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Dampfseitig in Abschnitte unterteilter Überhitzer Die Erfindung bezieht
sich auf einen dampfseitig in nebeneinander bestehende Abschnitte unterteilten Überhitzer,
dessen zwei Abschnitte in zwei bezüglich der Heizgasführung nebeneinander angeordneten
Heizzügen eines Dampfkessels hinter Kesselheizfläche liegen. Dieser Überhitzer soll
eine Ausbildung erhalten, die es ermöglicht, durch Veränderung der Heizgäsführung
bei verschiedenen Kesselbelastungen eine gleichmäßige Überhitzungstemperatur einzuhalten
oder auch die Überhitzungstemperatur nach Bedarf zu erhöhen oder zu verringern.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Heizfläche der Überhitzerabschnitte
auf die zwei bezüglich der Heizgasführung nebeneinandergeschalteten Heizzüge so
verteilt ist, daß hinter der Verdampfungsheizfläche in dem einen Heizzuge eine größere
Urberhitzerheizfläche liegt als in dem anderen Heizzuge, und die gesamte Überhitzerheizfläche
so bemessen ist, daß bei voller Belastung des Kessels und gleichmäßiger Verteilung.
der I-Ieizgase auf die beiden Heizzüge die gewünschte hohe Überhitzung erreicht
wird. Durch Verändern der Heizgasführung, die in bekannter Weise durch Einstellung
von im Wege der Heizgase liegenden Klappen oder Schiebern dorgenommen wird, wird
bei sinkender Belastung und demgemäß abnehmender Überhitzung eine größere Heizgasmenge
über den größeren Überhitzer geleitet, so daß die Überhitzungstemperatur wieder
den gewünschten Wert erreicht. Steigt umgekehrt die Überhitzungstemperatur über
den zulässigen Höchstwert an, so wird ein größerer Anteil der Heizgasmenge über
den kleineren Überhitzer geleitet, so daß die Gesamtüberhitzung des Dampfes abnimmt.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Fig. r zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Schiffskessel der
A-Bauart mit einer Überhitzeranordnung gemäß der Erfindung. Die Fig. 2 und2a zeigen
einige Schaulinien, die zur Erläuterung der Erfindung dienen. Fig.3 zeigt einen
senkrechten Schnitt durch einen Stirlingkessel mit der neuen
Cberhitzerschaltung,
Fig.4 die zugehörige, rum Teil im Schnitt gehaltene Vorderansicht. Die Fig. 5 zeigt
eine Abänderung des Überliitzers für 'den Kessel gemäß Fig. 3 und 4. hig.6 zeigt
einen senkrechten Schnitt durch einen Steilrohrkessel mit Strahlungsheizfläche im
Feuerraum.
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Der Kessel gemäß der Fig. z hat eine Obertrommel z2 und zwei Untertrommeln
14. Die beiden Rohrbündel 16, r611, welche die Untertrommeln mit der Obertrommel
verbinden, liegen dachförmig über dem Feuerraum 18. Die Verbrennungsgase ziehen
auf der einen Seite durch _ das Bündel 16 und einen Heizzug 2o und auf der anderen
Seite durch das Bündel i611 und einen Heizzug 2o11 zu dem gemeinsamen Rauchfang
24. In den Heizzügen sind unabhängig voneinander einstellbare Klappen 22, 22a angeordnet.
Hinter dem Bündel 16 liegt im Heizzug 2o ein Überbitzer 3o, hinter dem Bündel r611
im Heizzug 2o11 ein Überhitzer 3o11. Beide überhitzer sind also gegen die strahlende
Hitze der Feuerung durch die Verdampferrohrbündel abgeschirmt und werden von den
durchziehenden Heizgasen durch Berührung beheizt. In einem solchen Überhitzer steigt
die Temperatur mit der Belastung an, wie dies die Schaulinie A der Fig. 2 a veranschaulicht.
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Gemäß der Erfindung ist hinter dem einen Verdampferrohrbündel eine
wesentlich größere Überhitzerheizfläche angeordnet als hinter dem anderen Rohrbündel.
