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Schmelzkammerkessel Die Erfindung betrifft einen Kohlestaub-befeuerten
Schrnelzkammerkessel mit im Boden angeordneten Asche-Auslaufloch und darunter befindlicher
Schlackenkammer, bei dem sich ansetzende Schlacke mittels eines Schabers abgestoßen
wird.
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Das Asche-Auslaufloch an Kohlestaub-befeuerten Schmelzkammerkesseln
weist bei allen üblichen Kesselkonstruktionen ungefähr rechteckige Form auf und
wird durch Kesselrohre gebildet, die mit einem gewissen Gefälle auf das Asche-Auslaufloch
zu führen, wobei das Asche-Auslaufloch - im folgenden kurz A-Loch genannt - durch
zurückführende Rohrbögen gebildet wird.
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Ublicherweise sind diese schräglaufenden Kesselrohre - auch Siederohre
genannt - bestiftet, um sie zum Schutz vor der korrodierenden Schlacke mit einer
Stampfmasse versehen zu können, so daß die flüssige Schlacke über die Stampfmasse
durch das A-Loch auslaufen kann, ohne in direkten Kontakt mit dem Rohrsystem zu
gelangen.
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Beim Fahren unter Vollast treten dabei im allgemeinen keine Schwierigkeiten
am Kessel auf, wird jedoch mit Teillast gefahren, so kühlt sich die flüssige Schlacke
im Bereich des A-Loches stärker ab und bildet an den beiden, sich gegenüberliegenden
Auslaufecken bartartige Ansätze, die falls sie nicht schnellstens abgestoßen werden,
innerhalb kurzer Zeit zu einem völligen Zuwachsen des A-Loches führen. Das Abstoßen
geschieht üblich in der Weise, daß vom Heizer mittels einer mehrere Meter langen
Eisenstange versucht wird, den ständig wachsenden Schlackenbart an den Rohrbogen
der Kesselrohre abzustoßen.
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Das Hantieren mit diesen schweren Eisenstangen bedeutet für den Mann
jedoch nicht nur schwere körperliche Arbeit, es bringt auch erhebliche Unfallgefahren
mit sich, da er meist auf beengtem Raum durch die offene Luke mit der Abstoßstange
arbeiten muß, die dem Schlackenbart gegenüberliegt, so daß Funken und eventuell
auch flüssige Schlacke an der Stange entlang durch die Luke ins Freie gelangen und
den Arbeiter verletzen können.
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Die Länge einer Absvoßstange liegt im allgemeinen bei ca. 3 m und
gestattet damit wegen des hohen Gewichtes der Stange keine genaue Arbeit. Desweiteren
ist der Schlackenbart sehr zäh und klammert sich an der Bestiftung und den Rohrbogen
der Kesselrohre fest, so daß einmal zur Entfernung des Bartes ein erheblicher Kraftaufwand
erforderlich ist, zum anderen aber auch leicht eine Beschädigung der Rohre auftreten
kann wenn mit der Abstoßstange dagegen gestoßen wird. Häufig löst sich dabei ein
Teil der Bestiftung, die auf die Rohre aufgeschossen wurde, wobei dann an diesen
Stellen sehr leicht Bläser auftreten, was zwangsläufig innerhalb kürzerer Zeit zur
Stillegung des Kessels führt.
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Um diese Schäden zu vermeiden hat man schon versucht, die Kesselrohre
im Bereich der Bögen zu verstärken, beispielsweise durch Aufschweißen von Halbschalen.
Der Erfolg dieser Maßnahme ist jedoch nur sehr gering. Der Grund für das Versagen
ist im hohen Temperaturunterschied zu suchen. Im Rohr, also innerhalb der Dampfrohrbögen,
herrscht eine Temperatur von ca. )75°C - je nach Kesselart - außerhalb des Rohres,
also im Bereich, den die flüssige Schlacke berührt, eine Temperatur von ca. 15000C.
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Die auf die Rohrbögen aufgeschweißten Segmente oder Halbschalen stehen
mit dem Rohr nur an der Schweißnaht in direkter fester Verbindung, liegen im übrigen
am Rohrbogen an. Der große Temperaturunterschied bewirkt nun ein Dehnen der aufgeschweißten
Halbschalen,
die sich dadurch von der gekühlten Rohrwandung weiter entfernten, so daß jetzt der
Kontakt nur noch über die Schweißnaht mit dem Rohr vorhanden ist. Außer einer erheblichen
Spannung tritt durch die mangelhafte Kühlung dieser Halbschalen - auch Panzerschalen
genannt - ein erhöhter Verschleiß der Schalen auf, die nach relativ kurzer Betriebszeit
sich stark vom Rohr abheben und durch Verschleiß bald papierdünn werden. Stehen
bleibt in vielen Fällen nur die zur Befestigung dienende Schweißraupe, an die sich
jetzt der Schlaclenbart noch fester klammert.
