Handbuch der Feuerungstechnik und des Dampfkesselbetriebes: mit einem Anhange über allgemeine Wärmetechnik

326 Pages·1913·5.32 MB·German

by  Doktok-Ingenieur Georg Herberg (auth.)

Handbuch
der Feuerungstechnik und
des Dampfkesselbetriebes
mit einem Anhange libel' allgemeine
Warmetechnik
Von
Georg Herberg
~r+.~ng+
Beratender Ingenieur, t:ltuttgart
31it 54 Abbilduugcn una DiagmmuH'n, 87 'fabellell.
sowie 43 Rechllungsbeispielen
Berlin
Verlag von Juli us Springer
1913
ISBN-13: 978-3-642-98582-9 e-ISBN-13: 978-3-642-99397-8
DOl: 10.1007/978-3-642-99397-8
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1913
Vorwort.
Verfasser, del' lange Jahre auf dem Gebiete des Kesselhaus
betriebes und del' Feuerungstechnik praktisch und theoretisch
tatig ist und vielfach die Hicken del' bisherigen Litpratur emp
funden hat, beabsichtigt, mit diesem Handbuche cine zugleich
einfache und doch 1ll0glichst vollstandige Darstellung dieses
Fachgebieteb und seiner Arbeitsweise zu geben. El' will
damit beweisen, daB diesel' Zweig del' Technik, del' erst eigentlich
in dem letzten Jahrzehnte beachtet worden iat, es wohl yersteht,
die Forschungen und Ergebnisse del' Wissenschaft sich zu eigen
zu machen, damit zu al'beiten und auch selbst zu forschen, ent
sprechend seinen eigenen Bedlirfnissen. Es soil allen denen ein
Dienst erwiesen werden, welche dieses :Fachgebiet studieren und
die beruflich in die Lage kOlluuen, Bel'echnungell yon Dampf
anlagen anstellell zu mlissen, solche anzulegen und zu hauen
odeI' den Betl'ieb von Kesselhausanlagell zu libel'wachen. Del'
wissenschaftliche Teil Hihrt alle die 1<'euerungstechnik betrefienden
Rechnungen aus unter Berlicksichtigung del' neuesten Versuchs
ergebnisse, die sich in den verschiedensten Zcitschriften zerstreut
finden, ·wie die Fl'agen nach den Vel'bl'ennungsvol'g~ingen, dem
Luftbedarfe del' Kohlen, del' Vel'brennungsgasmenge, dem Hochst
kohlensaul'egehalte, den Kesselverlusten usw. Allgeschiossen
sind besondere Teile libel' wiirmewirtschaftliche Einrichtungen.
Rohrleitungen, das noch wenig bekannte Gebiet libel' den EinfluB
des Kesselstein- und OlbelageH del' Heizflachen auf dl'll ·WaI'mc
durchgang und die Festigkeit del' Bleche Bowie einigl' Winkf" fiir
Mcssungell.
Dabei sind abel' nieid ImI' die einfacholl :Formeln. Howip iiher
schiagige und genaue Rcchenmethoden nobst ]~'ehkrgl'ellZell ge
geben, und blf"ibt es dann jPdpm einzelnen liberlassen. del'pn AII
wendung zu finden und sich durch ein Gemengc VOll Zahim und
IV Vorwort.
Formeln hindurchzufinden, sondern es wird besondere Sorgfalt
verwendet auf eine klare und itbersichtliche DarsteIlung der Zu
sammenhange der verschiedenell GraBen und Vorgange. DiC'
gegebenen Formeln und VerhiiItniszahlen usw. gewinnen erst das
rechte Leben, wenn man sie angewendet sieht, wenn man einC'
Reihe von notwendig aufeinander folgenden V organgen beo bachtet,
einzelne Prozesse loslost und Beispiele typischer Art vor sich sieht,
so daB man gewissermaBen die Vorgange miterlebt. Deshalb sind
auBer vielen Zahlentafeln sehr viele Diagramme eingefiigt, die
teils die Rechnung ersetzen, teils viel klarere Dbersichten bieten
als einfache Zahlenreihen, weil man auf einen Blick bei Anderung
einer GroBe die Wirkung auf eine andere GroBe ubersieht, und
weil sich solche Schaubilder leicht dem Gedachtnisse einpragen.
