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Wasserrohrkessel für Dampf und Heißwasser, insbesondere für mittleren
Betriebsdruck Die Erfindung betrifft Wasserrohrkessel für Dampf und Heißwasser,
insbesondere für mittleren Betriebsdruck, wie sie für Großheizungsanlagen, in Wäschereien,
in Färbereien, in der chemischen Industrie, bei Trockenanlagen usw. Verwendung finden.
Solche Kessel arbeiten mit einem Betriebsdruck von etwa r bis 6 atü bzw. einer Heißwassertemperatur
bis 16o° C und weisen eine Heizfläche von 3o bis zoo m2 auf.
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Die bisher bekannten Kessel dieser Größe und den angegebenen Betriebsdrücken
sind vor allem Flammrohrkessel, gegebenenfalls mitanschließenden Rauchrohrzügen,
für kleinere Einheiten stehende Rauchrohrkessel, beide mit oder ohne Quersiederohren,
und für große Anlagen Schrägrohrkessel mit zwei Wasserkammern.
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Diese Kessel weisen zahlreiche Nachteile auf. Abgesehen von dem großen
Platz- und Raumbedarf dieser drei Kesselarten erfordern die Schrägrohr-und die Flammrohrkessel,
soweit diese nicht frei stehend sind, umfangreiche Mauerungen, die die Anlagekosten
wesentlich erhöhen und bei der Aufstellung der Kessel und etwaigen Instandsetäungsarbeiten
viel Zeit in Anspruch nehmen und .einer oftmaligen Ausbesserung bedürfen. Ferner
ist der große Wasservnhallt der Flammrohr- und der stehenden Rauchrohrkessel nicht
immer erwünscht, weil er eine schnelle Anpassung des Kesselbetriebes an eine
rasch
wechselnde Belastung verhindert. Insbesondere erfordert das An- und Abheizen lange
Zeit. Im übrigen können die stehenden Rauchrohrkessel wegen der begrenzten zulässigen
Höhe nur bis zu etwa 25 m2 Heizfläche ausgeführt werden.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die geschilderten Mängel
dadurch zu vermeiden, daß sie in Anlehnung an die Bauarten der Sammelheizungskessel
deren Vorteile, wie einfache Herstellung, wenig Mauerung, leichter Transport und
schnelle Zusammenstellung, geringer Platzbedarf, mit denen der Wasserrohrkessel,
wie z. B. geringer Wasserinhalt, hoher Wirkungsgrad u. dgl., vereinigt. Dies wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Wände des Feuerraumes und der Rauchgaszüge
aus lotrecht stehenden, plattenförmigen Wasserkammern bestehen, die mit bekannten,
im wesentlichen lotrecht verlaufenden, henkelartig in die Rauehgaszüge hineinragenden
Wasserrohren versehen sind und mit diesen getrennte Wasserläufe bilden, die in bekannter
Weise jeder für sich an außenfliegende Sammelleitungen- angeschlossen sind. Unter
plattenförmigen Wasserkammern im Sinne der Erfindung werden Wasserkammern verstanden,
die zwei im wesentlichen parallele Wände aufweisen, deren Abstand voneinander gegenüber
der Längen- und Breitenausdehnung der Wasserkammer gering ist, so daß sich senkrecht
zu diesen Wänden langrechteckige Wasserkammerquerschnitte ergeben. Die Wände der
Wasserkammern müssen nicht eben sein, sondern können zur Versteifung oder zur Verminderung
von Wärmespannungen (Werfen) in den Kammerwänden schwach gekrümmt, gewellt, gerillt
od. dgl. sein. Zur Aufnahme des Dampfdruckes sind die genannten beiden Wände in
bekannter Weise mittels Stehbolzen miteinander verbunden. Die Anordnung der Wasserkammern
ist vorzugsweise so getroffen, daß sie zur Längsrichtung des Kessels parallel verlaufen
und die Rauchgase, von einem mittleren Feuerraum ausgehend., nach beiden Seiten
abwechselnd in, aufsteigender und fallender Richtung dem Rauchabzug zugeführt werden.
Die Wasserkammern können dabei verkürzt sein, um eine Verbindung der einzelnen Rauchzüge
herzustellen oder aber zu diesem Zwecke Durchlässe für die Rauchgaszüge aufweisen.
Weiter können in den Wasserkammern, die den Feuerraum bilden, Rohre für die Zufuhr
von Zweitluft angeordnet sein. Schließlich betrifft die Erfindung noch Einzelheiten
der Bauart der Wasserkammern und der Anordnung von Wasser-und Dampftrommeln.
