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Dampferzeugungsanlage Die Erfindung betrifft Dampferzeugungsanlagen
mit unmittelbarer und mittelbarer Beheizung. Derartige Anlagen sind in verschiedenen
Ausführungen bereits bekannt.
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So hat man schon vorgeschlagen, in einer Dampferzeugungsanlage den
Dampf aus überhitzerelementen Oberflächenheizelementen in dem Wasserraum des Kessels
zuzuführen, um zusätzlichenrDampf zu bilden. Es handelt sich hierbei um einen Großwasserraumkessel
mit Flammrohren. Es ist auch nicht mehr neu, den Sattdampf eines Kessels als Heizdampf
durch mehrere getrennte Verdampferschlangen zu leiten, während das Kondensat zu
einem Wasserbehälter zurückgeführt wird. Hierbei findet eine Überhitzung des Dampfes
vor dem Einlaß zu den Verdampferschlangen nicht statt.
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Ferner ist einDampferzeuger vorgeschlagen worden, bei dem außer einem
unmittelbar beheizten Wasserrohrkessel ein Verdampfer vorgesehen ist, der mit der
Obertrommel .des Wasserohrkessels dampf- und wasserseitig in Verbindung steht und
dessen Wasser mittels eines in einem geschlossenen Kreislauf strömenden Heizmittels
mittelbar beheizt wird. Weiterhin ist eine Dampferzeugungsanlage mit Wasserrohrkessel
und Verdampfer bekannt, wobei der Verdampfer mit der Trommel des Wasserohrkessels
dampf- und wasserseitig verbunden ist und der im Verdampfer sowie im Wasserrohrkessel
erzeugte Dampf gemeinsam überhitzt wird.
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Gemäß der Erfindung soll nun eine Dampferzeugungsanlage der letztbeschriebenen
Art geschaffen werden, die sich zur Lieferung großer Dampfmengen bei hohem Dampfdruck
und hohen, gleichbleibenden Dampftemperaturen besonders eignet Zu diesem Zwecke
wird gemäß der Erfindung der Verdampfer als Oberflächenverdampfer ausgebildet und
seine mit dem gesamten erzeugten Dampf beaufschlagten Heizelemente zwischen Überhitzerelementen
geschaltet.
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Außerdem sind Mittel für das Regeln der Heizdampftemperatur - vorgesehen,
indem durch eine vor dem Verdampfer angeordnete Überströmleitung mit Ventil ein
Teil des Dampfes umgeleitet oder die Speisewasserzufuhr zudem Verdampfer bzw. die
Dampfentnahme aus dem Verdampfer gesteuert werden kann.
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Die unmittelbare Dampferzeugung erfolgt in den 'Wasserrohren dabei,
wie üblich, in
erster Linie durch Wärmestrahlung. Für die mittelbare
Dampfbildung wird der gesamte entwickelte gesättigte Dampf in zwei oder mehr Stufen
überhitzt und zwischen diesen Stufen zur Bildung weiteren Dampfes in einem oder
mehreren Oberflächenverdampfern benutzt. Der überhitzte Dampf mischt sich nicht
mit dem Wasser, das in den Verdampfern zur Verdampfung kommt. Da über die Überhitzerelemente
und Verdampferheizelemente ein Spannungsgefälle zwischen dem Raum mit gesättigtem
Dampf und dem Auslaß des Dampferzeugers herrscht, steht der Dampf in denVerdampferheizelementen
unter geringerer Spannung als das siedende Wasser an der Außenseite und kann deshalb
nicht auf seineSättigungstemperatur abgekühlt werden. Dies vermindert dieKesselsteinbildung
an .der Innenseite der Heizrohre.
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Da Kesseltrommel und Verdampfer, wie üblich, dampfseitig verbunden
sind, wird der gesamte, in der Anlage hergestellte Sattdampf untereinander vermischt,
bevor er in die erste Überhitzerstufe eintritt.
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Die Verdampfer enthalten Oberflächenwärmeaustauscher in der Form von
Rohrbündeln. Statt daß für jedes Bündel von Verdampferrohren, das der Dampf gegebenenfalls
zwischen mehreren aufeinanderfolgenden Überhitzungsstufen durchquert, besondere
Verdampfertrommeln vorgesehen werden, können mehrere Bündel Verdampferrohre in einer
gemeinsamen Verdampfertrommel enthalten sein.
