Titel: Moderne Dampfkesselanlagen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1903, Band 318 (S. 392–399)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj318/ar318103

Moderne Dampfkesselanlagen.

Von O. Herre, Ingenieur und Lehrer in Mittweida.

(Fortsetzung von S. 378 d. Bd.)

Die Fig. 158-160 bringen den Wasserröhrenkessel System Gehre nach der Ausführung der Sächsischen Maschinenfabrik vorm. Rich. Hartmann in Chemnitz zur Darstellung.

Besonderes Interesse bietet bei diesem Kessel die eigenartige Ausbildung der vorderen Wasserkammer.

Durch dampfdicht eingenietete horizontale Eisen wird diese Kammer in ebenso viele Abteilungen zerlegt als wagerechte Rohrreihen vorhanden sind. Diese Einzelkammern stehen durch kleine Rohrstutzen, Fig. 161 und 162, derartig mit einander in Verbindung, dass der in den Röhren entwickelte Dampf sich zunächst in der zugehörigen Einzelkammer fängt und nach Herabdrückung des Wasserspiegels bis unter die Unterkante der Rohrstutzen durch diese in die nächst höhere Kammer und schliesslich durch weite Rohre von der obersten Einzelkammer in den Dampfraum des Oberkessels entweicht.

In der geneigt angeordneten Wasserkammer stellen sich natürlich die Wasserspiegel in den Einzelkammern wagerecht ein und bewirken dadurch, dass die schrägstehenden Rohrstutzen auch bei ganz geringer Dampfentwicklung am unteren Ende bereits einen kleinen freien Querschnitt zum Entweichen des Dampfes bieten.

Mit zunehmender Beanspruchung des Kessels vergrössert sich dieser Querschnitt und stellt sich bei gleichmässiger Dampfentnahme konstant ein.

Es ist also beim Gehre kessel die belastende Wassersäule, welche sich dem Dampfaustritt hemmend entgegenstellt, vollständig beseitigt und durch die sinnreiche Konstruktion der Wasserkammer ein durch sämtliche Einzelkammern bis in den Oberkessel kommunizierender Dampfraum geschaffen.

Die verdampfende Oberfläche wird durch diese Anordnung ganz bedeutend vergrössert und es ist zweifellos, dass der Kessel infolgedessen einen verhältnismässig trockenen Dampf erzeugt.

Das durch Verdampfung entfernte Wasser kann den Wasserröhren nicht nur durch die hintere, sondern auch durch die vordere Wasserkammer zugeführt werden. Die Einzelkammern haben zu diesem Zwecke seitliche Oeffnungen, welche, wie dies Fig. 162 erkennen lässt, das Wasser vom Oberkessel durch die beiden seitlichen Schächte den einzelnen Abteilungen der vorderen Kammer zuströmen lassen.

Der Gehre kessel wird in den Grossen von 20 bis 300 qm Heizfläche und in der Regel für 10-14 Atm. Betriebsdruckgebaut. Jeder Kessel wird mit einem Ueberhitzer ausgestattet, der aus einer wagerechten Rohrreihe besteht, die über den Wasserröhren angeordnet wird (Fig. 158). Die einzelnen Rohre sind vorn durch Kupferkrümmer mit dem Verteilungsrohr verbunden, so dass eine unabhängige Ausdehnung der Rohre eintreten kann. Hinten wird der Dampf durch ein Sammelrohr wieder vereinigt und in die Hauptleitung geschickt. Der Ueberhitzer gestattet mit Rücksicht auf die Einbaustelle nur eine massige Ueberhitzung, etwa bis um 40°; für höhere Ueberhitzung muss eine andere Anordnung gewählt werden.

Der Ueberhitzer steht durch abstellbare Leitungen mit dem hinteren Teile des Wasserraumes im Oberkessel und mit der Ablassleitung in Verbindung (Fig. 160). Infolgedessen kann der Ueberhitzer beim Anheizen, und nach Bedarf auch während des Betriebes, mit Wasser gefüllt werden, wobei der Ueberhitzer dann die Wasserrohre in ihrer Leistung unterstützt.

Der in den Fig. 158-160 dargestellte Kessel hat eine wasserberührte Rohrheizfläche von 183,2 qm, eine dampfberührte Rohrheizfläche (Ueberhitzerfläche) von 17,9 qm und eine sonstige Heizfläche an den Kammern und am Oberkessel von 15,9 qm. Die Rostfläche beträgt 4,11 qm. Der Kessel erzeugt normal 2800 kg und bei ausreichendem Schornsteinzuge bis zu 4000 kg Dampf i. d. Stunde.

