DE936092C - Abgaskessel mit Zusatzbrennern - Google Patents

Abgaskessel mit Zusatzbrennern

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DE936092C
DE936092C DEH16517A DEH0016517A DE936092C DE 936092 C DE936092 C DE 936092C DE H16517 A DEH16517 A DE H16517A DE H0016517 A DEH0016517 A DE H0016517A DE 936092 C DE936092 C DE 936092C
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boiler
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1861Waste heat boilers with supplementary firing

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Description

  • Abgaskessel mit Zusatzbrennern Die Erfindung bezieht sich auf einen sogenannten Abgaskessel, insbesondere Dampfkessel, d. h. einen Kessel, bei dem als Heizmittel wiederzuverwendende Abgase dienen, wie sie z. B. von einer Gasturbine herkommen können. Außer dieser Art der Beheizung sind bei dem Kessel Brenner vorgesehen, die die Zusatzwärme liefern, welche für das Arbeiten des Kessels benötigt oder gewünscht wird.
  • Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Gestaltung der Brennkammer und geht von einem bereits vorgeschlagenen Abgaskessel vorgenannter Art aus, bei dem ein mit Wasserrohren durchsetzter Feuerraum für Abgas einer Brennkammer die Zusatzbrenner umgibt, in die ein Wasserrohr in Form eines nach unten offenen Bechers hineinragt. Die Brennkammer ist also ganz oder teilweise mit zwei Wasserrohrwänden umgeben, worunter nachstehend jedoch insbesondere jeweils aus mehreren Wasserrohren gebildete Wände zu verstehen sind. Während bei dem bekannten Abgaskessel der äußere Feuerraum von der inneren Brennkammer durch eine geschlossene Wandung getrennt ist, sind erfindungsgemäß die Feuerräume durch zwei oder mehr Wasserrohrwände voneinander getrennt, und zwar der mittlere Teil der Brennkammer, d. h. derjenige, in den die Zusatzbrenner münden, mit Rücksicht auf diese Brenner ganz oder teilweise mit einer ersten Wasserwand umgeben, die halb-, d. h. für Gase bis zu einer bestimmten Höhe durchlässig ist; d. h. sie besteht z. B. aus parallel angeordneten Rohren mit vorzugsweise tangential verlaufenden Längsrippen, wobei zwischen den Rohren bzw. deren Rippen ein kleiner Zwischenraum bestehen bleibt, durch den hindurch die Gase die Wasserwand durchströmen können. Um den genannten mittleren Teil der Brennkammer herum ist ein Zwischenraum, d. h. ein trennender Raum vorgesehen, der zwischen der ersten halbdurchlässigen Wasserrohrwand und einer zweiten *Wasserrohrwand liegt. Diese besteht ihrerseits aus gegebenenfalls mit Rippen versehenen Wasserrohren, die die Außenwandungen auf der Innenseite überkleiden. In den vorgenannten Zwischenraum bzw. in mehrere auf die genannte Weise gebildete Zwischenräume, der bzw. die um die mittlere Kammer herum angeordnet sind, werden die wiederzuverwendenden Gase eingeleitet.
  • Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Rohre der ersten Wasserrohrwand der Feuerung, die auf der einen Seite durch die Strahlung der Feuerung erhitzt werden, welche mit den Zusatzbrennern gespeist wird, auch auf der anderen Seite erhitzt werden, und zwar durch die wiederzuverwendenden Abgase, so daß Unterschiede in den Wärmeausdehnungen dieser Rohre zum Teil ausgeglichen werden. Außerdem bildet die erste halbdurchlässige Wasserrohrwand einen Schutzschirm für die zweite Wasserrohrwand, derart, daß die Rohre der zweiten Wasserrohrwänd der Strahlung der von den Zusatzbrennern beheizten Feuerung nicht unmittelbar ausgesetzt und hauptsächlich durch Wärmeübertragung durch Berührung von den auszunutzenden Abgasen beheizt werden; sie werden dabei auf eine wesentlich weniger hohe Temperatur erhitzt, so daß sie keine Verformung oder Verzerrung erfahren und die Außenwandung des Kessels mit geringerer Wandstärke hergestellt werden kann, selbst wenn der Kessel unter Druck arbeitet.
  • Ein Merkmali einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Teil des Kessels, der mit Wärmeübertragung durch Berührung arbeitet, d. h. der die Wasserrohre enthält, die sowohl durch die Wärmeübertragung von den wiederzuverwendenden Abgasen als auch von den mit diesen hier gemeinsam strömenden Feüerungsgasen erhitzt werden, in der geradlinigen Verlängerung der Feuerung angeordnet ist. Dabei werden in der geradlinigen Strömungsbahn dieser Gase auch noch die zusätzlichen Nachschaltheizflächen angebracht, wie z. B. ein Speisewasservorwärmer und/oder ein Erhitzer, z. B. Lufterhitzer, und/oder ein Überhitzer. Der Kessel kann dann die Gestalt eines großen Parallelepipeds annehmen, das leicht von einem Ende zum anderen Ende abzudichten, dicht zu halten und auch leicht zu reinigen ist, weil im Innern die Strömung ihre Richtung nicht ändert.
