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Feuerung, insbesondere für Dampfkessel In gewissen Kraftanlagen ist
es erforderlich, zur Deckung von Leistungsspitzen sogenannte Spitzenkessel aufzustellen.
Sollen diese Kessel den ihnen zugedachten Zweck erfüllen, dann müssen sie so ausgebildet
sein, daß sie sofort nach Eintritt der Leistungsspitze die Dampflieferung aufnehmen
können. Hinderlich dafür ist der Umstand, daß die für die Verbrennung erforderliche
Luft bei den bekannten Dampfkesseln zur Zeit der Wiederinbetriebnahme nicht vorgewärmt
werden kann, weil der von der Luft durchströmte Rauchgasvorwärmer noch kalt ist.
Die Zündung und Verbrennung wird infolgedessen, insbesondere in mit Heizfläche ummantelten
Feuerräumen, sehr verzögert, so daß die Dampflieferung verspätet einsetzen wird,
was unangenehme Betriebsstörungen zur Folge haben kann.
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Dieser Übelstand soll gemäß der Erfindung dadurch vermieden werden,
daß in der Feuerung ein Wärmespeicher eingebaut ist, welcher Wärme durch die Rauchgase
erhält und durch welchen zum Zwecke der Vorwärmung bei Wiederinbetriebsetzung der
Feuerung die ganze oder ein Teil der Verbrennungsluft strömt. Auf diese Weise wird
erreicht, daß im Augenblick der Einschaltung der Feuerung auch vorgewärmte Verbrennungsluft
zur Verfügung steht.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen unmittelbar befeuerten
Lufterhitzer vorzusehen, der entweder fahrbar ist oder durch ein Kanalsystem mit
allen in Frage kommenden Kesseln verbunden wird. Diese Einrichtung hat aber den
Nachteil, daß der Lufterhitzer zuerst in Betrieb gesetzt werden muß, wenn vorgewärmte
Luft für das Anheizen eines Kessels erforderlich ist. Damit würde aber die wichtige
Forderung einer schnellen Betriebsbereitschaft nicht erfüllt, die für Spitzenkessel
von großer Wichtigkeit ist. Auch würde das Unterbringen der Verbindungskanäle der
einzelnen Kessel bei einem besonderen Luftvorwärmer recht schwierig sein, ja sogar
unmöglich wegen des in solchen. Anlagen meist herrschenden Raummangels. Dazu kommt,
daß derartige Kanäle- eine erhebliche Länge haben müßten, so daß sich die im Vorwärmer
vorgewärmte Luft beim Strömen zu den Kesseln so stark abkühlen würde, daß die Einrichtung
verfehlt wäre. Diese Mängel weist die Erfindung nicht auf. Die Einrichtung nach
der Erfindung ist billig, schnell betriebsbereit, einfach in der Schaltung, arbeitet
fast ohne Wärmeverluste und beansprucht keine besondere Bedienung. Es sind auch
bereits besondere direkt befeuerte steinerne Wärmespeicher vorgeschlagen worden,
die zu Zeiten schwacher Belastung der mit Hochofengas befeuerten Kesselanlage mit
dem verfügbaren Überschußgas beheizt werden sollen.
Zu Zeiten großen
Dampfbedarfs soll dann diesem Speicher die Wärme durch Erhitzung der Brennluft entzogen
werden, um die Leistungsfähigkeit des Kessels während der Spitzenzeit zu steigern.
Es sollen hierdurch besondere kohlebeheizte Spitzenkessel überhaupt vermieden werden.
