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Kühlrohrschirm für Feuerraumwände von Dampfkesselfeuerungen Die Erfindung
bezieht sich auf solche Kühlrohrschirme für Feuerraumwände von Dampfkesselfeuerungen,
bei denen an den Wandrohren eine Einrichtung zur Verbesserung der durch den Wasserumlauf
bewirkten Kühlung der Rohre getroffen ist. Nach einem bekannten Vorschlage besteht
eine derartige Einrichtung aus schraubenflächenförmigen Rohreinsätzen, die an der
angestrahlten Rohrseite abgeschnitten sind, um einen freien Durchgang für den abströmenden
Dampf offenzuhalten. Man will dadurch dem schädlichen Ansetzen der Dampfblasen an
der den hohen Temperaturen ausgesetzten Seite der Rohre vorbeugen und die zur genügenden
Kühlung notwendige Benetzung der Rohrwand durch die kreisende Bewegung des Wassers
erreichen. Diese Einrichtung hat zunächst den Nachteil, daß die Strömung des Dampfes,
der die Rohrwand schlechter kühlt als Wasser, an die angestrahlte, also von vornherein
schon am meisten gefährdete Rohrseite verlegt wird, ohne daß man die Sicherheit
hat, daß ein zeitweises Festsetzen von Dampf an dieser Rohrseite verhindert wird.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch die Rohreinsätze der Strömungswiderstand
der Rohre wesentlich erhöht und der natürliche Wasserumlauf dadurch beeinträchtigt
wird..
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Die Erfindung zeigt einen anderen #;Veg, um eine wirksame Kühlung
der den hohen Temperaturen ausgesetzten Rohrteile durch das Umlaufwasser sicherzustellen.
Die Erfindung ist entstanden auf Grund eingehender Versuche, die an Rohren verschiedener
Bauart durchgeführt worden sind. Die Versuche 'haben gezeigt, daß für den Wasserumlauf
bei Rohren von größerem Widerstand, also z. B. langen engen Rohren oder Rohren mit
Drosselstellen, die hydrostatische Druckhöhe im Fallrohr nicht von so erheblichem
Einfluß auf die Wassergeschwindigkeit im Steigrohr ist, wie das bisher angenommen
wurde, sondern daß die Wasserbewegung auf der Steigungsstrecke in der Hauptsache
durch die Pumpwirkung der Dampfblasen bedingt ist. Es bilden sich nämlich durch
die Beheizung größere Dampfblasen, die den ganzen Rohrquerschnitt ausfüllen und
beim Erreichen der erforderlichen Auftriebskraft die vor ihnen liegende Wassermasse
stoßweise forttreiben. Von dieser Feststellung ausgehend, besteht die Erfindung
darin, daß in die in ihrer Hauptausdehnung aufrecht gerichteten Wandrohre, auf die
Steigungsstrecke des Umlaufwassers verteilt, solche durch die Gestalt der Brennkammer
nicht bedingte Stellen mit erhöhtem Strömungswiderstand in Form von O_uerschnittsverengungen
oder Umlenkungen in gegenseitigem Abstand, bei engen Rohren z. B. unter dem 3ofachen
der Lichtweite, eingefügt sind, daß sich in dem zwischen zwei Staustellen gelegeneu
Rohrstück
ein aus Dampfblasen bestehender Dampfkolben ausbilden kann, durch dessen Auftriebskraft
die über ihm befindliche Wassermasse stoffweise vorwärts getrieben wird. Auf diese
Weise wird über die ganze, in Abschnitte unterteilte Steigungsstrecke des Umlaufwassers
die stoßweise Aufwärtsbewegung des Dampfwassergemisches hervorgerufen und damit
erreicht, daß die an der Rohrwand sich ansetzenden Dampfblasen schnell wieder abgelöst
und die Rohrwand an allen Stellen durch Wasser benetzt wird. Ferner wird durch diese
Pumpwirkung der Dampfblasen der natürliche Wasserumlauf begünstigt, so daß die durch
.die Staustellen v eranlaßte Erhöhung des Strömungswiderstandes mehr als ausgeglichen
wird. Durch die Erfindung wird somit die Möglichkeit geschaffen, die Strahlungswände
mit engen und sehr langen Rohren auszukleiden. Die Rohrwandauskleidungen werden
dadurch verbilligt, da man für eine bestimmte Wandfläche weniger Walzstellen nötig
hat. Während man jetzt bei bestrahlten Wasserrohren kaum über eine Rohrlänge von
8 m hinausgeht, wobei der Durchmesser etwa 8o mm beträgt, so daß man höchstens ein
Verhältnis ild = ioo erreicht, kann man nach der Erfindung reit diesem Verhältnis
i%d ohne weiteres auf Zoo und noch weit darüber hinausgehen.
