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Dampfkessel mit von steilen Siederohren umgebener Brennkammer Die
Erfindung betrifft einen Dampfkessel mit von steilen Siederohren umgebener Brennkammer
und besteht in der Vereinigung der beiden an sich bekannten Merkmale, daß erstens
die Brennkammerwände, die Rohrbündel unterteilend, hinter den innersten Siederohrreihen
verlaufen und einen zum Fuchs seitlich versetzten Auslaß aufweisen, von dem aus
die Gase im Querstrom zu den Siederohren außen um die Brennkammer herum abstreichen,
und daß zweitens die einzelnen Rohrbündel je eine eigene Ober- und Untertrommel
aufweisen und mit diesen Boden und Decke der Brennkammer seitlich begrenzen. Bei
den bekannten Dampfkesseln, die das erste Merkmal aufweisen, war für alle Rohrbündel
eine gemeinsame Ober- und Untertrommel vorgesehen. Die Erfindung bietet demgegenüber
den Vorteil, daß sie die Verwendung zylindrischer Ober- und Untertrommeln für sehr
hohe innere Drücke ermöglicht und daher in besonders günstiger Weise die Eigenschaft
des Kessels auszunutzen gestattet, daß die Brennkammer infolge ihrer zentralen Lage
zwischen den Siederohrbündeln für Brennerbefeuerung besonders geeignet ist, die
für sehr hohen Druck hauptsächlich in Frage kommt.
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Bei solchen Dampfkesseln, bei denen die Gase nicht im Querstrom zu
den die Brennkammer umgebenden Siederohren, sondern parallel zu diesen abziehen,
ist es freilich bekannt, den einzelnen Rohrbündeln eigene Ober- und Untertrommeln
zuzuordnen. Demgegenüber bietet die Erfindung den Vorzug eines durch den Querstrom
der Gase zu den Siederohren gesteigerten Wärmeüberganges mit höherem Wirkungsgrad.
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Vorzugsweise wird die Brennkammer allseitig von den Siederohren umgeben
und im waagerechten Querschnitt als rechteckiges Viereck ausgebildet. Es ergeben
sich dann vier Ober- und-vier Untertrommeln.
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Erfindungsgemäß werden die Steilrohrbündel weiterhin hinsichtlich
des Wasserumlaufs unabhängig voneinander angeordnet, derart, daß sämtliche von einer
Untertrommel ausgehenden Steilröhre zur zugehörigen Obertrommel führen. Falls in
den einzelnen Bündeln eine ungleichmäßige Dampferzeugung eintreten sollte, werden
hierdurch störende Ausgleichströmungen verhindert.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß infolge des gedrängten Zusammenbaus
von Brennkammer und Kessel in einem glatten Block die Kesselhöhe für die Brennkammer
weitgehend ausgenutzt wird, und daß Inhalt und Zahl der Kesseltrommeln aufs äußerste
beschränkt werden können. Auch ergeben sich mäßige Gasgeschwindigkeiten im Gebiet
hoher Temperaturen und hohe Gasgeschwindigkeiten mit flachen Gasströmen im Bereich
tiefer Temperaturen, was für einen wirksamen Wärmeübergang sehr wünschenswert ist.
Auch die Kesseleinmauerung fällt fort, da die Brennkammer durch die zwischen den
Siederohren
verlaufenden und durch sie geschützten leichten Wände begrenzt wird und daher die
Außenwand des Kessels von einem leichten wärmeisolierenden Mantel gebildet werden
kann. -Der-Kessel eignet sich daher hauptsächlich für Befeuerung mittels Brennern,
beispielsweise Kohlenstaubbrennern.
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In der beiliegenden Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
erläutert.
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Abb. i ist ein Längsschnitt, Abb. 2 ein Querschnitt durch den Kessel.
Der Kessel besteht in der Hauptsache aus vier senkrecht oder fast senkrecht gestellten,
in einem Quadrat angeordneten Rohrbündeln mit je einer Untertrommel t und je einer
Obertrommel T. Jedes dieser Rohrbündel ist aus den vier Rohrreihen a, b, lt
und i zusammengesetzt. Die inneren Rohrreihen a bilden die eigentliche Brennkammer,
die im dargestellten Ausführungsbeispiel, wie schon bemerkt, Quadratform hat, aber
auch als Rechteck ausgebildet sein kann. Außerhalb der inneren Rohrreihe a sind
Wände c aus hochfeuerfestem Baustoff angebracht; die einerseits allseitig einen
dichten Abschluß bilden und andererseits Zündflächen darstellen. Die Anordnung ist
so getroffen, daß auf den Außenseiten der Wände c die Rohrreihen b verlaufen, so
daß die Wände c nicht nur betriebssicher gelagert sind, sondern auch beiderseits
gleichmäßig gekühlt werden. Die Größe der so gebildeten Brennkammer kann je nach
der gewünschten Kesselleistung beliebig gewählt. werden, und zwar durch entsprechende
Längen- und Höhenbemessung der einzelnen Rohrbündel.
