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Zwangumlaufkessel
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zwangumlaufkessel mit mehreren Umwälzpumpen und mit Einführung des Speisewassers in die Druckleitungen des Umwälzsystems, wobei die Druckleitungen und die Speisewasserleitung an ein gemeinsames Mischgefäss angeschlossen sind, von welchem das Mischwasser den beheizten Rohren zugeführt wird, nach Patent Nr. 235314.
Durch die Mischung von Speisewasser und Umwälzwasser in einem Mischgefäss wird eine annähernd gleich hohe Temperatur des den Heizflächen zugeführten Wassers vor Eintritt in diese erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Weiterbildung des Erfindungsgedankens des Stammpatents die Mischung der beiden Wasserströme (Umwälz- und Speisewasser) weiter zu begünstigen und zu vereinfachen. Ferner soll erreicht werden, dass bei einer Druckabsenkung im Kessel und damit der Gefahr einer Dampfbildung in der Saugleitung der Umwälzpumpen der Zufluss zu den Pumpen stabil bleibt.
Erfindungsgemäss wird zur Lösung dieser Aufgaben für Zwangsumlaufkessel der eingangs genannten Gattung vorgeschlagen, dass das gesamte Speisewasser oder ein Teil desselben vor Eintritt in das gemeinsame Mischgefäss durch einen Wärmeaustauscher strömt, welcher von den Umwälzpumpen zuzuführendem Umwälzwasser erwärmt wird. Hiedurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Temperaturen der beiden Wasserströme vor deren Mischung schon einander angegleichen werden, was die Mischung bedeutend einfacher macht. Auch bleibt hiedurch der Zufluss zu den Umwälzpumpen wesentlich stabiler, der sonst bei Druckabsenkung im Kessel und damit der Gefahr einer Dampfbildung in der Saugleitung leicht schwankend wird.
Der vom Speisewasser durchflossene Wärmeaustauscher kann im Wasserraum der Dampfabscheidetrommel angeordnet sein. Es kann jedoch vorteilhafter sein, diesen in einem vorzugsweise unterhalb der Dampf- abscheidetrommel liegenden Sammelgefäss anzuordnen, von dem dann die Pumpensaugleitungen abgehen.
Man ist auf diese Weise bezüglich der Grösse und Anordnung des Wärmeaustauschers freier, da z. B. auf Einbauten wie in der Trommel keine Rücksicht zu nehmen ist.
Das Sammelgefäss kann als waagrecht liegendes Rohr ausgebildet sein, das durch eine Vielzahl von Rohren mit der Dampfabscheidetrommel verbunden ist. Die Leitungen zwischen der Trommel und dem Sammelgefäss können über die Länge beider verteilt angeordnet sein. Man erzielt hiedurch eine gleichmässige Entnahme des Umwälzwassers auf ganzer Trommellänge. Ferner können so die an der Trommel unangenehmen Bohrungen grossen Querschnitts für die Saugleitungen vermieden werden.
Es ist jedoch auch möglich, den Wärmeaustauscher in einem lotrecht stehenden Sammelgefäss anzuordnen, das wiederum über eine Vielzahl von Rohren mit der Dampfabscheidetrommel verbunden ist. Das lotrechte Sammelgefäss kann an der Trommel oder auch für sich aufgehängt werden. Vorteilhafterweise wird hiebei das Sammelgefäss mit einem gegenüber der anschliessenden Saugleitung vergrösserten Querschnitt ausgeführt und dieser dann auf den der Saugleitung verkleinert.
Der Gesamtquerschnitt der Zuleitungen zum Sammelgefäss wird vorzugsweise grösser gewählt als der Gesamtquerschnitt der von hier abgehenden Saugleitungen. Hiedurch ist es möglich, in dem Sammelgefäss mit einer niedrigeren Geschwindigkeit zu arbeiten als in den Saugleitungen, so dass also das Umwälzwasser in der Trommel noch nicht auf eine hohe Geschwindigkeit gebracht werden braucht. Vielmehr findet die Geschwindigkeitserhöhung erst statt, wenn das Umwälzwasser schon abgekühlt ist.
