-
Aktiengesellschaft für Unternehmungen der Eisen- und . Stahlindustrie,
Essen Die Erfindung bezieht sich auf solche Rauchrohrüberhitzer, deren Überhitzerelemente
im Gegenstrom zu den Rauchgasen große, im Gleichstrom dazu kleine Übertragungsflächen
haben. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Dampf auf dem Hinweg zum Feuerraum
stark aufgeheizt wird, während er auf dem Rückweg zur Rauchkammer nicht wieder durch
die Rauchgase nennenswert abgekühlt werden kann. Die Erfindung gibt zur Verwirklichung
dieser Vorteile eine Anordnung an, die eine sehr einfache und billige Herstellung
ohne Sonderkappen an der Umkehrstelle der Überhitzerelemente gestattet. Die Erfindung
besteht darin, daß die kleine Übertragungsfläche bei den aus U-Rdhren, vorteilhaft
mit üblicher Umkehrkappe, gebildeten Überhitzerelementen etwa von der Stelle mit
gleicher Dampf- und Rauchgastemperatur an durch dichtes Aneinanderliegen der Rohre
erzeugt wird, so daß ein Teil der Außenflächen der Rückleitungsrohre von dem sie
umgebenden Rauchgasstrom nicht berührt wird. Diese Lösung bringt gegenüber Ausführungen,
bei denen das gewöhnlich als ein großes Rohr ausgebildete Rückleitungsrohr unmittelbar
von der in der Nähe des Feuerraumes befindlichen Umkehrstelle zur Rauchkammer führt,
den weiteren Vorteil, daß die Rohrlänge bis zur Stelle der Temperaturgleichheit
von Dampf- und Rauchgasen stärker,für das Aufheizen des Dampfes ausgenutzt werden
kann.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
-
' Abb. i zeigt den mittleren Längsschnitt durch ein Rauchrohr des
Langkessels; Abb. a ist ein Schaubild der Temperaturverhältnisse im Rauchrohr und
in den Überhitzerelementen;
Abb.3 und 4 sind in größerem Maßstabe
die Schnitte nach den Linien III-III bzw. IV-IV der Abb. i.
-
Mit i ist die nicht näher dargestellte Rauchkammer, mit 2 die Rauchkammerrohrwand,
mit 3 die Feuerbüchsrohrwand und mit 4 die gleichfalls nicht näher dargestellte
Feuerbüchse bezeichnet. Zwischen Feuerbüchsrohrwand 3 und Rauchkammerrohrwand 2
erstrecken sich oberhalb der ebenfalls nicht dargestellten Heizrohre die im Querschnitt
größeren Rauchrohre 5, in denen die Überhitzerelemente untergebracht sind.
-
Von dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur ein Rauchrohr 5
mit seinem Überhitzerelement wiedergegeben. Bei dem Beispiel hat das Überhitzerelement
drei Rohrschlangen 6, 7 bzw. 8,9
bzw. io, i i. Mit 6, 8 und io sind die zur
Feuerbüchse 4 führenden Hinleitungsrohre bezeichnet, mit 7, 9 und i i die zur Rauchkammer
i führenden Rückleitungsrohre. Hin- und Rückleitungsrohre sind in der Nähe der Feuerbüchse
4 durch bewährte Umkehrenden 12, 13, 14 miteinander verbunden, die entweder aus
besonderen Stücken (Kappen) hergestellt und mit den Rohrenden verschweißt sind oder
unmittelbar aus diesen durch Warmverformung gebildet werden können. Die Hinleitungsrohre
6, 8 und io gehen von untereinanderliegenden Stellen eines Naßdampfverteilerrohres
15 aus. Die Rückleitungsrohre 7, 9 und i i enden in ähnlicher Weise in einem Heißdampfsammelrohr
16. Das zum Hinleitungsrohr 6 gehörende Rückleitungsrohr 7 ist gleichfalls an der
obersten Stelle in das Heißdampfsammelrohr 16 eingeführt, während das zum mittleren
Hinleitungsrohr 8 gehörende Rückleitungsrohr 9 an der tiefsten und das zum untersten
Hinleitungsrohr io gehörende Rückleitungsrohr i i in der Mitte des Heißdampfsammelrohres
16 mündet. Am Vorderende des Kessels sind die drei Rückleitungsrohre 7, 9, 11 so
dicht aneinandergelegt, daß ein Teil der Außenflächen der Rohre von dem sie umgebenden
Rauchgasstrom nicht berührt wird. Mindestens eine halbe Mantelfläche der drei Rohre
wird dadurch nicht von den außenströmenden'heißen Rauchgasen berührt. Die Rückleitungsrohre
7, 9, 11 sind von einer etwa in der Mitte des Langkessels gelegenen Stelle an, bei
der Temperaturgleichheit zwischen den Rauchgasen und dem Heißdampf besteht, zusammengefaßt.