Der Erfindungsgegenstand bezieht sich gerade auf derartige Spitzenkessel und bezweckt
eine Wärmespeicheranordnung zur Erleichterung ihrer Wiederinbetriebnahme. Der fest
eingebaute Wärmespeicher soll während des Betriebes des Spitzenkessels durch die
Rauchgase erhitzt werden. Irgendeine besondere Feuerung, etwa in der Art des Überschußgases,
ist bei diesen Wärmespeichern nicht vorgesehen. Auch bei dieser vorbekannten Einrichtung
müßte ein Kanalsvstem vorgesehen sein, bei dem der Nachteil bestände, daß die vorgewärmte
Luft in den Kanälen sich abkühlen würde, so daß der Zweck verfehlt wäre. Der Wärmespeicher
gemäß der Erfindung arbeitet fast verlustfrei ist einfacher und schneller betriebsbereit
sowie billiger in Anschaffung und Betrieb.
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Die Speicherkörper können z. B. in den Schornstein oder den Fuchs
einer Feuerung derart eingebaut sein, daß sie während des Betriebes durch die Abgase
erhitzt und durch gute Wärmeisolierung und Absperren von den Gaskanälen vor Wärmeverlusten
während- des Stillstandes geschützt werden. Je nachdem, ob sie als Regeneratoren
oder Rekuperatoren oder als eine Vereinigung beider ausgebildet sind, ist eine Rauchgasumführung
während des Anheizens nötig.
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In gewissen Fällen ist es zweckmäßig, hinter den Speicherkörpern noch
Heizfläche, z. B. noch Kesselheizfläche, Ekonomiser oder Luftvorwärmer vorzusehen.
Dadurch kommt man mit kleineren Wärmespeichern aus, weil sie auf höhere Temperatur
erhitzt werden. Auch die Wärmeverluste werden wegen der kleineren freien Mantelfläche
der Wärmespeicher geringer. Sind außerdem noch die üblichen Luftvorwärmer vorhanden,
so ist es vorteilhaft, den Luftvorwärmer und den Wärmespeicher luftseitig hintereinanderzuschalten.
Auf diese Weise kommt man mit einem Ventilator aus und kann außerdem bei entsprechender
Ausbildung die Verbrennungsluft auch im Dauerbetriebe durch die Speicher leiten
und höher vorwärmen als mit dem eigentlichen Luftvorwärmer allein.
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In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
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Die Abb. i und a stellen einen Dampfkessel mit Wanderrostfeuerung
dar, und zwar zeigt die Abb. 2 einen Schnitt nach einer Ebene BB der Abb. i. Der
Feuerraum i wird einerseits umschlossen von dem Rohrbündel z, andererseits von einer
die Feuerraumwand 3 bekleidenden Kühlrohrreihe . f. Die Brennstoffzufuhr erfolgt
durch den Wanderrost 5. Die Heizgase strömen nach Verlassen der Kesselzüge durch
die Klappen 6 in einen abwärts gerichteten Zug. Dieser Zug besteht aus drei parallelen
Schächten, wobei in den beiden außenliegenden Schächten die vorgeschlagenen Wärmespeicher
7 untergebracht sind. Der mittlere Zug bildet einen Leerzug. Im normalen Betriebe
ist der Eintritt für die Heizgase in den Leerzug io durch Klappen verhindert. Die
Heizgase müssen die Wärmespeicher 7 durchströmen und gelangen durch weitere Klappen
i i in einen aufwärts gerichteten Zug, in welchem der übliche Speise-\vasservorwärmer
12 und Luftvorwärmer 13 vorgesehen sind. Nach Verlassen des Luftvorwärmers 13 ziehen
die Rauchgase durch den Schornstein 14 ins Freie ab. Während des Betriebes werden
also die Wärmespeicher 7 so lange von den Rauchgasen Wärme aufnehmen, bis sie die
käuchgastemperatur erreichen. Beim Stillsetzen des Kessels werden alle Klappen,
die die zum Wärmespeicher führenden Öffnungen beherrschen, geschlossen (so auch
die Klappen 6 und i i), so daß die aufgespeicherte Wärme nicht entweichen kann.
Zweckmäßig ist es auch, sämtliche Wandungen, die die Speicherkörper umgrenzen, aus
gutem wärmeisolierendem Material herzustellen, damit die Abstrahlungsverluste möglichst
gering bleiben.
