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Die Erfindung betrifft einen Dampf- oder Heisswassererzeuger, der zumindest teilweise nach dem Naturumlaufsystem arbeitet, insbesondere eine intermittierend arbeitende Kühleinrichtung für heisse Gase, wie z. B. Kühlkamin oder Abhitzekessel nach Stahlwerkskonvertern.
Es sind Kühleinrichtungen nach dem Zwangsumlauf- und Zwangsdurchlaufsystem bekannt, bei welchem jedcch die grosse Pumpenleistung nicht nur grosse Anlagekosten sondern auch grosse Betriebskosten verursacht. Es sind ferner Dampferzeuger bekannt, die nach dem Naturumlaufsystem arbeiten. Durch die Lage der Heizflächen ergeben sich jedoch Schwierigkeiten im Naturumlaufsystem. Die Schwierigkeiten treten einerseits dadurch auf, dass das Wasser des Naturumlaufsystems in der Stillstandszeit gegenüber dem Trommelwasser unterkühlt wird, und anderseits sind sie besonders gross im Anfahrstadium, wo der Wasserumlauf erst in Bewegung gesetzt werden muss. Insbesondere bei Kühlkaminen und Abhitzekesseln nach Stahlwerkskonvertern, wo die Heizung intermittierend erfolgt, sind daher derartige Kühlsysteme infolge der geschilderten Anfahrschwierigkeiten leicht schadensanfällig.
Die Erfindung vermeidet die angeführten Schwierigkeiten während des Anfahrvorganges, ermöglicht es, das Naturumlaufsystem in den Blaspausen warm zu halten und begünstigt daher die Verwendung des Naturumlaufsystems auch bei intermittierend beheizten Anlagen.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf- bzw. Heisswasserbehälter, wie z. B. die Kesseltrommel, in zumindest zwei miteinander dampf- oder gasseitig in Verbindung stehende Räume unterteilt ist, wobei der eine Raum mit dem Fallrohrsystem und der andere Raum mit dem Steigrohrsystem des Naturumlaufsystems verbunden ist. Vorzugsweise besteht der Dampf- bzw. Heisswasserbehälter aus zwei Einzeltrommeln, deren Dampf- oder Gasräume durch eine Überströmleitung miteinander verbunden sind. Insbesondere ist mindestens eine Einzeltrommel stehend angeordnet. Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal ist in dem Dampf- bzw. Heisswasserbehälter eine bei Normalwasserstand überflutete Zwischenwand angeordnet.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Anfahren eines Dampf- oder Heisswassererzeugers ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raum des Dampf- bzw. Heisswasserbehälters, in welchen die Steigrohre des Naturumlaufsystems münden, der Wasserspiegel abgesenkt wird, so dass über das Naturumlaufsystem Wasser aus dem ändern Raum in den erstgenannten Raum strömt und beim Einsetzen der Beheizung des Naturumlaufsystems die Durchströmung in demselben erhöht wird, wodurch der Wasserspiegel im erstgenannten Raum angehoben und die anfängliche Niveaudifferenz abgebaut wird.
Die Erfindung hat den grossen Vorteil, dass im Augenblick des Beheizungsbeginns optimale Bedingungen gegeben sind, d. h., dass die Wassertemperatur im Naturumlaufsystem gleich der Wassertemperatur des Trommelwassers ist (keine Unterkühlung) und bereits eine Wasserströmung vorhanden ist, so dass die genannten Umlaufstörungen vermieden werden.
Die Erfindung ist in den Fig. 1 bis 5 beispielsweise und schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen schematischen Kühlkreislauf. Fig. 2 zeigt ein erfindungswesentliches Detail. Fig. 3 zeigt eine Kühleinrichtung mit zwei Kesseltrommeln. Fig. 4 zeigt eine Kühleinrichtung mit unterteilter Kesseltrommel. Fig. 5 zeigt eine Ausführungsvariante zu Fig. 4.
