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Überdruckbehälter für Kesselhausumbauung Für Hochdruckkesselanlagen
besonderer Konstruktion ist es aus betriebstechnischen Gründen erforderlich, daß
die Kessel in Bauwerken untergebracht werden, die einen inneren Überdruck aufnehmen
können. Die Abmessungen der als tberdruckbehälter dienenden Bauwerke müssen entsprechend
diesem Überdruck berechnet werden.
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Es ist bekannt, Sammelanlagen, die aus zwei oder mehreren Kesseln
bestehen, einschließlich der Kohlenbunker und sonstiger Nebenanlagen in Bauwerken
von vorzugsweise kreisförmiger Querschnittsform unterzubringen. Diese Bauwerke haben
entsprechend ihrer besonderen Aufgabe, nämlich den inneren Überdruck aufzunehmen,
die Form eines Großkessels und sind deshalb auch mit einer gewölbten Dachdecke versehen.
Diese einem Kessel angepaßte Bauform ergibt sich zwangsläufig aus der Notwendigkeit,
eine auf wirtschaftlichen Gesichtspunkten beruhende Bauform zu entwickeln.
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Es hat sich dabei gezeigt, daß sich schon bei der Unterbringung von
zwei Kesseln der üblichen Größe Bauwerke ergeben haben, die einen Durchmesser von
etwa So m aufweisen. Bei diesen Abmessungen entstehen aber in den Wänden der Überdruckbehälter
erhebliche Zugkräfte, so daß bei Erstellung der Überdruckbehälter z. B. in Eisenbeton
die Armierung verhältnismäßig kräftig ausgeführt werden muß. Bei der Erstellung
der Überdruckbehälter in Stahl werden die Abmessungen der Bleche und analog die
Bemessung der Kuppeln in demselben Verhältnis entsprechend stärker. Werden die Überdruckbehälter
in Stahlbetonbauweise ausgeführt, so ergeben sich
hinsichtlich des
Schwindens des Betons einige Schwierigkeiten, weil gegebenenfalls Schwindfugen eingelegt
werden müssen. Durch die Einlegung von Schwindfugen kann aber evtl. die Dichtigkeit
des Bauwerkes gefährdet werden bzw. die Ausführung in Schalenbauweise unmöglich
gemacht werden.
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Unwirtschaftlich bei der bekannten Ausführung ist außerdem die Tatsache,
daß die Kohlenbunker und gegebenenfalls weitere Anlagen im Raume der Überdruckbehälter
untergebracht worden waren. Die geschilderten Nachteile fallen noch viel stärker
ins Auge, wenn nicht nur zwei, sondern noch mehrere Kessel in einem Überdruckbehälter
angebracht werden würden. Bei den ungeheuren Kosten, die für die Herstellung solcher
Kesselanlagen einschließlich der Überdruckbehälter aufgewendet werden müssen, ist
es unbedingt erforderlich, daß die Entwicklung derartiger Bauvorhaben nach völlig
anderen Grundsätzen erfolgen muß, um die erheblichen Kosten nach Möglichkeit zu
vermindern.
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Die vorliegende Erfindung geht deshalb von dem Gedanken aus, daß der
Überdruckraum, in dem sich die Kessel befinden, unter allen Umständen auf ein Minimum
reduziert werden muß. Da der geforderte Überdruck nur für die Kessel selbst von
Belang ist, muß es genügen, daß diese einzeln mit Druckbehältern von den kleinsten
Abmessungen umbaut werden, während alle anderen Anlagenteile, wie z. B. die Kohlenbunker
usw., in kleinen benachbarten Räumen oder sogar außerhalb des Druckgebietes in der
freien Atmosphäre erstellt werden können. Wenn es erforderlich ist, daß aus betriebsmäßigen
Gründen auch die Kohlenbunker in den Bereich des Überdruckes belassen werden sollen,
würde es genügen, diese separat in kleineren Räumen unterzubringen, jedoch eine
Verbindung mit dem Überdruckgebiet innerhalb der Überdruckbehälter herzustellen.
