DE960355C - Heizkessel fuer mittelbare Dampfbeheizung - Google Patents

Description

• Heizkessel für mittelbare Dampfbeheizung Die: Erfindung bezieht sich auf einen Heizkessel, in dem Heizdampf von höherem Druck erzeugt wird, der seine Wärme mittelbar durch Heizflächen an einen Dampferzeuger, einest Wärmespeicher und einen Wärmeaustauscher für niedrigeren Druck abgibt, wobei der Heizkessel für die mittelbare Dampferzeugung in Einz=_iganordnung für ortsfeste Zwecke ausgeführt ist, der aus einer Wasserrohrfeuerbüchse mit 'Verbrennungseinrichtung (Rost für feste Brennstoffe, Öl oder Gas) und einem anschließenden, etwa horizontalen, verengten. Rauchgasabzug besteht, wobei die Wasserrohre der Feuerbüchse an der Durchtrittsstelle der Rauchgase auseinandergezogen sind, um einerseits den Durchtritt der Rauchgase zum Ra.uchgaszug zu ermöglichen und andererseits auch noch einen Strahlungsschutz für die Heizfläche des Rauchgaszuges zu bilden. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die den Rauchgaszug bildende Heizfläche aus einer größeren Anzahl hintereinander und gegenläufig zueinander angeordneten Rohrschlangen mit einer Mehrzahl von Rohrsträngen für Naturumlauf für das zu verdampfende Betriebsmittel, die ebenso wie die Wasserrohre der Feuerbüchse oben an die gleichen durchlaufenden, seitlichen Sammler angeschlossen sind., besteht,

  wobei der Grundring der Feuerbüchse und die

  unteren Sammler des Rauchgaszuges wasserseitig

  nicht miteinander verbunden sind und für den

  Wasserumlauf dienen uribeheizte Fallrohre, die

  von den oberen Sammlern zu dem Grundring der

  Feuerbüchse und den unteren Sammlern des

  Rauchgaszuges führen. Auf diese "'eise besitzt

  jeder Kesselteil einen besonderen Wasserkreislauf.

  Die stark beheizten Rohre der Feuerbüchse mit

  geringerem Strömungswiderstand können auf diese

  Weise den schwächer beheizten Rohrschlangen des

  Ra,uc gaszuges mit größerem Strömungswider-

  stand und niedrigerem statischem Druckgefälle das

  Umlaufwasser nicht entziehen. und daher den Um-

  lauf riieht stören; dieser ist daher bei allen Be-

  lastungen einwandfrei.

  Die Rohrstränge der I,,ohrschlangen des Ra.uch-

  gaszuges werden erfindungsgemäß mit Steigung

  argeor:Inet, so daß sich keine Dampfblasen bei der

  pulsierenden Wasserbewe gung festsetzen können.

  die zu Dampfspaltung und Korrosionen. führen

  könnten, wobei erstere sich im Rauchgaszug

  kreuzen und kanalartige Zwischearäun:e für den

  Rpacligasdtirclitritt freigeben.

  Eil: solcher Heizkessel ist zusammen mit dem

  zugeii@,rigen Zweitkessel geeignet, die bisheriger.

  Großwasserraumkessel (Flammrohr- und Rauch-

  rohrkessel) mit Vorteil zu ersetzen.

  Die neue Bauart solcher Heizkessel besitzt

  ferner gegenüber üblichen Wasserrohrkesseln den

  weiteren Vorteil, daß die Wasserrohrfeuerbüchse

  und die Heizflächen des Rauchgaszuges in zwei

  Gruppen so unterteilt «erden können, daß jede von

  ihnen in der Merkstatt für sich hergestellt und ver-

  sandt «-erden kann. Beim Aufbau am Betriebsort

  sind für den betriebsfähigen Aufbau nur die oberen

  Samiuler des Heizkessels jeder Gruppe durch

  Flansche. Schweißen od. dgl. zu verbinden. Die

  Montage ist daher sehr erleichtert und erfordert

  nur kurze Zeit.