Die Ausführung des Kessels ist eine in jeder Beziehung solide und vollkommene.

Der Oberkessel wird doppelreihig hydraulisch genietet, die Wasserkammern und Verbindungsstutzen werden geschweisst.

Die hintere Wasserkammer ist durch Stehbolzen, die vordere durch die zur Bildung der Einzelkammern eingenieteten ⊏ Eisen in wirksamer Weise versteift. Die Rohrverschlüsse sind Innenverschlüsse mit Gummi- bezw. kupfernen Dichtungsringen; die Dichtungen lassen sich wiederholt benutzen.

Der Feuerraum ist reichlich hoch gewählt; die Gase müssen über die Feuerbrücke hinweg nach hinten strömen, wo ihnen nach Bedarf nochmals Luft durch Kanäle zugeführt werden kann. Die Beschickung des Hostes erfolgt durch den bekannten selbsttätigen Leachapparat. Es ist daher alles berücksichtigt, um den Verbrennungsvorgang so günstig wie möglich zu gestalten. Da die Zuführung des Brennstoffes zum Trichter des Leachapparates ebenfalls

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selbsttätig durch eine Transportschnecke erfolgen kann, so ist auch die Tätigkeit des Heizers wesentlich erleichtert.

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Die Fig. 163 und 164 geben die Kesselanlage des Städtischen Elektrizitätswerkes Baden-Baden wieder, die aus vier Kesseln System Alban von je 125 qm Kesselheizfläche und je 25 qm Ueberhitzerheizfläche besteht. Der Zweikammerkessel, System Alban, wird von der Firma Walther u. Cie. in Kalk bei Köln a. Rh. gebaut und hat nicht nurin Deutschland, sondern auch im Auslande weite Verbreitung gefunden.

Der Albankessel, Fig. 163 und 164, arbeitet mit 10 Atm. Betriebsdruck und ist mit einer Schrägrostfeuerung versehen. Die Roststäbe haben in der oberen Hälfte seitliche Ansätze, welche sich gegenseitig zu Roststufen ergänzen. Das Gewölbe ist bis auf 400 mm der Rostfläche genähert. Die obere Rostfläche ist hiernach hauptsächlich zur Vergasung |395| des Brennstoffes bestimmt. Die vollständige Verbrennung vollzieht sich erst über der zweiten unteren Hälfte der Rostfläche.

Der Ueberhitzer hat die in D. p. J., 1899, 312, 99 bis 101 näher beschriebene Konstruktion.1) Die einzelnen förmig gebogenen Rohrelemente sind durch besondere Verbindungsstücke, die ausserhalb der Feuerung liegen, zu einer einzigen Rohrschlange verbunden, die vom Dampfe der ganzen Länge nach durchströmt werden muss. Die Verbindungsstücke entsprechen in ihrer Konstruktion den Rohrkapselverschlüssen, die von der Firma Walther & Cie. auch bei ihren „Root“-Kesseln verwendet werden.

Textabbildung Bd. 318, S. 395

Bei dem in den Fig. 163 und 164 dargestellten Kessel sind 12 Ueberhitzerrohre hintereinander geschaltet; da nun die Länge eines ∪-förmigen Rohres 6,5 m beträgt, so ist die gesamte Rohrlänge des Ueberhitzers 12 . 6,5 = 78 m; bei einem Aussendurchmesser der Rohre von 0,102 m, also einem Umfang von 0,32 m, ergibt sich dann die schon erwähnte Heizfläche des Ueberhitzers von 78 . 0,32 = 25 qm. Bei der auf 78 m ermittelten Rohrlänge des Ueberhitzers ist nur der in der Feuerung liegende Teil berücksichtigt. Rechnet man noch für die Länge der ausserhalb der Feuerzüge liegenden Verbindungskappen der Rohre etwa 4 m und für die Zuleitung vom Kessel zum Ueberhitzer und von diesem zur Dampfleitung eine Länge von etwa 6 m, so muss der Dampf, ehe er vom Kessel in die eigentliche Dampfleitung kommt, einen Weg von 88 m zurücklegen. Soll der Dampf auf diesem nicht unbeträchtlichen Wege einen merklichen Spannungsverlust nicht erleiden, so darf die Dampfgeschwindigkeit in der Ueberhitzerrohrleitung keinen erheblichen Wert erlangen; dass dieser Bedingung bei dem Kessel Fig. 163 und 164 trotz der Hintereinanderschaltung der Ueberhitzerrohre genügt ist, zeigt die folgende Rechnung.

