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Dampfkessel mit Ober- und Untertrommel und Steilrohrreihen, welche
um eine senkrechte Mittelachse angeordnet sind Die Erfindung bezieht sich auf einen
Dampfkessel mit Ober- und Untertrommel und mehreren die Trommeln verbindenden Steilrohrreihen,
welche um eine senkrechte Mittelachse angeordnet sind.
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Diese Kessel gestatteten gegenüber den üblichen einseitig zum Feuerraum
oder dachförmig über dem Feuerraum liegenden Wasserrohrkesseln eine bessere Platzausnutzung.
Es sind daher eine Reihe von Bauarten bekanntgeworden, welchen die eingangs genannte
Anordnung zugrunde liegt. Die bekannten Kessel konnten jedoch noch nicht befriedigen,
da die als Fallrohre dienenden Steilrohre im Verhältnis zu den Steigrohren zu stark
beheizt wurden und somit ein eindeutiger und starker Wasserumlauf sowie eine wirtschaftlich
genügend tiefe Abkühlung der Feuergase nicht erzielt werden konnte.
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Die Erfindung betrifft nun eine in bezug auf die Heizgasführung neue
Anordnung der Heizflächenteile bei Kesseln der genannten Gattung und besteht darin,
daß die im unteren Teil entwickelte Brennstoffflamme in aufwärts gerichtetem, vorzugsweise
schraubenförmigem Wege die zwischen den äußeren Steigrohrreihen gebildete Brennkammer
und in fallender Richtung den innenliegenden, mit den fallenden Wasserstrom führenden
Kesselrohren besetzten Zug durchströmt, wobei sie an der Umkehrstelle den Überhitzer
bespült. Hierdurch wird eine klare Trennung der Kesselrohre in stark beheizte und
schwach beheizte Rohrgruppen und eine gleichmäßige Beheizung der stark beheizten
Rohre einerseits und der schwach beheizten Rohre andererseits erzielt und damit
ein eindeutiger und starker Wasserumlauf sichergestellt, zumal der Überhitzer an
der Umkehrstelle der Feuergase liegt und dadurch ein erhebliches Temperaturgefälle
zwischen der Beheizung der Steigrohre und der der Fallrohre besteht. Demzufolge
liegt bei dem neuen Kessel volle Betriebssicherheit und Ausnutzung der Kesselheizflächen
und auch der Überhitzerheizfläche vor, da diese in einem Strom stark wirbelnder
Gase liegt. Schließlich gelingt es bei dem langen Wege, den die Feuergase innerhalb
der Kesselzüge nehmen müssen, die Rauchgase bis auf ein wirtschaftlich tragbares
Maß herunterzukühlen.
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Zur gesteigerten Wärmeaufnahme der Steigrohre werden weiterhin nach
der Erfindung die Rohre der äußeren Rohrgruppe im unteren Teil nach außen ausgebogen
zwecks Erweiterung des Brennkammerquerschnittes an der Brennstoffzuführung. Hierdurch
steht an
der Brennstoffeinführung ein genügender Querschnitt zur
Verfügung, um eine innige Vermischung von Brennstoff und Luft und eine schnelle
Verbrennung bei hoher Temperatur und damit bei kurzer Flamme zu erzielen. Dabei
ist im Bereich der Verbrennung die Strahlungsheizfläche vorteilhafterweise etwas
vergrößert, während oberhalb der Brennzone höhere Geschwindigkeiten der Feuergase
zwischen den Strahlungsrohrreihen erzwungen sind, die den Wärmeübergang auch in
diesem Heizflächenteil steigern.
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Eine Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist in den beiliegenden
Zeichnungen beispielsweise dargestellt. Es zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt
durch den Dampferzeuger nach Linie i-i in Abb. 3, Abb.2 einen waagerechten Schnitt
nach Linie 2-2 in Abb. 3, Abb.3 einen waagerechten Schnitt nach Linie 3-3 in Abb.
i, Abb. 4. einen waagerechten Schnitt nach Linie 4-4 in Abb. i, Abb. 5 einen senkrechten
Schnitt durch die Rohre 14 in vergrößertem Maßstabe, Abb.6 einen waagerechten Schnitt
nach Linie 6-6 in Abb. 5 in vergrößertem Maßstabe, Abb. 7 einen senkrechten Schnitt
durch den unteren Teil der Brennkammer eines weiteren Ausführungsbeispiels. _ Der
Dampfkessel besteht aus einer unteren Wassertrommel 8 und einer oberen Dampf-und
Wassertrommel 9, welche durch Wasserrohre miteinander verbunden sind, sowie
einer Brennereinrichtung i i für die Zuführung des Brennstoffes in die Brennkammer
io.
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Die aufrecht stehenden Kesselrohre sind in zwei vorzugsweise kreisrunden
Gruppen 12 und 13 angeordnet. Erstere besteht aus den Rohren 14, 15, 16 und 17,
von denen die Rohre 15, 16 und 17 als Berührungsheizfläche dienen und den fallenden
Wasserstrom führen. Die Rohrreihe 14 dient teils als Berührungsheizfläche, zum anderen
Teil als Strahlungsheizfläche und schließt mit den Rohren 18 der außenliegenden
Strahlrohrreihe 13 die Verbrennungskammer io ein. Die den entwickelten Dampf führenden
Strahlungsrohre 14 und 18 münden in den Dampfraum der Obertrommel, wobei die Rohre
18, in Gruppen übereinanderiiegend, an den Dampfraum bei i9 angeschlossen sind.
