DE857684C

DE857684C - Heizkessel mit von einem Wassermantel umgebener Verbrennungskammer

Info

Publication number: DE857684C
Application number: DEP39874A
Authority: DE
Inventors: John Anders Rydberg
Original assignee: Gustavsbergs Fabriker AB
Current assignee: Gustavsbergs Fabriker AB
Priority date: 1948-01-30
Filing date: 1949-01-31
Publication date: 1952-12-01
Also published as: DE868506C; US2619942A; US2619941A; DE861914C; DE861461C; US2608956A

Description

Heizkessel mit von einem Wassermantel umgebener Verbrennungskammer Der Gegenstand der Erfindung betrifft einen Heizkessel mit von einem Wassermantel umgebener Verbrennungskammer und einem Heizkanalsystem, das mit dieser Verbrennungskammer verbunden ist und bei dem an die Wasserräume des Heizkessels angeschlossene wassergefüllte Blechwände die Rauchgase vor ihrem Austritt in den Rauchgasabzug, z. B. einen Schornstein, in einer zickzackförmigen Schlinge führen.
Man hat feststellen können, daß man sich bei der gebräuchlichen Ausführung der Heizkessel mit allzu niedrigen Gasgeschwindigkeiten in diesen Heizkanälen begnügt hat. Die verwendeten Gasgeschwindigkeiten sind so im allgemeinen unter 1,5 Nms/m2s (m3 Gas von o ° C je m2 Fläche und Sekunde) gelegen gewesen.
Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Anordnung bei Heizkesseln der erwähnten Art, wo die Gasgeschwindigkeit im Heizkanalsystem durch das Einsetzen eines Rauchgasventilators zwischen dem Heizkanalsystem und dem Ventilator wesentlich über die nach obigem gebräuchliche erhöht worden ist. Die Erfindung kann jedoch auch bei einem einzigen einfachen, geraden Heizkanal zur Anwendung kommen. Es wird bemerkt, daB nach dem Heizkanalsystem angeordnete Rauchgasventilatoren zwar schon früher angewendet worden sind, doch haben diese nur dazu gedient, um bei schlechtem Schornstein den Zug zu verbessern oder um besonders großen Widerstand im Rost oder der Brennstoffschicht zu überwinden. Die Gasgeschwindigkeiten in den Heizkanälen sind auch bei diesen bekannten Kombinationen unter dem oben angegebenen Werte von 1,5 Nm3/m2 s gelegen gewesen.
Mit der Erfindung beabsichtigt man, eine beträchtlich höhere Gasgeschwindigkeit in den Heizkanälen zu 'halten, da, wie man feststellen konnte, der Wärmeüberganggkoeffizient der Heizfläche dadurch größer wind und' damit die für einen bestimmten Bedarf erforderliche Größe der Heizfläche abnimmt. Es gilt jedoch auch die Relation, daß, wenn die Gasgeschwindigkeit über eine gewisse Grenze hinaus zunimmt, die Kosten der Kraft für den Ventilator schneller steigen, als die Kosten der Heizfläche sinken. E@s gibt daher eine Gasgeschwindigkeit, die am wirtschaftlichsten ist und bei der die Summe -der Betriebskosten für die Erzeugung des Zuges und der Annuität für die erforderliche Heizfläche ein Minimum ist. Man hat feststellen können, diaB diese wirtsc'haftlic'he Gasgeschwindigkeit normalerweise um 6 Nm3/m2 s herum liegt und bei in; den Preisen oder der Betriebsart eintretenden: Änderungen relativ wenig variiert. Die zusammengelegten Kosten; der Kraft für dien Ventilator und der Annuität für die Konvektionsheizfläche änderte sich jedoch nur ganz wenig um die erwähnte wirtschaftliche Gasgeschwindigkeit herum, und man hat feststellen können, daß es vom praktischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkt aus genügt, wenn die Gasgeschwindigkeit innerhalb dies Bereichs von 3 bis iG Nm3/m2s gehalten wird.
Um derartige hone wirtschaftliche Gasgeschwindigkeiten zu ermöglichen, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Heizkanal oder die Heizkanäle des Heizkessels vor dem Austritt in den Rauchgasablauf und in Verbindung mit jeder vorkommenden Richtungsänderung als Diffusoren ausgestaltet sind, damit die Geschwindigkeit des Gases vor dem Rauchgasablauf bzw. vor der Richtungsänderung herabgesetzt wird. Eine derartige Diffusorwirkung, d: n. die Umwandlung von Bewegungsenergie in Druckenergie, kann dadurch erreicht werden, daß die wassergefüllten Wände oder Zwischenwände an diel Stelle vor dem Austritt in den Rauchgasablauf bzw. an der Stelle vor den betreffenden Richtungsänderungen mit in der Strömungsrichtung des Gases verengten Enden ausgeformt werden. Das Heizkanalsystem ist dabei vorzugsweise aus planen Wasserwänden aufgebaut.
Durch die vorgeschlagene Anordnung werden die Druckverluste in dien Krümmungen auf annehmbare Werte herabgesetzt. Ohne diese Anordnung würden die zusammengenommenen Druckabfälle in den Krümmungen überwiegen, was nicht erwünscht ist, da nur die Druckabfälle durch Reibung längs diel Heizfläche wirksam zur Verbesserung dies Wärmeübergangs beitragen.
