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Flammrohr-Rauchröhrenkessel Gegenstand der Erfindung ist ein Flammrohr-RauchröhrenWssel
großen Wasservolumens mit einer am Ende des Flammrohres angeordneten und vollständig
irr Wasserraum liegenden Umkehrkammer für die mit hoher Geschwindigkeit strömenden
Rauchgase. Diese Anordnung ermöglicht bekanntlich im Gegensatz zu Kesselanlagen
mit außerhalb des eigentlichen Kesselkörpers liegender Umkehrkammer eine für die
Festigkeit vorteilhafte wirtschaftliche Kühlung der Kammerwände.
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Bei einem bekannten Kessel dieser Bauart ist die Umkehrkammer auf
einer Unterlage gleitend. gelagert und nur durch das Flammrohr und die Rauchzöhren
des zweiten Zuges mit denn vorderen Kesselboden verankert. Die Rauchröhren liegen
über dien Flammrohr, wobei die senkrechte Mitteiebene des Kessels zugleich die Symmetrieebene
dieser Anordnung bildet, was zur Folge hat, daß der Wärmeübergang von den Rauchröhren
an das Kesselwasser infolge schlechter Umspülung un, günstig wird, der Kessal also
einen geringeren Wirkungsgrad haben muß.
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Eine ähnliche symmetrisclhe übereinanderanordnung von Flammzohr und
Rauchröhren ist auch bei einem älteren Kesseltyp vorhanden, bei dem zwecks Abstützung
und Erleichterung des Zuganges zur Umkehrkammer zwischen dieser und dem hinteren
Kesselboden rohrförmige Zwischenstücke angebracht sind.
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Bei einem anderen bekannten Kessel, der hihsichtlich der Verankerung
der Umkehrkammer mit dem Kesselkörper ähnliche Merkmale aufweist wie der zuletzt
beschriebene Kessel, ist die Umkehrkammer durch eine Zwischenwand in. zwei getrennte
Räume
unterteilt. Der volumenmäßige Anteil der einen Umkehrkammerhälfte, die von den Rauchgasen
hoher Temperatur beaufschlagt wird, ist hierbei sehr klein, so daß der wesentliche
Vorteil dieses Bauteils, nämlich eine gute und weitgehende Übertragung der Wärme,
durch Strahlung an das Kesselwasser wiederum verlorengeht. Allen zuvor erwähnten
Kesseltypen ist gemein, daß die äußere Gestalt der Umkehrkammer festigkeitsmäßig
sehr ungünstig ausgebildet ist, so daß die Kessel nur für verhältnismäßig geringe
Drücke geeignet sind.
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Ferner sind nun auch Kessel bekannt, in denen die Rauchröhren zwischen
dem vorderen Umkehrkammerboden und dem vorderen Kesselboden. seitlich neben dem
Flammrohr -angeordnet sind, wobei dann also die Längsachse dieses Flammrohres außerhalb
der senkrechten Mittelebene des Kessels zu liegen kommt. Von diesen Kesseln ist
jedoch nicht bekannt, daß sie eine eigene Umkehrkammer besitzen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die KesselbauUnge durch
Verwendung eines kurzen Flammrohres großen Durchmessers stark zu vermindern und
den Wasserraum und damit das Speicherungsvermögen gegenüber den bekannten Ausführungen
wesentlich zu vergrößern. Zugleich soll in dem Kessel eine rasche Übertragung der
in der Feuerung frei werdenden Wärme an das Kesselwasser stattfinden und damit eine
kurze Anfahrzeit und eine gute@Regelungsmöglichkeit im Betrieb erreichbar sein.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in an sich
bekannter Weise die durch rohrförmige Zwischenstücke mit dem hinteren Boden des
Druckkörpers starr verbundene Umkehrkammer einen kreisförmigen Querschnitt erhält,
dessen Durchmesser wesentlich größer ist als der dies Flammrohres, und daß nvischen
dem vorderen Umkehrkarnmerboden und dem vorderen Kesselbod,en in gleichfalls bekannter
Weise Rauchröhren neben dem Flammrohr angeordnet werden., das seinerseits mit seiner
Längsachse außerhalb der senkrechten Mittelebene des Kessels liegt. An. sich ist
auch die große Umkehrkammer mit kreisförmigem Querschnitt in Anwendung bei einem
Boiler für Dampferzeugung bekannt.
