<Desc/Clms Page number 1>
Dampferzeuger.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger, bei dem das Arbeitsmittel auf dem Wege von der Flüssigkeitseinspeisungsstelle bis zur Gebrauchsdampfentnahmestelle einmalig eine aus Rohren bestehende Heizfläche durchströmt und bei welchem im Betriebsbeharrungszustand in der Zeiteinheit soviel flüssiges Arbeitsmittel zugeführt wird, wie gleichzeitig an Gebrauchsdampf entnommen wird.
Solche Dampferzeuger besitzen bekanntlich nur ein verhältnismässig geringes Speichervermögen, was zur Folge hat, dass eine schnell auf-die Brennstoff-und Arbeitsmittelzufuhr einwirkende Regeleinrichtung notwendig wird, wenn man mit der Dampferzeugung grösseren Dampfbedarfsschwankungen hinreichend folgen will.
Diese unangenehme Eigenschaft der geringen Elastizität der eingangs genannten Dampferzeuger lässt sich erfindungsgemäss dadurch beseitigen, dass eine teilweise mit flüssigem Arbeitsmittel gefüllte
Trommel od. dgl. derart in den Strömungsweg des Arbeitsmittels eingeschaltet wird, dass in die Flüssigkeit oder in eine in der Flüssigkeit liegende, am Ende offene Rohrschlange im Betriebsbeharrungszustand trocken gesättigter Dampf eintritt,
während der aus dem Raum über der Flüssigkeit sich sammelnde Dampf in dem der Trommel nachgeschalteten Heizflächenteil überhitzt wird und dass bei Veränderungen des Flüssigkeitsstandes in dieser Trommel der Normalstand durch entsprechendes Ändern des Verhältnisses der in den vorgeschalteten Heizflächenteil eingespeisten Arbeitsmittelmenge zu der diesem Heizflächenteil zugeführten Wärmemenge wieder hergestellt wird. Die in den Strömungsweg eingeschaltete Trommelwirkt dadurch bei Dampfbedarfssehwankungen ausgleichend, indem die in ihr enthaltene Flüssigkeit bei einer plötzlichen Dampfbedarfssteigerung ausdampft bzw. bei einer Dampfbedarfserniedrigung speichernd wirkt.
Diese Trommel bildet organisch einen Bestandteil des Kessels und ist, wie aus dem Gesagten schon hervorgeht, insofern funktionell mit der Kesse] regelung verbunden, als der Flüssigkeitsstand in dieser Trommel dadurch nach einer vorangegangenen Flüssigkeitsverminderung oder - erhöhung wieder auf den Normalstand zurückgeführt wird, dass der Zustand des vom Kessel gelieferten und der Trommel zugeleiteten Dampfes in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand in dieser Trommel verändert wird. Die Einregulierung des Flüssigkeitsstandes in der Trommel auf den Normalstand wird ausschliesslich auf diese Weise bewirkt. Die Einregelung des Flüssigkeitsstandes in der Trommel auf den Normalstand fällt also mit andern Worten mit der Regelung des Kessels zusammen.
Die Regelung des neuen Dampferzeugers gestaltet sich sehr einfach. Die Speisewasserzufuhr wird erfindungsgemäss einmal in Abhängigkeit von der aus der eingeschalteten Trommel ausströmenden Dampfmenge, anderseits in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand in der Trommel geregelt, wobei die Regelung so eingerichtet ist, dass die beiden Regelimpulse ungestört nebeneinander auf das die Speisewasserzufuhr regelnde Organ zur Einwirkung gelangen können. Die Regelung erfolgt in einem solchen Sinne, dass eine Erhöhung der Dampfentnahme aus der Trommel sowie eine Erniedrigung des Flüssigkeitsstandes in der Trommel eine vermehrte Speisewasserzufuhr zur Folge haben bzw. umgekehrt bei verringerter Dampfentnahme oder steigendem Flüssigkeitsinhalt eine Verminderung der Speisewasserzufuhr herbeigeführt wird.
