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Röhren -Wärmeaustauscher Die Erfindung bezieht sich auf einen im Heizgasstrom
über der Brennkammer eines Strahlungskessels angeordneten Strahlungsschottenüberhitzer,
dessen innengekühlte Rohre über die Breite des Heizgaskanals in weiten Abständen
verteilte Wände bilden.
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Diese Schottenüberhitzer haben sich vor allem deshalb als vorteilhaft
erwiesen, weil sie den Heizgasen nur wenig Angriffsfläche entgegensetzen und somit
praktisch keiner Verschmutzung unterworfen sind, die die Wärmeaufnahme der Heizfläche
vermindern bzw. die Stillegung des Kessels wegen übermäßiger Verschlackung erforderlich
machen könnte. Wenngleich die Schottenüberhitzer in einem sehr hohen Temperaturgebiet
angeordnet werden können, ist ihre Wärmeaufnahme im Verhältnis zu dem Kostenaufwand
für ihre Heizfläche nicht sehr groß, da für die Wärmeübertragung im wesentlichen
nur die Gasstrahlung innerhalb der durch die einzelnen Rohrwände gebildeten Gasse
in Betracht kommt, wohingegen sich die Wärmeübertragung durch senkrechte Flammeneinstrahlung
auf das unterste Rohr einer jeden Rohrwand beschränkt. Der überwiegende Teil der
senkrechten Flammenstrahlung traf daher bei den bekannten Schottenüberhitzern auf
die über dem Überhitzer angeordnete, gegebenenfalls von Kesselrohren getragene Kesseldecke
und ging so für die Überhitzung verloren.
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Eine wesentliche Verbesserung der bekannten Überhitzer wird nach der
Erfindung dadurch erreicht, daß die Rohre senkrecht zu ihrer Wickelebene wiederholt
abgebogen sind, so daß sie die Gassen zwischen den Schotten teilweise oder ganz
überdecken.
Hierdurch trifft die Flammenstrahlung nicht mehr wie bisher auf die Kesseldecke,
sondern auf den Überhitzer, so daß eine größere Wärmeaufnahme im Schottenüberhitzer
erzielt wird, die es gestattet, ihn bzw. den rauchgasseitig nachfolgenden Berührungserhitzer
zu verkleinern und damit die Kosten für den Bau des Kessels zu verringern.
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Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, die aus Rohren gebildeten
Begrenzungswände eines Feuerraumes mehrfach derart abzuknicken, daß sie zwischen
sich einen zickzackförmigen Rauchgaskanal bilden und diesen Kanal teilweise oder
ganz überdecken. Diese Maßnahme ergab indessen lediglich eine Steigerung der Wärmeaufnahme
der den Kanal begrenzenden wasserdurchströmten Kühlrohrwände.
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Das Überdecken der Gassen durch die Rohrwände wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die Rohrwände zickzackförmig abgebogen sind, so daß zwischen
je zwei einander benachbarten Rohrwänden eine zickzackförmige Gasse entsteht. Diese
Ausführung hat den weiteren Vorteil, daß die Heizgase die Rohrwände nicht mehr ausschließlich
durch Strahlung, sondern auch durch Berührung beheizen, so daß eine weitere Steigerung
der Wärmeaufnahme erfolgt.
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Nach der Erfindung werden die Rohrwände an ihrer Anströmseite parallel
zur Hauptströmungsrichtung der Heizgase geführt und erst im weiteren Verlauf quer
zu ihrer Ebene abgebogen, um zu verhindern, daß etwa im Heizgasstrom enthaltene
Schlackenteilchen an die Rohre des Überhitzers getragen werden, bevor ihre Temperatur
bis unter den Aschenerweichungspunkt gesunken ist.
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Erfindungsgemäß werden. die Rohrwände an ihrer Abströmseite parallel
zur Hauptströmungsrichtung der Heizgase geführt. Diese Maßnahme stellt eine gleichmäßige
Beaufschlagung der dem Schottenüberhitzer nachgeschalteten Berührungsheizfläche
sicher, da der Heizgasstrom trotz vorheriger Ablenkung aus der Hauptströmungsrichtung
wieder senkrecht und über die Breite des Heizgaskanals gleichmäßig verteilt auf
die nachfolgenden Heizflächen auftrifft.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnung und deren
Beschreibung hervor. Es zeigt Abb. i einen Teilschnitt durch den oberen Teil eines
Strahlungskessels senkrecht zur Kesseltrommel, Ablr.2 einen Teilschnitt durch den
Strahlungskessel nach Abb. i parallel zur Kesseltrommel. Bei dem Strahlungskessel
führen aus der Kesseltrommel i Fallrohre :2 das Wasser zu den Steigrohren 3, die
die Umfassungswände der Brenn.-kammer4 abdecken. Mit Hilfe der Sammler 5 sind die
Steigrohre bis über die Kesseldecke hinauf verlängert, dann waagerecht umgebogen
und an die Kesseltrommel angeschlossen. Die Steigrohre bedecken dabei in ihrem oberen
Teil die Umfassungswände des Strahlungsraumes 6, in den die Rohrwände des Schottenüberhitzers
eingehängt sind. Jede Wand besteht aus den parallel zueinander bzw. ineinander gewickelten
Rohrschlangen 7 bis io. Die Rohrschlangen entspringen unter Zuhilfenahme von Gabelrohren
im Sammler i i, sind zunächst senkrecht nach unten geführt, dann waagerecht umgebogen
und überspannen mit ihren waagerechten Schenkeln die gesamte Tiefe der Rohrwand.