  Soll jedoch der vom Heizkessel mittelbar er-

  zeuge Dampf überhitzt werden, so ist eine weitere

  Verbesserung erforderlich. Diese bezieht sich auf

  die Anordnung des Überhitzers.

  Erfindungsgemäß wird der Überhitzer aus zwei

  Rohrgruppen gebildet, und zwar aus einem be-

  kannten Abgasiiberhitzer, der in einem Rohrbündel

  zusammeugefaßt ist, das hinter den Verdampfer-

  schlangen dies Rauchgaszuges. liegt, und das von

  den Rauchgasen im Gegenstrom beheizt wird, und

  einer Anzahl von Rohrschlangen, die in den

  Zwischenräumen der Verdampferrohrschlangen,

  senkrecht zu diesen, angeordnet sind und als Nach-

  überhitzer dienen.

  Die zwischen den Rohrschlangen des Rauchgas-

  zuges liegenden t'berhitzerteile strahlen z. B. beim

  I@xhbeizen. wenn sie noch nicht vom zu über-

  hit7enden Dampf durchströmt werden, ihre Wärme

  au die Wasserheizfläche ab; sie sind--also auf alle

  Fälle gegen Verbrennen gesichert.

  Durch die vorgeschlagene neuartige Schaltung

  beider überhitzerteile ergibt sich eine annähernd

  gleichmäßige Überhitzung bei den verschiedenen

  Kesselbelastungen, was besonders für Teillasten

  wichtig ist. Durch die zwischen den Verdampfer-

  rohrschlangen befindlichen Rohrstränge des Über-

  hitzers wird noch der weitere Vorteil erreicht, da8

  die Rauchgase gur d.urchwirbelt und dadurch

  gleichzeitig auch der Wärmeübergang an die Ver-

  dampferrohrschlangen erhöht wird.

  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der

  Erfindung dargestellt, und zwar handelt es sich in

  diesem Fall um die Verwendung als Heizkessel für

  mittelbare Dampferzeugung.

  Fig. i ist ein Längsschnitt des mittelbar be-

  heizten Dampferzeugers nach Schnitt a-b der

  Fig. 3 ;

  Fig.2 zeigt einen Querschnitt nach c-d-c# der

  Fig. i, und in

  Fig. 3 ist die obere Hälfte in einem Schnitt f-g

  der Fig. i dargestellt, während die untere Hälfte

  eine Ansicht des Heizkessels von oben nach Ab-

  nahme der Obertronnuel zeigt.

  Bei der mittelbaren Dampferzeugung muß der

  Druck iin Ileizkessel bekanntlich je nach der

  Dampferzeugung entsprechend höher sein als in

  der den Betriebsdampf abgehc:r_den Trommel. Wird

  der Betriebsdampf beispielsweise mit 2o atü ver-

  langt, so wird der Heizkessel iür etwa 35 at

  höchsten Betriebsdruck hergestellt.

  In den Figuren sind folgende Bezeichnungen ge-

  wählt: A ist die Wasserrohrfeuerbüchse, ß der an-

  schließende, verengte Rauchgaszug mit den Ver-

  dampferrohrsch1angen io, io', C und C' der zwei-

  teilige Überhitzer. D die den Betriebsdampf ab-

  gebende Trommel. E sind die mittelbar beheizten

  Heizkörper in dieser. Für die Beheizung der An-

  lage ist hier ein handgefeuerter Planrost F für

  feste Brennstoffe: (Steinkohle) vorgesehen.

  Die Feuerbüchse .-1 besteht aus einem recht-

  eckigen Grundrahmen i, welcher aus Röhren

  größeren Durchmessers gebildet ist. Der Feuer-

  raum der Fet;er'--üclise ist außen durch Wasser-

  rohre 2, 2' hegreilzt, und zwar verbindet Jeweils an

  der Seitenwand ein Rohr 2 die oberen Sammler 4

  bzw. .1.' mit dein Grundrahmen i, ein zweites da-

  nebenliegendes Rohr ? bildet außerdem mit einem

  Rohr 2' der anderen Seite eine Schutzdecke. Alle

  diese Rohre nehmen die Strahlwärme der Feuerung

  auf. Für den Wasserumlauf dieses Kessels sinn

  Fallrohre 6 und 6' vorhanden. Die oberen

  Sarmuler .1 und .I' sind durch Rohre 5 und 5' ver

  bunden. in welche auf der Feuertürseite gerade,

  aufsteigende @-@'asserrohre 2" einmünden, wogegen

  auf der Gasübertrittsstelle in den Feuerraum hin-

  eingezogene Wasserrohre 7 zwischen Grund-

  rahmein i und der Querverbindung 5' als Strah-

  lungsschutz für die überhitzer angeordnet sind.