-
Die Hinleitungsrohre 6, 8, io werden durch sie umgebende Bänder 17
gehalten. Stützen 18, die an den. Rohren 8 und io angeschweißt sind, sichern die
Lage im Rauchrohr 5. Am Vorderende des Langkessels haben die Bänder 17 Beilagen
i9 (Abb. 4), die sich gegen die einander berührenden Rück-Jeitungsrohre 7, 9, 11
legen und diese in ihrer Berührungslage halben. Am Hinterende des Langkessels ist
ein aus Blech gebogener, den Rohren atigrpaßter Abstandhalter 2o vorgesehen (Abb.
3). Ain Hinterende umfassen die Bänder 17 außerdem die Rückleitungsrohre 7, 9, 11
unmittelbar. Derartige Führungen für die Überhitzerschlangen sind an mehreren Stellen
auf der Länge des Langkessels vorgesehen (Abb. i). Im Schaubild von Abb.2, auf dessen
Ordinate die Temperatur, auf dessen Abszisse die Rohrlänge aufgetragen ist, gibt
die Kurve 21 den Verlauf der Rauchgastemperatur im Rauchrohr 5, die etwa ein liegendes
U bildende Kurve 22 den Temperaturverlauf in den Überhitzerschlangen wieder.
Man erkennt, daß die Temperatur 22 von der Naßdampftemperatur 23 an durch die im
Gegenstrom, d. h. in Richtung des Pfeiles x, strömenden Rauchgase auf etwa das Doppelte
an der Umkehrstelle 24 kurz vor der Feuerbüchse 4 erhöht wird. Von dort ab heizen
die in der Richtung x, also im Gleichstrom, strömenden Rauchgase bis zur Stelle
25, an der Temperaturgleichheit zwischen Heißdampf und Rauchgasen herrscht, den
Dampf auf diese Temperatur weiter auf. Von der Stelle 25 ab, die, wie schon gesagt
wurde, etwa in der Mitte des Langkessels liegt, sinkt die Heißdampftemperatur bis
zur Austrittsstelle 26 aus den Rückleitungsrohren 7, 9, i i nur ganz geringfügig
ab; denn gemä4 der Erfindung werden in diesem Bereich die kühleren Rauchgase wenigstens
teilweise von der Berührung mit der Oberfläche der Rückleitungsrohre 7, 9, 11 ferngehalten.
Der zwischen ihnen gebildete kleine Hohlraum 27 (Abb. 4) kann von vornherein verschlossen
werden; sonst wird er sich im Betrieb sehr bald von selbst durch die Flugasche zusetzen.
-
Die Abkühlung des überhitzten Dampfes auf dem Wege von der Stelle
25 zur Stelle 26 wird bei der Anordnung nach der Erfindung um so mehr verhindert,
je mehr Rohrschlangen das Überhitzerelement hat. Die Erfindung ist aber auch dann
anwendbar, wenn das Element nur aus zwei Schlangen besteht. In diesem Falle ist
gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung von der Stelle 25 bis zur Stelle 26im
dargestellten,Schaubild ein Hinleitungsrdhr mit den beiden Rückleitungsrohren in
der aus Abb. 4 ersichtlichen Weise zusammenzufassen.
-
Bei dieser Anordnung muß auf das Aufheizen des Naßdampfes in diesem
einen Hinleitungsrohr auf dem Stück zwischen der Rauchkammer i und der Stelle 25
teilweise verzichtet werden, das aber im Bereich der niedrigen Rauchgastemperatur
liegt, wo die Erhitzung des Naßdampfes durch die abgekühlten Rauchgase noch nicht
so groß ist. Es ist demnach der Unterschied der Erhitzung des Dampfes bei frei liegendem
und teilweise abgedecktem Hinleitungsrohr nur geringfügig. Der hier auftretende
Verlust steht erheblich hinter dem Gewinn zurück, der durch die teilweise Abdeckung
der Rückführungsrohre durch das eine Hinleitungsrohr erzielt wird, und wird bewußt
in Kauf genommen.
-
Die Stützen i8 brauchen nicht an den Rohren 8 und io zu sitzen, sondern
könnten auch an den Bändern 17 vorgesehen sein.
-
Die Erfindung ist auf alle Arten von Wärmeaustauschern sinngemäß'
anwendbar, bei denen entsprechende Verhältnisse vorliegen.