DE7012992U - Wasserrohrkessel mit wasgerecht angeordnetem feuerraum. - Google Patents

Description

Dr.-Ing. Heinrich Vorkouf Berlin, den 7. April 1970

1 000 B er I i η 33 Go/Z

Dovoser Straße 2 b E 182 Wosserrohrkessel mit waagerecht angeordnetem Feuerraum

Die Neuerung bezieht sich auf einen Wasserrohrkessel, insbesondere mit Naturumlauf des Arbeitsmittels, mit Longntromung der Gase in einem im wesentlichen langgestreckten, waagerecht angeorneten Feuerraum, mit einem auf der gesamten Kessel länge die Außenwände abkleidenden, an einen unteren Verteiler und oberen Sammler angeschlossenen Rohrsystem und mit gegen Feuerroumstrahlung abgeschirmten BerUhrungsheizflächen im rückwärtigen Bereich des Kessels.

Wasserrohrkessel mit waagerecht angeordnetem Feuerraum, deren Außenwände bzw. Boden und Decke auf ganzer Kessellänge von Rohren verkleidet sind, sind bekannt. Auch ist es nicht n*u, hierbei die BerUhamgsheizflächen im rückwärtigen Bereich des Kessels unterzubringen, wobei die BerUhrungsheizflächen von oben nach unten oder von unten nach oben von den Gasen in gerader Richtung durchströmt werden. Da die Boden- und Deckenrohre fast Immer unter einer gewissen Neigung mit Rucksicht auf den Wasserumlauf in ihnen angeordnet weiden müssen, e tehen zwischen diesen Rohren und dem Eintritt in die BerUhrungsheizflOchen (im lotrechten Querschnitt) mehreckige Zwickel, die nur ungünstig beheizt und nur schlecht ausgenutzt sind. Wird der Kessel so gebaut, daß die Berünrungsheizflachen von der Kessel rückwand her in den von den Wandrohren umhüllten Raum eingesetzt werden, so können diese Zwickel komplizierte und damit aufwendige Rohrformen notwendig machen. Andererseits wird im allgemeinen auch für die Berührungsheizflächen, zumindest bei Verdteizflachen, eine Neigung der Rohre aus Gründen des sicheren Wasserumlaufs vorgesehen, so daß auch dadurch unterhalb oder oberhalb der BerUhrungsheizftächen ungenutzte Räume entstehen.

Aufgabe der Neuerung ist es, einen Wasserrohrkessel zu schaffen, bei dem die vorerwähnten Nachteile nicht auftreten, sondern im Gegenteil eine bessere Ausnutzung des umbauten Raumes gegeben und eine höhere Belastung unter Wahrung eines einfachen und klaren Aufbaus des Kessels möglich ist. Insbesondere soll dies für Kessel der sogenannten Kompaktbauart gelten, die im wesentlichen als in der Werkstatt montierte Einheiten zum Aufstellungsort transportiert werden. ■ J

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird für einen Wasserrohrkessel der eingangs genannten Gattung gemäß 4er Neuerung vorgeschlagen, daß die BerUhrungsheizflächen von einem gegen dem Feuerraum hin geschlossenen Rohrkäfig umhüllt sind, dessen Rohre von in der KesseIrückwand liegenden Rohren ausgehen, auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten in Abstand von den KesselauQcnwandrohren verlaufen und in diesen Seitenbereichen nahe der Kesselrückwand mit einander gegenüberliegenden Gasdurchtritten zu den BerUhrungsheizflächen versehen sind.

Die gestellte Aufgabe wird damit gelöst, da nunmehr die oberhalb und unterhalb der BerUhrungsheizflächen liegenden Zwickel von den Gasen durchströmt werden, bevor diese in das BerUhrungsheizflächenbUndel eintreten. Auf Grund dieser den Gasen aufgezwungenen Strömung ist auch der Feuerraum selbst besser ausgenutzt und es ist eine höhere Feuerraumbelastung möglich. Durch die damit verbundene Umlenkung der Gase wird auch ein besserer Ausbrand erreicht. Ferner ergeben sich einfache Rohrformen für die BerUhrungsheizflächen und die KesseIrückwand.

