FLAMMROHRKESSEL

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Flammrohrkessel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Solche Flammrohrkessel sind allgemein bekannt. Es handelt sich dabei um eine zylindrische, liegende Kesseltrommel mit einem oder mehreren Flammrohren darin, in die jeweils ein Brenner am einen Ende hineinfeuert. Am anderen Ende verlassen die bereits abgekühlten Rauchgase mit Temperaturen von meist 700°C bis 1000°C das Flammrohr und treten in eine Wendekammer ein, wo sie umgelenkt und einem Rauchrohrzug zugeleitet werden, der aus einem Bündel paralleler Rauchrohre besteht, die sich unterhalb des Flammrohres durch die Kesseltrommel erstrecken.

[0003] Diese Kessel sind für die Befeuerung mit Öl und Gas für die Erzeugung von Dampf, Warmwasser usw. im Einsatz. Sie arbeiten bei Verwendung der vorgenannten Brennstoffe zufriedenstellend.

[0004] Bei Befeuerung mit staubförmigen, festen, aschehaltigen Brennstoffen treten bei solchen Flammrohrkesseln jedoch ernste Probleme durch Kesselverschmutzung auf. Da insbesondere größere Brennstoffteilchen während des Verbrennungsvorgangs längere Zeit in teigigem Zustand sind, können sie beim Auftreffen auf kühle Wände dort kleben bleiben, erstarren und Schlackeablagerungen aufbauen, deren Beseitigung Schwierigkeiten macht. In aller Regel muß dazu das Speisewasser aus dem Kessel entleert werden, damit dieser rascher abkühlt, was einen erheblichen Verlust an Speisewasser bedingt und längere Stillstandszeiten zur Folge hat. Mit staubförmigen, aschehaltigen Brennstoffen befeuerte Flammrohrkessel haben sich daher nicht wesentlich durchsetzen können.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flammrohrkessel der eingangs genannten Art anzugeben, der zur Befeuerung mit staubförmigen, festen, aschehaltigen Brennstoffen ohne Gefahr einer Verschmutzung geeignet ist.

[0006] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0007] Zu dem von der Erfindung erreichten Erfolg tragen demgemäß drei Merkmalsgruppen bei:

a) die Einströmöffnungen der Rauchrohre sind in bestimmter Weise trompetenartig gestaltet, um dort günstige Strömungsverhältnisse zu erzielen, die Schattenbildungen weitestgehend ausschließen,

b) die Abmessungen des Flammrohrs sind derart gewählt, daß die Rauchgase am Austritt aus dem Flammrohr um einen Sicherheitsabstand unter den Ascheerweichungspunkt abgekühlt sind, und

c) die Anzahl und die Querschnitte der Rauchrohre sind derart bemessen, daß sich vorbestimmte Staudrücke im zylindrischen Teil des Rohreinlaufs ergeben, die erforderlich sind, um die Ablagerung von Asche in den Rauchrohren zu vermeiden.

[0008] Die Abmessungen des Flammrohrs, die erforderlich sind, um die genannte ausreichende Abkühlung der Rauchgase unter den Ascheerweichungspunkt zu erhalten, lassen sich aus dem Wärmeübergang durch Strahlung und Konvektion unter Berücksichtigung der Wandtemperatur und der Gesetzmäßigkeiten der Strömungslehre berechnen. In diesem Zusammenhang sei auf den VDI-Wärmeatlas verwiesen, aus dem sich entsprechende Angaben entnehmen lassen. Die Anzahl der Rohre und deren Querschnitte bestimmt bei gegebener Kesselleistung die Strömungsgeschwindigkeit und damit den Staudruck der Rauchgase in den Rauchrohren. Aus der Kesselleistung läßt sich nämlich über die Brennstoffmenge und den Luftüberschuß zur Einhaltung der Bestimmungen der TA-Luft die Gesamtluftmenge und aus dieser die Abgasmenge errechnen, die wiederum bei vorgegebenem Staudruck in den Rauchrohren deren Anzahl und Querschnitte bestimmt. Der vorgenannte Staudruck ist somit jedem individuellen Kessel eigentümlich.

