DE1949963A1

DE1949963A1 - Dampfkessel mit einem Wasserraum

Info

Publication number: DE1949963A1
Application number: DE19691949963
Authority: DE
Inventors: Werner Stiefel
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1969-09-23
Filing date: 1969-10-03
Publication date: 1971-04-15
Also published as: CA922595A; US3685496A; CH513360A; ES383710A1; BE756408A; FR2062483A5; GB1284869A

Description

' P439O

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, V/int erthur /Schweiz

Dampfkessel mit einem Wasserraum

Die Erfindung betrifft einen Dampfkessel mit einem Wasserraum, der von einem Rauchgaskanal durchzogen ist, an dessen Eintritt ein Brenner angeordnet ist.

Bei bekannten Dampfkesseln dieser Art ist am Eintritt des Rauchgaskanals als Brenner beispielsweise ein Qelbrenner angeordnet, und das von diesem ausgehende Rauchgas durchströmt den Rauchgaskanal in dessen Längsrichtung. Die Wände des Rauchgaskanals werden meistens von einem Wellrohr gebildet, wobei wegen der Längsstroniung des Rauchgases in diesem Rohr die Wärmeübergangszahl vom

ist Rauchgas an das Rohr verhältnismässig klein, was bedingt, dass der Dampfkessel grosse Abmessungen aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dampfkessel der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Abmessungen bei noch preisgünstiger und betriebsicherer Konstruktion erheblich kleiner sind. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelost, dass der Brenner'als Muffelbrenner ausgebildet ist und dass im Rauchgaskanal mindestens in seinem an den Muffelbrenner ansehliessenden Teil vom Rauchgas querangeströmte, zum Wasserraum hin offene Rohre angeordnet sind. Durch die Ausbildung des Brenners als Muffelbrenner wird auf kleinem Volumen sehr heisses Rauchgas erzeugt, das.nach Verlassen der Muffel unmittelbar mit den quer im Rauchgaskanal angeordneten Rohren in Berührung kommt, w^bei eine viel intensivere WärmeUbertragung an das Wasser im Dampfkessel

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stattfindet-"als" bei den bekannten Kesseln. Wegen der Queränordnung der zum Wasserraum hin offenen Rohre im Rauchgaskanal ist die _ Wärmelibergangszahl sowohl vom Rauchgas an diese Rohre wie auch von diesen.Rohren an das Wasser wesentlich erhöht, so dass bei dem e'rfindungsgemässen Dampfkessel die Wärmeübertragungsfläche auf einem kleineren Raum untergebracht werden kann. Es ergibt sich dadurch eine kompaktere Bauart des Kessels als dies bei den bekannten Kesseln mit den Wasserraum durchziehendem Rauchgaskanal möglich ist.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt eines Dampfkessels nach der Erfindung entsprechend der Linie I-I in Fig. 2

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Kessel entsprechend der Linie H-II in Fig. 1

Fig. 3 einen Schnitt durch den Rauchgaskanal entsprechend der Linie IH-III in Fig. 2,

Fig. 4 und 5 je ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des Rauchgaskanals des erfindungsgemässen Dampfkessels.

Gemäss Fig. 1 bis.3 besteht der Dampfkessel aus einer liegenden, bis zum Niveau 60 mit Wasser gefüllten.Trommel ,1, deren Wasserraum von einem rechteckigen Querschnitt aufweisenden Rauchgaskanal 2 durchzogen ist. Der Rauchgaskanal wird oben durch eine horizontale Wand 3, unten-durch eine horizontale Wand 4 und seit-· lieh durch zwei vertikale Wände 7 und 8 begrenzt. Die Seitenwände

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7 und 8 sind durch vertikale, miteinander dicht verschweisste Flossenrohre S gebildet, die oben und unten zum Wasserraum hin offen sind. Der so gebildete Rauchgaskanal 2 ist an. seinem Sintrittsende (in Fig. 1 links) mit einem Muffelbrenner 30 versehen, ■** der aus einer Xuffel 31 aus keramischem Werkstoff, einer in der Achse der Muffel angeordneten Brennerlanze 32 für flüssigen und/ oder gasförmigen Brennstoff und zwei Luftzufuhrringkanälen 33 und 34 besteht.-In den beiden Ringkanalen sind nicht gezeichnete Drallelemente vorgesehen, die bewirken, dass die Verbrennungsluft schraubenlinienförmig in die Muffel eintritt, so dass damit auch die Flamme einer schraubenlinienförmigen Bewegung in der Muffel unterwarfen ist. Die Muffel 31 nimmt dabei auf ihrer Innenseite sehr hohe Temperaturen an, was .zur F^lge hat, dass die Verbrennung noch innerhalb der Muffel beendet wird.

