Dampfkesselanlage mit Wärmeaustausellvol-riclltullg zar Vorwärmnn der Yerbrellnungsluft. Es sind bei Dampfkesselanlagen bereits Wärmeaustauschvorrichtungen bekannt ge worden, welche zur Vorwärmung von Ver brennungsluft seitens der abziehenden Heiz gase dienen.
Diese Hilfsvoriiehtungen sind bisher in der Hauptsache aus Eisenmaterial hergestellt worden, weshalb die Helzl'IiiehO dieser Apparate, verglichen mit der Dampf kesselheizfläche, verhältnismässig beschränkt bleiben musste, da sonst diese Vorrichtungen Gefahr laufen, von den Heizgasen verbrannt und von Rost etc. zerstört zu werden. Will man nämlich mit einer solchen Vorrichtung ein beträchtliches Temperaturgefälle der abziehenden Rauchgase ausnutzen, so treten naturgemäss die Rauchgase mit hoher Tem peratur in den Apparat ein und mit nie driger Temperatur aus demselben aus.
Es kann dann leicht vorkommen, dass der Ap parat auf der Eintrittsehe verbrannt und auf der Austrittseite durch Rost- und Schwefel säurebildung angegriffen wird. Man ist also gezwungen, solche eiserne Wärmeaustausch- vorriehtungen knapp zu bemessen und sieh auf die Ausnutzung eines verhältnismässig gerin gcn @@'ar@negcfällcs in mittlerer Tem- peraturlage der Abgase zu beschränken.
Es zieht deshalb ein grosser Teil der Wärme ver loren, welulie in den A1)-asen enthalten ist, änd wau muss die I)ampfl:.esselheizflä,ehe trotz Anwendung der -U"ärnieaustausehvor- ri(-lituiig verliiiltnismiissig @Zoss bemessen.
Die vorliegende Erfindung gestattet, Dampfkesselanlagen unter Verwendung von inögliehst @vei@ig Eisenmaterial zu bauen und trotzdem (las Heizmaterial bestens auszu nützen.
Gemäss (der Erfindung besteht die T;irmcaustauschv orriclitllil@. zur Vorwärmung der Veibiennungslitft mittelst der Abgase in der Hauptsache aus Steinmaterial, wie zum Beispiel Schamotte, Ziegelstein, armiertem und unarmiertern Beton, Naturstein, Kunststein und dergleichen,
und es ist die von den Heiz gasen berührte Heizfläche des Wä.rmeaus- tauschers mindestens eben so gross wie die vom Wasser berührte Dampfkesselheizfläche. Die Einrichtung kann so getroffen sein, dass die Abgase und die vorzuwärmende Verbren nungsluft auf getrennten Wegen durch den Würmeaustauscher geführt werden und dass der Wärmeaustausch durch das Steinmaterial hindurch erfolgt.
Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungs beispiele; das erste im Vergleiche mit einer gewöhnlichen Kesselanlage, welch letztere also keine Vorrichtung zur Vorwärmung der Verbrennungsluft besitzt.
Fig. 1 ist ein (Querschnitt, und Fig. 2 ein Grundriss einer Wasserrohr-Dampfkessel- anlage bekannter Bauart; Fis. 3 ist ein Querschnitt, und Fig. 4 ein Grundriss des als Wasserrohr-Dampf- kessel ausgebildeten ersten Beispiels.
Gemäss F'ig. 1 und 2 besteht der eigent liche Dampfkessel in der Hauptsache aus dem vordern Wasserrohrbündel 2 und dem hintern Wasserrohrbündel 4. Dazwischen ist der Dampfüberhitzer 3 angeordnet. An gebaut an den Kessel ist ein sogenannter Economiser 5, -welcher in der Hauptsache aus eisernen, vom Speisewasser durchflossenen Rohren besteht und zur Vorwärmung dieses Wassers dient. Die Feuerung des Dampf kessels ist mit 1 bezeichnet.