[0009] Die Sicherheit des erfindungsgemäßen Kessels gegen Verschmutzung durch Anbackungen von Aschebestandteilen an den besonders gefährdeten Einströmöffnungen der Rauchrohre läßt sich noch verbessern, wenn diese Einströmöffnungen in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen mit einem Druckluftstoß überblasen werden. In Weiterbildung der Erfindung ist daher wenigstens eine Seitenwand der Wendekammer von wenigstens einem Blasrohr durchdrungen, dessen Blasrichtung wenigstens annähernd parallel zu der die Blasrohreinströmöffnungen aufweisenden Trennwand gerichtet, die die Wendekammer von der Kesseltrommel trennt, und dessen Blasquerschnitt alle Rauchrohreinströmöffnungen überstreicht. Dieses Blasrohr ist vorzugsweise über ein Ventil an einen Gasdrucksammler angeschlossen, der nur ein relativ geringes Volumen aufzuweisen braucht und beispielsweise Luft unter einem Druck von 6000 bis 8000 hPa speichert. Mit dieser Druckluft wird ein Druckstoß von etwa 0,1 s Dauer in Abständen von 0,5 bis 4 h erzeugt, der sich mit Schallgeschwindigkeit ausbreitet und das gesamte Feld der Einströmöffnungen der Rauchrohre überstreicht.

[0010] Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn den Einströmöffnungen der Rauchrohre in der gegenüberliegenden Stirnwand der Wendekammer Blasrohre gegenüberstehen, mit deren Hilfe Ablagerungen im Bereich der Einströmöffnungen weggeblasen werden können. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn auch in der brennerseitigen Stirnwand des Flammrohres ein oder mehrere Blasdüsen angeordnet sind, durch die Dampf oder Druckluft kontinuierlich oder in Stößen in das Flammrohr eingeblasen werden kann, um Ascheablagerungen von der Flammrohrwand zu entfernen.

[0011] Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

eine Prinzipdarstellung eines Kessels nach der Erfindung (ohne Brenner) im Längsschnitt;

Fig. 2

einen Querschnitt durch die Wendekammer;

Fig. 3

in vergrößerter Darstellung den Einströmöffnungsbereich eines Rauchrohres;

Fig. 4

eine Ausschnittsdarstellung im hinteren Bereich eines Kessels mit zwei Flammrohren von der Stirnseite gesehen, und

Fig. 5

eine Ausschnittsdarstellung im hinteren Bereich des Kessels nach Fig. 4 von oben.

[0012] Der Flammrohrkessel besteht aus einer äußeren Kesseltrommel 1 und einem oder mehreren darin angeordneten zylindrischen Flammrohren 2. Im in den Figuren 1 und 2 dargestellten Beispiel ist nur ein Flammrohr 2 vorhanden. An dessen einem Ende ist ein Ansatz 3 für den Anschluß eines Brenners ausgebildet, der im vorliegenden Beispiel nicht dargestellt ist. Dieser Ansatz 3 kann in oder außerhalb der Achse des Flammrohrs 2 angeordnet sein, wobei die Achse des Ansatzes 3 parallel oder geneigt zur Achse des Flammrohres 2 sein kann. Wenn der Ansatz 3 für den Brenner, wie in Fig. 1 dargestellt, oberhalb der Achse des Flammrohrs 2 und geneigt zu dessen Achse angeordnet ist, sodaß der Brenner schräg abwärts bläst, dann bläst der Impuls der Flammgase in vorteilhafter Weise Ascheablagerungen vom Boden des Flammrohres 2 weg.

[0013] Das Flammrohr 2 mündet an seinem anderen Ende in eine Wendekammer 4, die von einem oberen Wassersammler 5, zwei unteren Wassersammlern 6' und 6" (Fig. 2) sowie Seitenwänden 7, einer Bodenwand 23 und einer hinteren Stirnwand 8 gebildet ist. Diese Wände sind zweckmäßigerweise als wassergekühlte Membranwände ausgeführt.

[0014] Ein Rauchrohrzug, bestehend aus einer Vielzahl zueinander paralleler Rauchrohre 9 verläuft unterhalb des Flammrohres 2 durch die Kesseltrommel 1. Diese Rauchrohre 9 haben Einströmöffnungen an einer Trennwand 16, die die Kesseltrommel 1 von der Wendekammer 4 abgrenzt. Am anderen Ende münden die Rauchrohre in einen Rauchgassammelraum 18.

[0015] Unterhalb der Wendekammer 4 bilden die beiden unteren Wassersammler 6' und 6" zwischen sich eine Öffnung aus, durch die Asche- und andere Schmutzteile nach unten aus der Wendekammer 4 herausfallen können. Die Öffnung mündet in einen Trog 24, in dem sich eine Förderschnecke 10 befindet, mittels der die Ascheteile in eine Austrittsöffnung 11 abgefördert werden können.

