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Dampferzeuger für überhitzten Dampf.
Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung und Uberhitzung von Dampf und insbesondere auf die Anordnung von Überhitzer-und Dampferzeugungsrohren zwecks Regelung der Überhitzung.
Bis heute wurde wirksamer Dampfüberhitzung, die bei vielen Anlagen von ausschlaggebender Bedeutung für die Krafterzeugung ist, wenig Sorgfalt gewidmet. Die Überhitzerrohre wurden in irgendeinem Teil der Kesselanlage, wo gerade Platz war, untergebracht, ohne auf den Wirkungsgrad irgendwie Rücksicht zu nehmen. Eine Aufgabe, der bis heute sehr wenig Augenmerk zugewendet wurde, wird durch die vorliegende Erfindung gelöst. Diese besteht darin, dauernd eine gleichbleibende Überhitzung bei den verschiedensten Kesselbelastungen aufrechtzuerhalten. Eine zweite besteht in dem Schutz der Überhitzerrohre vor dem Ausbrennen, wenn der durch sie durchtretende Dampfstrom zeitweise verringert oder die Hitze übermässig vergrössert wird.
Wenig Aufmerksamkeit wurde dem ersten Problem bis heute gewidmet. Eine Regelung der die Uberhitzerrohre umspülenden Hetzmenge wurde durch Anordnung von Klappen versucht. Auch ist die Einspritzung von Wasser und die Einfuhr von Sattdampf in den Überhitzer bekannt. Das zweite Problem wurde bei den meist gebräuchlichen Kesseln dadurch zu lösen gesucht, dass man die Überhitzerrohre in einer solchen Lage anordnete, dass selbst bei ihrem Leerlaufen ein Ausbrennen verhindert ist.
Diese etwas gewaltsame Methode genügt in vielen Fällen nicht, da bei geforderten hohen Überhitzungsgraden die Überhitzerrohre oft hohen Temperaturen ausgesetzt werden müssen.
Zweckmässig ist es dann, eine genaue und einfache Regelung des Überhitzungsgrades bei den verschiedensten Dampfkesselbauarten zu ermöglichen, wobei gleichzeitig Schutzvorkehrungen gegen Ausbrennen getroffen sind.
Diese Zwecke sind erfindungsgemäss durch eine besondere Anordnung der Überhitzerheizflächen im Verhältnis zu den Dampferzeugerheizflächen erreicht, u. zw. dadurch, dass die Überhitzerrohre oder die überhitzenden Flächen unmittelbar benachbart zu den in der Heizzone gelegenen Teilen der Dampferzeugungsrohre angeordnet sind und der Dampf in den Überhitzerrohren in der Richtung des Heizgasflusses oder in entgegengesetzter Richtung, immer aber in ein und derselben Richtung fliesst, so dass der Dampf in den Überhitzerrohren allmählich ansteigenden oder allmählich abfallenden Temperaturen ausgesetzt ist.
Nach dieser Anordnung sind die Überhitzerflächen oder Überhitzerrohre in bezug auf die Dampferzeugerrohre derart angeordnet, dass das Verhältnis zwischen der von den Dampferzeugerrohren und der von den Überhitzerrohren aufgenommenen Wärmemenge bei verschiedenen Belastungen gleich bleibt.
Diese Anordnung gestattet in den meisten Fällen eine genügend gleichmässige Regelung bzw. ein Konstanthalten der Temperatur des überhitzten Dampfes, besonders wenn La-Mont-Dampferzeuger mit langen Erzeugel und Überhitzerrohren verwendet werden. Bei solchen Dampferzeugern fliesst das an dem Eintrittsende eingeführte Wasser durch die engen Erzeugerrohre in Form einer Wasserschicht und strömt zusammen mit dem in den Röhren entwickelten Dampf am Auslassende aus.
Wenn nach der Erfindung angeordnete Überhitzer in Verbindung mit Wasser- oder Rauchrohrkessel gewöhnlicher Bauart verwendet werden, ist es unter Umständen möglich, Ablenkplatten so einzubauen, dass die Heiz-
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gase nahe den Rohren gehalten werden und so längs dieser mit grosser Geschwindigkeit strömen. Bei solchem Umbau dieser Anlagen wird die Wärmeaufnahme verbessert und eine gleichmässigere Regelung der Temperatur erzielt. Dies wird insbesondere immer dann der Fall sein, wenn der Dampf während
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Es wird bemerkt, dass der Ausdruck "parallel'' ; wie er in der Beschreibung der Anordnung der Überhitzerrohre oder des Dampfflusses verwendet wird ; sich auf die Anordnung und den Fluss als Ganzes bezieht.
So muss nicht unbedingt in jedem einzelnen Rohr an allen Punkten der Fluss in derselben Richtung verlaufen. Wenn jedoch der Dampfstrom den Überhitzer im allgemeinen in einer bestimmten Richtung durchfliesst und dieser Fluss parallel oder im wesentlichen in der Richtung oder gegen die Richtung des Gases verläuft, so fällt auch diese Anordnung bzw. das mit ihr ausgeführte Verfahren in den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Man hat beispielsweise haarnadelförmige Überhitzerrohre zwischen den Dampferzeugungsrohren von Wasserrohrkesseln angeordnet oder bei Rauchrohrkesseln zu einer gewissen Länge in die Dampferzeugungsrohre eingesetzt.
Diese Überhitzeranordnung bewirkt eine Steigerung des Kesselwirlungsgrades, fällt jedoch nicht in den Rahmen der vorliegenden Erfindung, da der Dampffluss bei diesen Haarnadelrohren nicht in nur einer Richtung, sondern im Gleich-und auch im Gegenstrom zum Gasfluss in demselben Rohr verläuft.
