172513. lajstromszámú szabadalom • Kazán a kazánvíz konvekciós áramlásával hűtött rostélyrendszerrel
3 172513 4 További alkalmazott megoldás a kazánvíz kényszeráramoltatása keringtető szivattyúval. Ilyen szerkezetet ismertet például a 919 006 számú német szabadalmi leírás (3. hasáb 19-21 sorok, ill. 4. igénypont.). Más, hasonló kivitelnél hűtőgerendákat építenek a rostélyok mellé, esetleg közé, és ezekben hozzák létre szivattyúval a kényszeráramlást. Ezeknek a szerkezeteknek az a hibája, hogy a cirkuláltatott víz mennyisége csak kis mértékben szabályozható és ennek következtében csak viszonylag állandó, azonos terhelésnél lehet a kényszeráranűásos hűtést alkalmazni. Kis teljesítményű kazánoknál ez a megoldás gazdasági okok miatt nem használatos, mivel megvalósítása drága, bonyolult szerkezetet eredményez, üzemeltetési, karbantartási költségei is magasak. Fokozott nagyteljesítményű vándorrostélyos kazánoknál szokták alkalmazni ezt a rostély hűtési módszert. A találmány célja olyan megoldás biztosítása, melynél kényszermozgatás nélküli, természetes kazánvízáramlással a hűtés különféle üzemviszonyok, kazánterhelések mellett is hatékony, sőt fokozott hatékonyságú. Ezt konvekciós áramlás útján, a kazánterhelésnek mindenkor megfelelő, a tűztérterhelés növekedésére önműködően nagyobb hűtőhatással reagáló hűtőrendszerrel kívánjuk elérni. A kazán szabályozási tartománya ezáltal nagyobb lesz, alacsony és magas fűtőértékű szenek, illetve más szilárd tüzelőanyagok elégetésére is alkalmassá válik jó hatásfok mellett. Gyártása olcsóbb, üzemeltetése, karbantartása kisebb költséget igényel. A találmány szerint a rostélyrendszer és a tűztér olyan összhangja alakítható ki, melynél minél nagyobb a tűztér terhelése, annál nagyobb a hűtőrendszerben áramló víz sebessége és így hatékonyabb, önmagát külső beavatkozás nélkül szabályozó hűtés alakítható ki. A rostélyrendszerben áramló víz hűti a rostély anyagát, közben hőt vesz át, így a kazán vízre vonatkoztatva a rostélyrendszer fűtőfelületként működik, ami a kazán gazdaságosságát és hatásfokát szintén növeli. A találmány gőz-, meleg, illetve forróvíz kazán, a kazánvíz konvekciós áramlásával hűtött rostélyrendszerrel, melynek meghatározója az üreges rostélytagokból és gyüjtőtagokból álló lépcsős rostély, továbbá az osztótagból és az üreges rostélyelemekből kiképzett kiégető rostély, amellyel egy áramlási rendszerbe tartoznak a tűztérben levő besugárzott forrcsövek. A konvekciós áramlás, valamint az eleven rostélyfelület szempontjából előnyös kialakításnál a lépcsős rostély négyszögkeresztmetszetű üreges rostélytagjainak fedő és alsó lapja a tűztér felé 2°—6°, célszerűen 3° lejtéssel van kiképezve, egyébként pedig a rostélytagok a gyüjtőtag felé 0°-5°, célszerűen 2° emelkedésűek. A lépcsős rostély a tüzelőanyag természetes rézsűjének megfelelő meredekséggel van kialakítva. A sík rostélyelemek is üregesek, az osztótagtól kezdődően 5°-10°, célszerűen 7° emelkedésűek, felül sík lappal határoltak, keresztmetszetük lefelé keskenyedik, hogy az áthulló salak ne szoruljon be. További előnyös kivitelnél a lépcsős és sík rostély minden tagja a gyűjtőtaghoz, illetve az osztótaghoz önállóan csatlakozik. A találmányhoz az a felismerés vezetett, hogy a rostélyrendszer hűtésére a megvalósítás és az üzemeltetés szempontjából legelőnyösebb, de. ugyanakkor a változó terheléshez és tüzelőanyaghoz is alkalmazkodó önszabályozás elérésére a kazánvíz konvekciós áramlását kell biztosítani, mégpedig úgy, hogy az áramlás folyamatos, az áramlási sebesség, illetve hűtőhatás a rostély hőterhelésétől vezérelve mindig kellő hatékonyságú legyen. Mindez biztosítható, ha a lépcsős rostély áramlási rendszere és kialakítása a felmelegedett kazánvíz természetes áramlását nemcsak lehetővé teszi, hanem a felmelegedett kazánvíz fajsúlycsökkenéséből eredő folyamatos mozgásának szinte ellenállás nélküli - szabad - utat biztosít. így a lépcsős rostélyrendszerben keletkező gőzbuborékok a kazánvízzel együtt haladnak, vagy a rostélyelemek primér levegővel érintkező hűtött részénél lekondenzálódnak, vagyis a gőzbuborékok összegyülemlése miatt helyi túlmelegedés nem lehetséges. A sík, illetve kiégető rostélynál az áramlás irányában való emelkedő elrendezésen kívül az biztosítja a kitűzött cél elérését, hogy a síkrostély egy áramlási rendszert képez a tűztérben levő besugárzott forrcsövekkel. A forrcsövek a közöttük áramló magas hőmérsékletű füstgáz hőtartalmát hőátadás útján nagymértékben átveszik. Ennek következtében a forrcsövekben keletkező gőz-víz keverék intenzíven áramlik, az áramlás sebessége a kazán tűztér-terhelésével arányos. Ez az intenzív áramlás a síkrostélytagokban levő hűtővízre valóságos „szívó hatást” gyakorol. Ezzel az áramlást és így a hűtőhatást minden terhelés mellett biztosítja. Ezek teszik lehetővé a folyamatos áramlást és a mindenkori terhelésnek megfelelő önszabályozó hatékony hűtés létrejöttét. A találmányt közelebbről a csatolt rajzok alapján ismertetjük, amelyek annak példaképpeni kiviteli változatát tartalmazzák. A rajzokon: Az 1. ábra két szimmetrikus félből álló háromhuzamú lemezkazán AA metszetét ábrázolja. A 2. ábra ugyanennek a szerkezetnek a BB metszete a rostélyrendszer feltüntetésével. A 3. ábra a lépcsős rostélyszerkezet CC metszete. A 4. ábra ugyanezen rész DD metszetét tünteti fel a kazánvíz áramlási viszonyainak érzékeltetésére. Az 5. ábra a síkrostély és vele egy áramlási rendszert képező forrcsövek oldalnézete, illetve EE metszete. A 6. ábra pedig ugyanezen rész felülnézetét, illetve FF metszetét mutatja be a kazánvíz áramlási körülményeinek feltüntetésével. A rajzokon a kazánvíz áramlási irányát nyíllal ellátott vonallal jelöljük. A kazán rostélyrendszere két fő részből áll: Az 1 lépcsős rostélyból és a 2 síkrostélyból, amely az utóbbival egy áramlási rendszert képeznek a 4 tűztérben elhelyezett besugárzott 3 forr-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