[0016] Unterhalb des Ansatzes 3 für den Brenner münden in das Flammrohr 2 ein oder mehrere Blasrohre 12, durch die kontinuierlich oder in Druckstößen Druckgas, beispielsweise Dampf oder Luft über die Wände des Flammrohrs 2 geblasen werden kann, um von dort Ascheablagerungen in Richtung auf die Wendekammer fortzublasen.

[0017] An weiteres Blasrohr 13, das sich durch eine der Seitenwände 7 der Wendekammer 4 erstreckt, ist dafür vorgesehen, Luftdruckstöße tangential oder unter geringem Winkel über die Trennwand 16 in dem Bereich zu blasen, wo die Einströmöffnungen der Rauchrohre 9 angeordnet sind. Das Blasrohr 13 ist gemäß den Fig. 4 und 5 über ein Ventil 20 mit einem Drucksammler 21 verbunden, der von einer Druckpumpe 22 mit Luftdruck versorgt wird. Das Ventil 20, das ein Magnetventil sein kann, der Drucksammler 21 und die Pumpe 22 sind in Fig. 4 nur schematisch dargestellt.

[0018] Durch die Blasrohre 12 kann ein Teil der Verbrennungsluft eingeblasen werden, was sich günstig auf die Erzielung geringer Gehalte an CO und NO_x auswirkt. Weiterhin können diese Blasrohre Dampf oder Druckluft in konstanter Weise kontinuierlich oder in Stößen zuführen.

[0019] Für die Reinhaltung der Einströmöffnungen der Rauchrohre 9 genügt es, wenn über das Blasrohr 13 Druckstöße in zeitlichen Abständen von 0,5 bis 4 h zugeführt werden. Alternativ ist es aber auch möglich, über das Blasrohr kontinuierlich Luft zuzuführen, um die Abgaszusammensetzung zu beeinflussen.

[0020] In Fig. 2, die einen Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 1 darstellt, erkennt man die Wendekammer 4 mit Blick auf das Flammrohr 2 und die Rauchrohre 9. Man sieht das Flammrohr 2, darunter ein Blasrohr 12, die Wassersammler 5, 6' und 6". Die unteren Wassersammler 6' und 6" sind exzentrisch angeordnet und erlauben der Strahlwirkung des Blasrohrs 13 bei Ausbreitung in dem bekannten Strahlwinkel die Gesamtheit der Einströmöffnungen der Rauchrohre 9 zu erfassen und Ablagerungen, die sich dort auf der Trennwand 16 gebildet haben könnten, wegzublasen. Aus diesem Grunde ist die Bodenwand 23 der Wendekammer 4 zweckmäßigerweise geneigt angeordnet und führt zu der schon erwähnten Öffnung zwischen den beiden unteren Wassersammlern 6' und 6" in den erwähnten Trog 24.

[0021] Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Einströmbereich eines der Rauchrohre 9 an der Trennwand 16, die die Kesseltrommel 1 von der Wendekammer 4 trennt. Das Rauchrohr 9 hat einen Innenradius R und ist am Einströmende trompetenartig ausgerundet mit einem inneren Krümmungsradius r. Die Ausrundung hat eine axiale Länge etwa der Größe r.

[0022] Dieser Bereich ist besonders kritisch im Hinblick auf Ablagerungen von brennenden, sich noch in teigigem Zustand befindlichen Ascheteilchen. Diese könnten beim Einströmen in das Rauchrohr 9 einer zu scharfen Umlenkung als Folge eines zu kleinen inneren Krümmungsradius r nicht ganz folgen und um den Einlauf in das Rauchrohr 9 herum kragenartige Niederschläge bilden, die durch die Kühlwirkung der wassergekühlten Wände erstarren und sehr harte Krusten bilden. Solche Niederschläge werden dadurch vermieden, daß gemäß der Erfindung das Verhältnis r:R größer als 0,30, bevorzugt zwischen 0,50 und 0,80 dimensioniert wird.