Die Heizgase durchziehen den Kessel von I aus im Sinne der in Fig. 1 gestrichelt gezeichneten Pfeile, indem sie zunächst das vordere Wasserrohr bündel 2, dann den Überhetzer 3, hierauf das hintere Wasserrohrbündel 4 und'schliesslich den Economiser 5 bestreichen. Die Verbren nungsluft tritt bei II im Sinne des aus gezogenen Pfeils (Feg. 1) in die Feuerung der Dampfkesselanlage.
Bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Anlage besteht der eigentliche Dampfkessel in der Hauptsache nur aus einem Wasser rohrbündel 22. Der Überhetzer ist hier mit 23 bezeichnet. Der Wärmeaustauscher 24 ist unmittelbar an den Kessel angebaut und be steht in der Hauptsache aus senkrecht an geordneten Ziegelrohren, welche Rohre in gemauerten Kammern untergebracht sind. Seitlich und zwischen den einzelnen Rohren befinden sich Zwischenräume. Oben und einten hingegen sind diese Zwischenräume zu gemauert. Dort ist eine obere und eine un tere Rohrmündungsebene. Die Feuerung die ser Dampfkesselanlage ist mit 21 bezeichnet.
Die Feuergase ziehen von III aus im Sinne der gestrichelt gezeichneten Pfeile zunächst durch das Wasserrohrbündel 22 und den Überhetzer 23 und hierauf durch die Rohre des Wärmeaustauschers 24, um schliesslich in den Fuchs 33 abzuziehen. Die Verbren nungsluft tritt bei 26 in den Wärmeaustau- scher 24 ein und zieht durch die zwischen den Rohren gelegenen Zwischenräume im Sinne der ausgezogenen Pfeile (Feg. 3) durch den Wärmeaustauscher 24 und hierauf durch den Kanal 27 zur Feuerung 21.
Die be schriebene Bewegung der Verbrennungsluft und der Rauchgase kann durch .den natür lichen Zug des in der Zeichnung nicht er sichtlichen Schornsteines oder durch künst lichen Saugzug erwirkt werden. Es kann aber die Verbrennungsluft auch mittelst eines nicht gezeichneten Unterwindgebläses bei 26 in den Wärmeaustauscher und durch diesen hin durch zur Feuerung 21 gepresst werden.
Die eingezeichneten, verschliessbaren Offnun- gen 28 dienen zur Reinigung des WärmP- austauschers. Wenn an dem unter dem Wärmeaustauscher angeordneten Kanal 29 die Klappe 30 geöffnet und gleichzeitig die Klappen 31 und 32 geschlossen werden, ziehen die Rauchgase des Dampfkessels un ter Umgehung des Z'V@ä.rmeaustauschers di rekt in den Fuchs 33. Dadurch kann der Wärmeaustauscher beispielsweise zwecks Reinigung ausser Betrieb gesetzt werden.
Die Verbrennungsluft wird beim Durch ziehen des Wärmeaustauschers seitens der Heizgase vermittelst der Wärme erwärmt, welche durch die Wandungen der Ziegel rohre herausdrinbt. Diese Wärmemenge wird also der Feuerung wieder zugeführt, und es erhöht diese Vorwä.rmung der Verbrennungs luft die Vollständigkeit und Raschheit des Verbrennungsvorganges, die Leistungsfähig- keit der Feuerung und die Verfeuerbarkeit minderwertiger Brennstoffe. Auch lä.sst sich mit dieser Vorwärmung eine gesteigerte Tem peratur im Feuerraum erzielen.
Die Luft- vorwärmung und die in der Steinmasse des Wärmeaustauschers aufgespeicherte Wärme stabilisieren die Heizwirkung der Feuerung und verhindern den schädlichen Eintritt von kalter, sogenannter falscher, Luft.
Fig. 1 und 2 einerseits und Fig. 3 und 4 anderseits sind in gleichem Massstabe dar gestellte Dampfkesselanlagen gleicher Dampf leistung und gleichen Wirkungsgrades. Die vom Wasser berührte Dampfkesselheizfläche der Anlage nach Fig. 3 und 4 misst bei diesem Beispiel nur etwa die Hälfte der wasserberührten Dampfkesselheizfläche der Anlage nach Fig. 1 und z.