Der untere Verteiler und der obere Sammler für die den Kesselkörper umhüllenden Rohre können in an sich bekannter Weise in der lotrechten Längsmittelebene des Kessels liegen, wobei die die Außenwände abkleidenden Rohre auf der gesamten Kessel länge symmetrisch zur lotrechten Längsmi+telebene angeordnet sowie spiegelbildlich'sind und ständig ansteigend verlaufen. Hierbei gehen die die BerUhrungsheizflächen umhüllenden Rohre vorzugsweise mit Abstand zu den Boden- und Deckenrohren von der KesseIrückwand aus.

Andererseits können der untere Verteiler und der obere Sammler für die den KesseIkörper umhüllenden Rohre in an sich bekannter Weise einander diagonal gegenüberliegen, wobei die die Außenwände abkleidenden Rohre auf ganzer Kessel länge spiegelbildlich zu dieser Diagonalen liegen und ständig ansteigend verlaufen. Auch hierbei gehen die die BerUhrungsheizflächen umhüllenden Rohre vorzugsweise mit Abstand zu den Boden- und Deckenrohren von der KesseIrückwand aus. Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, daß der Kesselquer-' schnitt vier- oder sechseckig ist, sondern er kann auch gerundet sein, wobei dann allerdings die Eintritte in die BerUhrungsheizflächen nicht oben und unten, sondern vorzugsweise an den Seiten vorgesehen werden.

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Die die BerUhrungsheizflachen umhüllenden Rohre verlaufen bevorzugt im wesentlichen mig und ständig ansteigend. Hierbei können diese Rohre aus einem Stück bestehen oder sie können aus drei im wesentlichen geraden Rohrstrecken zusammengesetzt sein.

Die Ebenen, welche von den die BerUhrungsheizflachen umhüllenden Rohrenjeweils gebildet werden, stehen vorzugsweise senkrecht zu den von den die Kessellängswände abkleidender Rohren gebildeten Ebenen. Der die BerUhrungsheizflächen umhüllende Rohrkäfig soll sich Über die gesamte Kesselbreite erstrecken.

Die Rohre der Berührungsheizflachen verlaufen vorzugsweise parallel zu den Rohrstrecken der abschirmenden Rohre, oder wenigstens auf einem Teil ihrer Lange, um auf dieso Wrise einfache Rohrformen zu erhalten. Der Weg der Gase 4urch die Beruh rungshtizflBchen verlauft vorteilhafterweise in einer S-Form, wobei von den berührungsbeheizten Rohren selbst gebildete Wände und/oder Lenkwände im Berührungszug den GaMn diesen Weg aufzwingen. Der Gasaustritt aus dem Kessel wird bevorzugt etwa in halter Höhe des beheizten Kesselkörpen bzw. in Höhe der Längsachse des Feuerraumes angeordnet und mit Regelklappen versehen.

Die BerUhrung*heizflache braucht nicht nur aus Verdampferheizflächen z\t bestehen, sondern es kann im Berührungsteil auch mit Vorteil überhftzerheizftache eingebaut werden, wobei der geteilte Gasweg für die Regel ι'ng der überhitzung besonders vorteilhaft ist. Ein Speie» wasservorwärmer wie auch etn Luftvorwärmer kann außerhalb des eigentlichen Kesselkoipers vc.i diesem getrennt aufgestellt werden.

