Dampferzeugungsanlage, welche einen Dampferzeuger mit kleinem Flüssigkeitsinhalt aufweist. Es ist bekannt, am Austritt von Dampf erzeugern Sicherheitsvorrichtungen anzuord- ner, welche in Abhängigkeit von der durch Temperaturänderungen des Dampfes hervor gerufenen Längendehnung eines Messrohr- stückes Hilfssteuervorrichtungen betätigen. Diese öffnen beim Überschreiten der zulässi gen Dampftemperatur eine Ausströmvorrich- tung für den Dampf, die den erzeugten und zu hoch überhitzten Dampf ins Freie bezw. in ein Gefäss abströmen lässt.
Solche Vor richtungen werden aber bei einer Unterschrei tung der Dampftemperatur von dem Mess- rohrstück nicht in Tätigkeit gesetzt, so dass allfällig vom Dampf mitgerissene Flüssig- heitspfropfen nicht an ungefährliche Stellen abströmen können, sondern zusammen mit dem Dampf an die Verbrauchsstellen ge langen und dort Flüssigkeitsschläge und Ge räusch verursachen und dadurch Schaden an richten.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im besonderen auf eine Dampferzeugungs- anlüge, welche einen Dampferzeuger mit kleinem Flüssigkeitsinhalt aufweist, und be zweckt, hauptsächlich während dem In- und Ausserbetriebsetzen von solchen Dampferzeu gungsanlagen, das Übertreten von Flüssig keitspfropfen an die Verbrauchsstellen zu verhindern und damit die besehriebenen Nachteile zu vermeiden.
Sie besteht darin, dass ein in Abhängigkeit von einer durch die Temperatur des Arbeitsmittels beeinfhiss- ten Temperaturaufnehmervorrichtung ge steuertes Organ Arbeitsmittel aus dem Rohrsystem der Dampferzeugungsanlage ü1 einen Raum geringeren Druckes austreten lässt, wenn die Temperatur des im Rohr system strömenden Arbeitsmittels eine zu lässige Grenze unterschreitet.
In der Zeichnung sind verschiedene Aus führungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Dampferzeub int,-s- anlage, bei welcher am Austritt des Rohr systems aus dem Feuerraum ein in Ab- hängigkeit von einer durch die Temperatur des Arbeitsmittels beeinflussten Temperatur aufnehmervorrichtung gesteuertes Auslauf organ angeordnet ist; Fig. 2 und 3 zeigen zwei verschiedene Auslauforgane im einzelnen; Fig. 4 und 5 zeigen Ausführungen wie Fig 1 in Kombination mit weiteren Regel vorrichtungen.
Die Speisepumpe 1 fördert die Speise flüssigkeit durch die Speiseleitung 2 in den beheizten Teil 3 des Rohrsystems des Dampf erzeugers. Der in diesem Teil des Rohr systems erzeugte Dampf strömt durch die Leitung 4 an nicht dargestellte Verbrauchs stellen. Zur Beheizung des Rohrsystems dient ein Brenner 5, dem durch die Leitung 6 ein Brennstoff und durch die Leitung 7 Ver brennungsluft in bekannter Weise zugeführt wird. Die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase strömen durch den Rauchgas- hanal 8 aus dem Verbrennungsraum des Er zeugers.
Im Teil 3 des Rohrsystems ist eine Tem peraturaufnehmervorrichtung 9 eingebaut, welche zur von Regelorganen Im pulse durch die Leitung 10 gemäss den auf genommenen Temperaturen weiterleitet. An den Teil 3 des Rohrsystems ist auch ein Or gan 11 (Auslauforgan) angeschlossen, wel ches von einem Servomotor 12 gesteuert wird und in geöffnetem Zustande das durch das Rohrsystem des Erzeugers fliessende Arbeits mittel in einen Behälter 13, der einen ge ringeren Druck als das Rohrsystem des Dampferzeugers aufweist, bezw. ins Freie ausfliessen lässt.