Der Vorschlag der Erfindung geht deshalb in der Richtung, daß für derartige Kesselumbauten
eine Zellenbauweise für die Kesselumbauungen systematisch geplant wird, innerhalb
derer die Nebenbauten, wie Kohlenbunker oder Schleusen, separat eingeordnet werden.
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Entsprechend diesen Gesichtspunkten soll die Kesselumbauung in Gestalt
von kleineren, zellenartig angeordneten Überdruckbehältern erfolgen, derart, daß
für jeden Kessel ein besonderer überdruckbehälter von kleinstmöglichenAbmessungen
vorgesehen wird. Hierbei sollen die zur Kesselanlage gehörenden Kohlenbunker und
Schleusen in kleineren Nebenbauten entweder innerhalb des Bereichs des Überdrucks
oder außerhalb dieses Bereichs vorgesehen werden. Eine besonders günstige Aufteilung
ergibt sich, wenn man von einer Zwillingsanordnung für zwei Kesselumbauungen ausgeht,
wobei zwischen den beiden Kesselumbauungen geeignet angeordnete Räume für den Kohlenbunker
und eine gemeinsame oder zwei Schleusen vorgesehen werden. Auch eine sogenannte
Vierlingsanordnung erscheint sehr vorteilhaft, wenn man bedenkt, daß der Raum zwischen
vier Kesselumbauungen für einen einzigen Kohlenbunker vorgesehen werden kann, während
je zwei Kesselumbauungen mittels einer Schleuse betreten werden können. Die geschilderten
beiden Systeme dürften hauptsächlich für die Durchführung der Erfindung vorteilhaft
sein. Es könnte sich aber ergeben, daß bei noch größeren Sammelkesselanlagen eine
kreisförmige Anordnung vonKesselhausumbauungen oder eine mehrfache Reihenanordnung
von Kesselumbauungen zweckmäßig ist.
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Die Vorteile der Erfindung in bautechnischer Beziehung ergeben sich
bereits mit bemerkenswerter Klarheit, wenn man gegenüberstellt, daß einerseits ein
Überdruckbehälter für zwei Kessel und andererseits ein Überdruckbehälter für einen
Kessel erstellt werden soll. Die schon bei diesem Verhältnis zutage tretenden Vorteile
sind folgende: i. Bei gleichem Gesamtumfang ist die Zugkraft in den Wänden nur halb
so groß. Dadurch kann die Wandstärke und bei Ausführung in Stahlbeton auch die Bewehrung
entsprechend ermäßigt werden.
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a. Die Kuppeln von zwei Überdruckbehältern zusammen haben flächenmäßig
etwa nur die halbe Größe wie die Kuppel eines einzigen Überdruckbehälters. Dazu
kommt die Verringerung der Spannweite ebenfalls auf die Hälfte.
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3. Eine Umbauung für einen Kessel mit einem Durchmesser von etwa 24
m kann in Stahlbeton mit Rücksicht auf das Schwinden des Betons noch ohne Unterteilung
durch Fugen einwandfrei ausgeführt werden, während bei einem großen Bauwerk mit
Rißgefahr zu rechnen ist. Eine Unterteilung durch Fugen läßt aber die Schalenbauweise
nicht zu. Eine andere Bauweise wäre zu kostspielig.
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4. Die radialen Bewegungen und ihre Auswirkungen infolge Temperatureinwirkung
und bei Stahlbeton auch infolge Schwinden usw. ermäßigen sich dank des halben Durchmessers
etwa auf die Hälfte.
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5. Die getrennten Überdruckbehälter halten sich im Rahmen von Bauwerken
mit üblichen und erprobten Abmessungen, namentlich mit Rücksicht auf die Konstruktionen
der Kuppel, ganz gleich, ob es sich um Stahlbetonbauweise oder eine Stahlkonstruktion
handelt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die weitere Entwicklung vermutlich' eine
Unterbringung von mehr als zwei Kesseln auf begrenztem Raum erforderlich machen
dürfte, so daß eine Zellenbauweise entsprechend der Erfindung grundsätzlich neue
Wege für den Bau von Großkraftwerken eröffnet.
