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Wasserrohrkessel mit Rostfeuerung.
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Die Erfindung bezieht sich auf ehemals öl- oder gasgefeuerte Wasserrohrkessel,
deren Feuerung auf Rostfeuerung umgestellt wird, und auf neue Wasserrohrkessel mit
Kohlefeuerung, für die eine besonders kleine und leistungsfähige Rostfeuerung gefordert
ist.
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Die Umstellung öl- oder gasgefeuerter Wasserrohrkessel auf den Brennstoff
Sohle bringt nicht nur eine Erhöhung der Versorgungssic}lerheit und eine Entlastung
für die Handelsbilanz des Staates, sondern für den Kesselbetreiber auch erhebliche
Einsparungen an Brennstoffkosten, da der Wärmepreis der Kohle derzeit nur etwa 70
- 80 Prozent des Wärmepreises von Heizöl oder Erdgas beträgt.
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Dabei wird für kleinere Industrie-Nasserrohrkessel (bis zu einer
Dampfleistung von ca. 15C t/h) in einer Reihe von Fällen die Anschaffung einer Rostfeuerung
in Betracht gezogen, da bei dieser die Notwenigkeit entfällt, die Kohle zu Kohlenstaub
zu vermahlen.
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Die Umstellung eines öl- oder gasgefeuerten Kessels auf Kohle wirft
dann erhebliche te(:hnische Probleme auf, wenn der Forderung entsprochen werden
muß, daß die Nenndwnpfleistung des Kessels und die Dampfæustande am EesBelaustritt
nach der Umstellung dieselben sein sollen wie bei der früheren Feuerung mit bl oder
Gas, und daß nach wie vor ein hoher Kesselwirkungsgrad zu erreichen ist.
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Diese technischen Probleme ergeben sich daraus, daß bei
kohlefeuerung
die stündlich abzufahrende Kauchgasmenge gegenüber dem öl- oder gasgefeuerten Wasserrohrkessel
gleicher Dampfleistung sich etwa verdoppelt, daß die zulässige Brennkater-Volumenbelastung
und die zulässige Brennkammer-Querschnittsbelastung bei Kohlefeuerung wesentlich
kleiner sind als bei Öl-oder Gasfeuerung, und daß die maximal zulässige Rauchgasgeschwin,
digkeit in den 3erührungsheizflächen bei Kohlefeuerung - im Hinblick auf den möglichen
Verschleiß dieser Heizflächen - nur etwa halb so groß ist wie bei Öl- oder Gasfeuerung.Wegen
des niedrigeren Temperaturniveaus, bei dem die Verbrennung von Kohle -verglichen
mit Öl oder Gas - erfolgt, ist überdies eine Vergrößerung der Kesselheizfläche (Berührungsheizfläche)
erforderlich.
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Schließlich soll die Umstellung der Kesselfeuerung noch mit vertretbaren
Kosten und in einem möglichst kurzen Zeitabschnitt durchgefahrt werden.
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Um diese technischen Probleme zu lösen bzw. diesen Forderungen zu
entsprechen, wird ein Wasserrohrkessel mit einer Brennkammer und einem oder mehreren
Berührungsheizflächenzügen vorgeschlagen, dessen Feuerung von Öl oder Gas auf Kohle
umgestellt und als Rostfeuerung ausgebildet ist, und der erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet ist, daß ein oder mehrere nach schaltheizflächenblöcke zu den hochdruckseitigen
Berührungsheizflächen des Kessels - oder zu einem Teil derselben - rauch-/ist bzw,
gasseitig parallel geschaltet sind. (Diese Lösung ist auch bei Wasserrohrkessel
anwendbar, deren Feuerungen von Öl oder Gas auf Kohlenstaub umgestellt werden.)
Durch diesen Vorschlag ist es möglich, die vorhandenen
(ursprünglichen
) Berührungshezflächen des Kessels beizubehalten, die Nachschaltheizflächen des
auf Hostfeuerung umgestellten Kessels zu vergrößern und die maximal zulässige Rauchgasgeschwindigkeit
in den Berührungsheizflächen zu reduzieren.
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(Und letzteres trotz der größeren stündlich erzeugten Rauchgasmenge.)
