DE974945C

DE974945C - Wasserrohrkessel

Info

Publication number: DE974945C
Application number: DEP13307A
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing Engler
Original assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Current assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1961-06-08

Description

Wasserrohrkessel Die Erfindung betrifft einen Wasserrohrkessel mit Natur- oder Zwangumlauf für große Leistungen, dessen Brennkammer aus einer Vielzahl von mit Kohlenstaub betriebenen Brennrohren gebildet wird, von denen jedes aus gewundenen, den Berührungsheizflächen vorgeschalteten, an den Wasserkreislauf des Kessels angeschlossenen und eine zusammenhängende Strahlungsheizfläche bildenden Wasserrohren besteht und wobei am Brennstoffeintrittsende jedes Brennrohres eine als Zündgewölbe dienende Brennermuffel vorgesehen ist, und hat eine besonders zweckmäßige und vorteilhafte Anordnung der Brennrohre zum Gegenstand, mit der der Wirkungsgrad der Feuerung und damit die Kesselleistung derart gesteigert werden, daß unter Vertneidung des Absetzens von Schlacke und Asche in jedem Brennrohr nicht nur eine schnelle und beschleunigte Verbrennung, sondern auch eine gute Abstrahlung bei hoher Feuergasgeschwindigkeit im mittleren Teil des Brennrohres erreicht wird und daß der letzte Teil des Brennrohres schon als Berührungsheizfläche wirkt.
Durch Einzelfeuerungen unterteilte Brennkammern sind in vielfacher Ausführungsform bekannt. Bei einer bekannten, allseitig mit Wasserrohren ausgekleideten Brennkammer ist die große, geräumige Brennkammer in der Nähe der Brenner mit Schottenwänden durchzogen, um infolge der erhöhten Wärmeableitung in der Nähe der Brenner eine Temperaturabsenkung an dieser Stelle herbeizuführen. Diese Brennkammerausführung hatte aber den Nachteil eines sehr ungünstigen Verhältnisses von Brennkammervolumen zur Strahlungsheizfläche. Die Feuergase können sich unterhalb der Schottenwände frei nach allen Seiten ausdehnen, was eine große Verminderung der Feuergasgeschwindigkeit zur Folge hat. Außerdem werden die Feuergase nicht gleichmäßig abgekühlt und verlassen die Brennkammer mit unterschiedlichen Temperaturen, so daß sich Nachverbrennung und Verschlackung der Heizflächen nicht vermeiden lassen.
Dieser Nachteil konnte durch den Einbau von weiteren Rohrwänden in die Brennkammer abgemildert, aber nicht vollständig vermieden werden.
Eine derartige Kesselfeuerung, die durch parallele Zwischenwände in eine Mehrzahl nebeneinanderliegender Brennkammern unterteilt ist, die von den Brennstrahlen von oben nach unten durchstrichen werden, um dann vor dem Eintritt in die Berührungsheizfläche über den oder die Aschentrichter um i8o° umgelenkt zu werden, ist an sich auch schon bekannt. Diese Kesselausführung hatte aber den Nachteil, daß zur Erzielung eines möglichst weitgehenden Ausbrandes die Brennkammern sehr hoch gebaut werden müssen. Bei einer kreisenden Führung der Brenngase wurde wie bei allen im Querschnitt quadratischen oder rechteckigen Brennkammern infolge der toten Ecken die anfallende Wärme immer schlecht ausgenutzt. Auch ließ es sich nicht vermeiden, daß durch trennende Rohrwände ein Teil der erzeugten Wärme an die Berührungsheizflächen abgegeben wird.
Zur Vermeidung der Nachteile von Brennkammern mit eckigem Querschnitt ist es auch schon bekannt, Brennrohre, d. h. also Brennkammern mit einem runden Querschnitt, zu verwenden, die infolge des Fortfalles toter Ecken eine bessere Wärmeausnutzung gestatten.
Diese bekannte Kesselausführung hatte aber den Nachteil, daß infolge der liegenden Anordnung der Brennrohre und des Einbaues einer Turbine am Ende derselben die Möglichkeit für den Betrieb mit Kohlenstaub nicht gegeben war, weil eine Abführung der anfallenden Asche am hinteren Kesselende nicht erfolgen konnte. Infolgedessen konnten diese Kessel nur mit Gas oder Öl befeuert werden.
Bei dieser bekannten Kesselausführung waren die Brennrohre an der Peripherie einer mittleren zylindrischen Kammer angeordnet, was den Nachteil hatte, daß ein großer Teil der in den Brennrohren erzeugten Wärme an die mittlere Kammer abgegeben wurde und deshalb für die unmittelbare Dampferzeugung in den Brennrohren verlorenging. Es bestand somit die Gefahr, daß infolge zu starker Abkühlung der die Brennrohre verlassenden Feuergase eine Nachverbrennung bzw. Verschlackung in den nachgeschalteten Heizflächen sich nicht vermeiden ließ.