Sobald die Temperatur des Arbeitsmit tels unter ein bestimmtes, noch zulässiges Mass sinkt, überträgt die Temperaturaufneh mervorrichtung 9 durch die Leitung 10 einen Impuls auf den Servomotor 12, wel cher dabei mittelst eines Stempels 14 das Ventil 25 der Auslassvorrichtung 11 von seinem Sitz abhebt, und dadurch dem im Rohrsystemteil 3 des Dampferzeugers be findlichen Arbeitsmittel den Weg in den Behälter 13 freigibt. Nachdem die Tempe ratur die zulässige untere Temperaturgrenze wieder überschritten hat, wird der von der Temperaturaufnehmervorrichtung 9 auf den Servomotor 12 ausgeübte Impuls unter brochen, die Stossstange 14 zurückgezogen und dadurch die Ausflussvorrichtung 11 wie der geschlossen, so dass auch der Austritt von Arbeitsmittel aus dem Rohrsystemteil 3 des Dampferzeugers unterbrochen wird.
Der von der Temperaturaufnehmervor- richtung 9 (Fig. 1, 4 und 5) erzeugte Impuls kann beispielsweise vermittelst eines Flüssig- lieitsgestänges durch die Leitung 10 auf die eine Seite eines im Zylinder 20 des Servo motors 12 befindlichen Kolbens 21 (Fig. 2 und 3) übertragen werden. Auf die andere Seite des Kolbens 21 wirkt eine Feder 22, welche entsprechend dem Druck der Steuer flüssigkeit zusammengedrückt wird, wobei das am Kolben befestigte Gestänge 23 (Fig. 2) gegen die Spindel 24 des Ventils 25 ge stossen wird.
Dadurch wird das Ventil 25 von seinem Sitz abgehoben, somit der Weg für das aus dem Rohrsystemteil 3 des Dampferzeugers strömende Arbeitsmittel durch die Leitung 26 in .die Leitung 27 frei gelegt.
Ein weiterer, an der Ventilspindel 24 angebrachter, im Bremszylinder 29 beweg licher Kolben 2:$ ist auf der einen Seite durch eine Feder 30 belastet, die das Ventil zu. schliessen trachtet. Auf die andere Seite des Kolbens wirkt eine aus dem Behälter 31 zugeführte Flüssigkeit. Bei einer Öffnungs bewegung des Ventils 2,5 zieht der Kolben 28 aus dem Behälter 31 über das nach dem Zylinderinnern sich öffnende Ventil 32 Flüssigkeit an. Bei der Schliessbewegung des Ventils 25 schliesst sich das Ventil 32 unter der Wirkung der Feder 33, so dass für die im Zylinder 29 eingeschlossene Flüssigkeit nurmehr die kleine Bohrung 34 im Ventil 32 für den Abfluss in den Behälter 31 frei liegt.
Durch entsprechende Bemessung der Bohrung 34 kann die Schliessgeschwindig- keit des Ventils 25 so eingestellt werden, dass in Arbeitsmittel keine Druckschwan kungen und keine Schläge entstehen können und dass ferner auch allfällig im Teil 3 des Rohrsystems immer noch zurückgebliebene kleine Flüssigkeitsteilchen ausströmen kön nen, bevor sie mit dem erzeugten Dampf zu sammen an die Verbrauchsstellen mitgerissen werden.
Das in Fig. 3 dargestellte Auslassorgan kann zugleich als Sicherheitsventil wirken. Das Ventil 35 wird, umgekehrt wie beim Beispiel von Fig. 2, durch das durch die Leitung 26 aus dem Dampferzeuger zu geführte Arbeitsmittel in der Richtung der Öffnungsbewegung belastet und kann bei einer Überschreitung des Druckes über eine zulässige Grenze entgegen der auf der Ventil spindel 36 abgestützten Feder 37 in geöffnete Stellung gedrückt werden, so dass aus dem Dampferzeuger der zu viel erzeugte Dampf abenfalls abgeleitet und beispielsweise im Behälter 18 kondensiert wird.