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6. Berechnungen haben ergeben, daß bei Anordnung von nur einem Kessel
in einem überdruckbehälter entgegen der früheren Anordnung von zwei Kesseln die
Baukosten z. B. in Stahlbetonbauweise um etwa 33% gesenkt werden. Bei Anwendung
einer Stahlkonstruktion sind die Verhältnisse ähnlich.
Die betrieblichen
Vorteile sind bei der erwähnten Gegenüberstellung folgende: i. Die unter Druck befindlichen
Räume brauchen nur von den mit der Kesselbedienung uninittelbar beschäftigten Personen
betreten werden, wodurch evtl. Gefahren auf einen engen Personenkreis beschränkt
bleiben und das Ein- und Ausschleusen und damit verbundene Druckverluste usw. auf
ein 1linimum beschränkt werden.
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2. Es ist nur etwa der halbe Luftraum unter Druck zu setzen und zu
halten.
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3. Die halbe Deckenfläche (Kuppel) ist wesentlich günstiger bezüglich
der Schwitzwasserbildung, ihrer Behinderung und evtl. Ableiten des Schwitzwassers.
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.I. Alle Kontrollen, wie Kesselüberwachung usw., können von außerhalb
des Druckbehälters erfolgen.
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Durch Ausfall oder bei Reparaturen einzelner Kessel werden die Betriebsverhältnisse
der übrigen Kessel nicht berührt.
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Alle finit der Bedienung der Kohlenbunker, Mahlanlagen usw. zusammenhängenden
Arbeiten erfolgen außerhalb der Überdruckbehälter. Reparaturen usw. werden durch
den Überdruck nicht erschwert, es entfällt das Ein- und Ausschleusen der Materialien
und Ersatzteile. Der freie Zutritt zum Bunker und die freie Beweglichkeit um den
Bunker bleiben bewahrt, was beim Löschen eines Bunkerbrandes wesentlich ist.
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Eine Entwicklung von Brandgasen bei einem Bunkerbrand erfolgt nicht
in einem abgeschlossenen, nicht ventilierbaren Raum. Infolge des behinderten Luftzutritts
besteht nämlich bei Bränden in geschlossenen Räumen die Gefahr der Entwicklung feuergefährlicher
bzw. explodierender Gase, die bei Entzündung zur Zerstörung der Anlage führen kann,
was an sich wesentlich gegen die bisher üblicheUnterbringung derKohlenbunker in
den Druckbehältern entspricht.
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B. Auf engem Raum lassen sich die Kessel voneinander unabhängig unterbringen;
namentlich wenn die Kohle von einer oder mehreren zentralen Mahlanlagen in Form
von Kohlenstaub durch Rohrleitungen zugeführt wird. Dadurch ergibt sich auch eine
einwandfreie Trennung der schmutzempfindlichen 1-Iaschinenräume von den Kesselanlagen.
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Es ist absolut verständlich, daß die Vorteile der Erfindung noch krasser
hervortreten würden, @\ enn inan Kesselumbauungen für drei oder mehr Kessel zum
Vergleich heranziehen würde.
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In den Zeichnungen wurde das Wesen der Erfindung durch Gegenüberstellung
einer bekannten Anordnung und verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten gemäß der Erfindung
erläutert.
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Abb. i zeigt eine Kesselhausumbauung für zwei Kessel; Abb. 2 zeigt
den Grundriß dazu; Abb. 3 zeigt eine Zwillingsanordnung für Kesselhausumbauungen
nach der Erfindung; Abb. ,4 zeigt den Grundriß dazu; Abb.5 bis 8 zeigen als Beispiel
verschiedene Kesselhausumbauungen mit den gegebenen Variationsmöglichkeiten.
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In den Abb. i und 2 ist eine Kesselhausumbauung i bekannter Ausführung
für zwei Kessel 5 dargestellt. Die Kesselhausumbäuung ist mit einer Schleuse 2,
einem Schornstein 3 und drucksicheren Lichtöffnungen 4 versehen.
