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Strahlungsdampferzeuger mit mehreren muffelartigen Brennräumen Die
Erfindung betrifft einen Strahlungsdampferzeuger mit mehreren muffelartigen Brennräumen,
welche durch mindestens zwei voneinander getrennte Nachbrennräume und Strahlungsräume
mit einem gemeinsamen Berührungszug in der Weise verbunden sind, daß die Feuergase
des einen Strahlungsraumes in das Ende des anderen Strahlungsraumes überströmen
und die gesamten Feuergase dann den Schottüberhitzer durchströmen, welcher dem Berührungsüberhitzer
vorgelagert ist, und besteht darin, daß ein Teil der überhitzer-Heizflächen in Form
von Schottheizflächen am Ende des Strahlungsraumes angeordnet ist, aus welchem die
Feuergase in den anderen Strahlungsraum überströmen.
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Der muffelartige Brennraum wird für Schmelzfeuerungen bevorzugt, weil
er in mehrere Einheiten unterteilt werden kann, deren jede mit einem besonderen
Nachbrennraum oder Strahlungsraum ausgestattet werden kann. Durch diese bekannte
Unterteilung wird erreicht, daß bei Teillast des befeuerten Dampferzeugers einzelne
Muffeln außer Betrieb genommen und die anderen mit annähernd voller Feuerleistung
weiter betrieben werden können, was für die Regelfähigkeit der Feuerung und für
den Schlackenfluß vorteilhaft ist.
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Bei diesen bekannten Feuerungen vereinigen sich die Strahlungsräume
zu einem gemeinsamen Strahlungszug, bevor die Feuergase mit den überhitzer-Heizflächen
in Berührung kommen. Für manche Dampferzeugeranlagen ist diese Anordnung ausreichend,
denn der gemeinsame Strahlungszug kann in seiner Kühlwirkung so bemessen werden,
daß bei Teillast kein allzu starkes Absinken der Heißdampftemperatur eintritt.
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In anderen Fällen sind die Anforderungen strenger, besonders wenn
infolge veränderlicher Dampfentnahme aus dem Dampfnetz, beispielsweise bei Anzapfturbinen,
die zum Dampferzeuger zwecks Zwischenüberhitzung zurückkehrende Dampfmenge zur Frischdampfmenge
nicht in einem gleichbleibenden Verhältnis steht.
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Zum Zwecke der Gasmischung vor Eintritt der Feuergase in den überhitzer
werden bei den bekannten Feuerungen bereits die Feuergase aus dem einen Strahlungsraum
in das Ende des anderen Strahlungsraumes übergeleitet. Diese Anordnung wird gemäß
der Erfindung dadurch für die Beeinflussung der Dampftemperatur nutzbar gemacht,
daß ein Teil der Überhitzer-Heizflächen in Form von Schottheizflächen am Ende des
Strahlungsraumes angeordnet ist, aus welchem die Feuergase in den anderen Strahlungsraum
überströmen. Durch diese Anordnung ist es möglich, bei Teillast den gesamten überhitzer
oder nur einen Teil desselben zu beheizen.
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Wenn jeder Strahlungszug noch mit einer Leitung zur Zuführung abgekühlter
Rauchgase versehen ist, kann auch mit Hilfe der Rauchgase die Dampftemperatur beeinflußt
werden. Die Menge der rückzuführenden Rauchgase wird bei Teillast sehr groß. Um
sie zu vergleichmäßigen, können die Rauchgase in den einen Strahlungsraum nahe vor
dem überhitzer, in den anderen Strahlungsraum bereits bei seinem Beginn, gegebenenfalls
auch in den Nachbrennraum, eingeführt werden. Die erforderlichen Rauchgasmengen
haben dann gegenläufige Tendenz. Im ersteren Falle muß die Rauchgasmenge mit der
Belastung zunehmen, im zweiten Falle abnehmen. Der Nachbrennraum, in welchen abgekühlte
Rauchgase eingeführt werden, wird in zweckmäßiger Weise größeren Rauminhalt haben
als jener, welcher nur von Feuergasen durchströmt wird. Es kann auch die Zwischenwand,
welche die Strahlungszüge voneinander trennt, als Trennwand durch die Berührungszüge
hindurchgeführt werden. Der überhitzer wird dann vorteilhaft so aufgeteilt, daß
in einem Zuge der Frischdampfüberhitzer, im anderen der Zwischenüberhitzer angeordnet
ist. Wird auch Rauchgasrückführung angewandt, so ist es notwendig, den Absaugekanal
mit je einem Abzweig an jeden Berührungszug anzuschließen.und die erforderlichen
Regel-und Absperrklappen vorzusehen.
