DE3731916C2 - - Google Patents
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- DE3731916C2 DE3731916C2 DE19873731916 DE3731916A DE3731916C2 DE 3731916 C2 DE3731916 C2 DE 3731916C2 DE 19873731916 DE19873731916 DE 19873731916 DE 3731916 A DE3731916 A DE 3731916A DE 3731916 C2 DE3731916 C2 DE 3731916C2
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- boiler
- heat exchanger
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B7/00—Steam boilers of furnace-tube type, i.e. the combustion of fuel being performed inside one or more furnace tubes built-in in the boiler body
- F22B7/12—Steam boilers of furnace-tube type, i.e. the combustion of fuel being performed inside one or more furnace tubes built-in in the boiler body with auxiliary fire tubes; Arrangement of header boxes providing for return diversion of flue gas flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B7/00—Steam boilers of furnace-tube type, i.e. the combustion of fuel being performed inside one or more furnace tubes built-in in the boiler body
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
- F24H1/24—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
- F24H1/26—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
- F24H1/28—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes
- F24H1/285—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes with the fire tubes arranged alongside the combustion chamber
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Kessel zur Erzeugung von
Dampf, Heiß- oder Warmwasser mit einer Feuerung, bei dem
die Rauchgase nach Verlassen der Brennkammer durch wenig
stens einen im Wasserraum angeordneten, als Ringspalttau
scher ausgebildeten Wärmetauscher im Gegenstrom zum natür
lichen Wasserkreislauf geführt werden, wobei der Ringspalt
zwischen Innnen- und Außenrohr mit senkrecht zur Rohrwan
dung stehenden Rippen versehen ist.
Aus der FR-PS 14 09 949 ist ein Kessel dieser Art bekannt
geworden. Es handelt sich um einen Flammrohr-Rauchrohr-
Kessel, dessen im wesentlichen horizontal verlaufende
Rauchrohre als Doppelrohre ausgebildet sind, in deren Ring
spalt Wärmeübertragungsrippen eingesetzt sind. Das Wasser
strömt durch versetzte Öffnungen und ggf. durch eine Nei
gung gegenüber der Horizontalen meist im Mitstrom, jedoch
teilweise auch in einem schwachen Gegenstrom (Fig. 5). Die
Rauchgase durchströmen den Ringspalt im wesentlichen in
axialer Richtung.
Auch die AT-PS 3 60 203 zeigt einen zylindrischen Wärmetau
scher, bei dem jedoch der Ringspalt von Wasser durchflossen
ist, während der Kern und ein Außenmantel vom Rauchgas
durchströmt ist. Im Rauchgasstrom sind keine Rippen vorge
sehen.
Das DE-GBM 17 79 992 zeigt einen Kessel, bei dem vertikal
verlaufende Rauchrohre in ähnlicher Art ausgebildet sind.
In einem äußeren Ringspalt, der beidseitig von Kesselwasser
umströmt ist, sind Heizlamellen vorgesehen, deren Rippen
flächen sich weitgehend vertikal erstrecken.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kessel der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, der schnell aufheizbar ist und
schnell auf Lastwechsel reagiert und bei gegebener Leistung
und guter Dampfqualität eine geringe Baugröße und geringen
Platzbedarf hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Rippen einen Rauchgas-Strömungsweg mehrfach wechselnder
Richtung abgrenzen. Auf diese Weise wird rauchgasseitig
durch die ständigen Richtungsänderungen eine sehr gute Wär
meübertragung erreicht, während wasserseitig die Übertra
gung ohnehin kein Problem ist.
Es ist damit möglich, eine Kombination zwischen Großwasser
raumkessel und Schnellverdampfer mit Naturumlauf zu schaf
fen. Die Erfindung vermeidet die Nachteile der beiden bis
her bekannten Systeme bzw. reduziert sie und erhält aber
die jeweiligen Vorteile weitgehend.
Während bei Großwasserraumkesseln Baugröße und Platzbedarf
erheblich sind, lange Aufheizzeiten und Trägheit bei
schnellen Lastwechseln sowie hohe Wärmeverluste bei langen
Stillstandszeiten in Kauf genommen werden müssen, sind die
Nachteile von Schnelldampferzeugern deren hohe Dampffeuchte
und ihr schwankender Druck. Ferner ist ein festes Verhält
nis zwischen Wasser- und Brennstoffdurchsatz notwendig. Ihr
Leistungsbereich ist kaum variierbar, und es werden hohe
Ansprüche an die Wasserqualität gestellt. Die Absicherung
gegen Wassermangel ist problematisch. Derartige Großwasser
raumkessel und Schnelldampferzeuger werden derzeit im Lei
stungsbereich zwischen 0,3 MW und 4,5 MW eingesetzt, und
zwar Großwasserraumkessel für die Erzeugung von Dampf und
Heißwasser, während die Schnellverdampfer als Zwangs-Durch
lauferhitzer nur für Dampf verwendet werden.
