DE2002993A1 - Flammrohrkessel - Google Patents

Flammrohrkessel

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Publication number
DE2002993A1
DE2002993A1 DE19702002993 DE2002993A DE2002993A1 DE 2002993 A1 DE2002993 A1 DE 2002993A1 DE 19702002993 DE19702002993 DE 19702002993 DE 2002993 A DE2002993 A DE 2002993A DE 2002993 A1 DE2002993 A1 DE 2002993A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
boiler
flame tube
heat exchanger
feed water
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19702002993
Other languages
English (en)
Inventor
Wilhelm Eckermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wehrle Werk AG
Original Assignee
Wehrle Werk AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Wehrle Werk AG filed Critical Wehrle Werk AG
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Publication of DE2002993A1 publication Critical patent/DE2002993A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B7/00Steam boilers of furnace-tube type, i.e. the combustion of fuel being performed inside one or more furnace tubes built-in in the boiler body
    • F22B7/12Steam boilers of furnace-tube type, i.e. the combustion of fuel being performed inside one or more furnace tubes built-in in the boiler body with auxiliary fire tubes; Arrangement of header boxes providing for return diversion of flue gas flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)

Description

  • Flammrohrkessel Die Erfindung betrifft einen Flammrohrkessel mit wenigstens einem Flammrohr und vorzugsweise mindestens einem Rauchrohrzug.
  • Derartige Kessel mit einem Flammrohr-Zug und zwei Rauchrohrzügen sind bereits bekannt. Nachteilig ist vor allem, daß wegen der im Kesselkörper untergebrachten Rauchgaszügen ein bestimmter Mindestdurchmesser des Kesselkörpers nicht unterschritten werden kann. Dadurch ist die Verwendung eines solchen Kessels mit z.B. drei Rauchgaszügen für höhers Drücke wegen der sich dabei ergebenden Materialbeanspruchungen nur begrenzt verwendbar.
  • Ein weiterer Nachteil solcher Kessel besteht darin, daß die Temperatur der Abgase beim Verlassen des letzten Heizrohrzuges des Kessels noch verhältnismässig hoch ist; je nach Beanspruchung der Heizflächen kann diese Abgastemperatur etwa 30 bis 50° über der Sättigungstemperater des den letzten Rauchgaszug ungebenden Kesselwa@@ers liegen.
  • Je nach Betriebedruck im Inneren des Kessels ist die Sättigungstemperatur des Wassers festgelegt. Je hü@er der Betriebsdruck ist, umso höher liegt diese Temperatur und um@o höher ist auch die Abgastemperatur beis Vorlassen des Heizrohrsystems des Kessels. Auf Grund dieser W@r@@verl@ste wird auch der Wärmewirkungsgrad eines sol@hen Ke@@als umgünstig beeinflusst.
  • Es besteht deshalb die Aufgabe, einen Flammrohr@@@@el der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem der Wirkungsgred durch Verringerung der Wärmeverluste erhöht werden kann.
  • Dabei soll die Abgastemperatur beim Austritt aus dem Heizsystem für den Kessel unabhängig von dem Betriebedruck im Kessel einstellbar sein. Weiterhin soll die B@ngröße eines derartigen Kessels bei etwa gleicher Leistung vermindert werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor allem vor, daß außerhalb des Kesselkörpers in Strömungsrichtung hinter dem letzten Rauchrohrzug od.dgl. des Kessels ein von don Abgasen der Kesselfeuerung beaufschlagter Wärmetau@@@r zur Speisewasservorwärmung od.dgl. vorgesehen ist. Durch einen derartigen Wärmetauscher, welcher von den Abgasen durchzogen wird, nachdem zie die im Kessel befindlichen Heizflächen beaufschlagt haben, kann in vorteilhafter Weise ein sonst für gleiche Leistung im Kessel notwendiger zusätzlicher Rohrzug od.dgl. Heizfläche eingespart werden. Dieser außerhalb des Kesselkörpers augeordnete Wärmetauscher kann außer zur Speisewasservorwärmung auch zur Speisewasservorverdampfung oder bei Heßwasseranlagen zur Heißwasseraufwärmung verwendet werden, wobei das Speisewasser zweckmässigerweise im Gegenstrom zu den Rauchgasen geführt wird. Praktisch wird durch diesen Wärmetauscher ein Rauchrohrzug aus dem Inneren des Kessels naoh außen verlagert, wodurch bei gleicher Leistung des Kessels ein wesentlich geringeres Kesselvolumen notwendig ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nunmehr die Abgastemperatur nicht mehr vom Kesselzustand, sondern von der Eintrittstemperatur des Speisswassers oder der Temperatur von Umlaufwasser bei Heißwasseranlagen abhängig ist. Dadurch wird es möglich, die Endtemperatur der Rauchgase möglichst niedrig oberhalb des Taupunktes von in den Gasen enthaltenen, eine Korrosionsgefahr bildenden Verunreinigungen einzustellen, wodurch sich ein möglichst günstiger Wärmewirkungsgrad erreichen lässt.
  • Es sei erwähnt, daß ein derartiger erfindungsgemäßer Wärmetauscher außerhalb des Kesselkörpers z.B. bei einemkleineren Kessel in Strömungsrichtung direkt hinter dem Flammrohr angeordnet sein kann Eine wichtige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß an dem außerhalb des Kesselkörpers angeordneten Wärmetauscher für die Speisewasservorwärmung Odvdgl. wenigstens ein Temperaturftililer od.dgl. vorgesehen ist, welcher mit einer bei z.B. duroh Wassermangel oder zu geringe Speisung eintretendem Temperaturanstieg ansprechenden Abschaltvorrichtung ftir die Feuerung und/ oder Temperaturanzeige- und Warngeräten in Verbindung steht.
