EP1314929A2

EP1314929A2 - Water tube boiler

Info

Publication number: EP1314929A2
Application number: EP02026081A
Authority: EP
Inventors: Siegbert Smolarek
Original assignee: Henschel Kessel GmbH
Current assignee: Henschel Kessel GmbH
Priority date: 2001-11-23
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2003-05-28
Also published as: EP1314929A3; DE10158299A1

Abstract

The water tube boiler has a conventional design, but flue gases pass through gaps (24) formed by constrictions at the lower ends of the inner water tubes (16) into a first chamber (19). They then pass through similar gaps (25) at the top of the outer tubes (17) into a second chamber (20) and down to the exhaust outlet (26).

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserrohrkessel der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a water tube boiler in the preamble of claim 1 specified genus.

Wasserrohrkessel stehender Bauart werden insbesondere in Dampferzeugungsanlagen für industrielle Zwecke, z. B. im Lebensmittel-, Pharma- oder Wäschereibereich, oder für Heizzwecke angewendet. Ihre Wärmeaustauschelemente bestehen im wesentlichen aus Rohren, die innen von Wasser durchströmt und außen von Rauchgasen umspült werden. Die stehende Anordnung der Kessel ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn nur verhältnismäßig kleine Grundflächen für die Kessel zur Verfügung stehen.Water tube boilers of the standing type are used in particular in steam generating plants industrial purposes, e.g. B. in the food, pharmaceutical or laundry sector, or for Heating purposes applied. Your heat exchange elements consist essentially of Pipes through which water flows on the inside and smoke gases flow around them on the outside. The standing arrangement of the boilers is particularly advantageous if only proportionate small base areas are available for the boilers.

Bei einer besonders kostengünstigen Variante derartiger Kessel erfolgt die Wasserführung durch Naturumlauf, bei dem der Wasserstrom zwischen den beheizten Steigrohren einer inneren Rohrreihe und den unbeheizten Fallrohren einer äußeren Rohrreihe ohne Anwendung einer Umwälzpumpe durch den Dichteunterschied von warmem und kaltem Wasser aufrecht erhalten wird. Das erhitzte Wasser oder das bereits teilweise verdampfte Wasser/Dampf-Gemisch strömt aus den Steigrohren in eine obere Sammeltrommel, wo eine Trennung von Wasser und Dampf stattfindet. Noch nicht erhitztes Wasser strömt dagegen in den Fallrohren nach unten und wird in der Umlenktrommel in die Steigrohre umgelenkt.In a particularly inexpensive variant of such boilers, the water is routed through natural circulation, in which the water flow between the heated risers is one inner pipe row and the unheated downpipes of an outer pipe row without application a circulation pump due to the difference in density of warm and cold water is maintained. The heated water or that has already partially evaporated Water / steam mixture flows from the risers into an upper collecting drum, where a separation of water and steam takes place. Water not yet heated is flowing on the other hand down in the downpipes and is in the deflection drum in the risers diverted.

Die Umspülung der Rohre mit den von einem Brenner erzeugten Rauchgasen wird bei den Wasserrohrkesseln der eingangs genannten Art dadurch ermöglicht, daß zwischen den Rohren der inneren Rohrreihe eine erste, schlitzförmige Öffnung und zwischen den Rohren der äußeren Rohrreihe eine zweite, ebenfalls schlitzförmige Öffnung gebildet ist, wobei sich diese Öffnungen über die gesamte Höhe der Rohre erstrecken. Die Rauchgase strömen daher zunächst durch die erste Öffnung in eine zwischen den beiden Rohrreihen gebildete erste Kammer ein und gelangen dann durch die zweite Öffnung in eine zwischen der äußeren Rohrreihe und einer Kesselwand gebildete zweite Kammer, bevor sie diese durch eine in der Kesselwand ausgebildete Austrittsöffnung verlassen.The flushing of the pipes with the flue gases generated by a burner is carried out by the Water tube boilers of the type mentioned allows that between the Tubes of the inner row of tubes a first, slot-shaped opening and between the Tubes of the outer row of tubes a second, also slot-shaped opening is formed, these openings extending over the entire height of the tubes. The smoke gases therefore first flow through the first opening into one between the two rows of pipes formed first chamber and then pass through the second opening into an intermediate the outer tube row and a boiler wall formed second chamber before this through an outlet opening formed in the boiler wall.