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Der erfindungsgemäße Kessel kann aber ebensogut als Sammelheizungskessel
verwendet werden und verfügt in dieser Verwendung gegenüber den bekannten Heizungskesseln,
die nur einzelne Teile des Kessels nach der Erfindung aufweisen, über mannigfache
Vorteile.
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Es sind Sammelheizungskessel bekannt, bei denen die Wände des Kessels,
des Feuerraumes bzw. der Rauchgaszüge vonplattenförmigen Wasserkammern, Wassermantelteilen
od. dgl. gebildet werden. Keine dieser Wasserkammern ist jedoch mit lotrechten,
in die Rauchgaszüge hineinragenden Wasserrohren versehen. Bei einigen dieser Kessel
sind Quersiederohre angeordnet, doch ist deren Wirkung von der Wirkung der lotrechten
Wasserrohre gänzlich verschieden. In den engen Wasserrohren des erfindungsgemäßen
Kessels strömt, von den aufsteigenden Dampfblasen unterstützt, das Wasser von unten
nach oben, wodurch ein reger Wasserumlauf entsteht, wie er ohne diese Rohre oder
bei Ouersiederohren wegen der geringen Stärke der Wasserkammern keinesfalls entsteht.
Der erfindungsgemäße Kessel läßt daher eine bedeutend höhere Heizflächenbelastung
bei besserem Wirkungsgrad zu als die bisherigen Kessel. Weiter sind Wände vom Sammelheizungskessel
bekannt, die aus einem Rost von Wasserrohren bestehen, welche der Länge nach je
zur Hälfte in zwei Blechtafeln eingepreßt sind, wobei die Blechtafeln an den zwischen
den Wasserrohren befindlichen Streifen durch Vernieten miteinander verbunden sind.
Der Nachteil dieser Kesselwände besteht darin, daß die nicht gekühlten Nietreihen
einer starken Verzunderung unterliegen und rasch zu Undichtheiten führen. Soweit
die bekannten Kessel mit lotrechten Wasserrohren versehen sind, sind die wohl ebenflächigen,
aber nicht im Sinne der Erfindung plattenförmigen Wasserkammern zugleich Teile des
den Kessel umgebenden Wassermantels. Die Querschnitte dieser Wasserkammern sind
entweder hohlrechteckig oder weisen hohle oder T-Form auf, so daß sich verwickelte
Eckverbindungen der einspringenden Teile ergeben, deren Herstellung zeitraubend
ist und die bei höheren Dampfdrücken und den unvermeidlich auftretenden Wärmespannungen
leicht zu Rißbildungen führen und Gefahrenherde darstellen.
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Es sind weitere runde Sammelheizungskessel mit teleskopartig ineinandergefügten
ringförmigen Wasserkammern bekannt, von denen eine Ausführungsform ebenfalls lotrechte
Wasserrohre aufweist, die, von einer Ringkammer ausgehend, wieder in dieselbe Wasserkammer
zurückführen. Der Nachteil dieser Kessel besteht darin, daß die Ringkammern ungeteilt
und daher der Zusammenbau und der Transport erschwert sind. Diese Kessel eignen
sich nicht für höhere Dampfspannungen und sind wegen der Unteilbarkeit ihrer Wasserkammern
nur mit kleinen Heizflächen ausführbar. Ferner sind Ausbesserungen schwer vorzunehmen,
weil der Ausbau der Ringkammern große Raumhöhe erfordert.
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Bei einer anderen Ausführungsform dieser Kesselbauart ist eine große
Anzahl rohrförmiger Wasserkammern in Ringform angeordnet. Hier besteht der Mangel,
daß die zwischen den sich längs einer Erzeugenden berührenden Kammerrohren entstandenen,
einspringenden Raumecken sich rasch mit Ruß verstopfen, was neben den bekannten
Nachteilen zu einer Verringerung der Heizfläche führt.
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Ferner sei erwähnt, daß plattenförmige Taschen, die in den Feuerraum
oder in die Rauchgaszüge hineinragen, sowohl beim Sammelheizungskessel
wie
auch beim Lokomotivkessel vorgesehen worden sind.
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Gegenüber den üblichen Schrägrohrkesseln, bei denen gerade, etwa bis
30° geneigte Wasserrohre beiderseits in plattenförmige Wasserkammern münden, die
wenigstens zum Teil Wände des Rauchgaszuges bilden, vermeidet der Kessel gemäß der
Erfindung nicht nur die eingangs erwähnten Mängel, sondern weist darüber hinaus
noch den Vorteil des besseren Wasserumlaufes auf, die durch den lotrechten Verlauf
der Wasserrohre bedingt ist. Durch diesen regen Wasserumlauf werden Ablagerungen
in den Wasserrohren mit Sicherheit vermieden, so daß sich ein oftmaliges Reinigen
der Rohre oder deren Austausch erübrigt und die Wasserkammern ohne den bei Kammerkesseln
in stets großer Anzahl erforderlichen Putzöffnungen gebaut werden können.
