DE2020837C - Kessel mit Sturzbrenner zur Erzeugung von Heisswasser und/oder Sattdampf - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Kessel mit Sturzbn.T ner zur Erzeugung von Heißwasser und/oder Sattdampf mit einer oberen Ringkammer und einer im Abstand zu dieser angeordneten, unteren Ringkammer, welche durch mehr als eine Reihe von lotrechten, symmetrisch zur Kessellängsachse angeordneten Wasserrohren miteinander verbunden sind.

Bei einem vorbekannten Kessel dieser Bauart besitzen die beiden Ringkammern jeweils einen eckigen Querschnitt. Die Wasserrohre sind in zwei Reihen dicht an dicht ringförmig angeordnet, um eine rauchgasseitige Queranströmung zu erhalten, die Rauchgase strömen also zunächst den inneren Ring der Wasserrohre an, durchströmen dann den Spalt zwischen dem inneren Ring und dem äußeren Ring der Wasserrohre und schließlich den Spalt zwischen dem äußeren Ring der Wasserrohre jnd der Kessalwand, um schließlich über einen Abzug abgezogen zu werden. Diese über den Kesselquerschnitt also etwa spiralförmige Strömung der Rauchgase bringt nicht unbedingt eine optimale Wärmeausbeute, resultiert in einer ungleichmäßigen Wärmebeaufschlagung und damit auch in einem ungleichmäßigen Verschleiß der Wasserrohre, und bringt schließlich noch keine gleichförmige Zirkulation des Systemwassers zwischen den Ringkamniem, deren eckiger Querschnitt im übrigen voraussetzungsgemäß keine optimale Festigkeitseigenschaften sicherstellt. Der vorbekannte Kessel ist in seiner baulichen Ausführungsform auch kostenaufwendig, wenn dabei insbesondere die Kosten berücksichtigt werden, die bei eventuellen Reparaturarbeiten anfallen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kessel der in Rede stehenden Gattung zu schaffen, der leicht montier- und demontierbar ist, und dessen wesentliche innere Bauelemente aus dem Kesselgehäuse herausgenommen werden können, »vobei trotz des einfachen Aufbaus eine optimale Wärmeausbeute bei geringer Verschleißanfälligkeit der Wasserrohre gewährleistet ist.

Diese Aufgabe w>rd nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ringkammern einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und in jedem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Reihen von Wasserrohren je ein zylindrisches und zur KesseHängsachse konzentrisches Umlenkblech von gegenüber dem wechselseitigen Abstand der Ringkammern kleinerer Länge "angeordnet ist, an welche die Umlenkbleche abwechselnd abgeschweißt sind, und die wie der Sturzbrenner mit den Wasserrohren und diesen Umlenkblechen an dem Deckel des von einem zu seiner Längsachse konzentrischen Speisewasserbehälter umgebenen, mit einem Isoliermaterial : sgekleideten Kessels befestigt sind. Die Enden der Wasserrohre sollten dabei über wenigstens eine Abwinkelung auf die zur KesseHängsachse konzentrische Mittelachse der Ringkammern ausgerichtet sein.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene kreisförmige Querschnitt der beiden Ringkammern erlaubt eine Fertigung aus handelsüblichen Rohrkrümmern, so daß darüber eine Kostensenkung für die Fertigung des Kessel:, möglich ist. Der kreisförmige Querschnitt de- Ringkammern bringt außerdem gegenüber einem eckigen Querschnitt verbesserte Fe -tigkeitseigenschaften, was insbesondere bei einem Arbeiten des Kessels auf Erzeugung von Sa.tdampf von Wichtigkeit ist. Der kreisförmige Querschnitt verbessert auch die Zirkulation des Systemwassers, die vorrangig darüber eine Vergleichmäßigung erfährt, daß in dem erfindungsgemäßen Kessel die zylindrischen Umlenkbleche mehr oder weniger ausschließlich maßgebend sind für eine geordnete Strömung der Rauchgase, welche die Wasserrohre in den einzelnen Reihen allseits umströmen, so daß die Gefahr eines ungleichmäßigen Verschleißes dieser Wasserrohre verringert ist. Dieser bei derartigen Kesseln zu beachtende Verschleißfaktor der Wasserrohre wird auch durch die Anordnung des Speisewasserbehälters als cen Kessel umgebender Behälter günstig beeinflußt, weil das Speisewasser mit dieser Maßnahme bei entsprechender Anpassung der Isolierung eine daneben Kosten sparende Vorwärmung erfährt, so daß es nicht kalt ir die Wasserrohre einströmt und folglich das Auftreten von Wärmeschocks verhindert. Weil der Speisewasserbehälter gleichzeitig als Isolierung wirkt, kann an dem eigentlichen Isoliermaterial des Kessels gespart werden Die Befestigung aller wesentlichen inneren Bauelemente an dem Deckel des Kessels bringt schließlich noch den Vorteil einer leichten Montage- und Demontagemöglichkeit.