Ein nach der Erfindung ausgeführter Heizkessel wird als Beispiel auf der Zeichnung gezeigt, wo Fig. i einen Längsschnitt und Fig. 2 eine Ansicht eines Schnittes durch den Kessel, von oben gesehen, darstellt.
Der gezeigte Heizkessel hat eine Verbrennungskammer i, die z. B. einen Schacht für den Brennstoff bildet, welcher von der Decke des Kessels ein, gefüllt wird. Über dem Brennstoffschacht liegt ein wegschiebbarer Deckel 3. Die vertikalen Wände der Verbrennungskammer i bilden Wasserräume 2, 4, 41,44 von welchen die längs gerichteten, 41, 41, der ganzen Länge des Kessels entlang sich fortsetzen und die Verbindung mit den übrigen Wasserräumen des Kessels herstellen. Zwischen den quer laufenden Wasserräumen 2, 4 der Brennstoffkammer ist im Unterteil der Kammer ein Herausnehmbarer Rost 6, bestehend aus Rohren, eingesetzt, welcher wassergefüllt ist und mit den übrigen Wasserräumen des Kessels in Verbindung steht. In der hinteren Querwand 4 ist über dem Rost 6 ein Auslaß 8 für die Brennstoffgase angeordnet, durch welchen sie in einen d@ahinterliegenden Nachverbrennungs- oder Feuerraum 15 abziehen. Vor und über dem Brennstoffgasauslaß8 liegt eine eingesetzte wassergefüllte Stützbrücke 5 für den Brennstoff, durch welche bei feinzerstückeltem Brennstoff eine größere Scheidefläche 7 geschaffen wird, die zufolge der niedrigeren Gasgeschwindigkeit in ihr den Widerstand beim Gasauslauf 8 verringert.
Der Nachverbrennungsraum 15 ist zwischen die hintere Wand 4 der Brennstoffkammer un-d eine nachfolgende, ebenfalls vertikale und wassergefüllte Zwischenwand 14 verlegt. Diese Wände 4, 14 sind außerdem mit einem Paar horizontaler, wassergefüllter Leisten 12, 13 versehen, die in den Nachverbrennungsraum 15 hineinragen und dem Brennstoffgasstrom einen in einer Schlinge verlaufenden Durchgang 11 in die Nachverbrennungszone 15 gewähren. An einer geeigneten Stelle dieser Schlinge ii mündet ein Zweitlufteinlaß io ein. Durch die getroffenen Anordnungen wird die eingelassene Zweitluft mit den Brennstoffgasen gut vermischt. Zur -Regelung der Zweitluftzufuhr ist eine Klappe 9 eingesetzt.
Von der Nachverbrennungskammer 15 kommen die Rauchgase zur Konvektionsfläche des Heizkessels. Diese wird von einer Anzahl wassergefüllter, vertikaler Zwischenwände 14, 19, 36, 21, 32 gebildet, die abwechselnd vom Unterteil des Kessels hinauf- bzw. von dessen Oberteil hinterragen, so daß die Rauchgase durch die zwischen diesen gebildetere vertikalen Kanäle 40, 38, 30, 31 in einer zickzackförmigen Schlinge durchgehen, bevor sie den Kessel durch seinen Rauchgasabzug 33 über den von einem Motor 29 getriebenen Rauchgasventilator 28 verlassen. Die Raugase strömen in das Heizkanalsystem durch eine Öffnung 17 ein; die die Zwischenwand 14 oben unter der wassergefüllten und mit zweckdienlich angebrachten Reinigungstüren 18, 2o, 22 versehenen Decke 16 des Kessels freiläßt. Die einander zugewendeten Seiten ider Zwischenwände 14, 19, 36, 21, 32 sind mit vertikalen, flanschartigen Vorsprüngen 27 od. dgl. ausgerüstet, die paarweise einander gegenüberliegen und nahezu zusammenstoßen und den Raucligasstrom in miteinander parallele Teilströme aufspalten.
Zur Ermöglichung hoher wirtschaftlicher Gasgesohw-iridigkeiten sind die Raiichgaskanäle 40, 38, 30, 31 des Kessels im Zusammenhang mit jeder vorkommenden Richtungsänderung 37, 23, 35, 25, cl. li, beim Übergang von einer abwärts strömenden Richtung zu einer aufwärts strömenden bzw. umgekMirt, als Diffusoren 39, 24, 34, 26 ausgestaltet, so daß die Geschwindigkeit des Gases vor der Richtungsänderung herabgesetzt wird. Das ist dadurch erreicht worden, daß man die Enden 39, 24, 34, 26 der Zwischenwände an den Krümmungsstellen 37, 23. 3J5, 2,5 des Rauchgasl:analsystems verengt hat, so daß sich also dort die Rauchgaskanäle kontinuierlich erweitern und die Druckverluste für den Krümmungen zu dem oben angegebenen Zweck herabgesetzt werden.
Das gezeigte Ausführungsbeispiel des Kessels ist, was die Ausgestaltung der Heizfläche betrifft, so konstruiert, daß die oben als wirtschaftlich vorteilhaft angegebene Gasströmungsgeschwindigkeit von 3 bis io Nm.3/m2s. insbesondere von 6 Nm3/m2s oder um diesen Wert herum, in der Konvektionsfläche erreicht ist.
Der Gegenstand der Erfindung ist anwendbar sowohl bei Heizkesseln mit Brennstoffspeicher als auch bei Heizkesseln mit Öl- oder Gas- oder Kohlenstaubfeuerung und bei Heizkesseln mit verschiedenartiger Brennstoffzuführung.

