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Erstkessel für mittelbare Dampferzeugung Die mittelbare Dampferzeugung
findet in neuerer Zeit für Verdampfungsleistungen von zo t/h und mehr erhöhtes Interesse.
Sie vereinigt die Vorteile des Großwasserraumkessels, wie Unempfindlichkeit gegen
Speisewasserverunreinigungen und große Speicherwirkung, verbunden mit denen des
Wasserrohrkessels, wie geringer Baustoffaufwand, kleiner Raumbedarf und die Möglichkeit
der Verwendung höherer Betriebsdrücke, was besonders für Heizkraftwerke von großer
Bedeutung ist.
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Die nachfolgend beschriebene Erfindung bezieht sich nun auf eine Verbesserung
des Erstkessels für mittelbare Dampferzeugung für ortsfeste Zwecke, welcher aus
einer Wasserrohrfeuerbüchse mit Verbrennungseinrichtung und einem an diese oben
seitlich anschließenden, etwa waagerechten Rauchgasweg mit Verdampfungsheizfläche
besteht, die aus einer Anzahl hintereinander und quer zum Rauchgasstrom angeordneter
Rohrschlangen mit einer Vielzahl von Rohrsträngen für Naturumlauf gebildet ist,
wobei der Erstkessel seine von den Heizgasen aufgenommene Wärme an einen Barüberliegenden,
mittelbar beheizten Zweitkessel abgibt. Die Erfindung besteht darin, daß die im
Rauchgasweg angeordnete Heizfläche sich auf zwei übereinanderliegende, gegenläufig
zueinander durchströmte Heizgaszüge derart verteilt, daß sich die einzelnen Verdampfungsrohrschlangen
durch beide Rauchgaszüge erstrecken.
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In den längeren, unmittelbar übereinanderliegenden Kesselzügen werden
zahlreiche Rohrschlangen mit einer Vielzahl von Rohrsträngen nebeneinander und gegenläufig
zueinander in gleicher Ausführung als nachgeschaltete Heizfläche verwendet.
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Durch den neuen Vorschlag wird den heute angestrebten Rationalisierungs-Maßnahmen
bestens
entsprochen. Dabei wird auch noch die Zahl der Rohrschlangenanschlüsse
an die Dampf- und Wassersammler der Rauchgaszüge gegenüber den sonst üblichen, beheizten
Wasserrohren erheblich verringert, und auf diese Weise lassen sich die Herstellungskosten
wesentlich herabsetzen.
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Weiter werden sämtliche Rohrstränge von den Rauchgasen im Querstrom
bestrichen, was für den Wärmeübergang durch das gegenseitige Versetzen der Rohrstränge
besonders günstig ist. Eine solche Heizfläche -fällt deshalb, auf die Verdampfungsleistung
bezogen, verhältnismäßig klein und billig aus, ebenso die der dazugehörigen seitlichen
Sammler. Zwischen den oberen und unteren Sammlern ist für einen guten Wasserumlauf
eine entsprechende Anzahl Fallrohre erforderlich. Diese vorgeschlagene Bauweise
ergibt den großen Vorteil, daß der Verbrennungsraum und seine Heizfläche beachtlich
vergrößert und der Kessel selbst gegenüber der bekannten Einzuganordnung wesentlich
verkürzt werden kann.
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Bei Erstkesseln für mittelbare Dampferzeugung und größere Verdampfungsleistung
nach der vorgeschlagenen Anordnung lassen sich zweckmäßig zwei Kesselzüge übereinander
anordnen, trotzdem aber wird die gesamte Bauhöhe nicht hoch. Schwere Kesselgerüste
sind deshalb nicht notwendig. Gegenüber den bisher üblichen Großwasserraumkesseln
lassen sich mit dieser Bauweise auf der gleichen Grundfläche erheblich größere Verdampfungsleistungen
erzielen.
