DE967673C - Flammrohr-Rauchroehrenkessel - Google Patents

Flammrohr-Rauchroehrenkessel

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DE967673C
DE967673C DEM18108A DEM0018108A DE967673C DE 967673 C DE967673 C DE 967673C DE M18108 A DEM18108 A DE M18108A DE M0018108 A DEM0018108 A DE M0018108A DE 967673 C DE967673 C DE 967673C
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DE
Germany
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boiler
tube
flame
smoke
flame tube
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Expired
Application number
DEM18108A
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English (en)
Inventor
Albert Mann
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MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Original Assignee
MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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Publication date
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B33/00Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
    • F22B33/02Combinations of boilers having a single combustion apparatus in common
    • F22B33/08Combinations of boilers having a single combustion apparatus in common of boilers of water tube type with boilers of fire-tube type

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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..
  • 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.
  • 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..
  • 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.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Flammrohr-Rauchröhrenkessel großen Wasservolumens mit einer am Ende des Flammrohres angeordneten und vollständig im Wasserraum liegenden Umkehrkammer für die mit hoher Geschwindigkeit strömenden Rauchgase, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die durch rohrförmige Z.wIschenstücke (16, 17) mit dem hinteren Boden des Druckkörpers (i) starr verbundene Umkehrkammer (6) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, dessen Durchmesser wesentlich größer ist als der des Flammrohres (2), und d'aß zwischen dem vorderen Umkehrkammerbodez (7) und dem vorderen Kesselboden (9) in gleichfalls bekannter Weise Rauchröhren (8) neben dem Flammrohr (2) angeordnet sind, das seinerseits mit seiner Längsachse außerhalb der senkrechten Mittelebene des Kessels liegt.
  2. 2. Flammrohr-Rauchröhrankessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Umkehrkammerboden (14) mit dem hinteren Kesselboden (15) durch mindestens zwei verschließbare rohrförmige Zwiischenstücke verbunden ist, von denen das eine (16) als Mannlo och zum Befahren des Kessels ausgebildet ist und das andere (17) als Schauöffnung zur Überwachung des Verbrennungsvorganges in der Umkehrkammer (6) dient.
  3. 3. Flammrohr-Rauchröhrenkessel nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der"tiefsten Stelle der Umkehrkammer (6) ein verschließbares, rohrförmiges Zwischenstück (18) angeordnet ist, durch welches Verunreinigungen und Verbrennungsrückstände entnommen werden können.
  4. 4. Flammrohr-Rauchröhrenkessel nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, da.B bei Einbau von zwei Flammrohren in an sich bekannter Weise (51, 52) weitere Rauchröhren (53, 54) oberhalb und unterhalb der beiden Flammrohre (51, 52) angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 37 747, 2Io 168, 181 117, 857 197, 831 398 britische Patentschrift Nr. 329 769; schweizerische Patentschrift Nr. 33 391.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE37747C (de) * TH. LAMMINE in Mülheim a. Rh Anordnung der Rauchkammer bei einem Kessel mit Wasser- . und Feuerröhren
CH33391A (fr) * 1905-02-06 1905-11-30 Benoit Mitchell Chaudière
GB329769A (en) * 1929-04-06 1930-05-29 South Metropolitan Gas Co Improvements in steam boilers
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DE831398C (de) * 1950-08-05 1953-08-31 Standard Kessel Ges Gebrueder Flammrohrkessel

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