  • In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen senkrechten Schnitt durch einen Kessel gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i und Fig.3 in größerem Maßstab einen Teil einer halbdurchlässigen Wasserwand, die durch Rohre mit tangentialen Rippen gebildet wird.
  • Gemäß der Zeichnung hat der Kessel die Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds a, dessen Außenwandungen zum Teil aus Metall bestehen und. mit einem Wärmeschutzmittel versehen sind. Im unteren Teil des Kessels ist die Brennkammer e vorgesehen. Diese Brennkammer e ist von einer ersten Wasserrohrwand-umgeben, die aus Wasserrohren c besteht, welche derart angeordnet sind, daß sie eine halbdurchlässige Wand bilden. Das heißt die Rohre c, die mit tangential ansetzenden Längsrippen gemäß Fig. 3 versehen sind, laufen in solcher Anordnung parallel zueinander, daß sich die Rippenenden nahezu in der in Fig. 3 ersichtlichen Weise berühren, wobei jedoch Gase durch die so gebildete Wasserrohrwand hindurchtreten können.
  • Die auf diese Weise von einer Wasserrohrwandung umgebende Kammer e wird mit Hilfe von Zusatzbrennern f beheizt (von denen in der Zeichnung vier dargestellt sind) ; um die Kammer e herum ist eine zweite Wasserrohrwand vorgesehen, die aus Rohren d gebildet wird; die vorzugsweise Rippen besitzen und die Außenwandungen des unteren Teils des Parallelepipeds bekleiden, das den Kessel bildet. , Auf diese Weise werden um den als Feuerung dienenden Mittelraum e herum und zwischen den Wasserwänden c und d seitliche Zwischenräume b gebildet, in die das auszunutzende Gas bzw. Abgas durch vier Öffnungen eintritt, die in den Fig. i und 2 mit g bezeichnet und im Fußteil der Zwischenräume b vorgesehen sind, wobei an den Stellen dieser Öffnungen keine Rohre angebracht sind.
  • Die Trennwände c, die die Feuerung e von den mit dem auszunutzenden Gas gespeisten Kammern b trennen, sind nur bis zu einer bestimmten Höhe, d. h. bis zur Höhe A B der Fig. i an den Rohren mit Rippen versehen. Von dieser Höhe ab können die Rippen an den Rohren wegfallen, derart, daß die auszunutzenden Gase, die in der Pfeilrichtung C (Fig. i) aufsteigen, leicht durch die Wandungen durchtreten und parallel zum Gas D aufsteigen können, das aus der Feuerung e kommt, und zwar zum oberen Teil des Kessels hin. In diesem Teil, der eine Fortsetzung der Brennkammer bildet, sind Rohre g' vorgesehen, die eine Verbindung zwischen der oberen Wasser- und Dampfsammeltrommel h und der unteren Sammeltrommel i herstellen und die den Teil der Kesselrohre darstellen, die mit Wärmeübertragung durch Berührung arbeiten.
  • Die die Wasserrohrwände bildenden Wasserrohre c und d werden von unteren Verteilerrohren j aus gespeist, die in beliebiger Anzahl vorgesehen sein können, und stehen über obere Sammelrohre j mit der Wasser- und Dampfsammeltrommel h in Verbindung.
  • In, Anschluß an den mit Wärmeübertragung durch Berührung arbeitenden Teil der Kesselrohre g' sind in der Bahn der Gasströmung ein Speisewasservorwärmer k und gegebenenfalls ein Lufterhitzer L angeordnet. Außerdem kann gewünschtenfal'ls ein überhitzer m an irgendeiner geeigneten Stelle in der Bahn der Gasströmung vorgesehen sein.
  • Dadurch, daß eine doppelte Wasserrohrwand in der Brennkammer vorgesehen ist, ist es nicht nur möglich, einen mit Abgas arbeitenden Kessel mit einer Feuerung zu vereinen, die von Zusatzbrennern beheizt wird, sondern es werden außerdem die Rohre c der ersten Wasserrohrwand, welche die eigentliche Feuerung e von den seitlichen Zwischenräumen b trennt, auf ihren beiden Seiten erhitzt, so daß die Unterschiede in der Wärmeausdehnung dieser Rohre teilweise ausgeglichen werden. Andererseits wird die zweite Wasserrohrwand d, die die aus feuerfesten Steinen gebildete Kesselaußenwand bedeckt, gegen die direkte Einwirkung der Strahlung der Feuerung e durch die erste Wasserrohrwand c geschützt. Hieraus ergibt sich, daß die Rohre d wesentlich herabgesetzten Temperaturen ausgesetzt sind und demzufolge die Außenwandungen, welche die äußere Umhüllung des Kessels bilden, mit geringerer Dicke und sparsamer hergestellt werden können. Auch kann der Kessel auf diese Weise leichter abgedichtet und dicht gehalten werden.