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dargestellt. Fig. 1 ist ein vertikaler Querschnitt durch einen La-Mont-Kessel mit Lberhitzer. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Wasserrohrkessel mit einem nach der Erfindung angeordneten Überhitzer, Fig. 3 ist ein vertikaler Querschnitt durch einen La-Mont-Kessel mit einem Sehlangenrohriiber-
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Uberhitzerform.
Fig. 1 zeigt einen La-Mont-Dampferzeuger und Überhitzer, bei welchem sowohl Sattdampf als auch überhitzter Dampf erzeugt wird. Der Sattdampf wird in einer Rohrgruppe und der überhitzte Dampf in einer andern Rohrgruppe erzeugt. Zu diesem Zweck sind zwei untere Dampfabseheider 99 undJ0O vorgesehen, von denen der Abscheider 99 zur Trennung von Wasser und Sattdampf und der Abscheider 100 zur Sammlung von überhitztem Dampf dient. Das im Abscheider 99 abgeschiedene Wasser wird mittels der Pumpe 94 durch das Rohr 98 in die Rohre 4. 3 und 44 gedrückt und gelangt von diesen in die oberen
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und 37 und von diesen durch die Rohre und 47 zum Abscheider 99.
Die in die Rohre eingeführte Wassermenge ist grösser als jene. welche die Rohre verdampfen können und infolgedessen wird immer gesättigter Dampf erzeugt.
Der Dampf strömt vom Abscheider 99 durch das Rohr : 38 und die Leitungen 40 und 41 zu den
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Weise nach dem La-Mont-Verfahren angeordnet. Die unteren Sammelkästen 234 und 236 sind mit dem Dampfabscheider durch Leitungen 238 und 239 verbunden. Dampf und Wasser werden in diesem Abscheider voneinander getrennt und das Wasser wird vom Abscheider 237 durch die Pumpe 240 und die Leitung 241 in die oberen Sammelkästen 233 und 2. 3J gedruckt. Der Sattdampf fliesst vom Abscheider durch die Leitung 242 und Abzweigleitungen 24. und 244, die durch die Ventile 245 und 246 geregelt werden können, in die Überhitzer 247 und 248. Diese Überhitzer bestehen aus einem Schlangenrohr (Fig. 4).
Der durch das Rohr fliessende Dampf fliesst natürlich nicht in jedem Zeitpunkt im Gegenstrom zum Gasfluss, jedoch besitzt der Dampffluss im allgemeinen dieselbe Richtung, als wenn eine Reihe paralleler Rohre Verwendung finden würde. Für manche Zwecke kann nun das Schlagenrohr vorteilhafter als die Parallelrohre verwendet werden. Der überhitzte Dampf ist durch die durch das Ventil 250 geregelte Heissdampfleitung 249 abgeführt.
Anstatt ein Sehlangenrohr nach Fig. 4 zu verwenden, kann man auch zwei vertikale Sammelrohre 251 und 252 (Fig. 5) anordnen, die durch eine Reihe horizontaler Rohre 2o3 miteinander verbunden sind.
Auch bewirkt diese Bauart einen Dampffluss, der im allgemeinen parallel zu jenem in vertikalen parallelen Rohren verläuft.
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Ablenkplatten sind derart ausgeteilt. dass der Querschnitt des ersten Zuges zwischen den Ablenkplatten 258, 259 bedeutend grösser als der des zweiten Zuges 259, 260 ist. Dadurch wird eine hohe Gasgeschwindigkeit erzielt, trotzdem die Verbrennungsgase bei ihrer Strömung über die Erzeugerrohre gekühlt und somit auf ein geringeres Volumen gebracht werden, das bei gewöhnlichen Anlagen ungefähr einem Drittel des Volumens bei den höchsten Verbrennungstemperaturen entspricht. Im ersten Zug ist benachbart und parallel zu den Dampferzeugerrohren ein Überhitzer nach der Erfindung angeordnet, der aus durch Rohre 263 verbundenen Sammelkästen 261 und 262 besteht.
Ein zweiter aus Sammelkästen 264 und 266 und Rohren 266 bestehender Überhitzer ist an der Hinterwand der Verbrennungskammer angeordnet. Dieser zweite Überhitzer besteht aus einer Anzahl von La-Mont-Rohren, deren oberer Sammelkasten 264 mit dem Wasserkasten 266 durch ein ein Ventil aufweisendes Rohr 267 verbunden ist. Aus dem Kessel 254 gelangt der Dampf durch das Rohr 269 zum Überhitzerkasten 261 und durch die Überhitzerrohre 263, und der Überhitzerdampf wird von den Sammelkästen 262 und 265 abgenommen und der Heissdampfhauptleitung 270 durch die Leitungen 271 und 272 zugeführt. Die Pumpe 273 und die Leitung 274 führen das bei 265 abgeschiedene Wasser in die Speisowasserleitung 276 zurück.
Im Betrieb fliesst der Sattdampf vom Hauptkessel durch die Überhitzerrohre 263 und in die Rohre 266 wird weniger Wasser eingespritzt, als in den Rohren verdampft werden kann, so dass normal überhitzter Dampf in den Kasten 265 und von dort über die Leitung 272 in die Heissdampfleitung strömt.
Die Überhitzerrohre 266, die sowohl der Hitze der Gase als auch der Strahlungswärme der Flamme ausgesetzt sind, werden durch das dauernd durch sie hindurchfliessende Wasser wirksam gekühlt und wirken solcherart auch als Schutz für die Verbrennungskammerwand.
Durch Thermostaten wird das Zusammenwirken der beiden Überhitzer und damit die Temperatur des gemischten überhitzten Dampfes geregelt.