Die flüssige Brennstoffschlacke
wird bei der Zyklonfeuerung gewöhnlich aus der Muffel in den Nachbrennraum abgeleitet
und aus diesem durch eine Bodenöffnung unter Luftabschluß ins Freie. Diese Anordnung
kann auch bei .Unterteilung der Räume beibehalten werden. Da jedoch die Vorrichtungen
zur Abführung der Schlacke viel Raum beanspruchen und teuer sind, empfiehlt es sich,
die benachbarten Nachbrennräume durch eine Schlackänabflußöffnung miteinander zu
verbinden, den Boden des einen Nachbrennraumes tiefer zu legen und- nur in ihm eine
Schlackenablauföffnung nach außen vorzusehen.
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Zwei verschiedene Anordnungen gemäß der Erfindung sind in den Abb.
1 und 2 in lotrechten Symmetrieschnitten dargestellt.
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Die Anlage gemäß Abb.1 besteht aus einer Zyklonmuffel 1 mit einem
Nachbrennraum 2 und einem Strahlungsraum 3 sowie einer Zyklonmuffel 4 mit einem
Nachbrennraum 5 und einem Strahlungsraum 6. Der Strahlungsraum 6 ist durch eine
Öffnung 7 mit dem Strahlungsraum 3 verbunden. An diesen schließt der Berührungszug8
und an ihn der Abgaskana19 an.
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Der befeuerte Strahlungsdampferzeuger ist für natürlichen Wasserumlauf
eingerichtet. Sein Verdampfungssystem besteht aus der Obertrommel 10
und der
Untertrommelll, welche in bekannter Weise durch nicht dargestellte urbeheizte Fallrohre
sowie durch die Kühlrohre der Feuerraumwände verbunden sind. Die Kühlrohre der Rückwand
des dargestellten Dampferzeugers sind zwecks Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt.
Die Art der Ausführung der Kühlrohrwände im Schmelzbereich der Schlacke als mit
feuerfester Masse verkleidete Stiftrohre, im Strahlungsbereich als urverkleidete
Rohre, die Verkleidung nach außen mittels Wärmedämmstoffen und Blechmantel, die
Halterung und Aufhängung sowie das gesamte Kesselgerüst werden als bekannt vorausgesetzt
und deshalb in der Darstellung nicht besonders gezeigt. Zur Vereinfachung der Zeichnung
sind auch die Kühlrohrsysteme der Zyklonmuffeln weggelassen worden.
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Von der Untertrommel 11 führt eine dichte Rohrwand 12 nach
oben. Sie bildet zunächst den Boden 13 des Nachbrennraumes 2, dann
dessen linke Seitenwand 14 und die linke Seitenwand 15 des Strahlungsraumes
3 und mündet in die Obertrommel 10. Aus einem Teil der Rohrwand
14
wird die Feuergasaustrittsdüse 16 der Muffel 1 gebildet. Eine andere dichte
Rohrwand 17 geht ebenfalls von der Untertrommelll aus, bildet die gemeinsame Trennwand
18 zwischen den Nachbrennräumen 2 und 5, zwischen dem Strahlungsraum
3 und dem Nachbrennraum 5 sowie dem Strahlungsraum 6, formt dann den Kühlrohrrost
19 der Feuergasdurchtrittsöffnung 7 und mündet mit der Hälfte der Rohre,
welche den Kühlrost 20 vor dem Berührungszug 8
bilden, unmittelbar
in die Obertrommel 10, während die andere Hälfte der Rohre den schrägen Boden
21 des Berührungszuges 8 formt oder trägt, dann den Kühlrohrrost 22 im Berührungszug
8 bildet, schließlich einen Teil der Decke 23 dieses Zuges trägt und in der Obertromme110
endet. Eine dritte Rohrgruppe 24 geht ebenfalls von der Untertrommel
11 aus, bildet den Boden 25 des Nachbrennraumes 5, dessen rechte Seitenwand
26, die rechte Seitenwand 27 des Strahlungszuges 6, formt den Kühlrohrrost 22 mit
und die Tragrohre 23 der Decke und mündet in die Obertrommel 10. Eine Ausbuchtung
der Wand 26 bildet die Feuergasaustrittsdüse 28 der Zyklonmuffel
4. Aus der Wand 17 zweigen die Rohre 29 des Schlackenfangrostes
30 ab, welche sich als Trennwand 31 zwischen dem Nachbrennraum 2 und
dem Strahlungsraum 3 fortsetzen und in die Seitenwand 15 einwechseln, sowie die
Rohre 32 des Schlackenfangrostes 33,
welcher den Strahlungsraum
6 von dem Nachbrennraum 5 trennt, und welche Rohre 32 in die Seitenwand 27
übergehen. Wenn in der Abbildung scheinbar die Rohrzahlen nicht ausreichen, um dichte
Rohrwände zu bilden, oder die Rohrzahlen zu groß sind, um einfache Wände oder Kühlroste
zu bilden, so sind dies nur Vereinfachungen in -der Darstellung. Konstruktiv kann
dies durch Ausbiegung oder Rohrgabelungen leicht bewältigt werden.