Ein Nachteil der beschriebenen Bauweise besteht darin, daß mit ihr die heute geforderten NO_x-Werte in den Abgasen nicht erreichbar sind. Die NO_x-Werte sind in der letzten Zeit durch gesetzliche Vorschriften immer stärker reduziert worden und dürfen in der Schweiz nicht mehr als 150 mg/m³ betragen. Der Umstand, daß derartig niedrige Werte bisher nicht erreicht werden können, wird auf einen nicht ausreichenden Übergang der Wärmeenergie von den Rauchgasen auf das Wasser und die dadurch bedingten, vergleichsweise hohen Temperaturen von z. B. 380 °C zurückgeführt, die die aus dem Kessel austretenden Abgase selbst dann noch aufweisen, wenn sie in bekannter Weise zur Speisewasservorwärmung verwendet werden. Außerdem fordern gesetzliche Bestimmungen für die hier interessierenden Kessel Wirkungsgrade von mindestens 92 %, die mit den herkömmlichen Kesseln stehender Bauart aus denselben Gründen ebenfalls nicht erreichbar sind.A disadvantage of the design described is that the NO _x values in the exhaust gases that are required today cannot be achieved with it. The NO _x values have been reduced more and more recently by legal regulations and may not exceed 150 mg / m ³ in Switzerland. The fact that such low values have not yet been achieved is due to an insufficient transition of the thermal energy from the flue gases to the water and the resulting, comparatively high temperatures of e.g. B. 380 ° C, which still have the exhaust gases emerging from the boiler even when they are used in a known manner for preheating the feed water. In addition, legal regulations for the boilers of interest here require efficiencies of at least 92%, which cannot be achieved with the conventional boilers of the standing type for the same reasons.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, den Wasserrohrkessel der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß ein verbesserter Wärmeaustausch erzielt und dadurch einerseits eine Reduzierung der NO_x-Werte, andererseits eine Vergrößerung des Wirkungsgrades erhalten wird.The invention is therefore based on the technical problem of designing the water tube boiler of the type described at the outset in such a way that an improved heat exchange is achieved and, on the one hand, a reduction in the NO _x values and, on the other hand, an increase in the efficiency is obtained.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.The characterizing features of claim 1 serve to achieve this object.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous features of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß durch eine mit einfachen konstruktiven Mitteln realisierbare Veränderung der Rauchgasführung im Kessel eine erhebliche Verbesserung des Wärmeaustauschs erreicht wird. Der durch die Erfindung bevorzugt realisierte "Drei-Zug-Kessel" ermöglicht es, die oben genannten gesetzlichen Werte bei sonst gleichem konstruktivem Aufbau einzuhalten oder sogar zu übertreffen.The invention has the advantage that with a simple constructive A realizable change in the flue gas flow in the boiler Improvement in heat exchange is achieved. The preferred by the invention realized "three-pass boiler" makes it possible to comply with the legal values mentioned above to maintain or even surpass the same construction.

Die Erfindung bringt wegen des erhöhten Wirkungsgrades und der reduzierten NO_x-Abgaswerte außerdem den Vorteil mit sich, daß zur Erzielung gleicher Leistungen kleinere Brennner und/oder Kessel als bisher vorgesehen werden können. Abgesehen davon können die erfindungsgemäßen Kessel mit besonderem Vorteil zur Dampferzeugung im Bereich zwischen 250 kg/h und 5000 kg/h und bei Betriebsdrücken von 1 bar bis maximal 30 bar angewendet werden. Dabei ist klar, daß die erfindungsgemäßen Kessel anstatt zur Dampferzeugung auch zur Heißwasserbereitung verwendet werden können.Because of the increased efficiency and the reduced NO _x exhaust gas values, the invention also has the advantage that smaller burners and / or boilers than previously can be provided in order to achieve the same performance. Apart from this, the boilers according to the invention can be used with particular advantage for steam generation in the range between 250 kg / h and 5000 kg / h and at operating pressures from 1 bar to a maximum of 30 bar. It is clear that the boilers according to the invention can also be used for hot water preparation instead of steam generation.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Wasserrohrkessel;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den erfindungsgemäßen Kessel längs der Linie II-II der Fig. 1; und

Fig. 3 bis 5 Horizontalschnitte durch den Kessel längs der Linien III-III bis V-V der Fig. 2.

The invention is explained below in connection with the accompanying drawings of an embodiment. Show it:

Figure 1 is a plan view of a water tube boiler according to the invention.

Figure 2 is a vertical section through the boiler according to the invention along the line II-II of Fig. 1. and

3 to 5 horizontal sections through the boiler along the lines III-III to VV of Fig. 2nd