'Die Erfindung bezweckt eine weitere Ausgestaltung und Verbesserung der vorbeschriebenen,lediglich aus Brennrohren bestehenden Kesselfeuerung und besteht im wesentlichen darin, daß die Brennrohre mit lotrechter Achse, den Brennern am oberen Ende und dem Feuergasauslaß am unteren Ende in mehreren zueinander parallelen Reihen in einem Feuerungsvorbau angeordnet sind, der über einen die Feuergase um i8o° umlenkenden Trichter mit dem die Nachschaltheizflächen aufnehmenden Zug verbunden ist. Durch diese Ausführung der Kesselausführung wird erreicht, daß durch die lotrechte Anhäufung der Brennrohre in mehreren parallelen Reihen vor allem die für eine rasche Verbrennung nachteilige Wärmeabgabe an nachgeschaltete Heizflächen wesentlich verbessert wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Unterbringung der Brennrohre in einem geschlossenen Vorbau bei geringen Anforderungen an die Isolation und bei hoher Feuerungsleistung außerdem eine sehr gedrängte Bauart ermöglicht ist.
Weiterhin besteht auch noch der Vorteil, daß durch die Umlenkung der Feuergase um i8o° ein wirkungsvoller Ausfall der Schlackenteilchen erzielt wird.
Schließlich ist es auch noch von `Torteil, daß die Feuerung ohne bauliche Veränderungen wahlweise mit Kohlenstaub oder Gas betrieben werden kann.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigt Abb. i einen gemäß der Erfindung ausgestalteten Zwanglauf-Wasserrohrkessel im Aufr iß und Abb. 2 den Gegenstand der Abb. i im Grundriß. Bei der dargestellten Kesselausführung ist mit i ein Feuerungsvorbau, mit 2 der trichterförmige Unterbau und mit 3 bis 5 die nachgeschalteten Heizflächen des Kessels bezeichnet.
Die in dem Feuerungsvorbau untergebrachte Kohlenstaubfeuerung besteht im wesentlichen aus einer Vielzahl von Brennrohren 6, die gleich#näßig verteilt den gesamten Raum des Feuerungsv orbaues ausfüllen. Der Kohlenstaub wird den Ilrennrohren 6 durch die Staubzuführungsrohre 7 und die Verbrennungsluft aus den sich über die ganze Vorbaufläche erstreckenden Windkammern 8 und 8' zugeführt. Den oberen Teil der Brennrohre 6 bildet eine aus feuerfester Stampfmasse hergestellte Brennermuffel 9, wobei das Ende der die Decke des Feuerungsvorbaues durchdringenden Staubzuführungsrohre 7 eine von oben in die Brennermuffel hineinragende Brennerdüse io bildet, welche die seitlich neben ihr angeordneten Schlitze 12 für die tangentiale Einblasung der Zweitluft etwas nach unten überragt. Der Innenraum der Brenner-Muffel 9, deren Austrittsquerschnitt i i zweckmäßig etwas eingeengt ist, bildet den sogenannten Zündgürtel, in welchem der aus der Brennerdüse io austretende Staub durch die tangentiale Zweitluftzuführung in Drehung versetzt wird.
An die Brennermuffel9 schließt sich der Brennermund 14 an, welcher ganz aus ein- oder mehrgängig gebogenen Rohren 13 gebildet wird. Die Rohre 13 sind nach oben verlängert und umschließen die Brennermuffel 9 etwa bis in die Höhe der Brennerdüse io. Am unteren Teil des Brennermundes sind die Windungen der Rohre 13 auseinandergezogen und bilden dadurch eine Berührungsheizfläche 15, die von den Feuergasen mit hoher Geschwindigkeit bestrichen wird.
In dem Brennermund brennen die Feuergase aus, und zwar unter tangentialer Zuführung von Drittluft, die an mehreren übereinanderliegenden Stellen 16 bis 19 aus dem neben jedem Brennrohr angeordneten Luftzuführungsrohr 20 entnommen wird. Infolge dieser regelbaren Luftzuführung und der guten Durchwirbelung findet in dem engen Brennermund eine gute Verbrennung statt, so daß die Feuergase keine unverbrannten Teile und Gase mehr enthalten und mit einer Temperatur von etwa 100o° C die Brennrohre verlassen. Damit ist die Gefahr der Heizflächenverschlackung beseitigt. Vor dem Eintritt in die nachgeschalteten Berührungsheizflächen werden die Feuergase innerhalb des Aschen- und Schlackentrichters 2 um 18o° umgelenkt, wodurch die von ihnen mitgerissenen Aschen-und Schlackenteilchen ausgeschleudert werden. Die weiteren Berührungsheizflächen können daher unmittelbar hinter die Brennrohre geschaltet werden.
An Stelle des dargestellten Zwangdurchlaufkessels kann mit gleichem Erfolg ein Umlaufkessel beliebiger Bauart treten.

Claims

PATENTANSPRUCH: Wasserrohrkessel mit Natur- oder Zwangumlauf, bestehend aus einer Vielzahl von mit Kohlenstaub befeuerten Brennrohren, deren jedes aus gewundenen, den Berührungsheizflächen vorgeschalteten, an den Wasserkreislauf des Kessels angeschlossenen und eine Strahlungsheizfläche bildenden Wasserrohren besteht und wobei am Brennstoffeintrittsende jedes Brennrohres eine als Zündgewölbe dienende Brennermuffel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennrohre (6) mit lotrechter Achse, den Brennern (1o) am oberen Ende und dem Feuergasauslaß am unteren Ende in mehreren zueinander parallelen Reihen. in einem Feuerungsvorbau (1) angeordnet sind, der über einen die Feuergase um 18o° umlenkenden Trichter (2) mit dem die Nachschaltheizflächen (3 bis 5) aufnehmenden Zug verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 444 017, 542 088, 557 596, 57o 664, 6o4 1o9, 654 640, 739 869; französische Patentschriften Nr. 625 523, 655 779; britische Patentschrift Nr. 552 747; USA.-Patentschrift Nr. 2 357 303; Z. VDI., 1934, S. 66, Abb. 4, und S. 70, Abb. 22.