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Durch entsprechende Ausbiegungen der Kühlrohre werden auch die Öffnungen
für den Ablauf der flüssigen Schlacke hergestellt. Üblicherweise liegt die Schlackenöffnung
34 der Muffel 1 unterhalb der Düse 16, die Schlackenöffnung 35 der Muffel
4 unterhalb der Düse 28. Gemäß der Erfindung wird auch die Trennwand 18 im
unteren Teil durch eine Öffnung 36 durchbrochen, der Boden 25 tiefer gelegt als
der Boden 13 und mit einer Öffnung 37 versehen, durch welche die Schlacke
in bekannter Weise nach außen abfließen kann.
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Unterhalb der Öffnung 7 hat die Wand 18 einen keilförmigen Vorsprung.
Zwischen ihm und dem Boden 21 ist eine Rohrgruppe 39 des Frischdampfüberhitzers
angeordnet. Der in der Obertrommel 10
abgeschiedene Dampf strömt aus ihr durch
die Rohre 40 über Verteiler 41 in die im Berührungszug 8 angeordnete Rohrgruppe42
des Frischdampfüberhitzers, aus dessen Sammler 43 durch die Verbindungsrohre 44
in den Verteiler 45 der Rohrgruppe 39 und aus deren Sammler 46 durch Rohrleitung
47 in den Hochdruckteil 48 der Dampfturbine. Der entspannte Dampf verläßt
sie durch Rohrleitung 49, welche zum Verteiler 50 des Zwischenüberhitzers
51 führt, der in dem Berührungszug 8, und zwar vor der Frischdampfgruppe
42, angeordnet ist. Der Zwischendampf strömt durch den Sammler
52 und die Rohrleitung 53 in die Niederdruckstufe 54 der Dampfturbine.
Hinter dem Kühlrost 22 ist in dem Berührungszug 8
noch der Speisewasservorwärmer55
untergebracht.
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Aus dem Abgaskanal 9 saugt ein Gebläse 56 durch den Stutzen 57 abgekühlte
Rauchgase an und drückt sie in den Kanal 58. Dieser Kanal teilt sich in zwei
Zweigkanäle 59 und 60, deren jeder mit Drossel- und Absperrklappen 61 bzw. 62 versehen
ist. Der Kanal 59 endet in einem an der Wand 14 verlegten Verteilkanal 63, von dem
aus durch im einzelnen nicht dargestellte Öffnungen, welche durch Rohrausbiegungen
oder Gabelungen in der Rohrwand 14 ausgespart sind, das abgekühlte Rauchgas
in den oberen Teil des Nachbrennraumes 2 eintritt. Der Kanal 60 endet in gleicher
Weise in einem Querkanal 64 an der Rohrwand 27 oberhalb des Schlackenfangrostes
33 und läßt das Rauchgas in den Strahlungsraum 6 austreten.
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In der Abb. 2 ist eine ähnliche Kesselanlage dargestellt, welche sich
jedoch von der der Abb. 1 dadurch unterscheidet, daß an jeden Strahlungsraum 3 bzw.
6 ein besonderer Berührungszug 8' bzw. 8" anschließt. Entsprechend
ist die Trennwand 18 auch zwischen den beiden Berührungszügen durchgezogen.
Daher sind auch zwei Sätze Regelklappen 65 und 66 notwendig, um gegebenenfalls die
Rauchgasmengen, welche durch die Öffnungen 67 und 68 in den Saugkanal
57
abströmen, beeinflussen zu können. Da die beiden Feuerungen fast symmetrisch ausgebildet
sind, hat jeder Boden 13, 25 eine Schlackenabflußöffnung 37' bzw. 37". Der Querkanal
63 ist als Ringkanal 69 ausgebildet, der auch an der Trennwand 18 verläuft und über
seine ganze Länge mit Rauchgasaustrittsöffnungen versehen ist. Im Bereich 70 sind
die Rohre der Wände 18 abwechselnd nach zwei Seiten ausgebogen, um eine Öffnung
herzustellen, welche den Druckausgleich in beiden Feuerungen ermöglicht. Dieser
Druckausgleich ist nicht unbedingt erforderlich, es kann sogar erwünscht sein, ihn
zu vermeiden, wenn die Feuerungen einzeln betrieben werden sollen.
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Unter der Voraussetzung, daß die Klappen 65 und 66 genügend dicht
sind, entlastet jedoch der Druckausgleich die große Fläche der Trennwand 18. Der
Speisewasservorwärmer ist in zwei im Wasserwege hintereinandergeschalteten Gruppen
55' und 55" in den Berührungszügen 8' und 8" angeordnet. Mit Hilfe
verschiedener Bemessung der beiden Rohrgruppen werden -Unterschiede der Abgastemperatur
ausgeglichen, welche sich aus der Verschiedenartigkeit der vorgeschalteten Überhitzer-Heizflächen
ergeben könnten.