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In dem gezeigten Beispiel ist eine Ausführung für ortsfeste Zwecke
dargestellt; es kann aber ebensogut die gleiche Bauart für Schiffszwecke verwendet
werden. In diesem Falle muß der zweite, untere Kesselzug natürlich nach oben verlegt
werden, um die Rauchgase durch den Schornstein abführen zu können.
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Für die Unterbringung der Feuerung und um einen guten Ausbrand des
Brennstoffes zu erzielen, wird der über dem Wanderrost liegende Kesselteil als hoher
Feuerraum ausgebildet, der an den Wänden mit Wasserrohren ausgekleidet ist.
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Ein solcher Kessel mit mittelbarer Beheizung besitzt gegenüber andern
Bauarten große Vorteile in der Herstellung und auch im Betrieb. Dabei ist zu beachten,
daß die Rohrschlangen gleichartig reihenweise hergestellt werden können. Ferner
wird die Anzahl der Rohrschlangenanschlüsse an den Sammlern gegenüber der Verwendung
nur schwachgekrümmter Rohre stark herabgesetzt. Dazu kommt noch, daß alle Rohrstränge
der Rohrschlangen durch die Feuergase im Querstrom bestrichen werden, was für den
Wärmeübergang besonders günstig ist.
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Der Überhitzer läßt sich zweckmäßig am Ende des oberen Rauchgaszuges
anordnen, wo die Rauchgastemperatur noch verhältnismäßig hoch ist und deshalb auch
die erforderliche Heizfläche nicht zu groß ausfällt.
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In den Fig. i und 2 der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel
für einen mittelbar beheizten Kessel nach der Erfindung dargestellt. Fig. i zeigt
einen Längsschnitt nach der Linie v-w in Fig. 2 und Fig.2 einen Querschnitt durch
die Rauchgaskanäle nach der Linie x-y in Fig. i; in den Fig. 3 und q. sind Ausschnitte
aus einer Rohrschlangenanordnung für gute Rauchgasausnutzung ersichtlich.
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A ist die Feuerbüchse des Erstkessels mit einem Wanderrost B als Verbrennungseinrichtung.
Mit C, D sind die beiden Rauchgaszüge des Erstkessels bezeichnet. Die Rauchgasströmung
ist durch Pfeile angezeigt. E ist die mittelbar beheizte Kesseltrommel des Zweitkessels,
F ist sein Überhitzer, der am Austrittsende des oberen Rauchgaszuges liegt. Die
dampfbeheizten Heizkörper in der Kesseltrommel sind mit G, G' bezeichnet. Der Erstkessel
besteht aus dem Feuerbüchs-Grundring a, aus den oberen Sammlern b, b' und
den unteren Sammlern c, c'. Die Außenwände der Feuerbüchse sind durch Wasserrohre
1, l' gebildet. Die Heizflächen der Rauchgaszüge C, D bestehen aus Rohrschlangen
2, 2', die von unteren Sammelkammern c, c' ausgehen und in die oberen Sammler
b, b' einmünden. Die Rohrschlangen 2, 2' durchqueren die Heizgaszüge C und
D jeweils in einem fortlaufenden Rohrstrang, woran auch nichts geändert wird, wenn
die Rohrschlangen aus einer Anzahl von Rohrsträngen durch Schweißung, durch Muffen
oder eine andere Verbindung hergestellt sind. Das Wesentliche dabei ist, daß das
Heizmittel fortlaufend von den unteren Sammlern c, c' nach den oberen Sammlern
b, b'
strömt, was meistens pulsierend unter dem Einfluß der entstehenden Dampfblasen
erfolgt. Als Heizmittel, welches die Wärme der Feuergase an den Zweitkessel E überträgt,
dient zweckmäßig in bekannter Weise Dampf oder unter hohem Druck stehendes, heißes
umlaufendes Wasser und daraus sich entwickelnder Heizdampf. Man könnte aber auch
als Wärmeträger eine andere hochsiedende Flüssigkeit verwenden. Zwischen den oberen
Sammlern b, b' und dem Grundring a bzw. unteren Sammlern c, c' sind für den
Heizmittelumlauf unbeheizte Fallrohre 3, 3' in der erforderlichen Zahl vorgesehen.