Das mit einem Kopf 38 versehene Ende der Ventilspindel 36 gleitet in einem mit einem Anschlag 39 versehenen rohrartigen Gestänge 40, welches mit dem Kolben 21 verbunden ist und das Ventil 35 bei Unterschreitung der zulässigen Temperaturgrenze des Arbeitsmittels eben öffnet, so dass, bevor Flüssigkeits pfropfen mit dem erzeugten Dampf an die Verbrauchsstellen mitgerissen werden, das Ventil 35 diese aus dem Dampferzeuger ins Freie oder in einen Behälter ausströmen lässt.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Bei spiel kann der Servomotor 12 ausser durch die Temperaturaufnehmervorrichtung 9 wei ter noch durch eine Druckaufnehmervorrich tung 45 in Abhängigkeit vom Druck in der Verbraucherleitung beeinflusst werden, der art, dass bei einer Veränderung des Druckes im Sinne einer Leistungsabnahme zum Bei spiel bei einem Ansteigen des Druckes über eine zulässige Grenze die Auslassvorrichtung 11 ebenfalls geöffnet wird und der zu viel im Kessel erzeugte Dampf abströmen kann.
Zwischen dem Ende des als Überhltzer die nenden Teils und der Druckaufnehmervor- richtung 45 kann eine weitere Druckregler vorrichtung 46 angeordnet sein, welche den Durchflussquerschnitt für den erzeugten Dampf in Abhängigkeit von im Dampferzeu ger herrschenden und durch die Druekauf- nehmervorrichtung 47 aufgenommenen Druck regelt, so dass der Druck im Teil 3 des Rohr systems angenähert unveränderlich gehalten werden kann.
In gewissen Fällen kann die Druckreglervorrichtung natürlich auch in dem als Überhitzer dienenden Teil des Rohr systems selbst angeordnet sein, so dass der in der Verdampfungszone sich einstellende Druck möglichst unveränderlich bleibt.
Das Auslassorgan des in Fig. 5 dargestell ten Dampferzeugers ist an einem Flüssig- keitsabscheider 50 angeschlossen, in welchem allfällig durch den Teil 3 des Rohrsystems durchtretende Flüssigkeit abgeschieden und somit daran verhindert wird, gemeinsam mit dem Dampf an die Verbrauchsstellen zu ge langen.
Sobald im Abscheider 50 Flüssig keit sich ansammelt, ist auch bereits die Temperatur des durch die Leitung 4 strö menden Dampfes gesunken, so dass die Tem peraturaufnehmervorrichtung 9 durch die Leitung 10 einen Impuls auf den Servomotor 12 überträgt, welcher alsdann das Auslauf organ 11 öffnet und somit die im Abschei- d'er 50 befindliche Flüssigkeit in den Behälter 13 ausfliessen lässt.
Durch eine weitere Lei tung 51 kann die Temperaturaufnehmervor- richtung 9 einen zusätzlichen Impuls auf die Speisepumpe 1 weiterleiten. Dadurch wird erreicht, dass, sobald -die Auslaufvor- richtung 11 geöffnet ist, die Speiseflüssir- keitszuführung vermindert oder unterbrochen wird und erst dann wieder einsetzt bezw. vergrössert wird, wenn die Betriebsverhält nisse normal geworden sind,
beziehungs weise das Auslassbrgan 11 wieder geschlos sen ,ist.