Deshalb werden, soweit es nittzlich und angangig erschien, die
gegebenen Beziehungen sofort an Hand von Beispielen, die aIle
aus wirklichen Betriebsverhaltnissen und eigenen Messungen
entnommen sind, ausgewertet und vielfach Beispiele gebraeht,
die solche Vorgange beruhren, die sonst in der Literatur seltener
eingehend dargestellt sich finden. An anderen Stellen werden nicht
nur Betriebsmittelwerte aufgefithrt, sonderll besondere Versuchs
reihen in bestimmter Gruppierung, welche die wechselnden VC'r
haltnisse klarlegen. Dberhauptistversuchtworden, alles,aufreiches
Versuchsmaterial gestutzt, recht anschaulich darzustellell, weshalb
an gegebener Stelle auch vor kleinen \Viederholungen nicht zuruck
gescheut wurde. Viele Hinweise im Texte auf entsprechende andere
Stellen und reichliche Literaturangaben bieten weitere Bequem
lichkeiten und Anregung zu eingehendem eigenen Studium.
Besonderer Wert ist auf eine genugende Beachtung der wirt
schaftlichen Verhaltnisse gelegt; diese Betrachtungsweise zieht
sich durch das ganze Buch hindurch als Erganzung der rein tech
nischen Seite. Denn der Ingenieur darf nicht allein Konstrukteur
sein, sondern seine Arbeiten soIl ein echter kaufmannischer Geist
durch"'ehen, der den wirtschaftlichen Wert der Stoffe und des
Geldes richtig abschatzt gegenuber den rein technischen Moglich
keiten. Gerade die Feuerungstechnik, welche den kostbaren, in
seiner Menge begrenzten Brennstofi, die Kohle, verwendet, ist
verpfiichtet, mit dies em Schatze so spp.rsam 'vie moglich umzu
gehen, bis die fortschreitende Technik neue KraftqueIlen er
schlossen hat. Es sei hier noch auf die neuen grundlegenden
Vorwort.
Forschungcn von Prof. Bonel). England, und Dr. R. I"chnabpJ
tiher flammenlose Feuerungen hingewiesen. die bcstill1lllt schcincn.
ga,nz neue Wege fiir die Feuerungstechnik zn erschlieBen.
Zum Schlusse sei !loch dpr Firma J. A. Topf & S6hm' in Erfnrt
flir die yielfachen Anregungl'n und dil' lilwrlr.sRCJl!'n Ahhildungol
1,2, 5, 24-27,29, 30; del' F8.. Jaques-Piedhoeuf. .DiisNl'ldorf fi.ll'
Ahb. 19--2:? 30, 31; dl'r Fa. Frankel und Viebahn. I .. eipzig
fiir Ahb. :3 und 4; dor Fa. Moritz Jahr, Gem fiir Abh. 23; Hnd
den Deutschen Ecollomiser-Wprken, Diisseldorf fiir Ahh. 3:3 und
:)4 der gehii.hrende Da,uk gesagt.
Halle a,. d. 1" .. im .Januar l!Jl3.
Doktor-Ingenieur fieorg Hel'ber~.
1) Die Feuerungstechnik, 1912. H. 39.
Inbaltsverzeicbnis.
