DE3310343A1

DE3310343A1 - Niedertemperaturkessel mit zylindrischer feuerraumzarge

Info

Publication number: DE3310343A1
Application number: DE19833310343
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. 6301 Allendorf Mann
Original assignee: SBS HEIZKESSELWERK
Current assignee: SBS HEIZKESSELWERK
Priority date: 1982-08-18
Filing date: 1983-03-22
Publication date: 1984-03-15

Description

Niedertemperaturkessel mit zylindrischer Feuerraumzarge
Die Erfindung betrifft einen Niedertemperaturkessel mit einer von einem Wasserraum umgebener zylindrischer Feuerraumzarge, einem zylindrischen Flammrohr und einer Vielzahl von sich zwischen dem Flammrohr und der Feuerraumzarge im wesentlichen axial vom Heizgaseintritt zum Heizgasaustritt erstreckenden, mit der Feuerraumzarge verschweißten Rippen.
Es sind Niedertemperaturkessel bekannt, die aus einem zylindrischen Flammrohr, einer dieses umgebenden zylindrische Feuerraumzarge und einen die Feuerraumzarge zylindrisch umgebenden Wasserraum aufweisen. Die Heizgase werden durch den zwischen Flammrohr und Feuerraumzarge gebildeten Heizgasdurchtritt geführt, wo sie die Wärme an den Wasserraum abgeben. Es ist bekannt, zur Verbesserung des Wärmeübergangs in dem Raum zwischen Flammrohr und Feuerraumzarge mit dieser verschweißte, sich axial erstreckende Längsrippen vorzusehen.
Bekannte Heizkessel dieser Art haben jedoch den Nachteil, daß der Wärmeübergang zum E;esselende hin abnimmt, was im wesentlichen darauf beruht, daß die Heizgase im Bereich des Heizgaseintritts bereits einen Teil ihrer Wärme abgegeben haben, so daß die Heizgase im Bereich des Heizgasaustritts bereits wesentlich kühler sind und daher weniger Wärme an die Rippen und die Feuerraumzarge abgeben.
Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn der Kessel mit Niedertemperatur betrieben werden soll. Bei dem Betrieb eines Heizkessels im Bereich niedriger Temperaturen nämlich muß vermieden werden, daß die Feuerraumwände und die Heizgaszüge Oberflächentemperaturen annehmen, die unter dem Taupunkt der Heizgase liegen, da die dann auftretende Kondensatbildung zu einer Korrosion dieser Flächen führen, wenn diese nicht besonders geschützt sind. Bei den bekannten Heizkesseln mit sich gerade erstreckenden Rippen ist der Wärmeübergang im Bereich des Eleizgasaustritts naturgemäß geringer, so daß das Wasser in diesem Bereich weniger stark erwärmt wird, was dazu führen kann, daß der Taupunkt der Heizgase an der Wand der Feuerraumzarge hier unterschritten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen iJiedertemperaturkessel zu schaffen, bei dem der Wärmeübergang zwischen Heizgasen und Wasserraum über die Erstreckung des Kessels hin gleichmäßiger ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Rippen schrauben- oder wellenförmig ausgestaltet sind.
Vorteilhaft ist vorgesehen, daß die Steigung der schrauben- oder wellenförmig verlaufenden Rippen vom Heizgaseintritt zum Heizgasaustritt hin zunimmt.
Bei einer wellenförmigen Ausgestaltung der Rippen kann die Zunahme der Steigung dadurch bewirkt werden, daß die Amplitude der Wellen vom Heizgaseintritt zum Heizgasaustritt hin zunimmt, oder aber dadurch, daß der Abstand der Wendepunkte der Wellen vom Heizgaseintritt zum Heizgasaustritt hin abnimmt.
Zur Erreichung des erfindungsgemäßen Zieles tragen weiter im Wasserraum im Bereich der Stirnwände mit der Feuerraumzarge koaxial und zu dieser mit Abstand angeordnete Stauringe bei.
Weiter Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung. Dabei zeigt: Fig. 1 den erfindungsgemäßen Niedertemperaturbrenner in einer Längsschnittansicht; Fig. 2 eine schraubenlinienförmige Rippe in stark vergrößerter, perspektivischer Ansicht; Fig. 3 eine Abwicklung der erfindungsgemäß schraubenlinienförmig um das Flammrohr angeordnete Rippen; Fig. 4 eine Abwicklung der erfindungsgemäß wellenlinienförmig um das Flammrohr angeordnete Rippen.
Figur 1 zeigt den erfindungsgemäßen Niedertemperaturkessel im Längsschnitt.
Eine von einem an einer Brennerplatte 30 montierten Gebläsebrenner 28 erzeugte Brennerflamme 34 brennt in einem aus einem hitzebeständigen Stahlblech bestehenden Topf, der durch ein Flammrohr 32 sowie einem Boden 36 gebildet wird. Die heißen Gase treten aus dem zylindrischen Topf wie mittels der Pfeile 38, 40 angedeutet, in einen zwischen dem Flammrohr 32 und einer Feuerraumzarge 24 gebildeten zylindrischen Ringraum. In diesem Raum geben die heißen Gase ihre Wärme über die Wand der Feuerraumzarge 24 an das im Wasserraum 20 befindliche Wasser ab, welches mit dem Heizkreislauf verbunden ist.