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Schließlich ist durch die beim Sammelheizungskessel bekannte Maßnahme,
jeden Wasserkammerbauteil für sich an die Vor- und Rücklaufleitung anzuschließen,
die durch die beschriebene Anordnung und Ausbildung der Wasserrohre auch beim erfindungsgemäßen
Kessel ermöglicht wird, der Vorteil verbunden, einzelne Wasserkammern ein-und abschalten
und ihren Ausbau leicht durchführen zu können.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in mehreren beispiels-,veisen
Ausführungsformen dargestellt.
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Die Fig. i, 2 und 3 zeigen einen Dampfkessel für einen Betriebsdruck
von 6 kg/cm2 im Längs-, Quer- und Horizontalschnitt nach der Linie III-III der Fig.
2 und die Fig.4 einen Kessel für Heißwasser in zwei Ausführungsformen.
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Der in den Fig. i bis 3 dargestellte Kessel «reist zur Bildung des
Füllschachtes, des Feuerraumes und der Rauchgaszüge sechs lotrechte, in der Längsrichtung
des Kessels verlaufende, plattenförmige Wasserkammern auf, die der Reihe nach mit
i bis 6 bezeichnet sind. Zwischen diesen Längswasserkammern sind Querwasserkammern
7 bis 12 und 7' bis 12' angeordnet, die zusammen mit den Stirnflächen der Längswasserkammern
die Vorder- und Rückseite des Kessels bilden. Von den Längswasserkammern ragen lotrechte
Wasserrohre 13 henkelartig in die Rauchgaszüge hinein. Der vom Feuerraum aufsteigende
Ast der Rauchzüge ist durch mehrere Reihen von die Wasserkammern 2 bzw. 5 durchsetzende
Rauchrohre 14 mit den absteigenden, in den Rauchkanal 15, 16 mündenden Ast der Rauchzüge
verbunden. Oberhalb der Wasserrohre 13 sind die einzelnen Rauchgaszüge durch auf
Nasen 17 aufliegende Platten 18 abgedeckt und ,durch Putzdeckel i9 verschlossen
(F.ig.2). Im oberen Teil des Füllschachtes ist im Bereich des Normalwasserspiegels
eine Wassertrommel 2o vorgesehen, die durch zwei Rohre 21 mit einer über ihr befindlichen
Dampftrommel22 verbunden ist. Beide Trommeln sind parallel zur Kesselachse angeordnet
und haben gleiche Abmessungen. Die @,#'assertrommel2o ist ferner über Sammelrohre
23 an der Vorder- und Rückseite des Kessels mit den Wasserkammern 9 und i i bzw.
9' und i i' unmittelbar und mit den übrigen Wasserkammern durch die Rohre 24 bis
26 mittelbar verbunden. Die Wasserkammern i bis 8, 7', 8' und i i, 12, 11' und 12'
sind an ihrer höchsten Stelle an vier Sammelrohren 27 angeschlossen, die paarweise
vorn und hinten im Gegenstrom in die Dampftrommel 22 münden. Durch diese Anordnung
der Dampfsammelrohre 27 wird in der Dampftrommel 22 ein vollständig gleichmäßiger
Druck und dadurch in der Wassertrommel 20 ein waagerecht verlaufender Wasserspiegel
erzielt. Wasser- und Dampftrommel 20, 22 werden von einem Füllschacht 28 für festen
Brennstoff durchsetzt, das bei Verfeuerung von 01 durch eine auf Nasen 29
aufruhende Platte 30 verschließbar ist. Das Speisewasser wird bei 31 dem
Kessel und mittels des Verteilerrohres 32 den einzelnen Wasserkammern zugeführt
und der Dampf bei 33 entnommen. Zur Aufhängung der Wassertrommel 2o dienen zwei
mit ihr verschweißte Stegbleche 34, die an Träger 35, welche auf den beiden innersten
Wasserkammern 3, 4 aufliegen, befestigt sind. Die Dampftrommel wird von 'der Wassertrommel
durch den Brennstoffüllschacht 28. und die Rohre 21 getragen. Der Feuerraum bzw.
der Füllschacht ist seitlich und oberhalb der Wassertrommel mit Schamottesteinen
abgedichtet.
