DE3326411A1

DE3326411A1 - Festbrennstoffkessel mit waermetauscher mit senkrecht angeordneten rohren

Info

Publication number: DE3326411A1
Application number: DE19833326411
Authority: DE
Inventors: William John Suckley Worcestershire Holden
Original assignee: Individual
Current assignee: Holden Heat (uk) Ltd Suckley Worcestershire Gb
Priority date: 1982-07-20
Filing date: 1983-07-19
Publication date: 1984-01-26
Also published as: US4471725A; BE897313A; ZA834990B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Festbrennstoffkessel mit Wärmetauscher mit senkrecht angeordneten Rohren.

In Kesseln, die feste Brennstoffe verwenden, und sogar in Kesseln, die feste Brennstoffe in pulverisierter Form verwenden, stellt sich unvermeidlich eine Ablagerung von im Gas enthaltenem Staub und anderen Verbrennungsrückständen ein, und die Entfernung dieser Ablagerungen von den Oberflächen ist eine schmutzige und unangenehme Arbeit, die eigentlich wöchentlich durchgeführt werden sollte. Sofern der Wärmetauscher des Kessels senkrecht verlaufende Züge besitzt, durch die die Verbrennungsprodukte abziehen, ist eine Reinigung praktisch unmöglich.

Der Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, die Reinigung eines senkrecht angeordneten Wärmetauschers, der mit einem Kessel für feste Brennstoffe verbunden ist, zu erleichtern.

Zunächst einmal besteht die vorliegende Erfindung daher aus einem Festbrennstoff-Kessel mit einem Wärmetauscher, der über senkrecht angeordnete Rohre verfügt, durch die die warme Luft und die Verbrennungsprodukte geleitet werden sollen; aus verlängerten, innen angebrachten Vorrichtungen, die entlang den vorbezeichneten Rohren verlaufen; sowie aus Antriebsvorrichtungen, die mit sämtlichen vorbezeichneten verlängerten Vorrichtungen verbunden sind und so betrieben werden können, daß die vorbezeichneten verlängerten Vorrichtungen jegliche losen Ablagerungen von den Wänden der vorbezeichneten Rohre entfernen können.

Die vorbezeichneten Antriebsvorrichtungen können von Hand betrieben werden; es ist indessen für die vorbezeichneten Antriebsvorrichtungen vorzuziehen,einen Elektromotor vorzusehen.

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Die vorbezeichneten Antriebsvorrichtungen - gleichgültig, wie sie betrieben werden - können mit einer Halterung verbunden werden, an der die entsprechenden Enden der einzelnen verlängerten Vorrichtungen angebracht sind. In einer bevorzugt anzuwendenden Konstruktion befindet sich die vorbezeichnete Halterung über den oberen Enden der vorbezeichneten Rohre, und die einzelnen verlängerten Vorrichtungen hängen von dieser in die vorbezeichneten Rohre hinein und längs an diesen herunter.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, die warme Luft und die Verbrennungsgase auf ihrem Weg durch die vorbezeichneten Rohre zu einem gewissen Umfang in Bewegung zu versetzen; es ist feststellbar, daß die vorbezeichnete Luft/Verbrennungsgase dann nicht die größtmögliche Wärmemenge abgeben, wenn sie einfach auf geradem Wege durch die vorbezeichneten Rohre geleitet werden.

Um diesen weiteren, vorstehend beschriebenen Zweck zu erreichen, kann ein jedes der vorbezeichneten verlängerten Vorrichtungen eine Kette sein, die von der vorbezeichneten Halterung durch die jeweiligen vorbezeichneten Rohre herabhängt, wobei die miteinander verbundenen Mittel der vorbezeichneten Kette so gestaltet sind, daß sie ein gewisses Maß an Turbulenzen in der aufsteigenden Luft/in den aufsteigenden Verbrennungsgasen hervorrufen, wodurch die Abgabe von Wärme aus dieser Luft/aus den Verbrennungsgasen gefördert wird.

in einer allgemein vorzuziehenden Form des vorbezeichneten Kessels ist jede Kette über eine Dreheinrichtung mit der vorbezeichneten Halterung verbunden, so daß die gesamte Kette gedreht werden oder sich in einem Winkel zu ihrer eigenen, imaginären Längsachse bewegen kann.

