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Flammrohrkessel.
Die bekannten eingemauerten Flammrohr-Dampfkessel mit einem oder mehreren Flammrohren besitzen meistens zwei gemauerte Seitenzüge und eine aus Mauerwerk und Füllstoffen hergestellte
Kesseldecke, sowie bei grossen Abmessungen zwischen den beiden Seitenzügen noch einen Unterzug.
Die Ausnutzung der Verbrennungsgase ist in den gemauerten Zügen oder Rauchgaskanälen schon des- halb nicht günstig, weil eine starke Wärmeausstrahlung durch das Mauerwerk erfolgt. Ferner wider- sprechen sich bei der Bemessung der Züge der wirkliche Querschnittsbedarf und die Bedingung der
Befahrbarkeit ; die Querschnitte sind so gross, dass der Wärmeübergang durch den Kesselmantel gering ist. Schliesslich wird der Kesselwirkungsgrad durch Falschluft (Eindringen von Luft in die Züge durch
Risse des Mauerwerks) herabgedrückt.
Den Nachteilen der Einmauerung begegnete man durch gänzliche Beseitigung derselben. Dabei behält man als Kesselheizfläche nur die der Flammrohre bei und bedeckt den ganzen Kesselmantel nur mit einer Wärmeschutzhülle, während man die mit höheren Temperaturen abströmenden Rauchgase in einer vergrösserten Nachschaltheizfläche (Rauchgasvorwärmer, Überhitzer) nutzbar macht. Diese vollisolierten Flammrohrkessel haben einen sehr günstigen Wirkungsgrad, zeigen aber ebenfalls Mängel.
Bei der Inbetriebnahme und dem täglichen Aufheizen treten im Kesselrumpf bedenkliche Wärmespan- nungen auf, weil die unterhalb der Flammrohre liegende Wassermasse nicht beheizt wird. Um dem Undichtwerden vorzubeugen, muss man das Kesselwasser künstlich in Umlauf halten und dazu besondere Hilfsmittel (Umwälzpumpe, Dampf-Anwärmedüsen) anwenden. Bei Sattdampfbetrieb erwärmt das Wasser sich im Rauchgasvorwärmer oft bis zur Verdampfungsgrenze, weshalb der Vorwärmer durch Sicherheitshilfsmittel geschützt werden muss. Wegen der hohen Abgastemperaturen ist die Nach- schaltheizfläche aus hochwertigem Werkstoff herzustellen, verteuert sich also.
Gemäss der Erfindung werden die Mängel durch eine solche Kombination des eingemauerten und des vollisolierten Flammrohrkessels beseitigt, dass der obere Teil des Kesselmantels in einer Ausdehnung von durchschnittlich ungefähr zwei Dritteln des ganzen Mantelumfanges nicht beheizt, sondern durch eine Isolierung gegen Wärmeverluste geschützt und unter dem restlichen unteren Mantelteil, in dessen Bereich sich im wesentlichen die unter den Flammrohren liegende Wassermasse befindet, ein Rauchgasunterzug angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung erstreckt der obere isolierte Kesselmantelteil sich abwärts ungefähr bis zu einer waagrechten Ebene, die durch die Flammrohrunterkante hindurchgeht, und die Breite des Unterzuges ist gleich der ganzen Breite des unter dieser Ebene liegenden Mantelabschnittes. Der Unterzug kann aus einem Kanal bestehen, durch den die Rauchgase in gleicher Richtung strömen, wobei der Kanal eine Längszwischenwand haben kann. Statt dessen kann der Unterzug auch aus einem von hinten nach vorn gehenden und aus einem von vorn nach hinten zurückkehrenden Rauchgaskanal bestehen. Der Kanalquerschnitt soll den Gesamtflammrohrquerschnitt nicht bzw. nicht wesentlich überschreiten.
Die Isolierung des oberen Kesselmantelteiles hat aussen eine Blechbekleidung und diese erstreckt sich gemäss der Erfindung abwärts bis auf die Aussenfläche des Unterzugmauerwerks, u. zw. vorzugsweise bis zum Kesselhausfussboden.
Auch bei dem neuen Kessel kann mit dem Unterzug eine der bekannten Nachschaltheizflächen (Rauehgasvorwärmer, Überhitzer) verbunden sein oder man kann beide Arten, nämlich einen in be-
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kannter Weise zwischen dem Flammrohr und dem Unterzug angeordneten Überhitzer und einen hinter den Unterzug geschalteten Rauchgasvorwärmer anwenden.
Durch die neue Kombination sind die Vorzüge der beiden bekannten Flammrohrkesselarten miteinander vereinigt und deren Nachteile vermieden. Die Strahlungsverluste der eingemauerten Kessel und deren Falschluftgefahr sind auf ein Kleinstmass heruntergedrückt, denn über dem Kesselhausfussboden ist nur noch ein sehr kleiner Mauerwerksteil vorhanden. der durch die gegebenenfalls bis zum Fussboden reichende Blechbekleidung zusätzlich geschützt wird. Der Unterzug des neuen Kessels kann immer einen dem wirklichen Bedarf entsprechenden Querschnitt erhalten. Seine Gesamtbreite ist durch die Grenze zwischen der Isolierung und der Einmauerung festgelegt und durch blosse Wahl der zugehörenden Höhe gelangt man zu dem rechnerisch erforderlichen Querschnitt. Dieser ist im wesentlichen rechteckig, also erheblich einfacher als der Querschnitt der bisherigen Seitenzüge.