Bei der Anlage nach Fig. 3 und 4 ist die von den Heiz gasen berührte Heizfläche des Wärmeaus- tauschers etwa das 3,5fache der vom Was ser berührten Dampfkesselheizfläche des Kessels 22. Die Eisenteile der Anlage nach Fig. 3 und 4 wiegen nur zirka 40 /o der Eisenteile, welche die Anlage nach Fig. 1 und 2 aufweist. Gemäss der Erfindung aus geführte Kesselanlagen werden daher zu meist auch einen geringeren Transportauf wand verursachen, als bisher nötig war.
Im allgemeinen müssen nämlich bei Kessel erstellungen, und insbesondere in den soge- nannten Exportländern, die Eisenteile von weiter her beschafft werden als das übrige Baumaterial, aus welch letzterem ein nach vorliegender Erfindung ausgebildeter Wärme- austauscher hergestellt wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist durch die Fig. 5, 6, 7 und 8 wiedergegeben, und zwar in Form eines Einflammrohr-Wellrolr-Dampfkessels mit darunter angeordnetem Wä.rmeaustau- scher. Fig. 5 ist ein mittlerer Vertikalschnitt durch die Längsachse des Dampfkessels und des Wärmeaustauschers;
Fig. 6 ist ein Ho rizontalschnitt nach A-A in Fig. 5 und 8, und Fig. 7 ein ebensolcher Schnitt nach B-B von Fig. 5 und 8; Fig. 8 ist ein vertikaler Querschnitt nach C-C von Fig. 5.
Der Dampfkessel 42 ist auf den Quer balken 43 gelagert. Der Wärmeaüstauscher 44 besteht in der Hauptsache aus Form steinen, welche, wie gezeichnet, derart be schaffen und zusammengebaut sind, dass sie Längskanäle für die Rauchgase und Quer- züge für die Verbrennungsluft bilden.
Seit lieb, sowie vor und hinter den Formsteinen sind Kanäle vorgesehen für die Rauchgase und für die Verbrennungslift, sowie für die Reinigung des Wärmeaustausehers. Die Feuergase ziehen im Sinne der gestrichelt gezeichneten Pfeile vom Rost aus zunächst durch das Flammrohr nach hinten, dann im zweiten Zuge seitlich und unterhalb des Dampfkessels nach vorn und hierauf im dritten Zuge seitlich und unterhalb des Dampfkessels nach hinten.
Dort treten sie durch die geöffnete Klappe 51 in den Wärme- austauscher 44, ziehen im obern Bereiche des letzteren durch die parallel zur Zeich nungsebene verlaufenden Kanäle 44a nach vorn und alsdann im untern Bereiche durch die Kanäle 44b wieder zurück nach hinten, um schliesslich durch die geöffnete Klappe. 52 in den Fucbs 53 zu entweichen. Die Ver brennungsluft wird im Sinne der aus gezogenen Pfeile unten bei 46 (Fig. 6) zu geführt, durchströmt zunächst den untern und dann den obern Bereich des Wärme austauschers in je einem schlangenförmigen Zuge, um schliesslich bei 47 in die Feue rung 41 zu treten.
Es strömen also hier, wie beschrieben, im Bereiche des gegen seitigen Wärmeaustausches die Wärme ab gebenden Gase von oben nach unten und die erwärmte Luft von unten nach oben, wel che Anordnung bekanntlich die Zugverhält nisse begiinstigt. Der Umführkanal 49 dient wiederum zur Ausschaltung des Wärmeaus- tauschers. Dreht man die beiden in Fig. 5 in vertikaler Stellung ersichtlichen Klappen 51 und 52 je in die horizontale Lage, so ziehen die R.aucbgase unter Umgehung des Wärmeaustauschers 44 vom Raume 54 un mittelbar in den Fuchs 53.
Mit analogen, nicht gezeichneten Mitteln kann man selbst verständlich auch die Verbrennungsluft un ter Umgehung des Wärmeaustauschers direkt zur Feuerung leiten.