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Obwohl also alle Einzelmerkmale an und für sich bekannt sind, hat
es sich gezeigt, da.ß die, erfindungsgemäße Kombination. über alle Erwartungen hinaus
sich durch eine starke Überlastbarke:it, bedeutende Verbesserung des Wirkungsgrades
und erhebliche Steigerung der Heizflächenbelastung auszeichnet. Der kreisförmige
Querschnitt sowie die Abstützung der Umkehrkammer gewährleisten einen sicheren Betrieb
auch bei. höheren Drücken (z. B. bis zu ao atü). In der erfindungsgemäß stark vergrößerten
Umkehrkammer wird eine bessere Nachverbrennung erreicht. Ihre Größe bedingt einen
relativ großen Durchmesser des äußeren Kesselmantels bei kurzer Baulänge des ganzen
Kessels. Dadurch wird nicht nur die äußere Abstrahlungsfläche des Kessels verringert,
es ergibt sich auch zusammen mit der besonderen Anordnung von Flammrohr und Rauchröhren
eine günstige Strömung innerhalb des Kesselwassers, die den Wärmeübergang und damit
die stündliche Dampfleistung äußerst vorteilhaft beeinflußt. Der Wärmeübergang als
solcher kann selbstverständlich in an sich bekannter Weise durch höhere Strömungsgeschwindigkeiten
der Brenngase weiterhin gesteigert werden. Für die hohe Wirtschaftlichkeit des Kessels
nach der Erfindung ist es nicht zuletzt von Bedeutung, daß gleich hinter der Feuerung,
im wesentlichen also in der Umkehrkammer, wo bekanntlich der Wärmeinhalt der Feuerungsgase
am höchsten ist, eine unmittelbare Übertragung der Wärme an das Kesselwasser stattfindet.
Ganz gleichgültig, ob die Feuerung als Planrost oder mechanische Feuerung (Wanderrost,
Stokerfeuerung) ausgebildet ist.
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Alle diese Vorteile ermöglichen die Verwendung eines verhältnismäßig
kurzen Flammrohres, so daß auch die Gesamtbaulänge des Kessels verringert werden
kann. Die im Verhältnis zum Flammrohrquersch.nitt im Durchmesser sehr groß dimensionierte
Umkehrkammer bewirkt darüber hinaus nicht nur einen guten Ausbrand der Brennstoffe,
sondern ergibt auch eine überaus günstige Ausnutzung der Strahlungsheizfläche. Wärmeverluste
infolge Eindringen von Falschluft können nicht auftreten.
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Die Abstützung und Verankerung der Umkehrkammer im Innern des Kesseldruckkörpers
kann in :der Weise erfolgen, daß der hintere Umkehrkammerboden mit dem hinteren
Kesselboden durch mindestens zwei verschließbare, rohrförmige Zwischenstücke verbunden
wird. Von diesen. kann beispielsweise das untere als Mannloch zum Befahren des Kessels
ausgebildet sein und das, obere etwa als Schauöffnung zur Überwachung des Verbrennungsvorganges
in der Umkehrkammer dienen. Darüber hinaus ist an der tiefsten, Stelle der Umkehrkammer
ein weiteres verschließbares rohrförmiges Zwischenstück angeordnet, durch welches
Verunreinigungen und Verbrennungsrückstände entnommen werden können. Die Verbindung
zwischen Flammrohr und vorderem Umkehrkammerboden kann in zweckmäßiger Weise durch
eine Nietverbindung oder durch Verschweißen hergestellt sein. Eine weitere Verankerungsmöglichkeit
der Rauchgaswendekammer besteht noch darin, daß zwischen dem vorderen Umkehrkammerboden
und dem vorderen Kesselboden Rauchröhren angeordnet sind, in denen die heißen Brenngase
in einem zweiten Rauchgaszug durch den Wasserraum geführt werden. Von dort aus können
sie entweder gleich direkt in den Schornstein entlassen oder, falls sie noch eine
entsprechend hohe Temperatur besitzen, nach erfolgter abermaliger Umlenkung in einem
dritten Rauchgaszug erneut durch den Kessel geleiten werden.
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In der einfachsten Bauweise besitzt also der Kessel nach der Erfindung
ein Flammrohr, neben dem die Rauchröhren des zweiten und gegebenenfalls des drittenZuges
liegen. Bei' höheren Leistungen
können aber auch zwei. Flammrohre
angeordnet werden, wobei dann außer den neben dem Flammrohr liegenden Rauchröhren
auch oberhalb oder/und unterhalb der Flammrohre weitere Rauchröhren angeordnet werden
können.
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Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand an Hand einigerAusführungsbeispiele
erläutert. Es zeigt Fig. i einen senkrechten Längsschnitt durch einen Einflammrohr-Rauchröhrenkessel,
Fig.2 einen waagerechten Längsschnitt des Kessels nach der Linie II-II der Fig.
i, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Kessel nach der Linie II-II in Fig. i, Fig.
4 einen Querschnitt durch einen Zweiflammrohr-Rauchröhrenkessel mit symmetrischer
Anordnung der beiden Flammrohre zur Längsmittelebene des Kessels..