Ein Wasserrohrkessel der hier interessierenden Art, nachfolgend kurz "Kessel" genannt, enthält einen in der Regel zylindrischen, zu einer Längsachse 1 koaxialen Außenmantel 2, der auf seiner Innenseite mit einer z. B. aus Isolierwolle bestehenden Isolierschicht 3 versehen und Teil einer allgemein mit den Bezugszeichen 4 bezeichneten Kesselwand ist. Der Kessel ist auf Füßen 5 abgestützt und von stehender Bauart, d. h. seine Längsachse 1 ist im Betriebszustand vertikal angeordnet. In einen unteren Abschnitt der Kesselwand 4 ist eine untere, von ihr umschlossene und als Hohlkörper ausgebildete Umlenktrommel 6 eingebaut, die im Ausführungsbeispiel ringförmig und koaxial zur Längsachse 1 ausgebildet und von einer Wandung 7 begrenzt ist. In einem von der Umlenkkammer 5 ringförmig umschlossenen Raum befindet sich ein Behälterboden 8. Dagegen ist in einen oberen Abschnitt der Kesselwand 4 eine von dieser umschlossene, obere und als Hohlkörper ausgebildete Sammeltrommel 9 eingebaut, die im Ausführungsbeispiel ebenfalls ringförmig und koaxial zur Längsachse 1 ausgebildet und von einer Wandung 10 begrenzt ist.A water tube boiler of the type of interest here, hereinafter referred to as "boiler" contains a generally cylindrical outer jacket 2 coaxial with a longitudinal axis 1, the inside with a z. B. made of insulating wool insulating layer 3 provided and is part of a boiler wall generally designated by the reference number 4. The boiler is supported on feet 5 and of a standing type, i.e. H. its longitudinal axis 1 is arranged vertically in the operating state. In a lower section of the boiler wall 4 is a lower deflection drum 6 enclosed by it and designed as a hollow body installed, which in the exemplary embodiment is annular and coaxial to the longitudinal axis 1 and is delimited by a wall 7. In a ring from the deflection chamber 5 enclosed space is a container bottom 8. In contrast, is in an upper Section of the boiler wall 4 one of these enclosed, upper and as a hollow body trained collecting drum 9 installed, which is also ring-shaped in the embodiment and coaxial to the longitudinal axis 1 and is delimited by a wall 10.

In einen von der Sammeltrommel 9 umgrenzten Raum ragt ein zur Längsachse 1 koaxialer Brenner 11, der an einem oberhalb der Sammeltrommel 9 angebrachten Deckel 12 des Kessels befestigt und damit an einer dem Boden 8 gegenüberliegenden Stelle des Kessels angebracht ist. Der Brenner 11 wird z. B. mit Öl, Gas oder wahlweise mit Öl und Gas beheizt und dient zur Erzeugung einer Flamme 14, die sich axial im wesentlichen in einem zwischen der Umlenktrommel 6 und der Sammeltrommel 9 angeordneten Feuerraum 15 erstreckt.A space coaxial with the longitudinal axis 1 projects into a space delimited by the collecting drum 9 Burner 11, which is attached to a cover 12 above the collecting drum 9 of the Boiler attached and thus at a point opposite the bottom 8 of the boiler is appropriate. The burner 11 is z. B. with oil, gas or optionally with oil and gas heated and used to generate a flame 14 which is axially essentially in one combustion chamber 15 arranged between the deflection drum 6 and the collecting drum 9 extends.

Der Feuerraum 15 wird, wie insbesondere Fig. 3 bis 5 zeigen, von einer Mehrzahl von geraden Rohren 16 umgeben. Diese erstrecken sich gemäß Fig. 2 mit ihren Achsen parallel zur Längsachse 1 und münden jeweils mit ihren unteren Enden in die Umlenktrommel 6, mit ihren oberen Enden dagegen in die Sammeltrommel 9. Dabei sind die Rohre 16 im Ausführungsbeispiel auf einem die Längsachse 1 koaxial umgebenden Kreis und so angeordnet, daß sie mit ihren Mantelflächen dicht aneinander stoßen und eine nachfolgend als "erste Rohrreihe 16a" bezeichnete Anordnung bilden. Diese erste Rohrreihe 16a wird von einer zweiten Rohrreihe 17a umgeben, die in entsprechender Weise aus einer Mehrzahl von geraden Rohren 17 gebildet ist, die mit ihren Achsen parallel zur Längsachse 1 angeordnet sind und mit ihren unteren bzw. oberen Enden in die Umlenktrommel 6 bzw. die Sammeltrommel 9 ragen. Dabei liegen die Rohre 17 mit ihren Mantelflächen dicht aneinander, so daß ihre Achsen auf einem die Längsachse 1 koaxial umgebenden Kreis mit einem Durchmesser angeordnet sind, der größer als der Kreis, auf dem die Achsen der Rohre 16 liegen und kleiner als der Durchmesser eines zum Außenmantel 2 koaxialen, hier zylindrischen Innenmantels 18 ist, der in einem die Rohre 16, 17 umgebenden Bereich an der Isolierschicht 3 anliegt und als innere Begrenzung der Kesselwand 4 dient.The firebox 15 is, as shown in particular in FIGS. 3 to 5, by a plurality of straight tubes 16 surround. These extend according to FIG. 2 with their axes parallel to the longitudinal axis 1 and each end with their lower ends in the deflection drum 6, on the other hand, with their upper ends in the collecting drum 9 Tubes 16 in the exemplary embodiment on a circle coaxially surrounding the longitudinal axis 1 and arranged so that they abut one another with their lateral surfaces form hereinafter referred to as "first row of tubes 16a". This first Row of tubes 16a is surrounded by a second row of tubes 17a, which in a corresponding Way is formed from a plurality of straight tubes 17 with their axes are arranged parallel to the longitudinal axis 1 and with their lower or upper ends in the Deflection drum 6 or the collecting drum 9 protrude. The tubes 17 are with their Shell surfaces close together, so that their axes coaxial with the longitudinal axis 1 surrounding circle are arranged with a diameter that is larger than the circle which are the axes of the tubes 16 and smaller than the diameter of one to the outer jacket 2 coaxial, here cylindrical inner shell 18, the tubes 16, 17 in one surrounding area bears against the insulating layer 3 and as an inner boundary of the Boiler wall 4 is used.