Durch die Erfindung werden dagegen folgende Vorteile er
reicht:
- - schnell aufheizbar und schnell reagierend bei Lastwech seln,
- - Trennung der Regelung von Brennstoffdurchsatz und Speise wasser,
- - Anpassung des Leistungsbereiches durch die Brennerrege lung entsprechend der Lastabnahme,
- -unempfindlicher gegen die Zusammensetzung des Speise wassers, da Naturumlauf,
- - Absicherung gegen Wassermangel problemlos möglich,
- - anpaßbarer Dampfraum an die Bedürfnisse des Betreibers, dadurch geringe Dampffeuchte auch bei stoßweisem Dampfbe darf,
- -Kesseltyp ist auch als Warm- und Heißwasserkessel ein setzbar,
- - einfache Lösung der Nutzung der Abgas-Restwärme zur Spei sewasservorwärmung oder zur Rücklaufwasser-Anhebung,
- -je nach Verwendungsfall kann der Kessel bei entsprechen dem Wasserinhalt und Druck auch als Produktenkessel in, neben, unter oder über Betriebsräumen installiert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können
im Rauchgas-Strömungsweg weitere bevorzugt als Rippen aus
gebildete Wärmetauscherflächen angeordnet sein. Sie können
beispielsweise zwischen den als Umlenkwände verwendeten
Rippen parallel zur jeweiligen Strömungsrichtung verlaufen,
d. h. im wesentlichen quer zur Wärmetauscherachsrichtung.
Ferner kann bevorzugt der Wärmetauscher, ggf. als nachge
schalteter Wärmetauscher, außerhalb des Kessel-Wasserraumes
in einem getrennten Wasserraum angeordnet sein, beispiels
weise als Speisewasser- oder Rücklaufwasser-Vorwärmer. We
gen der geringen möglichen Baugröße nimmt ein solcher nach
geschalteter Vorwärmer nur einen geringen Raum ein und kann
neben dem Kessel angeordnet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kessel,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II in Fig. 1,
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch einen
Wärmetauscher in gegenüber Fig. 1 vergrößerter
und detaillierterer Darstellung,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV in Fig. 3,
Fig. 5 einen Rohr-Wärmetauscher, wie er zusätzlich
zu dem Wärmetauscher nach Fig. 3 und 4 ein
gesetzt werden kann,
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI in Fig. 5,
Fig. 7 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 1 durch
eine durch einen externen Wärmetauscher
ergänzte Kesselbauweise und
Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII in Fig. 7.
Fig. 1 zeigt einen Kessel 11, der zur Dampf-Heißwasser-
oder Warmwasserbereitung vorwiegend in einem Leistungsbe
reich zwischen 0,3 MW und 4,5 MW eingesetzt werden kann.
Der Kessel 11 enthält einen Wasserraum 12 mit einem Wasser
niveau 13 und einem darüber angeordneten Dampfraum 14. Pa
rallel zu einer mit vertikaler Achse angeordneten Brennkam
mer 15 mit einer Feuerung 40 ist direkt im Kesselwasserraum
ein Rauchgas-Wärmetauscher 16 angeordnet. Ein Rauchgaskanal
17 führt aus der Brennkammer des stehenden Kessels 11 in
den Wärmetauscher 16 und nach dem Austritt aus diesem in
einen unten liegenden Rauchgasaustrittsraum 18.
Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, ist der Wärmetauscher 16
ein Ringspaltwärmetauscher mit dem Innenrohr 20 und einem
Außenrohr 21, das direkt im Kesselwasserraum liegt. Der von
Rauchgas durchströmte Ringspalt 22 hat zwischen dem Rauch
gaseintritt 17 und dem Rauchgasaustritt 23 eine vielfache
Unterteilung durch quer zur Achsrichtung senkrecht zur
Rohrwand angeordnete Rippen 24, die so versetzt angeordnet
sind, daß die Rauchgase als Tauschermedium beim Zwangs
durchgang durch den Ringspalt 22 ständig die Strömungsrich
tung wechseln müssen. Zusätzlich sind dazwischen weitere
Rippen 25 angeordnet, die im wesentlichen parallel zu den
Rippen 24 verlaufen und weitere Tauscherflächen bilden.
Es ist durch die Pfeile 26 gezeigt, daß die Rauchgase, die
beispielsweise mit ca. 900°C oben in den Ringspalt 22 ein
treten, mehrfach den Ringspalt abschnittsweise längs und
dann wieder quer durchströmen, wobei die Umlenkrippen 24
und die zwischengeschalteten Rippen 25 für eine gute Wärme
übertragung sorgen. Die Rauchgase strömen in ihrer Haupt
richtung im Gegenstrom zum natürlichen Wasserumlauf am Wär
metauscher und treten beispielsweise mit 300°C am Rauch
gasaustritt 23 aus.
