DE3914077A1 - Grosswasserraumkessel in dreizugbauweise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Großwasserraumkessel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei Großwasserraumkesseln in Dreizugbauweise, bei denen sich an einen ersten Flammrohrzug zwei weitere Rohrzüge anschlie­ ßen, bestehen der zweite und der dritte Zug aus Glattrohren. Da diese Glattrohre rauchgasseitig relativ niedrige Wärme­ übergangszahlen haben, muß sehr viel Heizfläche eingebaut werden. Es sind sehr viele Rohre erforderlich, was den Kes­ sel verteuert.

Es soll ein Großwasserraumkessel geschaffen werden, dessen zweiter und dritter Zug eine höhere Effektivität besitzt als das bei den bisherigen Kesseln der Fall ist. Der stärkere Wärmeübergang in diesen beiden Zügen soll durch spezielle Maßnahmen genutzt werden.

Der erfindungsgemäße Großwasserraumkessel besitzt das im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannte Merkmal.

Bei Kesseln kleiner Leistung sind Züge aus Turbulenzrohren an sich bekannt. Solche Züge wurden jedoch noch nicht bei Großwasserraumkesseln in Dreizugbauweise eingesetzt, weil man bisher hierfür Glattrohre für geeigneter hielt. Durch den Einsatz der Turbulenzrohre wird jetzt infolge der höhe­ ren Wärmeübergangszahlen wesentlich weniger Heizfläche für den gewünschten Wärmeabbau benötigt. Es werden für diesen Zweck somit weniger Rohre erforderlich, wodurch die Her­ stellkosten deutlich reduziert sind.

Da die Länge des zweiten und dritten Zuges von der Länge des Flammrohres abhängig ist, muß bei der Gestaltung der Turbu­ lenzrohre in den beiden Zügen hierauf Rücksicht genommen werden. So ist es möglich, die beiden Züge ganz oder teil­ weise mit Turbulenzrohren auszurüsten. Bei Turbulenzrohren im 3. Zug würde es sich wegen des starken Wärmesbbaues bei­ spielsweise empfehlen, den 2. Zug nach wie vor mit Glattroh­ ren auszurüsten, die jedoch einen größeren Durchmesser be­ sitzen können als heute üblich. Dadurch werden Herstellko­ sten gespart, und außerdem sind diese größeren Rohre leich­ ter zu reinigen. Dabei können die Rohre des 3. Zuges entwe­ der auf der ganzen Länge mit Turbulenzerzeugern ausgerüstet sein, oder sie können nur in ihrem hinteren Teil solche Tur­ bulenzerzeuger besitzen, während der vordere Teil als Glatt­ rohr ausgebildet ist.

Der gewünschte Wärmeabbau ist dadurch zu erreichen, daß die Turbulenzerzeuger mehr oder weniger stark ausgebildet sind. Als Turbulenzerzeuger kommen die bekannten Einprägungen in den Wänden oder eingeschobene Turbulatoren in den Rohren in Frage.

Außer dem teilweisen Belegen der beiden Züge mit Turbulenz­ rohren ist es auch möglich, beide Züge vollständig mit Tur­ bulenzrohren auszurüsten und einen größeren Rohrdurchmesser zu wählen als es bisher üblich ist. Der Rohrdurchmesser ist dabei so festzulegen, daß gerade der gewünschte Wärmeabbau mit den bestimmten Rauchgastemperaturen am Ende des 3. Zuges erreicht werden. Die Gestaltung und Bemessung der Turbulenz­ rohre ist durch Berechnungen und Versuche ohne Schwierigkei­ ten möglich. Der vergrößerte Rohrdurchmesser besitzt den ge­ wünschten Nebeneffekt, daß ein erheblicher Anteil an Wärme durch Strahlung übertragen wird. Wenige große Rohre verursa­ chen zudem deutlich geringere Fertigungskosten, und sie sind leichter zu reinigen.

Man kann auch beide Züge mit Turbulenzrohren des derzeit üb­ lichen Durchmessers ausrüsten und den dadurch bedingten stärkeren Wärmeabbau anderweitig nutzen. In einem solchen Fall ist nämlich die Gesamtheizfläche der beiden Züge für einen normalen Wärmeabbau zu groß, d.h. es steht Heizfläche zur Verfügung, die anderweitig genutzt werden kann. Zu die­ sem Zweck kann man den 3. Zug in einem vom Wasserraum ge­ trennten, von Speise- bzw. Rücklaufwasser durchströmten Raum anordnen. Der gewünschte Temperaturabbau der Rauchgase wird bereits im Flammrohr und im 2. Zug erreicht, so daß in der vorderen Wendekammer das Temperaturniveau vorhanden ist, das bei den heute üblichen Konstruktionen mit Glattrohren erst am Ende des 3. Zuges vorliegt.