Seitt·
Von'ort
I. Die Kesselhausanlagen .
1. Die Einrich tung von Kesselhausern 1
a) Grundsa.tze fiir die Eiilrichtung 1
b) Dampfpreis .......... . 2
c) KohlenfOrderung und -lagerung 4-
d) Aschen- und Schlackenentfernung 11
e) Asthetische Riicksichten .... 15
2. Die Brennstoffe ....... 16
a) Vorkommen und Eigenschaften Bowie Kohlenforderung
der Erde. . . . . . . . . . . Hi
b) Verbrennung auf der Feuerung . 20
c) Zusammensetzung der Brennstoffe 2,>
3. Allgemeiner gas- und warmetechnischcr Tcil 31
a) Zustandsgleichungen fUr vollkommene Gase . 31
b) Die Verbrennungsgleichungen ....... 34
c) Anwendung auf die verschiedenen Brennstoffe 36
d) Die spezifische Wa.rme der Verbrennungsgase 38
c) Das spezifische Gewicht der Verbrennungsgase 46
f) Gewicht, Dichtigkeit und Wassergehalt der Luft . 48-
g) Feste und fliissige Korper . . . . . . . . . . . 52
4. Die Verbrennungsluftmenge . . . . . . . . . 57
a) Berechnet aus der Zusammensetzung des Brennstoffes bei
vollkommener Verbrennung (9hne LuftiiberschuB) 57
b) Berechnet aUs der Gasanalyse mit LuftiiberschuB, auch
bei unvollkommener Verbrennung 59
5. Die Verbrennungsgasmenge in cbm und kg 61
a) Vollkommene Verbrennung. . . 61
'b) Unvollkommene Verbrennung 64
c) Na.herungsweise Berechnung des trockenen Gasvolumens
und Gasgewichtes aus dem Heizwerte der Kohlen . 66
6. Der LuftiiberschuB . . . . . 6!J
a) Vollkommene Verbrennung. . 69
b) Unvollkommene Verbrennung 72
In h,titKYel'zeiclini,;, VII
7. Del' Hiichstgehalt del' Verbrennungsgaso an Kohlen·
+
sa u re ( schwefl. Sauro) (ks)m und die BestillllllUllg von CO
c'
,,) Allgemeines , . , , ' . , , , .
b) (ks)m bl'rechnet aus dl',r Zusammensetzung dl's Brelln-
stoffes , , , , , , , , , . , ' , , ,
c) (ks)m berecluwt mls lIer Zusammellsetzung del' RauchgaEl'
in Vol.-%. 7('
d) Dip Ermittlung von ('0 aus (ks)m SO
8. Die Vel' brenn ungs tem pel'a tur S:\
9, Die \Varmever!uste im Kesselbetriebe 8;;
;L) Abgasverlust durch fiihlbare Warme del' Rauchgase bei vol! 8,
kommener Verbrennung (ohne CO-Bildung) , , , . , ,
b) Abga~verluste durch fiihlbare Warme del' Rauchgase bei
unvollkommencr Verbrennung 90
c) Del' Vcrlust durch unverbrannte Gase, !)3
G-enauigkeitsgrellzen der Formeln , 9,
d) V crlust durch Aschenriickstande und Schlack" 99
e) \Varlllever!ust durch RuG in den Verbrennungsgasen 100
I) V,-,rlust durch Strahlullg und Leitung , , , 101
g) Del' Wirkullgsgrad , , , , , , ' , !Oi
h) Del' Zusammenlmng zwischen dem CO ·Gehalt del' Ver
2
brennungsgase, ihrer Tpmperatur, dem Wirkungsgrade und
dcm AbgasvcrlustP Hi
10. Die Zllgmessllng 114
11. Bel'echnung del' Itostflach'l 116
,,) Rostbe"nspruchung , , U6
b) Verdam pfungszifl'er del' Brennstoffe WI
12. Berechnung der Kesselheizflache 122
;1) Kesselbeanspruchung . , , , , , , 1')')
h) Abgastem peratur und Kessclbeanspruchung 12:)
13. Beanspruchung einzelnel' Teile del' KesHelheiz-
flache und Ziele deH neueren Kesselb"ues 12"
a) Warmeverteilung auf einzclnc HeizfHichenteilp 125
Bei Flammrohrkesseln , , , , , i2;',
Rei stehenden IV"sserrohrkesseln , ' , , , 128
b) Del' \Vasserumlauf 130
c) Die D"mpfnasse und Mittel ZUI' Vel'lingcrung 1:31
el) Preise del' K~sselheizflachen . . , . . . 1:17
e) Rauchgasvorwanuer in Verbindung mit Kesseln 1:38
14. Die Einmauel'llng del' Kessel und die Rinmaucrungs
gal'nituren 142
;0) Urol3e del' Fmwr"iige 142
b) Ausfiihrung del' l';inmaucrung, 14-+
Schamottem,1t!'rial 14.;
Isolicrsehichkn 140
Verankerung 147
0) Armaturen und Ausstattung HI!