Aufgrund der beschriebenen Bauweise ist zwischen der ersten Rohrreihe 16a und der zweiten Rohrreihe 17a eine erste Kammer 19 und zwischen der zweiten Rohrreihe 17a und dem Innenmantel 18 eine zweite Kammer 20 ausgebildet. Außerdem ist der Deckel 12 des Kessels entsprechend Fig. 1 mit einem Ausgang 21 zur Entnahme von Dampf und einem Eingang 22 zur Zuführung von Speisewasser versehen. Sowohl der Ausgang 21 als auch der Eingang 22 ist mit der Sammeltrommel 9 verbunden.Because of the construction described, between the first row of tubes 16a and second tube row 17a a first chamber 19 and between the second tube row 17a and a second chamber 20 is formed in the inner jacket 18. In addition, the lid 12 of the 1 with an outlet 21 for the removal of steam and a Input 22 is provided for the supply of feed water. Both the exit 21 and the input 22 is connected to the collecting drum 9.

Der bisher erläuterte Aufbau eines stehenden Wasserrohrkessels ist dem Fachmann allgemein bekannt und braucht daher nicht näher erläutert werden.The construction of a standing water tube boiler explained so far is known to the person skilled in the art generally known and therefore does not need to be explained in more detail.

Die dicht aneinander liegenden Rohre 16, 17 weisen so geringe Zwischenräume zwischen sich auf, daß sie eine Wand bilden, die normalerweise für die von der Flamme 14 erzeugten Rauchgase im wesentlichen undurchlässig ist. Bei bekannten Kesseln sind jedoch zwischen ausgewählten Paaren von Rohren 16, 17 schlitzförmige Abstände vorhanden, so daß die Rauchgase vom Feuerraum 15 in die erste Kammer 19, von dieser in die zweite Kammer 20 und von dort in einen Kamin gelangen können. Demgegenüber sieht die vorliegende Erfindung vor, die Rohre 16 an ihren in Fig. 2 unteren Enden und die Rohre 17 an ihren in Fig. 2 oberen Enden mit Einschnürungen bzw. mit Abschnitten 16b bzw. 17b (vgl. auch Fig. 3 und 5) zu versehen, die im Vergleich zu den übrigen Rohrabschnitten reduzierte Querschnitte besitzen. Daher entsteht einerseits zwischen den einzelnen Rohren 16, wie in Fig. 2 und 5 angedeutet ist, eine Mehrzahl von am unteren Ende des Feuerraums 5 angeordneten Zwischenräumen bzw. ersten Öffnungen 24, durch die die Rauchgase in die erste Kammer 19 gelangen können. Andererseits entsteht zwischen den Rohren 17, wie in Fig. 2 und 3 angedeutet ist, eine Mehrzahl von am oberen Ende der ersten Kammer 19 angeordneten Zwischenräumen bzw. zweiten Öffnungen 25, durch die die Rauchgase aus der ersten Kammer 19 in die zweite Kammer 20 einströmen können. Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, am unteren Ende der zweiten Kammer 20 eine die Kesselwand 4 durchragende Austrittsöffnung 26 vorzusehen, durch die die Rauchgase aus der zweiten Kammer 20 den Kessel verlassen und z. B. in einen Kamin strömen können. Die Strömungsrichtung der Rauchgase ist in Fig. 2, 3 und 5 durch Pfeile 27 angedeutet.The closely spaced tubes 16, 17 thus have small spaces between them that they form a wall normally for those of the flame 14 generated smoke is essentially impermeable. In known boilers, however, are there are slot-like distances between selected pairs of tubes 16, 17, see above that the flue gases from the combustion chamber 15 into the first chamber 19, from this into the second Chamber 20 and can get into a fireplace from there. In contrast, the present sees Invention before, the tubes 16 at their lower ends in Fig. 2 and the tubes 17th at their upper ends in FIG. 2 with constrictions or with sections 16b or 17b (see also Fig. 3 and 5) to be provided in comparison to the other pipe sections have reduced cross-sections. Therefore, on the one hand, there is between the individual tubes 16, as indicated in FIGS. 2 and 5, a plurality of at the lower end of the firebox 5 arranged spaces or first openings 24 through which the flue gases can get into the first chamber 19. On the other hand, there is between the tubes 17, as indicated in Figs. 2 and 3, a plurality of at the top of the first Chamber 19 arranged gaps or second openings 25 through which Flue gases can flow from the first chamber 19 into the second chamber 20. Finally, it is provided according to the invention, at the lower end of the second chamber 20 to provide an outlet opening 26 projecting through the boiler wall 4 through which the Flue gases from the second chamber 20 leave the boiler and z. B. in a fireplace can flow. The direction of flow of the flue gases is through in FIGS. 2, 3 and 5 Arrows 27 indicated.