Zum Stand der Technik ist zu bemerken, daß die Aufteilung des Gasstromes zu einem überhitzer- und einem Verdompferzug insbesondere bei Schiffskesseln mit geneigten SteilrohrbUndeln, die von Untertrommeln ausgehen jnd in eine gemeinsame Obertronmel mOnden, bekannt ist. Bei dieser Ausführung kann das eine Rohrbündel, zwischen weche keine über· hitzerflächen liegen, das vielmehr nut aus Verdampferrohren besteht, ganz abgcaltet werden und der Wasserumlauf durch diesen Teil kommt zum Erliegen. Wird dieser Teil wieder in Betrieb geome, so treten die bekannten Umloufschwierigkeiten auf. Demgegenüber bringt die Neuerung den Vorteil, daß bei Strömung der Gase nur oder hauptsächlich durch den überhitzerteil trotzdem olle Rohre der BerOhrungs-Verdon^ferheixfläcne behalzt bleiben und somit in ihnen ein Umlauf aufrechterhalten wird.

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Die Möglichkeit, den einen Gaszug ganz oder teilweise abzuschalten, ist auch bei reinen Sattdampfkesseln von Vorteil, denn man kann damit bei kleinen Lasten ein zu starkes Absinken der Gastemperatur hinter dem Kessel und damit die Korrosionsgefahr in nachgeschalteten Heizflächen, wie z. B. Speisewasser- oder L·«**"-anwärmer, und auch in den Abgasleitungen und im Schornstein verhindern oder herabmh &:;;;*\.

Bekanntlich können transportable Kessel recht lang gebaut werden, während in der . - und Breite durch die zulässigen Transportprofile enge Grenzen gesetzt sind. Hier bietet der Gegenstand der Neuerung Vorteile, da die Möglichkeit für die Wahl solcher Heizflächen gegeben ist, die weit zum Feuerraum hin in den Kessel hineinragen. Da der Gasstrom geteilt wird, können lange und enge GaszUge gewählt werden und die RUckleitung der abgekohlten Gase in der Mitte des BerUhrungsheizflächenbündels bereitet keine Schwierigkeiten. Bei Kesseln der eingangs genannten Gattung sind insbesondere lange HeizflächenbundeI erwünscht, was gemäß der Neuerung in einfachster Weise erreicht werden kann.

Weitere wesentliche Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Neuerung ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen von Ausfuhrungsbeispielen und der folgenden Beschreibung.

Fig. 1 ist ein lotrechter Längsschnitt durch einen neuerungsgemäß ausgestalteten Wasserrohrkessel.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie Il - Il in der Fig. 1. Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie III - III in der Fig. 1.

Fig. 4 zeigt in einer abgebrochenen Darstellung des Kessels eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausfuhrungsform für die Berührungsheizfläche.

Fig. 5 zeigt in einer der Fig. 4 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführungsform für die BerUhrungsheizflache.

Fig. 6 ist eine abgebrochene Darstellung des rückwärtigen Kesseiteils mit einer weiteren Ausfuhrungsform für die Berührungsheizfläche.

Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie VII - VII in der Fig. 6.

Der Wasserrohrkessel besteht im gezeigten Beispiel aus einem im wesentlichen durch Strahlung beheizten Rohrsystem aus Rohren 1, die dicht an dicht liegen oder Flossenrohre sein können, und die den Boden, die Seitenwände und die Decke des Kessels bilden. Dieses Rohrsystem wird als hrfWeteJn geschlossener Hohlkörper, der gasdicht ist, den Feuerraum 2 umschließt und die BerUhrungsheizflächen 3 aufnimmt, zusammenfügt. Die Rohre 1 sind an

einen unteren Verteiler 4 und einen oberen Sammler 5 angeschlossen, die sich in der Kessellängsrichtung erstrecken. Mit dem Längsverteiler 4 sind ein vorderer Querverteiler 6 und ein hinterer Querverteiler 7 verbunden. Ein Quersaiunler 8 in der Vorderwand und ein Quersammler 9 in der Rückwand des Kessels stehen mit dem Längssammler 5 in Verbindung. Zwischen dem Verteiler 6 und Sammler 8 erstrecken sich die Vorderwandrohre 10, die zum Teil unterbrochen sind, um eine Öffnung 11 für den Brenner freizulassen,

Die Verteiler 4, 6, 7 erhalten Wasser über Fallrohre 12 aus der Trommel 13 bzw. über Rücklaufrohre 14, die in den oberen Sammlern aus dem erzeugten Dampf-Wassergemisch abgeschiedenes Wasser abführen. Die oberen Sammler 5, 8, 9 stehen mit dem Dampfraum der Trommel 13 durch Überströmrohre 15 in Verbindung.

