DE4142839A1 - Atmosphaerischer gliederkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen atmosphärischen Gliederkessel, dessen Glieder an ihren, einen Rauchgaskanal begrenzenden Wänden, die gleichzeitig einen Wasserraum begren­ zen, eine Berippung aufweisen, die in den Rauchgaskanal hin­ einragt und die mit je einem Wasserzu- und einem Wasserauslauf versehen sind, die mit dem Wasserraum verbunden sind.

Bei bekannten derartigen Gußgliederkesseln werden die Kesselglieder mehr oder weniger zwangsläufig vom Wasser durch­ strömt, wobei das Wasser erwärmt wird. Die Rauchgasseite der Kesselglieder ist bei den bekannten Kesseln über deren gesamte Breite gleichmäßig berippt, so daß die Wärmeaufnahme über die gesamte Breite der den Rauchgaskanal begrenzenden Wand in ho­ rizontaler Richtung im wesentlichen gleichmäßig erfolgt, wobei es aber in den Bereichen zwischen den Rippen bei geringen Rücklauftemperaturen zur Kondensatbildung kommen kann, da die Temperatur in diesen Bereichen nur geringfügig über der Wassertemperatur liegt.

Bei den bekannten derartigen Gliederkesseln kommt nach dem Einschalten des Brenners erst zu einer überlagerten Sekundärströmung im Wasserraum, nachdem das Wasser stark er­ hitzt wurde. Erst dann beginnt das Wasser aufgrund der Thermo­ syphonwirkung zu strömen, wobei von dem unten angeordneten Wasserzulauf kaltes Wasser aus dem zwangsdurchströmten, meistens unbeheizten Teil des Kessels angesaugt wird und sich dieses mit dem bereits stark erhitzten Wasser vermischt. Im Einströmbereich des kalten Wassers kann es dabei zu Kondensat­ bildung an der den Rauchgaskanal begrenzenden Wand des Kessel­ gliedes kommen.

Ziel der Erfindung ist es diese Nachteile zu vermei­ den und einen Gliederkessel der eingangs erwähnten Art vorzu­ schlagen, bei dem es nach dem Einschalten des Brenners sehr rasch zur Ausbildung einer Strömung im Wasserraum und einer innigen Vermischung des kalten mit dem warmen Wassers kommt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Wasserzu- und der Wasserauslauf an der selben Seite des Kes­ selgliedes angeordnet sind und im Wasserraum Anker angeordnet sind, die sich im wesentlichen parallel zur Verbindungslinie zwischen Wasserzu- und Wasserablauf erstrecken und im Nahebe­ reich derselben gemeinsam mit den Wänden des Wasserraumes einen Strömungskanal begrenzen, wobei im oberen und unteren Endbereich dieses Strömungskanals Öffnungen zum übrigen Teil des Wasserraumes vorgesehen sind und die den Strömungskanal begrenzende Wand frei von der Berippung gehalten ist und nicht mit Rauchgas beaufschlagt wird.

Durch diese Maßnahmen kommt es zur Ausbildung einer rotierenden Strömung im größeren Bereich des Wasserraumes auf einer höheren Temperatur. In diesem Bereich kommt es zu keiner Taupunktsunterschreitung.

Durch die Abgrenzung des Strömungskanals und die Ausbildung einer rotierende Strömung in dem größeren Bereich des Wasserraumes kommt es auch zu einer längeren Verweilzeit des Wassers im Wasserraum, wodurch die Temperatur des Wassers steigt und damit auch die Temperatur an der dem Rauchgaskanal zugekehrten Seite der diesen vom Wasserraum trennenden Wand. Damit wird aber eine Unterschreitung des Taupunktes sicher vermieden und damit einer stärkeren Korrosion im Rauchgaskanal vorgebeugt.