Gemäß Fig. i 'hat der Überhitzer 3o11 die größere Heizfläche. Von der Obertrommel
12 strömt der Dampf durch eine Leitung 28 zum Einlaßsammelkasten 26 des Überhitzers
3o11. Von seinem Austrittssammelkasten 32 führt eine Leitung 34 zum Eintrittssammelkasten
36 'des auf der anderen Seite liegenden kleineren Über. hitzers 3o, dessen Austrittssammelkasten
mit 38- bezeichnet ist. Die Verdampfungsheizfläche und die Überhitzerheizfläche
sind so bemessen und angeordnet, daß die gewünschte hohe Überhitzungstemperatur
erhalten wird, wenn der Kessel mit voller Belastung arbeitet und die Klappen 22,
22a in den Heizzügen 20, 2o11 so eingestellt sind, daß die Heizflächen auf
den beiden Kesselseiten von den gleichen Gasmengen durchzogen werden. Damit dann
der Strömungswiderstand und die Wärmeabgabe seitens der Heizgase in beiden Heizzügen
annähernd gleich sind, ist die dem kleineren -Cberhitzer 30 vorgeschaltete
Verdampferfläche entsprechend größer als die vor dem größeren überiiitzer
30" liegende Verdampferfläche r611.
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. Nach dem der Fig. 2 a zugrunde liegenden Beispiel würde entsprechend
bei der Belastung von ro5 t/h die Dampftemperatur am Überhitzerauslaß 455° betragen.
Mit abnehmender Belastung würde auch die Überhitzungstemperatur zurückgehen, und
zwar entsprechend dem Verlauf der Schaulinie A. Um die Überhitzungstemperatur über
den ganzen Belastungsbereich des Kessels auf gleicher Höhe zu halten, wird gemäß
der Erfindung durch entsprechende Einstellung der Klappen 22, 22a die Verteilung
der Heizgase auf die beiden Kesselseiten so verändert, daß ein zunehmend größerer
Anteil durch den Heizzug 2o11 strömt, der die größere Überhitzerheizfläche 3o11
enthält. Kommen 30 % der Gesamtüberhitzerheizfläche auf den Überhitzer
30 und 70 °.7o auf den Überhitzer 3o11, so kann die Überhitzungstemperatur
auf der durch die Gerade B dargestellten gleichmäßigen Temperatur von 455° gehalten
werden, wenn man die Heizgase bei den Belastungsänderungen nach dem Schaubild der
F ig. 2 zerteilt. Die schraffierte Fläche gibt die durch den größeren Überhitzer
3o11 strömende Heizgasmenge, die darüberliegende Fläche die durch den kleineren
Überhitzer 30 ströinende Heizgasmenge an. Die unter diesen Umständen am Ausläß
32 des Überhitzers 3o11 erreichte Überhitzungstemperatur zeigt die Schaulinie C
der Fig. 2 a an. Die an der erwünschten gleichbleibenden Überhitzungstemperatur
fehlende Überhitzung wird zusätzlich im. Überhitzer 3o erhalten.
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Der Stirlingkessel gemäß der Fig. 3 und 4 hat in üblicher Weise ein
vorderes Rohrbündel 42 und ein hinteres Rohrbündel 44 und einen im Zwischenraum
zwischen den beiden Rohrbündeln angeordneten Überhitzer. Durch zwei senkrechte Lenkwände
46 sind j-on einem mittleren Heizgaszug 48 zwei außenliegende Heizgaszüge 5o abgetrennt.
Im mittleren Heizzuge 48, von dem ein Rauchgaskanal 54 zum Schornstein führt, liegt
etwa die Hälfte der Verdampfungsheizfläche. Die andere Verdampferheizfläche ist
auf die beiden außenliegenden Heizgaszüge 5o verteilt, die durch je einen Rauchgaskanal
56 an den gemeinsamen Schornstein angeschlossen sind. Im Rauchgaskanal 54 ist eine
Klappe 58 angeordnet. In jedem Rauchgaskanal 56 befindet sich eine Klappe 6o. Die
beiden Klappen 6o sind miteinander gekuppelt, so daß die außenliegenden Heizzüge
50 zusammen einen zweiten, zum mittleren Heizzug gleichlaufenden Heizzug darstellen.
Der im mittleren Heizzug liegende Überhitzer 62 enthält etwa 70 °/o der Überhitzerheizfläche,
die restlichen 30 % der Überhitzerheizfläche kommen auf die Überhitzer 64
.der außenliegenden Heizzüge 5o. Infolge dieser Anordnung, und Verteilung der Überhit7erheizfläche
kann die Überhitzungstemperatur durch entsprechende Veränderung der Heizgasführung
bei Belastungsänderungen auf
gleicher Höhe gehalten werden, wie
dies vorstehend für den Kessel der Fig. i erläutert worden ist.