Die unter den Flammrohren befindliche Wassermasse braucht nicht (wie bei den vollisolierten Kesseln) künstlich in Umlauf gehalten zu werden, sondern sie wird dauernd, u. zw. stärker als bei den üblichen eingemauerten Kesseln erhitzt. Die Gefahr bedenklicher Wärmespannungen ist beseitigt.
Die Abgastemperatur ist niedriger als bei den vollisolierten Kesseln, daher genügt eine kleinere Nachschaltheizfläche, die aus Durchschnittswerkstoff hergestellt werden kann, und bei Sattdampfbetrieb besteht die Gefahr der Erhitzung des Vorwärmerwassers bis zur Verdampfungsgrenze nicht mehr. Der neue Kessel ist vielseitiger anwendbar als der eingemauerte und der vollisolierte Kessel.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es bedeuten ; Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Flammrohrkessel mit Nachschaltheizflächen, Fig.'2 einen waagrechten Schnitt des Unterzuges, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Kessel im Bereich des Unterzuges. : Das Beispiel zeigt einen Flammrohrkessel 1 mit einem Flammrohr 2. An die Kesselrückwand T schliesst sich z. B. eine senkrechte, das Flammrohr im Bogen umfassende Mauerwerkszunge 3 an, die bis zu einem Überhitzer 4 reicht, der durch eine Klappe 5 abgeschaltet werden kann. Die Zunge 3 setzt sich unter dem Kessel 1 als Zunge 6 fort und teilt den seitlich durch die nur sehr niedrigen Mauern 7 begrenzten Unterzug in einen nach vorn gehenden Kanal 8'und einen rückkehrenden Kanal 8".
An letzteren schliesst sich ein durch eine Wand 9 abgetrennter Raum eines Rauchgasvorwärmers 10 an, dem eine mit einer Abschaltklappe 12 versehene Zunge 11 vorgelagert ist, während die Verbrennungsgase im Bereich der Vorwärmerohre von deren rechteckigen Querrippen geführt werden. Am Vorderende des Kessels befindet sich eine Flugaschengrube 13 mit Tür 14.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der obere Teil des Kesselmantels (ungefähr zwei Drittel des ganzen Mantelumfanges) nicht beheizt, sondern durch eine Isolierung 15 gegen Wärmeverluste geschützt.
Sie reicht abwärts ungefähr bis zu der durch die Unterkante des Flammrohres 2 gehenden waagrechten Ebene, während die ganze Breite des unter dieser Ebene liegenden Mantelabschnittes von dem Unterzug 8'8"eingenommen wird.
Die Isolierung 15 kann beispielsweise durch ein am Kesselmantel anliegendes Formeisen 16 abgeschlossen sein und sich über eine Zwischenlage 17 aus Diatomitmasse, Asbestwolle od. dgl. auf die Mauern 7 stützen. Der Abschluss und Übergang lässt sich aber auch abweichend gestalten. Das Bekleit dungsblech. M der Isolierung 15 ragt entweder selbst bis über die Mauern 7, oder es trägt ein Ergänzungsblech 19, das die freiliegenden Aussenflächen der Mauern 7. teilweise oder ganz überdeckt.
Die auf dem Rost entwickelten Verbrennungsgase durchströmen das Flammrohr 2, steigen rechts der Zunge'3 (Fig. 3) an der geschlossenen Klappe 5 vorbei zum Vorwärmer 4, durchströmen ihn und ziehen links der Zunge 3 abwärts in den ersten Unterzugkanal , kehren über der Grube 13 um und durch den zweiten Unterzugkanal 8"nach hinten zurück. Sie strömen vor der Zunge 11 (Fig. 1 und 2) bei geschlossener Klappe 12 durch eine Hälfte des Rauchgasvorwärmers 10, wenden über diesem und ziehen durch die zweite Vorwärmerhälfte abwärts hinter der Zunge 11 in den Kamin.
Sind beide Klappen 5 und 12 offen, so sind der Überhitzer 4 und der Vorwärmer 10 abgeschaltet, wovon man vorteilhaft beim ersten Anheizen und beim täglichen Wiederaufheizen Gebrauch macht, das sich dann rasch und günstig vollzieht. Ist nur die Klappe 5 offen, so strämen die Verbrennungsgase durch diese Klappenöffnung, also nicht durch den Überhitzer 4, dagegen durch den Vorwärmer 10.
Ist nur die Klappe 12 offen, so bestreichen die Gase den Überhitzer 4, jedoch nicht den Vorwärmer 10.
Die bekannten eingemauerten Flammrohrkessel eignen sich im wesentlichen für Sattdampfbetrieb (Kochdampferzeugung usw. ) und bei den vollisolierten Kesseln ist die Benutzung beider Nachi schaltheizflächen von entscheidender Bedeutung für die Leistung, weshalb sie überwiegend zur Krafterzeugung in Betracht kommen. Die neue Kombination lässt sich vielen Anforderungen zweckdienlich anpassen. Sie kann gegebenenfalls ohne Nachschaltheizfläche arbeiten und ferner z. B. für Sattdampfbetrieb nur mit einem Rauchgasvorwärmer sowie bei beachtlichem Dampfbedarf für Kraftzwecke ausserdem mit einem Überhitzer ausgerüstet werden.
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