VIII lnlml tsvcrzeicllll is.
Seitp
15. Dc]' Schorllstein 1.'51)
a,) Allgemcines 1.')0
b) Bercchnung del' Zusgtarke und del' Schornsteinhcihe li)6
c) Berechnung del' Schornstcinweite . . . . 1640
d) Erfahl'ungsfol'meln und El'fahrungswel'te ..... 166
H. Wiirmewirtsehaltliehe F.inrichtungcn
lG. Del' Dampfuberhitzer 17±
;L) Dol' iiberhitzte Dampf 17±
Volumen ..... . 1740
cpezifische Warme 176
b) Berechnung der Heizflache li8
c) Ersparnis durch Einbau des Uberhitzcrs 18;')
d) Ausfiihrung und Anordnung . . . . . 191
17. Del' Rauchgasvol'wiirmer (Econollli,,,]') 196
a) Anordnung . . . . . . . . . . . . . . 1\)6
b) Berechnung del' Heiztiache. ..... 200
c) Ersparnis durch den Rauchgasvol'Warmel 206
18. AbgfLsbeheizte Kessel 208
19. Abdampfvorwal'mcl' 211
a) Rohl'enapparate 211
b) Beheizte ReMlter : . 216
20. Kondensatruckgewinn 218
21. Da m pfen tolung _ . . . 2W
HI. Allgemeine Wiirmetechnik
22. Warmeubergang und Durchgang infolge Beriihl'ung
und Lcitung. . . . . 221
n,) Wii,rmcubergn,ngszahl 222
h) Warmedurchgn,ngszahl k 221
c) Warmedurchgang durch nacktc und umhullte Rohre 227
d) Del' mittlere Temperaturunterschied Hm . . . . ., 228
23. Warmeabgab (duIch Strahlung und glcichzcitig)
durch Beruhrung .................. 231
I Y. Rohrleitllngen.
24. War mea bga be geheiztcr na cktcl' Rohril an Luft (nach
Wam sIcr) . . . . . . . .' ..... 2340
;?;i. A bkuhlung sverl list (d urch Beruhrung und ctnhlung)
beim Stromen von gpsiittigtem 'und uberhitztem
Dampfe durch nackte und isoliertc Leitungen 236
a) Gesattigter Dampf 2:16
1. Nackte Rohre . 236
2. Isolierte Rohrc . 23\J
b) Uberhitztcr Dampf 218
1. Allgemeines 248
2. vVarmeverluste bei nackter Leitung 249
3. \Vii.rrneverluste Lei i"oliertcn Rohrell 2;,}
Beispiele. . . . . . . . . . . . . 2;:;;)
InhrJt~verzl'ichnis. IX
';eite
26. Berechnung von Dampfleitungcll 259
27. Druckverlust boi m Stromen von Dampf durch
Rohrleitungen ....... . . . . . 261
28. Druckverlust beim Stromcn von Luft durch Rohr-
leitungen . . . . . . . . . . . . . . . 263
,-, Unreine Helzfliichen.
