DE1202457B - Gliederheizkessel fuer feste und fluessige Brennstoffe - Google Patents

Description

• Gliederheizkessel für feste und flüssige Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich auf Gliederheizkessel zum Verfeuern fester oder flüssiger Brennstoffe aus zwei zur senkrechten Längsmittelebene spiegelgleichen, sich mit Abstand gegenüberstehenden und so zwischen sich einen im senkrechten Querschnitt etwa kreis- oder vieleckförmigen Raum begrenzenden Kesselhälften aus hintereinander angeordneten, über Naben miteinander verbundenen Gliedern, wobei dieser Raum beim Verfeuzrn flüssigen Brennstoffes als Brennraum dient.
• Die Aufgabe lautet, Gliederkessel dieser Bauart einfach und leicht von einem auf den anderen Brennstoff umzustellen und dabei durch gedrängte Bauart, d. h. kleinste Ausdehnung und geringes Gewicht, eine größtmögliche Heizleistung sowohl beim Verfeuern fester als auch flüssiger Brennstoffe mit im Kesselbau einfachen Mitteln und Maßnahmen zu erzielen.
• Das wird bei Heizkesseln der eingangs angeführten Gattung nach der Erfindung durch die Vereinigung nachstehender Merkmale erreicht: a) Der Raum zwischen den Kesselhälften dient beim Verfeuern festen Brennstoffes als Füllschacht; b) unterhalb dieses nach unten sich verjüngenden Füllschachtes oder Brennraumes ist ein sich fast über die ganze Kesselbreite erstreckender Raum vorgesehen, der einen nach unten durch einen Flach- oder Sattelrost begrenzten Feuerraum für feste Brennstoffe bildet, während dieser Raum beim Verfeuern flüssiger Brennstoffe als Verteilerzug für die Verbrennungsgase dient; c) in jeder Kesselhälfte ist im unteren Teil ein durch einen Glieddurchbruch geschaffener, über die Kesseltiefe waagerecht durchgehender Ausbrennraum, darüber ein auf den Heizflächen in an sich bekannter Weise mit Kurzrippen versehener Steigezug und anschließend ein ebenfalls über die Kesseltiefe im oberen Teil waagerecht durchgehender Rauchgasabzugkanal gebildet, und d) unterhalb der unteren Begrenzungsteile des Ausbrennraumes sind Düsen zum Einblasen von Zweitluft angeordnet.
• Die neue Gliedform eignet sich in gleicher Weise für Warmwasser und Dampf. Bei Dampf befindet sich der Wasserstand vorzugsweise unterhalb der oberen Naben. Der obere Teil der Züge wird dabei nicht mehr von Wasser beaufschlagt. Wegen der milden Beheizung durch die weitgehend ausgekühlten Rauchgase ist jedoch keine Gefährdung des oberen Zugteiles zu befürchten, der Dampf wird wunschgemäß nur leicht getrocknet. Der aus derartigen Gliedern zusammengestellte Kessel eignet sich sowohl für Koks als auch für Öl als Brennstoff. Aus einem koksbefeuerten Kessel kann ohne Ausbau des Rostes nach Einbau einiger Schamottesteine ein hochwertiger ölbefeuerter Kessel gemacht werden, wobei der nahezu kreisrunde Koksfüllschacht einen vorzüglichen ölbrennraum bildet. Für einen ölbefeuerten Kessel kann aber auch auf den Rost verzichtet werden. Der freie Raum unterhalb der Glieder muß dann zum Fundament hin nur diwch eine gute Ausmauerung wärmeabgedämmt werden. Bei Ölbefeuerung dieser Kessel können die Glieder unmittelbar aufs Fundament gestellt werden, so daß der gesamte Kessel aus Gliedern der gleichen Bauart zusammengestellt werden kann. Es sind dann nur noch die den Füllschacht vorn und hinten begrenzenden Endglieder erforderlich.