Durch die Anordnung des 3. Zuges in einem separaten, bei­ spielsweise durch einen Blechmantel abgeteilten Raum wird hier weitere Wärme übertragen. Auf diese Art und Weise wird der 3. Zug zu einem Economiser. Das ist auch der Fall wenn der 3. Zug aus Turbulenzrohren in einem separaten Raum ange­ ordnet ist, der in einem oder mehreren Aggregaten außerhalb des Kessels liegt. Das Kesselspeisewasser bzw. das Rücklauf­ wasser durchströmt dann diese Aggregate im Gegenstrom zu den Rauchgasen in den Turbulenzrohren. Dieser Zug ist somit ein Abgaswärmenutzer.

Die beigefügte Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Er­ findung dar. Es zeigen:

Fig. 1 Einen Längsschnitt durch einen Kessel mit inte­ griertem 2. und 3. Zug,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Kessel mit außenlie­ gendem 3. Zug und

Fig. 3 die Ansicht des Kessels nach Fig. 2 von links.

Der Großwasserraumkessel besitzt ein Flammrohr 1 ab 1. Zug, eine hintere Wendekammer 2 mit anschließenden Rauchrohren 3 als 2. Zug und eine vordere Wendekammer 4 mit anschließenden Rauchrohren 5 als 3. Zug, den die Rauchgasse bei dem Rauch­ gas-Austritt 6 verlassen. Dem wasserseitigen Anschluß dient ein Speisewassereinlauf bzw. Kesselrücklauf 7 und ein Dampf­ austritt bzw. Kesselvorlauf 8.

Das wesentliche an der Erfindung besteht darin, daß die Rauchrohre 3, 5 des 2. und 3. Zuges ganz oder teilweise über die volle oder eine begrenzte Länge aus Turbulenzrohren be­ stehen, wobei sie hinsichtlich der Anzahl und Gestaltung der Turbulenzerzeuger und der Rohrdurchmesser auf den zu erwar­ tenden Wärmeabbau abgestimmt sind. Sollen nur Turbulenzrohre des üblichen geringen Durchmessers eingesetzt werden, dann kann der 3. Zug als Abgaswärmenutzer verwandt werden. Fig. 3 zeigt die Rauchrohre 5 des 3. Zuges in außenliegenden Ag­ gregaten mit dem Speisewassereinlauf bzw. Kesselrücklauf 7 und dem am Kesselkörper angeordneten Dampfaustritt bzw. Kes­ selvorlauf 8.

Fig. 1a-d zeigen Variationen des 2. und 3. Zuges, näm­ lich:

Fig. 1a den 3. Zug 5 mit Turbulenzrohren bisher üblichen, kleinen Durchmessers und den 2. Zug 3 mit Glattrohren größe­ ren Durchmessers;

Fig. 1b den 2. und 3. Zug 3 und 5 mit Turbulenzrohren grö­ ßeren Durchmessers;

Fig. 1c den 2. und 3. Zug 3 und 5 mit Turbulenzrohren klei­ nen Durchmessers, wobei die Züge durch einen Blechmantel in­ nerhalb des Kessels zur Ausbildung eines separaten Wärmetau­ scherraumes getrennt sind und

Fig. 1d den 2. und 3. Zug 3 und 5 mit Turbulenzrohren klei­ nen Durchmessers, wobei die Züge räumlich getrennt in unter­ schiedlichen Wassermänteln liegen.

Claims (7)

1. Großwasserraumkessel in Dreizugbauweise mit einem Flamm­ rohr (1. Zug), einem an eine hintere Wendekammer sich anschließenden Rauchrohrzug (2. Zug) und einem an eine vordere Wendekammer sich anschließenden weiteren Rauch­ rohrzug (3. Zug), dadurch gekennzeichnet, daß der 2. Zug (3) und/oder der 3. Zug (5) ganz oder teilweise mit Turbulenzrohren aus­ gerüstet sind.

2. Großwssserraumkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzrohre unter­ schiedlich stark wirkende Turbulenzeinrichtungen in Form von Einprägungen an den Wänden oder von eingeschobenen Turbulatoren besitzen.

3. Großwasserraumkessel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzeinrichtungen nur auf einer Teillänge der Turbulenzrohre vorhanden sind.

4. Großwasserraumkessel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Turbu­ lenzrohre auf den gewünschten Wärmeabbau in den 3 Zügen eingestellt ist.

5. Großwasserraumkessel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der 3. Zug in einem vom Was­ serraum getrennten, von Speise- bzw. Rücklaufwasser im Gegenstrom zu den Rauchgasen durchströmten Raum angeord­ net ist.

6. Großwasserraumkessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum durch einen Blech­ mantel abgeteilt innerhalb des Kessels angeordnet ist.

7. Großwasserraumkessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum in einem oder mehre­ ren Aggregaten außerhalb des Kessels liegt.