Zwischen den Öffnungen 24 und 25 besitzen die Rohre 16, 17 solche Querschnitte (vgl. Fig. 2 und 4), daß sie wie üblich dicht aneinander liegen und die Rauchgase in diesem Bereich an einem Durchtritt aus dem Feuerraum 15 in die erste Kammer 19 bzw. aus dieser in die zweite Kammer 20 hindern. Damit wird mittels der Einschnürungen 16b, 17b erfindungsgemäß eine Zwangsführung für die Rauchgase derart geschaffen, daß diese nur im unteren Bereich des Kessels aus dem Feuerraum 15 in die erste Kammer 19, nur im oberen Bereich aus dieser in die zweite Kammer 20 und nur über die unten liegende Austrittsöffnung 26 in den Kamin gelangen können, wie insbesondere die Pfeile 27 in Fig. 2 zeigen.Between the openings 24 and 25, the tubes 16, 17 have such cross sections (cf. Fig. 2 and 4) that they are close to each other as usual and the flue gases in this Area at a passage from the combustion chamber 15 into the first chamber 19 or out prevent this in the second chamber 20. This is by means of the constrictions 16b, 17b According to the invention, a forced control for the flue gases created such that they only in the lower area of the boiler from the combustion chamber 15 into the first chamber 19, only in upper area from this into the second chamber 20 and only over the one below Exit opening 26 can get into the chimney, as in particular the arrows 27 in Fig. 2 show.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Kessels ist daher im wesentlichen wie folgt:The mode of operation of the boiler according to the invention is therefore essentially as follows:

Bei eingeschaltetem Brenner 11 strömt kaltes, am Eingang 22 (Fig. 1) zugeführtes Speisewasser aufgrund des bevorzugt angewendeten Prinzips des Naturumlaufs durch die äußeren Rohre 17, die Fallrohre darstellen, nach unten in die Umlenktrommel 6 und gelangt von dieser durch die Rohre 16, die Steigrohre darstellen, nach oben in die Sammeltrommel 9. In der Sammeltrommel 9 bildet sich, wie Fig. 2 durch eine gestrichelte Linie 29 andeutet, eine Grenzfläche, unterhalb von der heißes Wasser und oberhalb von der Wasserdampf gesammelt wird, der je nach Bedarf intermittierend oder kontinuierlich über den Ausgang 21 entnommen werden kann. Die Strömungsrichtung des Wassers in den Rohren 16, 17 ist in Fig. 2 durch Pfeile 30 angedeutet.When the burner 11 is switched on, cold flow flows in at the inlet 22 (FIG. 1) Feed water due to the preferred principle of natural circulation through the outer tubes 17, the downpipes, down into the guide drum 6 and passes from this through the tubes 16, which represent risers, up into the Collecting drum 9. Forms in the collecting drum 9, as shown in FIG. 2 by a dashed line Line 29 indicates an interface below which hot water and above which the water vapor is collected, which is intermittent or continuous as required can be removed via the output 21. The flow direction of the water in the tubes 16, 17 are indicated in FIG. 2 by arrows 30.