  • Ein wesentlicher Nachteil von Flammrohrkesseln besteht nämlich darin, daß ein Wassermangel im Kessel zu einer völligen Verformung des Flammrohrohres, ggf. sogar zu einer Explosion führen kann. Es hat sich nun gezeigt, daß bei einer Ausbildung des Kessels gemäB der Erfindung bei während des betriebes auftretenden Wassermängeln oder einer zu geringen Speisung: die Wasser- bzw. Dampftemperatur an dem außerhalb des Kessels angeordneten Wärmetauscher stark ansteigt, bevor der eigentliche druckführende Kesselkörper durch Wassermangel gefährdet wird. Durch die genannte Maßnahme, einen Temperaturfiltiler an dem Wärmetauschen vorzugnehen, kann. also auf einfache Weise die und daß dies nicht gut frühzeitig z.B. mittels Temperaturfühler abgetastet werden kann.
  • Sicherheit des Kessels gegen die Folgen von Wassermangel erhöht werden.
  • Bin Vorteil der Erfindung besteht also darin, eine Stelle zu schaffen, an welcher ein Temperaturanstieg frühzeitig erkennbar ist, bevor er schädliche Folgen hervorruft.
  • Zweckmässigerweise ist dabei der Temperaturfühler am rauchgasseitigen Eintritt des Wärmetauschers, vorzugsweise im Strömungsverlauf des Wassers oder Dampfes angeordnet. Als Wärmetauscher für die Speissewasservorwärmung od.dgl. kann z.B. ein Rippenrohrkörper vorzugsweise aus Stahl vorgesehen sein.
  • Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als erfindungswesentlich zugehörenden Einzelheiten an Hand der Zeichnung noch näher erläutert. Diese Zeichnung zeigt in schemativierter Darstellung einen Flammrohrkessel mit einem Flamm'-rohr und einem Rauchrohrzug sowie einem daran anschließenden Wärmetauscher zum Vorwärmern des Speisewassers.
  • Iln iii gansen mit 1 bezelchneter Kessel ist auf einem Fundament 2 derart aufgestellt, daß er von diesem Fundament 2 wieder abgenommen und an anderer Stelle aufgestellt werden kann.
  • Im Inneren des Kessels 1 erkennt man ein Flammrohr 3, wobei ggi, auch zwei derartige Flammrohre parallel zueinander angeordnet sein können. Am Eintritt E des Flammrohres 3 ist ein Brenner 4 zur Erzeugung d<tr notwendigen Heizwärme angeordnet.
  • Anstelle dieses Brenners 4 kann ggf. auch in bekannter Weise ein Feuerrost innerhalb des Flammrohres angeordnet sein.
  • Vom Brenner 4 aus ziehen die bei dem Verbrennungsvorgang entstehenden heißen Rauchgase geBu dem Pfeil Fr 1 durch das Flammrohr 3 in eine Unlenkkammer 5, von welcher ein Zug 6 von Rauchrohren 7 ausgeht. Im Ausführungsbeispiel ist also im Inneren des Kessels 1 ein aus wenigstens einem Flammrohr 3 bestehender Zug sowie ein zweiter aus den Rauchrohren 7 gebildeter Zug 6 vorgesehen, wobei die Richtung der Gasströmung im zweiten Zug 6 der der Strömung im Flammrohr 3 entgegengesetzt ist. Sowohl die Flammrohre als auch die Rauchrohre sind von dem zu vordampfenden bzw.
  • zu erhitzenden Wasser 8 umgeben, dessen Oberfläche nicht unter ein bestimmtes Niveau absinken darf.
  • Nach Durchströmen der Rauchrohre 7 gelangt das Abgas in einen Kanal 9, welcher es zu einem erfindungsgemäß außerhalb des Kessel t angebrachten Wärmetauscher 10 führt.
  • Dieser Wärmetauscher 10 dient dazu, die Restwärme des Abgases zur Vorwärmung des Speisewassers oder zur Vorverdampfung auszunutzen. Dabei wird der Wärmeaustausch am Wärmetauscher 10 in vorteilhafter Weise nicht wie bei einem Rauchrohrzug im Inneren des Kessels 1 vom Kesselzustand beeinflusst. Vielmehr lässt sich die Rauchgastemperatur am Austritt 11 durch die Speisewassertemperatur bzw. bei Warmwasserheizungen durch die Eintrittstemperatur des Umlaufwassers beeinflussen. Dadurch ist eine bessere Aus.
  • nutzung der von dem Rauchgas mitgeführten Wärme und dadurch ein besserer Wirkungsgrad des Kessels 1 mit dem Wärmetauscher 10 möglich. Außerdem wird durch diesen Wärmetauscher 10 ein sonst zur Ausnutzung wenigstens eines Teiles dieser Warme notwendiger weiterer Rauchrohrzug im Inneren des Kessels 1 Vermieden. Dadurch kann bei gleicher oder gar besserer Leistung der Kessel 1 ein geringeres Volumen besitzen, durch eine erhebliche Einsparung an Material und konstruktivem Aufwand möglich ist.
  • Es sei erwähnt, daß als Wärmetauscher 10 für die Speisewasservorwärmung od.dgl. ein R#ippenrohrkörper vorzugsweise aus Stahl vorteilhaft ist. Zweckmässigerweise soll das Speisewasser im Gegenstrom zu den Rauchgasen durch diesen Wärmetauscher 10 getiilirt werden.
  • Die Anbringung dieses Wärmetauschers 10 außerhalb des Kessels 1 ermöglicht; es in vorteilhafter Weise, daß vorzugsweise am rauchgasseitigen Eintritt des Wärmetauschers 10 ein nur schematisch angedeuteter Temperaturfühler 12 vorgesehen werden kann. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei Wasser mangel oder zu geringer Speisung bei im Gegenstrom zu den Rauchgasen ge@ührtem Speisewasser vor allem an dieser Stelle ein starker Temperaturanst:Leg erfolgt, bevor der eigentliche druckführende Kesselkörper durch Wassermangel gefährdet wird.
  • Durch Anbringung des Temperaturfühlers an dieser Stelle kann dieser Temperaturanstieg dazu ausgenutzt werden, um eine selbsttätige Abschaltvorrichtung für die Feuerung oder auch Temperaturanzeige- und Warngeräte vorzugsehen, wodurch eine Gefährdung des Kesselkörpers durch zu geringe Speisewasserzufuhr weitgehend vermieden werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Anbriiigung eines Wärmetauschers 10 - Vorwärmen des Speisewassers odedgl. außerhalb des Kessels 1 und die damit verbundene Einsparung eines Rauchrohrzuges im Inneren des Kessels 1 ermöglicht also, bei gleicher Leistung einen kleineren Kessel zu verwenden und zusätzlich einen besseren Wirkungsgrad zu erzielen Als besonders vorteilhaft ist die Kombination dieses außenliegenden Wärmetauschers 10 mit dem Temperaturfühler 12 anzusehen, da die eine wesentliche Verbesserung der Sicherheit des Kessels gegen die Folgen eines zu geringen Speisewasserzuflusses ermöglicht.
  • Es sei erwähnt, daß alle in der Beschreibung und in der Zeichnung dargestellten Merkmale und Konstruktionsdetails sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein können.

