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Wasserrohrkessel Die Erfindung betrifft einen Wasserrohrkessel mit
Natur- oder Zwangumlauf für große Leistungen, dessen Brennkammer aus einer Vielzahl
von mit Kohlenstaub betriebenen Brennrohren gebildet wird, von denen jedes aus gewundenen,
den Berührungsheizflächen vorgeschalteten, an den Wasserkreislauf des Kessels angeschlossenen
und eine zusammenhängende Strahlungsheizfläche bildenden Wasserrohren besteht und
wobei am Brennstoffeintrittsende jedes Brennrohres eine als Zündgewölbe dienende
Brennermuffel vorgesehen ist, und hat eine besonders zweckmäßige und vorteilhafte
Anordnung der Brennrohre zum Gegenstand, mit der der Wirkungsgrad der Feuerung und
damit die Kesselleistung derart gesteigert werden, daß unter Vertneidung des Absetzens
von Schlacke und Asche in jedem Brennrohr nicht nur eine schnelle und beschleunigte
Verbrennung, sondern auch eine gute Abstrahlung bei hoher Feuergasgeschwindigkeit
im mittleren Teil des Brennrohres erreicht wird und daß der letzte Teil des Brennrohres
schon als Berührungsheizfläche wirkt.
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Durch Einzelfeuerungen unterteilte Brennkammern sind in vielfacher
Ausführungsform bekannt. Bei einer bekannten, allseitig mit Wasserrohren ausgekleideten
Brennkammer ist die große, geräumige Brennkammer in der Nähe der Brenner mit Schottenwänden
durchzogen, um infolge der erhöhten Wärmeableitung in der Nähe der Brenner eine
Temperaturabsenkung an dieser Stelle herbeizuführen. Diese Brennkammerausführung
hatte aber den Nachteil eines sehr ungünstigen Verhältnisses von Brennkammervolumen
zur Strahlungsheizfläche. Die Feuergase können sich unterhalb der Schottenwände
frei nach allen Seiten ausdehnen, was eine große Verminderung der Feuergasgeschwindigkeit
zur
Folge hat. Außerdem werden die Feuergase nicht gleichmäßig abgekühlt und verlassen
die Brennkammer mit unterschiedlichen Temperaturen, so daß sich Nachverbrennung
und Verschlackung der Heizflächen nicht vermeiden lassen.
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Dieser Nachteil konnte durch den Einbau von weiteren Rohrwänden in
die Brennkammer abgemildert, aber nicht vollständig vermieden werden.
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Eine derartige Kesselfeuerung, die durch parallele Zwischenwände in
eine Mehrzahl nebeneinanderliegender Brennkammern unterteilt ist, die von den Brennstrahlen
von oben nach unten durchstrichen werden, um dann vor dem Eintritt in die Berührungsheizfläche
über den oder die Aschentrichter um i8o° umgelenkt zu werden, ist an sich auch schon
bekannt. Diese Kesselausführung hatte aber den Nachteil, daß zur Erzielung eines
möglichst weitgehenden Ausbrandes die Brennkammern sehr hoch gebaut werden müssen.
Bei einer kreisenden Führung der Brenngase wurde wie bei allen im Querschnitt quadratischen
oder rechteckigen Brennkammern infolge der toten Ecken die anfallende Wärme immer
schlecht ausgenutzt. Auch ließ es sich nicht vermeiden, daß durch trennende Rohrwände
ein Teil der erzeugten Wärme an die Berührungsheizflächen abgegeben wird.
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Zur Vermeidung der Nachteile von Brennkammern mit eckigem Querschnitt
ist es auch schon bekannt, Brennrohre, d. h. also Brennkammern mit einem runden
Querschnitt, zu verwenden, die infolge des Fortfalles toter Ecken eine bessere Wärmeausnutzung
gestatten.
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Diese bekannte Kesselausführung hatte aber den Nachteil, daß infolge
der liegenden Anordnung der Brennrohre und des Einbaues einer Turbine am Ende derselben
die Möglichkeit für den Betrieb mit Kohlenstaub nicht gegeben war, weil eine Abführung
der anfallenden Asche am hinteren Kesselende nicht erfolgen konnte. Infolgedessen
konnten diese Kessel nur mit Gas oder Öl befeuert werden.
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Bei dieser bekannten Kesselausführung waren die Brennrohre an der
Peripherie einer mittleren zylindrischen Kammer angeordnet, was den Nachteil hatte,
daß ein großer Teil der in den Brennrohren erzeugten Wärme an die mittlere Kammer
abgegeben wurde und deshalb für die unmittelbare Dampferzeugung in den Brennrohren
verlorenging. Es bestand somit die Gefahr, daß infolge zu starker Abkühlung der
die Brennrohre verlassenden Feuergase eine Nachverbrennung bzw. Verschlackung in
den nachgeschalteten Heizflächen sich nicht vermeiden ließ.
