DE884197C - Wandauskleidung fuer einen Feuerraum eines Wasserrohrkessels mit Rohrschlangen - Google Patents

Wandauskleidung fuer einen Feuerraum eines Wasserrohrkessels mit Rohrschlangen

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DE884197C
DE884197C DEN99A DEN0000099A DE884197C DE 884197 C DE884197 C DE 884197C DE N99 A DEN99 A DE N99A DE N0000099 A DEN0000099 A DE N0000099A DE 884197 C DE884197 C DE 884197C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B21/00Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
    • F22B21/34Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from water tubes grouped in panel form surrounding the combustion chamber, i.e. radiation boilers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Wandauskleidung für einen Feuerraum eines Wasserrohrkessels mit Rohrschlangen Es ist bekannt, den Feuerraum eines Wasserrohrkessels anstatt nur mit gewöhnlichem Mauerwerk mit Siederohren auszukleiden. Dadurch gewinnt man eine Steigerung der Wärmeübertragung zufolge der Strahlung der Flammen und der Feuerungs, vorrichbung selbst, z. B. eines Wanderrostes @odAgl.
  • Ausgezeichnet wird heutzutage diese Aufgabe durch das Auskleiden des, Feuerraumes mit Rohrschlangen gelöst, weil jeder Teil der Begrenzungsflächen des Feuerraumes mit ihnen bekleidet werden kann. Damit aber diese Rohre ,gut -und zuverlässig gekühlt werden, muß man im allgemeinem. für zwangsläufigen Umlauf sorgen. Man kann Rohrschlangen ganz beliebiger Form benutzen, denn, man braucht sie nicht einem natürlichen Umlauf an; zupassen.
  • Solche heute als betriebssicher anerkannten Anlogen haben aber den Nachteil, daß .sie kostspielige Pumpen, Antriebsvorrichtungen, Armaturen usw. erfordern und deshalb sowohl die Anlagekosten als auch die laufenden Betriebskosten sehr erheblich sind. Zwar sind Vorschläge gemacht worden, auch Rohrschlangen in Verbindung mit Vorrichtungen für einen natürlichen Umlauf zu benutzen, aber solche Kombinationen sind bis jetzt nur in. kleinem Maßstab und für kleine, Kessel ausgeführt worden. Durch die Erfindung wird ein Vorschlag gemacht, diesle Aufgabe billig und betriebssicher auch für industrielle Großkessel zu lösen.
  • Er ist jauch in mehrjähriger Praxis geprüft worden und hat .sich .dabei als tadellos und betriebssicher verwiesen. Die RohrschlanIgen können mit demselbenkleinen inneren Durchmesser wie er beim Zwangsumlauf üblich ist, ausgeführt werden; die Gräßenordnwng etwa. z 5 mm. Dabei ist es möglich, Rohrschlangen von dem genannten kleinen Rohrdurchmesser von i o bis 2o m Länge zu benutzen. Dies ermöglicht, kurze Verteiler und Sammler zu verwenden. Wenn. zwar dabei ;auf :deren Formgebung ,gewisse Rücksicht genommen werden muß, .um einen natürlichen Umlauf zu ermöglichen, so sind die Möglichkeiten hierfür sehr erweitert worden durch die Erkenntnis, daß man Rohrschlangen .dieses kleinen Durchmessers von iom Länge und mehr vollkommen waagerecht verlegen kann, ohne daß der Umlauf oder die Kühlwirkung der Rohrschlangen versagt.
  • Es ist also möglich, ,eine .ein, oder mehrfach gebogene Rohrschlange horizontal zu verlegen, um sie der verhältnismäßig großen Hitzezufuhr im Feuerraum. auszusetzen und trotzdem einen gut kühlenden natürlichen Umlauf durch die Rohrschlange aufrechtzuerhalten. Die Treibkraft des natürlichen Umlaufs erscheint dabei wie gewöhnlich als Unterschied zwischen der Wassersäule in einem Fallrohr und einer :oder mehreren Dampfwassersäulen in: nichtho.riz-ontalen Partien des ganzen Umlaufsystems. Diese nichthorizontalen Partien, die gewöhnlicherweise senkrecht aufwärts gehen, können dann als Teile der Rohrschlangen selbst ,oder als Teile der Rohre im Kreislauf außerhalb der eigentlichen Heizfläche ers.cheimen.
  • Die Erfindung kann als Kombination mehrerer Bestandteile bezeichnet «erden, die jede fix sich in anderem. Kombinationen zwar bekanal.t sein mögen, die aber zusammen in der vorgeschlagenen Kombination eine neue Erfindung darstellen und eine große Rehe bis jetzt unbekannter Konstruktiionsausführungem ermöglichen, von denen hier nur eine das Wesen der-Erfindung völlig klarmachende Konstruktion gezeugt wird.
