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Rauchgas-Speisewasservorwärmer Bei Rauchgas-Speisewasservorwärmern
ist bekanntlich die Reinigung der Heizflächen besonders dann mit besonderen Schwierigkeiten
verbunden, wenn minderwertige Kohle mit hohem Aschengehalt verfeuert werden muß.
Die Rauchgase derartiger Kesselanlagen sind durch Flugasche und andere unverbrannte
Bestandteile der Kohle so stark verunreinigt, daß es nach dem gegenwärtigen Stand
der Technik nicht möglich ist, die Anlagen längere Zeit ohne erhebliche Störungen
und Leistungsrückgang in Betrieb zu halten. An den Nachheizflächen entstehen in
kurzer Zeit festhaftende Ansätze, die man durch Blasen mit Dampf oder Pre@ßluft
nicht entfernen kann.
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In der Praxis erfolgt daher die Reinigung derartiger Heizflächen nach
Außerbetriebnahme der Anlage durch mehrtägiges Dämpfen und anschließendes Abspülen
der Rohre mit Wasser oder einem Gemisch von yVlas,ser und Preßluft. Abgesehen davon,
daß schon die Notwendigkeit einer längeren Betriebsunterbrechung einen erheblichen
Nachteil darstellt, treten vielfach bei diesen Reinigungen durch zu große kondensierende
Wassermengen starke Beschädigungen des Mauerwerkes ein.
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Es ist in der Literatur bereits vorgeschlagen worden, zum Zwecke der
erleichterten Reinigung solcher Vorwärmer diese in Elemente zu zerlegen, welche
herauszieh bar im Rauchgaskanal angeordnet sind. Es handelt sich hierbei um Elemente,
die aus senkrechten Rohren bestehen und in einem waagerechten Kanal untergebracht
sind. Bei dieser Anordnung besteht die Möglichkeit, die Elemente einzeln
zum
Zwecke einer außerhalb des Kanals durchzuführenden Generalreinigung herauszunehmen
und während dieser Zeit durch ein Reserveelement zu ersetzen, so daß also eine längere
Betriebsunterbrechung der Vorwärmeranlage vermieden wird. Bei einem anderen Vorschlag
hat man nebeneinander Elemente einzeln herausziehbar angeordnet, von denen jedes
aus in senkrechter Ebene schlangenartig geführten Rohren besteht.
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Bei solchen Vorwärmern, die aus in einem etwa senkrecht gerichteten
kauchgaskanal übereinander angeordneten, schlangenartig geführten waagerechten Rohrreihen,
insbesondere Rippenrohren, bestehen, fehlt es bislang an einer befriedigenden Lösung,
die ein leichtes Herausnehmen von einzelnen Teilen der Heizflächen ermöglicht. Soweit
überhaupt bei solchen (im Gegenstrom zudem nach aufwärts strömenden Wasser von Rauchgas
beaufschlagten) Vorwärmern eine Unterteilung der Heizfläche vorgesehen war, bildeten
die- einzelnen Teile immer noch Körper von sehr erheblichen Abmessungen und hohen
(Gewichten, die praktisch ein Herausnehmen einer solchen Einheit zum Zwecke einer
(3,eneralreinigung unmöglich machten. Es isst ferner bekannt, .derartige aus Rippenrohren
bestehende Vorwärmerheizflächen so auszubilden, daß jedes einzelne Rohr bzw. Rohrpaar
nach Lösen entsprechender Flanschverbinclungen (Krümmer) herausgezogen wenden kann.
Diese Anordnung dient lediglich dem Zwecke, einzelne beschädigte Rohre auswechseln
zu können und scheidet für die Durchführung einer Generalreinigung außerhalb des
Kessels aus.
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Bei Lokomotiven hat man vorgeschlagen, in dem etwa senkrecht nach
aufwärts durchströmten Rauchgaskanal schlangenartig geführtewaagerechteRohrreihen
übereinander anzuordnen. Jeweils zwei Rohrreihen wurden an einem Ende an eine gemeinsame
Wasserkammer angeschlossen. Die anderen Enden jetder Rohrreihe erhielten eine besondere
rohrförmige Querkammer, die an einem Ende geschlossen und an dem anderen Ende krümmerartig
zum Nachbarelement abgebogen wurde. Elemente dieser Art sind in ihrem Aufbau noch
verhältnismäßig kompliziert und andererseits empfindlich. Es sind weiterhin Wärmeaustauschelemente
bekannt, bei denen U-förmige Röhre an einem Ende an Querkammern angeschlosssen sind.
Hierbei handelt es sich aber um Elemente großer Abmessungen mit vielen übereinander
angeordneten U-förmigen Rohrreihen.