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Der Kessel ist mit allen erforderlichen Einrichtungen und Geräten,
wie Beobachtungs-, Ofen- und Aschentüren, Putzöffnungen, Manometer, Wasserstandsanzeiger,
Sicherheitsventilen u. dgl., versehen. Zum Durchputzen der Rauchgaszüge sind außer
den von den Deckeln i9 verschlossenen Öffnungen noch seitliche, durch Klappdeckel
36 verschließbare Putzöffnungen 37 vorgesehen. Die Anschlüsse der Wasserkammern
i bis 6 an die Verbindungs- und Verteilerrohre 24, 26 und 32 sind derart angeordnet,
daß nach Entfernung der Rohre der sich am Boden der Wasserkammern absetzende Schlamm
bzw. Kesselstein durch die Anschlußöffnungen 38 mechanisch beseitigt werden kann.
Dies ist besonders für das am stärksten der Wärmeeinwirkung ausgesetzte untere Ende
der beiden innersten Wasserkammern 3 und 4 von Wichtigkeit.
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Die mittleren Wasserkammern 2 und 5 sind mit Rohren 39 zur Zufuhr
von Zweitluft versehen.
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Der erfindungsgemäße Kessel ist zur Verfeuerung von Koks, Öl und Kohle
geeignet. Bei Koks- oder Kohlenfeuerung wird eine Aufmauerung 40 zur Lagerung des
Rostes 41 hergestellt, die von Verlängerungsrohren 42 für die Zufuhr der Zweitluft
durchsetzt ist. Die Mündungen dieser Rohre 42 sind bei Koksfeuerung verstopft, wie
die linke Seite der Fig. i zeigt, bei Verfeuerung von Kohle offen (vgl. rechte Seite
der Fig. i). Bei Ölfeuerung entfallender Rost 41 und. .die Aufmauerung4o, wie aus
der rechten Hälfte der Fig. 4. und der Mitte der Fig. i ersichtlich ist.
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Bei Heißwasserkesseln sind an Stelle der Wassertrommeln 2o den Füllschacht
bzw. Feuerraum abdeckende waagerechte Wasserkammern 43 vorgesehen (Fig. 4), die
ebenfalls von einem Brennstofffüllschacht 44 durchdrungen werden. Der Aufbau
.des
Kessels gleicht ansonsten dem des beschriebenen Dampfkessel vollständig.
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Zur Vergrößerung der Heizfläche können Doppelrauchgaszüge vorgesehen
werden. Ein solcher Kessel ist in der rechten Hälfte der Fig. q. dargestellt. Diese
Ausführungsform. ist durch die Verdoppelung der inneren Wasserkammern 3, .I besonders
vorteilhaft, weil die hinzugefügte Wasserkammer d' den heißesten Verbrennungsgasen
ausgesetzt ist und daher eine äußerst wirksame Erhöhung der Kesselleistung zur Folge
hat. Im Gegensatz hierzu kommt der hinzugefügten Wasserkammer 5' keine solche große
Bedeutung zu, so daß gegebenenfalls auf sie verzichtet werden kann.
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Die einzelnen Wasserkammern werden durch außen angeordnete Verbindungsmittel
zusammengehalten. Zu diesem Zweck weist jede Wasserkammer an der Vorder- und Rückseite
des Kessels rechtwinklig abstehende Laschen 4.5 U-förmigen Querschnittes auf, die
mittels Schrauben 4.6 gegeneinandergepreßt werden. Dadurch ist der Zusammenbau des
Kessels und der Ausbau einzelner Wasserkammern rasch und einfach durchführbar. Der
Kessel ist wie üblich mit Blech verkleidet.
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Die Wasserkammern selbst bestehen aus zwei parallel zueinander angeordneten
Blechen 47, die durch Stehbolzen 48 im .$bstand voneinander gehalten und an ihren
Rändern durch vorzugsweise U-förmigen Querschnitt aufweisende Halbrohre 49 miteinander
verbunden sind. Es ist selbstverständlich, daß die plattenförmigen Wasserkammern
auch von Blechen gebildet werden können, die nicht stets gleichen Abstand voneinander
aufweisen. So kann sich z. B. die Stärke einer Wasserkammer oben und bzw. oder unten
vergrößern oder verkleinern. Auch die Richtung der Wasserrohre 13 muß keine genau
lotrechte sein, sondern sie kann, wenn eine besondere Führung der Rauchgase beabsichtigt
wird, schräg sein. Natürlich können auch die Rauchgaszüg:e selbst anders als dargestellt
und beschrieben geführt werden, wodurch sich ergeben kann, daß die plattenförmigen
Wasserkammern eine von der Lotrechten abweichende Richtung aufweisen.
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Schließlich können zur Erzielung eines bestimmten Strömungsverlaufes
sowohl in den Rauchgaszügen als auch in den Wasserkammern Leitflächen. vorgesehen
sein.