Die Rohrreihe 13 ist von einem Wärmeschutzmantel2o umgeben, welcher die äußere Begrenzung
der Brennkammer io bildet. Für den inneren Abschluß der Brennkammer sind zwischen
den Rohren 14 keilförmige und paarweise aneinanderliegende Metallstücke 21 eingeschoben,
welche auf den Vorderseiten dem Querschnitt der Rohre entsprechen und gleichzeitig
als Abstandhalter für die Rohre dienen. Die zwischen ,den Metallstücken 21 verbleibenden
geringen Spalten sind mit Schamottmörtel ausgefüllt. Derartige Metallstücke können
auch zwischen den Rohren z8. der Rohrgruppe 13 angewendet werden.
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"' Die Brennkammer hat einen Boden 22 aus feuerfestem Mauerwerk o.
dgl., welcher von den Rohren 18 getragen wird und seitlich von den Gliedern 24 gehalten
wird, die den Spalt zwischen den Rohren 14 und 18 abdecken. Der Boden ist als Mulde
ausgebildet, von welcher Öffnungen 23 für die Ableitung der Achse nach außen führen.
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Der Brennstoff, vorzugsweise Kohlenstaub, wird im unteren Teil der
Brennkammer durch im Kreis angeordnete Düsen i i derart eingeführt, daß der Brennstoff
in der Brennkammer in schraubenförmigem Strom verbrennt. Die vorzugsweise vorgewärmte
Verbrennungsluft wird durch die im Querschnitt regelbaren Kanäle 25 von einer Ringleitung
26 eingeleitet, die vorteilhafterweise eine tangential zur Ringleitung angeordnete
Zuleitung 27 hat. Die Brennstoffdüsen i i sind in ähnlicher Weise über eine Ringleitung
28 mit dem Brennstoffanschluß 29 verbunden. In der Windleitung sind gegenüber den
Luftkanälen 25 Türen 3o angeordnet, welche das Anzünden des Feuers und die Überwachung
der Brennstoffdüsen gestatten.
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Im oberen Teil des Kessels läuft die Brennkammer in einen die Obertrommel
umgebenden Ringraum 31 aus, welcher zur Aufnahme des Ü@berhitzers 32 dient. Die
Überhitzerrohre 33 sind unmittelbar bei 34 an den Dampfraum der Obertrommel angeschlossen
und münden in eine gemeinsame Abführungsleitung 35. Die äußere Begrenzung des Raumes
31 wird von dem Mantel 3 1a gebildet, welcher mit Rücksicht auf die Reinigung des
Überhitzers aus abnehmbaren Platten bestehen kann. Für die zwangsläufige Führung
der Feuergase zu den Überhitzerrohren dient eine Wand 37, die bis in die Mündung
36 der Brennkammer reicht. Im unteren Teil der Wand 37 sind mehrere Klappen 39 angeordnet,
welche eine Regelung der Überhitzungstemperatur in der Weise zulassen, daß Teile
der Feuergase unmittelbar aus der Mündung 36 in die Rohrgruppe 12 übertreten. Zwischen
den Rohren der Gruppe 12 strömen die Feuergase abwärts. zum Auslaß 38, wobei
Einbauten 4o den Strom .der Gase in dem von Rohren freien Innenraum des Rohrbündels
12 verhindern.
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Zwecks Abscheidung.des in den Rohren 14 und 18 vom Dampf mitgerissenen
Wassers ist im Dampfraum der Obertrommel zwischen der Einmündung der Kesselrohre
und der Überhitzerrohre ein Dampfabscheider 41
eingebaut. Dieser
besteht aus dem kegeligen Mantel 42, dessen Boden 4.3 in ein zum Wasserraum der
Obertrommel reichendes Rohr 47 ausläuft. Eine Wand .44. sperrt den Überhitzeranschlußraum
gegen den Ausdampfraum ab und läßt zwischen sich und dem Mante142 den Dampf durch
von tangential gerichteten Leitschaufeln gebildete Öffnungen eintreten. Der eintretende
Dampf schleudert bei seiner kreisenden Bewegung das Wasser ab und strömt durch den
Stutzen q.6 zu den Überhitzerrohren herüber.
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Sowohl die Obertrommel als auch die Untertrommel sind mit Mannlöchern
und Verschlüssen 48 versehen, die im Boden der Trommeln angeordnet sind.
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Im Ausführungsbeispiel nach Abb.7 ist der untere Teil der Brennkammer
gegenüber dem nach Abb. i erweitert, wozu .die Rohre 18 entsprechend der Erweiterung
ausgebogen sind. Die Brennstoff- und Luftleitungen sind in diesem Fall vorzugsweise
über der Erweiterung zu verlegen und die Brennstoffdüsen 49 sowie ,die Luftdüsen
So in fallender Richtung in die Brennkammer einzuleiten.
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Der gesamte Kesselkörper ist auf den Füßen 5 i gelagert und gestattet
so freie Ausdehnung aller Kesselrohre nach oben. Zu gleichem Zweck empfiehlt es
sich, zwischen der Decke 52 des Kessels und der Obertrommel einen Spalt zu lassen
und diesen mit nachgiebigem Dichtungsstoff auszufüllen.