Zur Erhöhung des Wärmeübergangs zwischen den Heizgasen und dem Wasserraum 20 liegen zwischen dem Flammrohr 32 und der Feuerraumzarge 24 sich im wesentlichen axial zu diesen erstreckende Rippen, die mit der Feuerraumzarge 24 fest verschweißt sind. Dabei sind die Rippen mit einer Vielzahl von Einschnitten 42 versehen, welche dem Entstehen hoher thermischer Spannungen entgegenwirken.
Figur 2 verdeutlicht in stark vergrößerter Darstellung eine erfindungsgemäß schraubenlinienförmig ausgestaltete Rippe. Diese schraubenlinienförmige Ausgestaltung der Rippe 10 erhöht, insbesondere im Zusammenwirken mit den Einschnitten 42, die Turbulenz der von dem Heizgaseintritt 12 zum Heizgasaustritt 14 durchtretenden Heizgase. Die Abgabe von Wärme von den Heizgasen an Rippen 10 und Feuerraumzarge 24 führt dazu, daß das Volumen der Heizgase und damit deren Geschwindigkeit abnimmt, was bei den bekannten sich linear erstreckenden Rippen neben der ohnehin geringeren Temperaturdifferenz zu einem geringeren Wärmeübergang im Bereich des Heizgasaustritts 14 führt. Die erfindungsgemäße schraubenlinienförmige Ausgestaltung der Rippen wirkt diesem Effekt entgegen, da sie den Heizgase einen größeren Strömungswiderstand entgegensetzen.
Dieser Effekt tritt auch dann ein, wenn die Rippen 10, wie es Figur 3 in der Abwicklung zeigt, die Rippen 10 nicht schraubenlinienförmig um die Feuerraumzarge geführt sind, sondern wellenlinienförmig entlang dieser.
Als besonders wirksam bezüglich der erwünschten Vergleichmäßigung des Wärmeübergangs hat sich jedoch die in Figur 4 dargestellte wellenlinienförmige Ausgestaltung der Rippen 10 erwiesen, bei der die durchschnittliche Steigung der Rippen 10 gegenüber der Erstreckung der Feuerraumzarge vom Heizgaseintritt 12 zum Heizgasaustritt 14 hin zunimmt. Dies beruht darauf, daß die Fläche der Rippen 10, welche den Heizgasen entgegengestellt wird, vom Heizgaseintritt 12 zum Heizgasaustritt 14 hin ständig zunimmt, was dazu führt, daß die effektive Wärmeübergangsfläche kontinuierlich zunimmt.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Rippen 10 ermöglicht es daher, den Kessel mit einer besonders niederen Wassertemperatur zu fahren, da die Wasserraumtemperatur über den gesamten Bereich des Wasserraumes 20 deutlich gleichmäßiger gehalten werden kann, als dies bei üblichen Kesseln der Fall ist. Während nämlich bei den bisherigen Kesseln bei der Berechnung der nicht zu unterschreitenden Wassertemperatur eine Differenz der Wassertemperatur im Bereich des Heizgaseintritts zum Bereich des Heizgasaustritts berücksichtigt werden mußte, indem diese Differenz der Tautemperatur hinzugerechnet werden mußte, entfällt dies, da bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Rippen eine solche Differenz nicht oder nur in sehr geringem Umfang auftritt.
Es versteht sich, daß die vom Heizgaseintritt 12 zum Heizgasaustritt 14 hin zunehmende Steigung der Wellen der Rippen entweder, wie es in Figur 4 gezeigt ist, durch ein Ansteigen der Amplituden 16 oder aber durch eine Verringerung des Abstandes 18 vom Heizgaseintritt 12 zum Heizgasaustritt 14 hin oder aber durch eine Kombination beider, bewirkt werden kann.
Zur Erreichung des erfindungsgemäßen Zieles der Vergleichmäßigung der Temperatur des Wassers im Wasserraum 20 tragen weiter Stauringe 26 bei, die im Bereich der Stirnwände 22 mit der Feuerraumzarge 24 koaxial und zu dieser mit Abstand angeordnet sind. Diese Stauringe bewirken, daß sich im Bereich der Stirnwände 22, in dem die den Wärmeübergang verstärkende Rippen 10 nicht vorgesehen sind, wärmeres Wasser staut, was verhindert, daß in dem Bereich, in dem die Rippen fehlen, die Innenfläche der Feuerraumzarge 24 die Tautemperatur unterschreitet, da das hier gestaute Wasser sehr viel langsamer abgeführt wird, so daß die geringe Wärmeübergangsfläche der Feuerraumzarge ausreicht, um daß Wasser hier in einem Temperaturbereich zu halten, welche oberhalb der Tautemperatur liegt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste 10 Rippen 10 12 Heizgaseintritt 12 14 Heizgassustritt 14 16 Amplitude 16 18 Abstand 18 20 Wasserraum 20 22 Stirnwand 22 24 Feuerraumzarge 24 26 Stauringe 26 28 Gebläsebrenner 28 30 Brennerplatte 30 32 Flammrohr 32 34 Brennerflamme 34 36 Boden 36 38 Pfeil 38 40 Pfeil 40 42 Einschnitte 42

