Heizgasen bestrichen bzw. durchströmt wird, ist
infolge des Umstandes, daß die Heizgase an dieser Stelle die höchste Antangstemperatur
auf dem folgenden AbkUhlungsprozeß auf dem Strömungswege durch die Rauchrohre besitzen,
thermisch am höchsten beaufschlagt, was häufig zur Uberhitzung und Uberbeanspruchung
des Materiales dieser Rohrplatte, und der darin einmtlndenden Rohrenden führt. Es
entstehen, insbesondere bei Dreizugkesseln, die bekannten und gefürchteten Stegrisse,
deren Behebung umfangreiche und kostspielige Reparaturen erfordert.
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Bei Dampfkesseln ist die vorgeschilderte Gefahr einer Überhitzung
geringer als bei Warmwasser- bzw. Heißwasserkesseln, da der wasserseitige W§rmeUbergang,
wegen der durch die aufsteigenden Dampfblasen entstehenden heftigen Turbulenz, außerordentlich
hoch ist und daher der hohen feuerseitigen Beaufschlagung eine entsprechend hohe
Wärmeabfuhr wasserseitig gegenüber steht.
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Anders ist dies bei Großwasserraum-Heizkesseln für Warm- oder Heißwasser:
obwohl das im Kessel erwärmte Heizwasser meist mittels einer Pumpe von der Kessel-Vorlaùrleitung
Uber die Wärmeverbraucher abgskUhlt dem Kessel wieder durch die RUcklaufleitung
zugeführt wird, ist die Strömungsgeschwindigkeit
des Wassers im
Kessel bzw. an den Heizflächen des Kessels, insbesondere bei Kesseln größerer Dimension
so niedrig, daß praktisch der geringe Wärmetjbergang wie von ruhendem Wasser an
Heizflächen vorliegt und, mangels genügender wasserseitiger Kühlung, die Rohrplatte
des der Verbrennungskammer folgenden ersten Rauchzuges überhitzt wird.
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Außerdem besteht die Möglichkeit, daß bei Kesseln, die unter niederem
statischen Wasserdruck arbeiten und deren Vorlauftemperaturen nahe dem Siedepunkt
des Wassers liegen, das Wasser an dieser Stelle infolge seiner geringen Bewegung,
zur Verdampfung kommt. Die Folge davon ist, daß sich besonders an dieser Stelle,
bei nicht einwandfrei aufbeitetem Kesselwasser, Kesselstein und Schlamm absetzen,
wodurch sich der wasserseitige Wärmeübergang noch weiter wesentlich verschlechtert
und die Überhitzung der Rohatte mit den Rohrenden ein Ausmaß erreicht, bei dem die
Festigkeit des Materiales so stark abgemindert wird, daß es zu den vorerwähnten
Schäden kommt. Dazu kommt noch, daß bei Heizkessteln, die mit Ö1- oder Gasfeuerung
betrieben werden, zur Regelung der Wärmeleistung die Brenner meist intermittierend
arbeiten, wodurch einer Überhitzung der Rohrwand während des Betriebes eine Abkühlung
bei abgestelltem Brenner folgt,,was zu einer unerwUnschten Wechselbeanspruchung,
insbesondere der erwähnten Rohrplatte und der dazugehörigen Rohrenden, führt und
den Zerstörungsprozeß bdschleunigt.
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Die Erfindung bezweckt nun, bei Warmwasser-und Heißwasserkesseln
mit einem Flammrohr oder einer Feuerbox und Rauchrohren, die in Rohrplatten befestigt
sind, und insbesondere 1- oder Gasfeuerung, wobei der Rücklauf des durch eine Pumpe
in Bewegung gesetzten Wasserstromes von obe n den Wasserraum des Kessels einmündet,
Jene gefährdete Rohrplatte, welche von den aus der Brennkammer strömenden Heizgasen
als erste bestreichen bzw. durchströmt wird, vor Uberhitzung und wasserseitiger
Ablagerung zu schützen. Dies erfolt erfindungsgemäß dadurch, daß der Rücklauf in
eine Kammer mündet, die mit dem Wasserraum in Verbindung steht und die an Jener
Rohrwand angeordnet ist, an der die Heizgase aus der Brennkammer in die Rauchrohre
münden.
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Die Kammer kann erfindungsgemäß durch eine Schottwand abgeteilt sein,
duroh die die Rauchrohre unter Freipassung von Spiel für einen Wasserdurchtritt
hindurchgeführt sind. Bei Kesseln mit einem zylindrisch ausgebildeten Flammrohr
bzw. mit einer zylindrisch ausgelildeten Brennkammer ist die Schottland im Rahmen
der Erfindung um diese bis in den unteren Teil des Wasserraumes heruigeführt und
läßt dort eine Durohtrittsöffnung für das Wasser frei. Gemäß der Erfindung genügt
es, die Kammer in dem Querschnittsbereich des Wasserraumes anzuordnen, der Rauchrohre
aufnimmt, wobei die Kammer unten eine Durchtrittsöffnung für Wasser aufweist.