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Der Kessel der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend beschrieben , kann eine topfartige Unterschubfeuerung besitzen, eine drehbare Förderschraube, mit der Kohle entlang eines Rohres in eine Kammer transportiert wird, über der sich Düsen befinden, die über eine Ansaugluftkammer mit einer Vorrichtung zur Steigerung des Durchzugs verbunden sind, die Primärluft in die vorbezeichnete Kammer fördert, und der Kessel kann eine Vorrichtung besitzen, mittels derer die Sekundärluft in die Brennstoffkammer (die sich auf der vorbezeichneten Kammer befindet) von oben eingeleitet wird. Diese vorbezeichnete Vorrichtung kann die Form eines sogenannten Reflexionsbogen haben oder darin enthalten sein; eine mögliche Form ist ein derartiger Reflexionsbogen, der als leerer Behälter ausgebildet ist und an seinem Umfang oder in dessen Nähe Löcher besitzt, so daß die Luft, die in das Innere des Behälters geleitet wird, in die vorbezeichnete Brennstoffkammer herabgeblasen wird; oder zumindest ein Teil der Unterseite des vorbezeichneten leeren Behälters ist mit feuerfestem Material verkleidet, das die Wärme nach unten zur Brennstoffkammer hin reflektiert und dadurch die Verbrennungsleistung steigert.

In einer weiteren wichtigen - jedoch nicht zwingend erforderlichen - Form der Erfindung könnten einige oder sämtliehe der vorbezeichneten Ketten so lang sein, daß sie die anderen Teile des Kessels unterhalb der unteren Enden der vorbezeichneten Rohre berühren und damit diese reinigen; diese anderen Teile könnten die Oberseite des Reflexionsbogens, der im vorstehenden Absatz beschrieben wurde, beinhalten.

Die Antriebsvorrichtungen sollten die verlängerten Vorrichtungen vorzugsweise in eine kreisförmige Bewegung innerhalb jedes einzelnen der vorbezeichneten Rohre versetzen.

Dxese Kreisbewegung kann durch die Verwendung geeignet angeordneter Kurbeln (Exzenter) erzeugt werden.

Eine Konstruktion wird im Nachfolgenden lediglich als Beispiel beschrieben werden und in diesem Zusammenhang auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen, in denen verschiedene Darstellungen eines Kessels für Festbrennstoffe aufgezeigt sind, der einige der Eigenschaften aufweist, die in den United Kingdom Patent-Anmeldungen Nr. 2.093.960A und Nr. 2.093.585A beschrieben und dargestellt sind; hierauf kann und sollte Bezug genommen werden, um jegliche Fragen zu klären, die möglicherweise noch offen sind, und die selbst nicht direkt Teil des Konzepts der vorliegenden Erfindung sind. In den vorbezeichneten Zeichnungen:

ist Abb. 1 ein senkrechter Schnitt durch einen Kessel für Festbrennstoffe gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei der Schnitt entlang der Linie I-I in Abb. 2 vorgenommen wurde;

ist Abb. 2 ein weiterer senkrechter Schnitt durch den vorbezeichneten Kessel entlang der Linie II-II in Abb. 3;

ist Abb. 3 ein waagerechter Schnitt durch den vorbezeichneten Kessel entlang der Linie III-III in Abb. 2;

ist Abb. 4 eine Teilansicht mit Blickrichtung des Pfeiles A in Abb. 2 auf den vorbezeichneten Kessel, wobei dessen beide oberen Abdeckungen entfernt worden sind;

■ZQ ist Abb. 5 eine Teilansicht einer Kette, die an einer Halterung montiert ist;

ist Abb. 6 eine Teilansicht eines Teils des Antriebs für die Halterung; und

zeigen die Abb. 7 und 8 zwei verschiedene Ansichten einer Schwenkvorrichtung, mittels derer eine Kette mit der vorbezeichneten Halterung verbunden ist.