[0023] Diese Maßnahme allein reich jedoch zur Sauberhaltung des Rauchrohreinlaufes nicht aus. Bei zu kleinen Gasgeschwindigkeiten in den Rauchrohren 9 kommt es zum Ausfall von Asche entlang der Rauchrohre 9, die deren Boden bedecken und nach kurzer Zeit eine dünenartige Gestalt annehmen. Die Kämme der Dünen wandern im Betrieb mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m/s, also erheblich langsamer als die Geschwindigkeit der Rauchgase, die durch die Rauchrohre 9 strömen. Bei Erreichen des Austrittsquerschnitts eines Rauchrohres erzeugt jeder Dünenkamm einen Druckstoß, der kurzzeitig eine hohe Rauchgasgeschwindigkeit in dem Rauchrohr 9 zur Folge hat, worauf die Strömungsgeschwindigkeit der Rauchgase durch die Bildung der nächsten Dünenkämme wieder herabgesetzt wird. Dieser unregelmäßige Wechsel der Rauchgasgeschwindigkeit in den Rauchrohren 9 trägt wesentlich zur Bildung von kragenartigen Ascheverkrustungen im Bereich der Einströmöffnungen der Rauchrohre 9 bei. Dies wird erfindungsgemäß weiter dadurch vermieden, daß durch geeignete Dimensionierung von Anzahl und Querschnitten der Rauchrohre 9 die Rauchgasgeschwindigkeit am Querschnitt B, wo der zylindrische Bereich der Rauchrohre 9 beginnt, so eingestellt wird, daß der zugehörige Staudruck stets größer als 40 Pa ist und von dieser Grenze einen Sicherheitsabstand einhält. Bevorzugt liegt der Staudruck im Bereich zwischen 80 und 200 Pa. Noch höhere Staudrucke können zu dynamischen Effekten (Pulsationen) der Masse der Rauchgase in den Rauchrohren 9 im Zusammenwirken mit der Elastizität und der Energiezufuhr der heißen Gase im Flammrohr 2 führen. Dies bedeutet, daß der Bereich der Staudrucke von 40 bis 200 Pa für den Regelbereich des Rauchgasdurchsatzes zur Verfügung steht. Da der Staudruck quadratisch mit der Geschwindigkeit geht, ergibt sich daraus ein Regelbereich im Rauchgasdurchsatz von etwa 1 : 2,5. Dabei enthält auch der obere Wert von 200 Pa noch einen Sicherheitsabstand nach oben.

[0024] Zur Optimierung der CO- und NO_x-Werte können im Bereich der Wendekammer 4 weitere Blasrohre 17 vorgesehen sein, die insbesondere dann, wenn im Bereich des Flammrohraustrittsquerschnitts in die Wendekammer noch brennende Überkornteilchen vorhanden sind, diesen weiteren Sauerstoff für den Ausbrand zuführen. Diese Blasrohre 17 können zweckmäßigerweise derart angeordnet werden, daß in allen Eintrittsquerschnitten B der Rauchrohre 9 gleiche Sauerstoffgehalte vorhanden sind.

[0025] An der hinteren Stirnwand 8 der Wendekammer 4 können Türen 14 angeordnet sein, durch die die Einströmöffnungen der Rauchrohre 9 und der untere Bereich des Flammrohrs 2 zugänglich sind.

[0026] In Fig. 4 erkennt man eine Ausführungsform der Erfindung, bei der in einer Kesseltrommel 1 zwei Flammrohre 2 angeordnet sind, von denen in Fig. 4 allerdings nur eines aus Übersichtlichkeitsgründen dargestellt ist. Das andere Flammrohr mit zugehöriger Wendekammer und anderen Bestandteile muß man sich spiegelbildlich angeordnet vorstellen. Man erkennt in Fig. 4 bei abgenommen Stirnwanddeckel 14 das Feld der Einströmöffnungen in die Rauchrohre 9 und ferner das Blasrohr 13 mit Ventil 20 und Drucksammler 21, wobei der Blasquerschnitt des Blasrohrs 13 strichpunktiert dargestellt ist und, wie erkenntlich, das gesamte Feld der Einströmöffnungen der Rauchrohre 9 überstreicht. Die Strömungsrichtung des Blasrohres 13 ist im wesentlichen schräg abwärts gerichtet, um weggeblasene Ascheablagerungen in den Austritt zwischen den unteren Wassersammlern 6' und 6" zu blasen. Man erkennt ferner in Fig. 4 unter der schrägen Bodenwand 23 der Wendekammer ein Zuführrohr 25 für Zusatzluft, das in die Wendekammer 4 mündende Austritte hat, die strichpunktiert schematisch angedeutet sind.

[0027] Fig. 5 zeigt die Anordnung nach Fig. 4 von oben, wobei man zwei Wendekammern erkennt, die als Zwillingsanordnung beiderseits der Mitte der Kesseltrommel 1 angeordnet sind. Im dargestellten Beispiel ist aus Übersichtlichkeitsgründen nur eines der Blasrohre 13 mit angesetztem Drucksammler 21 dargestellt, wobei diese Figur im wesentlichen zeigen soll, daß das Blasrohr 13 annähernd tangential über die Trennwand 16 bläst, die die Kesseltrommel 1 von den Wendekammern 4 trennt.

