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Bezeichnung : Stehender Wasserrohr-I)ampferzeuger Die Erfindung bezieht
sich auf einen stehenden Dampferzeuger mit einer lotrechten, den zylindrischen Brennraum
bildenden sowie mit einer weiteren, zur ersten konzentrischen und mit ihr den zweiten
2u + ildenden Wasserrohrreihe, auf deren Außenseite sich ein dritter Zug befindet.
Bei einer bekannten Ausführung (DAS 1 212 267 Fig. 7) sind hierbei die Rohre der
beiden Wasserrohrreihen so angeordnet, daß die Rauchgase ausschließlich in Umfangsrichtung
spiralförmig vom Brennraum in den ersten und nach zurEcklegen von nahezu 360 Grad
in den zweiten sowie von diesem nach wiederum zurUcklegen von nahezu 360 Grad in
den Fuchs gelangen.
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Diese Ausführung hat zwar den Vorteil, daß die Wärmeübertragung wegen
reiner Querströmung der Rauchgase gegenüber den Wasserrohren verhältnismäßig hoch
ist, jedoch einerseits den Nachteil, daß die Strömungswiderstände sehr hoch sind,
so daß die Druckdifferenz zwischen der Brennkammer und dem Fuchs entsprechend hoch
gewählt
werden muß, was den weiteren Nachteil erhöhter Anforderungen
an den Brenner und das Feuerungsverhalten sowie einen Anstieg des Geräuschpegels
mit sich -führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile der Ouerströmung
beisubehalten, die vorstehend geschilderten Nach- -teile jedoch weitestgehend zu
vermeiden. Dies geschieht gemäß der Erfindung grundsätzlich dadurch, daß von der
reinen Spiralführung der Rauchgase abgegangen und diese in mehrere auf dem Umfang
verteilte, parallele Teilströme aufgeteilt und diese je mit einer Axiälstrbung überlagert
werden, wie sie als reine Axialströmung bei derartigen stehenden Dampwerzeugern
bekannt ist (US-PS 494 180). Zu diesem Zwecke sowie zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes
wird nach der Erfindung vorgeschlagen, eine größere Anzahl-von Rauchgasdurchtritten
gleichmäßig auf den Umfang und an einem Ende der Wasserrohre und eine vorzugsweise
gleiche Anzahl von diesen gegenüber im Umfang versetzten Rauchgasdurchtritten am
anderen Ende der nächstäußeren Wasserrohrreihe vorzusehen.
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Durch die Anordnung von mehreren, auf den Umfang verteilten Rauchgasdurchtritten
am einen Ende der Wasserrohre sowie eine Anzahl von versetzten Rauchgasdurchtritten
am anderen Ende wird der Strömung@widerstand durch den Kessel gegenüber der-bekannten
Ausführung mit nur einer Spiralführung- erheblich herabgesetzt, da der Umfangswinkel
in jedem Zuge auf einen Bruchteil herabgesetzt wird0 Gleichzeitig wird aber bei
entsprechender, winkelversetzter Anordnung der 1)urchtrittsöffnungen in der zweiten
gegenüber
denen in der ersten Wasserrohrreihe die reine Umfangs-Querströmung der bekannten
Ausführung mit einer axialen Strömung überlagert, so daß sich besonders günstige,
auf eilzylinderflächen erfolgende Diagonalströmungen ergeben. Hierbei hat sich gezeigt,
daß der Wärmeübergang dem einer reinen Umfangs-Querströmung gleichkommt. Außerdem
ist der Nachteil der bekannten Ausführung mit reiner Umfangs-Querströmung beseitigt,
bei der es unmöglich ist, den zweiten Zug zu reinigen. Durch die Anordnung einer
größeren Anzahl auf dem Umfang gleichmäßig verteilter Durchtrittsöffnungen am einen
Ende der Rohrreihen ist dieser Nachteil wesentlich vermindert und kann durch eine
nachstehend beschriebene, besondere Anordnung vollständig beseitigt werden.
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Die Wärmeausnutsung kann erhöht werden, indem man in weiterer Ausführung
der Erfindung die Rohre benachbarter Wasserrohrreihen gegeneinander versetzt anordnet.
Während es bei der eingangs beschriebenen Ausführung möglich ist, wahlweise die
Rohre unmitte bar aneinander zu setzen oder aber zwischen ihnen Stege vorzusehen,
die an ihrenleinen Enden so kurz gehalten sind, daß die Rauchgasdurchtritte hierdurch
in bekannter Weise zur Entstehung kommen, ist es bei der versetzten Anordnung der
Rohre benachbarter Reihen unerläßlich, an zumindest einer, nämlich der äußeren Rohrreihe,
Stege vorzusehen, damit die Rauchgase zwangläufig geführt werden und ein Übertritt
in den dritten Zug an diesen Stellen verhindert wird. Naturgemäß ist es möglich,
auch bei de versetzten Anordnung sowohl die innere als auch die äußere Uasserrohrreihe
mit Stegen zu versehen, wobei die Stegbreite bei
der versetzten
Rohranordnung der äußeren Reihe größer ist als bei der inneren.
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Bei dieser versetzten Rohranordnung ergibt sich der Vorteil der besseren
Wärmeübertragung aus der Tatsache, daß zur Querströmung in Umfangsrichtung und zur
Axialströmung, welche sich zu einer Diagonalströmung ergänzen, nun noch eine Wellenströmung
mit zwei verengten Querschnitten je Rohr hinzukommt.