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Die Abb. 3 und 4 zeigen eine Zwillingsanordnung für eine Kesselhausumbauung
nach der Erfindung. Es sind zwei separate Umbauungen i i für je einen Kessel 15
vorgesehen. Der Raum zwischen den Kesselhausumbauungen i i ist zur Anordnung eines
gemeinsamen Kohlenbunkers 16 und einer Schleuse 12 vorgesehen. Über dem Kohlenbunker
16 befindet sich der Schornstein 13, der mit den beiden Kesseln durch besondere
Rauchzuleitungen verbunden ist. Die Kesselhausumbauungen sind, wie üblich, mit drucksicheren
Lichtöffnungen 14 versehen.
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Schon aus der Ansicht der Abb. 3 und 4 ergibt sich, daß durch die
neue Anordnungsweise die Abmessungen der Überdruckbehälter außerordentlich verkleinert
wurden, was, abgesehen von der getrennten Anordnung, ' jeder Umbauung auch darauf
zurückzuführen ist, daß der Bunker 16 separat angeordnet wurde. Vom betriebsmäßigen
Standpunkt kann nicht ohne weiteres vorausgesehen werden, ob das Innere des Kohlenbunkers
16 in dem Bereich des Überdruckgebietes einbezogen werden muß oder nicht. Diese
Entscheidung hängt vielmehr davon ab, in welcher Weise der Transport der Kohle vom
Bunker zu den Kesseln erfolgt. Gewisse Beförderungseinrichtungen könnten es zulassen,
daß der Kohlenbunker 16 nicht im Bereich der Überdruckzone zu liegen braucht. Bei
anderen hingegen wird es nicht zu umgehen sein, auch den Kohlenbunker in den Bereich
der Überdruckzone einzubeziehen. In beiden Fällen liegt jedoch der Vorteil der neuen
Anordnung auf der Hand. Braucht der Kohlenbunker nicht in das Gebiet der Überdruckzone
einbezogen werden, so ist die Verkleinerung des Überdruckraumes gegenüber der bekannten
Anordnung außerordentlich groß. Ist es jedoch erforderlich, daß der Kohlenbunker
in das Überdruckgebiet miteinbezogen werden muß, dann ist die Vergrößerung des Überdruckvolumens
noch sehr gering, wie sich ohne weiteres aus den Abb.3 und 4 ergibt. Die gleichen
Erwägungen greifen Platz, wenn es sich darum handelt, auch noch weitere Nebenanlagen
außerhalb der eigentlichen Cberdruckbehälter unterzubringen. Je geringer der Raum
um die Kessel selbst zu bemessen werden braucht, um so größer werden die bautechnischen
und betrieblichen Vorteile.
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Die Abb. 5 bis 8 zeigen noch verschiedene Anordnungsmöglichkeiten.
Abb.5 zeigt eine Drillingsanordnung mit einem gemeinsamen Kohlenbunker 16 und zwei
Schleusen 12. Abb.6 zeigt eine Vierlingsanordnung mit einem gemeinsamen Kohlenbunker
16 und zwei separat angeordneten Schleusen 12. Abb. 7 zeigt zur Abb. 6 eine Variante
dergestalt, daß ein noch größerer Kohlenbunker
evtl. zur Aufnahme
anderer Nebenanlagen vorgesehen wurde. Abb.8 zeigt eine Reihenanordnung für 6 Stück
Kesselhausumbauungen mit dazwischenliegendem gemeinsamem Kohlenbunker und vier Schleusen.
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Aus den gezeigten Beispielen ergibt sich, daß die Variationsmöglichkeiten
für mehrfache Kesselhausumbauungen außerordentlich groß sind. Die gezeigten Beispiele
können daher nur eine Grundlage für weitere Planungsmöglichkeiten abgeben. Erwähnenswert
ist, daß besonders die Beispiele nach den Abb. 5 bis 8 für Kesselanlagen mit Kohlenstaubfeuerung
geeignet sind, bei denen die Zuführung von Kohlenstaub aus zentralen Mahlanlagen
erfolgt.