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Soll der Kessel in Betrieb genommen werden, so bleiben zunächst die
Rauchgasklappen 6 und i i geschlossen, so daß die Wärmespeicher aus dem Rauchgasstrom
ausgeschaltet bleiben. Die Klappen, die zum Leerfuchs io führen, werden geöffnet,
wodurch es den Rauchgasen ermöglicht wird, unter Umgehung der Wärmespeicher unmittelbar
zum Ekonomiser und Luftvorwärmer zu gelangen.
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Im normalen Betrieb wird die Verbrennungsluft durch den Ventilator
15 angesaugt und dem Luftvorwärmer 13 zugeführt, aus welchem sie durch die Leitung
16 über die Klappe 17 der Feuerung zugedrückt wird. Um bei Inbetriebsetzung der
Feuerung die Verbrennungsluft in den Wärmespeichern 7 vorwärmen zu können, ist ein-
besonderer Ventilator 18 vorgesehen, der Luft durch die erwähnten Speicher hindurch
ansaugt und mittels der Luftleitung icg der Feuerung zuführt. Hierbei kann die Anordnung
so getroffen sein, daß der Ventilator 18 Frischluft ansaugt, und zwar auf dem Wege
über die Klappen 20, 21 und 2z; die Klappe 17 der Leitung 16 muß dann geschlossen
bleiben. In gewissen Fällen kann es indessen zweckmäßig sein; die Luft in üblicher
Weise durch den Luftvorwärmer 13 zu führen, aus welchem
der Ventilator
18 die Luft durch die Speicher ; hindurch ansaugt. In diesem Falle müssen die Klappen
17 und 2o geschlossen sein. Die zuletzt genannte Schaltung wird insbesondere deswegen
vorzuziehen sein, weil nach kurzer Betriebszeit die Luft auch schon im Vorwärmer
13 um einen gewissen Betrag vorgewärmt wird, bevor sie mit den Wärmespeicherkörpern
7 in Berührung kommt. Auf diese Weise hält der Wärmevorrat der Speicherkörper länger
vor, und die Verbrennungsluft kann längere Zeit hindurch auf die erwünschte hohe
Temperatur erhitzt werden.
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Für die Aufwärmung der Speicherkörper steht meistens reichlich Zeit
zur Verfügung (wenn erwünscht, die ganze Betriebsperiode), nicht aber für die Erwärmung
der Verbrennungsluft während des Anheizens. Um eine möglichst günstige Wärmeübertragung
von den Speichern auf die Luft zu erzielen, kann eine Ausführung getroffen werden,
wie sie in den Abb. 3 bis 6 dargestellt ist. Von diesen Abbildungen zeigt die -AM.
3 einen Schnitt nach der Ebene A.-1 und die Abb. 6 einen Schnitt nach der Ebene
CC der Abb. 4, während die Abb. @ einen Schnitt DD der Abb. 3 wiedergibt.
Wie die genannten Abbildungen zeigen, sind mehrere Wärmespeicher 7 vorgesehen. die
hintereinander von den Rauchgasen bespült werden. Da die Luft gleichfalls die Wärmespeicher
nacheinander durchströmen muß, wird sie gegenüber der Anordnung nach den Abb. r
und :2 auf längerem Wege der Beeinflussung durch die Wärmespeicher ausgesetzt und
demnach intensiver erwärmt werden können.