[0028] Die Kesselkonstruktion ist auch geeignet für die Verbrennung von flüssigen, schwefelhaltigen Brennstoffen, wenn den heißen Verbrennungsgasen in oder kurz nach der Flamme ein kalkhaltiges Absorbens, beispielsweise Kalkhydrat zugesetzt wird. Solche staubförmige Beimengungen verhalten sich dann ähnlich wie die Asche bei aschehaltigen, staubförmigen Brennstoffen.

[0029] Gleiches gilt für schwefel- und aschehaltige Brennstoffe, bei denen der Schwefel durch Niedertemperaturentschwefelung in die Asche eingebunden werden soll. Dies gelingt insbesondere dann gut, wenn die Asche genügend kalkhaltige oder ähnlich aktive Komponenten enthält, oder wenn dem Brennstoff ein kalkhaltiges Absorbens zugesetzt wird. Bei der Verbrennung solcher Brennstoffe in dem erfindungsgemäßen Flammrohrkessel ergibt sich eine besonder oberflächenaktive Asche bzw. eine besondere Aktivierung der kalkhaltigen Komponenten, sodaß bei Abkühlung der Rauchgase herab bis auf 10 bis 15°C über dem jeweiligen tatsächlichen Taupunkt der Verbrennungsabgase eine vollständige Einbindung des Schwefels in die Asche oder die kalkhaltigen Komponenten erfolgt.

[0030] Bei dem erfindungsgemäßen Flammrohrkessel ergeben sich am Austrittsquerschnitt des Flammrohres 2 in die Wendekammer 4 Abgastemperaturen, die kleiner sind, als die Erweichungstemperatur der ausgebrannten Ascheteilchen. In Kesseln üblicher Größe können in Flammrohren Teilchen bis 0,2 bis 0,3 mm Korngröße ausbrennen. Größere Teilchen treten in brennendem, teigigem Zustand in die Wendekammer 4 und die Rauchrohre 9 ein. Die Erweichungstemperaturen der ausgebrannten Asche der verschiedenen Kohlenstaubsorten liegen überlicherweise zwischen 950 und 1250°C. Der Kessel ist daher zur Vermeidung des Anbackens solcher Ascheteilchen derart ausgelegt, daß die Rauchgase am Austritt aus dem Austrittsquerschnitt des Flammrohres 2 eine Temperatur haben, die um einen Sicherheitsabstand unter der genannten Ascheerweichungstemperatur liegt.

[0031] Am Austrittsende der Rauchrohre 9 unterhalb des Ansatzes 3 für den Brenner ist ein Rauchgassammelraum 18 zum Abzug der abgekühlten Rauchgase angeordnet. Dieser weist eine Zugangstür 19 auf, durch die das Innere der Rauchrohre 9 inspiziert und im Störungsfall in üblicher Weise mittels Durchstoßen mit langen Stangen gereinigt werden kann, wobei die herausgestoßenen Ablagerungen in den Trog 24 fallen und von der Schnecke 10 abtransportiert werden können.

Ansprüche

1. Flammrohrkessel, enthaltend in einer Kesseltrommel (1) wenigstens ein liegend angeordnetes Flammrohr (2), das an einem Ende mit einem Ansatz (3) zum Anschluß eines Brenners versehen ist, eine Wendekammer (4) am einen Ende der Kesseltrommel, in die ein Austritt des Flammrohrs am anderen Ende desselben mündet, und eine Vielzahl von Rauchrohren (9), die einen Innendurchmesser 2R aufweisen und die von der Wendekammer ausgehend sich unterhalb des Flammrohres durch die Kesseltrommel erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß

die Rauchrohre (9) jeweils eine Einströmöffnung haben, die sich vom Innendurchmesser (2R) ausgehend in Richtung auf die Wendekammer (4), in die sie mündet, trompetenartig mit einem Krümmungsradius r über eine axiale Distanz von annähernd r erweitert, wobei r/R > 0,3 ist,

die Abmessungen des Flammrohres (2) unter Berücksichtigung der Kesselleistung und der Kesselwasser-Solltemperatur derart gewählt sind, daß im Betrieb die Temperatur der Rauchgase am Austrittsende des Flammrohrs (2) um einen Sicherheitsabstand unter der Ascheerweichungstemperatur des jeweiligen Brennstoffs liegt, und

Anzahl und Innendurchmesser (2R) der Rauchrohre (9) derart bemessen sind, daß der Staudruck in den Rauchrohren (9) an einer Stelle (B) unmittelbar hinter der trompetenartigen Erweiterung größer als 40 Pa ist.

2. Flammrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis 0,8 > r/R > 0,5 ist.

3. Flammrohrkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und der Innendurchmesser (2R) der Rauchrohre (9) derart bemessen sind, daß der Staudruck in den Rauchrohren (9) an der Stelle (B) unmittelbar hinter der trompetenartigen Erweiterung zwischen 80 und 200 Pa beträgt.

4. Flammrohrkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammrohr (2) unterhalb des Ansatzes (3) für den Anschluß eines Brenners mit wenigstens einem in das Flammrohr (2) mündenden Blasrohr (12) versehen ist.

5. Flammrohrkessel nach einem der Anspürche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendekammer (4) mit mehreren Blasrohren (17) versehen ist, die Mündungen aufweisen, die den Einströmöffnungen der Rauchrohre (9) gegenüberstehen.

6. Flammrohrkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Seitenwand (7) der Wendekammer (4) von wenigstens einem Blasrohr (13) durchdrungen ist, dessen Blasrichtung wenigstens annähernd parallel zu einer die Rauchrohreinströmöffnung aufweisenden Trennwand (16) gerichtet ist, die die Wendekammer (4) von der Kesseltrommel (1) trennt, und dessen bzw. deren Blasstrahlquerschnitt alle Rauchrohreinströmöffnungen überstreicht.

7. Flammrohrkessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Blasrohr (13) über ein Ventil (20) an einen Gasdrucksammler (21) angeschlossen ist.

8. Flammrohrkessel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlrichtung des wenigstens einen Blasrohrs (13) mit der Trennwand (16) einen Winkel von etwa 10° einschließt.

9. Flammrohrkessel nach einem der vorhergehenden Anprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendekammer (4) im unteren Bereich einen Ascheabzug (24,10) hat.

10. Flammrohrkessel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendekammer eine schräg nach unten verlaufende Bodenwand (23) aufweist, und der Ascheabzug (24,10) asymmetrisch zur Mittenebene der Wendekammer (4) am unteren Ende der Bodenwand (23) angeordnet ist.

11. Flammrohrkessel nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wendekammer (4) im unteren Bereich derselben ein Blasrohr (17) mündet, dessen Blasrichtung auf den Ascheabzug (24,10) gerichtet ist.

12. Flammrohrkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seitenwand (7) der Wendekammer (4) von einem Blasrohr (13) durchdrungen ist, dessen Blasrichtung wenigstens annähernd parallel zu einer die Rauchrohreinströmöffnungen aufweisenden Trennwand (16) gerichtet ist, die die Wendekammer (4) von der Kesseltrommel (1) trennt, und dessen Blasstrahlquerschnitt alle Rauchrohreinströmöffnungen überstreicht, daß dieses Blasrohr (13) über ein Ventil (20) an einen Gasdrucksammler (21) angeschlossen ist, die Wendekammer (4) eine schräge Bodenwand (23) aufweist, die von der das Blasrohr (13) aufweisenden Seitenwand (7) ausgehend schräg nach unten verläuft, und daß am unteren Ende der Bodenwand (23) asymmetrisch zur Mittenebene der Wende kammer (4) ein Ascheabzug (24,10) angeordnet ist.

13. Flammrohrkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchrohre (9) austrittsseitig in einen Rauchgassammelraum (18) münden, der eine Zugangstür (19) zur Inspektion des Inneren der Rauchrohe (9) aufweist.

Claims

1. A fire-tube boiler containing, in a boiler drum (1), at least one horizontally arranged fire tube (2) which is provided at one end with an extension (3) for the connecting of the burner, a reversing chamber (4) at one end of the boiler drum into which an outlet of the fire tube debouches at the other end thereof, and a plurality of flue tubes (9) which have an inside diameter 2R and extend, starting from the reversing chamber, below the fire tube through the boiler drum, characterized by the fact that

-- each of the flue tubes (9) has an inlet opening which widens from the inside diameter (2R) in the direction towards the reversing chamber (4) into which it debouches, in trumpet-like manner with a radius of curvature r over an axial distance of approximately r, r/R being > 0.3,

-- the dimensions of the fire tube (2), with due consideration of the boiler capacity and the desired temperature of the boiler water, are so selected that, in operation, the temperature of the flue gases at the outlet end of the fire tube (2) lies a safety margin below the ash-softening temperature of the corresponding fuel, and

-- the number and inside diameter (2R) of the flue tubes (9) are so dimensioned that the dynamic pressure in the flue tubes (9) at a point (B) directly behind the trumpet-shaped widening is greater than 40 Pa.

