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Dampfkessel, insbesondere Kleinkessel und Schiffskessel Das Patent
bezieht sich auf Wasserrohrkessel, insbesondere Kleinkessel und Schiffskessel, die
mit einer Obertrommel und mit einer oder mehreren Untertrommeln ausgerüstet sind.
Zwischen Ober-und Untertrommel befinden sich in der üblichen Weise Rohrbündel. Auch
wird der Feuerraum mit Wasserrohren ausgekleidet sein.
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Für den Kessel werden folgende Konstruktionseigenschaften angestrebt:
a) Der Kessel soll als Einzugkessel ausgeführt werden; b) der Kessel soll eine große
Verdampferheizfläche haben; auf einen rauchgasbeheizten Wasservorwärmer soll verzichtet
werden; die ganze Kesselheizfläche soll vielmehr wasserseitig nur mit alkalischem
Kesselwasser in Berührung kommen; , c) der Kessel soll einen eindeutigen Wasserumlauf
auch bei stark wechselnden Belastungen haben, und die Strömungsquerschnitte sollen
mit zunehmender Dampfbildung zur Vermeidung von Dampfstau erweitert werden: d) das
Dampf-)Vasser-Gemisch soll in Wasserspiegelhöhe ausgegossen werden, um Mitreißen
von Feuchtigkeit und Eindampfrückständen aus der Kesseltrommel zu vermeiden e) der
Kesselkörper soll ein geschlossenes Ganzes bilden; Fallrohre sollen die Kesselumhüllung
nicht durchtreten; f) der Kessel soll eine große Strahlungsheizfläche erhalten,
um durch Verwendung hoch belasteter Heizfläche insgesamt an Heizfläche zu sparen;
g) der Kessel soll zwei oder mehr Feuerräume erhalten, um bei Reinigung des Rostes
bzw. des
Ülbrenners für den einen Feuerraum mit dem oder den anderen
Feuerraum weiterfahren zu können.
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Bei den üblichen Kesselkonstruktionen macht die Anordnung breiter
Rohrbündel (zur Erreichung einer großen Verdampferheizfläche) Schwierigkeiten. Die
Rohre sind dann nämlich gasseitig unterschiedlich beheizt; zur Vermeidung von Wasserumlaufschwierigkeiten
muß die umgewälzte Wassermenge schon im Mittel hoch gewählt werden, und- die stärkstbeheizten
Rohre mit dem größten Auftrieb wälzen übermäßig viel Wasser um, was das unerwünschte
Mitreißen von Wasser im Dampf begünstigt. Oft werden auch rauchgasbeheizte Wasservörwärmer
verwendet. Diese sind aber wegen der Gefahr von Dampfbildung und Dampfstau beiwechselnder
Belastung nicht geeignet und unterliegen bei schmiedeeiserner Ausführung auch der
Gefahr von Sauerstoffkorrosionen.
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Bei engrohrigen Wasserrohrkesseln, wie sie z. B. im Schiffbau üblich
sind, können Umlaufschwierigkeiten auftreten, wenn bei starker Dampfbildung der
Strömungswiderstand, der die Umwälzkräfte im Gleichgewicht hält, zu groß wird und
Dampfstau ,eintritt.
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Da die am stärksten beheizten Rohre die Feuerraumrohrw sind, ist es
schwer, ihr Dampf-Wasser-Gemisch über Wasserspiegel auszugießen, es sei denn, die
Rollre werden halb um die Trommel herumgeführt, was keine raumsparende Anordnung
ermöglicht. Alle solche Schwierigkeiten bei einem Kessel werden gemäß Erfindung
vermieden, und zwar erfindungsgemäß dadurch, daß Einbauten in der oder den Untertrommeln,
die als Abschottungen innerhalb des gemeinsamen Druckkörpers den Kessel in verschiedene
Wasserumlaufsysteme trennen, von denen eines aus wasserseitig hintereinandergeschalteten
Steigrohrsystemen besteht, vorgesehen sind, derart, daß der Feuerraum durch ein
oder mehrere beiderseits beheizte Steigrohre in zwei oder mehr .Feuerräume unterteilt
wird, wobei diese zusätzlichen Steigrohre wie die anderen Feuerraumkühlrohre ebenfalls
einem anderen Wasserrohrbündel wasserseitig vorgeschaltet sind. Durch das Hintereinanderschalten
von zwei Rohrsystemen kann man den Strömungsquerschnitt vergrößern und damit dem
w echselnden Dampfvolumen anpassen, somit Dampfstau vermeiden.
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Die Unterteilung in mehrere Feuerräume wird angestrebt, um einerseits
eine große hoch belastete Strahlungsheizfläche zu erreichen, ,andererseits, etwa
bei Kohlenfeuerung, einen Leistungsausfall während der Beschickung oder Entschlackung
dadurch zu verringern, daß nur ein Feuerraumteil beschickt oder entschlackt und
entsprechend kurzzeitig weniger leistet.- Gerade bei einer Unterteilung des Feuerraums
ist -es bei den bisherigen Konstruktionen schwer möglich gewesen, das Dampf-N@Tasser-Gemisch
in der Obertrommel über Wasserspiegel auszugießen. Bei der .erfindungsgemäßen Hintereinanderschaltung
von hoch belasteten Feuerraumrohren und einem schwach beheizten Hauptrohrbündel
wird dies zwanglos erreicht. Es macht insbesondere auch keine Schwierigkeiten, das
Dampf-Wasser-Gemisch mehreren Feuerraumtrennwänden auf dem Weg über die Untertrommel
der Obertrommel über Wasserspiegel zuzuführen und so trockenen Dampf zu erzeugen.