Für Röhrenwärmeaustauscher wurde zwar bereits vorgeschlagen, den zentralen Feuerraum durch eine zylindrische Auskleidung zu begrenzen und diese Auskleidung an ihrem dem Sturzbrenner abgewandten unteren Ende mit einem Strömungsgleichrichter für die Rauchgase zu versehen, damit diese von unten nach oben entlang einer inneren Reihe und anschlic-

ßend von oben nach unten zwischen dieser inneren Reihe und einer äußeren Reihe von Wasserrohren durch ein Rohrsystem strömen und anschließend durch einen Abzug abgezogen werden können. Diese spezielle Rauchgasführung läßt eine äußerst geringe s VVärmeausbeute erwarten.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kessels wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert, die den Kessel in perspektivischer Darstellung und teilweise geschnitten zeigt

Konzentrisch zu der Längsachse X- Y des Kessels ist eine untere Ringkammer 1 und eine obere Ringkammer 2 angeordnet, die beide einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und aus handelsüblichen Rohrkrümmern zusammengeschweißt sein* können. Die beiden Ringkammern 1 und 2 sind durch drei Reihen von lotrechten, symmetrisch zur Kesseilängsachse angeordneten Wasserrohren 3, 4 und 5 miteinander verbunden, die mit ihren t-nden jeweils auf die zur Kessellangsachse konzentrische NO.telachse der ao jeweils zugeordneten Ringkammer ausgerichtet sind. Die Rohre 3 und 4 besitzen also an ihren beiden Enden jeweils eine Abwinkelung bzw. Auswölbung, während die Rohre 5 an ihren Enden jeweils zweifach abgewinkelt sind. Diese endseitige Ausrichtung der Rohre bringt neben einem erleichterten Anschweißen an die Ringkammern eine verbesserte Zirkulation des Systemwassers im Betrieb des Kessels, wie dies aus der Beschreibung der Betriebsweise des Kessels noch hervorgehen wird.

In jedem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Reihen von Wasserrohren ist je ein zylindrisches und zur Kessellängsachse konzentrisches Umlenkblech 6 bzw. 7 vor. gegenüber dem wechselseitigen Abstand der Ringkammern 1 und ,?. kleinerer Länge angeordnet. Das Umlenkblech 6 ist an die untere Ringkammer 1 und das Umlenkblech 7 ist an die obere Ringkammer 2 angeschweißt. Diese Umlenkbleche 6 und 7 sind bestimmend für die Strömungsrichtung der von einem Sturzbrenner 8 erzeugten Rauchgase in Richtung der Strömungspfeile F₁ bis F₄. Infolge des Umlenkbleches 7 können die Rauchgase zunächst die Wasserrohr!: 5 der inneren Reihe allseits umströmen, sie werden dann zwischen den Umlenkblechen 6 und 7 nach oben geführt, wobei sie die Wasserrohre 3 der mittleren Reihe allseits umströmen, um schließlich entlang der Wasserrohre 4 der äußeren Reihe zwischen dem äußeren Umlenkblech 6 und der Kesselwand zum Abzug des Kessels hin abgpströmt zu werden.