Gleichzeitig mit der Wasserströmung können die von der Flamme 14 erzeugten Rauchgase radial (seitlich) nur durch die zwischen den Rohren 16 vorgesehenen ersten Öffnungen 24 aus dem Feuerraum 14 entweichen und in die erste Kammer 19 gelangen. In dieser müssen die Rauchgase dann in axialer Richtung hochsteigen, um durch die Öffnungen 25 zwischen den Rohren 17 in die zweite Kammer 20 gelangen zu können. In der zweiten Kammer 20 müssen die Rauchgase sodann wieder nach unten strömen, da sie nur dort durch die Austrittsöffnung 26 in den Kamin ausströmen können. Die auf diese Weise für die Rauchgase geschaffene Zwangsführung stellt sicher, daß die Rohre 16 und 17 praktisch auf ihrer ganzen axialen Länge vom Rauchgas umspült werden. Dadurch wird ein intensiver Wärmeaustausch bzw. Energieübergang zwischen den Rauchgasen und dem in den Rohren 16, 17 strömenden Wasser erhalten und im Vergleich zu bekannten Kesseln eine Verbesserung des Wirkungsgrades erzielt. Wegen der geringen, im Bereich der Austrittsöffnung 26 erhaltenen Temperatur der Rauchgase wird außerdem eine Reduzierung der NO_x-Werte erreicht.Simultaneously with the water flow, the flue gases generated by the flame 14 can only escape radially (laterally) from the combustion chamber 14 through the first openings 24 provided between the tubes 16 and reach the first chamber 19. The flue gases must then rise in this in the axial direction in order to be able to pass through the openings 25 between the tubes 17 into the second chamber 20. The flue gases must then flow down again in the second chamber 20, since they can only flow out into the chimney through the outlet opening 26 there. The positive guidance created in this way for the flue gases ensures that the pipes 16 and 17 are flushed with the flue gas practically over their entire axial length. As a result, an intensive heat exchange or energy transfer between the flue gases and the water flowing in the tubes 16, 17 is obtained and an improvement in efficiency is achieved in comparison with known boilers. Because of the low temperature of the flue gases obtained in the area of the outlet opening 26, a reduction in the NO _x values is also achieved.

Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades und der NO_x-Werte wird erfindungsgemäß dadurch herbeigeführt, daß der Kesselboden 8 zumindest an seiner dem Feuerraum 14 zugewandten Oberfläche aus einem Material hergestellt wird, daß die von der Flamme 14 erzeugte Wärme im wesentlichen reflektiert statt absorbiert, wie dies bei herkömmlichen Kesseln der Fall ist. Anstelle üblicher Schamottemassen werden zu diesem Zweck z. B. Schichten aus einem Material verwendet, das unter der Bezeichnung "Ceraboard" im Handel erhältlich ist (z. B. Fa. Thermal Ceramics Deutschland GmbH & Co. KG in 21465 Reinbeck). Dadurch wird erreicht, daß keine Wärmeenergie durch Absorption im Kesselboden verloren geht.A further improvement in the efficiency and the NO _x values is brought about according to the invention in that the boiler bottom 8 is produced, at least on its surface facing the combustion chamber 14, from a material which essentially reflects, rather than absorbs, the heat generated by the flame 14, as is the case with this is the case with conventional boilers. Instead of conventional fireclay masses, z. B. layers made of a material that is commercially available under the name "Ceraboard" (for example, Thermal Ceramics Germany GmbH & Co. KG in 21465 Reinbeck). This ensures that no heat energy is lost through absorption in the bottom of the boiler.

Schließlich ist klar, daß die aus der zweiten Kammer 20 austretenden Rauchgase in an sich bekannter Weise dazu verwendet werden können, das am Eingang 22 zugeführte Speisewasser vorzuwärmen, um den Wirkungsgrad noch weiter zu steigern.Finally, it is clear that the flue gases emerging from the second chamber 20 in themselves can be used in a known manner, the feed water supplied at the input 22 preheat to increase efficiency even further.

Zu diesem Zweck ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, den Außenmantel 2 und die Isolierschicht 3 an einer vorgewählten Stelle ihres Umfangs mit einem rucksackartigen, radial nach außen vorspringenden Ansatz 31 zu versehen und in diesem eine zur zweiten Kammer 20 parallele dritte Kammer 32 auszubilden. Die Isolierschicht 3 ist im Bereich dieser Kammer 32 zweckmäßig mit einer entsprechend dem Innenmantel 18 ausgebildeten Innenwand 33 versehen. Wie insbesondee Fig. 2 zeigt, erstreckt sich die dritte Kammer 32 in axialer Richtung - beginnend an den unteren Enden der äußeren Rohre 17 - etwa über die untere Hälfte der zweiten Kammer 20.According to a development of the invention, the outer jacket is provided for this purpose 2 and the insulating layer 3 at a preselected point on its circumference with a backpack-like, radially projecting projection 31 and in this to form a third chamber 32 parallel to the second chamber 20. The insulating layer 3 is appropriate in the area of this chamber 32 with a corresponding to the inner jacket 18th trained inner wall 33 provided. As shown in Fig. 2 shows, the extends third chamber 32 in the axial direction - starting at the lower ends of the outer Pipes 17 - approximately over the lower half of the second chamber 20.