2. A fire-tube boiler according to Claim 1, characterized by the fact that said ratio is 0.8 > r/R > 0.5.

3. A fire-tube boiler according to Claim 1 or 2, characterized by the fact that the number and the inside diameter (2R) of the flue tubes (9) are so dimensioned that the dynamic pressure in the flue tubes (9) at the point (B) directly behind the trumpet-shaped widening is between 80 and 200 Pa.

4. A fire-tube boiler according to any of Claims 1 to 3, characterized by the fact that the fire tube (2) is provided, below the extension (3) for the connection of a burner, with at least one blast tube (12) which debouches into the fire tube (2).

5. A fire-tube boiler according to any of Claims 1 to 4, characterized by the fact that the reversing chamber (4) is provided with a plurality of blast tubes (17) which have mouths which are opposite the inlet openings of the flue tubes (9).

6. A fire-tube boiler according to any of the preceding claims, characterized by the fact that at least one side wall (7) of the reversing chamber (4) is passed through by at least one blast tube (13) the direction of blast of which is at least approximately parallel to a partition wall (16) having the flue-tube inlet opening which separates the reversing chamber (4) from the boiler drum (1) and the cross section of the blast jet of which passes over all flue tube inlet openings.

7. A fire-tube boiler according to Claim 6, characterized by the fact that said at least one blast tube (12) is connected via a valve (20) to a gas pressure accumulator (21).

8. A fire-tube boiler according to Claim 6 or 7, characterized by the fact that the direction of the jet of at least one blast tube (13) forms an angle of about 10° with the partition wall (16).

9. A fire-tube boiler according to any of the preceding claims, characterized by the fact that the reversing chamber (4) has an ash outlet (24, 10) in its lower region.

10. A fire-tube boiler according to Claim 9, characterized by the fact that the reversing chamber has an obliquely downward extending bottom wall (23) and the ash outlet (24, 10) is arranged asymmetric to the center plane of the reversing chamber (4) at the lower end of the bottom wall (23).

11. A fire-tube boiler according to either of Claims 9 and 10, characterized by the fact that a blast tube (17) the direction of blast of which is directed at the ash outlet (24, 10) debouches into the reversing chamber (4) in the lower region thereof.

12. A fire-tube boiler according to any of Claims 1 to 5, characterized by the fact that a side wall (7) of the reversing chamber (4) is passed through by a blast tube (13) the direction of blast of which is at least approximately parallel to a partition wall (16) having the flue tube inlet openings which separates the reversing chamber (4) from the boiler drum (1) and the cross section of the blast jet of which passes over all flue tube inlet openings; that said blast tube (13) is connected via a valve (20) to a gas pressure accumulator (21), the reversing chamber (4) has an oblique bottom wall (23) which extends obliquely downward commencing from the side wall (7) having the blast tube (13); and that an ash-outlet (24, 10) is arranged at the lower end of the bottom wall (23) asymmetric to the center plane of the reversing chamber (4).

13. A fire-tube boiler according to any of the preceding claims, characterized by the fact that the flue tubes (9) debouch at the outlet side into a flue-gas collecting space (18) which has an access door (19) for inspecting the inside of the flue tubs (sic).

Revendications

1. Chaudière à tube-foyer, contenant, dans un tambour de chaudière (1), au moins un tube-foyer (2) disposé horizontalement et pourvu à une extrémité d'un appendice (3) destiné au raccordement d'un brûleur, une chambre de renvoi (4), placée à une extrémité du tambour chaudière et dans laquelle débouche une sortie du tube-foyer, à son autre extrémité, et une pluralité de tubes de fumée (9) présentant un diamètre intérieur 2R et s'étendant en partant de la chambre de renvoi, en courant au-dessous du tube-foyer, à travers le tambour chaudière, caractérisée en ce que

les tubes de fumée (9) ont chacun une ouverture d'entrée d'écoulement qui va en s'agrandissant, en partant du diamètre intérieur (2R), en allant en direction de la chambre de renvoi (4), dans laquelle elle débouche, en formant un genre de trompette ayant un rayon de courbure r sur une distance axiale d'à peu près r, avec r/R > 0,3,

les dimensions du tube-foyer (2), en prenant en considération la puissance de la chaudière et la température de consigne de l'eau en chaudière, étant choisies telles que, en fonctionnement, la température des gaz de fumée à l'extrémité de sortie du tube-foyer (2) est inférieure, de la valeur d'une différence de température de sécurité, à la température de ramollissement des cendres du combustible respectif utilisé, et

le nombre et le diamètre intérieur (2R) des tubes de fumée (9) sont tels que la pression dynamique dans les tubes de fumée (9), en un endroit (B) situé immédiatement derrière l'agrandissement en genre de trompette, est supérieur à 40 Pa.