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Infolge der Anordnung der inneren Rohrreihen d und b im Quadrat oder
Rechteck ergibt sich, außer der Bildung der Brennkammer als Kern, die Gruppierung
der übrigen Rohrreihen h und i sinngemäß derart, daß die inneren Rohrreihen
b und die äußeren Rohrreihen i einen entsprechend weiten Raum für den Durchfluß
der Heizgase einschließen. Dieses tritt aus einer in der feuerfesten Wandung c belassenen
Öffnung o aus, welche auf der dem Fuchs F gegenüberliegenden Seite des die Brennkammer
bildenden Quadrats liegt. Diese Öffnung o kann parallel zu den Rohrreihen a und
b und in deren ganzer Höhe verlaufen, oder aber quer dazu im oberen Teil, unmittelbar
unter der vorderen Obertrommel T. Die Heizgase umströmen in Richtung der eingezeichneten
Pfeile die außerhalb der Brennkammer liegenden Räume waagerecht, umfassen also die
Brennkammer allseitig und treffen dabei auf die Rohrreihen b, la und
i, an die sie ihre Wärme abgeben. Die Brennkammer ist also vollständig von
Heizgaswegen umlagert, und sie kann Strahlungsverluste nur eben nach der Abdeckung
zu haben, aber auch nur in beschränktem Maße, weil diese Abdeckung von den Kesselrohren
g durchsetzt ist. Die Heizgase durchströmen die erwähnten Räume in waagerechter
Richtung und gelangen schließlich zum Fuchs, in dem Speisewasser- und Luftvorwärtner
angebracht werden können. Diese sind in einem besonderen Anbau vorgesehen; sie können
jedoch auch im hinteren Teil der beiden seitlichen und im ganzen hinteren Rohrbündel
angeordnet werden. Die Einführung des Kohlenstaubes erfolgt von oben her links und
rechts durch Längsbrenner parallel zu den zwei seitlichen Rohrbündeln. Den oberen
Abschluß der Brennkammer bildet eine Rohrlage g, die gleichzeitig den Stützpunkt
für Abschlußformsteine nach Art der bekannten Hängedecken darstellt. Der untere
Abschluß der Brennkammern erfolgt durch eine Rohrreihe d, die den hinteren mit dem
vorderen Unterkessel t verbindet und als Granulierrost für die niederfallende flüssige
Schlacke dient.
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Die größte Dampfentwicklung findet in den die Brennkammer begrenzenden
Rohrreihen a und b statt, und zwar in allen vier Bündeln gleichmäßig. Um einen guten
Wasserumlauf sicherzustellen, sind außerhalb der eigentlichen Heizgaswege die Fallrohre
f angeordnet.
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Da, wie bemerkt, die Wärmeaufnahme in allen vier inneren Rohrreihen
ä gleichmäßig vor sich geht und auch infolge der geringen Stärke der Schamottewände
c viel strahlende Wärme an die Rohrreihen b abgegeben wird, so ist die Verteilung
der Wärme auf alle vier Rohrbündel ziemlich gleichmäßig, und die gesamte Durchschnittsdampfleistung
wird sich gegenüber den bekannten Kesselbauarten erheblich steigern.
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Folgende Vorteile bringt die Gesamtanordnung mit sich: i. Einfache
und übersichtliche Anordnung des Kessels auf kleinerer Grundfläche.
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2. Vermeidung der außerordentlich teueren gemauerten Brennkammer.
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3. Große Lebensdauer der Brennkammerwände c, da beiderseits gekühlt.
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q. Billige Einmauerung, da außer dem gemauerten Fundament und dem
Ekonomiseranbau im allgemeinen nur eine Umhüllung mit Wärmeschutz in Frage kommt.
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5. Fortfall jeglichen Traggerüstes und jeglicher Mauerverankerung.
-6. Fortfall fast aller Strahlungsverluste, da ähnlich wie beim Flammrohrkessel
sich die erste Wärmeentwicklung innerhalb wirksamer Heizflächen abspielt.
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7. Hohe spezifische Leistungen und damit billige Gesamtanlage.
B.
Die Möglichkeit, das Verhältnis zwischen unmittelbar bestrahlter und gesamter Kesselheizfläche
in ein bestimmtes Verhältnis zu bringen, um den bestmöglichen Wirkungsgrad zu erzielen.
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Infolge der starken, beiderseitigen Kühlwirkung der großen, unmittelbar
bestrahlten Heizflächen in den Rohren a und b kann der Feuerraum höher belastet
werden, als sonst möglich. Die Belastung der bisher bekannten ungekühlten bder nur
teilweise und einseitig gekühlten Feuerräume hatte darin ihre Grenze, daß das feuerfeste
Material bei etwa i4oo° weich wurde und an Festigkeit verlor. Bei der hier angewandten
doppelseitigen Kühlung durch die Rohrreihen a und b kann erst bei viel stärkerer
Belastung ein Nachlassen der Festigkeit der Steine eintreten. Z. B. würde ein Kessel,
der einen Raum einnimmt, den sonst ein Steilrohrkessel von 5oo qm mit etwa 16 ooo
bis 18 ooo kg Stundendampf braucht, eine Brennkammer von etwa 6o cbm Inhalt haben
und bei etwa 300000 Callcbm also stündlich i8 ooo ooo Cal leisten, entsprechend
etwa 26 ooo kg Dampf oder, da der Kessel etwa 4.oo qm Heizfläche hat, - 65 kg/qm
und Stunde.