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Eine weitere Ausführungsart der Erfindung bezieht sich auf Kessel,
bei denen relativ schwach beheizte Fallrohre zur Untertrommel führen, und besteht
darin, daß der überhitzer .auf diesen Fallrohren aufgelagert ist, wobei die Fallrohre
zu einem beliebigen, durch die Abschottung in der Untertrommel gebildeten Umlaufsystem
gehören können. Die Lage des tberhitzers im Kessel muß vernünftigerweise so gewählt
werden, daß der überhitzer einmal der strahlenden Flamme entzogen ist und die Gase
genügend abgekühlt den überhitzer erreichen, auf der anderen Seite muß der Überhitzer,
um nicht eine zu große Heizfläche zu erhalten, ziemlich weit vorn im Rauchgasstrom
liegen. Schließlich soll der überhitzer von unten und obien zur Reinigung gut zugänglich
sein, und er soll so aufgelagert sein, daß seine Auflagerung sich während des Betriebes
nicht verbiegt. Das kann _nur dann erreicht werden, wenn der überhitzer waagerecht
angeordnet ist und nicht ein Teil der überhitzerrohre auf die Halterung der anderen
LTberhitzerrohre drückt.
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Alle diese Forderungen sind durch die erfindungsg:emäße Konstruktion
.erreichbar. Die Lage des Loberhitzers ist an keine Rücksichten auf den Wasserumlauf
gebunden. Vielmehr kann man genügend Heizfläche vor und hinter den überhitzer legen.
Die Auflagerung des LTberhitzers wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß der
überhitzer auf relativ schwach beheizten Fallrohren aufgelagert ist. Unter relativ
schwach beheizt wird eine Anordnung verstanden, bei welcher die Strömungsgeschwindigkeit
in den Fallrohren so groß ist, .daß durch die Verdampfungsverhinderung bei der Abwärtsbewegung
des Wassers von der Obertrommel zur Untertrommel so viel Wärme gespeichert wird,
daß aus der Beheizung Dampfblasen nicht entstehen. Bei einer solchen Anordnung können
die Fallrohre nahezu waagerecht liegen, und von dem auf diesen aufgelagerten üb-erhitzer
können einzelne Rohre ausgewechselt werden, ohne den ganzen überhitzet auszuziehen.
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Das Wesen der Erfindung wird an einem Ausführungs.beispiel (s. Zeichnung)
erläutert, welches alle Merkmale der Ansprüche i und 2 des Patents enthält.
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Der Kessel nach Fig. r besteht aus einer Obertrommel i, einer Untertrommel
2 und einem Hauptrohrbündel 3a und 31), er hat zwei äußere Feuerraumkühlwände; die
eine Wand besteht aus den Fallrohren 3, der Verteilerkammer ¢ und den Steigrohren
B. Außerdem ist ein Überhitzet 9 vorhanden, er ruht erfindungsgemäß auf den Fallrohren
i o und 14. Diese Fallrohre sind in ihrem oberen Teil durch eine Steigrohrreihe
i i vor den Feuergasen weitgehend geschützt. Die Steigrohre i i sind ausgebogen,
um mehr Wärme .aufzunehmen und die Gase aus dem rechts liegenden Feuerraum zu kühlen.
Die
Untertrommel ist durch als Abschottung wirkende Einbauten mit den Seitenwänden 12a
und 121, unterteilt, wodurch verschiedene Wasserumlaufsyst,eme innerhalb des gemeinsamen
Druckkörpers geschaffen werden. Die schwach beheizten Fallrohre i o bilden mit dem
stark beheizten Hauptrohrbünd-el3a ein Wasserumlaufsystem, die Feuerraumkühlrohre
mit dem schwach beheizten Hauptrohrbünd.e13b ein zweites Wasserumlaufsystem. In
dem waagerecht oder nahezu waagerecht liegenden Teil der Fallrohre io wird durch
den Auftrieb d,es in den zugeordneten Steigrohren gebildeten Dampf-Wasser- Gemisches
eine eindeutige Wasserbewegung erreicht. Die auf dem waagerecht liegenden Teil der
Fallrohre ruhende Wassersäule, die bis zum Wasserspiegel in der Obertrommel reicht,
wirkt verdampfungsverhindernd, weshalb diese Fallrohre als relativ schwach beheizt
bezeichnet wurden. Dafür tritt in den zugeordneten Steigrohren eine Selbstverdampfung
ein.
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Wie aus der Fig. i a ersichtlich, die einen Schnitt durch die Untertrommel
darstellt, sind außer den schwach beheizten Fallrohren i o in dem Ausführungsbeispiel
noch weitere Fallrohre i ¢ vorhanden, die dem zweiten Wasserumlaufsystem Fallwasser
zuführen. Das zweite Wasserumlaufsystem, durch die Einbauten 12 vom ersten getrennt,
wird weiter durch die Fallrohre 3 bzw. 6, durch die Steigrohre 5 und 8 und (dahintergescbaltet)
durch den schwach beheizten HauptrohrbündelteilYh gebildet. Auch die Rohre der erfindungsgemäßen
Feuerraumtrennwand 13, die über unbeheizte Fallrohre J ,4a aus einer Verteilerkammer
15 gespeist werden, münden gemeinsam mit den anderen Feuerraumkühlrohren in die
Untertrommel 2. Der gesamte in den Feuerraumkühlwänden entwickelte Dampf, der einen
großen Prozentsatz der Gesamtdampfmenge ausmacht, wird etwa in Wasserspiegelhöhe
in die Obertrommel ausgegossen. Der überhitzer ist erfindungsgemäß auf den schwach
beheizten Fallrohren i o und i ¢ gelagert.
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Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die als Beispiel angeführte
Kesselbauart beschränkt, sie kann vielmehr auch zur Bildung beliebiger anderer Kesselbauarten
dienen.