Am Austrittsende des Rauchgaskanal 2 (in Fig. 1 rechts) mundet der Kanal in eine Umlenkkanmer 40, von- der parallel zum Rauchgaskanal Rauchrohre 41 ausgehen, die ebenfalls den Wasserraum durchziehen und die in einen Rauchgas-sammelkasten 42 münden. An diesen Sammelkasten ist ein nicht gezeichneter Kamin angeschlossen. Zwischen dem Sammelkasten 42 und dem Kamin kann eine Economiserheizflache angeordnet sein.

Im Rauchgaskanal 2 sind in seinem an dem Muffelbrenner 30 anschliessendem Teil 10 vom Rauchgas quer angeströmte R-*hre 5 angeordnet, die zum Wasserraum hin offen sind. Die Rohre 5 stehen vertikal im Rauchgaskanal und sind gruppenweise in Ebenen angeordnet, die rechtwinklig zumRauchgasstrnni stehen. Die unteren Enden der Rohre 5 sind mit der unteren Wand 4 des Rauchgaskanals

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dicht verschweigst· Nach oben sind die Rohre 5 über die obere Begrenzung des Rauehgaskanals hinaus verlängert und gegenüber der Vertikalen abgeknickt. Die abgeknickten Rohrabschnitte sind an ihren Enden schräg zur Achse dieser Abschnitte abgeschnitten. An· der Durchdringungsstelle der Rohre 5 durch die obere Rauchgaskanalwand 3 sind die Rohre mit dieser Wand dicht verschweisst, so dass die vertikalen Rohrabschnitte wie Stehbolzen wirken. In · gleicher Weise sind auch in dem der Umlenkkammer 40 benachbarten Teil 46 des Rauehgaskanals vom Rauchgas quer angeströmte und zum Wasserraum hin offene Rohre 5 angeordnet. Zwischen den Teilen 10 und 46 des Rauehgaskanals 2 befindet sich der Teil 15, der ebenfalls mit vom Rauchgas quer angeströmten Röhren 16 versehen ist, die jedoch nicht von Wasser, sonder.n von Dairpf durchströmt sind Oberhalb der Rohre 16 ist auf der V/and 3 ein Kasten 47 dicht angebracht, der mittels einer Trennwand 43 zwei Kammern 17 und 18 bildet. Unterhalb der Rauchgaskanalwand 4 ist ein Kasten 49 dicht. angebracht, durch den unterhalb der Rohre 16 eine durch nicht gezeichnete Mittel entwässerbare Umlenkkammer 19 für den Dampf gebildet wird. Die Kammer 4 7 ist über ein Rohr 20 mit dem Dampf- raum des Kessels verbunden, während von der Kammer 18 eine Leitung 21 ausgeht j die aus der Trommel 1 herausführt und mit einem nicht dargestellten Darapfverbraucher verbunden ist.

Unterhalb der drei dem Muffelbrenner 30 zunächstliegenden Gruppen von Rohren 5 ist für jedes dieser Rohre eine Speisewasserzufuhrdüse 50 vorgesehen. Die Düsen 50: sind auf drei jeweils einer Rohrgruppe zugeordneten Verteilern 51 angeordnet, die an eine gemeinsame Speisewasserleitung 52 angeschlossen sind.

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Im Betrieb des Dampfkessels wird im Muffelbrenner 30 Gas und/oder OeI verbrannt und das dabei entstehende heisse Rauchgas durch-' strömt den Rauchgaskanal 2 in dessen Längsrichtung, wobei die Wärme des Gases an das die Rohre 5 durchströmende Wasser und.an den die Rohre 16 durchströmenden Dampf abgegeben wird. Aus der Umlenkkammer. 40 gelangt das Rauchgas zur weiteren Wärmeabgabe in die Rauchrohre 41, wonach es Über die Sammelkammer 42 den Dampfkessel verlässt. Das Speisewasser wird, gegebenenfalls nach Vorwärmung in einen Economiser, über die Leitung 52 in den Kessel gespeist. An den Düsen 50 tritt dabei eine relativ hohe Austrittsgeschwindigkeit auf, so dass zusätzlich Wasser aus dem Wasserraum in die Rohre 5 der ersten drei Gruppen mitgerissen wird. Auf diese Weise ist die Kühlung dieser vom Rauchgas am intensivsten beheizten Rohrgruppen sichergestellt. In den übrigen Gruppen der Rohre 5 zirkuliert das Wasser nach dem Naturumlaufprinzip. Die diese Rohre durchfliessende Arbeitsmittelmenge wird durch die Rohrabschnitte 6, die kaminartig wirken, noch erhöht. Durch das Abknicken dieser Rohrabschnitte 6 wird einerseits noch Platz für das Anbringen der Rauchrohre 41 geschaffen und andererseits eine Vorabscheidung der Dampfblasen bewirkt, so dass das in Fig. 2 rechts abwärts strömende Wasser praktisch frei von Dampfblasen ist. Der im Dampfraum liber dem Niveau 60 sich sammelnde Dampf strömt durch das Rohr 20 in die Kammer 17 und von dort Über die daran angeschlossenen Rohre 16. Nach Passieren der Kammer 19 strömt der Dampf durch die in die Kammer 18 mündenden Rohre 16 und verlässt als überhitzter Dampf den Dampfkessel durch die Leitung 21 .