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Der in den Fig. i bis 3 dargestellte Fl.ammrohr-Rauchröhrenkessel
ist als sogenannter Einflammrohrkessel ausgebildet. Innerhalb des Druckkörpers i
ist das Flammrohr 2 angeordnet, welches - wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich - möglichst
weit aus der Längsmittelebene des Kessels .herausgerückt .ist. In dem Flammrohr
2 ist eine Rostfeuerung 3 bekannter Bauart angeordnet, welcher durch den Rostbeschicker
4 der -Brennstoff zugeführt wird. Die heißen Rauchgase durchsetzen. .das Flammrohr
2 mit hoher Strömungsgeschwindigkeit und werden in der volilständig im Wasserraum
5 des Kessels liegenden Umkehrkammer 6 umgelenkt. Diese Umkehrkammer ist im Querschnitt
kreisförmig -ausgebs1det (Fig. 3) und ist infolge ihrer Gestalt in der Lage, den
vom Kesseldruck herrührenden hohen mechanischen Belastungen zuverlässig zu widerstehen.
Von dem vorderen Umkehrkammerboden 7 führen sodann Rauchrohre 8 zum vorderen Kesselboden
9 und leiten .die Rauchgase in einem zweiten Zuge nochmals durch den. Wasserraum
5. Von dort aus werden, sie entweder unmittelbar in den Fuchs abgeführt oder nach
erneuter Umlenkung in der Kammer io in einem weiteren Röhrenbündel i i ein drittes
Mal durch den Kessel geleitet. Der erforderliche Kesselzug wird mittels eines in
dem Saugzugkanal 12 angeordneten Ventilators 13 erzeugt. Zum Zweck einer starren
Verankerung der Umkehrkammer 6 innerhalb des Druckkörpers i des Kessels ist der
hintere Umkehrkammerbo.den 14 mit dem hinteren Kesselboden 15 durch zwei verschließbare
Rohrstutzen 16 und 17 verbunden. Von diesen ist der eine Stutzen 16 als Mannloch
zum Befahren der Umkehrkammer 6 ausgebildet, während der Stutzen 17 als Schanzöffnung
zur Beobachtung des Verbrennungsvorganges in der Kammer 6 dient. An; der tiefsten
Stelle der Umkehrkammer 6 ist eine weitere starre Verbindung mit dem Kemeldruckkörper
vorgesehen; durch diesen Rohrstutzen 18 können Verunreinigungen und Verbrennungsrückstände
bequem entnommen und in eine Sammelgrube i9 unterhalb des Kessels entleert werden.
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In den beiden Schnittbildern der Fig. 2 und 3 erkennt man das ungefähre
Größenverhältnis der Umkehrkammer 6 im Vergleich zum Durchmesser des Flammrohres
2 sowie deren kreisförmige Querschnittsforrn, um die mechanischen und thermischen
Belastungen zuverlässig aufnehmen zu können. Weiter ersieht man aus diesen. beiden
Abbildungen die besondere Anordnung der Rauchrohre des zweiten und des dritten Kesselzuges.
Das Flammrohr2 mündet außermittig in die Umkehrkammer6; dadurch ist auf der einen
Seite hinreichend Platz geschaffen für die Unterbringung der Rauchröhren 8 des zweiten
Kesselzuges. In gleicher Weise wie das Flammrohre ist auch die Umkehirkammer6 unsymmetrisch
zur Längsmittelebene des Kessels angeordnet. In dem dadurch freigewordenen Raum
innerhalb des Druckkörpers ist der dritte Rauchröhrenzug als geschlossenes Rohrbündel
i i untergebracht..
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Die Fig. 4 zeigt schließlich einen Schnitt durch einen Zweiflammrohr-Rauchröhrenkessel,
bei welchem die beiden Flammrohre 51 und 52 symmetrisch zur senkrechten Kesselachse
.angeordnet sind. Die Rauchröhren des zweiten Zuges sind in zwei Rohrgruppen.53
und 54 unterteilt, von denen die eine über den beiden Flammrohren 51 und 52 .und
die andere unterhalb derselben eingesetzt ist. Auch in diesem Schnittbild erkennt
man die Weiträumigkeit der Umkehrkammer 55 im Vergleich zu, dem Durchmesser dar
beiden Flammrohre 51 und 52. Die Rauchröhren 56 und 57 bilden hier den. dritten
Kesselzug und sind wiederum neben den Flammrohren angeordnet. Sie führen an der
Umkehrkammer 55 vorbei in den Fuchs. Obwohl sich auch hierbei eine symmetrische
Gesamtanordnung zur senkrechten Kesselmittelebene ergibt, ist dennoch die Zuordnung
von Flammrohren und Rauchröhren verwirklicht.