  • Die verschiedenen Bestandteile der Erfindung sind i. Siederohre, die als mehrmals gebogene Rohrschlangen ausgebildet sind und einen Feuerraum so auskleiden, daß jede Rohrschlange von einer bestimmten Feuerraum,#vand zu einer benachbarten. Fenerraumwand in horizontaler Richtung übergeht und dann wiederum zur erstgenannten Feuerraumwiand in entgegengesetzter, aber immer horizontaler Richtung zurückgeht, so daß die Ecken der Wände horizontale Rohrkrümmer bilden.
  • a. Ein oberhalb der Rohrschlangen liegender Damp£abscheider, dessen Wasserraum mit einem unten angebrachten Verteiler für die Rohrschlangen durch ein Fallrohr verbunden ist, so daß das Wasser die Rohrschlangen durch seine eigene Schwere .erreicht und ein natürlicher Umlauf entstehen kann. 3. Eine Verbindung zwischen den: Auslaßenden der Rohrschlangen .und dem Dampfabscheider, gewöhnlicherweise dessen Dampfraum. Die Rohrschlangen, können .entweder unmittelbar mit dem Dampfabscheider oder mittelbar über Sammelkästen und Steig-oder Sammelrohren mit dem Dampfabscheilder verbunden sein.
  • ¢. Nichthorizontale Rohrpartien, die gewöhnlicherweise senkrecht aufwärts gehen, entweder in die Rohrschlangen selbst oder auch in 'die außerhalb der Heizfläche befindlichen Sammelkästen oder Sammelrohre, die dazu dienen, den erzeugten, Dampf schrittweise auf das Niveau des D@ampfabscheiders zu bringen und damit ,den Kreislauf zu vollenden.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
  • Fig. i ist ein. Schnitt durch deal gesamten Da@npfkessel 'dessen Feuerraum ausgekleidet werden soll; Fig. z entspricht einer Abwicklung der gesamten Auskleidung des Feuerraumes in die Zeichnungsebene.
  • In, den Figuren bedeutet q. die Stirnwand des Feierraumes mit der Feuerraumtür 16, 5 die linke Sieitenwand, 6 die Rückwand, 7 die rechte Seitenwand, 8 die Decke, 12 den Verteiler für die Rohrschlangen 9, welche den Feuerraum auskleiden und die vom Verteiler in. waagerechter Richtung ausgehen, zuerst die linke Wand 5 und die Rückwand 6 bilden und -dann die rechte Seitenwand 7, wo sie nach oben gebogen sind und die senkrechten Rohrabschnitte io bilden-. Darauf kehren sie in waagerechter Richtung längs des oberen Teiles der rechten: Seitenwand 7 zurück, bilden darauf die Rückwand 6, die linke Seitenwand 5 und schließlich die Stirnwand ¢ im .angegebenen Sinn. Die Rohrschlangen, welche den oberen Teil der Rückwand 6 bilden, sollen, lassen .dagegen den Eingang des senkrecht abwärts führenden Rauchgaskanals 17 für die Heizgase völlig frei. Sire bilden die Verkle1dwng des Einlaufs dieses Rauchgaskanals sowie der Verlängerung der Seitenwände des. Feuerraumes über diesen Einlauf und fauch des oberen Teiles i 9 der Rückwand dieses Kanals.
  • Von der Stirnwand biegen die Rohrschlangen nach oben, und bilden im weiteren mit den. horizontalen Abschnitten i i die Innenseite der Decke, uni nachher im, den Dampfabscheider 1 ¢ zu münden.
  • Der Verteiler 12 erhält Wasser aus dem Wasserraum des Dampfabscheiders 14 durch die Fallrohre 13, der untern bei denn Eintritt am Verteiler 12 einen Wasserverschluß bildet. Jedenfalls ist :der niedrigste Punkt des Fallrohres niedriger angebracht als die untere Hälfte des Verteilers, um die unveränderliche Umlaufsrichtung des Wassers und Dampfes im Rührschlangensystem sicherzustellen.
  • Das Wasser wird nämlich nicht immer mit unveränderlicher Geschwindigkeit fortlaufend in die Rohrschlangen strömen, sondern wird im allgemeinen pulsieren, wobei oft eine starke Vorwärtsströmung mit einer geringen Vorw:ärtsgeschwindigkeit oder sogar einem Rückwärtsstrom abwechseln wird.
  • Diese Pulsationen können unter gewissen Umständen Umlaufstörungen verursachen und gelegentlich das sichere Arbeiten ider Anlage :n Frage stellen. De Treibkraft des Umlaufes könnte dann ganz oder zum Teil vernichtet «erden; dies wird in erster Line durch die eben beschriebene Anordnung der Verbindung zwischen dem Fallrohr und .dem Verteiler verhütet. Statt eines Wasserverschlusses könnet: auch andere Hindernisse für den etwaig rückströmenden Dampf, z. B. Düsen oder andere Drosselvorrichtungen, Rückschlagventile od, dgl., im Fallrohr angebracht werden.