Durch diese Maßnahmen wird im Bereich des von den Ankern begrenzten Strömungstotkanals die Gefahr einer Taupunktsunterschreitung in diesem Bereich drastisch vermin­ dert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorge­ sehen sein, daß die Dichte der Berippung über die senkrecht zur Strömungsrichtung im Rauchgaskanal verlaufenden Breite der den Rauchgaskanal begrenzenden Wand variiert, wobei die Dichte der Berippung mit der Entfernung vom Wasserzu- bzw. Wasseraus­ lauf zunimmt.

Durch diese Maßnahme kommt es zu einer über die Breite der den Rauchgaskanal begrenzenden Wand ungleichmäßigen Wärmeeinleitung in das Wasser, wodurch die Ausbildung einer rotierenden Strömung im größeren Abschnitt des Wasserraumes begünstigt wird.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß mehrere, koaxial angeordnete Anker vorgesehen sind, zwischen denen Spalte ver­ bleiben.

Durch diese Maßnahmen kommt es zu einer guten Ver­ mischung der im Strömungskanal nach oben und im übrigen Be­ reich des Wasserraumes nach unten strömenden Wassers.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch den Wasserraum eines Kes­ selgliedes eines erfindungsgemäßen Gliederkessels,

Fig. 2 eine Ansicht des Kesselgliedes nach der Fig. 1 vom Rauchgaskanal her,

Fig. 3 schematisch die Geschwindigkeitsverteilung der Wasserströmung im Wasserraum,

Fig. 4 schematisch die Verteilung der Wärmestrom­ dichte in der Wand des Kesselgliedes nach der Fig. 1,

Fig. 5 schematisch die Verteilung der Berippung an der den Rauchgaskanal begrenzenden Wand des Kesselgliedes nach der Fig. 1 und 2.

Der Wasserzulauf 10 und der Wasserablauf 11 das Kes­ selgliedes 12 eines erfindungsgemäßen Gliederkessels sind an derselben Seite des Kesselgliedes angeordnet. Wie aus der Fig. 1, die einen Schnitt durch den Wasserraum 4 des Kessel­ gliedes 12 zeigt, zu ersehen ist, sind im Wasserraum 4 Anker 1 angeordnet, die einen Teil des Wasserraumes 4 begrenzen und im wesentlichen koaxial angeordnet sind.

Dabei wird von den Ankern 1 ein Strömungskanal 2 be­ grenzt, dessen Breite etwa 20% der Breite des Wasserraumes 4 beträgt, durch den das Wasser vom Wasserzulauf 10 zum Wasser­ auslauf 11 durch Thermosyphonwirkung strömen kann.

Im oberen und unteren Bereich der Anker 1 verbleiben zwischen deren Stirnseiten und den oberen und unteren Wänden des Wasserraumes 4 Öffnungen 3, die ein Überströmen von Wasser vom Strömungskanal 2 in den übrigen Bereich des Wasserraumes 4 und umgekehrt ermöglichen.

Weiterhin sind zwischen den einzelnen Ankern 1 Spalte 5 freigelassen.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, ist die den Rauch­ gaskanal begrenzende Wand mit einer Berippung 13 versehen, die durch in den Rauchgaskanal vorspringende Ansätze gebildet ist. Weiterhin ist, wie durch die strichlierten Linien angedeutet ist, eine Rippe 6 an der den Rauchgaskanal begrenzenden Wand vorgesehen, die im Bereich der Anker 1 angeordnet ist und parallel zu den Ankern verläuft.

Die Berippung weist über die Fläche der Wand des Rauchgaskanals eine ungleichmäßig verteilte Dichte auf. So ist aus der Fig. 4 zu ersehen, daß die Wärmestromdichte mit steigender Entfernung vom Strömungskanal 2, bzw. dem Wasserzu­ lauf ansteigt.

Dies wird durch eine in der Fig. 5 angedeutete größere Dichte der Berippung 13 im Bereich 8 der den Rauchgas­ kanal begrenzenden Wand.

