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Dampferzeugungsanlage.
Die Erfindung bezieht sich auf Dampferzeugungsanlagen, bei welchen direkte und indirekte Dampferzeugungsverfahren in Kombination verwendet werden. Die Erfindung bezweckt Dampferzeuger zu schaffen, die zur Erzeugung grosser Dampfmenge mit hohen Temperaturen und Drücken vorteilhaft geeignet sind. Die Konstruktion der Dampferzeugungsanlagen gemäss der Erfindung ist wesentlich vereinfach, die Anzahl der Wasserrohre bzw. die Abmessungen der Trommeln sind beträchtlich verringert.
Erfindungsgemäss wird bei einer Dampferzeugungsanlage, bei welcher mehrere aussen beheizte Wasserrohre in ein oder mehrere Kesseltrommeln münden und ein oder mehrere gesonderte Verdampfer mit der oder den Kesseltrommeln nur an der Dampfseite oder an der Dampfseite und der Wasserseite in Verbindung stehen, der Dampf von dieser bzw. diesen Kesseltrommeln zusammen mit dem Dampf von dem oder den Verdampfern durch eine Reihe von aussen beheizten Überhitzungselementen und mit diesen abwechselnden Heizelementen hindurchgeführt, wobei die Heizelemente im Wasserraum der Kesseltrommeln und in dem Wasserraum eines oder mehrerer der gesonderten Verdampfer oder nur im Wasserraum eines oder mehrerer der gesonderten Verdampfer angeordnet sind.
In der Zeichnung sind einige beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Die Fig. 1 bis 4 zeigen die Leitungsführungen bei verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, während die Fig. 5 die konstruktive Kesselausbildung schematisch darstellt. Zur Erleichterung der Darstellung sind die Rohre der Überhitzerelemente und die Heizelemente der Verdampfer ebenso wie die Vorwärmerrohre in einfachen Linien dargestellt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird der Dampf in von aussen beheizten Wasserrohren 1 erzeugt, die in bekannter Weise angeordnet und miteinander verbunden sind. Von diesen Rohren gelangt der Dampf in die Trommel 2. Der gesättigte Dampf wird von der Trommel 2 durch einen Abzweig 3 gemeinsam mit von den Verdampfern 4, 5 und 6 herrührendem Dampf durch ein Überhitzungselement 7 hindurchgeführt, wo er auf die gewünschte Temperatur überhitzt wird. Hierauf wird der Dampf durch ein Heizelement 8 des Verdampfers 4 geführt, hiebei kühlt er sich ab und erzeugt im Verdampfer Dampf. Hierauf wird der Dampf aus dem Heizelement 8 einem zweiten Überhitzerelement 9 zugeführt und in gleicher Weise, abwechselnd fortschreitend, durch die Heizelemente 10 und 12 und die Überhitzerelemente 11 und 13 geführt.
Vom letzten Überhitzerelement 13 gelangt er dann zur Kraftmaschine 14 oder einer andern Verbrauchseinrichtung. Die Überhitzerelemente 7, 9, 11 und 13 können in Bezug auf die Flussrichtung der Feuergase entweder entgegen dieser Richtung (Gegenstrom) oder in der Richtung (Parallelstrom) angeordnet sein, oder sie können in beliebiger anderer Weise entsprechend den jeweiligen Betriebsverhältnissen angeordnet sein.
Selbstverständlich können auch sämtliche Heizelemente 8, 10 und 12 im selben Verdampfer untergebracht werden, wie dies beispielsweise Fig. 2 zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird jedoch auch der Dampf von der Trommel 2 durch eine Leitung 15 in den Verdampfer 4 eingeleitet und gelangt von hier, gemeinsam mit dem im Verdampfer erzeugten Dampf, durch eine Leitung 16 zum ersten Überhitzerelement 7. Selbstverständlich kann die Schaltung auch in beliebiger anderer Weise vorgenommen werden, so dass beispielsweise der im Verdampfer erzeugte Dampf in die Kesseltrommel 2 geleitet und gemein am mit dem dort erzeugten Dampf zum ersten Überhitzerelement geführt wird.
