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Steilrohrkesselanlage mit einem als Fallrohr dienenden, senkrechten
walzenförmigen Speicherkessel Es sind bereits Steilrohrkesselanlagen bekannt, bei
denen an Stelle der Fallrohre ein senkrechter walzenförmiger Speicherkessel vorgesehen
ist, der dampf- und wasserseitig mit dem Steilrohrkessel in Verbindung steht. Dieser
Speicherkessel besitzt innerhalb des Wasserraumes im oberen und unteren Teil je
eine Scheidewand, zwischen denen sich Rohre für den Kesselwasserumlauf erstrecken.
Das Speisewasser befindet - sich zwischen den Rohren und dem Mantel des Speicherkessels.
Es wird, nach oben steigend, durch die Beheizung von außen durch die Feuergase und
durch die Heizrohre mittels des durch diese von oben nach unten fließenden heißen
Kesselwassers erwärmt und fließt schließlich über den Rand eines Stutzens nach dem
Wasserraum des Kessels. Um den immer mehr gesteigerten Leistungsanforderungen Rechnung
zu tragen, mußte für einen besseren ZZ'asserumlauf gesorgt werden und damit für
bessere Wärmeaufnahme. Dieses konnte nur durch Vermehrung der Umlaufrohre für das
Kesselwasser geschehen. Da aber die Leistungsanforderungen immer weiter gesteigert
wurden, so genügte eine Vermehrung der Umlaufrohre schließlich nicht mehr. Durch
Vermehrung der Zahl der Rohre steigerteri, sich auch die Reibungswiderstände, bis
eine nennenswerte Steigerung des Wasserumlaufes nicht mehr zu erzielen war. Zudem
wurde das Innere des Speicherkessels so verbaut, daß man diesen Kessel nicht mehr
befahren konnte, um die ausgekochten Unreinigkeiten zu entfernen und die Rohre rein
zu halten.
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Bei den hohen spezifischen Leistungen wurde der Betrieb sehr unruhig,
und bei auftretenden Schäden- an der Speisevorrichtung, der Speiseleitung und dem
Speisewasserregler sank der Wasserstand im Kessel so schnell und tief, daß die giederohre
nicht mehr von Wasser bespült wurden und ausglühten. Durch die Erfindung sollen
diese Schäden an der Kesselanlage vermieden werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß der Speicherkessel durch zwei Scheidewände
in je zwei Dampf- und Wasserräume geteilt wird, an denen die Dampfräume unter sich
durch Rohrstützen verbunden sind. Der untere Wasserraum ist an die Speiseleitung
angeschlossen und durch Rohre, die den zum Kesselwasserumlauf dienenden Wasserraum
und den Dampfraum durchziehen, mit deni oberen Wasserraum verbunden. Dieser Speicherraum
besitzt einen Überlauf und außerdem eine mit einem Regelglied versehene Rohrleitung
zum Wasserraum des Speicherkessels. Durch diesen Heißwasserspeicher, aus dem das
Speicherwasser dem Kessel selbsttätig und ungehemmt zuläuft, wird der Mangel des
zu geringen Wasservorrates zwischen dem niedrigsten und dem höchsten Wasserstand
beseitigt. Die Dampferz
(tugungs- und Dampfentnahmeschwankungen
lassen sich nunmehr besser ausgleichen, da der Kesselwasserumlauf jetzt einen großen
freien Ouerschnitt zur Verfügung hat, während bei den bisherigen Anlagen für den
Kesselwasserumlauf die vielen Rohre im Speicherkessel einen erheblichen Widerstand
bildeten.