• Um im Interesse einer gedrängten Bauweise bei Verwendung fester Brennstoffe nicht allzu große Ausbrennräume oberhalb der Brennstoffschicht vorsehen zu müssen, sieht die Erfindung zusätzlich eine besonders gute Zweitluftzufuhr in Verbindung mit dem unteren schwach geneigten Wasserarm der Glieder vor, und zwar wird die Zweitluft nicht wie bisher üblich zwischen jeweils zwei Gliedern in den Verbrennungsraum eingeblasen, sondern unterhalb des schwach geneigten Wasserarmes in dessen Staugebiet eingeführt, wodurch eine ausreichende Eindringtiefe erreicht wird. Bisher wurde die Verbrennungsluft sofort von den Verbrennungsgasen mitgerissen, so daß für eine gute Durchmischung ein großer Ausbrennraum notwendig war. Die Verteilung der Zweitluft kann weiter dadurch verbessert werden, daß auf der Unterseite der nach der Kesselmitte gerichteten unteren wasserführenden Arme der Kesselglieder in gleicher Richtung ausmündende Zweitluftzufuhrdüsen vorgesehen sind.
• Die End- und Mittelglieder können sowohl in Guß als auch in Stahl ausgeführt sein. Die Erfindung ist nachstehend an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele gemäß der Zeichnungen beschrieben und erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen senkrechten Querschnitt durch einen koksbefeuerten Gliederkessel, F i g. 2 einen senkrechten Längsschnitt durch diesen Kessel, F i g. 3 einen senkrechten Querschnitt durch einen ölbefeuerten Gliederkessel ohne Rost, F i g. 4 einen senkrechten Längsmittelschnitt durch diesen Kessel, F i g. 5 einen senkrechten Querschnitt durch einen ölbefeuerten Gliederkessel mit Rost, F i g. 6 einen senkrechten Querschnitt durch einen kohlebefeuerten Gliederkessel mit veränderter Rauchgasführung, F i g. 7 einen Querschnitt durch den unteren Wasserarm der Glieder mit Zweitluftdüse, F i g. 8 einen Querschnitt durch den unteren Wasserarm mit Zweitlufttasche, F i g. 9 einen senkrechten Schemalängsschnitt durch einen koksbefeuerten Gliederkessel.
• Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Kessel besteht aus zwei zu der senkrechten Mittelebene spiegelgleich angeordneten Kesselhälften 1, die im wesentlichen von den Kesselgliedern 2 gebildet werden. Die Einzelglieder sind in bekannter Weise an der unteren, 3, und oberen Nabe 4 durch Nippel miteinander verbunden und werden durch Zuganker zusammengehalten. Zwischen den beiden Kesselhälften befindet sich der einer Kreisform angenäherte Brennraum 5, der im wesentlichen durch den inneren, stark geneigten Wasserarm 22 am Glied, die innere Begrenzung des Steigezuges 8 und den Verbindungsarm 24 zur oberen Nabe 4 begrenzt ist. Die untere Nabe 3 befindet sich an den Außenseiten des Kessels; von ihr führt einmal nach innen ein Wasserarm mit dem unteren schwach geneigten Teil 21 und nach einem Knie der innere, stärker geneigte Teil 22 und zum anderen der an der Au enwand liegende Wasserarm 23 zur Wassertasche des Steigezuges B. Auf diese Weise wird der Ausbrennraum 7 eingeschlossen. Über dem Steigezug 8, zum Teil auch über und neben der oberen Nabe 4, befindet sich der durchlaufende Rauchgassammelkanal 9, der in diesem Beispiel nach oben und nach der Seite durch ungekühlte Platten begrenzt ist. Sowohl der Ausbrennraum 7 als auch der Rauchgassammelkanal 9 sind breiter als der Steigezug B. Unterhalb der unteren Nabe 3 ist das Glied mit einem Gliedfuß 30 versehen, mit dem es auf dem Sockel 32 des Fundamentes 33 ruht. An dem Sockel 32 sind an den beiden Stirnseiten ferner die beiden Endglieder 37, 38 befestigt, die oben durch die längsverlaufenden Rohre 36 miteinander verbunden sind. Auf dem unteren Auflagepunkt 34 (Gelenkpunkt) stehend, liegen die Glieder am oberen Anlagepunkt 35 an den Verbindungsrohren 36 derart an, daß sie sich frei dehnen können.