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'Die Erfindung bezweckt eine weitere Ausgestaltung und Verbesserung
der vorbeschriebenen,lediglich aus Brennrohren bestehenden Kesselfeuerung und besteht
im wesentlichen darin, daß die Brennrohre mit lotrechter Achse, den Brennern am
oberen Ende und dem Feuergasauslaß am unteren Ende in mehreren zueinander parallelen
Reihen in einem Feuerungsvorbau angeordnet sind, der über einen die Feuergase um
i8o° umlenkenden Trichter mit dem die Nachschaltheizflächen aufnehmenden Zug verbunden
ist. Durch diese Ausführung der Kesselausführung wird erreicht, daß durch die lotrechte
Anhäufung der Brennrohre in mehreren parallelen Reihen vor allem die für eine rasche
Verbrennung nachteilige Wärmeabgabe an nachgeschaltete Heizflächen wesentlich verbessert
wird.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Unterbringung
der Brennrohre in einem geschlossenen Vorbau bei geringen Anforderungen an die Isolation
und bei hoher Feuerungsleistung außerdem eine sehr gedrängte Bauart ermöglicht ist.
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Weiterhin besteht auch noch der Vorteil, daß durch die Umlenkung der
Feuergase um i8o° ein wirkungsvoller Ausfall der Schlackenteilchen erzielt wird.
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Schließlich ist es auch noch von `Torteil, daß die Feuerung ohne bauliche
Veränderungen wahlweise mit Kohlenstaub oder Gas betrieben werden kann.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert,
und zwar zeigt Abb. i einen gemäß der Erfindung ausgestalteten Zwanglauf-Wasserrohrkessel
im Aufr iß und Abb. 2 den Gegenstand der Abb. i im Grundriß. Bei der dargestellten
Kesselausführung ist mit i ein Feuerungsvorbau, mit 2 der trichterförmige Unterbau
und mit 3 bis 5 die nachgeschalteten Heizflächen des Kessels bezeichnet.
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Die in dem Feuerungsvorbau untergebrachte Kohlenstaubfeuerung besteht
im wesentlichen aus einer Vielzahl von Brennrohren 6, die gleich#näßig verteilt
den gesamten Raum des Feuerungsv orbaues ausfüllen. Der Kohlenstaub wird den Ilrennrohren
6 durch die Staubzuführungsrohre 7 und die Verbrennungsluft aus den sich über die
ganze Vorbaufläche erstreckenden Windkammern 8 und 8' zugeführt. Den oberen Teil
der Brennrohre 6 bildet eine aus feuerfester Stampfmasse hergestellte Brennermuffel
9, wobei das Ende der die Decke des Feuerungsvorbaues durchdringenden Staubzuführungsrohre
7 eine von oben in die Brennermuffel hineinragende Brennerdüse io bildet, welche
die seitlich neben ihr angeordneten Schlitze 12 für die tangentiale Einblasung der
Zweitluft etwas nach unten überragt. Der Innenraum der Brenner-Muffel 9, deren Austrittsquerschnitt
i i zweckmäßig etwas eingeengt ist, bildet den sogenannten Zündgürtel, in welchem
der aus der Brennerdüse io austretende Staub durch die tangentiale Zweitluftzuführung
in Drehung versetzt wird.
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An die Brennermuffel9 schließt sich der Brennermund 14 an, welcher
ganz aus ein- oder mehrgängig gebogenen Rohren 13 gebildet wird. Die Rohre 13 sind
nach oben verlängert und umschließen die Brennermuffel 9 etwa bis in die Höhe der
Brennerdüse io. Am unteren Teil des Brennermundes sind die Windungen der Rohre
13 auseinandergezogen und bilden dadurch eine Berührungsheizfläche 15, die
von den Feuergasen mit hoher Geschwindigkeit bestrichen wird.
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In dem Brennermund brennen die Feuergase aus, und zwar unter tangentialer
Zuführung von Drittluft, die an mehreren übereinanderliegenden Stellen
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bis 19 aus dem neben jedem Brennrohr angeordneten Luftzuführungsrohr 20 entnommen
wird. Infolge dieser regelbaren Luftzuführung und der guten Durchwirbelung findet
in dem engen Brennermund eine gute Verbrennung statt, so daß die Feuergase keine
unverbrannten Teile und Gase mehr enthalten und mit einer Temperatur von etwa 100o°
C die Brennrohre verlassen. Damit ist die Gefahr der Heizflächenverschlackung beseitigt.
Vor dem Eintritt in die nachgeschalteten Berührungsheizflächen werden die Feuergase
innerhalb des Aschen- und Schlackentrichters 2 um 18o° umgelenkt, wodurch die von
ihnen mitgerissenen Aschen-und Schlackenteilchen ausgeschleudert werden. Die weiteren
Berührungsheizflächen können daher unmittelbar hinter die Brennrohre geschaltet
werden.
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An Stelle des dargestellten Zwangdurchlaufkessels kann mit gleichem
Erfolg ein Umlaufkessel beliebiger Bauart treten.