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Der zwangsläufig, etwa durch eine Pumpe in Bewegung gesetzte Wasserstrom,
vorwiegend das Rücklaufwasser aus dem Heizsystem wird bei dem erfindungsgemäßen
Kessel so
an die Rohrplatte herangeführt, daß der feuerseitig höchstbelasteten
Heizfläche wasserseitig, durch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit, in Verbindung
mit der niedersten im Kessel vorkommenden Wassertemperatur, ein höchstes Maß von
Abkühlung gegenübersteht. Außerdem wird an dieser Stelle eine Ablagerung von Kesselstein
und Schlamm dadurch vermieden, daß durch die Bewegungsenergie des Wasserstromes
Schlammablagerungen laufend weggespült werden, die Kristallisation von Kesselstein
verhindert und ein größtmögliches Temperaturgefälle ztSiedepunkt des Kesselwassers
erzielt wird, sodaß die Entstehung von Dampfblasen unmöglich ist.
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Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert,
die zwei beispielsweise Ausführungsformen von Heizkesseln mit Rauchrohr mit der
erfindungsgemäßen Neuerung schematisch und beispielsweise darstellt.
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Es zeigt: Fig.1 eine Einzelheit der einen Ausführungsform im Längsschnitt
und Fig.2 eine Einzelheit der zweiten Ausführungsform im Längsschnitt.
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Der Zweizug-Kessel gemäß Flg.l ist mit einr zylindrischen Feuerbox
versehen. Eine vorteilheterweise in Scharnieren gelagerte Heizungßtüre 13 tragt
den 1- oder Gasbrenner 2, welcher das BrennstoRr-Lut-Gemlsoh im wesentlichen achsparallel
in die zylindrische Bronnkammer 3 einbläst. Die Feuergase sind gezwungen, am hinteren
Boden der Brennkammer umzukehren und entlang der Brennkammerwand, entgegen der Eh
-blasrichtung nach vorne zu strömen, wo sie in einer vorderen
Umkehrkammer
15 um 1800 umgelenkt werden und durch die Rauchrohre 6, welche konzentrisoh um die
zylindrische FeuerUox3 angeordnet sind, nach hinten in der Längsrichtung den Kessel
durchströmen, in eine Rauchkammer gelangen und durch eine Rauchabzugsöffnung in
den Kamin geleitet werden. Außerhalb der Brennkammer 3 und außerhalb der Rauchrohre
6 befindet siph das Kesselwasser, an welches die Rauchgase die Wärme abgAben.-Die
Rohrplatte 5 erfährt die höchste Wärmebeaufschlagung, da die Heizgase, die Brennkammer
verlassend, im heißesten Zustand diese Wand bestreichen bzw. durchströmen.
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Das erhitzte Kesselwasser verläßt im Vorlauf den Kessel, flird durch
eine Pumpe durch die Wärmeverbraucher geleitet und glangt durch die Rücklaufleitung
11 abgekühlt wieder in den Kessel. Gemäß der Erfindung wird der Wasserstrom im Bereich
der thermisch höchstbeaufschlagten Rohrwand 5 in eine Wasserkammer 20 geleitet,
sodaß die hoch beaufschlagte Heizfläche der Rohrwand 5 mit hoher Wassergeschwindigkeit
und relativ niedriger Wassertemperatur gekUhlt wird. Die Kammer Ro wird durch eine
Schottwand 19 abgeteilt, die um die Brennkammer 3 herumgeführt ist und unten eine
Durchtrittsöffnung 21 für das in den Wasserraum zurückgeführte Wasser frei läßt.
Das Wasser kann auch entlang der mit Spiel durch die Schottwand 19 hindurohgeführten
Rauchrohre 6 aus der Wasserkammer 20 in den Wasserraum des Kessels abströmen.
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In Fig. 2 ist ein Kessel veransohaulioht, bei dem die Heizgase aus
der Brennkammer 3 in eine Umkehrkammer 4
strömen, inawelcher sie
im Sinne der striohliert gezeichneten Pfeile umgelenkt werden, die Rohrplatte 5
bestreichen und die in diese mündenden Rauchrohre 6 in Richtung nach vorne durchströmen.
Auch bei dieser Ausfühuungsform ist durch eine Sohottwahd 19 eine Wasserkammer 20
abgeteilt, in die der Rücklauf 11 mündet, um die Rohrwand 5 zu kühlen. Die Rauchrohre
6 sind durch die Schottwand 19 mit Spiel hindurchgeführt. Die Kammer 20 erstreckt
s ioh über den Querschnittsbereich des Wasser raumes, in welchem Rauchrohre 6 angeordnet
sind und ist nach unten hin offen.