DEM0021496MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 14. Januar 1954 Bekanntgemacht am 19. April 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft einen Eintrommel-Steilrohrkessel und bezweckt, die Mittel zur Aufnahme der Verdampfungswärme zu verbessern.

Eintrommel-Steilrohrkessel werden im allgemeinen so gebaut, daß die Verdampfungsrohre die Brennkammerwände abdecken. Die Heizfläche dieser Rohre ist erfahrungsgemäß nur bei Drücken über etwa 40 atü und bei Verfeuerung guter Brennstoffe ausreichend, um die Verdampfungswärme des Dampfes aufzunehmen. Bei niedrigeren Drükken steigt der Anteil der Verdampfungswärme an der gesamten Erzeugungswärme des Dampfes derart an, daß zur Vermeidung von Dampferzeugung im Wasservorwärmer eine Verdampfungsheizfläche hinter dem Überhitzer angebracht werden muß. Die gleiche Maßnahme ist bei Verfeuerung minderwertiger Brennstoffe erförderlich, weil sich hierbei eine niedrige Brennkammertemperatur ergibt und die abgestrahlte Wärme geringer als die Verdampfungswärme ist. · ·

Beim Eintrommelkessel macht die Anordnung einer solchen zusätzlichen Verdämpfungsheizfläche gewisse Schwierigkeiten. Man-hat sich bisher durch zusätzliche Verdampfungsrohre vor und/oder hinter dem Überhitzer geholfen,, die oben und unten in Sammler münden und' γοη den Rauchgasen nur einmal quer beaufschlagt werden. Diese so geschaffene Heizfläche hat jedoch den Nachteil, daß sie aus verhältnismäßig kurzen Rohren besteht, viele Schweißstellen besitzt und-;daher teuer ist.

Aufgabe der Erfindung ist. es, diesen Nachteil zu beseitigen. Dies wird erfindüngsgemäß dadurch

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erreicht, daß dem Überhitzer die gesamte Zusatzverdampfungsheizfläche als winkelförmig gebogene Verdampfungsheizfläche nachgeschaltet ist, die

- vom abziehenden Rauchgasstrom mehr als nur ein-S mal durchsetzt wird.

; Ein - weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung

besteht darin, daß von den an die Kesseltrommel angeschlossenen Verdampfungsrohren jeweils ein Rohrteil im wesentlichen in Fluchtlinie der inneren

ίο Zugwand in dem Übertrittskanal zwischen Überhitzerraum und absteigendem Rauchgaszug liegt, während der unter einem Winkel abgebogene Rohrteil sich jeweils quer über den Rauchgaszug .nach der äußeren Zugwandung hin erstreckt.

Eine derartige Anordnung hat folgende Vorteile: Die Überhitzerfläche kann klein gehalten werden. Es ergibt sich eine günstige Rauchausnutzung, weil der »Rauchgasknick« dazu ausgenutzt wird, die winkelförmig abgebogene Heizfläche aufzunehmen und dabei diese Heizfläche mehrmals von Rauchgasen durchströmen zu lassen. Dabei erfordert die erfindungsgemäße Anordnung der Zusatzheizfläche trotz mehrfacher Beaufschlagung ihrer winkelig abgebogenen Rohrbündel weniger Sammler und weniger Anschlußschweiße an den Sammlern als die bisher übliche einfach beaufschlagte Verdampfungsheizfläche mit geraden Rohren, was somit eine Verbilligung bedeutet. Die winkelförmigen Rohre ergeben weiterhin ein elastisches Rohrbündel, das Wärmedehnungen gegenüber weniger steif ist und bei dem ein Undichtwerden der Einschweißstellen in den Sammlerrohren weitgehend verhindert wird. Außerdem lassen sich die Fallrohre als tragende Bauteile für die Kesselrückwand und gegebenenfalls auch für die Kesseldecke verwenden.

Es ist zwar bei Teilkammerkesseln bekannt, dem Überhitzer eine Zusatzheizfläche zuzuordnen, jedoch geschieht dies dort in der Weise, daß jeweils eine Verdampfungsheizfläche dem Überhitzer sowohl vor- als auch nachgeschaltet ist. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß der Überhitzer in einem verhältnismäßig kühlen Rauchgasgebiet liegt und daß infolgedessen eine große Überhitzerheizfläche erforderlich ist. Dies trifft auch dann zu, wenn, wie gleichfalls schon vorgeschlagen wurde, der Überhitzer von einer Verdampfungsheizfläche in Gestalt eines winkelig abgebogenen Rohrbündels umfaßt wird. Bei diesen bekannten Anordnungen werden die Verdampfungsrohre der Zusatzheizfläche, abgesehen von dem nur einmaligen Durchtritt der Rauchgase, von diesen außerdem vorzugsweise längs bestrichen, welche Art der Rauchgasführung in einigen Fällen sogar durch besondere Lenkwände unterstützt wird. Dies entspricht nicht mehr den neueren Erkenntnissen, welche eine lotrechte Beaufschlagung der Verdampfungsrohre, ~ wie bei der Erfindung, als erstrebenswert erscheinen lassen.