Die Brennstoffzufuhr erfolgt dabei in Abhängigkeit vom Druck an der Dampfentnahmestelle des Kessels. Es steht nichts im Wege, abweichend davon die Brennstoffzufuhr in der Weise, wie eben für die Arbeitsmittelregelung angegeben wurde, in Abhängigkeit vom Flüssig-
<Desc/Clms Page number 2>
keitsstand in der Trommel und der aus der Trommel austretenden Dampfmenge und statt dessen die Arbeitsmittelzufuhr sinngemäss in Abhängigkeit vom Druck an der Gebrauchsdampfentnahmestelle des Kessels zu regeln.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt.
Den Strömungsweg des Arbeitsmittels erkennt man, wenn man fortlaufend den Bezugszeichen 1 bis 23 folgt. Der wesentliche Bestandteil des dargestellten Kessels ist die im Betriebsbeharrungszustand bis zu einem bestimmten Normalstand mit flüssigem Arbeitsmittel gefüllte Trommel 14. Die Regeleinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Mengenmesser 24, der die aus der Trommel 14 austretende Dampfmenge misst und einem Schwimmer 25, der den Flüssigkeitsstand in der Trommel M überwacht.
Die Regeleinrichtung für die Brennstoffzufuhr ist nicht dargestellt, sie erfolgt unter Verwendung an sieh bekannter Regelelemente in Abhängigkeit vom Druck in der Leitung 2. 1
Solange sich die Anlage im Betriebsbeharrungszustand befindet, ist die Trommel 14 bis zu
EMI2.1
der Leitung 1. 3 kommende, in die Trommel eintretende Dampf gerade trocken gesättigt ist. Da aus der Trommel ebenfalls trocken gesättigter Dampf entnommen wird, bleibt also während dieses Betriebs- zustandes der Flüssigkeitsinhalt der Trommel ständig unverändert.
Eine Störung dieses Betriebsgleiehgewichtes kann entweder dadurch eintreten, dass sieh aus irgendeinem Grunde das Verhältnis zwischen der in den Kessel eingespeisten Wassermenge und der zugeführten Brennstoff menge ändert, oder aber dadurch, dass eine mehr oder weniger plötzliche Änderung des Dampfbedarfes eintritt. Ändert sich das Verhältnis der in den Kessel eingespeisten Wassermenge zu der zugeführten Brennstoffmenge, so wird aus der Leitung-M nicht mehr troekengesättigter, sondern entweder mehr oder weniger überhitzter oder aber nasser Dampf in die Trommel 14 eintreten. Tritt aus der Leitung 1. 3 überhitzter Dampf in die Trommel ein, so vermindert sieh der Wasserinhalt der Trommel 14. Liefert die Leitung 13 dagegen nassen Dampf, so vergrössert sich allmählich der Flüssigkeitsinhalt.
In dem ersten Fall bewirkt der
Schwimmer 25, dass sich das in der Speiseleitung 1 liegende Ventil 26 weiter öffnet, im zweiten Fall führt der Schwimmer. 25 ein weiteres Schliessen dieses Ventils herbei. Diese Regelung von Seiten des
Schwimmers wird noch durch eine gleichsinnige Regelung von einem Dampfmengenimpuls unterstützt.
Wird nämlich in die Trommel 14 statt Sattdampf überhitzter Dampf eingeführt, so erhöht sieh damit die Dampflieferung der Trommel, während sie sich, falls der Trommel statt trockengesättigtem Dampf, Nassdampf zugeleitet wird, verringert. Wie man an Hand der dargestellten Regeleinrichtung verfolgen kann, hat eine Erhöhung der Dampflieferung ein weiteres Öffnen des Ventils 26 zur Folge und umgekehrt wird durch eine Erniedrigung der Dampflieferung ein weiteres Schliessen des Ventils 26 herbeigeführt.
Wie sich zeigt, wirken demnach beide Impulse jeweils im gleichen Sinne auf das Regelorgan 26 ein, so dass der normale Flüssigkeitsstand in der Trommel ltl besonders schnell wieder hergestellt wird.
Es liegt in der Eigenart dieser Regelweise, dass bei allen Störungen der richtigen Zuordnung von Speisewassermenge zu Brennstoffmenge das Verhältnis, das für die Erzeugung von troekengesättigtem Dampf bestehen muss bzw. aufrechterhalten werden muss, immer dadurch nach einer Störung wieder hergestellt wird, dass die in den Kessel eingespeiste Flüssigkeitsmenge auf einen entsprechend neuen Wert eingestellt wird. Soweit die Störung dieses Verhältnisses durch eine Änderung der in den Kessel eingespeisten Flüssigkeitsmenge verursacht worden war, wird diese Störung wieder behoben. Nach der Behebung dieser Störung liefert der Kessel infolgedessen schliesslich unverändert wieder die Dampfmenge, die er in dem vorhergehenden Beharrungszustand auch geliefert hat.