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Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, einen aus übereinander
angeordneten, schlangenartig geführten: Rahrreihen (Rippenrohren) bestehenden Vorwärmer
in einfache, wenig empfindliche, leicht auswechselbare Elemente zu unterteilen und
dabei eine Anordnung zu wählen., die auch für Hochdruckanlagen verwendbar ist. Die
Erfindung geht dabei von solchen bekannten Vorschlägen aus, bei denen die Heizfläche
in einzelne seitlich herausziehbare Elemente aufgelöst ist, welche aus zwei übereinanderliegenden
Rohrreihen bestehen, die an Querkammern zur Verteilung und Sammlung des Wassers
angeschlossen sind. Eine vorteilhafte Lösung der Erfindungsaufgabe besteht darin,
daß die einzelnen Elemente dieser Gesamtheizfläche jeweils aus einer Reihe U-förmiger
Rohre bestehen, von denen der eine Schenkel in den Verteilungsraum und der andere
in den Sammelraum der durch eine Scheidewand in Längsrichtung unterteilten (zweckmäßig
rohrförmigen) Querkammer mündet, und daß der Sammelraum des einen Elements an den
Verbindungsraum des nächst höheren Elements durch lösbar verflanschte Verbindungsstücke
angeschlossen ist, welche vorzugsweise als in wechselnder Folge an den beiden -Enden
der Querkammern angeflanschte Krümmer ausgebildet sind.
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Bei der Bauart nach der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die U-förmigen
Rohre so angeordnet sind, daß die Schenkel übereinanderliegen und daß die Scheidewand
der Querkammer etwa waagerecht angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, daß die
Schenkel der U-förmigen Rohre nebeneinanderliegen und mit entsprechend abgekröpften
Enden in den Sammelraum bzw. Verteilungsraum der Querkammer münden. Von der Abkröpfung
der Rohrenden kann man absehen, wenn man statt dessen die Scheidewand in Längsrichtung
wellenförmig ausbildet.
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Die Unterteilung nach der Erfindung kann auch so erfolgen, daß jedes
Element aus zwei oder wenigen Reihen solcher U-förmigen Rohre mit übereinanderliegenden
Schenkeln besteht, wobei dann sämtliche oberen Sehenkel in,den Sammelraum und sämtliche
unteren Schenkel in den Verteilungsraum .der Querkammer münden. Am günstigsten ist
es aber, wenn, wie bereits zum Ausdruck gebracht, jedes Element nur aus einer Reihe
solcher U-förmigen Rohre besteht. Erfindungsgemäß entstehen Einzelelemente, die
zum Zwecke einer Hauptreinigung bei sehr geringem Zeitaufwand und mit einfachen
Hebe- bzw. Transportvorrichtungen aus dem Rauchgaskanal herausgenommen und wieder
eingesetzt werden können und -die während der Zeit der Reinigung durch entsprechende
Reserveelemente ersetzt werden, damit der Betrieb der Anlage nur kurzfristig unterbrochen
wird.
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Die Elemente sollen vorzugsweise in solchem senkrechten Abstand in
dem nach aufwärts gerichteten Rauchgaskanal übereinander angeordnet sein, daß sämtliche
Rohre von in den Zwischenräumen angeordneten Einsteigöffnungen aus auf ihrer ganzen
Ausdehnung zugänglich sind, Am zweckmäßigsten verwendet man für den Aufbau der Vorwärmer
in bekannter Weise Rippenröhre, wenngleich die Erfindung auch bei Glattrohrelementen
grundsätzlich anwendbar ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Fig. r und 2 stellen schematisch in Aufriß und Seitenriß eine Kesselanlage
mit Vorwärmer dar; Fig. 3, 4 und 5 zeigen die Vorwärmerelemente in Aufriß, Seitenriß
und Grundriß in größerem Maßstab; Fig. 6 ist ein Schnitt nach Linie VI-VI der Fig.
5.
In den Fig. i und 2 sind mit i der- Dampfkessel, mit 2 der Rauchlkanal
und mit 3 der Vorwärmer bezeichnet.
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Jedes Element besteht aus einer Reihe U-förrniger Rohre, deren Scheitel
durch einen besonderen Krümmer 6 gebildet sein kann und deren Schenkel 7 und 9 bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel übereinanderliegen. Die Schenkel 7 münden
in den Verteilungsraum 4b und die Schenkel 9 in den Sammelraum 411 der durch eine
waagerechte Zwischenwand 6 unterteilten Querkammer 4,- welche bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel als Rohr ausgebildet ist. Die Trennwand 6 ist axial eingeschoben;
ihre Längskanten sind durch in Abständen in die Rohrwandung eingesetzte Stifte 6'
od. dgl. gegen die Rohrinnenwandung dichtend angepreßt, so daß gleichzeitig die
Trennwand auf diese Weise gegen Drehung gesichert ist. Auf diese Weise ergibt sich
eine einfache dichtende Befestigung der Platte, die eine Verschweißung ganz oder
im wesentlichen überflüssig macht. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, an den Enden,der
Platten diese zusätzlich mit der Rohrwandung zu verschweißen. Selbstverständlich
sind die Stifte, nachdem sie ihre endgültige Stellung erreicht haben, von außen
mit der Rohrwandung dichtend zu verschweißen.