Mit 9 und 10 sind zwei Ringleitungen bezeichnet, über welche eine Reinigungsflüssigkeit zum Versprühen gebracht werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, ohne Demontage des Kessels auf den Wasserrohren beispielsweise abgelagerten Ruß zu entfernen. Zwischen die Ringkammern 1 und 2 eingesetzt ist jeweils eine Isolierplatte 11 zur Begünstigung der vorbeschriebenen Rauchgasführung. Der Kessel ist mit einem Isoliermaterial 12 ausgekleidet.

Die obere Ringkar imer 2 ist wie der Sturzbrenner 8 an dem Deckel 13 des Kessels befestigt. Wird also der Deckel 13 abgenommen, dann können damit gleichzeitig alle wesentlichen inneren Bauelemente des Kessels aus diesem herausgenommen werden. Die obere Ringkammer 2 hat Verbindung mit einem Austrittsstutzen 14 für Sattdampf, wenn der Kessel auf dessen Erzeugung eingerichtet ist. Mit 15 ist der Abzug für d'e Rauchgase bezeichnet.

Der Kessel ist schließlich noch mit einem Speisewasserbehälter 16 umgeben, der sich in einer hohl ausgeführten Bodenplatte 17 fortsetzt. Ein abgetrennter Bereich 18 dieser Bodenplatte hat einerseits Verbirdung mit dem Kesseiinneren und andererseits mit dem Rauchgasabzug 15.

Ist der Kessel auf die Erzeugung von Sattdampf eingerichtet, dann wird das durch ciie Rauchgase vorgewärmte Speisewasser aus dem Speisewasserbehälter 16 der ooeren Ringkammer 2 zugeströmt, deren Füllung etwa auf die Hälfte eingeregelt sein sollte. Das Speisewasser vermischt sich dann in der oberen Ringkammer 2 mit der dort vorhandenen Wassermenge, die nach der Anlaufphase auf eine Temperatur erhitzt ist, welche die Verdampfung sicherstellt. Das Gemisch durchströmt dann die am wenigsten erwärmten Wasserrohre 4 der äußerst»"· Reihe, gelangt in die untere Ringkammer 1 und steigt über die Wasserrohre 3 und 5 wieder nach oben, so daß sich über den dabei erfolgenden Wärmeaustauch mit den Rauchgasen in der oberen Ringkammer 2 Sattdampf ansammeln kann, der dann über den Austrittsstutzen 14 abgeführt wird. Diese Zirkulation des Systemwassers führt in Verbindung mit der vorerwähnten Rauchgasführung zu einer optimalen Wärmeausbeute, die auch begünstigt wird durch die vollkommen symmetrische Anordnung der einzelnen Bauelemente zur Kessellängsachse. Diese symmetrische Anordnung begünstigt andererseits eine gleichmäßige Beanspruchung dtr einzelnen Bauelemente, worüber die Reparaturanfälligkeit des Kessels als minimal angesetzt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kessel mit Sturzbrenner zur Erzeugung von Heißwasser und/oder Sattdampf mit einer oberen Ringkammer und einer im Abstand zu dieser angeordneten unteren Ringkammer, welche durch mehr als eine Reihe von lotrechten, symmetrisch zur Kessellängsachse angeordneten Wasserrohren miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammern (1,2) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und in jedem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Reihen von Wasserrohren (3, 4,5) je ein zylindrisches und zur Kessellängsachse {X-Y) konzentrisches Umlenkblech (6,7) von gegenüber dem wechselseitigen Abstand der Ringkammern (1, 2) kleinerer Länge angeordnet ist, an welche die Umienkbleche abwechselnd angeschweißt sind und die wie der Sturzbrenner (8) mit den Wasserrohren (3,4,5) und diesen Umlenkblechen (6, 7) an dem Deckel (13) des von einem zu seiner Längsachse konzentrischen Speisewasserbehälter (16) umgebenen, mit einem Isoliermaterial (12) ausgekleideten Kessels befestigt sind.

2. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Wasserrohre (3, 4, 5) über wenigstens eine Abwinkelung auf die 7ur Kessellängsachse (X-Y) konzentrische Mittelachse der Rinc,kammerr. (1,2) ausgerichtet sind.