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In den Zeichnungen Abb. i bis 6 ist eine solche Dampfkesselanlage
nach der Erfindungdargestellt. Abb. i zeigt die Anlage im Längsschnitt, Abb. 2 im
Grundrißschnitt. Abb. 3 bis 6 stellen andere Ausführungsarten der Kesselanlage dar.
i ist die Obertrommel, 2 die Untertrommel, 3 .das Röhrenbündel im ersten, -4 das
Röhrenbündel im zweiten Feuerzuge. 5 ist der stehend angeordnete Speicherkessel,
von dem auch mehrere angeordnet werden können. Das Röhrenbündel 6 verbindet den
Wasserraum der Obertrommel i mit dem Wasserraum 12 und dem Speicherkessel 5, das
Röhrenbündel 7 die Untertronime12 mit dem gleichen Wasserraum des Speicherkessels
5. Die zwei Scheidewände c9 und i:o sind in der Speichertrommel 5 so angeordnet,
daß darin fünf Räume i i, 12, 13, 14 und 15 entstehen. Die Rohre 16 sind mit ihren
Enden in den Scheidewänden 9 und io befestigt. Sie durchziehen die Räume 12 und
13 und verbinden die Räume i i und 14 miteinander. Es entstehen demnach in der Speichertrommel
5 je zwei Wasser- und zwei Dampfräume, und zwar der Raum i i, das Innere der Rohre
16 und der Raum 14, die verbunden als ein Raum betrachtet werden können. Der Raum
15 dient diesen Räumen als Dampfraum, ferner der Raum 12, der begrenzt ist durch
die Scheidewand io und den Wasserspiegel, der in gleicher Höhe steht wie der Wasserspiegel
in der Obertrommel i. Der Raum 13 dient diesem Mittelraum 12 als Dampfraum. Die
Dampfräume 13 und 15 sind durch das Rohr 17 miteinander verbunden. Die Rohrleitung
8 verbindet die Dampfräume der Obertrommel i mit den Dampfräumen 13 und 15 und leitet
den Dampf zum Überhitzer oder zur Verwendungsstelle.
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Die Feuergase bestreichen, von der Feuerung kommend, die Heizflächen
der Kesselanlage in vier Zügen, die durch Pfeile gekennzeichnet sind. Hinter der
Kesselanlage können zur weiteren Ausnutzung der Feuergase Speisewasservorwärmer,
Lufterhitzer oder Trockner eingebaut werden.
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Das Kesselwasser läuft innerhalb des Kessels wie folgt um: In den
Röhrenbündeln 3 und 4 steigt es, durch die Erwärmung und die Dampfbildung getrieben,
nach oben in die Obertrommel i. Hier scheidet sich der Dampf vom Wasser. Ersterer
sammelt sich im Dampfraum, und letzteres strömt durch das Röhrenbündel 6 nach dem
Raurne 12 der Speichertrommel 5. Hier strömt es nach unten, die Rohre 16 umspülend
und einen Teil seiner Wärme an das diese Rohre 16 von unten nach oben durchströmende
Speisewasser abgebend, sich dabei selbst abkühlend. Vom unteren Teil des Raumes
12 strömt es dann durch das Röhrenbündel 7 nach der Untertrommel 2 und von hier
wieder nach den Röhrenbündeln 3 und 4. Dieser Kreislauf wiederholt sich immer wieder.
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Das Speisewasser wird, bevor es in die in den Feuergasen liegenden
dampferzeugenden 'feile der Anlage gelangen kann, durch die in der Speichertrommel
5 eingebaute Auskoch- und Entgasungseinrichtung, die durch die Räume i i, das Innere
der Rohre 16 und den Raum 14 gebildet wird, gründlich ausgekocht und entgast. Es
wird durch die hohrleitung 18 zuerst in den Raum ii geleitet. Dieser Raum ii wird
von außen beheizt, und das Speisewasser setzt hier schon einen Teil seiner Unreinigkeiten
ab, und auch ein Teil der Gase wird hier schon ausgetrieben. Es steigt dann durch
die Rohre 16 nach oben in den Raum 14 und wird auf diesem Wege durch die Beheizung
des die Rohre 16 umspülenden Kesselwassers und des Dampfes ini Raume 13 auf die
Verdampfungstemperatur erwärmt. Hierdurch werden sämtliche Unreinigkeiten ausgeschieden
und die Gase ausgetrieben. Durch den im Raum 13 stehenden Dampf findet eine weitere
Beheizung des Kesselwassers statt, und zwar durch die Scheidewand 9 hindurch, so
daß das im Raum 14 stehende Wasser stets auf Verdampfungstemperatur gehalten wird.