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Durch die Erfindung soll, wie oben erwähnt, eine Anlage zur Erzeugung
vonDampf mit hohen Temperaturen und Drücken geschaffen werden, bei der ein Kessel
einfacher Ausführung mit verhältnismäßig wenig Wasserrohren und mit nur einer kleinen
Trommel verwendet wird. Die Zahl der Wasserrohre ist daher auf das für :die Begrenzung
der Feuerungswand notwendige Maß beschränkt; nur ein Teil der schließlich abgegebenen
gesamten Dampfmenge wird in diesen Wasserrohren erzeugt. Diese Rohre sind die einzigsten,
die der unmittelbaren Wärmestrahlung der Feuerung unterworfen sind und in denen
der Umlauf der Flüssigkeit durch die Schwere erfolgt. Es kann also die volle Höhe
der Dampferzeugungsanlage benutzt werden, um diesen natürlichen Kreislauf aufrechtzuerhalten.
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Die Ausführung von Dampferzeugungsanlagen gemäß der Erfindung ist
einfach und billig im Vergleich zu der Herstellung von Wasserrohrkesseln nach den
üblichen Ausführungsrichtlinien bei gleicher Dampfleistung. Die Trommeln von solchen
Kesseln würden mit Rücksicht auf die großen Dampfmengen, die zu erzeugen sind, groß
sein müssen und auch durch die Einführung einer großen Zahl von Wasserrohren geschwächt
werden.
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Da die Wärmeübertragung in einem beträchtlichen Teil der Heizfläche
an Dampf oder von Dampf in überhitztem Zustand stattfindet, können die Wärmeaustauschfl.ächen,
wie üblich, aus Rohren von verhältnismäßig schwachem Querschnitt bestehen.
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Bei der Dampferzeugungsanlage gemäß der Erfindung soll eine gleichbleibende
Temperatur des Frischdampfes aufrechterhalten werden. Dies kann auf verschiedene
Weise erfolgen, beispielsweise durch die übliche Veränderung des Wasserspiegels
in den Verdampfern oder dadurch, daß man, wie bekannt, überhitzten Dampf an den
Verdampferheizelementen vorbeiströmen'läßt. Der Wasserspiegel in dem Verdampfer
kann auf verschiedene Weise geändert werden, beispielsweise dadurch, daß in dem
Fall, wo ein getrennter Speisewasserzufluß vorgesehen ist, der Speisewasserzufluß
für den Verdampfer gesteuert wird, oder indem Fall, wo die Verdampfertrommel mit
der Kesseltrommel wasserseitig durch Ausgleichrohre verbunden ist, durch Drosselung
des in derri Verdampfer oder in der Kesseltrommel erzeugten Dampfes. Die Steuerventile
können von Hand oder in bekannter Weise durch die Temperaturschwankungen des die
Anlage verlassenden Dampfes betätigt werden.
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Diese bekannten Verfahren zur Steuerung der Dampftemperatur sind frei
von gewissen Nachteilen, . die anderen Dampftemperaturregelungen, « wie z. B. der
Einspritzung von Wasser in den Dampf oder der Oberflächenkühlung des Dampfes nach
dem Verlassen des Überhitzers, anhaften. Bei der Regelung der Dampftemperatur durch
Einspritzen von Wasser in den Dampf besteht die Gefahr, daß nicht das ganze eingespritzte
Wasser verdampft wird, bevor - der Dampf den Verbraucher erreicht, da Dampf ein
schlechter Wärmeleiter ist. Durch das Mitreißen von Wasser können aber leicht Störungen
im Verbraucher hervorgerufen werden.
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Auch können sich, falls das Wasser in den Überhitzer eingespritzt
wird, Niederschläge von Kesselstein bilden und zum Versagen von Rohren führen.
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In der Zeichnung ist beispielsweise eine Dampferzeugungsanlage gemäß
der Erfindung im Querschnitt vereinfacht dargestellt. Die Rohre der Überhitzerelemente
und die Heizelemente der Verdampfer sind gleichwie die Rohre der Abgasvorwärmer
nur in einfachen Linien wiedergegeben.
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Die Verbrennungskammer z, die sich zum Verbrennen von flüssigem, pulver-
oder gasförmigem Brennstoff eignet, hat ein von Wa@-serrohren
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eingefaßtes unteres Trichterende und ist an den Seiten von Wasserrohren 2, 2a usw.
eingefaßt, welche in die Dampf- und Wassertrommel 3 führen und für unmittelbare
Dampferzeugung sorgen. Die Wasserrohre 2, 2a usw. können glatt sein oder in bekannter
Weise mit Floßen versehen bzw. erforderlichenfalls vor unmittelbarer Einwirkung
der Feuerungsflamme durch eine Bekleidung aus feuerfestem Baustoff geschützt sein.