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Nach Fig. 3 und .4 sollen die Überhitzer 6'a und 64 im Dampfstrom
nebeneinandergeschaltet sein. Die von den Überhitzern kommenden Dampfströme werden
zusammengeführt und ergeben als Mischtemperatur die 'gewünschte Überhitzungstemperatur.
Die Überhitzer können aber auch im Dampfstrom hintereinandergeschaltet werden. Eine
solche Ausführungsform ist in Fig.5 dargestellt. Der von der Kesseltrommel kommende
Sattdampf wird an beiden Seiten in den Überhitzersammelkasten 70 eingeführt,
in dem durch Zwischenwände 72 eine mittlere Kammer abgetrennt ist. Der Dampf strömt
aus den beiden seitlichen Kammern des Sammelkastens 7o durch die Überhitzerrohre
64 zum Sammelkasten 74 und von diesem durch Überhitzerrohre 62 zur mittleren Kammer
des Sammelkastens 70, um hoch überhitzt durch das Rohr 76 zur Verwendungsstelle
zu gehen.
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Die Regelung der Überhitzungstemperatur gemäß der Erfindung würde
sich beispielsweise unter den den Fig. a und 2a zugrunde gelegten Bedingungen wie
folgt durchführen lassen: Es sei angenommen,. daß der Kessel für eine Sattdampftemperatur
von 23o° und eine Höchstleistung von ioz# t/h entworfen worden ist und daß bei dieser
vollen Belastung bei gleichmäßiger Verteilung der Gasströmung auf die beiden gleichlaufenden
Heizzüge eine Überhitzung um 225°, also eine Dampfendtcmperatur von 455° erreicht
wird. Bei einer Kesselbelastung von 30 t/h und bei gleichmäßiger Verteilung.
der Gasströmunauf die beiden Gaszüge würde eine Überhitzung um i85° erfolgen, wozu
der größere Überhitzer (3oa bzw. 62) 13o° und der kleinere üb erhitzer 55°
beiträgt. Verändert man die Gasströmung dagegen so, daß ;o °;o der Gasmenge über
den größeren Überhitzer mit etwa 70 °/o der Überliitzerlieizfläclie gehen, so steigt
in diesem Überliitzer der Anteil an der Überhitzung auf igo°, in dem kleineren Überhitzer
geht er dagegen auf 35'
zurück. Die Gesamtüberhitzung beläuft sich dann auf
225' anstatt vorher auf 185-'. Sie erreicht also den gleichen Wert und ergibt
die gleiche Dampfendtemperatur von 455° wie bei der vollen Belastung von io5 t%h
und gleichmäßiger Verteilung der Heizgase.
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Ist den Überhitzern Verdampfungsheizfläche nicht nur im Zuge der Heizgase
vorgeschaltet wie bei den beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen, sondern ist
der Feuerraum mit strahlungsbeheizten Wandkühlrohren ausgekleidet, so sind dieHeizgaseverhältnismäßig
noch stärker abgekühlt, wenn sie an den Überhitzer gelangen. Dementsprechend machen
sich in der Beheizung des Überhitzers Belastungsschwankungen des Kessels noch stärker
geltend, so daß für einen solchen Kessel die Einrichtung zum Erhalten einer gleichmäßigen
Überhitzung besondere Bedeutung gewinnt.
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Ein Stirlingkessel mit Kühlrohren ini Feuerraum ist in Fig.6 dargestellt.