Durch diese im unteren Bereich der den Rauchgaskanal begrenzenden Wand des Kesselgliedes 12 ergibt sich eine ent­ sprechend ungleichmäßige Wärmestromdichte und damit eine un­ terschiedliche Erwärmung des Wassers im Wasserraum. Dies führt zu der in der Fig. 1 durch Pfeile 7 angedeuteten rotierenden Strömung des Wassers, sobald der Brenner seinen Betrieb aufnimmt und die Rauchgase die den Rauchgaskanal begrenzende Wand beaufschlagen. Durch die größere Wärmeeinleitung im rech­ ten Bereich des Wasserraumes 4 beim dargestellten Ausführungs­ beispiel wird die Rotation der Wasserströmung erzwungen. Die Strömung des Wassers führt auch zum Ansaugen von kaltem Wasser über den Wasserzulauf 10, wobei ein Teil des aufgestiegenen erwärmten Wassers über den oberen Spalt 3 zum Wasserablauf 11 strömt und sich dabei mit dem über den Strömungskanal 2 nach oben strömenden Wasser vermischt. Ein weiterer Teil des Was­ serstromes wird durch die Anker 1 abgespalten und nach unten gelenkt, wo es zur Vermischung mit dem angesaugten kalten Was­ ser kommt, wodurch eine stärkere Abkühlung der Wand im Ein­ saugbereich des Wassers vermieden wird.

Durch die Rotation des Wasserstromes erhöht sich auch dessen Verweilzeit im Wasserraum 4 und damit auch die Tempe­ ratur des Wassers und der den Rauchgaskanal begrenzenden Wand. Damit wird eine Taupunktsunterschreitung verhindert.

Wird der Brenner abgeschaltet, so kommt es aufgrund der geringen Strömungsgeschwindigkeit dazu, daß das Wasser im wesentlichen nur mehr durch den Strömungskanal 2 strömt.

Durch die Verteilung der Berippung wird durch eine gezielte Druckverlusterzeugung eine homogene Abgasströmung er­ zielt.

Claims (4)

1. Atmosphärischer Gliederkessel, dessen Glieder an ihren, einen Rauchgaskanal begrenzenden Wänden, die gleichzei­ tig einen Wasserraum begrenzen, eine Berippung aufweisen, die in den Rauchgaskanal hineinragt und die mit je einem Wasserzu- und einem Wasserauslauf versehen sind, die mit dem Wasserraum verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserzu- (10) und der Wasserauslauf (11) an der selben Seite des Kesselglie­ des (12) angeordnet sind und im Wasserraum Anker (1) angeord­ net sind, die sich im wesentlichen parallel zur Verbindungs­ linie zwischen Wasserzu- und Wasserablauf (11) erstrecken und im Nahebereich derselben gemeinsam mit den Wänden des Wasser­ raumes (4) einen Strömungskanal (2) begrenzen, wobei im oberen und unteren Endbereich dieses Strömungskanals Öffnungen (3) zum übrigen Teil des Wasserraumes (4) vorgesehen sind und die den Rauchgaskanal begrenzende Wand im Bereich des Strömungska­ nals (2) frei von der Berippung gehalten ist.

2. Gliederkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß an der den Rauchgaskanal begrenzenden Wand eine in den Rauchgaskanal vorspringende Rippe (6) vorgesehen ist die sich parallel zu den Ankern (1) erstreckt und in deren Bereich angeordnet ist.

3. Gliederkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichte der Berippung (13) über die senk­ recht zur Strömungsrichtung im Rauchgaskanal verlaufenden Breite der den Rauchgaskanal begrenzenden Wand variiert, wobei die Dichte der Berippung mit der Entfernung vom Wasserzu- bzw. Wasserauslauf (19, 11) zunimmt.

4. Gliederkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere, koaxial angeordnete Anker (1) vorgesehen sind, zwischen denen Spalte (5) ver­ bleiben.