Die dritte Kammer 32 ist an ihrem axial unten liegenden Ende mit der nach außen führenden Austrittsöffnung 26 verbunden. Dagegen ist sie an ihrer radial innen liegenden Seite durch eine Zwischenwand 34 begrenzt, die an ihrem oberen Ende mit einer Eintrittsöffnung 36 für die Rauchsgase versehen ist und an die sich nach innen hin eine radiale Erweiterung 35 der zweiten Kammer 20 anschließt, die daher durch die Öffnung 36 mit der dritten Kammer 32 in Verbindung steht. Die Rauchgase strömen in diesem Fall in einem mittleren Bereich aus der zweiten Kammer 20 aus und gelangen dann durch die Öffnung 36 in die dritte Kammer 32 und von dort zur Austrittsöffnung 26.The third chamber 32 is at its axially lower end with the outside leading outlet opening 26 connected. In contrast, it is on its radially inner side Side delimited by an intermediate wall 34, which has an inlet opening at its upper end 36 is provided for the smoke gases and to which there is a radial inside Extension 35 of the second chamber 20 connects, which therefore through the opening 36 the third chamber 32 communicates. In this case, the flue gases flow in a middle area from the second chamber 20 and then pass through the Opening 36 into the third chamber 32 and from there to the outlet opening 26.

In der dritten Kammer 32 ist ein im wesentlichen horizontal angeordnetes, vorzugsweise wendel- oder mäanderförmig verlegtes Rohr 37 angeordnet, das am Anfang bzw. Ende je einen nach außen geführten Anschluß 38, 39 (Fig. 1) aufweist. Dabei dient der Anschluß 38 z.B. zur Zuführung von frischem Speisewasser, während der Anschluß 39 über eine nicht dargestellte Leitung mit dem Eingang 22 (Fig. 1) verbunden ist. Dadurch wird das Speisewasser vor seinem Eintritt in die Rohre 16 durch die aus der zweiten Kammer 20 austretenden und das Rohr 37 bzw. dessen einzelne Abschnitte umspülenden Rauchgase vorgewärmt. Sollte dabei wegen des Austritts der Heizgase im Bereich der Öffnung 36 eine zu geringe Aufheizung des in den Rohren 17 strömenden Wassers bewirkt werden, wäre es alternativ möglich, eine der Kammer 32 entsprechende Anordnung in Strömungsrichtung hinter der unten angeordneten Austrittsöffnung 26 anzuordnen, damit auch die Rohre 17 auf ihrer ganzen Länge von den Rauchgasen umspült werden. Insgesamt können auf diese Weise Wirkungsgrade von ca. 94 % und NO_x-Werte von weniger als 150 mg/h³ erzielt werden, was auf Austrittstemperaturen der Rauchgase hinter der Speisewasservorwärmung von z. B. 180 °C bei den erfindungsgemäßen Kesseln zurückgeführt wird.In the third chamber 32 there is arranged a substantially horizontally arranged, preferably helically or meanderingly laid pipe 37, which has a connection 38, 39 (FIG. 1) leading to the outside at the beginning and end, respectively. The connection 38 is used, for example, to supply fresh feed water, while the connection 39 is connected to the input 22 (FIG. 1) via a line (not shown). As a result, the feed water is preheated before it enters the tubes 16 by the flue gases emerging from the second chamber 20 and flushing the tube 37 or its individual sections. Should the heating of the water flowing in the tubes 17 be insufficient due to the exit of the heating gases in the area of the opening 36, it would alternatively be possible to arrange an arrangement corresponding to the chamber 32 in the flow direction behind the outlet opening 26 arranged below, so that the Pipes 17 are washed over their entire length by the flue gases. Overall, efficiencies of approx. 94% and NO _x values of less than 150 mg / h ³ can be achieved in this way, which is due to outlet temperatures of the flue gases behind the feed water preheating of e.g. B. 180 ° C in the boilers according to the invention.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden könnte. Insbesondere können die Öffnungen 24, 25 jeweils zwischen ausgewählten oder auch zwischen allen vorhandenen Rohren 16, 17 der inneren bzw. äußeren Rohrreihe 16a, 17a vorgesehen und durch andere konstruktive Maßnahmen als Einschnürungen an den Rohrenden erhalten werden. Im Prinzip würde jeweils eine einzige, zwischen zwei benachbarten Rohren 16, 17 ausgebildete Öffnung 24, 25 ausreichen. Weiter wäre es möglich, anstelle des beschriebenen Dreizugprinzips einen vier oder noch mehr Züge aufweisenden Kessel vorzusehen, wobei die Rauchgase analog zur obigen Beschreibung an den Rohrenden abwechselnd nach oben und unten umgelenkt werden, und das Speisewasser gegebenenfalls mit Hilfe von Pumpen zwangsweise durch die Rohre 16, 17 zu fördern. Weiter wäre es möglich, am unteren Ende der zweiten Kammer 20 eine Führung derart vorzusehen, daß die Rauchgase auf dem ganzen Umfang des Kessels bis zu den unteren Enden der äußeren Rohre 17 strömen müssen, bevor sie von dort über eine Ringleitung od. dgl. zur Austrittsöffnung 26 geleitet werden, um dadurch auf dem gesamten Umfang der zweiten Rohrreihe 16a eine gleichförmige Strömung zu erzielen. Außerdem wäre es möglich, die Eintrittsöffnung 36 zur dritten Kammer 32 an den unteren Enden der Rohre 16, 17 und in diesem Fall die Austrittsöffnung 26 an einer oberhalb des Rohrs 37 liegenden Stelle der dritten Kammer 32 vorzusehen. Weiter ist klar, daß die Querschnittsformen der Rohre 16, 17 und des Kessels insgesamt nur als Beispiele zu verstehen sind und bei Bedarf sowohl andere Querschnitte als auch mehr oder weniger ungerade Rohre vorgesehen werden können. Außerdem kann die Sammelkammer 9 allein zur Bereitstellung eines Heißwasservorrats dienen, in welchem Fall die Grenzfläche 29 entfallen würde. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen angewendet werden können.The invention is not limited to the exemplary embodiment described, which is based on could be modified in many ways. In particular, the openings 24, 25 each between selected or between all existing tubes 16, 17 of the inner or outer row of tubes 16a, 17a provided and by other constructive Measures can be obtained as constrictions at the pipe ends. In principle it would in each case a single opening 24 formed between two adjacent tubes 16, 17, 25 are sufficient. It would also be possible to use one instead of the three-pass principle described to provide four or more trains boilers, the flue gases analog to the above description, alternately deflected up and down at the pipe ends be, and the feed water if necessary with the help of pumps to promote the pipes 16, 17. Further it would be possible at the bottom of the second Chamber 20 to provide a guide so that the flue gases cover the entire circumference of the boiler must flow to the lower ends of the outer tubes 17 before they from there via a ring line or the like. To the outlet opening 26 to thereby a uniform on the entire circumference of the second row of tubes 16a To achieve flow. It would also be possible to move the inlet opening 36 to the third Chamber 32 at the lower ends of tubes 16, 17 and in this case the outlet opening 26 to be provided at a location of the third chamber 32 above the tube 37. It is also clear that the cross-sectional shapes of the tubes 16, 17 and the boiler overall are only to be understood as examples and, if necessary, both other cross sections as more or less odd tubes can be provided. Besides, can the collection chamber 9 alone serve to provide a hot water supply in in which case the interface 29 would be omitted. Finally, it goes without saying that the various features in other than those shown and described Combinations can be applied.