Die sich ausscheidenden Unreinigkeiten sinken auf den Boden des Raumes i i und auf
die Scheidewand 9 des Raumes 14 herab und werden von hier von Zeit zu Zeit mittels
einer Ausblasevorrichtung aus dem Kessel entfernt. Die ausgetriebenen Gase steigen
nach oben in den Dampfraum 15 und werden von hier mit dem Dampf aus dem Kessel entfernt.
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Auf diese einfache, aber sichere Weise wird verhütet, daß das unreine
und gashaltige Speisewasser in die den heißen Feuergasen ausgesetzten Kesselteile
gelangt und hier seine Unreinigkeiten und Gase ausscheidet, was zu Kesselsteinansätzen
und Anfressungen füh-en würde. Diese Kesselteile bleiben frei von Kesselstein und
Anfressungen, wodurch die Betriebssicherheit, Leistungsfähigkeit und Wirt:.chaftlichkeit
der Dampfkesselanlage bedeutend erhöht und dauernd aufrechterhalten wird.
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Der Wasserumlauf innerhalb der Dampfkesselanlage wird dadurch auf
das höchste Maß gesteigert, daß jetzt nur wenige Rohre 16 zum Erwärmen des Speisewassers
erforderlich
sind und demnach fast der gesamte Querschnitt der
Speichertrommel 5 als Umlaufquerschnitt dient, wodurch eine möglichst große Wassermenge
in Umlauf gesetzt wird. Dazu kommt noch, daß dieses Wasser im Raum 12 durch das
durch die Rohre 16 von unten nach oben fließende kältere Speisewasser abgekühlt
wird, wodurch es spezifisch immer schwerer wird, je mehr es nach unten sinkend sich
abkühlt, und deshalb immer schneller nach unten sinkt, von oben Wasser nachreißend.
So wird ein nach Wassermenge und Wassergeschwindigkeit möglichst günstiger Wasserumlauf
innerhalb des Kessels ererzielt, wodurch die Betriebssicherheit, Leistungsfähigkeit
und Wirtschaftlichkeit auf das höchste Maß gesteigert werden.
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Der Wasserinhalt der Dampfkesselanlage wird durch den Wasserinhalt
des Raumes r2 der Speichertrommel 5 bedeutend vergrößert, so daß der Kessel dadurch
ein Großwasserraumkessel wird. Vermöge seines großen Wasserinhalts hat er auch eine
entsprechend große Wärmespeicherungsfähigkeit. Er kann innerhalb einer geringen
Druckgrenze bei Wärmeüberschuß in der Anlage durch Drucksteigerung die überschüssige
Wärme aufnehmen und bei Wärmemangel durch geringen Druckabfall eine Nachverdampfung
erzeugen, so daß hierdurch schon erhebliche Schwankungen in der Dampferzeugung und
Dampfentnahme ausgeglichen werden können.
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Der Raum 14 der Speichertrommel 5 stellt einen Heißwasserspeicher
dar. Mit ihm wird der Nachteil der bekannten Dampferzeugungsanlagen, der zu geringe
Wasservorrat zwischen dem niedrigsten und dem höchsten Wasserstand, vollkommen aufgehoben.