  Der Rauchgaszug B wird von Rohrschlangen io

  und iö durchzogen, die von unteren Sammlern 9

  und g' zu den oberen Sammlern 4 und q.' führen.

  Diese Verdampferrol-.chla ngeii kreuzen sich. im

  dargestellten Beispiel in der Mitte des Rauchgas-

  zuges. In den Räumen zwischen je zwei Rohr-

  schenkelreilien sind die Rohrschlangen 12 des

  Überhitzerteils C untergebracht.

  Die unteren Sammler 9 und 9' des Rauchgaszuges sind durch Fallrohre 9" und 9ä mit den oberen Behältern q. und 4 für das. Umlaufwasser verbunden, so daß sich in diesen mit Hilfe der Verbindungsrohre i i der Wasserkreislauf in. den Verdampferrohrschlangen vollziehen kann.. Die beiden oberen Behälter q. lind q.' sind außerdem im Dampfraum durch Druckausgleichrohre 8 verbunden.
• Der Überhitzerteil C, weicher in den Zwischenräumen der Rohrschlangen io und iö liegt, besitzt sechs Rohrschlangen. 12 mit je acht Windungen. Zur Vergrößerung der überhitzerheizfläche ist noch der Teil C vorgesehen, der aus sechs Rohrschlangen. 13 besteht, von denen jede zickzackartig in zwei Reihen gewickelt ist, wobei diese Schlangen. 13 jeweils an die außenliegenden Rohrstränge 12 mit den Eintritts- und Aastrittsenden angeschlossen sind.
• Der Betrieb geht nun wie folgt vor sich: Die Kesseltrommel für den Betriebsdampf ist mit zwei Heizkörpern E versehen, die mit dem höher gespannten Heizdampf des Heizkessels (Erstkessel) beheizt werden. Der Heizdampf wird für jeden dein beiden Heizkörper E durch Stutzen 16 den Sammlern q. und q.' entnommen und tritt dann durch Rohr 16, durch gemeinschaftliche, mit zwei getrennt Wegen für Heizdampf und Kondensat versehene Stutzen. 17 zuerst in die oberen und dann in die unteren Stränge der Heizkörper E ein und gibt in diesen in bekannter Weis seine Kondensationswärme ab. Das Heizdampfkondensat fällt schließlich durch den Ringraum jedes Stutzens. 17 durch Leitung 18 in den Grundring i der Feuerbüchse zurück. Rohr i66 ist zum Druckausgleich zwischen den Rohrein. 16" vorgesehen.
• Der erzeugte Saudampf wird der Trommel D durch Rohr i9 entnommen und durchströmt über Sattdampfkammer 1q., wie schon vorher angedeutet, die überhitzerteileC' und C und geht dann aus dem Heißdampfkasten 15 durch Leitung 2o als überhitzter Dampf zur Verbrauchsstelle.
• In der Zeichnung ist der Schornsterinanschluß für die Abgase nicht dargestellt.
• Die Unterteilung in Feuerbüchse A und Rauchgas.zug B bringt den großen Vorteil, daß jeder Kesselteil für sich in der Werkstatt angefertigt werden kann, und der Versand, besonders nach Übersee, erleichtert und verbilligt wird. In diesem Falle werden die oberen seitlichen. Längsbehälter q. und 4 an der Baustelle vor der Betriebsaufnahme entweder durch eine Rundschweißnaht oder durch Flansche h, wie in, Fig. i punktiert gezeichnet, oder auf aridere Weise verbunden.
• Bei langflammigen Brennstoffen, z. B. Holzabfällen, kann es zweckmäßig sein, um keine zu hohe Überhitzung zu erhalten., den Nachüberhitzer C ganz wegzulassen:.