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Die Fig. 3 zeigt eine Speisewasserzuführung, die bei den im vorstehenden beschriebenen Anlagen Verwendung finden kann. Der Dampf wird in von aussen beheizten Wasserrohren 1 erzeugt, die an die Kesseltrommel 2 angeschlossen sind. Der Sattdampf gelangt von der Trommel 2 über einen Abzweig 3 gemeinsam mit dem Dampf von den Verdampfern 4, 5 6 in das Überhitzerelement 7. Die weitere Führung des Dampfes erfolgt ähnlich der Fig. 1.
Der Wasserraum des Verdampfers 5 ist mit dem Wasserraum der Trommel 2 durch Rohre 21 verbunden. Der Verdampfer 5 und die Trommel 2 werden durch Rohre 23 mit Kondensat gespeist, das von der Dampfmaschine oder der Verbrauchseinrichtung zurückgeführt wird. Die Wasserräume der Verdampfer 4 und 6 sind durch Rohre 22 miteinander verbunden und werden durch Rohre 24 mit Frischwasser (hartem Wasser) gespeist, 25 sind Leitungen zur Entfernung des sich in den Verdampfern ansammelnden Schlammes. Die Wasserräume der Verdampfer 4 und 6 sind mit jenen der Trommel 2 und des Verdampfers 5 nicht verbunden.
Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der jede Trommel und jeder Verdampfer wahlweise von zwei verschiedenen Quellen mit Frischwasser gespeist werden kann. Zu diesem Zweck verbinden zwei Abzweigleitungen 27,29 die Speiseleitung 26 jedes Verdampfers oder jeder Trommel mit den Hauptspeiseleitungen 32, 31. Jede dieser Hauptspeiseleitungen 32, 31 entnimmt das Speisewasser einer besonderen Quelle. Mittels der Absperrventile 28 und 30 können die Trommeln und Verdampfer wahlweise auf eine dieser beiden Leitungen geschaltet werden. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn die Arbeitsbedingungen wechseln und der Anteil an zugeführtem Frischwasser zum Kondensat zeitweise ge- ändert werden muss.
Der überhitzte Dampf wird mit dem in den Verdampfern zu verdampfenden Wasser nicht gemischt Da der Dampffluss durch die Überhitzerelemente und die Heizelemente einen Druckabfall zwischen dem Sattdampfraum und den Dampferzeugerauslässen bewirkt, hat der Dampf in den Heizelementen einen geringeren Druck als das kochende Wasser und kann deshalb auf seine Sättigungstemperatur nicht abgekühlt werden. Dies verhindert die Kesselsteinbildung.
Wenn der im Kessel erzeugte Dampf in den Dampfraum des Verdampfers eingeführt wird, ehe er den ersten Überhitzer durchströmt, so wirkt der Verdampfer als Wasserabscheider, d. h. er entzieht dem Dampf die Feuchtigkeit, so dass der Kesseldampf ohne Schaden beträchtliche Wassermengen mitnehmen kann. Dementsprechend können die Abmessungen der Kesseltrommeln beträchtlich vermindert werden, da ein Mitreissen von Wasser ungefährlich ist.
Die Anordnung kann auch so getroffen werden, dass die Speisewasserkreise der Verdampfer von jenen der Kesseltrommeln vollständig getrennt sind. Selbstverständlich kann auch hier eine beliebige andere Schaltung zwischen den einzelnen Speisewasserkreisen gewählt werden. Desgleichen kann das Speisewasser durch gegebenenfalls vorhandene Vorwärmer hindurchgeführt werden.
In Fig. 5 ist eine Kesselkonstruktion gemäss der Erfindung schematisch dargestellt. Die Wände der Verbrennungskammer J ! sind mit Wasserrohren 2, 2u ausgekleidet, die in eine Dampf-und Wassertrommel münden und zur direkten Dampferzeugung dienen. Die Rohre können besonders profilierte
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direkten Flammeneinwirkung schützen. Zur Bildung dieser Ablenkflächen sind die Rohre 5 und die Rohre 24 nahe aneinander angeordnet bzw. sind zwischen ihnen Auskleidungen vorgesehen. Im Bereich der Rohrteile 6 sind keine Auskleidungen, M dass die Verbrennungsprodukte zwischen diesen Rohren hindurch in die Überhitzerkammer gelangen können. Die Verdampfer werden durch vertikale zylindrische Behälter 27 gebildet, die an der Aussenseite der Überhitzerkammer angeordnet sind.