• Zwischen den beiden Verbindungsrohren 36 ist der Brennstoffüllschacht 5 durch die Abdeckplatte 50 nach oben abgeschlossen und mit den Füllöffnungen 51 versehen. Um diesen ungekühlten Deckenteil des Bunkers gegen Wärmestrahlung zu schützen, ist der Stein 54 eingehängt. Oberhalb der Steigezüge 8 sind in den Rauchgassammelkanälen 9 Abdeckplatten 52 angebracht, die aus zwei Deckeln mit dazwischenliegendem Wärmedämmstoff bestehen. Diese bilden gleichzeitig Reinigungsdeckel, die leicht entfernt werden können, um die Steigezüge in bekannter Weise mittels Einfach-, Mehrfachbürste oder Rußbläser zu reinigen. Dabei fällt der beseitigte Ruß durch den Ausbrennraum auf den Rost und weiter in den Aschenraum, so daß keine besonderen Reinigungsöffnungen zur Entnahme des entfernten Rußes nötig sind. Die weiteren Teile der Kesseldecke sind in üblicher Weise durch Platten 53 mit darunterliegender Wärmedämmschicht 57 abgedeckt.
• Am Übergangsknie zwischen unterem schwach geneigtem Wasserarm 21 und innerem stark gemeigtem Wasserarm 22 der Glieder sind Schichtbegrenzer 12 für den festen Brennstoff befestigt. Die unter den Schichtbegrenzern befindlichen Zündgewölbesteine 13 sollen einmal die Schichtbegrenzer schützen und zum anderen in an sich bekannter Weise das Zünden des Brennstoffbettes fördern. Sowohl der Verbindungsarm zur oberen Nabe als auch der innere stark geneigte Wasserarm der Glieder besitzen eine Neigung 11, die etwa dem Schüttwinkel des Brennstoffes entspricht, so daß der Füllschacht sowohl ganz gefüllt als auch ganz entleert werden kann.
• Die unteren Naben 3 liegen etwa auf Höhe der seitlichen Stauwände 28, wobei zwischen Stauwände und Naben die Zweitluftzufuhrkanäle 66 hindurchgeführt sind, die in Luftdüsen 27 enden. Diese Düsen 27 sind genau unterhalb der Gliedarme 21 angeordnet, so daß die Zweitluftströme 40 im Staugebiet der Wasserarme weit in den Feuerraum 6 (F i g. 9) eindringen können, was ohne zusätzlichen Gebläsedruck beim Einblasen in einen freien Feuerraum nicht möglich wäre, da die Zweitluft durch die Rauchgase abgedrängt würde (F i g. 7). Nach F i g. 8 können an Stelle der Zweitluftdüsen unter den unteren Wasserarmen 21 Taschen aus Metall oder feuerfestem Brennstoff angeordnet sein, die mehrere Zweitluftdüsen besitzen, so daß die Zweitluft den einzelnen Rostzonen gleichmäßig zugeteilt werden kann. Auch wird bei dieser Art die Zweitluft gleichmäßig auf das Brennstoffbett geblasen, was eine bessere Durchwirbelung und einen längeren Mischweg zur Folge hat. Durch diese Zweitluftzufuhr in unmittelbarer Nähe des Brennstoffbettes und bei der gleichmäßigen Verteilung über die ganze Rostbreite wird eine sehr frühzeitige Durchmischung mit den Brenngasen und damit ein kurzer Ausbrennweg, d. h. eine geringe Ausbrennzeit, bewirkt. Die Zweitluft hüllt zum Teil auch die unteren Wasserarme 21 in einen Luftschleier, so daß die Brenngase an den kalten Wasserarmen nicht abgeschreckt werden, was eine unvollständige Verbrennung zur Folge hätte. Die durch eine große Rostbreite bewirkte geringe Rostflächenbelastung und die sehr günstige Zweitluftzufuhr ermöglichen niedrige Ausbrennräume, so daß in einem einzigen schmalen, anschließenden Steigezug die Rauchgase in ausreichendem Maße abgekühlt werden. Dadurch sind einmal eine kleine Ausdehnung des rauchgasberührten Teiles des Kessels, aber vor allem auch eine kleine und einfache Gliedbauart möglich. Damit können Kessel bis zu 2 Millionen kcal Leistung bei Gliedabmessungen hergestellt werden, die kaum größer sind als die bisherigen Kessel von 500 000 kcal Leistung.