Es wird angestrebt, den Wärmeaustauscher, sowohl in der Dampfabscheidetrommel, wie auch in einem besonderen Sammelgefäss ausserhalb der Trommel so auszubilden, dass die Strömung zu den Saugleitungen möglichst wenig behindert wird. Hiezu kann der Wärmeaustauscher so ausgebildet sein, dass über dem jeweiligen Austritt der Saugleitungen aus dem Sammelgefäss ein von Wärmeaustauschfläche im wesentlichen freier Raum entsteht.
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Um bei einer sehr starken spezifischen Druckabsenkung etwaigen Dampf, der sich im Sammelbehälter befindet, ableiten zu können, kann eine Verbindungsleitung von der höchsten Stelle des Sammelgefässes zum Dampfraum der Trommel vorgesehen sein. Vorteilhafterweise wird dieses Verbindungsrohr lotrecht über einem Saugleitungsaustritt angeordnet, da hier die achsparallelen Ströme im Sammelgefäss zusammen- treffen und somit auch der Dampf hergeführt wird.
Die Anordnung eines besonderen Sammelgefässes hat neben den oben aufgeführten Vorteilen noch den, dass biedurch der Wasserinhalt des Dampferzeugers wesentlich vergrössert wird, so dass also für Notfälle, z. B. Unterbrechung der Speisung, ein erheblich grösserer Wasserinhalt zur Verfügung steht.
Zum Stand der Technik wurde ein Zwangumlaufdampferzeuger bekannt, bei dem das Speisewasser vor Einführung in die Dampfabscheidetrommel einem Wärmeaustauscher zugeführt wird, der von einem
Teilstrom des von der Druckseite der Umwälzpumpe austretenden Umwälzwassers erwärmt wird, wobei dieser dann durch das Speisewasser abgekühlte Teilstrom einer Heizfläche zugeführt wird. Hiedurch ist das Ziel der Erfindung, den Zufluss zu den Umwälzpumpen stabil zu erhalten und die Gefahr von Dampf- bildung in der Umwälzpumpensaugleitung bei Druckabsenkung auszuschalten, nicht zu erreichen, denn dazu muss im Gegensatz zu der bekannten Anlage die Abkühlung des den Umwälzpumpen zuzuführenden
Wassers auf der Saugseite erfolgt sein und nicht erst auf der Druckseite vorgenommen werden.
Bei einem weiteren bekannten Zwangumlaufdampferzeuger wird zwar eine Abkühlung des Umwälz- wassers auf der Saugseite vorgenommen, indem ein Teilstrom des von der Umwälzpumpe geförderten
Wassers einem Speisewasserbehälter zugeführt wird, um dort das Speisewasser zu erwärmen, und der abgekühlte Teilstrom des Umwälzwassers wird dann in die Saugleitung eingeführt. Hiebei erfolgt aber weder eine Mischung von ümwälz- und Speisewasser, noch wird das Speisewasser von dem den Umwälzpumpen zuzuführenden Umwälzwasser erwärmt.
Weiter wird hiebei die Umwälzarbeit vermehrt, indem nämlich die Umwälzpumpe zusätzlich den zur Aufwärmung des Speisewassers dienenden, sich dabei abkühlenden Teilstrom fördern muss, wobei aber bekanntlich die Förderung von kaltem Wasser einen höheren
Energieaufwand erfordert als die Förderung von warmem bzw. heissem Wasser.
Die Zeichnungen geben Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes wieder.
In Fig. 1 und 2 ist die Trommel eines Zwangumlaufkessels mit 1 bezeichnet. Von dieser führen zwei
Leitungen 2, in welchen jeweils eine Umwälzpumpe 3 angeordnet ist, über die Druckleitungen 4 zu einem Mischgefäss 5, das mit dem Verteilersystem 6 für die beheizten Rohre 7 des Dampferzeugers verbunden ist.