Weiterhin ist auch ein Dampfkessel mit senkrechten Teilkammern bekannt, bei dem die Rauchgase zweimal durch dem Überhitzer nachgeschaltete Verdampferrohre hindurchgeführt werden. Auch diese bekannte Bauart hat jedoch den Nachteil, daß dem Überhitzer auch noch eine Verdampfungsheizfläche vorgeschaltet ist; außerdem sind die Rohre der nachgeschalteten Verdampfungsheizfläche nicht winkelig abgebogen, sondern gerade, wie dies bei Teilkammerkesseln durchaus normal ist. Diese Bauart hat, abgesehen von dem Nachteil der vorgeschalteten Verdampfungsheizfläche, den weiteren Nachteil, daß die Rauchgasumlenkung oberhalb des Verdampferrohrbündels erfolgt, so daß hierdurch eine zusätzliche Bauhöhe erforderlich wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Hierbei unterscheiden sich die Anordnungen nach Fig. 1 bis 3 durch die bauliche Gruppierung des Kessels und der zusätzlichen Verdampfungsrohre hinter dem Überhitzer gegenüber dem absteigenden Kaminzug mit den üblichen Nachheizflächen.

In den Figuren ist jeweils 1 die Kesseltrommel, 2 der Überhitzer, 3 der im absteigenden Rauchgaszug 4 als übliche Nachheizfläche angeordnete Economiser. Hinter dem Überhitzer 2 sind erfindungsgemäß die unter einem Winkel α abgebogenen Rohre 5 als zusätzliche Verdampfungsheizfläche derart angeordnet, daß ein oberer Teil 5_ß der Rohre 5 in Fluchtlinie der inneren Zugwand 6 in dem Übertrittskanal zwischen Überhitzerräum und Rauchgaszug 4 liegt, während der untere abgebogene Teil 5_& der Rohre quer über den Rauchgaszug 4 bis zur äußeren Zugwand 7 verläuft. Auf diese Weise werden die vom (hierin nicht gezeigten) Feuerraum kommenden Gase gezwungen, einen Weg einzuschlagen, wie er durch die Pfeilrichtung X angedeutet ist; d. h. die Gase durchsetzen die durch die Rohre 5 geschaffene Verdampfungsheizfläche zweimal. Um den beabsichtigten Strömungsverlauf der Abgase mit Sicherheit herbeizuführen, ist am Knie der Rohre 5 jeweils eine Lenkwand 8 angeordnet, die etwa in Richtung der Halbierungslinie des Winkels α verläuft. Es ist nicht notwendig, daß die Rohre 5 den Übertrittskanal zwischen Überhitzerraum und Rauchgaszug nach unten bis zur inneren Zugwand 6 hin völlig ausfüllen; vielmehr ist ein Durchgang von Falschgas an der Stelle 6_S in geringem Umfange zulässig oder gegebenenfalls sogar erwünscht.

Je nach Lage der Kesseltrommel ι gegenüber dem Überhitzer 3 bzw. dem absteigenden Zug 4 ergeben sich verschiedene Anschlußmöglichkeiten für die Verdampfungsrohre 5. In Fig. 1 sind die Rohre 5 mit ihrem Rohrteil S₀ in Überströmrohren 9 verschweißt, die sämtlich in derselben Ebene in die Kesseltrommel 1 einlaufen, Der Teil 5₆ der Rohre 5 mündet dabei in ein Sammelrohr IQ, das über Fallrohre 11 mit der Trommel 1 in Verbindung steht. An das Sammelrohr 10 ist die Entwässerung 12 angeschlossen. Die Fallrohre 11 können erfindungsgemäß dazu benutzt werden, das Mauerwerk der Kesselrückwand und gegebenenfalls auch dasjenige der Kesseldecke zu tragen. . . .'

In Fig. 2 ist der Kessel 1 etwas nach links gegen den Überhitzer hin versetzt, und die Rohre 5 sind jeweils mit ihrem oberen Rohrteil 5_a einzeln nach

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der Trommelwand geführt und in der letzteren unmittelbar verschweißt, während die Rohrteile 5_& in mehrere Sammelrohre 13 münden, die wieder durch Fallrohre 14 mit der Kesseltrommel 1 in Verbindung stehen.

Fig. 3 zeigt die Anordnung der Kesseltrommel 1 unmittelbar vor dem Überhitzer 2 und senkrecht über der inneren Zugwand'6. Hierdurch ergibt sich eine weiterhin vereinfachte Anordnung der Verdampfungsrohre 5, während durch das gemeinsame Sammelrohr 15 und die von da nach dem Kessel 1 führenden Fallrohre 16 ein weit größerer Teil des Mauerwerks der Kesselrückwand als in Fig. 1 getragen werden kann.