Ein weiterer Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß die Nachschaltheisflächenblöcke
in der Werkstätte vorgefertigt und als vormontierte Einheiten in das Kesselhaus
transportiert werden können. Die Zeit für die eigentliche Umstellung der Kesselfeuerung
kann so sehr kurz gehalten werden (einige Wochen).
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Hach einem anderen Merkmal der Erfindung sind die Hochdruckheizflächen
(U'berhitzer, Verdampfer, Speisewasservorwärmer) des Nachschaltheizflächenblockes
bzw. der Nachschaltheizflächenblöcke zu den analogen Heizflächen (Überhitzer, Verdampfer,
Speisewasservorwärmer) des Berührungsheizflächenzuges bzw. der Berührungsheizflächenzüge
des Kessels kühlmedienseitig parallel geschaltet. Dabei erfolgt während des Betriebes
die Zuleitung oder Ableitung des Rühlmediums zu bzw. von einer Hochdruckheizfläche
eines iZachschaltheizflächenblockes und der ihr zugeordneten analogen Hochdruckheizfläche
des Berührungsheizflächenzuges des Kessels über wenigstens eine Dreiwegearmatur.
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Hierdurch ist eine Vertrimsung der beiden Kühlmedienströme und dadurch
eine Anpassung an die Beheizung möglich. Es ist aber auch eine rauchgasseitige Vertrinimung
der Rauchgasdurchsatzmengen mittels Klappen möglich.
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Da im allgemeinen eine schlanke (und lange) Gestalt des Iiachschaltheizflächenblockea
bw. der Nachschaltheizflächenblöcke
erwünscht ist, weist dieser
bzw. weisen diese in an sich bekannter Art (je) nur einen Rauchgaszug auf und sind
auch vorzugsweise mit vertikaler Längsachse am Kessel angeordnet.
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Vergrößert wird die erwünschte Schlankeheit des NachschaltheizflächenEndss
bzw. der lfachschaltheizflächenblöcke noch dadurch, daß die Hochdruckheizflächen
desselben bzw. derselben in an sich bekanntwer Weise als rauchgasseitig längsangeströmte
Doppelrohrheizflächen ausgebildet sind (was auch eine etwas größere maximale Rauchgasgeschwindigkeit
zuläßt.) Falls erforderlich können im Nachschaltheizflächenblock bzw. in den Nachschaltheizflächenblöcken
Hochdruckheizflächen und Luftvorwärmerheizflächen, Howie gegebenenfalls auch Einrichtungen
zur Rauchgasfilterung (Ascheabscheidung) angeordnet sein.
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Da die räumlichen Möglichkeiten zur Unterbringung eines Rostes an
einem ehemaligen öl- oder gasgefeuerten kessel beschränkt sind, ist es für die Erreichung
der vollen iGenndampfmenge des Wasserrohrkessels erforderlich, Roste mit sehr hohen
spezifischen Verbrennungsleistungen (Kilowatt/Quadrat meter) zu installieren.
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Um die Verbrennungsleistung der bekannten Rostkonstruktionen zu steigern,
wird nach einem anderen, wesentlichen Merkmal der Erfindung ein Wasserrohrkessel
mit einer Brennkammer und einem oder mehreren Berührungshezflächenzügen, sowie mit
einer Rostfeuerug vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß innerhalb der
Brennkammer über dem Rost ein oder mehren mit Düsen versehene OberluStkanäle angeordnet
sind und daß
während des Betriebes die Düsen Oberluft schräg auf
die Brennstoffschicht des Rostes und/oder in den über dem Rost befindlichen Teil
der Brennkammer blasen.
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Durch dieses Aufblasen der Oberluft auf gewisse Bereiche der schon
brennenden Kohle wird der Verbrennungsablauf intensiviert und es kann auf einem
relativ kleinen Rost eine größere Brenastoffaenge verbrannt werden. (Steigerung
der spezifischen Verbrennungsleistung des Rostes).
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Der so erhaltene Rost hoher spezifischer Verbrennungsleistung kann
nicht nur an Wasserrohrkesseln eingesetzt werden, deren Feuerung von Öl oder Gas
auf stückige Kohle umgestellt wird, sondern auch an neuen Wasserrohrkesseln, die
von vorne herein für die Verf euerung stückiger Kohle konzipiert sind.