• Solche Heizkessel in ihrer Anwendung für mittelbare Dampferzeugung sind geeignet, Flammrohr- und. Rauchrohrkessel zu ersetzen, dabei kann der Dampfdruck des Betriebsmittels mit erheblich geringerem Baus.toffaüfwand (etwa ein, Drittel) wesentlich höher gewählt werden, ohne daß an das Speüsewasser höhere Anforderungen gestellt wer-, d'en, auch der Raumbedarf ist nur ein Viertel so groß.
• In der gezeichneten Anordnung ist der Heizkessel in einer Blechverkleidung dargestellt; das Kesselgehäuse kann aber auch in Mauerwerk hergestellt werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPR$CHE: i. Heizkessel für mittelbare-Dampferzeugung in Einzuganordnung für ortsfeste Zwecke, dar aus. einer Wasserrohrfeuerbüchse mit Verbrennungseinrichtung (Rost für feste Brennstoffe, öl- oder Gasfeuerung) und einem anschließenden, etwa horizontalen, verengten Rawchgaszug besteht, dadurch gekennzeichnet, däß die Wasserrohre (7) der Feuerbüchse- an der Durch trittsstelle der Rauchgase in an sich bekannter Weise auseinandergezogen sind und die den Rauchgaszug bildende Heizfläche aus einer größeren Anzahl hintereinander . und: gegenläufig zueinander angeordneten Rührschlangen (io, iö) mit einer Mehrzahl von Rohrstränge; für Naturumlauf des zu verdampfenden Betriebsmittels besteht, die ebenso wie die WasseirohTe (2, 2') der Feuerbüchse oben an die gleichen durchlaufenden, seitlichen; Sammler (q., q.') angesehlossw sind, wobei der Grundring (i) der Feuerbüchse (A) und die unteren Sammler (9, g') des. Rauchgaszuges nicht miteinander verbunden, sind, und. für den Wasserumlauf unbeheiz,te Fallrohre (9a, 9ä) von den oberen gemeinschaftlichen. Sammlern zu dem Grundring (i) der Feuerbüchse (A) und den unteren Sammlern (9, 9.') des Rrauchgaszuges führen.
2. 2. Heizkessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstränge (io, iö) im Rauch#gaszug (B) mit Steigung angeordhzt . sind, so daß sich keine Dampfblasen bei der pulsierenden Wasserbewegung festsetzen können., die zu Dampfspaltung und Korrosionen: führen könnten, und. erstere sich im Rauchgaszug kreuzen und kanalartige Zwischenräume für den Rauchgasdurchtritt frei lassen.
3. 3. Heizkessel nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizflächen der Feuerbüchse (A) und des Rauchgaszuges (B) so angeordnet sind, daß beide Kesselteile für sich hergestellt werden. können, wobei die oberen in der Längsrichtung unterteilten Sammler (q., 4 ) jeder Kesselgruppe später, z. B. bei der Aufstellung durch Flansche (h) oder Schweißeng ad. dgl. miteinander verbunden werden. q.. Heizkessel-für mittelhatreDampferzeugung nach den Ansprüchen i, 2 oder 3 mit einem Überhitzen (C, C) für den Betriebsdampf aus dem Zweitkessel (D), dadurch gekennzeichnet, daß letzterer aus zwei Teilen besteht, einem in dem Rauchgaszug hinter den Verdampferrohr- schlangen liegenden, Rohrbündelüberhitzer (C'j als Vorüberhntzer und einem Nachüberhitzer (C), dessen Rohreahlange, (is) in den kanal- artigen Zwischenräumen der Verdampferrohr- schlangen, senkrecht zu diesen, angeordnet sind:'. In. Betracht gezogene Druckschriften.: Deutsche Patentschriften, Nr. 8io 5o6, 573 726; britische Patentschriften, Nr. 380 335. 371 948a USA--Patentschrift Nr. 2 636 483; Zeitschrift »The Steam Engineer«: Juni 1954, S. 329, Fig. 2.