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Der sich entwickelnde Heizdampf wird durch Rohre q., q.' den oberen
Sammlern b, b' entnommen und den Heizkörpern G, G' der Zweitkesseltrommel
E zugeleitet, wo er seine Verdampfungswärme abgibt und von wo dann das Heizmittelkondensat
durch Rücklaufrohre 5, 5' in die unteren Sammler a, c und c' von selbst zurückfließt,
um seinen Kreislauf von neuem zu beginnen. In dem vorliegenden Beispiel sind zum
Ausgleich des Druckes des Heizdampfes zwischen den oberen Sammlern Ausgleichrohre
8 und zwischen den unteren Sammlern Ausgleichrohre g angeordnet.
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Der aus einem Rohrbündel bestehende Überhitzer F für den erzeugten
Betriebsdampf ist in das hintere Ende des oberen Heizgaszuges C eingeschoben; an
dieser Stelle sind die Rohrschlangen im oberen Zug weggelassen. Außen bilden diese
Rohrschlangenteile nur eine Umrahmung dieses Raumes, um die Strahlungswärme der
Rauchgase
aufzunehmen. Der überhitzer kann durch die Stirnwand der
Rauchgas-Umkehrkammer ausgebaut werden. Zu seiner Besichtigung in kurzen Betriebspausen
sind Deckelverschlüsse 6 und 7 vorgesehen. Der Betriebsdampf der Kesseltrommel E
wird nach Überhitzung im Überhitzer F durch Leitungen i o, i i zur Verbrauchsstelle
geleitet. Im vorliegenden Beispiel ist noch in einem besonderen Kesselzug ein Rauchgasvorwärmer
H angeordnet.
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In den Fig. 3 und 4 ist ein Beispiel für die Rohrschlangenanordnung
in größerem Maßstabe dargestellt; sie zeigen ein Rohrschlangengitter C, das einen
guten Wärmeübergang der Feuergase an das Heizmittel (heißer Wasserdampf) sichert.
Erreicht wird dies durch Queranströmung der Rohrstränge seitens des Rauchgasstromes.
Nach dem vorliegenden Vorschlag läßt sich auf relativ kleinem Raum eine große Heizfläche
unterbringen, die billig herzustellen ist, denn es ist nur eine geringe Zahl von-Anschlüssen
an die Sammelkammern notwendig, und außerdem benötigen letztere nur kleine Durchmesser.
Durch entsprechende Anordnung der Rohrstränge der Rohrschlangen kann die Trennwand
T der beiden Rauchgaszüge C und D gebildet werden, wie das bei Schiffs-Wasserrohrkesseln
üblich ist, und wie in den Fig. i, 2 und 3 gezeigt ist.
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In Fig. 4 ist im Schnitt nach der Linie s-t in Fig. 3 ein kleiner
Ausschnitt durch den Rauchgaskanal C angedeutet. Daraus ist auch die Bildung der
Wasserwand I ersichtlich.
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Es wird auch an dem Erfindungsgedanken nichts geändert, wenn an Stelle
einer Wasserwand I eine Trennwand aus feuer- bzw. korrosionsbeständigem Material
zwischen zwei Rohrreihen eingebaut wird, oder wenn für die Rohrschlangen 2, 2' des
Rauchgaszuges ein Zwangumlauf angewendet wird.
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Etwaige Rußablagerungen auf den Verdampferrohrschlangen 2, 2' und
dem überhitzer F können durch die Verschlüsse 6 und 7 der Rauchgas-Umkehrkammer
gereinigt werden. Zweckmäßig wird man natürlich in die beiden Rauchgaszüge entsprechende
Rußbläser einbauen, um die Ruß-und Flugasche-Ablagerungen in der Umkehrkammer zu
sammeln und sie dann von dieser entfernen zu können.