In das Mischgefäss 5 wird über die Leitung 8 Speisewasser eingeführt und hier vor Eintritt in die Verteiler 6 mit dem Umwälzwasser gemischt.
Erfindungsgemäss wird mindestens ein Teil des über die Leitung 9 zugeführten Speisewassers vor Eintritt in die Druckleitungen des Umwälzsystems in einem Wärmeaustauscher, der von den Umwälzpumpen zuzuführenden Umwälzwasser umströmt wird, aufgewärmt.
Bei dem Beispiel nach Fig. 1 ist der Wärmeaustauscher 10, der aus einem System von Rohrschlangen bestehen kann, im Wasserraum der Dampfabscheidetrommel angeordnet.
Nach Fig. 2 liegt der Wärmeaustauscher 10 in einem unterhalb der Trommel 1 angeordneten Sammelgefäss 11, von welchem die Pumpensaugleitungen 2 abgehen. Das Sammelgefäss 11 ist hiebei als waagrecht liegendes Rohr ausgebildet, das durch eine Vielzahl von Rohren 12 mit der Trommel 1 verbunden ist.
Die Rohre 12 sind über die Längen der Trommel 1, wie des Sammelgefässes 11 verteilt, wobei der Gesamtquerschnitt der Rohre 12 grösser ist, als der Gesamtquerschnitt der vom Sammelgefäss 11 abgehenden Saugleitungen 2.
Das Beispiel nach den Fig. 3 und 4 zeigt in vergrössertem Massstab gegenüber den vorhergehenden Figuren die Trommel l und das Sammelgefäss 11 mit dem darin untergebrachten Wärmeaustauscher 10, der in diesem Fall aus achsparallel zum Sammelgefäss 11 liegenden Rohren besteht. Vom Sammelgefäss 11 geht die Saugleitung 2 ab und es münden in dieses in einer Vielzahl die Rohre 12. Der Wärmeaustauscher 10 kann axial in das Sammelgefäss 11 eingeschoben werden, welches über Deckel 13, an welchem die Zuleitungen zum Wärmeaustauscher und dessen Rohre selbst befestigt sein können, verschlossen wird.
Zur Abführung etwa im Sammelgefäss befindlichen Dampfes ist lotrecht über der Saugleitung 2 ein Dampfableitungsrohr 14 angeordnet, das im Dampfraum der Trommel 1 endet.
In Fig. 5 ist als Sammelgefäss ein lotrecht stehender Behälter 11'vorgesehen, der über die Rohre 12' mit dem Wasserraum der Trommel 1 und über Rohr 14'mit deren Dampfraum verbunden ist. Die Zuund Ableitungen 9', 8' des Wärmeaustauschers 10'liegen hiebei an dem oberen Abschluss des Sammelge- fässes. Das Sammelgefäss 11'selbst besitzt einen grösseren Querschnitt als die von diesem abgehende Saugleitung 2, wobei die Querschnittsänderung durch eine Einziehung des Gefässes 11'hergestellt wird.
Die Zuleitungen 12, 12'zum Sammelgefäss. 11, 11'haben einen grösseren Gesamtquerschnitt als der Gesamtquerschnitt der von dem Sammelgefäss abgehenden Saugleitungen 2.
Bei dem Beispiel nach Fig. 6 besteht der Wärmeaustauscher 10 aus einem schraubenförmig gewundenen Rohr, das so ausgebildet ist, dass über dem Austritt der Saugleitung 2 ein freier Raum 15 entsteht.
Bei einem Wärmeaustauscher in einem lotrecht stehenden Rohr ist es von Vorteil, die Wärmeaustauschfläche nach dem Beispiel der Fig. 7 auszubilden, d. h. etwa nach Art zweier axial ineinander liegender Kegel, wodurch nicht nur der Raum 15'über dem Anschluss der Saugleitung 2 freibleibt, sondern das Umwälzwasser in jedem Fall gezwungen ist, die Wärmeaustauschfläche 10'zu durchströmen.