In Fig. 1 ist in vereinfachter Weise ein Kühlsystem eines Dampf- oder Heisswassererzeugers schematisch dargestellt, der nach dem Naturumlaufsystem gekühlt wird. Bei dieser Einrichtung ist der Dampf- bzw.
Heisswasserbehälter der hier als Kesseltrommel ausgebildet ist, durch eine Zwischenwand in zwei Kammern geteilt, die durch einen gemeinsamen Dampf- bzw. Gasraum miteinander verbunden sind. Die beiden Kammern--4 und 5--weisen in vorteilhafter Weise ungleiche Grössen auf, wobei an die kleinere Kammer --4-- das Steigrohrsystem --6-- des Naturumlaufsystems angeschlossen ist. An die grössere Kammer --5-- ist das Fallrohrsystem--7--angeschlossen. Soll nun die betreffende Kühleinrichtung angefahren
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kann.
Sobald nun der Niveauunterschied der beiden Wasserspiegel in den Kammern --4 und 5--so gross ist, dass er den Strömungswiderstand im Naturumlaufsystem überwindet, beginnt nun das Wasser aus der Kammer - über die Rohre des Naturumlaufsystems in die Kammer--4--zu strömen. Zur weiteren Aufrechterhaltung des Niveauunterschiedes pumpt die Pumpe--13--jeweils die entsprechende Wassermenge wieder aus der kleineren Kammer in die grössere Kammer--5--. Setzt nun die Beheizung der Steigrohre ein, so belebt sich der Umlauf infolge der Dichteunterschiede des in den Speicherrohren strömenden Wassers, so dass das durch die Rohre des Naturumlaufsystems strömende Wasser vermehrt wird und der Wasserspiegel in der kleineren Kammer --4-- wieder angehoben wird.
Durch das Steigen des Wasserspiegels in der Kammer --4-- verringert sich der zusätzliche Impuls für das Naturumlaufsystem in dem Masse, wie der Wasserüberfluss der Leitung-6--gegenüber der Leitung --12-- steigt, so dass letzten Endes der zusätzliche Impuls infolge voller Ausbildung des Naturumlaufsystems überflüssig wird.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsvariante der Rückführung des Wassers aus der Kammer-4-in die Kammer--5--dargestellt. Bei dieser Konstruktion betreibt die Pumpe--13--einen Injektor--14--, der durch die LeitUng --15-- Wasser aus dem Raum-4--in den Raum --5-- führt. Diese Schaltung hat den Vorteil, dass während des normalen Betriebes des Dampf- oder Heisswassererzeugers die Pumpe--13--nicht in Betrieb sein muss, da durch die Leitung --15-- die beiden Räume-4 und 5-- ständig miteinander in Verbindung sind, so dass sich während des Betriebes kein Niveauunterschied einstellen kann.
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In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante für die Ausbildung der beiden Kammern der Dampfabscheideeinrichtung--l--dargestellt. Es sind hier die beiden Kammern der Dampfabscheide-
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Diese Konstruktion erlaubt einen relativ grossen Höhenunterschied des Wasserniveaus in den beiden Trommeln, so dass auch Naturumlaufsysteme mit grossem Druckverlust sicher angefahren werden können.
In Fig. 4 ist ein Schaltschema dargestellt, welches für einen Abhitzekessel Verwendung findet. Bei derartigen Kesselanlagen kann man dreierlei Heizflächen unterscheiden. Heizflächen mit grossen Schwierigkeiten
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beiden Kammern--4 und 5- der Dampfabscheideeinrichtung --1-- eine Verbindungsleitung --29-vorgesehen, die durch ein Ventil--30--fuhrt.
Das Ventil wird während der Anfahrperiode geschlossen, damit sich nach der geschilderten Art ein Niveauunterschied bilden kann. Wenn während des Anfahrvorganges die beiden Wasserstände das gleiche Niveau erreicht haben, wird das Ventil geöffnet, um im Betrieb gleiches Niveau in beiden Kammern zu haben. Des weiteren kann das Ventil zur Regelung des Mindestwasserstandes in der Kammer--4--herangezogen werden.