Anschließend sind sie nach oben umgebogen und schließlich innerhalb des anfänglichen
U-Bogens in einem weiteren U-Bogen wieder zurückgewickelt, bevor sie in den Sammler
12 einmünden, Der Schottenüberhitzer besteht aus acht über die Breite des aus der
Brennkammer aufsteigenden Heizgasstromes gleichmäßig verteilten Wänden. Dabei sind,
wie in Abb. z gezeigt, jeweils die beiden Wände 13 bzw. 1q., r5 und 16, die in verschiedenen
Zonen des Heizgasstromes liegen, im Dampfstrom hintereinandergeschaltet und dementsprechend
unmittelbar durch über der Kesseldecke verlegte Verbindungsrohre 17 miteinander
verbunden. Der aus dem Sammler i i zunächst in die linken Rohrwände 13 bis 16 eingeleitete
Dampf wird dementsprechend durch die Rohre. 17 in die rechten Rohrwände
13 bis 16 geleitet, bevor er in den Sammler 12, der Anschluß an die Turbinenleitung
31 hat und mit dem Heißdampfschieber 32 versehen ist, gelangt. Auf diese
Weise ist der Schotte.nüberhitzer aus verhältnismäßig wenig Rohren gebildet, wobei
jedes Rohr sowohl den linken als auch den rechten Teil des Heizgasstromes durchzieht
und demgemäß weitestgehend gleichmäßig beheizt wird, obwohl z. B. durch Abschalten
eines Kohlenstaubbrenners in der Brennkammer die Wärme im Heizgasstrom, über dessen
Breite betrachtet, nicht-gleich verteilt sein-mag, Die aus der Brennkammer .4 aufsteigenden
Heizgase treffen zunächst auf den unteren waagerechten Schenkel der Rohrschlange
7, dann den der Rohrschlange 8 usf. Sie beheizen diese Teile annähernd gleichmäßig,
da diese Schenkel dicht beieinanderliegen. Nach dem ersten waagerechten Teil der
Rohrschlangen io treffen die Gase auf den zweiten waagerechten Teil der Schlange
io, dann einen der Schlange g usf. Sie beaufschlagen die Schlangen dabei in umgekehrter
Reihenfolge, so daß eine anteilig höhere Wärmeaufnahme der Schlange 7 gegenüber
der Schlange 8 beim ersten Auftreffen der Gase nun beim zweiten Auftreffen der Gase
ausgeglichen wird. Ein Teil 18 der Schlange 7 ist zur seitlichen Halterung der unteren
waagerechten Schenkel der Rohrschlangen aus der Wand zu einer senkrecht zur Wand
stehenden Öse herausgebogen, ebenso ein Teil i9 der Schlange io zur seitlichen Halterung
der oberen waagerechten Schenkel der Rohrschlangen. Dieser Teil i9 wird darüber
hinaus zur Aufhängung der Rohrwände benutzt.
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Der Sammler i r erhält den Dampf aus den Leitungen 2o und 21 vom Berührungsüberhitzer
22, der dem Schottenüberhitzer im Zuge der Heizgase nachgeschaltet ist.
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In dem waagerechten Heizgaskanal 23 ist außerdem noch der Speisewasservorwärmer
24 angeordnet, der vom Sammler 25 mit Wasser versorgt wird
und es
über die Rohre 26 an die Kesseltrommel i abgibt. Die Rohre 26 dienen gleichzeitig
als Auflager für die Kesseldecke. Die aus der Brennkammer aufsteigenden Heizgase
bestreichen die Rohre des Schottenüberhitzers, werden zu waagerechtem Fluß umgelenkt
und beheizen nun den Berührungsüberhitzer und den Wasservorwärmer, bevor sie nach
oben umgelenkt durch den Kanal 27 zum Luftvorwärmer 28 strömen, aus dem sie
schließlich in eine nicht dargestellte Heizgasreinigungs- und Saugzuganlage gelangen.
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Nach außen hin sind die Brennkammer und sämtliche anderen Züge des
Kessels mit einem Schamottemantel 29 und einer Isolierung 3o, deren äußeren Abschluß
in bekannter Weise eine Blechverkleidung bildet, versehen.
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Obwohl die Erfindung im vorhergehenden nur als Schottenüberhitzer
im Zusammenhang mit einem Strahlungskessel beschrieben wurde, ist sie mit gleichem
Erfolg anwendbar, wenn die Rohrwände von einem anderen Arbeitsmittel, beispielsweise
Wasser oder Druckluft, durchströmt werden.