• Die wasserführenden Arme 21 und 22 besitzen Durchtrittsöffnungen 25 und 26 für die Brenngase (F i g. 1, 2). Beim koksbefeuerten Kessel sind die Durchtrittsöffnungen 26 zwischen den Wasserarmen 22 durch Platten abgedichtet. Der in F i g. 3 und 4 gezeigte ölbefeuerte Gliederkessel hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der koksbefeuerte Gliederkessel ohne Rost. Der Raum 5 zwischen den beiden Kesselhälften bildet hier den Brennraum für den Ölbrenner 59, der an der Brenneröffnung 61 in der vorderen Wasserführenden Wand 37 angeordnet ist. Um die Decke und den oberen Teil der Glieder (insbesondere beim Dampfkessel) zu schützen, ist eine Deckenausmauerung 14 vorgesehen. Am ebenfalls gefährdeten Knie zwischen den Wasserarmen 21 und 22 sind' an Stelle der Schichtbegrenzer 12 Nasensteine 15 vorgesehen. Schließlich ist auch die rückwärtige wasserführende Wand 38 durch eine Ausmauerung 60 geschützt. An Stelle des Rostes ist der Kesselboden durch eine Ausmauerung 62 abgedeckt. Die beim koksbefeuerten Gliederkessel als Verbrennungsluftöffnung dienende Klappe 67 kann beim ölbefeuerten Kessel als Explosionsklappe benutzt werden.
• Gemäß F i g. 5 kann der ölbefeuerte Kessel auch mit einem Rost 41 ausgestattet werden, wobei eine Rostmechanik mit Roststößel entfallen können. Am Rost wird lediglich das obere Verteilerrohr durch Steine 17 und die Spalte an den freien Rostenden durch Steine 18 abgedeckt. Die Rostrohre können dabei auch auf der Unterseite von Rauchgasen beaufschlagt sein. Aschenleitbleche 48 unter dem Rost übernehmen dann einen Strahlungsschutz nach dem Fundament 33 hin.
• In F i g. 9 ist die Beaufschlagung eines koksbefeuerten Kessels schematisch dargestellt. Die Verbrennungsluft tritt in den Kessel unter dem Rost 10 ein. Nach Überwindung des Hauptwiderstandes im Rost und Brennstoffbett 16 treten die Brenngase in den Feuerraum 6 und weiter durch die Durchtrittöffnungen 25 zwischen den Wasserarmen 21 in den Ausbrennraum 7 ein, um dann weiter aufsteigend durch die Steigezüge 8 die waagerechten Rauchgassammelkanäle zu erreichen. Um die verschiedenen Steigezüge gleichmäßig zu beaufschlagen, können eine oder mehrere Durchtrittöffnungen 25 an der Rauchgasabzugseite mittels Platten 39 abgedeckt sein.
