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Mit Kohlenstaub befeuerter Röhrenlufterhitzer Die Erfindung bezieht
sich auf einen mit Kohlenstaub befeuerten, insbesondere als Strahlungslufterhitzer
für Wärmekraftanlagen dienenden Röhrenlufterhitzer, dessen nebeneinander verlaufenden,
die Luft führenden Rohre die Kohlenstaubflamme einseitig begrenzen.
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Die wirtschaftliche Verbrennung von Kohlenstaub, insbesondere seines
Kohlenstoffgehaltes, erfordert sehr hohe Verbrennungstemperaturen, die auf die Wandung
der Rohre von außen her stark einwirken. Der Wärmeübergang von der Innenseite der
Rohrwandung an die durchströmende Luft ist demgegenüber sehr gering, so daß der
Baustoff der Rohre sehr hohe Temperaturen annimmt, die seine Festigkeit herabsetzen.
Bei Abkleidung der Wände von Kohlenstaubbrennkammern mit derartigen Rohren kommt
hinzu, daß die Rohre die Kohlenstaubflamme einseitig begrenzen, so daß die Rückseite
der Rohre ohne weiteres wesentlich geringere Wärmemengen empfängt als ihre Vorderseite,
infolgedessen der Rohrbaustoff auf der Rückseite der Rohre niedrigere Temperaturen
annimmt als der auf der Vorderseite der Rohre gelegene. Dadurch treten unerwünschte
Wärmespannungen im Rohrbaustoff und/oder aber unerwünschte Verformungen der Rohre
auf, die die Haltbarkeit der Rohre stark beeinträchtigen.
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Nach der Erfindung werden hierin wesentlich bessere Verhältnisse dadurch
erreicht, daß die Rohre mit Abstand voneinander und mit Abstand von der als wärmespiegelnde
Fläche ausgebildeten Feuerraumwand angeordnet und von ihrer, dem Feuerraum zugewandten
Seite mit einer wärmedämmenden Verkleidung versehen sind, die so
bemessen
ist, daß die durch Wärmeleitung auf der Vorderseite auf das Rohr übertragene Wärmemenge
etwa ebenso groß ist wie die durch Rückstrahlung von der Wand auf das Rohr übertragene
Wärmemenge. Hierdurch gelingt es einerseits, die Wärmeaufnahme auf der Vorderseite
der Rohre durch die auf dieser Seite angebrachte Wärmedämmschicht zu vermindern;
andererseits -wird die zwischen den Spalten der Rohre hindurch gestrahlte Wärme
die wärmespiegelnde Fläche aufheizen, wodurch sie Wärme auf die Rückseite der Rohre
einstrahlt. Dabei wird die auf der Rückseite der Rohre eingestrahlte Wärmemenge
um so größer, je mehr Wärme aus der Kohlenstaubflamme durch die Verkleidung der
Rohre gehindert wird,- die Vorderseite der Rohre zu beheizen. Infolgedessen kann,
über den Rohrumfang betrachtet, eine annähernd gleichmäßige Beheizung der Rohre
erreicht werden, die Wärmespannungen im Rohrbaustoff weitgehend vermindert.
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Im Kesselbau war es zwar bekannt, wasserführende Strahlungsrohre oder
bei Löfflerkesseln dampfführende Rohre auch bei mit Kohlenstaub befeuerten Brennkammern
im Abstand voneinander und im Abstand von den Feuerraumwänden anzuordnen. Der Wärmeübergang
von den beheizten Rohrwandungen an Wasser ist aber praktisch unendlich groß und
auch der an Dampf weitaus größer gegenüber dem an Luft, so daß bei den Dampfkesseln
nicht das vorliegende Problem gegeben war. Auch war bei jenen Dampfkesseln die gegen
das Feuer gerichtete Vorderseite der Rohre nicht mit einer Wärmedämmschicht versehen.
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Daneben war es bei Dampfkesseln bekannt, wasser- oder dampfführende
Rohre der mit Kohlenstaub befeuerten Brennkammern auf ihrer dem Feuer zugewandten
Seite mit feuerfesten Stoffen und/oder Gußeisenplatten od. dgl. abzukleiden. Da
dabei die Rohre mit ihren Rückseiten in Mauerwerk oder Isolationsstoffe eingebettet
waren und die Abkleidung auf ihrer Vorderseite zugleich sämtliche Lücken zwischen
den Rohren überbrückte, konnte eine Beheizung der Rückseite der Rohre durch Wärmerückspiegelung
der Feuerraumwände dort nicht eintreten, geschweige denn eine Beheizung der Rohre
dort derart erfolgen, daß die auf der Vorderseite der Röhre übertragene Wärmemenge
etwa ebenso groß ist wie die durch Rückstrahlung von der Wand auf das Rohr übertragene
Wärmemenge.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Es zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt durch einen Strahlungsluftkessel
nach der Linie c-d in der Abb. 2, Abb. 2 einen waagerechten Schnitt nach der Linie
a-b in der Abb. i, Abb.3 einen Teilschnitt entsprechend der Abb. 2 in größerem Maßstabe.
Die Brennkammer i erhält Kohlenstaub aus in den Eckkanten etwa in waagerechter Ebene
angeordneten Brennern, welche ihre Staubstrahlen 2 an einen Brennkreis 3 richten,
so daß die Kohlenstaubflamme im aufrechten Zuge der Brennkammer auf etwa schraubengangähnlichem
Wege verbrennt. Die Brennkammer ist von Schamottewänden 4 umgeben. Vor ihnen sind
die Strahlungsrohre 5 angeordnet, durch welche die zu erhitzende Luft strömt. Die
Rohre 5 sind auf ihrer der Flamme zugewandten Seite mit einer Abkleidung 6 versehen,
die aus Chromerz oder Schamottemasse od. dgl. besteht und durch bekannte, an die
Rohre angeschweißte Stifte od. dgl. festgehalten werden kann. Die Schicht greift
zweckmäßig so weit um die Rohre herum, daß sie verhindert, daß Teile der Rohrfläche
unmittelbar von Wärmestrahlen aus dem Feuerraum getroffen werden könnten. Die Rohre
lassen zwischeneinander die Spalte 7 frei für den Durchtritt von Wärmestrahlen aus
dein Feuerraum auf die Schamottewände .4 und gegebenenfalls für den Durchtritt von
Feuergasen. Die Schamottewände werden auf ihrer Rückseite gegen Wärmeverluste weitestgehend
isoliert, so daß sie die aufgefangene Wärme ihrerseits gegen die Rückseiten der
Rohre ausstrahlen und derart die Rohre 5 beheizen. Am Ende der Brennkammer können
die Enden 5' der Rohre als Berührungsheizfläche über den Ouerschnitt des Feuergaszuges
gleichmäßig verteilt werden.
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Im Bereich der Brennkammer können die Rohre auch paarweise oder je
in Gruppen einer größeren Anzahl von Rohren mit ihrer Wärmedämmschicht zusammengefaßt
sein, wobei die Gruppen die Durchlässe für die Strahlung bzw. den Durchtritt von
Feuergasen frei lassen.