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Die Erfindung gibt die Möglichkeit, ohne zusätzlichen Raumbedarf im
Dampfkessel auch noch Uberhitzerrohre vorzusehen, wobei diese - insbesondere bei
der versetzten Anordnung der Wasserrohre benachbarter Reihen anstelle der Stege
- in der äußeren Rohrreihe ohne änderung des Druckteils und der Kesselheizfläche
vorgesehen werden können, wo sie zudem in bekannter Weise der Anmittelbaren Strahlungsilitze
entzogen sind.
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Bei derartigen Kesseln besteht häufig das Bedürfnis, dem Kessel selbst
einen überhitzer - gegebenenfalls einen Nachüberhitzer -nachzuschalten. Hierbei
ist es erforderlich, die Austrittstemperatur der Rauchgase aus dem Kessel vor ihrem
Eintritt in den Woerhitzer anzuheben. Dies gelingt gemäß der Erfindung durch besondere
Bypass-Durchtritte in der äußeren Wasserrohrreihe, welche über einen regelbaren
Bypass mit Drosselklappe die Rauchgase unmittelbar zum Überhitzer leiten. Die Regelung
der Klappe kann dann von Hand oder selbsttätig erfolgen.
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Schließlich soll noch Sorge dafür getragen werden, daß bei
einer
Beheizung des Kessels mit Gasen Restgase nicht an der Decke des Feuerraumes hängen
bleiben, weil der natürliche Zug nicht genügen könnte, diese Gase vollständig aus
dem Kessel zu entfernen, und weil auf diese Weise die Gefahr einer Explosion bestehen
könnte. Gemäß der Erfindung sollen deshalb in dem Falle, in welchem die Rauchgasdurchtritte
der ersten Rohrreihe unten vorgesehen sind, ebenfalls oben schmale Durchtritte freibleiben,
die zur Abfuhr der stagnierenden Brenngase dienen.
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Die Erfindung ist an einem. Ausführungsbeispiel erläutert, das in
der Zeichnung wiedergegeben ist. Hierbei zeigen Big. 1 einen Axialschnitt durch
einen stehenden Dampfkessel gemäß der Erfindung Fig. 2 eilen Schnitt gemäß der Linie
II - II der Fi. 1 Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 2 eines Kessels mit
Sberhitzer Der Kessel besteht aua einem oberen Wasserringraum 5 und einem unteren
Wasserringraum 6, die durch eine innere Wasserrohrreih 7 und eine äußere Wasserrohrreihe
8 miteinander verbunden sind.
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Dieses System ist von einem Mantel 9 mit einer Isolierung 10 umgeben.
Bei .11 ist im oberen Ringraum ein Mannloch, bei 12 ein Speisewasser-Zulauf und
bei 13 der Dampfauatritt vorge--sehen. Der untere Ringraum 6 weist Reinigungsstutzen
14 auf.
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Er ist
durch eine Brennerplatte mit einem Brenner
16 verschlossen, wahrend der Verschluß des oberen Ringraumes 5 über eine Prallplatte
17 geschieht. Die Rauchgase treten durch den Kanal 18 in einen Überhitzer 19 ein.
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Wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, sind zwischen den Rohren 7
der inneren Rohrreihe, welche die Brennkammer bilden, in diesem Ausführungsbeispiel
Stege 20 angeordnet, die an den in Figur 2 mit 21 bezeichneten sechs Stellen, welche
im wesentlichen gleichmäßig auf den Umfang verteilt sind, nicht bis auf den Ringraum
6 gefulirt sind, so daß hier die Rauchgase in Pfeil-Richtung gemäß den Fig. 1 und
2 durchtreten können. In bekannter Weise sind die benachbarten Rohre 7 der ersten
und 8 der zweiten Rohrreihe zwischen den Ringräumen mit voll hindurchreichenden
Stegen 22 so verbunden, daß den Rauchgasen hier der Durchtritt verweigert wird.
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Die Wasserrohre 8 der äußeren Rohrreihe sind gegenüber den Wasserrohren
7 der ersten Rohrreihe versetzt angeordnet und durch entsprechende breitere Stege
23 miteinander verbunden.
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Diese sind an fünf Stellen des Umfanges nicht bis an den oberen Ringraum
5 geführt, so daß hier Durchtritte 24 frei bleiben, durch welche die Gase in Pfeilrichtung
hindurchtreten.
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Zur Abfuhr stagnierender Brenngase reichen die Stege 20 der inneren
Rohrreihe nicht ganz nach oben, so daß hier Spalte 25 frei bleibe (Fig. 1). Zwischen
den Stegen 23 der äußeren Rohrreihe sind Verschlüsse 26 angeordnet, die über Deckel
27 von
außen zugängig sind und eine gründliche Reinigung der Rohrwandungen
im zweiten Zug selbst bei engen Rauchgas- Durchtrittsräumen gestatten.
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Zum Anheben und Regeln der Rauchgastemperatur vor dem Eintritt in
den Überhitzer 19 (Fig. 1) sind Durchtrittsöffnungen 31 in den Stegen 23 der äußeren
Rohrreihe nahe dem Kanal 18 vorgesehen, durch welche die Rauchgase aus dem zweiten
Zug über einen Bypass 28 und eine Regelklappe 29 unmittelbar in den Kanal 18 übertreten
können.
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Die Ausführung nach Fig. 3 unterscheidet sich im wesentlichen von
der vorstehend beschriebenen lediglich dadurch, daß die Stege 23 zwischen den Rohren
8 der äußeren Rohrreihe durch Uberhitzerrohre 30 ersetzt sind, die dem Überhitzer
19 nachgeschaltet sind.
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