• Die wasserführenden Arme 21, 22 der Kesselglieder 2 sind, wie in F i g. 6 gezeigt, je nach Betriebsweise des Kessels an den Durchtrittöffnungen 25, 26 für die Heizgase abgedeckt.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Gliederheizkessel zum Verfeuern fester oder flüssiger Brennstoffe aus zwei zur senkrechten Längsmittelebene spiegelgleichen, sich mit Abstand gegenüberstehenden und so zwischen sich einen im senkrechten Querschnitt etwa kreis-oder vieleckförmigen Raum begrenzenden Kesselhälften aus hintereinander angeordneten, über Naben miteinander verbundenen Gliedern, wobei dieser Raum beim Verfeuern flüssigen Brennstoffes als Brennraum dient, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h die Vereinigung nachstehender Merkmale: a) Der Raum (5) zwischen den Kesselhälften dient beim Verfeuern festen Brennstoffes als Füllschacht, b) unterhalb dieses nach unten sich verjüngenden Füllschachtes oder Brennraumes ist ein sich fast über die ganze Kesselbreite erstreckender Raum (16) vorgesehen, der einen nach unten durch einen Flach- oder Sattelrost (10, 41) begrenzten Feuerraum für feste Brennstoffe bildet, während dieser Raum beim Verfeuern flüssiger Brennstoffe als Verteilerzug für die Verbrennungsgase dient, c) in jeder Kesselhälfte (1) ist im unteren Teil ein durch einen Glieddurchbruch geschaffener, über die Kesseltiefe waagerecht durchgehender Ausbrennraum (7), darüber ein auf den Heizflächen in an sich bekannter Weise mit Kurzrippen versehener Steigezug (8) und anschließend ein ebenfalls über die Kesseltiefe im oberen Teil waagerecht durchgehender Rauchgasabzugkanal (9) gebildet, und d) unterhalb der unteren Begrenzungsteile (21) des Ausbrennraumes (7) sind Düsen (27) zum Einblasen von Zweitluft angeordnet.
2. 2. Gliederheizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kesselglieder (2) zur Bildung des Füllschachtes oder Brennraumes (5) an zwei übereinanderliegenden Stellen in an sich bekannter Weise nach der Kesselmitte zu derart vorspringen, daß ihre inneren Begrenzungsflächen in einander entgegengesetzten Richtungen zur Waagerechten im Winkel von etwa 45° verlaufen.
3. 3. Gliederheizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den waagerecht durchgehenden Ausbrennräumen (7) und dem Raum (16) unter dem Füllschacht (5) wasserführende Arme (21, 22) der Einzelglieder (2) angeordnet und die von der Kesselaußenwand begrenzten, oben im Kessel waagerecht durchgehenden Rauchgassammelkanäle (9) breiter als die Steigzüge (8) sind.
4. 4. Gliederheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den an der Kesselaußenseite innen angeordneten, unteren Naben (3) der Kesselglieder (2) je ein wasserführender Arm (21) nach der Kesselmitte hin leicht ansteigend, dann nach außen und oben zum schmäleren, mittleren Teil des Kesselgliedes derart ansteigend verläuft (22), daß hierdurch der Ausbrennraum (7) unten und nach der Kesselmitte hin begrenzt wird.
5. 5. Gliederheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserführenden Arme (21, 22) der Kesselglieder (2) je nach der Betriebsweise des Kessels abdeckbare Durchtrittöffnungen (25, 26) für die Heizgase einschließen (F i g. 6).
6. 6. Gliederheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine auf der Unterseite der nach der Kesselmitte gerichteten, unteren, wasserführenden Arme (21) der Kesselglieder (2) in gleicher Richtung ausmündende Zweitluftzufuhrdüse (27; F i g. 1 und 7).
7. 7. Gliederheizkessel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der untere, wasserführende Arm etwa A-förmigen Querschnitt aufweist (F i g. 7 und 8). B. Gliederheizkessel nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die freien Schenkel des A-förmigen Querschnittes des unteren, wasserführenden Armes (21) eine Tasche mit auf das Brennstoffbett gerichteten Austrittöffnungen zum Fortleiten der Zweitluft eingefügt ist (F i g. 8). 9. Gliederheizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgassammelkanäle (9) oben im Kessel teilweise oberhalb der nach der Kesselmitte hin angeordneten, oberen Verbindungsnaben (4) liegen und nach oben hin teilweise von ungekühlten, ausbaubaren und sich über mehrere Kesselglieder erstreckenden Abdeckplatten (52) begrenzt sind. 10. Gliederheizkessel nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen zur Kesselmitte gerichteten Ansatz (28) der Kesselglieder (2) neben der unteren Nabe (3), an dem Zweitluft entlanggeführt wird, wodurch beim Verfeuern die Brennstoffschicht auf dem Rost angestaut wird (F i g.1). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 928 248, 970109; »Buderus-Hollar-Handbuch« 1956, S. 162, 163. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1082 724.