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Unterhalb der Obertrommel 23 (Abb. 3 sind die Heizgase bestrebt, die
Kesselzüge zu verlassen. Sie finden auf der ganzen Breite des Kessels Öffnungen
24 vor, die durch Klappen 25 absperrbar sind. Den Rauchgasen bieten sich
zwei parallel geschaltete Wege. Der eine führt durch den abwärts gerichteten Leerzug
26 unter Umgehung der Wärmespeicher zu den in üblicher Weise vorgesehenen Speisewasser-
und Luftvorwärmern. Der andere Weg führt ebenfalls durch einen abwärts gerichteten
Leerzug 27 über die Klappen 28 zu den Wärmespeichern. Die Wärmespeicher werden nun
in vier Zügen von den Rauchgasen durchströmt, bis sie zu der Klappe 29 gelangen,
aus welcher sie zu den Vorwärmern abziehen können. Durch entsprechende Einstellung
der verschiedenen Klappen kann einerseits die ganze Rauchgasmenge durch die Vorwärmekörper
7 geschickt werden (in diesem Falle müssen die zum Leerfuchs 26 führenden Öffnungen
24 durch die darin befindlichen Klappen 25 abgeschlossen ,werden, während die Klappen
in der Öffnung zum Leerzug 27 sowie die Klappen 28 und 2() geöffnet werden müssen),
andererseits kann die Rauchgasführung so bewerkstelligt werden, daß ein Teil der
Rauchgase durch die Speicher, der andere Teil gleichzeitig durch den Leerzug 26
unmittelbar zu den Vorwärmern strömt. Wird die Feuerung abgestellt, so müssen die
vor und hinter dem Speicher angeordneten Klappen 28 und 2g geschlossen werden, so
daß der Speicher vor dem Schornsteinzuge bewahrt wird. Zum f_fiberfluß kann dann
noch die Klappe 30 geöffnet Zverden, die den Leerzug 27 in gleicher Weise
wie den Leerzug 26 mit dem Abzug der Rauchgase verbindet.
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Soll der Kessel in Betrieb genommen werden, so wird die Luft durch
das Rohr 31
entweder aus der Atmosphäre oder aus dem üblichen Luftvorwärmer
angesaugt, hintereinander durch alle vier Speicherzüge geführt und in die Feuerung
geleitet.
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Die Abb.7 und 8 zeigen schließlich eine Ausführung, bei welcher die
Rauchgase und die vorzuwärmende Luft verschiedene Seiten der Speicherkörper umspülen.
Die Verbrennungsluft durchströmt die als Hohlkörper ausgebildeten Speicher, während
die Rauchgase die Speicherkörper von außen umspülen. Die Luft, die entweder dem
Luftvorwärmer3 oder aus der Atmosphäre entnommen werden kann, strömt zunächst in
die Sammelkammer 34. Aus dieser gelangt sie in die hohlen Speicherkörper 33 und
aus diesen über die Sammelkammer 35 in die Leitung 36, welche die Verbrennungsluft
der Feuerung zuführt. Die Heizgase können wieder entweder nur durch den Leerzug
37 oder nur durch den Speicherzug 38 geleitet werden. Durch eine entsprechende Einstellung
der Klappen kann indessen auch die Rauchgasführung so bewirkt werden, daß ein Teil
der Rauchgase durch den Leerzug der anderen Teile gleichzeitig durch den Speicherzug
strömt. Der Vorteil der Anordnung nach Abb. 7 und 8 besteht darin, daß die vorzuwärmende
Luft nicht durch Flugasche verschmutzt wird, die sich während des Aufheizens durch
die Rauchgase in den Speicherkörpern absetzt. Ferner kann der Speicher leichter
luftdicht ausgeführt werden, so daß es unschwer möglich ist, mit einem einzigen
Ventilator die Luft sowohl durch den üblichen Luftvorwärmer als auch durch den Speicher
zu drücken. Ein weiterer Vorteil ist noch darin zu sehen, daß bei schwacher Belastung
oder auch in anderen Bedarfsfällen die Verbrennungsluft auch im normalen Betriebe
dauernd höher aufgewärmt werden kann als bei einer Ausführung nach den Abb. r bis
6, indem man die ganzen oder einen Teil der Rauchgase sowohl durch den Speicher
als auch durch den Luftv orwärmer strömen läßt.