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Es sei noch erwähnt, daß es bekannt ist, die Wasserrohre von Dampfkesseln
mit Einbeulungen zu versehen, die in- sehr kurzem gegenseitigen Abstande aufeinanderfolgen
und abwechselnd nach entgegengesetzten Seiten gerichtet sind. Durch diese Ausführung
der Rohre wird bezweckt, den Wärmeübergang von den Rauchgasen an die zu verdampfende
Flüssigkeit zu verbessern, indem die einzelnen Teile der Flüssigkeit ständig durcheinander
gemischt und immer neue Teile mit der Rohrwand in Berührung gebracht werden. Es
handelt sich also nicht um 'die Aufgabe, einseitig stark beheizte Rohre gegen
eine Überhitzung infolge dieser einseitigen Beheizung zu schützen. Bei der dichten
Aufeinanderfolge der Einbeulungen kann es auch nicht zur Ausbildung von Dampfkolben
kommen, weiche genügende Auftriebskraft haben, um eine Pumpwirkung auf die vor ihnen
befindliche Wassermasse auszuüben. Es fehlt also die nach der Erfindung herbeigeführte
stoßweise Gemischförderung auf der Steigrohrstrecke und der auf diese Weise zugleich
mit einer besonders wirksamen Kühlung der angestrahlten Wandseite erreichte günstige
Einfluß auf den natürlichen Wasserumlauf. ` Auf der Zeichnung zeigt Fig. i einen
Teil einer zur Durchführung des Verfahrens gernäß der Erfindung dienenden Strahlu_ngswandauskleidung
in Ansicht vom Feuerraum aus. Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-II der Fig. i.
Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Strahlungswandauskleidung in Ansicht.
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Bei beiden Ausführungsbeispielen verlaufen die Wandrohre in senkrechter
Richtung zwischen einem unteren Sammler i und einem oberen Sammler 2. Stellen mit
erhöhtem Strömungswiderstand werden bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. i und 2
dadurch geschaffen, daß die Rohre 3 in gewissem Abstande von der Feuerraumseite
aus mit Einbeulungen q. versehen sind. Die durch die Einbeulungen geschaffenen Verengungen
der Rohre verhindern, daß sich eine gleichmäßige Strömung durch die Rohre 3 hindurch
ergibt, wobei die Gefahr bestehen würde, daß sich der Dampf hauptsächlich an der
bestrahlten und das dampfarme Gemisch an der dem Feuerraum abgekehrten Seite der
Rohre entlang bewegt. Die Bewegung des Dampfwassergemisches in den Rohren 3 vollzieht
sich vielmehr stoßweise, weil dic Bewegung an den Widerstandsstellen abgebremst
wird, bis die Auftriebskraft der sich bildenden Dampfblasen genügend groß geworden
ist, um die über ihnen befindliche Gemischsäule vorwärts zu treiben. Durch diese
Stöße wird das Gemisch durcheinandergewirbelt. Die Dampfblasen, die sich an der
angestrahlten Rohrseite befinden, werden abgedrängt und die betreffenden Wandteile
werden durch Wasser benetzt und wirksam gekühlt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.3 sind die Stellen mit erhöhtem
Strömuigswiderstand nicht durch Ouerschnittsverengungen, sondern durch Ausbiegungen
5 der Rohre geschaffen, welche die Gemischsäule zu einer Umlenkung zwingen und damit
ein Anstauen hervorrufen.
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Außer den beiden dargestellten Beispielen sind noch andere Ausführungen
möglich, beispielsweise könnte der Strömungswiderstand in bestimmten Abständen durch
Einsätze verengt werden. Die Auskleidungsrohre könnten anstatt in senkrechter Richtung
auch in schräg ansteigender Richtung, gegebenenfalls auch mit Richtungswechsel,
allgeordnet werden. Die Staustellen können verschieden großen gegenseitigen Abstand
haben, z. B. um einer verschieden starken Beheizung der Rohrstrecken Rechnung zu
tragen.