Nimmt man eine Dampferzeugung von 16 kg pro Stunde und qm Heizfläche des Kessels an, so könnte ein Kessel von 125 qm Heizfläche in der Stunde 16 . 125 = 2000 kg Dampf liefern. Da das spezifische Gewicht des Dampfes von 10 Atm. Ueberdruck 5,53 kg beträgt, so würde die stündliche Gesamtdampfmenge ein Volumen von 2000 : 5,53 = 362 cbm aufweisen. Das durch den Ueberhitzer getriebene Dampfvolumen pro Sekunde würde also rund 0,1 cbm betragen. Da nun ferner der lichte Durchmesser der Rohre etwa 95 nun, ihr Querschnitt also 0,0071 qm beträgt, so wäre die Dampfgeschwindigkeit innerhalb des Ueberhitzers 0,1 : 0,0071 = 14,1 m,also genügend klein, um keinen erheblichen Spannungsabfall befürchten zu müssen.

Selbst wenn man mit einer Dampferzeugung von 20 kg pro Stunde und qm Heizfläche nehmen würde, bliebe die Dampfgeschwindigkeit immer noch klein genug.

Durch Absperrventile kann der Ueberhitzer aus dem Dampfstrome ausgeschaltet werden; der gesättigte Dampf strömt dann vom Kessel unmittelbar in die Dampfleitung. Eine Ausschaltung des Ueberhitzers aus dem Strome der Heizgase ist allerdings nicht ausführbar, doch haben die Heizgase, wenn sie an den Ueberhitzer gelangen, schon ¾ der Heizfläche der Wasserröhren bestrichen, sind also schon erheblich abgekühlt. Immerhin wird man den Ueberhitzer nur vorübergehend ohne Schaden während des Betriebes aus dem Dampfstrome ausschalten dürfen.

Die Röhrendampfkesselfabrik E. Willmann, Dortmund, baut Einkammerkessel nach eigenen Patenten, ferner Zweikammerkessel und Grosswasserraum-Röhrenkessel nach dem System Mac-Nicol.

Die Fig. 165-167 stellen einen Zweikammerkessel von 248 qm Heizfläche und 5,26 qm Rostfläche für einen Betriebsdruck von 12 Atm. dar. 148 Röhren von 95 mm äusseren Durchmesser und 5 m Länge sind in 8 Horizontalreihen angeordnet. Die beiden Wasserkammern sind 200 mm weit und haben 20 mm Wandstärke in den Stirnflächen; die Schmalseiten haben 25 mm Wandstärke. Die vordere Wasserkammer besitzt im Oberkessel einen kräftig nach hinten gebogenen Aufsatz zur Beförderung des Wasserumlaufs. Die hintere Wasserkammer ruht auf Rollen. Die Planrostfeuerung ist mit einer durch die Feuerbrücke erfolgenden sekundären Luftzuführung versehen. Die Kanäle liegen im Seitenmauerwerk und können an der vorderen Stirnmauer durch Schieber abgeschlossen werden.

Eine vollständige neue Anordnung und Konstruktion gegenüber den früheren Ausführungen weist der Ueberhitzer auf. Während bei den früheren Ausführungen der Ueberhitzer aus geraden Röhren von verhältnismässig grossem Durchmesser bestand und der Einbau unmittelbar über den Wasserröhren erfolgte (vergl. D. p. J. 1899, 312, 81 u. 82), also eine Konstruktion und Anordnung des Ueberhitzers, ähnlich wie beim Gehrekessel (Fig. 158-160) vorlag, zeigt die jetzige Ausführung ∪ förmig gebogene Rohrschlangen von kleinem Durchmesser. Es sind drei Dampfkammern vorhanden. Der Dampf strömt von jedem Oberkessel in die entsprechende äussere Dampfkammer, durcheilt die Rohrschlangen, sammelt sich dann in der mittleren Dampfkammer, um von hier in die Hauptleitung zu gelangen. Natürlich besteht auch die Möglichkeit, den gesättigten Dampf direkt in das Rohrnetz zu |396| führen, ebenso wie der Ueberhitzer aus dem Gasstrome ausgeschaltet werden kann, und zwar durch Umlegen einer einzigen Absperrklappe. Die neue Konstruktion des Ueberhitzers gewährleistet eine höhere und gleichmässigere Ueberhitzung.

Die Führung der Heizgase ist aus der Zeichnung ersichtlich; der Fuchs kann durch eine drehbare Klappe geschlossen werden.