  • Diese Maßnahmen allein genügen. noch nicht. Falls die Rohrschlangen im Verteiler in verschied.er.-er Höhe angebracht werden, würde Dampf, der infolge der Pulsationen in sie eintritt, die mengenmäßi@ge Verteilung des umlaufenden Wassers zu den verschiedenen Rohrschlangen verändern. Der Dampf würde zum oberen Ende des Verteilers anstc.gen und könnte sich hier sogar in. so re'_chlicher Nierue ansammeln, daße;:eTeildesWassersverdräegt wird, bevor er in die Rohrschlangen gepreßt wird. Auf jeden Fall würde sich der Dampf am oberen Ende des Verteilers ansammeln, und die obersten Rohrschlangen würden dementsprechend nicht mit Wasser allein, sondern mit einer Mischung von Wasser und Dampf gefüllt werden, welche so wenig Wasser enthalten könnte, daß, es ganz verdampfen würde, bevor es das andere Ende der Rohrschlange erreicht, was sich rasch in Rohrbrüchen ze:;gen würde.
  • Um auch diese.- Möglichkeit zu beseitigen, ist der Verteiler 12 oberhalb der Eintrittsöffnungen der Rohrschlangen durch ein besonderes Rohr, ein sogenanntes Ableitungsrohr 15, mit dem Dampfraum des Dampfabscheiders 14 verbunden. Wenn -dieses Rohr richtig dimensioniert ist, sein Durchmesser soll immer größer als der Durchmesser jeder einzelnen Rohrschlange, aber im allgemeinen kleiner als der der entsprechenden Fallrohre sein, ist es. imstande, jede in den Verteiler zufällig oder periodisch rückströmende Dampfmenge zum Dampfabsch.eider 14 abzuleiten und dadurch sowohl die Unveränderlichkeit des Umlaufes als auch die gleichmäßige Verteilung des Umlaufwassers auf die verschiedenen Rohrschlangen sicherzustellen.
  • Es kann auch bei plötzlicher Druckabsenkung im Dampfkessel neuer Dampf im Fallrohr oder Verteiler einfach durch Selbstverdampfung des Kesselwassers entstehen. Auch dieser Dampf kann selbstverständlich störend wirken, aber er wird in gleicher Weise, wie oben beschrieben, durch das Ableitungsrohr 15 entw=eichen. Ein solches Rohr ist auch bei horizontal oder geneigt angeordnetem Verteiler in. ähnlicher Wei-e von Nutzen.
  • Im abwärts führenden Rauchgaskanal 17 ist ein Berührungsverdampfer l'Strömungsverdampfer) angebracht. Er besteht aus Rohrschlangen, die vom Verteiler 2 t gespeist werden und in einen Sammler 22 münden. Der Verteiler 2t erhält umlaufendes Wasser aus dem Fallrohr 2o, und das Steigrohr 23 führt das Dampf-Wasser-Gemisch aus dem Sammler 22 in den Dampfabscheider 14. Die Rohrschlangen im Rauch;gaskanal 17 sind, wie aus der Zeichnung ersichtlich, zur Ra@uchgasrichtung im Gegenstrom angeordnet. Dadurch wird .erreicht, daß die dem Verteiler zunächst gelegenen Rohrabschnitte dem @crets abgekühlten Rauchgas ausgesetzt sind. Diese Abschritte erhalten deshalb einen kleineren Anteil der totalen Wärmeübertragung auf die Heizfläche als die .anderen Abschnitte dieser Rohrschlange. Daraus folgt, daß@ die größte Dampfbildung in den dem Sammler 22 zunächst gelegenen Rohrabschnitten erfolgt. Hierdurch wird nach Möglichkeit ein Zurückströmen des Dampfes in den Verteiler vermieden. Wegen plötzlicher Dampfentwicklung im Fallrohr und Verteiler durch plötzliche Druckschwankungen im Dampferzeuger hat der Verteiler 21 ebenso wie die o,benerwähnten Verteiler R ein nicht weiter dargestelltes Ableitungsrohr.
  • Wie vorher beschrieben, sind die Verw-endmigsmäglichkeiten der vorliegenden Erfindung mit der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung bei weitem nicht erschöpft; die auf der Erfindung beruhenden Konstruktionsmöglichkeiten sind praktisch unbegrenzt. Bei Großkesseln kann man z. B. nicht sämtliche, Begrenrungsflächen mit einem einzigen Rohrschlangensystem decken, sondern man kann mehrere Systeme dazu in mehreren Kombinatione.n verwenden, wobei jedes System seinen eigenen Verteiler, sein eigenes Fallrohr und Ableitungsrohr usw. hat. Man kann auch die Rohrschlangen, nachdem sie zur Verkleidung zweier Wände und,'bder der Decke gedient haben, in einen Berührungsverdampfer münden lassen, der in einem aufwärts oder abwärts gehenden Rauchgaskanal verlegt ist.