DieTemperaturaufnehmervorrichtung kann natürlich an beliebiger Stelle des Dampf- erzeugers angeordnet werden. Vorteilhafter weise wird sie in die Zone des Überhitzers eingebaut, kann aber ebensogut in der Zone des Erhitzers vorgesehen werden. Gegebenen falls kann sie auch in der zu den Ver brauchsstellen führenden Dampfleitung hin ter dem beheizten Teil des Rohrsystems vor gesehen werden. Auch die Auslaufvorrich tung bann an verschiedenen Stellen vor gesehen werden, beispielsweise unmittelbar am Austrittsende des beheizten Teils 3 oder aber auch im beheizten Teil 3 des Rohr systems selber.
In gewissen Fällen kann auch die Anordnung mehrerer Auslaufvor richtungen, welche von einer gemeinsamen Temperaturaufnehmervorrichtung oder von verschiedenen Temperaturaufnehmervorrich- tungen betätigt werden, für die Anlage von Vorteil sein. Die Impulse, welche auf die Auslaufvorrichtung übertragen werden, kön nen, anstatt stetig, auch stossweise erfolgen, so dass die Auslaufvorrichtung, nachdem die zulässige Temperaturgrenze unterschritten ist, sofort vollstündig geöffnet wird. Die Schliessbewegung kann aber auch unter dem Einfluss einer Bremswirkung langsamerer folgen.
Diese beschriebene Regelvorrichtung tritt besonders während der Zeit der Inbetrieb setzung und der Ausserbetriebsetzung des Dampferzeugers in Tätigkeit. Zum Inbetrieb- setzen muss natürlich, um ein Verbrennen des beheizten Teils 3 des Rohrsystems zu ver hindern, während dem Anheizen schon Speiseflüssigkeit dem Rohrsystemteil 3 zu geführt werden. Diese kann aber bis zum Austritt aus dem Erzeuger noch nicht oder höchstens nur teilweise verdampfen; der er zeugte Dampf würde also am Austritt immer noch Wasserpfropfen mitreissen, welche an den Verbrauchsstellen schweren Schaden anrichten könnten.
Gemäss der Erfindung wird aber, da der erzeugte, Nassdampf nur die Siedetemperatur der Flüssigkeit auf weist, vermittelst der Temperaturaufnehmer vorrichtung die Auslaufvorrichtung geöffnet. Die durch den Erzeuger hindurchströmende Flüssigkeit oder der Flüssigkeitspfropfen mit sich reissende Dampf wird somit durch die mittelst der Temperaturaufnehmer vorrichtung gesteuerte Auslaufvorrichtung nach aussen abgelassen, die noch nicht ver dampfte Flüssigkeit kann nicht an die Ver brauchsstellen gelangen und dadurch auch keinen Schaden anrichten.
Gleichfalls wird auch bei Ausserbetrieb setzung der Anlage, sobald das Feuer ver mindert oder ausgelöscht wird, der erzeugte Dampf, sobald seine Temperatur ein zuläs siges Mass unterschritten hat, nicht mehr an die Verbrauchsstellen geleitet, sondern eben falls durch die Auslassvorrichtung nach aussen abgelassen, so dass rechtzeitig das Ausstossen von Flüssigkeitspfropfen in der Verbraucherleitung verhindert wird.
Steam generating system which has a steam generator with a small liquid content. It is known to arrange safety devices at the outlet of steam generators, which actuate auxiliary control devices as a function of the length expansion of a measuring tube piece caused by temperature changes in the steam. When the permissible steam temperature is exceeded, these open a discharge device for the steam, which releases the generated and excessively superheated steam into the open air. can flow into a vessel.
Such devices, however, are not activated by the measuring tube section if the steam temperature is not reached, so that any plugs of liquid carried along by the steam cannot flow off to harmless points, but reach the points of consumption together with the steam and there liquid hammer and cause noise and thereby cause damage.
The present invention relates in particular to a steam generation system, which has a steam generator with a small liquid content, and is intended, mainly during the start-up and shutdown of such steam generation plants, to prevent liquid plugs from crossing over to the points of consumption and thus the to avoid the disadvantages described.