Wenn die Unterkühlung des Steigrohrsystems--6--, z. B. durch einen längeren Umwälzpumpenausfall, so gross wird, dass der ausgebildete Niveauunterschied nicht ausreicht, das Naturumlaufsystem zu durchströmen und dadurch warm zu halten, kann eine Kurzschlussleitung--26--, die durch ein Ventil --28-- führt, verwendet werden, so dass die Steigrohre--6--direkt mit der Leitung --12-- verbunden werden. Der ursprünglich in der Trommel gegebene Niveauunterschied wird noch weiter gesteigert, wodurch der Umlauf vor Blas- bzw.
Beheizungsbeginn in Gang gesetzt werden kann.
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Selbstverständlich eignet sich diese Schaltung auch für geschlossene Systeme. Bei diesen Systemen sind dann die.
Leitungen--31 und 32--überflüssig. An ihrer Stelle tritt dann ein an sich bekannter Wärmevernichter, wie z. B. luftgekühlter Kondensator, oder ein Wärmeverbraucher.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführung dargestellt, bei der die Kesseltrommel mit einem Dampfspeicher - verbunden ist. Es gelten hier im wesentlichen dieselben Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Zeichnungen. Bei dieser Konstruktion kann auch die Leitung--29--entfallen, wenn die Zwischenwand - überflutbar ausgebildet ist, so dass während des Normalbetriebes der Normalwasserstand in der
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Teilraum--4--der--5-- der Kesseltrommel gesteuert wird. Die Öffnung des Ventils --17-- ermöglicht die Rückführung des Wassers aus dem Raum-4--in den Dampfspeicher--16--, so dass in den beiden Teilräumen--4 und 5--ein Niveauunterschied eingehalten werden kann.
Am Steigrohrsystem --6-- der Naturumlaufheizfläche --36--, insbesondere an deren Austrittssammelkammer--24--, können fallweise Kurzschlussleitungen--25 bzw. 26--angeordnet werden, die in die Leitung--12--zwischen Dampftrommel und Dampfspeicher
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kann. Des weiteren besitzt diese Leitung eine Abzweigleitung-23-, durch welche Dampf aus dem Dampfraum--18--des Dampfspeichers--16--in die Kesseltrommel--l--und von dort über die Leitung--19--zum Kondensator--20--geführt wird. Zur Regelung der Durchströmung der Leitungen --22 bzw. 23--sind Rückschlagklappen--35--im Leitungszug angeordnet.
Selbstverständlich können hier, wie in Fig. 4 dargestellt, am Raum--5--weitere Naturumlaufheizflächen vorgesehen sein.
In der Leitung--19--zwischen dem Dampfraum --2-- der Kesseltrommel und dem Wasserraum des Dampfspeichers--16--ist ein Wärmeverbraucher, wie z. B. luftgekühlter Kondensator--20--, eingeschaltet, durch welchen eine etwa konstante Dampfmenge rückgekühlt wird.
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Wenn im Leistungsbereich der Pumpe --13-- keine Heizfläche angeordnet ist, kann diese in der Regel bedeutend kleiner als Speisepumpe ausgelegt werden. Zur Erreichung des Niveauunterschiedes wird bei
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bis zum Erreichen des Normalwasserstandes voll weiter und werden dann nach diesem geregelt. Auf diese Art und Weise gelingt es, einen reinen Naturumlaufkessel auch für schwierige Heizflächen zu bauen, ohne dass während der Anfahrperiode Überhitzungen der einzelnen Heizflächen auftreten können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Dampf-oder Heisswassererzeuger, der zumindest teilweise nach dem Naturumlaufsystem arbeitet,
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wie z. B. die Kesseltrommel, in zumindest zwei miteinander dampf- oder gasseitig in Verbindung stehende Räume (4,5) unterteilt ist, und der eine Raum (5) mit dem Fallrohrsystem (7) und der andere Raum (4) mit dem Steigrohrsystem (6) des Naturumlaufsystems verbunden ist.
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