Anders verhält es sich, wenn die Störung durch eine Änderung der Brennstoffzufuhr verursacht worden war. Diese Störung wird auch wieder-wie gezeigt wurde-dadurch beseitigt, dass die Regelung auf das Speisungsventil-'6 einwirkt, also nicht eine Korrektur der veränderten Brennstoffzufuhr bewirkt. Die Folge ist, dass. nachdem das Ventil 26 nach der Störung so eingeregelt worden ist, dass die Leitung 13 schliesslich wieder trockengesättigten Dampf liefert, die Liefermenge des Kessels eine andere geworden ist. Hat sich der Dampfbedarf währenddessen nicht geändert, so tritt sofort eine Druckänderung an der Gebrauehs- dampfentnahmestelle des Kessels ein.
Da die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit vom Druck des er-
EMI2.2
Korrektur erst auf dem Wege über die Dampferzeugung des Kessels erfolgt.
In besonderem Masse interessiert das Verhalten des Kessels und das Arbeiten der Regeleinrichtung für den Fall, dass der Kessel im Beharrungszustande betrieben wird und eine Dampfverbrauchsschwankung eintritt. Nimmt der Dampf bedarf plötzlich zu, so spielt sich folgendes ab : Im ersten Augenblick verursacht der erhöhte Dampfbedarf ein Absinken des Druckes an der Dampfentnahmestelle des Kessels. Die Brennstoffzufuhr, die in Abhängigkeit von dieser Betriebsgrösse gesteuert wird, erhöht sich. Mit dem Absinken des Druckes entwickelt sieh aus der in der Trommel befindlichen Flüssig- keit Zusatzdampf. Der Flüssigkeitsstand in der Trommel erniedrigt sieh, so dass das Speiseventil 26 durch den Schwimmer 26 weiter geöffnet wird.
Die aus der Trommel entweichende vergrösserte Dampfmenge bewirkt über den Mengenmesser 24 ebenfalls ein weiteres Öffnen des Ventils 26. Der Kessel erhält damit nicht nur eine erhöhte Brennstoffmenge, sondern auch eine erhöhte Speisewassermenge
<Desc/Clms Page number 3>
zugeführt, so dass er instand gesetzt wird, tatsächlich auch eine grössere Dampfmenge zu liefern. Den- noch ist der Beharrungszustand damit noch nicht sogleich wieder erreicht. Der Flüssigkeitsstand in der Trommel 14 muss erst noch wieder auf den Normalwert eingeregelt werden und die Brennstoff- zufuhr und die Wasserzufuhr müssen so aufeinander abgestimmt werden, dass mit dem Erreichen des 'normalen Flüssigkeitsstandes in der Trommel dieser aus der Leitung 18 im weiteren Betrieb wieder trockengesättigter Dampf entströmt.
Wie diese Regelungsvorgänge, durch die das herbeigeführt wird, verlaufen, bedarf nach dem Vorangegangenen keiner näheren Erläuterung. Die weitere Abwicklung der Regelung vollzieht sich jetzt genau so, wie für den vorher beschriebenen Regelfall, bei welchem von einer Störung des Verhältnisses von Speisewasser zu Brennstoffmenge ausgegangen worden war.
Bei plötzlich abnehmendem Dampfbedarf spielen sich die Regelvorgänge dementsprechend sinngemäss ab.
Die Trommel bedeutet für das Arbeitsmittel einen Strömungswiderstand bestimmter Grösse.