Die Fallrohre, Rucklaufrohre, Verteiler und Sammler bilden ein tragendes Rohrgerüst für sämtliche beheizten Rohre und die Trommel.

Im rückwärtigen Teil des von den Rohren 1 umschlossenen Hohlraumes sind, wie schon erwähnt, die Berührungsheizflächen 3 untergebracht. Diese sind von einem gegen den Feuerraum 2 hin geschlossenen Rohrkäfig umhüllt, dessen Rohre 16 mit in der Kessel rückwand liegenden Rohren 17 in Verbindung stehen, die der Zu- und Ableitung des Arbeitsmittels dienen. Die Rohre 16 verlaufen etwa U-förmig und steigen vorzugsweise ständig an. Der Rohrkäfig hat auf einander gegenüberliegenden Seiten einen Abstand zu den von den Rohren 1 gebildeten Wänden, in welchem Bereich nahe der Kessel rückwand Gasdurchtritte 16' gebildet sind, so daß die Gase von zwei Seiten her in die BerUhrungsheizflächen 3 eintreten.

Bei dem Beispiel nach den Fig. 1 bis 3 sind lediglich Verdampferheizflächen vorgesehen, die aus Rohren 18 gebildet sind, welche parallel zu den Rohren 16 des Rohrkäfigs verlaufen. Rohre 19 bilden je eine obere und untere dichte Wond im Rohrkäfig, die (eweiis den Gasaustritt 20 begrenzen, in den die Gase durch ein Rohrgitter 19' gelangen. Der Rohrlcäfig 16 wird mit den berUhrungsbeheizten Rohren 18, 19 und mit den Rohren 17 als Ganzes, getragen vom Verteiler 7 und Sammler 9, in den Kessel von der Rückwand her eingesetzt, wobei zur Einschaltung in den Wasserumlauf nur die Verbindungen mit den Längsrohren 4 und 5 hergestellt zu werden brauchen.

Wie das Bei.? »el zeigt, besteht der Kessel im Strahlungsteil und im BerUhrungsreli jeweils aus Röhrt o'?ne. unkomplizierten Form; durch den beidseitigen Eintritt in die BerUhrungs-Heizfläc,- erg}'.'! sich eine weitest gehend gleichmäßige Beheizung der den Hohlraum umschließ t ·---;■ iohre \, es wird ein langer Flammenweg jwie guter Ausbrand erreicht und der EirK ar Berührungsheizfläche wie auch das eventuelle Auswechseln einzelner Rohre dieser Heizfläche sind in einfachster Weise zu bewerkstelligen.

In der Fig. 4 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die berUhrungsbeheizten Rohre 21 vollkommen gerade sind, üer diese Rohre abschirmende Rohrkäfig ist aus drei, im wesentlichen ebenfalls gerade verlaufenden Rohrteilen 22 gebildet. Hierbei dienen die senkrechten Rohrteile 22 als Sammler für die unteren der Rohre 20 sowie als Verteiler für die oberen der Rohre 21. Diese Heizflächenausbildung ist besonders vorteilhaft, wenn weft in den Feuern*»in hineinragende Heizflächen erwünscht sind, wobei durch die Teilung des Gasstromes lange, enge GaszUge ermöglicht werden.