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Die Zeichnungen zeigen einen Kessel 5 mit einem Wärmetauscher 1G mit senkrecht angeordneten Rohren 11, durch die die Verbrennungsgase aus der Brennstoffkammer (deren Position durch die Hinweiszahl 12 angegeben ist) zum Verbrennungsgasrohranschluß 13 geleitet werden. Man stellt fest, daß die gezeigte Konstruktion über fünfundzwanzig Rohre 11 verfügt, und daß eine Halterung, die allgemein mit der Hinweiszahl 14 bezeichnet ist, sich oberhalb der oberen Enden der vorbezeichneten Rohre befindet. Die Halterung 14 ist mit einem Elektromotor/Getriebe 15 verbunden und an vier Exzenterwellen-Vorrichtungen 16 (eine an jeder Ecke) angeschlossen , wobei die Verbindung des vorbezeichneten Elements mit dem Motor durch eine Klammer 17 erfolgt, deren eines Ende an der Halterung 14 befestigt ist (zum Beispiel angeschweißt), und deren anderes Ende mit einer Kurbel 18 verbunden ist, die von dem vorbezeichneten Motor über das vorbezeichnete Getriebe angetrieben wird.

Die gezeigte Halterung 14 besteht aus Winkeleisen-Streifen, die an einen Rahmen mit quadratischer Grundfläche angeschweißt sind. Zwei Sätze paralleler Stäbe 19 sind auf irgendeine für erforderlich gehaltene und geeignete Weise (z.B. durch Schweißen) mit dem Rahmen verbunden und so angeordnet, daß die Stäbe des einen Satzes die Stäbe des anderen Satzes kreuzen. Eine Kette 20 ist an jedem Kreuzungspunkt der Stabsätze 19 aufgehängt, so daß die gezeigte Konstruktion fünfundzwanzig Ketten besitzt, und es ist anhand der Zeichnungen zu erkennen, daß jeder Kreuzungspunkt so angeordnet ist (relativ zu dem jeweiligen Rohr 11 unterhalb der Halterung 14), daß jede Kette 20 in ein jeweiliges Rohr der Rohre 20 herabhängt und die Innenwandung des vorbezeichneten Rohres über die gesamte Länge des vorbezeichneten Rohres berührt. Im Laufe des Betriebes des Kessels wurde festgestellt, daß es anzustreben ist, jede Kette 20 mit dem dazugehörigen Kreuzungs punkt über eine Schwenkvorrichtung 50 zu verbinden (Abb. 7 und 8), die ihrerseits hinlänglich bekannt ist und über zwei geschlossene Ösen oder Ringe 51, 52 verfügt, die in 53 so miteinander verbunden sind, daß sie in eine gegenläufige Drehbewegung versetzt werden können.

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Wenn die Rohre 11 gereinigt werden sollen, wird der Motor 15 in Betrieb gesetzt, um die Kurbel 18 in Drehung zu versetzen. Durch die Drehbewegung der Kurbel 18 bewegt sich die gesamte Halterung in ihren Exzenter-Kurbelvorrichtun-K gen 16 in einer waagerechten Kreisbahn, die so angelegt ist, daß sich jede Kette 20 über die gesamte (oder fast über die gesamte) Innenwandung des jeweiligen Rohres 11 bewegt, so daß die gesamte Flugasche und der gesamte Ruß von dieser Innenwandung entfernt wird.