Die Fig. 168-172 bringen einen Mac-Nicolkessel nach den Ausführungen von E. Willmann zur Darstellung. Dieser Kessel hat eine Heizfläche von 250 qm, eine Rostfläche von 5,74 qm und ist für 10 Atm. Ueberdruck gebaut. Der Mac-Nicolkessel kann als die Vereinigung eines Zweikammerwasserröhrenkessels mit einem Walzenkessel angesehen werden; er wird daher auch deren Vorzüge und Nachteile in sich vereinigen.

Textabbildung Bd. 318, S. 396

Der Wasserröhrenkessel besteht aus 126 Röhren von 95 mm äusseren Durchmesser und 4,25 m Länge, in 7 Horizontalreihen angeordnet. Die vordere Wasserkammer ist wie beim gewöhnlichen Zweikammerkessel ausgebildet und besitzt auch den der Wasserbewegung dienenden Aufsatz.

Die hintere Wasserkammer steht mit den beiden Oberkesseln nur durch je einen Stutzen von 130 × 400 mm Weite in Verbindung; dagegen setzt sich die Wasserkammer nach hinten in Form zweier Walzenkessel von je 6,15 m Länge, 0,95 m Durchmesser und 11 mm Wandstärke fort. Der mit Flansch versehene Verbindungsschuss hat 16 mm Wandstärke.

Die Rohrwand der hinteren Wasserkammer ist dort, wo die Anbringung von Stehbolzen nicht möglich war, durch Ankerbügel mit je drei Ankern versteift.

Die Oberkessel haben eine Länge von 10,25 m, sind also mehr als doppelt so lang wie das Röhrenbündel. Ihr Durchmesser beträgt 1,4 m, bei 17 bezw. 15 mm Wandstärke.Die Oberkessel stehen an ihrem hinteren Ende mit den beiden Walzenunterkesseln durch je einen zylindrischen Stutzen von 0,5 m Weite und 15 mm Blechdicke in Verbindung.

Die Wasserbewegung wird durch die starke Erwärmung des Wassers im Röhrenbündel veranlasst. Das Wasser steigt in der vorderen Wasserkammer in die Höhe, fliesst in den Oberkesseln nach hinten und sinkt durch die weiten Verbindungsstutzen in die Unterkessel, um von hier nach vorn dem Röhrenbündel zuzuströmen.

Die Stutzen auf der hinteren Wasserkammer sollen nur den in den Walzenkesseln erzeugten Dampf aufnehmen und ihn direkt in den Dampfraum führen. Die Stutzen reichen daher im Oberkessel bis zum höchsten Wasserstand.

Um das Gewicht der Oberkessel ohne Beanspruchung der Unterkessel direkt auf das Fundament zu übertragen, sind an jedem Oberkessel oben drei Bleche mittels Winkeleisen angenietet; die Bleche sind andererseits wieder an je ein Paar querliegende Eisen genietet. Die Eisen ruhen an den Enden auf eingemauerte Stützen aus Eisen.

Die Heizgase bestreichen zuerst das Röhrenbündel, dann den vorderen Teil der Oberkessel in einem Horizontalzuge und schliesslich den hinteren Teil der Oberkessel und die beiden Walzenunterkessel in auf und absteigenden Zügen. Die hintere Wand der hinteren Wasserkammer wird nicht von den Heizgasen bestrichen.

Die Oberkessel sind in der Längsnaht dreireihig, in der Rundnaht zweireihig, die Unterkessel in der Längsnaht zweireihig und in der Rundnaht einreihig überlappt genietet.

Der Wasserröhrenkessel, System Petry-Dereux, ist in den Fig. 173-175 wiedergegeben. Der dargestellte Kessel umfasst eine Heizfläche von 174 qm; hiervon entfallen

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Textabbildung Bd. 318, S. 397
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160,92 qm auf die 108 Wasserröhren von 95 mm äusserem Durchmesser und 5 m Länge, 7,79 qm auf den etwa bis zur Hälfte den Heizgasen ausgesetzten Oberkessel und 5,29 qm auf die beiden Wasserkammern. Die Rostfläche umfasst 3,91 qm; die Betriebsspannung darf 12 Atm. betragen.

Textabbildung Bd. 318, S. 398

Der Oberkessel ist 6,5 m lang und hat 1,2 m Durchmesser bei 14,5 mm Wandstärke; er ist in der Längs- und Rundnaht zweireihig überlappt genietet, in der letzteren jedoch in der einen Reihe mit doppelt so grosser Teilung. Vorn wird der Oberkessel durch den umgelegten Rundeisenanker getragen, der das Gewicht auf zwei wagerechte Eisen überträgt, die auf Eisensäulen ruhen. Ausserdem stützt sich die vordere Wasserkammer auf die Stirnmauer fest ab, während die hintere Wasserkammer in der üblichen Weise auf Rollen gelagert ist.