Claims

Water-tube boiler of the standing type with a lower deflection drum (6), an upper collecting drum (9), a combustion chamber (15) arranged between them, a plurality of pipes (16, 17) extending between the two drums (6, 9) and opening into them. which are arranged in at least one inner row of pipes (16a) surrounding the combustion chamber (15) and an outer row of pipes (17a) surrounding the inner row of pipes (16a), and a burner (11) for generating a flame (14) in the combustion chamber ( 15), a first chamber (19) being formed between the two rows of pipes (16a, 17a) and a second chamber (20) being formed between the outer row of pipes (17a) and a boiler wall (4) having an outlet opening (26), and wherein Flue gases generated by the flame (14) first enter the first chamber (19) through at least one first opening (24) in the inner row of tubes (16a) and then through at least one second opening (25) in the outer row (17a) of tubes. in the second cam mer (20), characterized in that the first opening (24) is arranged at the lower ends, the second opening (25) at the upper ends and the outlet opening (26) at the lower ends of the tubes (16, 17).

Water tube boiler according to claim 1, characterized in that the first opening (24) and / or the second opening (25) is formed by a cross-sectional constriction of at least one tube (16, 17).

Water tube boiler according to claim 2, characterized in that all tubes (16) of the inner row of tubes (16a) are provided at their lower ends with a cross-sectional constriction involved in the formation of a first opening (24).

Water tube boiler according to claim 2 or 3, characterized in that all tubes (17) of the outer row of tubes (17a) are each provided at their upper ends with a cross-sectional constriction involved in the formation of a second opening (25).

Water tube boiler according to one of claims 1 to 4, characterized in that the burner (11) is arranged in the region of the upper collecting drum (9) and a boiler bottom (8) opposite it is coated with a material which essentially reflects the heat.

Water tube boiler according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second chamber (20) is connected to the outlet opening at a lower end associated with the lower end of the tubes (16, 17).

Water tube boiler according to one of claims 1 to 5, characterized in that between the second chamber (20) and the outlet opening (26) it has a third chamber (32) which is connected to the outlet opening (26) and by a wider one in a medium to opening (36) in the lower region of the tubes (16, 17) is connected to the second chamber (20) and in which at least one tube (37) intended for preheating feed water is arranged.