Sei dem Beispiel nach der Fig» 5 ist der Rohrkäfig, wie zu Fig. 1 bis 3 geschildert, aus den Rohren 16 gebildet. Die berUhrungsbeheizten Verdampferrohre 18 münden hierbei jedoch nicht in Rohren an der KesseIrückwand aus, sondern in die oberen Rohrabscimifte des Rohrkäfigs. Hierdurch wird ein Raum gewonnen, in den der überhitzer 23 eingesetzt werden kann. Lenkwände 24 zwingen den Gasen den S-förmigen Stromungsweg auf. Am Gasaustritt sind Regelklappen 25 angeordnet, die zur Regelung der Heißdampftemperatur dienen können. Derartige Regelklappen können fedoch auch mit Vorteil für die Ausftlhrungsfbrmen nach den Fig. 1 bis 4 verwendet weiden, da damit ein zu starkes Absinken der Gastemperatur hinter dem Kessel vermieden werden kann. Vorzugsweise wird der überhitzer 23 im oberen Teil des Rohrkäfigs angeordnet, da somit auch immer die Rohre 18 wenigstens auf einem Teil ihrer Länge beheizt weiden und auf diese Weise in ihnen ein gewisser Umlauf erholten bleibt, selbst wenn die Gase in erster Linie nur durch den überhitzer geführt werden.

Bei dem Beispiel nach Fig. 6 und 7 liegen die beröhrungsbeheizten Verdampferrohre 26 gerade zwischen den oberen und unteren Schenkeln des U-förmigen Rohrkäfigs mit Ausnahme einer Rohrreihe 26', die zum Gasaustritt 20 hin abgebogen ist und dort ein Durchtrittsgitter bildet. Zugleich dient die Rohrreihe 26' in ihrem abgebogenen Bereich als Lenkwand und kann zum Tragen des Überhitzers 27 bzw. von Verkleidungsplatten 28 herangezogen werden. Der überhitzer besteht aus zwei Teilen 27 und 27' mit horizontalen Rohrwindungen. Die Überhitzerrohre sind an einen Ein- bzw. Austrirtssammler 28, 28' enge-

schloasen und die Rohre sind derart zu fe einem dieser Sammler geführt, faß sit> in der der KesseIrückwand dicht on dicht liegen und somit selbst einen Teil 27" der Wand bilUen Jedt» überhitzerfläche 27, 27' kenn mi: den Sammlern 28, 28' als Ganzes auf ihren Platz eingeschoben werden.

Claims (18)

Berlin, den 7. Apr:! 1970 Ga/Z E 182 Schutzansprüche

1. Wasserrohrkessel, insbesondere mit Naturumlauf des Arbeitsmittels, mit Längsstr?*niung der Gase in ein^m im wesentlichen langgestreckten, waagerecht engeordneten Feuerraum, mit einen ouf der gesamten Kessel lange die Außenwände ankleidenden, an einen unteren Verteiler und oberen Sammler angeschlossenen Rohrsystem und mit gegen Feuerraumstrahlung abgeschirmten Beröhrungsheizflöchen im rückwärtigen Bereich des Kessels, dadurch gekennzeichnet, daß die BerUhrungsbeizflöchen (18, 21, 23, 26, 27) von einem gegen den Feuerraum (2) hin geschlossenen RohrkOfig umhüllt sind, dessen Rohre Π 6, 22) von in der Kessel rückwand liegenden Rohren (17) ausgehen, auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten in Abstand von den Kesseloußenwandrohren (1) verlaufen und in diesen Seitenbereichen nahe der Kesse !rückwand mit einander gegenüberliegenden Gasdurchtritten (16') zu den BerUhrungsheizflachen versehen sind.

2. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Verteiler (4) und der obere Sammler (5) für die den Kesselkörper umhüllenden Rohre (1) in an sich bekannter Weise in der lotrechten Längsmittelebene des Kessels liegen, die die Außenwände abkleidenden Rohre ouf der gesamten Kessel länge symmetrisch zur lotrechten LängsmitteIebene angeordnet sowie spiegelbildlich ausgebildet sind und ständig ansteigend verlaufen, und daß die die Berührungsheizflächen (18, 21, 23, 26, 27) umhüllenden Rohre Π 6, 22) mit Abstand von den Boden- und Deckenrohren von der Kessel rückwand ausgehen.

3. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Verteiler und der obere Sammler für die den Kesselkörper umhüllenden Rohre in an sich bekannter Weise einander diagonal gegenüberliegen, die die Außenwände abkleidenden Rohre auf ganzer Kessel länge spiegelbildlich zu dieser Diagonalen liegen und ständig ansteigend verlaufen, und daß die die Berührungsheizflachen umhüllenden Rohre mit Abstand von den Boden- und Deckenrohren von der Kessel rückwand ausgehen.

4. Wasserrohrkessel räch einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekernzelchiet, do3 die Heizquelle in der Kesselfrontwand liegt.

5. Wvsserrohrkessel nach einem der Ansprüche 1 bit 4, dadurch gekennzeichnet, daß di· die BerUhrungsheizflKchen umhüllenden Ronre (16, 22) des Rohrkäflgs Im wesentlichen U-förmig und ständig ansteigend verlaufen.

6. Wasserrohrkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dafldie von den die lerUhrungsheizflachen umhüllenden Rohren (16, 22) gebildete Ebene senk*· recht zur Eber.i der die Kesse I längs wände verkleidenden Rohre (1) steht. ,

7. Wasserrohrkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da8 der die Berührungsheizflächen umhüllende Rohrkäfig sich über die gesamte Kesselhfeite erstreck: .

8. Wasserrohrkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 7_t. «fedurr.'n gekennzeichnet, daß die Rohre (18, 21, 26) der Berührungsheizflächen won.>r*ß» auf einem Teil ihrer Lange
zu Rohrsrrec'ien der abschirmenden Rohre (16, 2?) fyjrallel verlaufen.

9. Wasserrohrkessel nach einem der Arepiüche 1 bis 8, dadurch gekgnnz*. Jmet, daft der GcBoustritt (20) in der Kesselrückwand etwa in halber Hohe des beheizten KeaeUttfrpers liegt.

10. Wasserrohrkessel noch einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daS durch von den beiUhnmgsbeheizten Rohren salbst gebildete Wände (19, 26') und/oder durch Lenkwände (24, 28) im Berührungszug die Gase vom jeweiligen Eintritt (16') zum gemeinsamen Austritt (20) S-förmig strömen.

11. Wasserrohrkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, ooß ein Teil der BerührungsheizflHche aus übenHitzerflOche (23, 27) gebildet ist.

12. Wosserrohrkessel noch Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, doß die überhitzerflach· (23) im oberen Teil des BerOhrungsbündels angeordnet ist.

- ΙΟΙ 3. Wasserrohrkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte, von den abschirmenden Rohren Π6, 22) umhüllte BertJhrungs-Verdampferteil an je einen quer zur Kessellangsrichtung liegenden Verteiler (7) und Sammler (9) angeschlossen und als Ganzes von der KesseIrückwand her in den Kesselkörper (1) einsetzbar ist.

14. Wanerrohrkeuel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Uberhitzerheizflttchen (23, 27) von der KesseIrückwand her in den von den abschirmenden Rohren (16, 22) umhüllten Raum einsetzbar sind.

15. Wanerrohrkessel noch einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß am Kesseloustritt (20) Regelvorrichtungen (25) vorgesehen sind.

16. Wasserrohrkessel noch einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die abschirmenden Rohre (16) aus einem Stück U-förmig gebogen sind.

17. Wanerrohrkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die abschirmenden Rohre (22) U-förmig aus drei im wesentlichen geraden Rohrstrecken zuct sind.

18. WoBsefTohrkessel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der quer zur Kesse I-langtrichtung liegende Verteiler GO und Sammler (9) der BerUhrungsverJompferheizfiOchen Teil eines tragenden Rohrgerüstes, in dem Fall- und RUcklat' öhre (12, 14) voifcanden sind, ist.