2. Chaudière à tube-foyer selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport r/R satisfait à l'inégalité 0,8 > r/R > 0,5.

3. Chaudière à tube-foyer selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le nombre et le diamètre intérieur (2R) des tubes de fumée (9) sont tels que la pression dynamique dans les tubes de fumées (9), à l'emplacement (B) situé immédiatement derrière l'agrandissement en genre de trompette, est comprise entre 80 et 200 Pa.

4. Chaudière à tube-foyer selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le tube-foyer (2) est pourvu, au-dessous de l'appendice (3) destiné au raccordement d'un brûleur, d'au moins un tube de soufflage (12) débouchant dans le tube-foyer (2).

5. Chaudière à tube-foyer selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la chambre de renvoi (4) est pourvue de plusieurs tubes de soufflage (17) présentant des embouchures qui sont situées en face des ouvertures d'introduction de l'écoulement des tubes de fumée (9).

6. Chaudière à tube-foyer selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins une paroi latérale (7) de la chambre de renvoi (4) est traversée par au moins un tube de soufflage (13) dont la direction de soufflage est orientée à peu près parallèlement à une paroi de séparation (16) présentant l'ouverture d'introduction d'écoulement dans les tubes de fumée et assurant la séparation entre la chambre de renvoi (4) et le tambour chaudière (1), et la section transversale du jet de soufflage du au moins un tube de soufflage (13) couvrant la totalité de l'aire où se trouvent toutes les ouvertures d'entrée de tubes de fumée.

7. Chaudière à tube-foyer selon la revendication 6, caractérisée en ce que le au moins un tube de soufflage (13) est raccordé à un collecteur de pression de gaz (21) par l'intermédiaire d'une soupape (20).

8. Chaudière à tube-foyer selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que la direction du jet du au moins un tube de soufflage (13) fait un angle d'à peu près 10° par rapport à la paroi de séparation (16).

9. Chaudière à tube-foyer selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre de renvoi (4) a une extraction de cendres (24, 10), dans la zone inférieure.

10. Chaudière à tube-foyer selon la revendication 9, caractérisée en ce que la chambre de renvoi présente une paroi de fond (23) courant obliquement vers le bas et l'extraction de cendres (24, 10) étant disposée asymétriquement par rapport au plan médian de la chambre de renvoi (4), à l'extrémité inférieure de la paroi de fond (23).

11. Chaudière à tube-foyer selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisée en ce qu'un tube de soufflage (17), dont la direction de soufflage est orientée vers l'extraction de cendres (24, 10), débouche dans la chambre de renvoi (4), dans la zone inférieure de celle-ci.

12. Chaudière à tube-foyer selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'une paroi latérale (7) de la chambre de renvoi (4) est traversée par un tube de soufflage (13) dont la direction de soufflage est orientée au moins à peu près parallèlement par rapport à une paroi de séparation (16), qui présente les ouvertures d'entrée d'écoulement de tubes de fumée et assure la séparation entre la chambre de renvoi (4) et le tambour chaudière (1), jet de soufflage dont la section transversale couvre la totalité de l'aire des ouvertures d'entrée d'écoulement dans les tubes de fumée, en ce que ce tube de soufflage (13) est raccordé par une soupape (20) à un collecteur de pression de gaz (21), la chambre de renvoi (4) présentant une paroi de fond (23) oblique, qui court obliquement vers le bas en partant de la paroi latérale (7) présentant le tube de soufflage (13), et en ce qu'à l'extrémité inférieure de la paroi de fond (23) est disposée une extraction de cendres (24, 10), placée asymétriquement par rapport au plan médian de la chambre de renvoi (4).

13. Chaudière à tube-foyer selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les tubes de fumée (9) débouchent, côté sortie, dans une enceinte collectrice de gaz de fumée (18) présentant une porte d'accès (19) destinée à permettre l'inspection de l'intérieur des tubes de fumée (9).

Zeichnung