Fig. 5 und 6 zeigen einen Rauchrohr-Bündel-Wärmetäuscher,
der zwar bei gleicher Größe einen höheren Bauaufwand hat
und nicht so gute Wirkungen erzielt wie der anhand der Fig. 3
und 4 beschriebene Wärmetauscher, jedoch aufgrund
der gleichen Anordnungsmöglichkeit auch alternativ, zusätz
lich oder wechselweise mit dem Wärmetauscher 16 eingesetzt
werden kann. Er enthält ebenfalls einen Rauchgaseintritt
17, einen Rauchgasaustritt 23 und, zwischen zwei Sammelkam
mern 27, Rauchgasrohr-Bündel 28. Er kann, wie dargestellt,
aus Glattrohren, aber auch aus Wellrohren aufgebaut sein.
Fig. 7 und 8 zeigen einen Kessel, der mit dem in Fig. 1
gezeigten übereinstimmt. Zur Minderung der Abgastemperatur
ist zusätzlich bei ihm außerhalb des Kesselwasserraumes
noch ein Wärmetauscher 36 vorgesehen, der an den Rauchgas
austritt 18 rauchgasseitig angeschlossen ist und von dem
Rauchgas vertikal nach oben durchströmt wird. Sein Ring
spalt 22 ist entsprechend dem in Fig. 3 gezeigten ausgebil
det und auch das innere, wasserführende Innenrohr 20 ent
spricht dem nach Fig. 3 und 4. Er ist wasserseitig an den
Kessel 11 angeschlossen und dient als Abgas-Wärmetauscher
für Speise- oder Rücklaufwasser, der die Restwärme des
Rauchgases nutzt. Dabei kann vorteilhaft die Abgastempe
ratur je nach den örtlichen Bedingungen so geregelt sein,
daß weder die Taupunktemperatur unterschritten, noch die
Speise- oder Rücklaufwassertemperatur unzulässig über
schritten wird.
Claims (3)
1. Kessel zur Erzeugung von Dampf, Heiß- oder Warmwasser
mit einer Feuerung (40), bei dem die Rauchgase nach
Verlassen der Brennkammer (15) durch wenigstens einen
im Wasserraum (12) angeordneten, als Ringspalttau
scher ausgebildeten Wärmetauscher (16) im Gegenstrom
zum natürlichen Wasserkreislauf geführt werden, wobei
der Ringspalt (22) zwischen Innen- und Außenrohr (20,
21) mit senkrecht zur Rohrwand stehenden Rippen (24)
versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen
(24) einen Rauchgas-Strömungsweg mehrfach wechselnder
Richtung abgrenzen.
2. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
im Rauchgas-Strömungsweg weitere, vorzugsweise als
Rippen (25) ausgebildete Wärmetauscherflächen ange
ordnet sind.
3. Kessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß der ggf. nachgeschaltete Wärmetauscher (36)
mit einem Rauchgas-Strömungsweg wechselnder Richtung
außerhalb des Kessel-Wasserraumes (12) mit einem ge
trennten Wasserraum angeordnet ist und vorzugsweise
als Speisewasser- oder Rücklaufwasservorwärmer ausge
bildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873731916 DE3731916A1 (de) | 1987-09-23 | 1987-09-23 | Neuartiger kessel zur erzeugung von dampf, warmwasser oder heisswasser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873731916 DE3731916A1 (de) | 1987-09-23 | 1987-09-23 | Neuartiger kessel zur erzeugung von dampf, warmwasser oder heisswasser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3731916A1 DE3731916A1 (de) | 1989-04-13 |
DE3731916C2 true DE3731916C2 (de) | 1989-10-05 |
Family
ID=6336609
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873731916 Granted DE3731916A1 (de) | 1987-09-23 | 1987-09-23 | Neuartiger kessel zur erzeugung von dampf, warmwasser oder heisswasser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3731916A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103900245A (zh) * | 2014-03-22 | 2014-07-02 | 张子春 | 一种多功能高效节能环保供暖及蒸气两用锅炉 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE473931C (de) * | 1925-11-21 | 1929-03-22 | Reck S Opvarmnings Compagni Ak | Roehrenheizkessel mit oberhalb der Ausmuendung der senkrecht stehenden Roehren vorgesehenem, durch einen schalenartigen Deckel abgeschlossenem Sammelraum fuer die Heizgase |
FR1409949A (fr) * | 1964-07-31 | 1965-09-03 | Svenska Maskinverken Ab | Chaudière à vapeur et eau chaude |
DE1779992A1 (de) * | 1965-09-15 | 1973-04-19 | Unitika Ltd | Verfahren zur qualitaetsverbesserung einer polyamidfolie |
NL6713468A (de) * | 1967-10-04 | 1969-04-09 | ||
AT360203B (de) * | 1978-04-07 | 1980-12-29 | Krispler Rupert | Vorrichtung zur ausnuetzung der rauchgaswaerme bei feuerungsanlagen fuer feste, fluessige oder gasfoermige brennstoffe |
-
1987
- 1987-09-23 DE DE19873731916 patent/DE3731916A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3731916A1 (de) | 1989-04-13 |
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