Gemäss Fig. 4 hat der Rauchgaskanal 2· quadratischen Querschnitt

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und ist derart im Via ss er raum angeordnet, dass eine der beiden Querschnittsdiagonalen vertikal steht. Auch, bei diesem Ausführungsbeispiel befinden sich im Rauchgaskanal quer angeströmte, zum Wasserraum hin offene Rohre 5¹, die gruppenweise in zueinander parallelen, zur Strcmungsrichtung des Rauchgases rechtwinkligen Ebenen angeordnet sind. Abweichend vom Beispiel nach Fig. bis 3 kreuzen sich jedoch die in aufeinanderfolgenden Ebenen angeordneten Rohre 5¹. Die Enden der Rohre 5¹ sind wiederum dicht in die rechtwinklig zu ihnen stehenden Rauchgaskanalwände eingeschweisstj so dass die Wände gut gegen Einbeulen versteift sind. Auf den Flossenrohren 9 entsprechende Wandrohre wurde hier verzichtet. Es könnte aber zweckmässig sein, mindestens im vom heissen Rauchgas hochbelasteten Teil des· Rauchgaskanals solche Wandrohre vorzusehen. In Fig. 4 sind die über die oberen Rauchgaskanalbegrenzungswände hinausragenden Rohrabschnitte 6¹ als Aufsteckhlilsen ausgebildet. Diese Ausfiibrungsform mit Aufsteckhtllsen hat den Vorteil, dass die Schweissstellen zwischen den Enden der Rohre 5^! und den oberen Begrenzungswänden des Rauchgaskanals besser zugänglich sind als bei fest angeordneten Rohrverlängerungen.

Gemäs.s Fig. 5 ist der Querschnitt des Rauchgaskanals 2¹¹ rhombisch, Die Rohre 5¹¹ sind wie in Fig. 4 angeordnet. Durch den rhombischen Querschnitt stehen die Rohre 5^M etwas steiler als in Fig. 4, wodurch die Dampfblasen etwas besser aus den Rohren abströmen können. "..-"■■■· .

Auch bei den Ausflüirungsbeispielen nach Fig. 4 und 5 kennen dem Rauchgaskanalabschnitt mit zum Wasserraum hin offenen Rohren 5'

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bzw. 5¹' den dampfdurchströmten Rohren .16 in Fig. 1 entsprechende Rohre folgen, die darm zweckmässig in gleicher Weise wie die Rohre 5¹ und 5^M angeordnet werden.

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Claims

Patentansprüche

1. J Dampfkessel mit einem Wasserraum, der von einem Rauchgaskanal·

durchzogen ist, an dessen Eintritt ein Brenner angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner als Muffelbrenner ausgebildet ist und dass im .Rauchgaskanal mindestens in seinem an den Muffelbrenner anschliessenden Teil vom Rauchgas querangeströmte, zum Wa s s er raum, hin offene Rohre angeordnet sind.

2. Dampfkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Wasserraum hin offenen Rohre gruppenweise in zueinander parallelen, zur Strömungsrichtung des Rauchgases rechtwinkeligen Ebenen angeordnet sind.

3. Dampfkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchgaskanal viereckigen Querschnitt aufweist.

4. Dampfkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchgaskanal von zwei horizontalen und zwei vertikalen Wänden begrenzt ist und die zum Wasserraum hin offenen Rohre die beiden horizontalen Wände verbinden.

5. Dampfkessel nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden vertikalen Wände je aus einer Reihe nebeneinanderstehender, miteinander verschweisster Flossenro.hre gebildet sind, die .ebenfalls zum Wasserraum hin offen sind.

6. Dampfkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der - Rauchgaskanal quadratischen ader rhombischen Querschnitt aufweist und derart im Wasserraum angeordnet ist, dass eine der beiden Diagonalen des Querschnitts vertikal steht.

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7. Dampfkessel nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Wasserraum hin offenen,- jeweils in einer Ebene angeordneten Rohre parallel zu zwei einander gegenüberliegenden Wänden des Rauchgaskanals sind und dass die Rohre aufeinander folgender. Ebenen sich kreuzen.*

8. Dampfkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zurc Wasserraum hin offenen Rohre nach oben über die obere Begrenzung des Rauchgaskanals hinausragen.

9. Dampfkessel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die den Rauchgaskanal überragenden Rohrabschnitte als Aufsteckhülsen ausgebildet sind.

10. Dampfkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Rauchgases auf den Rauchgaskanalabschnitt mit zum Wasserraum hin offenen Rohren ein Abschnitt mit vom Rauchgas quer angeströmten dampfführenden Rohren folgt.

11. Dampfkessel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Rauchgases hinter dem Rauchgaskanalabschnitt mit vom Rauchgas querangeströmten dampfführenden Rohren auf der restlichen Länge des Kanals wieder querangeströmte, zum Wasserraum hin offene Rohre folgen.

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