  • Ferner machen es die Parallelepipedform und der Umstand, daß die Richtung der im Kessel vorliegenden Gase sich nicht ändert, möglich, den Kessel leicht von einem Ende zum anderen dicht zu machen und ihn ohne Schwierigkeit zu reinigen. Das Reinigen des Speisewasservorwärmers und des Erhitzers bzw. Lufterhitzers kann in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Rohren n bewerkstelligt werden, die mit Wasser oder einem unter Druck stehenden Medium gespeist werden.
  • Der Kessel ist in Vertikalstellung dargestellt, könnte aber ebensogut waagerecht angeordnet oder in beliebiger Richtung geneigt sein.
  • Die Masutbrenner f können für die Verbrennung mit Luft gespeist werden, die von einer besonderen Vorrichtung für diese Speisung herkommen kann; in diesem Fall wird der Druck dieser Luft vorzugsweise demjenigen der auszunutzenden Abgase gleich gewählt. Den Brennern können für die Verbrennung aber auch diese Abgase selbst zugeführt werden, die, wenn sie z. B. von einer Gasturbine herkommen, noch eine genügende Menge Sauerstoff enthalten. Vermöge der Gleichheit des Druckes in den Kammern e und b steigen die Gase gleichmäßig in Richtung der Pfeile C und D in den Teil des Kessels, der mit Wärmeübertragung durch Berührung arbeitet.
  • Außerdem ist vorgesehen, daß der genannte Kessel auch ausschließlich mit Abgasen oder ohne Abgas ausschließlich unter Benutzung der Brenner f mit Feuergasen betrieben wird. Die erste Wasserrohrwand c ist genügend durchlässig, um zu gewährleisten, daß eine noch hohe Temperatur an der anderen Seite der Rohre c entsteht, so daß die Rohre kein Bestreben haben, sich unter der Einwirkung der Unterschiede der Wärmeausdehnung auszubiegen. Die Rohre der zweiten, hinter der ersten gelegenen Wasserwand d, die ausschließlich mit Wärmeübertragung durch Berührung arbeiten, können als Rücklaufleitungen für das Wasser dienen und erfahren keine Verzerrung oder Verformung.
  • Die erste durch die Rohre c gebildete Wasserrohrwand könnte, statt gemäß Fig. 2 die Feuerung vollständig zu umgeben, nur aus den zwei Seitenwandungen bestehen, die die mittlere Feuerung c von den seitlichen Zwischenräumen b trennen. In diesem Fall würde vor der vorderen Außenwand und der hinteren Außenwand der Feuerung e nur je eine einzige Wasserrohrwand d liegen.
  • Selbstverständlich können im Rahmen des Erfindungsgedankens Einzelheiten seiner Ausführung abgeändert werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Abgaskessel, insbesondere Dampfkessel, mit Zusatzbrennern, bei dem die Brennkammer oder Feuerung ganz oder teilweise von einer oder mehreren Wasserrohrwänden umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserrohrwände (c) halb, d. h. für die Gase bis zu einer bestimmten Höhe durchlässig sind und in an sich bekannter Weise z. B. aus Rohren mit vorzugsweise tangential verlaufenden Längsrippen bestehen, die sich nahezu aneinander anschließen, wobei der auf diese Weise gebildete Mittelteil der Brennkammer durch die Zusatzbrenner (f) beheizt wird, während die um ihn herum zwischen den beiden Wasserrohrwänden (c, d) geschaffenen Zwischenräume (b) mit dem Abgas beheizt werden.
  2. 2. Kessel nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß er in an sich bekannter Weise die Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds besitzt, die leicht abzudichten ist, und daß in seinem Innern hinter der Brennkammer (e) in der geradlinigen Bahn der Gase als nachgeschaltete Berührungsheizflächen des Kessels gegebenenfalls ein Überhitzer, ein Speisewasservorwärmer und ein Lufterhitzer vorgesehen sind, wobei diese Heizflächen für die Reinigung leicht zugänglich sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 895 154; britische Patentschrift Nr. 634 750.
DEH16517A 1952-05-30 1953-05-28 Abgaskessel mit Zusatzbrennern Expired DE936092C (de)

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FR936092X 1952-05-30

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DE936092C true DE936092C (de) 1955-12-07

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DEH16517A Expired DE936092C (de) 1952-05-30 1953-05-28 Abgaskessel mit Zusatzbrennern

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DE (1) DE936092C (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB634750A (en) * 1947-11-10 1950-03-29 Andre Huet Improvements in or relating to water tube boilers
DE895154C (de) * 1951-09-29 1953-11-02 Weser Ag Dampfkessel mit zwei Feuerraeumen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB634750A (en) * 1947-11-10 1950-03-29 Andre Huet Improvements in or relating to water tube boilers
DE895154C (de) * 1951-09-29 1953-11-02 Weser Ag Dampfkessel mit zwei Feuerraeumen

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