Claims

PATL\TANs11YUCtiE:: i. Heizkessel mit von einem Wassermantel umgebener Verbrennungskammer und einem mit dieser verbundenen Heizkanalsystem, in welchem an die Wasserräume des Heizkessels angeschlossene wassergefüllte Blechwände die Rauchgase vor ihrem Austritt in den Rauchgasal>zug, z. B. einen Schornstein, führen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasgeschwindigkeit im Heizkanalsystem (40, 38, 30, 31) durch Anwendung eines z«-isclieti diesem und dem Schornstein eingebauten Rauchgasventilators (29) entsprechend erhöht ist, wobei der Heizkanal oder die Heizkanäle vor dem Auslaß (25) in den Rauchgasabzug und an dien Stellen (37, 23, 35) vor jeder eventuell vorkommenden Richtungsänderung als Diffusoren ausgestaltet sind, um die Geschwindigkeit des Gases vor dem Rauchgasabzug bzw. vor jeder Richtungsänderung herabzusetzen und dadurch an diesen Stellen unwirtschaftliche Druckverluste zu vermeiden.
2. Heizkessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die wassergefüllten `Fände oder Zwischenwände (14, 19, 36, 21, 32) an der Stelle des Austritts (25) in den Rauchgasabzug bzw. an den Stellen (37, 23# 35) der genannten Richtungsänderungen mit in der Strömungsrichtung des Gases verengten Enden (39, 24, 34, 26) ausgeformt sind.
3. Heizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verengten Enden (39, 24, 34, 26) der Wände oder Zwischenwände (14, 19, 36, 21, 32) nicht wassergekühlt sind.
4. Heizkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, claß die verengten Enden aus anderem Material als Blech, z. B. aus feuerfestem Material, bestehen.
5. Heizkessel nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizkanalsystem aus planen Wasserwänden aufgebaut ist.
6. Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die planen Wasserwände (14, i9, 36, 21, 32) mit flanschartigen Vorsprüngen od. dgl. (27) versehren sind:, die den Rauchgaskanal (40, 38, 30, 31) in zueinander parallele Zweigkanäle aufspalten.
7. Heizkessel nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den HeizkanäleneineRaudhgasgeschwindigkeit innerhalb des Bereiches von 3 bis io Nm3/m2 s, vorzugsweise von 6 Nm3/rn2 s herrscht. B. Heizkessel nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verbrennungskammer und Heizkanal-systern eine N achverbrennungskammer angeordnet ist.