It consists in the fact that an organ, which is controlled by the temperature of the working medium, is controlled by the working medium from the pipe system of the steam generation plant ü1, when the temperature of the working medium flowing in the pipe system falls below a permissible limit .
In the drawing, various exemplary embodiments of the invention are shown schematically.
1 shows a steam generator int, -s- plant, in which an outlet organ is arranged at the exit of the pipe system from the combustion chamber, which is controlled as a function of a temperature sensor device influenced by the temperature of the working medium; Figs. 2 and 3 show two different outlet organs in detail; Fig. 4 and 5 show embodiments like Fig. 1 in combination with other control devices.
The feed pump 1 promotes the feed liquid through the feed line 2 in the heated part 3 of the pipe system of the steam generator. The steam generated in this part of the pipe system flows through line 4 to provide consumption, not shown. A burner 5 is used to heat the pipe system, to which fuel is fed through line 6 and combustion air through line 7 is supplied in a known manner. The flue gases produced during combustion flow through the flue gas duct 8 from the combustion chamber of the generator.
In part 3 of the pipe system, a Tem peraturaufnehmervorrichtung 9 is installed, which forwards to control organs in the pulse through line 10 according to the recorded temperatures. At part 3 of the pipe system, an Or gan 11 (outlet organ) is connected, wel Ches is controlled by a servo motor 12 and, in the open state, the working medium flowing through the pipe system of the generator into a container 13, which has a lower pressure than that Has pipe system of the steam generator, respectively. can flow out into the open.
As soon as the temperature of the Arbeitsmit means drops below a certain, still permissible level, the Temperaturaufneh mervorrichtung 9 transmits through the line 10 a pulse to the servomotor 12, which by means of a stamp 14 lifts the valve 25 of the outlet device 11 from its seat, and thereby the in the pipe system part 3 of the steam generator be sensitive working medium releases the way into the container 13. After the temperature has exceeded the permissible lower temperature limit again, the impulse exerted by the temperature sensor device 9 on the servomotor 12 is interrupted, the push rod 14 is withdrawn and the outflow device 11 is closed again, so that the working medium can also escape from the pipe system part 3 of the steam generator is interrupted.
The pulse generated by the temperature pick-up device 9 (FIGS. 1, 4 and 5) can, for example, by means of a fluidic linkage through the line 10, onto one side of a piston 21 (FIGS. 2 and 3) located in the cylinder 20 of the servo motor 12 ) be transmitted. On the other side of the piston 21 acts a spring 22, which is compressed according to the pressure of the control fluid, the rod attached to the piston 23 (Fig. 2) against the spindle 24 of the valve 25 is pushed ge.
As a result, the valve 25 is lifted from its seat, thus exposing the path for the working medium flowing out of the pipe system part 3 of the steam generator through the line 26 into the line 27.
Another, attached to the valve spindle 24, movable in the brake cylinder 29 Licher piston 2: $ is loaded on one side by a spring 30, which closes the valve. strives to close. A liquid supplied from the container 31 acts on the other side of the piston. With an opening movement of the valve 2, 5, the piston 28 draws liquid from the container 31 via the valve 32 which opens towards the inside of the cylinder. During the closing movement of the valve 25, the valve 32 closes under the action of the spring 33, so that only the small bore 34 in the valve 32 is exposed for the drainage into the container 31 for the liquid enclosed in the cylinder 29.
By appropriately dimensioning the bore 34, the closing speed of the valve 25 can be adjusted so that no pressure fluctuations and no impacts can occur in the working medium and that any small liquid particles still remaining in part 3 of the pipe system can flow out before they are carried along with the generated steam to the consumption points.
The outlet member shown in Fig. 3 can also act as a safety valve. The valve 35 is, conversely as in the example of FIG. 2, loaded by the working medium fed through the line 26 from the steam generator in the direction of the opening movement and can, if the pressure exceeds an allowable limit, against the spindle 36 on the valve supported spring 37 are pressed into the open position, so that the excessively generated steam is discharged from the steam generator and condensed in the container 18, for example.