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Die in der Brennkammer angeordneten Oberluftkanäle überspannen dieselbe
der Breite nach und sind je mit ihren beiden Enden aufgelagert und/oder eingespannt.
Dabei bestehen die Oberluftkanäle aus gekühlten Doppelrohren oder in an sich bekannter
Weise aus gekühlten Rohren. (Die Herstellung der Ober luftkanäle aus Doppelrohren
ist besonders billig, da sie wenig Schweißarbeit erfordert,) Zwecks ausreichender
Kühlung sind die Doppelrohre und/ oder die Rohre des bzw. der Oberluftkanäle während
des Betriebes in an sich bekannter Weise von wenigstens einer Umwälzpumpe mit Kesselwasser
beaufschlagt.
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Nach winem weiteren Merkmal der Erfindung sind Düsen des Oberluftkanals
bzw. der Oberlu£tkanäle gegen die 3rennstoffaufgabestelle des Rostes gerichtet.
Hierdurch werden heiße Blammesgase
zu dieser Stelle hingeblasen
und die Zündung des frisch eingebrachten stückigen Brennstoffes verbessert und beschleunigt;
Besitzt der Wasserrohrkessel mehrere Oberluftkanäle, so ist zur Feineinstellung
der Feuerung verbrennungsluftseitig vor jedem Kanal ein gesondertes Drosselorgan
angeordnet.
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Die Düsen für das Ausblasen der Oberluft sind über die Länge des
Oberluftkanals bzw. über die Längen der Oberluftkanäle in gleichmäßigen oder annähernd
gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet.
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Bestehen die Oberluftkanäle aus Doppelrohren, so sind die Düsen für
das Ausblasen der Oberluft durch die von Innen- und Außenrohren begrenzten Bereiche
der Doppelrohre hindurchgeführt.
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Während des Betriebes strömt das Rahllllittel (Kesselwasser, Speisewasser,
Dampf, W;rmeöl) durch die von Innen- und Außenrohren der Doppelrohre gebildeten
Zwischenräume und die Oberluft im Inneren der Innenrohre. Hierdurch wird eine sehr
gute Kühlung und in weiterer Folge eine lange Lebensdauer der Oberluftkanäle erreicht.
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Zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit haben die Doppelrohre
einen Außendurchmesser von 150 - 200 I,iillimeter.
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In den Zeichnungen sind ein ehemals bl- bzw. gasgefeuern er Wasserrohrkessel
vor und nach der Umstellung auf eine Wanderrostfeuerung dargestellt und einige konstruktive
Details gegeben.
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Es zeigt: Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch den öl- bzw.
gasgefeuerten Kessel vor seinem Umbau.
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Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt durch denselben Kessel nach seinem
Umbau auf Rostfeuerung (Schnitt nach der Linie A-B in Fig. 3) Fig. 9 einen horizontalen
Querschnitt durch den Kessel nach seinem Umbau nach der Linie C - D in Fig. 2.
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Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt durch einen aus drei Doppelrohren
bestehenden Oberluftkanal in vergrößerter Darstellung.
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Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Doppelrohr mit Düsen für das Ausblasen
der Oberluft in vergrößerter Darstellung.
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Der in Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt dargestellte öl- bw. gasgefeuerte
BVasserrohrkessel besteht aus der Brennkammer 1 und dem Berührungsheizflächenzug
2.
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Die Wände der Brennkammer 1 bestehen aus ilossenrohren 3, die außen
eine Isolierung 4 tragen.
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In der Stirnwand der Brennkanelex 1 sind die Öl/Gasbrenner 5 angeordnet.
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Von der Kesseltrommel 6 Rührt ein großes Fallrohr 7 zu
den
unteren Sammlern 8 der E'lossenrohre 3.
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Im Berührungsheizflächenzug 2 sind ein überhitzer 9 und ein Speisewasservorwärmer
10 angeordnet.
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Außerhalb des eigentlichen Wasserrohrkessels sind die beiden Drehluftvorwärmer
11 aufgestellt.
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Unter den Drehluftvorwarmern 11 sind die Frischluftgebläse 12 und
die Saugzuggebläse 13 angeordnet.
