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Vorrichtung zum Trennen des Dampf -Wasser -Gemisches in der
Trommel eines mit natürlichem Wasserumlauf betriebenen Röhrendampferzeugers Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen des Dampf-Wasser-Gemisches in der
Trommel eines mit natürlichem Wasserumlauf betriebenen Röhrendampferzeugers, bei
welchem Fliehkraftabscheider in der Trommel angeordnet sind. Sie besteht darin,
daß die Fliehkraftabscheider wasserseitig zu Gruppen zusammengefaßt sind, die in
voneinander getrennte Sammelräume fördern.
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Es ist das Bestreben im Kesselbau, den Dampfraum zur Trennung von
Wasser und Dampf möglichst gleichmäßig auszunutzen und sicherzustellen, daß sich
Wasser und Dampf so trennen, daß möglichst keine Dampfblasen in die Fallrohre mitgenommen
werden und daß ein Spritzen und Spucken des Wassers bis in die Dampfabführrohre
vermieden wird. Dabei soll der Dampf aus der Trommel möglichst gleichmäßig über
die Trommellänge verteilt abgeführt werden.
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Es ist bekannt, daß die Trennung von Wasser und Dampf dadurch wesentlich
unterstützt wird, wenn man die stark beheizten Siederohre in einen in halber Höhe
zwischen den unteren Sammlern und der Obertrommel liegenden Zwischensammler einmünden
läßt und in diesem schon eine teilweise Trennung des Wa,sser-Dampf-Gemisches vornimmt,
wob-ei das abgeschiedene Wasser dann wieder in den unteren Sammler zurückgeführt
wird. Diese Einrichtung, die besonders beim Anfahren sehr praktisch ist, kann in
mehreren Stufen hintereinandergeschaltet werden und ist als sogenannte Stufenausdampfung
bekannt.
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Zur Erreichung des gleichen Zweckes verwendet man auch Zykloneinbauten,
bei denen das Dampf-Wasser-Gemisch tangential in einen zylindrischen Raum kleinen
Durchmessers eingeführt wird. Dabei wird das Wasser des Gemisches nach außen geschleudert,
und auf der inneren Oberfläche des so entstehenden Rotationsparaboloides wird der
Dampf frei.
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Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß bei guter Wasseraufbereitung
die Anwendung der Stufenausdampfung nicht unbedingt notwendig ist und daß der Einbau
von Zyklonen genügen kann, um einen genügend gut-en Trenneffekt zu erzielen. Als
besonderer Vorteil der Zyklone ist die Beruhigung des Wasserspiegels und ein gewisser
Einfluß auf die Kontinuität des Wasserumlaufes hervorzuheben.
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Allerdings kann bei der bisherigen Anwendung der Zyklonabscheider
nur ein begrenzter Druckverlust zugelassen werden, so daß die Zentrifugierwirkung
oft nicht voll ausgenutzt werden kann. Dieser Nachteil macht sich besonders bei
stoß-#vcisen Spitzenbelastungen oder plötzlichen Laständerungen, wie sie z.B. beim
Rußblasen auftreten, bemerkbar, denen der Zentrifugalabscheider nicht mit gleicher
Elastizität folgen kann. Infolgedessen wirken sich gerade bei diesen Betriebszuständen
kleine Spritzer und Feuchtigkeitserhöhungen des Dampfes merklich auf die Dampfreinheit
aus. Der Einbau von Zyklonen ist jedoch immer dann am wirkungsvollsten, wenn die
Last gleichmäßig ist oder 1 'astschwankungen einen langsamen An- und Ablauf
haben.
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Man hat bekanntlich versucht, die Zentrifugierwirkung durch einen
venturidüsenälinlichen Einbau am Einlauf in die Zyklone zu erhöhen, indem man das
Speisewasser als zusätzlichen Beschleuniger benutzt. Einer Verwendung dieser Vorrichtung
in größerem Umfang steht jedoch die Gefahr entgegen, die durch die starke Drosselung
des Umlaufwassers beim Ausfall der Speisung entsteht.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit der es möglich ist, auch salzhaltiges Wasser zur Speisung zu verwenden und auch
bei Laständerungen eine einwandfreie Trennung von Dampf und Wasser zu erhalten.
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Diese Aufgabe wird durch die Verwendung des Stufenabscheiders in Ein-
und Mehrzahl mit Zyklonen in Ein- und Mehrzahl gelöst.