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Die Einzelelemente sind in. senkrechten Höhenabständen übereinander
in einem senkrechten Rauchgaskanal, der natürlich auch schräg gerichtet sein kann,
angeordnet. Durch in wechselnder Folge an den beiden Enden der Querkammer 4 lösbar
angeflanschte Krümmer io ist jeweils der Sammelraum 411 des einen Elements mit dem
Verteilungsraum 4b des nächsthöheren Elements lösbar verbunden.
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Das in die untere Kammer des unten.liegenden Elements eintretende
Speisewasser durchströmt nacheinander die unteren Schenkel 7, die den Scheitel
der U-förmigenRdhrebildenden Krümmer 8, die oberen Schenkel 9 und gelangt dann in
die Sammelkammer 411.
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Von hier aus strömt das Speisewasser in den Krümmer io, in die Verteilungskammer
4b des zweiten Elements usw.
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Im ganzen sind bei der dargestellten, aus acht Einzelelementen bestehenden
Ausführungsform sechzehn Wasserwege vorhanden. Die Rauchgase durchströmen den Vorwärmer
von oben nach unten, während das Speiselwasser in entgegengesetzter Richtung von
unten nach oben durch die einzelnen Elemente fließt. Rauchgas und Speisewasser sind
also im Gegenstrom zueinander geführt.
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Die Rohrbündel der auswechselbaren Einzelelemente sind zwecks. guter
Handhabung und zur Vermeidung von Beschädigungen bei der Auswechslung und Reinigung
in einem starren Rahmen i i angeordnet,, der aus den beiden am Verteilerrohr befestigten
Seitenwänden iia und dem am hinteren Ende liegenden Verbindungssteg 12 besteht.
Die Rohre der Elemente sind mit ihren Krümmern 8 in geeigneten Aussparungen 1211
dieses Steges verschiebbar gelagert, so daß sie 'hier den richtigen gegenseitigen
Abstand erhalten und sich unabhängig vom Rahmen bei auftretenden Wärmedehnungen
verschieben können.
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Es ist bei langen Rohren zweckmäßig, die einzelnen nebeneinanderliegenden
Rohre innerhalb des Rippenrohrbündels durch eingelegte Zwi;schenstückq 13, die an
Verbindungseisen 14 befestigt sind, zu distanzieren. Das Rohrbündel jedes Elements
bildet auf diese Weise mit der Querkammer und dem Auflagerahmen einen festen Körper,
den man, ohne eine Beschädigung der Rohre bzw. Rippenrohre befürchten zu müssen,
leicht herausziehen, außerhalb der Kesselanlage an einem geeigneten Platz gründlich
und sorgfältig reinigen und danach wieder einsetzen kann.
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Zur Erleichterung der Auswechslung der Einzelelemente sind Laufschienen
15 innerhalb des Rauchgaskanals vorgesehen, auf denen die Elemente mittels Rollen
16 gelagert sind. Die Laufschienen können auch für eine genaue Montage der Vorwärmerelemente
benutzt werden. Die Höhenabstände der Vorwärmerelemente sind so gewählt, daß zwischen
den einzelnen Elementen ein Raum genügender Höhe zum Befahren der Rohre innerhalb
des Rauchgaskanals frei bleibt; zu diesem Zweck sind zwischen den Elementen die
Einsteigeöffnungen 17 vorgesehen.
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Die Verbindung der einzelnen Elemente kann auch in anderer Weise als
durch die Krümmer io erfolgen, z. B. kann man die Querkammern in der Mitte oder
an anderer Stelle mit einem senkrechten Stutzen versehen, der mit einem entsprechenden
Stutzen des folgenden Elements lösbar verflanscht ist, doch ist die angegebene Verbindung
durch an den Enden angebrachte Krümmer wegen der bequemeren Möglichkeit des Lösens
günstiger.
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Der Erfindungsgedanke ist auch anwendbar, wenn nur ein Teil der Heizfläche
aus im Sinn der Erfindung ausgebildeten Elementen besteht, z. B. kann man die Erfindung
vorteilhaft dann anwenden, wenn solchen Elementen eine zweite Vorwärmstufe nachgeschaltet
ist, die der Verdampfung dient und die aus parallel geschalteten, nach aufwärts
gerichteten Rippenrohren besteht, die in dem waagerechten Schenkel eines winkelförmigen
Rauchgaskanals angeordnet .sind.
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Der Erfindungsgedanke. ist mit besonderem Vorteil bei Hochdruckanlagen
verwendbar.