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Bei dem in FFr. 2 uXLd Fig. 3 nach seinem Umbau dargestellten selben
Kessel ist unter der Brennkammer 1' der anderen rost 14 angeordnet. Vor dem Kessel
ist der Kohlebunker 15 aufgestellt.
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Innerhalb der Brennkammer 1' sind über dem Wanderrost 14 zwei Oberluftkanäle
16 und 17 angeordnet. Der vordere Oberluftkanal 16 besteht aus dtrei Doppelrohren
18 mit Düsen 19, der hintere Oberluftkanal 17 besteht aus gekühlten Rohren 20 mit
Düsen 19'.
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Ein Teil der Düsen 19 des vorderen Oberluftkanals 16 gegen die Brenristoffaufgabestelle
14' des Wanderrostes 14, ein anderer Teil der Düsen 19 sowie ein Teil der Düsen
19' sind schräg gegen die Brennstoffschicht 14" gerichtet.
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Ein anderer Teil der Düsen 19 und 19' ist in den über dem Rost 14
liegenden Bereich der Brennkammer 1' gerichtet.
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Die Oberluftkanäle 16 und 17 überspannen die Brennkammer 1' ihrer
Breite nach.
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Die Doppelrohre 18 und Rohre 20 werden während des
Betriebes
über die UmwUlzpumpe 21 mit Kesselwasser versorgt.
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Hinter dem eigentlichen Wasserrohrkessel sind zwei Nachschaltheizflächenblöcke
22 angeordnet, welche je einen Rauchgaszug und vertikale Längsachse aufweisen, und
als Hochdruckheizflächen je einen Uberhitzer 22' sind einen Speisewasservorwärmer
22' enthalten. Die Uberhitzer 22' bestehen aus vertikalen Doppelrohren 22x und die
Speisewasservorwärmer 22" aus vertikalen Doppelrohren 22Xx.
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Die beiden Nachschaltheizflächenblöcke 22 sind zu dem Überhitzer
9 und dem Speisewasservorwärmer 10 des eigentlichen Kessels rauchgasseitig parallel
geschaltet.
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Die beiden überhitzer 22' der zwei Nachschaltheizflächenblöcke 22
sind zum Überhitzer 9 des eigentlichen Kessels damp£-seitig ebenfalls parallel geschaltet.
Während des Betriebes kann ein Vertrimmen der Dampfströme mittels der Dreiwegearmatur
23 ertolgen.
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Auch die beiden Speisewasservorwärmer 22" der zwei Nachschaltheiæflächenblöcke
22 sind zum Speisewasservorwärmer 10 des eigentlichen Kessels speisewasserseitig
parallel geschaltet. Ein Vertrimmen der beiden Speisewasserströme kann während des
Betriebes mit der Dreiwegearmatur 24 erfolgen.
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In den Nachschaltheizflächenblöcken 22 können erforderlichenfalis
weitere Luftvorwärmer und/oder Einrichtungen zur Rauchgasreinigung installiert werden.
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en Die Förderleistungder Frischluftgebläse 12 und der Saugzuggebläse
13 sind bei Umstellung auf Kohlefeuerung zu vergrößern. Ein Rauchgasfilter kann
auch nach den Drehluftvorwärmerfl
11 aufgestellt werden.
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In Fig. 4 ist ein vertikaler Normalschnitt durch den Oberluftkanal
16 vergrößert dargestellt. Das Kühlmittel strömt in den durch Innenrohre 18' und
Außenrohre 1E'' gebildeten Spalten. Die Oberluft strömt innerhalb der Innenrohre
18'.
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Die rotationsförmigen Düsen 19 sind durch die von Innenrohren 18'
und Außenrohren 18" begrenzten Bereiche hindurchgeführt.
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Dies- ist auch in Fig. 5 ersichtlich.
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Der Abstand benachbarter Düsen 19 beträgt 200 - 400 mm.
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Die Anordnung von einem oder mehreren Nachschaltheizflächenblöcken
der vorstehend beschriebenen Art und in der vorstehend beschriebenen Weise ist auch
an Wasserrohrkesseln möglich, deren Feuerung von Öl oder Gas auf Kohlenstaub umgestellt
werden.