Im Hinblick auf die vorbeschriebenen konstruktiven Einzelmaßnahmen sei noch erwähnt, daß einige derselben bei anderen von der Erfindung abweichenden Kesselbauarten zum Teil an sich vorbekannt oder in ähnlicher Weise bereits vorge-

schlagen worden sind. So sind beispielsweise bei dem eingangs erwähnten Teilkammerkessel mit einem den Überhitzer umfassenden abgewinkelten Verdampfungsrohrbündel die oberen Rohrteile dieses Bündels ebenfalls durch Überströmrohre an die Kesseltrommel angeschlossen; bei dem gleichen Kessel sind außerdem die unteren Rohrteile dieses Rohrbündels an ein gemeinsames Sammelrohr angeschlossen. Weiterhin ist es auch bei Wasserrohrkesseln an sich bekannt, Verdampfungsrohre unmittelbar und einzeln an eine Kesseltrommel anzuschließen. Auch Lenkwände für die Rauchgasführung sind ein im Kesselbau an sich bekanntes Einbauelement. Schließlich ist bei einem Wasserrohrkessel mit in den Ecken angeordneten Rücklaufrohren, einer Ausdampftrommel und den Brennraum begrenzenden Verdampferrohrtafeln für kleine bis mittlere Dampfleistungen auch schon vorgeschlagen worden, die gleichzeitig als Stütze für die Trommel dienenden Fallrohre zusammen mit den Rücklaufrohren und den oberen und unteren Sammlern zu einem wassergekühlten Kesselgerüst zu verbinden, das als Ersatz für ein besonderes Gerüst dienen kann. An diesem Rohrgerüst kann außer der Heizfläche des Kessels auch die Isolierung und etwaige Blechummantelung des Kessels abgestützt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die hierin gezeigten Ausführungen beschränkt, sondern läßt im Rahmen des ihr zugrunde liegenden Hauptgedankens hinsichtlich der Ausbildung und Anordnung der Einzelteile noch weitere Änderungen und Abwandlungen zu; sie kann beispielsweise auch bei längs liegenden Kesseltrommeln Anwendung finden.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Eintrommel-Steilrohrkessel, dadurch gekennzeichnet, daß dem Überhitzer die gesamte Zusatzverdampfungsheizfläche als winkelförmig gebogene Verdampfungsheizfläche nachgeschaltet ist, die vom abziehenden Rauchgasstrom mehr als nur einmal durchsetzt wird.
2. 2. Eintrommel-Steilrohrkessel nach Anspruch i, gekennzeichnet durch an die Kesseltrommel (1) angeschlossene Verdampfungsrohre (5), von denen jeweils ein Rohrteil (s_a) im wesentlichen in Fluchtlinie der inneren Zugwand (6) in dem Übertrittskanal zwischen Überhitzerraum und absteigendem Rauchgaszug (4) liegt, während der unter einem Winkel (α) abgebogene Rohrteil (5₆) sich jeweils quer über den Rauchgaszug (4) nach der äußeren Zugwandung (7) hin erstreckt.
3. 3. Eintrommel-Steilrohrkessel nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungsrohre (5) mit ihren oberen Rohrteilen (5_ß) in an sich bekannter Weise durch Überströmrohre (9) an die Kesseltrommel(i) angeschlossen sind.
4. 4. Eintrommel-Steilrohrkessel nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungsrohre (5) mit ihren oberen Rohrteilen (5_a) in an sich bekannter Weise unmittelbar und einzeln an die Kesseltrommel (1) angeschlossen sind.
5. 5. Eintrommel-Steilrohrkessel nach den Ansprächen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungsrohre (5) mit ihren unteren Rohrteilen (S₆) in an sich bekannter Weise an ein gemeinsames Sammelrohr (10) angeschlossen sind, das durch Fallrohre (11) mit der go Kesseltrommel (1) in Verbindung steht.
6. 6. Eintrommel-Steilrohrkessel nach den Ansprüchen i, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungsrohre (5) mit ihren unteren Rohrteilen (s_&) an mehrere Sammelrohre

   (13) angeschlossen sind, die durch Fallrohre

   (14) mit der Kesseltrommel (1) in Verbindung stellen.
7. 7. Eintrommel-Steilrohrkessel nach den Ansprüchen ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Knie der Verdampfungsrohre (5) eine an sich bekannte Lenkwand (8) für die durchziehenden Rauchgase angeordnet ist.
8. 8. Eintrommel-Steilrohrkessel nach den Ansprüchen ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallrohre (11, 13, 14, 16) der durch die Rohre (5) geschaffenen Verdämpf ungsheizfläche das Mauerwerk der Kesselrückwand und gegebenenfalls auch das der Kesseldecke tragen.

   Angezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 431582, 618 271, 812430, 803772, 810029, 917606.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen