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Mehrzügiger Rohrschlangenkessel
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Die Erfindung betrifft einen mehrzflgigen Rohrschlangenkessel gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Der Kessel kann beispielsweise ein solcher zur Erzeugung
von Heißwasser und Dampf sein. Insbesondere ist er ein-solcher zum Erwärmen einer
hochsiedenden wärmeübertragungsflüssigkeit, die während des Betriebes bei Atmosphärendruck
noch nicht siedet. Vorzugsweise ist der Kessel als stehender Kessel über der Feuerung
angeordnet.
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Kessel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sind beispielsweise aus
den deutschen Offenlegungsschriften 25 34 093 und 25 50 410 der Anmelderin bekannt.
Sie werden daher hier nur soweit es für das Verständnis der Erfindung erforderlich
ist, beschrieben.
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Diese Kessel werden in erster Linie in holzverarbeitenden Betrieben
eingesetzt und mit Holzabfällen, Baumrinde -oder auch anderen Festbrennstoffen beheizt.
In der Praxis wird ein großer Teil der mittels des Kessels aus Abfällen gewonnenen
Wärme in Form von Heißgasen benötigt, die zum Beispiel zum Trocknen von Spänen,
aber auch zum Trocknen von Schnittholz, von Furnieren und anderen Materialien benötigt
werden. Man hat daher vielfach die aus dem Kessel kommenden heißen Rauchgase, deren
Temperatur in der Regel bei 570 R bis 620 K liegt, für Trocknungszwecke eingesetzt.
Dadurch
wird der Gesamtwirkungsgrad des Kessels wesentlich serbesserex Die heissen Rauchgase
werden in der Regel nur als zusätzliche Energie für Trockner eingesetzt, da die
im Kessel anfallenden Rauchgase nicht ausreichen, um den Trockner vollständig mit
Heißgasen zu beschicken.
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Aus diesem Grunde werden Kessel für die Erfindung vorzugsweise so
ausgelegt, daß ihre Wärmeleistung erheblich über dem für das Erwärmen der Wärmeträgerflüssigkeit
(Wasser, Thermoöl u. dgl.) im Kessel erforderlichen Heizleistung liegt. Die überschüssige
Heizleistung wird bei dem Kessel nach der Erfindung in Form heisser Rauchgase z.B.
zum Beheizen von Trocknern abgenommen.
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Dadurch, daß die Erfindung die Feuerung des Kessels zur Erwärmung
der Wärmeträgerflüssigkeit auch zur Erzeugung heisser Rauchgase auch für andere
Zwecke einsetzt, läßt sich eine erhebliche Einsparung erzielen, da eine gesonderte
Feuerung für die Heißgaserzeugung entfällt. Derartige gesonderte Feuerungen zur
Erzeugung von Heißgasen sind sehr aufwendig, da sehr viel Schamottsteine, Ausmauerungsmaterial
u. dgl. verwendet werden muß, während bei den gemäß der Erfindung verwendeten Kesseln
nur das untere Drittel des Feuerraums ausgemauert ist. Ein weiterer Nachteil der
bekannten Separatfeuerungen zur Erzeugung von heissen Rauchgasen für Trocknungszwecke
u. dgl. iegt
darin, daß diese heissen Rauchgase mit einer hohen
Temperatur von etwa 1250 K oder mehr anfallen. Sie müssen daher in aufwendigen gemauerten
Kanälen geführt oder-aber sofort durch Beimischung von Frischluft auf eine wesentlich
niedrigere Temperatur herabgekühlt werden, was unwirtschaftlich ist.
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Schließlich liegt ein Nachteil der Separatfeuerungen darin, daß es
ausserordentlich aufwendig ist, wenn man bei hohen Temperaturen in der Größenordnung
von 1250 K Flugasche und sonstige heisse oder gar glühende Teilchen aus dem Rauchgas
entfernen muß. Dies ist jedoch in der Regel erforderlich, da mitgerissene heisse
Ascheteilchen im heissen Rauchgas vielfach das zu trocknende Gut entzünden können.
Selbst einfache Teile wie Rauchgasdrosselklappen werden bei Rauchgastemperaturen
in der Größenordnung von 1250 K sehr aufwendig, da sie eine Wasserkühlung benötigen.
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Die Erfindung will einen Kessel nach dem Oberbegriff des Anspruches
1 schaffen, welcher einerseits die Erwärmung eines Wärmeträgermediums und andererseits
die Erzeugung eines für Heizzwecke u. dgl. geeigneten, relativ großen Rauchgasvolumens
bei einer gewünschten einstellbaren Temperatur erlaubt, die je nach dem Bedarf in
der Regel zwischen 570 K und 1100 K liegt.
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Das wird dadurch erreicht, daß der Kessel gemäß dem Kennzeichen
des
Anspruchs 1 ausgebildet ist. Hierbei können in den meisten Fällen aufwendige ausgemauerte
Rauchgaskanäle, gekühlte Drosselklappen, hochtemperaturfeste Abscheider für Flugasche
und sonstige, durch die hohe Abgastemperatur bedingte Maßnahmen wegfallen.