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Eine überhitzerkammer ¢ mit Überhitzerelementen 7 und 8 erstreckt
sich quer in den oberen Teil der Verbrennungskammer i und ist von dieser durch die
Rohrschenkel 5 und 6 abgeteilt. Die schrägen Rohrschenkel 5 sind dichter aneinandergesetzt
und mit Floßen versehen oder in feuerfeste Blöcke so eingeschlossen, daß sie eine
Prallfläche bilden, welche die Überhitzerelemente 7 und 8 vor unmittelbarer Berührung
durch die Feuerungsflamme schützt. Die senkrechten Rohrschenkel 6 bleiben unbekleidet
und sind gegeneinander versetzt, so daß die Heizgase aus der Verbrennungskammer
i in die überhitzerkammer zwischen diesen Rohren hindurch eintreten können. An die
Rohrschenkel 6 schließen sich noch schräge Rohrschenkel 24 an, die in den Wasserraum
der Kesseltrommel 3 führen und gleichfalls mit Floßen versehen oder mit Blöcken
aus feuerfestem Baustoff bedeckt sein können, um eine Prallfläche zum Schutze der
Kesseltrommel 3 gegen die Hitze der Feuerung zu bilden.
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Außerhalb der Überhitzerkammer 4 ist ein aufrechtstehender zylindrischer
Verdampferkessel 27 angeordnet. Der Verdampfer 27 kann auch waagerecht eingebaut
sein. Die Heizelemente 28 in dem Verdampfer 27 bestehen aus haarnadelförmigen Rohren,
deren beide Enden sich in eine Rohrplatte 31 erstrecken. Der Raum unter der Rohrplatte
31 ist in zwei Kammern geteilt, von denen die eine, 29, als Einlaß für den aus dem
ersten Überhitzerelement 8 durch das Rohr 13 zuströmenden Dampf dient, während die
andere Kammer 3o als Auslaß für den Dampf dient, wenn dieser die Rohre 28 durchflossen
und dabei einen Teil seiner Wärme an dieWassermenge des Verdampfers abgegeben hat.
Aus der Auslaßkammer 3o w'ird der Dampf durch das Rohr 15 in das zweite Überhitzerelement7
geleitet und hier auf die an dem Dampfauslaß 16 der Anlage verlangte Temperatur
überhitzt.
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Der in dem-Verdampfer 27 mittelbar erzeugte Dampf wird durch ein Rohr
io in den Sattdampfraum der Kesseltrommel 3 geleitet. Der Wasserraum des Verdampfers
27 ist an den Wasserraum der Kesseltrommel 3 durch ein Rohr 35 angeschlossen. Ein
bestimmter Wasserspiegel wird somit in dem Verdampfer 27 aufrechterhalten. Dieser
Wässerspiegel kann in bekannter Weise durch eine von Hand zu bedienende Vorrichtung
oder durch eine selbsttätige Einrichtung beeinflußt werden, beispielsweise dadurch;
daß der aus dem Verdampfer 27 kommende Dampf durch ein von Hand betätigtes oder
selbsttätig gesteuertes Ventil 32 in dem Rohr io gedrosselt wird. Da die von dem
durch die Rohre28 fließenden Dampf . abgegebene Wärmemenge von der Stellung des
Wasserspiegels in dem Verdampfer 27 abhängt, gibt die Änderung dieses Wasserspiegels
ein wirksames Mittel, um die Endtemperatur des die Anlage verlassenden Dampfes zu
steuern. Die endgültige Dampftemperatur an dem Auslaß 16 kann, wie üblich, auch
dadurch gesteuert werden, daß ein überleitrohr 33 mit einem Ventil 34 zwischen dem
Rohr 13, das den Dampf zu der Einlaßkammer 29 des Verdampfers 27 führt, und dem
Rohr 15 angeordnet ist, das den Dampf aus der Auslaßkammer 3o des Verdampfers 27
fortführt. Das Ventil 34 kann von Hand oder selbsttätig gesteuert werden und damit
die Menge des an dem Heizelement 28 des Verdampfers 27 vorbeigehenden überhitzten
Dampfes somit regeln. Die Dampftemperatur an dem Auslaß des Dampferzeugers hängt
dann von der Menge des an dem Heizelement 28 vorbeigeleiteten Heizdampfes ab.
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Die Verbrennungsgase entweichen nach demVerlassen der Überhitzerkammer4
durch einen Abgasvorwärmer 17 und einen Lufterhitzer 18, der in der Zeichnung beispielsweise
als Lufterhitzer mit Drehkörper dargestellt ist, in. den Schornstein. 25 ist ein
starkes Gebläse, das die Luft durch den Kanal 36 zu dem Lufterhitzer 18 und von
da durch den Kanal 37 zu der Verbrennungskammer i fördert.
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Mit 26 sind die Rohre bezeichnet, welche das erwärmte Wasser oder
ein Gemisch von Wasser und Dampf aus dem Abgasvorwärmer 17 in die Trommel 3 fördern.