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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der
bekannten Schmelzkammeröfen auszuschalten, die Beschädigung des Kessels zu verhindern
und die gefährliche Handarbeit des Schlackenabstoßens im A-Loch zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird dieses technische Problem durch einen Kohlestaub-befeuerten
Schmelzkammerkessel mit im Boden angeordneten Asche-Auslaufloch und darunter befindlicher
Schlackenkammer, bei dem sich absetzende Schlacke mittels eines Schabers abgestoßen
wird, gelöst, durch einen in die lichte Weite des Asche-Auslaufloches eingesetzten
Rahmen. Dieser Rahmen weist gemäß einer besonders vortelhaften Ausgestaltung der
Erfindung die Form eines PyramienstumpfmanteIs auf und verjüngt sich zur Brennkammer
hin.
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Durch das Auskleiden des A-Loches mit einem sich in Richtung des Feuerraumes
konisch verJüngenden Rahmen wird der erstarrenden Schlacke die Möglichkeit genommen,
sich an unebenen Stellen und Vorsprüngen flächig festzusetzen. Als einziger Ansatzpunkt
für die Schlacke bleibt nur der obere Rand des Rahmens, es bleibt also keine Fläche
sondern nur eine Linie, woran sich die Schlacke anklammern kann, so daß die für
den Abstoßvorgang beriiii, Kraft wesentlich verringert ercen kann.
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Durch den Einsatz des Rahmens ist es weiter möglich, die Rohre bis
in den Bogen hinein zu bestiften, so daß sie bis an den Rahmenrand mit Stampfmasse
ausgekleidet werden können.
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Statt des bisher üblichen durch die Rohrbogen bedingten runden Verlaufes
bzw. Auslaufes des A-Loches, weist der Querschnitt jetzt einen spitzen Winkel auf,
dessen Spitze von dem Rahmen gebildet wird, die Jedoch dann bis zum Rohrbogen mit
Stampfmasse ausgekleidet ist, wodurch der Schlacke jede Möglichkeit genommen ist,
sich am Rohrbogen festzusetzen.
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Statt der großflächigen Auflage, die die Schlacke bisher zur Verankerung
am Rohrbogen fand, steht jetzt nur noch der obere Rahmenrand zum Anklammern der
Schlacke zur Verfügung, die auf Grund der kegelmantelförmigen Konstruktion des Rahmens
nicht an der inneren Rahmenwandung herabfließt, sondern von der Rahmenkante ab tropft.
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Der Rahmen selbst ist zweckmäßigerweise geteilt, um von den Rohren
übertragene Wärmespannungen oder -dehnungen aufnehmen zu können.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist
der Rahmen als wassergekühlter Hohlrahmen ausgeführt.
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Durch die kontinuierliche Kühlung des Rahmens wird einmal ein Verzundern
des Rahmens verhindert, obwohl der Rahmen nicht mit Stampfmasse bedeckt ist, gleichzeitig
wird die Rahmentemperatur jedoch so weit erniedrigt, daß der nur zeitweise mit der
Schlacke in Berührung stehende Schaber zusätzlich durch das Anliegen an der Innenwandung
des Rahmens gekühlt wird. Die Kühlung des Rahmens erfolgt zweckmäßig mit Kondensat,
wodurch mit Sicherheit die Ablagerung von Kesselstein im Rahmen verhindert wird.
Desweiteren ergibt sich der Vorteil, daß das Kondensat, bevor es dem Kessel als
Speisewasser wieder zugeführt wird, bereits aufgeheizt wurde.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
mindestens ein Schaber unterhalb des A-Loches in die Schlackenkammer eingebaut.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist je ein Schaber
den sich gegenüberliegenuen Auslaufecken des Rahmens zugeordnet. Durch die mechanische
Führung des Schabers entlang den Wandflächen des Rahmens wird die bisher errorderliche
Handarbeit und damit die Hauptgefahrenquelle völlig ausgeschaltet. Unfälle, die
auf Verbrennungen und auch Verstauchungen infolge der Handhabung schwerer Eisenstangen
zurückzuführen waren, können nicht mehr auftreten. Da die Schlacke bei den üblichen
Schmelzkammerkesseln das A-Loch über zwei sich gegenüberliegende Auslaufecken verläßt,
werden zweckmäßigerweise hier die Schaber angeordnet.
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Die Schabfläche soll dabei das ProSil der Rahmenecken aufweisen.