Im Oberkessel befindet sich ein kastenförmiger Einbau über der vorderen Wasserkammer, in welchem mittels besonders geformter Richtbleche eine Abscheidung des mitgerissenen Wassers infolge der Stosswirkung erfolgen soll. Uebrigens ist der Kessel noch mit einem Dampfüberhitzer von etwa 50 qm Heizfläche ausgerüstet. Das Verteilungsrohr ist senkrecht; von demselben gehen 10 wagerecht Liegende Rohrschlangen von verschieden grosser Länge zu dem schrägliegenden Sammelrohr, welches auf den Kessel führt und hier ein Sicherheitsventil von 50 mm lichter Weite trägt. Ausserdem ist unmittelbar am Oberkessel an einem 110 mm weiten Stutzen ein Doppel Sicherheitsventil mit je 80 mm lichter Weite angebracht. Dieses Ventil ist für den nach Russland gelieferten Kessel mit einem nach dem russischen Gesetz notwendigen verschliessbaren Kasten versehen.

Bei stark angestrengtem Betriebe von Wasserröhrenkesseln musste man häufig die Erfahrung machen, dass die untersten Rohrreihen sehr rasch durchbrannten und leckwurden.

Textabbildung Bd. 318, S. 398

Die Erklärung dieser Erscheinung ist darin zu sehen, dass die untersten Rohre durch die Berührung mit |399| den heissesten Gasen und infolge der direkten Wärmeausstrahlung der glühenden Brennstoffmassen verhältnismässig viel mehr Wärme aufnehmen, als die oberen Rohre. Die untersten Rohre haben daher die stärkste Dampfentwicklung; infolgedessen musste ihnen das Wasser besonders reichlich zugeführt werden. Bei der natürlichen Umlaufbewegung des Wassers sucht sich dasselbe aber immer den kürzesten Weg, d.h. es wird den oberen Röhren stärker zuströmen, als den unteren. Die Gefahr des Krummziehens oder des Durchbrennens der unteren Rohre ist daher um so grösser, je mehr Rohrreihen übereinander liegen, je stärker der Kessel beansprucht wird und je unreiner das Speisewasser ist.

Textabbildung Bd. 318, S. 399

Eine energische Kühlung der untersten Rohrreihen durch möglichst unmittelbare Zuführung des Umlaufwassers ist daher als die erste Bedingung für die dauernde Haltbarkeit der Rohre anzusehen. Die Firma Petry-Dereux in Dürenführt zu diesem Zwecke die hintere Wasserkammer ihrer Wasserröhrenkessel nach Fig. 176 aus. Durch den Einbau einer Scheidewand wird das aus dem Oberkessel zurückströmende Umlaufwasser den unteren Rohrreihen in erster Linie zugeführt. Es ist klar, dass auf diese Weise die unteren Rohre unter allen Umständen genügend Wasser erhalten müssen und dass damit das Ueberhitzen, starke Inkrustieren und Krummziehen derselben infolge von Wassermangel ein für allemal beseitigt ist. Dabei behindert die Einrichtung dieser Scheidewand das Reinigen und Auswechseln der Rohre in keiner Weise.

Gegenüber jedem Rohr befindet sich in der Scheidewand eine Oeffnung, welche durch einen Deckel mit bajonettförmigem Verschluss, ohne jede Verschraubung, geschlossen wird. Dieser Deckel kann durch das gegenüberliegende Deckelloch der Kammer passieren, da er im Durchmesser kleiner ist; die Reinigung und das Auswechseln der Rohre ist also durch die Scheidewand in keiner Weise behindert.

Der Kammerverschluss ist in Fig. 177 dargestellt; es ist ein Innenverschluss ohne besonderes Dichtungsmaterial. Der konische Rand der Verschlussplatte ist möglichst dünn gehalten, um etwas zu federn. Das Einbringen der Verschlussplatten geschieht durch einige etwas weitere Deckellöcher, deren Verschlüsse wieder durch ein ovales Handloch eingeführt werden.

(Fortsetzung folgt.)

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Siehe auch den Sonderabdruck: „Die Anwendung des überhitzten Dampfes.“ Verlag: Polytechn. Buchhandlung R. Schulze, Mittweida.

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