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Dazu "verden in der Trommel des Dampferzeugers im Prinzip ähnlich
der Stufenausdampfung einzelne voneinander getrennte Kammern angeordnet, die sowohl
die Wasserräurne als auch die Dampfräume voneinander trennen. Nach der auf Grund
der Zeichnung beschriebenen Ausführungsart sind lediglich die
Wasserräume
der Kammer voneinander durch Bleche abgeteilt, während alle drei Kammern einen gemeinsamen
Dampfraum besitzen. Dabei sind die einzelnen Wasserräume hintereinandergeschaltet,
und die Umlaufwasserzufuhr erfolgt dadurch, daß jeweils ein Teil der zu jeder Kammer
gehörenden Steigrehre in die Wasserka,mmer der nächsten Sammlergruppe mündet.
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Wenn zur Erziclung eines besonders reinen Dampfes auch die Dampfkammern
voneinander in den einzelnen Gruppen getrennt sind, werden nach der Erfindung zwischen
den einzelnen Dampfübergängen von der einen zur anderen Dampfkammer Zyklone zwischengeschaltet,
die das Wasser in die gleiche Kammer und den Dampf in die nächste Kammer abscheiden.
Ebenfalls ist es erfindungsgemäß möglich, aus dem gemeinsamen Dampfsammelraum den
Dampf über Zyklonabscheider an Stelle der Scrubber zum Austrittssammler vor dem
überhitzer zu leiten. Die zweiten Zyklone gleichen dabei Unregelmäßigkeiten der
ersten Zyklongruppe aus und sind, wasserseitig gesehen, nur schwach belastet.
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Da sehr geringe Feuchtigkeitsmengen im Zentrifugalabscheider nur mit
schlechterem Effekt abzuscheiden sind als solche in stärkeren Beimengungen, wird
eine weitere Effektverhesserung erfindungsgemäß durch eine zusätzliche Befeuchtung
im zweiten Zyklon erzielt. Zweckmäßigerweise wird dazu Speisewasser verwendet.
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Nach der Erfindung kann der letzte Zyklon vom Dampfraum der Trommel
vollkommen abgeschlossen werden, und der Dampf wird dabei, ohne mit dem Dampfraum
der Trommel in Berührung zu kommen, sofort zum überhitzer geleitet. Es ist also
damit möglich, den Wasserstand in der Trommel zu erhöhen und die Trommelabmessungen
zu verringern. Nach einer anderen Schaltung wird der Dampf des ersten Zyklonabscheiders
in üblicher Weise in den Dampfraum des oder der Sammler geführt und von diesem zu
einem zweiten, nachgeschalteten Zentrifugalabscheider geleitet. Da der nachgeschaltete
Zyklon spezifisch nur schwach belastet sein wird, ist es zweckmäßig, mehrere vorgeschaltete
Zyklone an einen nachgeschalteten anzuschließen, genauso, wie man mehrere Sammlerstufen
hintereinanderschaltet und -erst in den letzten beiden Stufen Zyklonabscheider einordnet.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann weitgehend auf die Verwendung von Scrubhern
verzichtet -,verden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch
dargestellt, und es bedeutet Abb. 1 einen Ouerschnitt durch die Obertrommel
eines mit nat#ijlichem Wasserumlauf betriebenen Rö,h#rendampferzeugers, Abb. 2 einen
Längsschnitt durch die Obertrommel der Abb. 1 entlang der Linie 1-1, Abb.
3 eine Draufsicht auf einen Teil der inneren Trommelfläche gemäß Abb. 2 ohne
eingezeichnete Verbindungsstücke.
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Die Steigrohrgruppen A, B und C münden
in die Trommel 1. jede Gruppe schließt Vorderwandrohre 2, Rückwandrohre
3 und Seitenwandrohre 29 ein. Wie es die Abb. 1 bis 3 zeigen,
ist an der Innenseite der Trommel 1 in Längsrichtung eine Tasche 4 vorgesehen,
die an der Unterkante durch-das Längsprallblech 5 begrenzt ist. Die Tasche
4 ist durch Sektorenbleche 6 und 7 an der Trommelwand an den Enden
und die Bleche 5 und 8 in Längsrichtung geschlossen. Die gesamte Länge
der Tasche 4 ist durch zwei Zwischenstücke 9 und 10 in drei Teile
unterteilt, die mit 4a, 4b und 4c bezeichnet sind, wobei Teil 4a am größten ist.
Die gegenüberliegende Seite des Trommelinnern und Teile des Trommelbodens werden
durch die Tasche 11 eingenommen, die durch das Prallblech 12, das wie das
Prallblech 5 radial verläuft, und das Prallblech 13 sowie die SektOTenStÜCke
14 und 15 abgeschlossen ist. Die Zwischenstücke 16 und 17 teilen
die Tasche in drei Teile, die genauso groß sind wie jene der Tasche 4.