Claims (6)

Patentansprüche
1) Flammrohrkessel mit wenigstens einem Flammrohr und vorzugsweise mindestens einem Rauchrohrzug, d a d u r c h g e k e n n z e i e h n e t daß außerhalb des Kesselkörpers (1) in Strömungsrichtung hinter dem letzten Rauchrohrzug (6) od.dgl.
des Kessels, ein vor; den Abgasen der Kesselfeuerung beaufschlagter Wärmetauscher (10) zur Speisewasservorwärmung od.dgl. vorgesehen ist 2) Flammrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Wärmetauscher (10) od.dgl.
wenigstens ein Temperaturfühler (12) od.dgl. vorgesehen ist, welcher mit einer bei z.Bs durch Wassermangel oder zu gerirger Speisung eintretendem Temperaturanstieg ansprechenden Abschaltvorrichtung für die Feuerung und/oder Temperaturanzeige- und Warngeräten in Verbindung steht 3) Flammrohrkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (12) am rauchgasseitigen Eintritt des Wärmetauschers (10), vorzugsweise in Strömungsverlauf des Speisewassers oder -dampfes angeordnet ist.
4) Flammrohrkessel nach lirnspklrch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmetauscher (10) für die Speisewasservorwärmung od.dgl. ein Rippenrohrkörper vorzugsweise aus Stahl vorgesehen ist0
5) Flammrohrkessel nach einem oder mehreren der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisewasser im Gegenstrom zu den Rauchgasen durch den Wärmetauscher (10) geführt ist.
6) Flammrohrkessel nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Kessels (1) ein aus wenigstens einem Flammrohr (3) besteherder Zug sowie ein zweiter aus Rauchrohren (7) gebiloeter Zug (6) vorgesehen sind, wobei die Richtung der Gasströmung im-zweiten Zug (6) der der Strömung im ersten Zug entgegengesetzt ist.
L e e r s e i t e
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016222654A1 (de) * 2016-11-17 2018-05-17 Robert Bosch Gmbh Kesselvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Kesselvorrichtung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016222654A1 (de) * 2016-11-17 2018-05-17 Robert Bosch Gmbh Kesselvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Kesselvorrichtung

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