The end of the valve spindle 36 provided with a head 38 slides in a tubular rod 40 provided with a stop 39, which is connected to the piston 21 and opens the valve 35 when the temperature of the working medium falls below the permissible temperature limit, so that, before the liquid plugs with the generated steam are entrained to the consumption points, the valve 35 allows this to flow out of the steam generator into the open or into a container.
In the example shown in Fig. 4, the servomotor 12 can be influenced by a pressure sensor device 45, depending on the pressure in the consumer line, in addition to the temperature sensor device 9, such that when the pressure changes in the sense of a decrease in power to For example, when the pressure rises above a permissible limit, the outlet device 11 is also opened and the excess steam generated in the boiler can flow off.
A further pressure regulator device 46 can be arranged between the end of the part that acts as the overheating device and the pressure pick-up device 45, which regulates the flow cross-section for the generated steam as a function of the pressure in the steam generator and recorded by the pressure pick-up device 47, see above that the pressure in part 3 of the pipe system can be kept approximately unchanged.
In certain cases, the pressure regulator device can of course also be arranged in the part of the pipe system serving as the superheater itself, so that the pressure which is established in the evaporation zone remains as unchangeable as possible.
The outlet element of the steam generator shown in FIG. 5 is connected to a liquid separator 50 in which any liquid passing through part 3 of the pipe system is separated and thus prevented from reaching the consumption points together with the steam.
As soon as the liquid accumulates in the separator 50, the temperature of the steam flowing through the line 4 has already fallen, so that the temperature sensor 9 transmits an impulse to the servomotor 12 through the line 10, which then opens the outlet organ 11 and thus allowing the liquid located in the separator 50 to flow out into the container 13.
The temperature pick-up device 9 can transmit an additional pulse to the feed pump 1 through a further line 51. What is achieved thereby is that as soon as the outlet device 11 is opened, the feed fluid supply is reduced or interrupted and only then starts again. is increased when the operating conditions have become normal,
or the outlet valve 11 is closed again.
The temperature sensor device can of course be arranged at any point on the steam generator. It is advantageously installed in the zone of the superheater, but can just as well be provided in the zone of the heater. If necessary, it can also be seen in the steam line leading to the consumption points behind the heated part of the pipe system. The Auslaufvorrich device can be seen in various places, for example directly at the outlet end of the heated part 3 or in the heated part 3 of the pipe system itself.
In certain cases, the arrangement of several discharge devices, which are operated by a common temperature sensor device or by different temperature sensor devices, can be advantageous for the system. The impulses which are transmitted to the discharge device can, instead of being continuous, also take place in bursts, so that the discharge device is immediately fully opened once the temperature has fallen below the permissible limit. However, the closing movement can also follow more slowly under the influence of a braking effect.
This control device described comes into operation especially during the period of commissioning and decommissioning of the steam generator. For start-up, of course, in order to prevent the heated part 3 of the pipe system from burning, feed liquid must already be fed to the pipe system part 3 during the heating-up. However, this cannot or at most only partially evaporate until it leaves the generator; the steam it generated would still carry water plugs with it at the outlet, which could cause serious damage to the points of consumption.
According to the invention, however, since the wet steam generated only has the boiling point of the liquid, the temperature sensor device opens the outlet device. The liquid flowing through the generator or the vapor entrained by the liquid plug is thus drained to the outside through the outlet device controlled by means of the temperature sensor device, the liquid that has not yet evaporated cannot reach the points of consumption and thus cause no damage.
Likewise, if the system is shut down, as soon as the fire is reduced or extinguished, the steam generated is no longer directed to the points of consumption as soon as its temperature has fallen below a permissible level, but rather discharged to the outside through the outlet device, see above that the discharge of liquid plugs in the consumer line is prevented in good time.