Bei sehr hohen Dampfanforderungen kann es vorkommen, dass der Strömungswiderstand einen so hohen Wert bedeutet, dass der Dampferzeuger nicht in der Lage ist, die von ihm verlangte Dampf- menge abzugeben. Mit der Lösung der sich hieraus ergebenden Aufgabe beschäftigt sich die vorliegende
Erfindung, u. zw. besteht sie darin, dass die Trommel mit einem regelbaren Rohrteil parallelgeschaltet wird, der es gestattet, eine unmittelbare Verbindung zwischen Verdampfungsteil und Überhitzungs- teil herzustellen. Die Summe der durch die Trommel und den Parallelstrang gehenden Dampfmengen lässt sich dann so einregeln, dass der Verbraucher jeweils die angeforderte Dampfmenge erhält, ohne dass der Widerstand der Trommel die Dampflieferung des Kessels ungünstig beeinflussen könnte.
Das schematische Schaltbild einer gemäss der Erfindung aufgebauten Anlage ist in Fig. 2 dar- gestellt. Der Dampferzeuger selbst wurde nur mit wenigen Strichen angedeutet. Das flüssige Arbeits- mittel wird durch eine Pumpe dem im Berührungsteil liegenden Vorwärmer zugeführt, gelangt dann
EMI3.1
teil verdampft und dann durch die Leitung 101 zu dem noch näher zu erläuternden Anlageteil geleitet.
Das Rohr 112 führt das Arbeitsmittel zu dem im Berührungsteil liegenden Überhitzer, an den die Ver- braucherleitung angeschlossen ist.
Die hinter der Verdampfungszone angeschlossene Leitung 104 führt über das Ventil 114 und die Leitung 113 zur Rohrschlange IM innerhalb der Trommel 108. Der in die Schlange 104 eintretende
Dampf ist trocken gesättigt, ebenso wie der über die Leitung 106 aus der Trommel zur Leitung 112 abströmende Dampf. Der Kessel wird nach dem Wasserstand Oo in der Trommel 108 geregelt. Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass unter dem Begriff Trommel nicht etwa der vom Trommelkessel her bekannte Bauteil zu verstehen ist, sondern dass es sich um einen Bauteil handelt, der mehr als ein künstlicher Wasserstand anzusprechen ist.
Um im Falle sehr starker Dampfanforderung der Verbraucher die genügende Dampfmenge bereit- stellen zu können, ist die Leitung 101 durch die Leitung 107 mit der Leitung 112 verbunden, d. h. es ist eine unmittelbare Verbindung zwischen Verdampfer und Überhitzer hergestellt parallel zur Trommel 108. Die Verbindung selbst ist durch ein Ventil regelbar, das von Hand oder, wie noch erläutert werden wird, selbsttätig verstellt wird. Wenn der Druckabfall p in der Trommel 108 so gross ist, dass er nicht genügend Dampf hindurchtreten lässt, wird das Ventil 111 so weit geöffnet, dass die fehlende Dampfmenge unmittelbar über die Parallelleitung. 107 zur Leitung 112 abströmen kann.
Die dem Überhitzer zuströmende Dampfmenge wird also in diesem Falle durch die Summe zweier Dampfmengen hergestellt, die parallel zueinander durch Trommel 108 und Rohr 107 in die Leitung 112 strömen.
Zur selbsttätigen Steuerung des Ventils 111 kann man z. B. einen Druckdifferenzmesser 115 verwenden, der einerseits durch den in der Leitung 106 und der Impulsstelle 110 abgenommenen Druck und anderseits durch den in der Leitung 108 an der Impulsstelle 109 abgenommenen Druck beeinflusst wird. Bei einer bestimmten Dampfmenge beginnt also das Ventil 111 zu öffnen und öffnet immer weiter je mehr die Dampfmenge ansteigt.
Sollte der Kesselbetrieb dazu führen, dass der aus der Leitung 101 kommende Dampf nass wird, so könnte unter Umständen die Feuchtigkeit in den Überhitzer gelangen, was bekanntlich zu Betriebsschwierigkeiten und Salzablagerung führen kann. Es ist daher zweckmässig, vor die Leitung 107 einen Wasserabscheider 102 einzuschalten. Das sich dort sammelnde Wasser wird in die Trommel 108 hineingedrückt.
Ist dagegen infolge des Kesselbetriebes der durch die Leitung 101 zuströmende Dampf bereits überhitzt, so erhält auch die Trommel 108 überhitzten Dampf, der den Flüssigkeitsinhalt dieser Trommel teilweise verdampft. Hierauf muss bei der Kesselregelung dann Rücksicht genommen werden.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.