Der gezeigte Kessel besitzt oberhalb der Brennstoffkammer 12 einen Reflexionsbogen 21, der einen leeren Behälter 22 und einen Block 2 3 aus feuerfestem Material, der sich an der Unterseite des vorbezeichneten Behälters befindet, besitzt. Das Innere des Behälters 22 ist durch eine Leitung 24 mit einer Vorrichtung zur Erzeugnung von Durchzug (nicht dargestellt) verbunden, und dieser Durchzug wird auf die Brennstoffkammer 12 durch zahlreiche Öffnungen 25 am Umfang des vorbezeichneten Behälters geleitet. Sämtliche oder einige der Ketten 20 können, falls gewünscht, so lang sein, daß sie die nach oben zeigende Fläche 30 des Reflexionsbogens sowie möglicherweise auch andere Flächen des vorbezeichneten Bogens oder des Brennraumes berühren.

Die Verwendung der Ketten 20 als Rohrreinigungsvorrichtungen wird für eine besonders angemessene Lösung des bestehenden Problems gehalten, da die vorbezeichneten Ketten darüber hinaus als Mittel dienen, dort Turbulenzen hervorzurufen, wo andernfalls ein gerader Strom heißer Luft durch das jeweilige Rohr bestünde. Auf Grund dieser Turbulenz kann aus dem vorbezeichneten heißen Medium mehr Wärme entnommen werden. Der Gedanke ist der, daß allein die Form oder Anordnung einer Kette ( deren miteinander verbundene Glieder in verschiedene Richtungen zeigen, wie Abb. 7 zeigt ) das erforderliche Ausmaß an Turbulenzen hervorrufen, jedoch können auch, falls erforderlich, kleine Ablenkplatten oder sonstige Vorrichtungen (nicht dargestellt) über die Länge der Kette zusätzlich vorgesehen werden. Selbst ohne das Vorhandensein einer Schwenkvorrichtung 50 kann mit einer Kette ein bestimmter Reinigungseffekt erzielt werden, je-

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doch konnte festgestellt werden, daß ein exaktes und unveränderliches Muster erzielt wurde, und daß dieses Muster an den jeweiligen Rohrinnenwandungen bestimmte Stellen ungereinigt ließ. Die Verwendung einer Schwenkvorrichtung 50

zur Befestigung einer jeden Kette 20 an ihrem jeweiligen

Kreuzungspunkt hat nachweislich dazu geführt, daß jede Kette rotiert oder eine Winkelbewegung um ihre Längsachse ausführt, die vollkommen frei und zufällig ausfällt; diese zufällige Rotation/Winkelbewegung hat den Reinigungseffekt

des Rauchzuges erheblich verbessert.

Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft des Kessels nach der vorliegenden Erfindung ist die Tatsache, daß die Vibrationen, die von der Halterung 14 erzeugt werden, wenn diese in Drehbewegung versetzt wird, von der vorbezeichneten Halterung auf den Wärmetauscher und andere Teile über die vorbezeichneten Exzenter-Kurbelvorrichtungen 16 übertragen werden und dazu beitragen, Flugasche und Ruß zu lockern.

Im Voranstehenden ist ausgeführt worden, daß die Antriebsvorrichtung vorzugsweise die verlängerten Vorrichtungen in eine kreisförmige Bewegung innerhalb jedes einzelnen der
vorbezeichneten Rohre versetzen sollte. Alternativ zu dieser Bewegung ist es selbstverständlich möglich, daß die

vorbezeichnete Antriebsvorrichtung jede einzelne der verlängerten Vorrichtungen in Rotation versetzt; diese Rotation um die Längsachse dieser vorbezeichneten verlängerten Vorrichtung würde dazu führen, daß zumindest ein Teil dieser verlängerten Vorrichtung einer Zentrifugalkraft ausgesetzt wird, was zu einer guten Reinigungsbewegung führt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der in den beigefügten Zeichnungen gezeigte Kessel 5 eine topfartige Unterschubfeuerung besitzt, einen Behälter mit darüberliegenden Düsen, die an eine Vorrichtung zur Erzeugung von Durchzug angeschlossen

sind, sowie eine Fördervorrichtung, mittels derer der Brennstoff (z.B. Kohle) in den Behälter eingeführt wird. Von
diesen Eigenschaften werden nur einige dargestellt, um die Einfachheit der Zeichnungen zu gewährleisten; die anderen