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Bei dem Kessel nach der Erfindung wird an der ersten Anzapfstelle
Rauchgas verhältnismässig hoher Temperatur abgezogen und an der zweiten Anzapfstelle
Rauchgas relativ niedriger Temperatur. Durch entsprechende Mischung der beiden Rauchgasanteile
kann das Rauchgas auf die gewünschte Zwischen-Temperatur eingestellt werden. Auch
läßt sich in vielen Fällen die Beimischung von Umluft zur Absenkung der Rauchgastemperatur
überhaupt. vermeiden.
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Um einen möglichst großen Temperaturbereich abdecken zu können, wird
vorteilhaft die erste Anzapfstelle am Ende des Innenraumes der ersten zylindrischen
Rohrschlangenwicklung, also praktisch am Ende des Feuerraumes oder des ersten Zuges
angeordnet, während die letzte Anzapfstelle am Rauchgasaustritt aus dem Kessel.
liegt und vorzugsweise vom Rauchgasabzug selbst gebildet ist. Durch Mischung in
dem gewünschten Verhältnis kann dann eine Rauchgas-Mischtemperatur erreicht werden,
die zumeist zwischen 1100 K und 570 K liegen wird Zur Verbreiterung der Variationsmöglichkeiten
kann etwa
in der Mitte des Rauchgasströmungsweges von der ersten
zur letzten Anzapf stelle eine weitere dritte Anzapfstelle vorgesehen werden. Dem
Grunde nach können noch mehr Anzapfstellen vorgesehen sein. Vorzugsweise ist jedoch
nur eine erste Anzapfstelle am Ende des Innenraumes und eine zweite als Rauchgasaustritt
aus dem Kessel vorgesehen.
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Vorzugsweise führen die Leitungen von den Anzapfstellen zu einem Rauchgasreiniger,
von wo sie zum Verbraucher, z.B.
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einem Trockner, führen können.
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Ein Kessel nach der Erfindung einschließlich der-Leitungen zu dem
Mischventil bzw. den Mischventilen kann als geschlossene Einheit hergestellt, versandt
und vertrieben werden, insbesondere für nicht allzu große Anlagen., Nachfolgend
werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen
erläutert.
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Fig. 1 zeigt schematisch einen Kessel nach der Erfindung; Fig. 2 zeigt
im wesentlichen den gleichen Kessel wie Fig. 1, jedoch mit einer anderen Schaltung
der Anzapfleitungen.
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Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Kessel entspricht bis auf
die
für den Erfindungszweck grössere Auslegung der Feuerung im wesentlichen den Kesseln
nach den deutschen Offenlegungsschriften 25 34 093 und 25 50 410 der Anmelderin.
Er besitzt eine Feuerungsmulde 1, welcher mittels einer Förderschnecke 2 Brennstoff,
zoB. in Form von Holzabfällen, zugeführt wird. Die Verbrennungsluft wird von einem
Gebläse 3 geliefert, welches über die Leitung 4 Verbrennungsluft einer ringförmigen
Luftkammer 5 zuführt, die die Feuerungsmulde 1 umgibt. Eine weitere Zweigleitung
6 für Verbrennungsluft führt diese Luftdüsen 7 in einem gemauerten Feuerraum 8 zu,
wo diese Verbrennungsluft als Sekundärluft wirkt und einen guten Ausbrand gewährleistet.
Der mit Stampfmasse ausgekleidete Feuerraum 8 ist nach, oben durch den hier als
ersten Zug bezeichneten Innenraum 9 eines zylindrischen Heizschlangenrohrmantels
10 verlängert. Oberhalb des Rohrmantels 10 werden die Rauchgase radial nach aussen
und nach unten in einen zweiten Zug 11 umgelenkt. Am unteren Ende des Zuges 11 werden
die Rauchgase wiederum nach oben in einen dritten Zug 12 umgelenkt, der vom zweiten
Zug durch einen weiteren Rohrschlangenmantel 13 getrennt ist. Aussen ist der zweite
Zug 12 durch den Kesselmantel 14 begrenzt. Der Rauchgasabzug 15 entspricht dem Raminanschluß
bei den vorbekannten Kesseln Nach oben ist der Innenraum 9 durch einen Wärmeisolierten
Deckel
16 abgeschlossen.
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Die erwärmte Wärmeträgerflüssigkeit sei im Ausführungsbeispiel ein
Thermoöl, welches über die Leitung 17 zu einem ersten Verbraucher V1 strömt, wo
das Thermoöl abgekühlt wird, um.dann durch die Leitung 18 wieder den Rohrschlangen
des Kessels zuzuströmen. Eine Umwälzpumpe 19 gewahrleistet den Zwangsumlauf des
Thermoöls.
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Soweit bisher im Rahmen des Ausführungsbeispiels besch-rieben, ist
der Aufbau des Kessels an sich aus den beiden oben genannten Offenlegungsschriften
der Anmelderin bekannt.
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Gemäß der Erfindung ist der Rauchgasabzug 15 als letzte Anzapfstelle
ausgebildet. Ferner besitzt der Kessel ausser dem Rauchgasabzug 15 am Ende des dritten
Zuges 12 des Kessels einen weiteren Rauchgasabzug 20 im Deckel 16, also am oberen
Ende des vom Innenraum des innersten Rohrschlangenmantels 10 verlängerten Feuerraumes
oder ersten Zuges', wo der ist Brennstoff gerade ausgebrannt ist und einen dritten
Rauchgasabzug 21 am unteren Übergang vom ersten Zug in den zweiten Zug des Kessels.
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Vom Rauchgasabzug 15 führt die Leitung 25 zu einer Ringleitung 24
für die Rauchgase, während vom zweiten Rauchgasabzug 20 eine Leitung 23 zu dieser
Ringleitung führt.
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Von dem dritten Abzug 21 führt eine Leitung 26 ebenfalls zu der Ringleitung.
Die Ringleitung ist jeweils zwischen den zwei Anschlußstellen der Leitungen 23,
25 und 26 mit Drosselklappen 28 versehen. Jeweils zwischen zwei Drosselklappen 28
liegt dann eine der drei Leitungen 29, 30 und 31 zu drei Verbrauchern V2, V3 und
V4 für heisses Rauchgas, also z.B. zu drei Holztrocknern. In jeder der drei Leitungen
29, 30 und 31 liegt noch ein Saugzuggebläse 34.
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Während die Rauchgase aus dem ersten Abzug 15 mit 570 K austreten,
treten sie aus dem zweiten Abzug 20 mit 1000 K aus und aus dem dritten, mittleren
Rauchgasabzug 21 mit 720 K. Vorteilhaft liegen weitere Drosselklappen in den Rauchgasleitungen
23, 25 und 26, um dadurch auch den Anteil der an den verschiedenen Stellen entnommenen
Rauchgase regeln zu können.
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Mittels des beschriebenen Kessels ist es möglich, jeden der drei Verbraucher
V2, V3 und V4 mit auf eine gewünschte Temperatur zwischen 570 K und 1000 K eingeregelter
Temperatur zu versorgen.
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Wenn nicht alle drei Verbraucher von heissem Rauchgas mit Rauchgas
von gleicher Temperatur beaufschlagt werden sollen, wird allerdings durch die Auswahl
einer bestimmten Rauchgastemperatur und -Menge für den einen Verbraucher die
Rauchgaszufuhr
zu den anderen beiden Rauchgasverbrauchern ebenfalls in gewissem Umfang mitbestimmt.
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Die in Fig. 2 gezeigte Anlage stellt die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dar. Der eingesetzte Kessel entspricht in seinem Aufbau dem Kessel
gemäß Fig. 1. Er ist daher hier nicht näher beschrieben. Auch bei diesem Kessel
wird ein Verbraucher V1 mit -Thermoöl beaufschlagt, welches in den Heizschlangenwicklungen
des Kessels auf die erforderliche Temperatur erwärmt wird.
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Auch beim Kessel nach Fig. 2 sind ein erster Rauchgasabzug 15 und
ein zweiter Rauchgasabzug 20 in gleicher Position wie gemäß Fig. 1 vorgesehen, nicht
jedoch ein dritter Rauchgasabzug. Die Rauchgasleitung 40 vom Abzug 15 und die Leitung
41 vom Rauchgasabzug 20 sind bei 44 vereinigt In jeder der zwei Leitungen 40 und
41 liegt eine -schematisch angedeutete Drosseleinrichtung, wie z.B. eine Drosselklappe.
Dadurch kann der Mischstelle 44 Rauchgas einer beliebigen Temperatur zwischen 570
K und 1000 K zugeführt werden. Von der Mischstelle 44 wird das temperaturgeregelte
Rauchgas einem Zyklonabscheider 45 zugeführt. Dieser muß nun zumindest dann, wenn
die-Entnahme von Rauchgas mit der Spitzentemperatur nicht vorgesehen ist, nicht
mehr hochtemperaturfest ausgebildet sein. Hier genügt ein einfacher Zyklonabscheider
aus Stahl. Dem Abscheider 45 ist ein Saugzuggebläse 46 nachgeschaltet, welches die
im Abscheider 45
gereinigten Rauchgase über eine Leitung 47, an
welche mittels eines Absperrventils 48 eine Abzweigung zu einem Kamin 49 anschließt,
einem Verbraucher V2 für heisses Rauchgas zuführt. Die Leitung 47 führt über eine
Drosseleinrichtung 51 zu dem Verbraucher V2. Zur Reduzierung der Rauchgastemperatur
in der heissesten Leitung 41 wird ein Teil der Abgase aus der Umluftleitung 50 eines
den Verbraucher V2 bildenden Trockners, die im AusfUhrungsbeispiel noch 420 K aufweisen
sollen, in die Leitung 41 vom Rauchgasabzug 20 zurückgeführt.
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Mit der gezeigten Einrichtung läßt sich praktisch jede beliebige Temperatur
noch innerhalb eines vorgegebenen Bereiches zwischen 520 K und 1000 K für das dem
Zyklonab scheider 45 zugeführte Rauchgas erreichen Dementsprechend können die Verbraucher
s2 und Va mit einem Rauchgas mittlerer Temperatur beaufschlagt werden