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Es ist jedoch nicht erforderlich, daß die gesamte Innenwand des Rahmens
vom Schaber bestrichen wird, wie das beim Einsatz eines einzelnen Schabers, der
dann kardanisch gelagert sein muß, der Fall ist. Es reicht vielmehr, wenn von jeder
berührten Wandfläche ca. ein Drittel vom Schaber bestrichen wird.
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Der Schaber besteht zweckmäßig aus Schabblechen, Lanze, Führung und
Antrieb. Die Schabflächen schließen dabei den gleichen Winkel ein, den die Seitenwandung
des Rahmens an der jeweiligen Auslaufecke aufweist. Sie bestehen aus einem hochwertigen
legierten Material. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind auch
die Schabflächen des Schabers hohl ausgebildet, so daß von der Lanze her den Schabflächen
und damit dem am starksten durch die Wärme beanspruchten Teil Kühlwasser zugerührt
werden kann. Durch diese Kühlung wird die Lebensdauer des Schabers wesentlich erhöht.
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Die Lanze selbst ist ein doppelwandiges Rohr, wobei der innere Rohrmantel
der Zufuhr des Kühlwassers dient, das, nachdem es bis zurn oberen Lanzenende durch
den inneren Rohrmantel geleitet wurde, aus diesem austritt und die Innenflächen
des Außenrohres bei umgekehrter Laufrichtung jetzt kühlt. Die Lanze wird in
einer
Führung in Form eines Rohres mit oberem und unterem Gleitlager gehalten, wobei die
Toleranzen dieser Lager auf Grund der Wärmeunterschiede recht groß sein müssen.
Dem die Lagerstellen verbindenden Tubus wird zur Kühlung und zur Erzeugung eines
geringen überdruckes Luft zugeführt, die einen geringen Uberdruck gegenüber dem
Druckverhältnis im Schlacken-bzw. Feuerraum aufweist. Durch diese Anordnung wird
erreicht, daß die Luft aus dem oberen Gleitlager der Führung austreten kann, was
neben der Kühiwirkung zur Folge hat, daß das Lager sich nicht voll Flugasche setzt,
die sich sonst hierin ablagern würde.
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Die Betätigung des Schabers erfolgt vorzugsweise durch einen Pneumatikzylinder,
kann jedoch auch auf mechanischem oder hydraulischem Wege erfolgen. Ein Vorteil
der Pneumatik gegenüber den anderen Möglichkeiten liegt jedoch darin, daß von einer
Pneumatikleitung gleich die geringfügige Menge der zur Kühlung der Lanzenführung
benötigten Luft abgezweigt werden kann.
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Die Erfindung soll nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben
werden.
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Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch Brennkammer und Asche-Auslaufloch
eines Schmelzkammerkessels, Fig. 2 die gekühlte Abstoßlanze.
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Die Brennkammer 1 des Schmelzkammerkessels 2 weist eine Bestiftung
3 auf, die mit Stampfmasse 4 versehen ist. Das A-Loch 5, das durch die Siederohre
6 gebildet wird, ist mit dem Rahmen 7 ausgekleidet, der über nicht abgebildete Kühlwasserzu-
und -ableitungen gekühlt wird. In der Schlackenauslaufecke 8 ist der Schaber 9 angeordnet,
dessen Schabbleche 10 an der Innenwandung des Rahmens 7 bei Betätigung des Schabers
9 entlang gleiten. Die Schabeebleche 10 sind an der
doppelwandigen
Lanze 11 angeschweißt, die über das Kühlwasser-Eintrittsventil 12 mittels eines
nicht abgebildeten Druckwasserschlauches mit der Wasserversorgung verbunden ist
Nach Durchspülen der Lanze 11 tritt das Wasser über den Auslaß 1) mittels eines
ebenfalls nicht abgebildeten Druckwasserschlauches wieder in den Wasserkreislauf
zum Kühlturm ein.
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Die Lanze 11 ist in einer Führung 14 gelagert, deren oberes, der Brennkammer
1 zugewandtes Gleitlager 16, das sich außerhalb der Schlackenkammer 17 befindet,
eine normale Toleranz aufweist. Die Führung 14 , die tubusförmig gestaltet ist,
ist kurz oberhalb des unteren Gleitlagers 16 mit einem Druckluftventil 18 zur Regulierung
des Uberdruckes innerhalb der Führung 14 ausgerüstet. Bei Betätigung des Pneumatikzylinders
19 wird die Lanze 11 durch die Führung entlang der gestrichelten Linie 20 nach oben
bewegt, wobei der an der Schlackenauslaufecke 8 gebildete Schlackenbart abgeschert
wird.