Die Heizelemente der Verdampfer bestehen aus Haarnadelrohren 28, deren beide Enden in einer Rohrplatte 31 eingewalzt sind. Der Raum unter der Rohrplatte ist unterteilt, und eine Kammer 29 dient als Einlasskammer für den Leitungsdampf, während die Kammer 30 die Auslasskammer bildet. Von dieser gelangt der Dampf durch die Rohre 15 zum Überhitzer 7 und von diesem zum Generatorauslass.
Der mittelbar im Verdampfer 27 erzeugte Dampf wird durch Rohre 10 in die Trommel 3 geführt.
Der Wasserraum des Verdampfers 27 ist mit dem Wasserraum der Trommel 3 mittels Rohre 35 verbunden.
Dadurch wird ein bestimmter Wasserstand im Verdampfer 27 gewährleistet. Dieser Wasserstand kann von Hand aus oder automatisch, beispielweise durch Drosselung des Verdampferdampfes mittels in den Rohren 10 angeordneten Steuerventilen 32, geregelt werden. Die Wärmemenge, die von dem durch die Haarnadelrohre fliessenden Dampf abgegeben wird, hängt vom Wasserstand im Verdampfer 27 ab, so dass durch Änderung dieses Wasserstandes eine Regelung der Endtemperatur des den Dampferzeuger verlassenden Dampfes ermöglicht wird.
Die endgültige Dampftemperatur am Auslass kann auch durch Anordnung eines mit einem Ventil 34 versehenen Abzweiges 33 zwischen der Leitung 13 und der Leitung 15 geregelt werden, Das Ventil 34
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kann von Hand oder selbsttätig gesteuert werden und dementsprechend kann die Menge des um das Heizelement 28 herumgeleiteten Dampfes geändert werden. Die Endtemperatur am Auslass des Dampferzeugers hängt, wie aus vorstehendem ersichtlich, von der Menge des das Heizelement nicht durchströmenden Dampfes ab.
Die Verbrennungsprodukte strömen nach der Überhitzerkammer 4 durch einen Vorwärmer 17 und einen Lufterhitzer 18, der im vorliegenden Fall rotierend ausgebildet ist, und werden schliesslich dem Schornstein zugeführt. 25 ist ein Gebläse, das die Luft durch die Leitungen 36 dem Lufterhitzer 18 zuführt und hierauf die vorgewärmte Luft in den Verbrennungsraum J ! drückt.
26 sind Rohre, die das vorgewärmte Wasser aus dem Vorwärmer 18 in die Trommel 3 leiten.
D ; e Konstruktion der Überhitzer und Verdampfer ist im Vergleich zu den bisher gebräuchlichen Wasserrohrkesseln ausserordentlich billig. Die wärmeaustauschenden Oberflächen, die durch Rohre von verhältnismässig geringem Durchmesser gebildet werden, in denen Flussrichtung und Dampfverteilung vorbestimmt werden können, ergibt einen guten Wirkungsgrad in der Wärmeübertragung. Da die Überhitzerkammer ausserhalb der Dampferzeugungsrohre angeordnet sein kann, kann der Ausbau der Überhitzer in einfachster Weise vorgenommen werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Dampferzeugungsanlage, bei welcher mehrere aussen beheizte Wasserrohre in eine oder mehrere Kesseltrommeln münden und ein oder mehrere gesonderte Verdampfer mit der oder den Kesseltrommeln nur an der Dampfseite oder an der Dampfseite und der Wasserseite in Verbildung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf von der bzw. den Kesseltrommeln zusammen mit dem Dampf von dem oder den Verdampfern durch eine Reihe von aussen beheizten Überhitzungselementen und mit diesen abwechselnden Heizelementen hindurchströmt, wobei die Heizelemente im Wasserraum der Kesseltrommeln und in dem Wasserraum eines oder mehrerer der gesonderten Verdampfer oder nur im Wassrrraum eines oder mehrerer der gesonderten Verdampfer angeordnet sind.