  • Ein wichtiges Anwendungsbeispiel der Erfindung ist das Auskleiden des Feuerraumes von Kesseln älterer Bauart mit Robrschlangensystemen, wodurch der Wirkungsgrad. der gesamten Kesselanlage erheblich gesteigert werden kann.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Wandauskleidung für einen prismatischen Feuerraum eines Wasserrohrkessels, bestehend :aus Siederohren, die als Rohrschlangen ausgebildet sind, in welchen Wasser oder eine andere Flüssigkeit verdampft wird und welche für natürlichen Umlauf angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rohrschlange wenigstens zwei benachbarte senkrechte Feuerraumw ände auskleidet, so daß sie vorn .einer Wand zur ,anderen wenigstens zweimal in ein.-ander @entgegengesetzte, .aber immer waagerechte Richtungen übergehen und außerdem vorn einem gemeinsamen Verteiler ausgeh en, der durch wenigstens ein Fallrohr mit dem Wasserraum eines höher gelegenen Dampfabscheiders unmittelbar verbunden ist, und daß gleichzeitig die anderen Enden der Rohrschlangen unmittelbar oder mittelbar mit demselben Dampfabscheider. gewöhnlicherweise mit dessen Dampfraum, verbunden sind, so :daß ein geschlossener Kreislaiuf gebildet wird, der ,sowohl horizontale als ,auch nichthorizontale Partien enthält, und feie Treibkraft dieses Umlaufs. wenigstens zum größten Teil. aus der Druckdifferenz zwischen der Wassersäule im Fallrohr und den Dampfwassers:äulen in den dampfführenden, nichthorizontalem Teilen des Kreislaufes besteht.
  2. 2. Wandanskleidung für einen: prismatischen Feuerraum nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler, von dem die Siederohre ausgehen, mit dem Dampfabscheider verbunden ist, teils durch wenigstens ein: Fallrohr, dessen niedrigster Punkt nicht .oberhalb des unteren, Teiles, des Verteilers verlegt ist, tei1.s auch ,oberhalb der Anschlußpunkte der Rohrschlangen an den Verteiler durch ein außerhalb der eigentlichen Heizfläche gelegenes Ableitungsrohr, wobei dieses Ableitungsrohr so angeordnet und :dimensioniert ist, daß es leicht und :ohne nennenswerten Widerstand solche Dampfmengen, welche periodisch :oder zufälligerweise xn den Verteiler :gekommen sind, in den Diampfraum des Diampfabscheiders abzuleiten vermag,entweder unmittelbar oder ,durch irgendeinen anderen dampfführenden Teil .des Kreisumlaufsystems, der nicht unter dem Dampfabscheider verlegt ,ist.
  3. 3. Wandauskleidung für einen prismatischen Feuerraum nach Anspruch 2, dadurch .gekennzeichnet, daß das Fallrohr mit ein Zurückströmen .des Dampfes verhindernden Vorrichtungen, w!eWasservers:chlulB, Drosselvorrichtung, Rückschlagventil @od. dgl., ,ausgerüstet ist, wodurch noch sichergestellt wird, daß der in den Vert&,ler zufällig oder periodisch gelangende Dampf gezwungen wird, das Ableitungsrohr aufzusuchen, statt weiter zu den senkrechten Partien des Fallrohres zu strömen und damit Umlaufstörungen zu bewirken.
  4. 4. Wandauskleidung für einen prismatischen Feuerraum na:ch Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die als Rohrschlangen ausgebil-:dete;n Siederohre., :die wenigstens zwei senkrechte Wände in dem Feuerraum auskleiden, auch die innere Seite der Decke des Feuerraumes auskleiden. Angezogene Druckschriften: M ü n z i n g e r : »Dampfkraft«, 2. AufL, S. 2 58, Abb. 439, Berlin 1933.
DEN99A 1944-11-14 1949-11-01 Wandauskleidung fuer einen Feuerraum eines Wasserrohrkessels mit Rohrschlangen Expired DE884197C (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1110667B (de) * 1953-01-19 1961-07-13 Metallgesellschaft Ag Erhitzer fuer Fluessigkeiten, die hoeher sieden als Wasser und die als Waermeuebertraeger verwendet werden

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1110667B (de) * 1953-01-19 1961-07-13 Metallgesellschaft Ag Erhitzer fuer Fluessigkeiten, die hoeher sieden als Wasser und die als Waermeuebertraeger verwendet werden

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