Claims

Ansprüche 1y Niedertemperaturkessel mit einer von einem Wasserraum umgebener zylindrischer Feuerraumzarge, einem zylindrischen Flammrohr und einer Vielzahl von sich zwischen dem Flammrohr und der Feuerraumzarge im wesentlichen axial vom Heizgaseintritt zum Heizgasaustritt erstreckenden, mit der Feuerraumzarge verschweißten Rippen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (10) schrauben- oder wellenförmig ausgestaltet sind.
2. Niedertemperaturkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der schrauben- oder wellenförmig verlaufenden Rippen (10) vom Heizgaseintritt (12) zum Heizgasaustritt (14) hin zunimmt.
3. Niedertemperaturkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei wellenförmiger Ausgestaltung der Rippen (10) die Amplitude (16) der Wellen vom Heizgaseintritt (12) zum Heizgasaustritt (14) hin zunimmt.
4. Niedertemperaturkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei wellenförmiger Ausgestaltung der Rippen (10) der Abstand (18) der Wendepunkte der Wellen vom Heizgaseintritt (12) zum Heizgasaustritt (14) hin abnimmt.
5. Niedertemperaturkessel mit von einem Wasserraum umgebener zylindrischer Feuerraumzarge, einem zylindrischen Flammrohr und einer Vielzahl von sich zwischen dem Flammrohr und der Feuerraumzarge im wesentlichen axial vom Heizgaseintritt zum Heizgasaustritt erstreckenden, mit der Feuerraumzarge verschweißten Rippen, gekennzeichnet durch im Wasserraum (20) im Bereich der Stirnwände (22) mit der Feuerraumzarge (24) koaxial und zu dieser mit Abstand angeordnete Stauringe (26).