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Claims

Patentansprüche

1. Festbrennstoffkessel mit Wärmetauscher mit senkrecht angeordneten Rohren, durch die heiße Luft und die Verbrennungsprodukte strömen, gekennzeichnet durch verlängerte Vorrichtungen innerhalb und entlang der vorbezeichneten Rohre (11) sowie Antriebsvorrichtungei die mit sämtlichen der vorbezeichneten verlängerten Vorrichtungen verbunden sind und so betätigt werden können, daß die vorbezeichneten verlängerten Vorrichtungen jegliche losen Ablagerungen von den Wandungen der vorbezeichneten Rohre entfernen können.

TELEX.

TFLFGRAMM

TELEFON

BANKKONTO

POSTSCH6CKKONTO

2. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbezeichneten Antriebsvorrichtungen einen Elektromotor (15) beinhalten.

3. Kessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch-gekennzeichnet, daß die vorbezeichnete Antriebsvorrichtung mit einer Halterung (14) verbunden ist, an der die jeweiligen Enden der einzelnen verlängerten Vorrichtungen angebracht sind.

4. Kessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die vorbezeichnete Halterung (14) oberhalb der oberen Enden der vorbezeichneten Rohre befindet, und bei dem die einzelnen verlängerten Vorrichtungen von der Halterung in die vorbezeichneten Rohre hinein und entlang den Rohren herabhängen.

5. Kessel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der vorbezeichneten verlängerten Vorrichtungen eine Kette (20^; ist, die von der vorbezeichneten Halterung (14) durch das dazugehörige Rohr herabhängt, wobei die miteinander verbundenen Glieder der vorbezeichneten Kette so ausgelegt sind, daß sie ein Ausmaß an Turbulenz in der vorbeiströmenden Luft/ in den vorbeiströmenden Abgasen erzeugen, das die Ableitungen von Wärme aus der Luft/ den Abgasen fördert.

6. Kessel nach einem der vorstehenden Ansprüche einschließlich einer topfartigen Unterschubfeuerung, einer drehbaren Förderschraube, die so angetrieben ist, daß sie die Kohle entlang eines Rohres in einen Behälter fördert, über dem Düsen angeordnet sind, die über eine Ansaugluftkammer mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Durchzug verbunden sind, die die Primärluft in die vorbezeichnete Kammer fördert, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, mittels derer die Sekundärluft in die Brennkammer (die sich auf dem vorbezeichneten Behälter befindet) von oben geleitet wird.

7. Kessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbezeichnete Vorrichtung die Form eines sogenannten Reflxionsbogens (21) hat oder ein solcher ist, wobei zumindest einige der vorbezeichneten Ketten (20) so lang sind, daß sie zumindest die Oberseite des Reflexionsbogen (21) berühren und diese somit reinigen.

8. Kessel nach Anspruch 3 oder einen der Ansprüche die sich auf Anspruch 3 beziehen, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbezeichneten Antriebsvorrichtungen, wenn in Tätigkeit, jede der vorbezeichneten verlängerten Vorrichtungen in eine kreisförmige Bewegung innerhalb des dazugehörigen Rohres versetzen.

9. Kessel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbezeichnete Kreisbewegung durch die Verwendung von Kurbeln (16) (Exzentern) in den vorbezeichneten Antriebsvorriehtungen und in der/den Montagevorrichtung(en) der vorbezeichneten Halterung (14) erzielt wird.

10. Kessel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Halterung (14) und jedem einzelnen der vorbezeichneten dazugehörigen Enden der einzelnen verlängerten Vorrichtungen eine Schwenkvorrichtung (50) ist.