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Die unteren Enden der Taschenteile 4a, 4b und 4c sind mit denen der
gegenüberliegenden Seite lja., llb und lle durch eine Anzahl von Verbindungsstücken
18 verbunden (s#. Abb. 2, während sie in Abb. 3 der Deutlichkeit wegen
nicht dargestellt sind). Auf diese Weise ist jedes der Taschenteile lja, llb und
11c gleichzeitig für sich und die Teile der Tasche 4 ein Sammler für das Dampf-Wasser-Gemisch.
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Der Innenteil 19 der Trommel 1 ist mit zwei quer verlaufenden
Platten 20 und 21 versehen, die bis zu -einer Höhe geführt sind, die über dem höchsten
Wasserstand liegt. Sie sind mit einer geringen Zahl von kleinen Löchern für den
Wasserausgleich versehen. Die Platte 20 besitzt, wie es die Abb. 1 zeigt,
vier solche Löcher 22, Innerhalb des Trommelinnenteiles 19 sind sechsundzwanzig
Zentrifugalabscheider 23 auf dem Teil 13a des Prallbleches 13 montiert,
und dreizehn von ihnen sind dem Taschenteil lla zugeordnet, von dem sie das Dampf-Wasser-Gemisch
erhalten. Das ausgeschiedene Wasser wird in den Wasserraum 19a der Trommel geleitet.
Acht Zyklone gehören zum Taschenteil llb und scheiden dai Wasser in den Wasserraum
Jgb aus, während die restlichen fünf zum Taschenteil 11c bzw. Wasserraum 19c gehören.
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Die oberen Enden der Fallrohre 25, 26, 27 und 28
sind
in den Innenteil 19 der Trommel 1 geführt; die Fallrobre der Gruppe
A enden im Wasserraum lga, Gruppe B in lgb und Gruppe C
in 19c. So werden alle Falfrohre der Gruppe A mit Wasser aus dem Raum
iga gespeist und die anderen entsprechend. Die genaue Lage der einzelnen Rohranschlüsse
kann aus Abb. 3
entnommen werden, wobei die Steigrohre schwach und die Fallrohre
stark ausgezogen sind und Vorderwandrohre 2 mit einem Kreis, Rückwandrohre
3 mit einem Kreis und senkrechtem Strich und Seitenwandrohre 29 mit
einem Kreis und waagerechtem Strich und überhitzerwandrohre 30 durch einen
Kreis mit Schrägstrich gekennzeichnet sind. Ebenso ist ihre Zuordnung zu den einzeln-en
Taschenteilen 4 und 11 zu erkennen.
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Die Speiseleitung 31 ist im Trominelinnenteil 1911, dem Speistwasserraum,
angeordnet und ist durch die Rohre 32 durch den oberen Trommelteil mit dem
nicht dargestellten Eco verbunden. Ein nicht gezeichnetes Ausblasrohr geht von der
öffnung 33 -, die an einer tiefgelegenen Stelle des Wasserraumes 19c liegt,
als Entl-,erun,-sraum bezeichnet, aus zu einer passend-en Stelle. Als Alternativmöglichkeit
kann man den Wasserraurn 19c mit irgendeinem Sammler verbinden, der mit Wasser aus
diesem Wasserraum versorgt wird.
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Im obersten Teil der Trommel 1 ist ein Scrubber 34 herkömmlicher
Bauart angeordnet, der jedoch bei Eintereinanderschaltung von zwei Zyklongruppen
#v--"zfallen kann. Von diesem geht der Dampf über die Leitung , 35 über einen
nicht gezeichneten Verteiler zum Therhitzer.
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Das Dampf-Wasser-Gemisch aus demTaschentei14a "llt durch die Verbindungsstücke
18 in den Taschenteil lla und von diesem zur zugehörigen Gruppe von Zvklonen
23, von welchen der Dampf in den Dampfraum
der Trommel und
das Wasser in den Wasserraumteil Iga abgeschieden wird. Es kann angenommen werden,
daß bei längerem Betrieb, wenn das Wasser aus dem Wasserraum 1911 fortwährend verdampft
wird, die Konzentration von Wasserbeimengungen (Salzen usw.) steigende Tendenz aufweist.
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Während des Betriebes jedoch wird, wenn fortlaufend Speisewasser in
den Wasserraum iga gebracht wird, die Salzkonzentration in dem Speisewasserraum
Iga immer geringer sein als jene im aus den Zyklonen kommenden Umlaufwasser, und
das Wasser, das zu den Fallrohren der Gruppe.4 geht, wird, obwohl es nicht so rein
wie das Speisewasser ist, immer noch reiner als das Umlaufwasser sein.