Bei gleichmäßiger Dampfentnahme ist der Raum 14, im nachfolgenden Heißwasserspeicher
genannt, bis zur Marke H. W.. mit heißem Wasser gefüllt, und letzteres läuft durch
das Rohr r9 nach dem Wasserraum 12 der Speichertrommel 5 über. Bei erhöhter Dampfentnahme,
wenn die Speisewasservorrichtung nicht genügend Wasser fördert oder ganz versagt,
der Speisewasserregler aussetzt oder an der Speiseleitung Mängel auftreten, öffnet
das Reglerglied 2o die Leitung 2i und läßt so viel Wasser aus dem Heißwasserspeicher
14 nach dem Wasserraum des Kesselteils 12 auflaufen, daß trotzdem der Wasserstand
im Kessel auf die vorgeschriebene Höhe erhalten bleibt, Wassermangel also vermieden
wird. Der Wasserinhalt des Raumes 14 kann so groß bemessen werden, daß Zeit genügend
vorhanden ist, für eine versagende Speisevorrichtung eine andere einzuschalten,
den versagenden Speisewasserregler in Ordnung zu bringen oder etwaige Schäden .an
der Speiseleitung zu beheben und während dieser Zeit den Kessel aus dem Heißwasserspeicher
zu speisen, so daß Wassermangel nicht eintreten kann. Auch auftretende Dampferzeugungs-
und Dampfentnahmeschwankungen lassen sich durch den Heißwasserspeicher 14 in bekannter
Weise ausgleichen. Bei Wärmemangel in der Dampfkesselanlage wird die Frischwasserzufuhr
durch die Speiseleitung 18 gedrosselt oder ganz unterbrochen. Dann wird die Wärme,
die sonst zum Erwärmen des Frischwassers auf die Verdampfungstemperaturen aufgewendet
werden muß, gespart und zur Dampfbildung mit herangezogen. Die Dampferzeugung wird
dann entsprechend größer sein. Bei Wärmeüberschuß in der Dampfkesselanlage wird
durch die Speiseleitung 18 mehr Wasser zugeführt, als verdampft wird. Dieses mehr
zugeführte Wasser nimmt dann die überschüssige Wärme auf und speichert sie in Form
von heißem Wasser in dem Heißwasserspeicher auf. Durch Beischaltung eines Behälters
22 kann der Wasserinhalt vergrößert werden, der dann durch die Leitungen 23 und
24 mit dem Heißwasserspeicher 14 verbunden wird.
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Die Anwendung eines vergrößerten Heißwasserspeichers durch die Beischaltung
eines besonderen Heißwasserbehälters 22 ist bei solchen Anlagen besonders vorteilhaft,
bei denen hohe Spitzenleistungen zu überwinden sind, wie dieses bei Elektrizitätswerken,
Zuckerfabriken usw: häufig der Fall ist. Zur Beheizung von Fabrikanlagen, Krankenhäusern
sowie zur Warmwasserbereitung während der Nacht kann bei stillstehender Feuerung
die Dampferzeugung durch die im Kesselmauerwerk aufgespeicherte Wärme durch die
auf dem Rost verbleibende Kohle und durch größeren Druckabfall im Kessel erfolgen,
wobei dann der Wasserinhalt des Heißwasserspeichers allmählich nach dem Kessel abläuft
und verdampft wird. Die Speisevorrichtungen können dabei stillstehen und eine besondere
Bedienung gespart werden.
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In den Abb. 3 und 5 ist eine Anlage dargestellt, bei der in der Speichertrommel
5 statt der Rohre 16 ein größeres Rohr 27 angeordnet ist. Abb. 4 und 6 zeigen
eine Anlage, bei der die Heizrohre 16 durch eine Wand 28 ersetzt sind. In beiden
Fällen handelt es sich um verschiedene Ausführungen der beschriebenen Auskoch- und
Entgasungseinrichtung mit gleichen Zwecken.
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Der Speisewasserzufluß durch die Rohrleitung z8 zur Auskoch- und Entgasungseinrichtung
und zum Heißwasserspeicher und von letzterem zum Kessel kann von Hand oder von an
sich bekannten Speisewasserreglern geregelt werden.
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25 und 26 sind Ablaßvorrichtungen; 2g ist
ein Überhitzer
und 3o eine Überhitzerreger Jung. 31 und 32 sind sogenannte Kühlschirme bekannter
Bauart, aus Siederohren bestehend, und vom Kesselwasser durchflossen.