29. EinfluB des Kesselsteinbelages der Heizflachen auf
den Warmedurchgang ............... 265
a) EinfiuB des Kesselsteines auf den Durchgangskoeffizienten k
bei Heizung durch Gasberiihrung. . . . . . . . . . . 265
h) EinfiuB desKesselsteines auf den Durchgangskoeffizienten k,
wenn mit Sattdampf oder heiBem Wasser geheizt wird .. 267
e j EinfiuB des Kesselsteines auf die Durchgangszahl k
bei Wa.rmeiibertragung durch Beriihrung, Leitung und
Strahlung hei Beheizung von Wasser durch Gas ... 268
d) EinfiuB des Kesselsteines auf die Wa.rmeausnutzung in
Heizvorrichtungen, Wii.rmedurehgang nur durch Beriihrung 269
e) EinfiuB des Kesselsteines auf die Warmeausnutzung in
Heizvorrichtunugen bei Warmeiibertragnng dureh Be
riihrung und Strahlung . . . . . . . : . . . . . . 274
f) Strahlungsiibertragung nul' am ersten Teile der Kessel
heizfiaehe wirksam, am anderen Teile nur Beriihrungs
iibertragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
30. Erhohung del' Kesselhleehtemperaturen dureh
Kf sselsteinbelag und Olschi chtenso wie dad urch be-
dingte Abnahme del' Bleehfa<;ltigkeit ....... 278
H. Betrlebsiiberw8chung.
31. Winke fiir die Vornahme von Messungen 281
a) Messung des Niedersehlagwas<;lers 281
b1 Messung der Dampftemperaturen 282
cj Messung der OberHachentemperatul'en 284
d) Messung der Gastemperatmen 284
e) Zugmess.mg . . . . . . . . . 286
f) Oasanalysen. . . . . . . . . 287
g) Die Entnahwe der Koillenprobe . . . . 289
h) Uber die Verwertung der MeBergebnisse. 290
32. Die Uberwachung des Betriebes ... 292
33 Kesselhaus betriebs-Ullkosten-Aufstellung 302
I. Die Kesselhausanlagen.
1. Die Einrichtung von Kesselhausern.
a) Grnndsatze fur die Einrichtnng ..
Bei der Anlage von neuen Kesselhausern und bei der Um
anderung bestehender An'agen wird man systematisch eine Reihe
von Grundsatzen zur Anwendung bringen, die davon ausgehen,
daB das Kesselhaus ein organisches Gefiige ist, dessen Einzelteile
keinen Selbstzweck besitzen, sondern nur einem gewissen End
ziele zu dienen haben, namlich der Erzeugnug von billigem
Dampf. Diese Erkenntnis ist noch nicht alt, sondern erst ein
Produkt des letzten Jahrzehntes.
Ais die Kosten der Brennstoffe und Heizer15hne gegeniiber
den anderen Kosten und Sorgen der rapid sich entwickelnden
Industrie noch nicht so sehr ins Gewicht fielen, da konnte man
noch das Kesselhaus als notwendiges Dbel betrachten, als eine
nicht zu umgehende Beigabe. Aus dieser Zeit stammen
aIle die verbauten und verschmutzten Anlagen, die oft noch dazu
luft- und lichtlos sind, wo der Staub fingerdick liegt und das
Interesse der Bedienungsmannschaftm an den Einrichtungen
erstickt, ein hi:ichst unangenehmer Aufenthalt fiir aile, die darin
zu tun haben.
Heute jedoch, wo man, wie iiberall in der Industrie, auch im
Dampfbetriebe rechnen gelernt hat, ein Zeichen, daB auch dieser
heute einen gewissen AbschluB in seiner Entwicklung erlangt hat,
ist das Streben der Zeit nach Ersparnis in der Anschaffung und
Wirtschaftlichkeit im Betriebe in folgmden 6 Leitsatzen nieder
gelegt.
1. Der Brennstoff ist so zu wahlen, daB der Warmepreis,
das sind die Kosten fiir 100000 WE, frei Vcrbrauchsstelk ein
moglichst niedriger wird.
2. Die Anlagekosten sind in Riicksicht auf die GroBe der Ge
samtanlage und ihre Ausnutzung so zu bemessen, daB nicht durch
Herberg. 1