Die beiden Obertrommeln des Stirlingkessels sind mit 82, 84, seine Untertrommel
ist mit 8.5 bezeichnet. An der einen Seitenwand oder auch an beiden Seitenwänden
des Feuerraumes sind Verdampferrohre 9o angeordnet, die unten in einen Sammler 94
und oben in einen Sammler 96 einmünden. Dem unteren Sammler wird Wasser aus der
Obertrommel 84 durch ein Fallrohr 92 zugeführt. Von dem oberen Sammler 96 führt
ein Steigrohr 98 zur Obertrommel 82. An der Rückwand sind Rohre ioo und an der Vorderwand
Rohre io2 eines Strahlungsüberhitzers angeordnet. Aus der Trommel 84 wird Sattdampf
durch eine Leitung 104 den unteren Sammlern io6 und io8 der Strahlungsüberhitzer
zugeführt. Der obere Sammler iog des Überhitzers ioo steht durch eine Leitung i
io- mit dem oberen Sammler 112 des Überhitzers io2 in Verbindung, von dem eine Leitung
114 den vorüberhitzten Dampf zum Eintrittssammler i16 des Berührungsüberhitzers
führt. Der Dampf durchströmt zunächst eine Gruppe durch Berührung beheizter Überhitzerelemente
iiS mit verhältnismäßig kleiner Heizfläche und geht über einen Zwischensammler i2o
und eine zweite Gruppe durch Berührung beheizter Überhitzerelemente 122 mit größerer
Heizfläche zum Austrittssammelkasten 124. Die vom Feuerraum 88 aufsteigenden Verbrennungs7-ase
durchziehen zunächst das vordere Verdampferrohrbündel 126 und verteilen sich dann
auf zwei Heizzüge i28, 129, in denen die beiden Überhitzer 118, 122 liegen. Der
Heizzug 128 wird auf der einen Seite begrenzt durch eine von der Untertrommel 86
hinter dem Verdampferrohrbündel 126 bis ein Stück unterhalb der Obertrommel 82 hochgeführte
Lenkwand 130, auf der anderen Seite durch eine L-förmige Lenkwand 132. Der eine
Schenkel dieser Lenkwand ist gleichlaufend zur Lenkwand 13o angeordnet. Er endet
an einem Punkt 134 in einer gewissen Entfernung oberhalb der Untertrommel 86, wo
sich unter einem rechten Winkel der zweite Schenkel anschließt, der sich bis zur
Kesselrückwand 136 erstreckt. Zwischen dieser L-förmigen Lenkwand 132 und der Kesseldecke
verläuft der Heizzug 129. Eine unterhalb der Lenkwand 13a liegende öffnung i4o in
der Rückwand 136 verbindet den Heiz-
Zug 128 mit dem Rauchfang 138.
Eine Öff-
nung 142 in der Rückwand 136, welche den Heizzug 129 mit
dem Rauchfang 138 verbijidet, liegt oberhalb der Lenkwand 132. In den I@f@@I1n@Ten
?!n. 112 sind zur:'@e@?In5 (l-Durchgangsquerschnittes unabhängig voneinander
einstellbare Klappen 144, 146 angeordnet. Durch entsprechende Einstellung der Klappen
kann man die Heizgasführung durch die Heizzüge 128, 129 regeln, z. B. eine größere
Heizgasmenge durch den Heizzug 129 über den Überhitzer 122 mit der größeren Heizfläche
leiten, und dadurch erreichen, daß eine höhere Endtemperatur erreicht wird, als
es für diese bestimmte Kesselbelastung bei einer gleichmäßigen Verteilung der Heizgase
auf die beiden Heizzüge der Fall sein würde. Ebenso kann man durch Erhöhung der
zum Heizzug 129 strömenden Heizgasmenge erreichen, daß beim Abnehmen der Kesselbelastung
die Dampfendtemperatur auf der gleichen Höhe 'gehalten wird. Umgekehrt kann man
ein Ansteigen der Dampfendtemperatur über einen bestimmten Wert dadurch verhindern,
daß man einen größeren Anteil der Heizgase über den Überhitzer 118 mit der kleineren
Heizfläche leitet. Im Rauchfang ist ein Speisewasservorwärmer 15o angeordnet, so
daß hier die Heizgase, falls sie in einem der beiden Heizzüge 128, 129 nicht genügend
Wärme abgegeben haben, noch weiter abgekühlt werden.
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Die Möglichkeit, bei der Überhitzerschaltung nach der Erfindung gewünschtenfalls
die Überhitzungstemperatur durch Veränderung der Gasführung zu erhöhen, findet beispielsweise
bei Anlagen, bei denen verhältnismäßig lange Leitungen vom Kessel zur Maschine führen,
mit Vorteil Anwendung, um die Strahlungsverluste auszugleichen, die bei geringer
Belastung der Anlage einen,größeren anteiligen. Temperaturabfall ergeben als bei
hoher Belastung. Fällt bei einer Anlage etwa ein Speisewasservorwärmer oder ein
Luftvorwärmer zeitweise aus, so muß stärker gefeuert werden, um die erforderliche
Dampfmenge zu erzeugen. Infolgedessen werden auch die Überhitzer durch die größere
Heizg.snien ge stärker beheizt. Einer unerwünschten Erhöhung der Überhitzungstemperatur
kann dann erfindungsgemäß dadurch vorgebeugt werden, daß ein größerer Anteil der
Heizgasmenge über den kleineren Überhitzer geleitet wird.