Dampferzeuger. Bei Zwangstrom-, insbesondere Zwang umlaufkesseln ist es bekannt, die - Rohre so anzuordnen, dass1 sie eine im Feuerraum lie gende Strahlungsheizfläche und eine Berüh rungsheizfläche bilden, die nacheinander vom Arbeitsmittel durchströmt werden. Diese Ausführung ist jedoch aus baulichen Grün den nicht immer möglich, so dass in manchen Fällen die Strahlungsheizfläche und die Be rührungsheizfläche parallel geschaltet wer den müssen.
Bekanntlich entsteht dann die Schwierigkeit der Wasserverteilung, weil bei den verschiedenen Belastungen die Strah- lungs- und Berührungsheizfläche sich in ihrer verhältnismässigen Wärmeaufnahme stark ändern. Bei kleiner Last zum Beispiel nimmt die Strahlungsheizfläche den grössten Teil der im ganzen Kessel umgesetzten Wärme auf, die Berührungsheizfläche jedoch nur einen relativ kleinen Teil. Da in der Berührungsheizfläche keine nennenswerte Dampfbildung einsetzt und der Strömungs widerstand klein ist, besteht dann die Ge fahr, dass der grösste Teil des umgepumpten Wassers durch die Berührungsheizfläche fliesst und die Strahlungsheizfläche nicht genügend gekühlt wird.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Dampferzeuger, bei dem das Arbeitsmittel durch von Rohren gebildete, parallel zuein ander ,geschaltete Strahlungs- und Berüh rungsheizflächen zwangläufig umgewälzt wird, bei welchem aber erfindungsgemäss da für Sorge getragen ist, dass die Zu- und die Ableitung für das von einem in bezug auf die bestrahlten Flächen hoch, z.
B. oberhalb derselben, gelegenen Flüssigkeitsbehälter zur Strahlungsheizfläche umgewälzte Wasser so angeordnet sind, dass die Strahlungsheiz fläche mit zusätzlichem Auftrieb arbeitet, während die Berührungsheizfläche nur mit Zwa.ngstrom. praktisch ohne Unterstützung durch Auftrieb, arbeitet.
Vorteilhaft werden hierbei für die Strah lungsheizfläche den Auftrieb unterstützende Mittel vorgesehen. Eines dieser Mittel kann zum Beispiel darin bestehen, dass die Rohre der Strahlungsheizfläche einen grösseren Durchflussquerschnitt aufweisen als diejeni gen der Berührungsheizfläche.
Ein Vorteil der erfindungsgemässen Dampferzeugerausbildung liegt darin, dass bei kleiner Belastung, bei der die Strahlungs heizfläche den grössten Teil der im ganzen Kessel umbesetzten )Värine aufnimmt, das Arbeitsmittel die Förderung der Umwä .lz- pumpe zufolge des Auftriebes gewissermassen unterstützt. Dazu ist es angebracht, dass die Trommel, von der das _NNrasser zur Pumpe fliesst, oberhalb der Strahlunr;sfläelie liegt.
und dass der Flüssigkeitseintritt in die Rohre der Strahlungsheizfläche wesentlich tiefer liegt als der Austritt des Dampfwasser gemisehes aus den Rohren. Die angestrebte Wirkung tritt insbesondere dann ein, wenn die durch die Strahlungsheizfläche zu för dernde Flüssigkeit einer Sammeltrommel ent nommen wird, bezw. schon heiss ist und das entstandene Dampfflüssigkeitsbemisch dieser Sammeltrommel wieder zufliesst, so dass die Wärmezufuhr auch tatsächlich zur Dampf bildung dient und einen Auftrieb verursacht.
Die Berührungsheizfläche kann so ausge bildet bezw. angeordnet sein, dass sie keinen oder keinen nennenswerten Auftrieb hat. In diesem Falle ist für die Wassermenge, die diese Rohre durchströmt, lediglich der Strü- inungsividerstand massbebend, so dass obwohl der Strömungswiderstand in den Rohren der Berührungsheizfläche bei kleinen Belastun gen geringer ist als der in den Rohren der Strahlungsfläche, doch eine grössere Wasser menge durch die Strahlungsheizfläche strömt, weil in diesen Rohren auf Grund des Auftriebes gewissermassen eine zusätzliche Pumpwirkung auftritt,
die den Flüssigkeits- durchfluss durch die Strahlungsrohre er leichtert. Bei gröt@erer Belastung nimmt der Wi derstand der Berührungsheizfläche verhält nismässig mehr zti; auch. der -Widerstand in den Strahlungsrohren steigt. in seiner albsolit- ten Grösse, so dass der Auftrieb im Vergleich hierzu keinen nennenswerten Einfluss mehr hat.
Durch die Konstruktion des Dampfer- zeugers hat man es in der Hand, die Wider stände für beide Heizflächen so zu bestim- nien, dass bei normaler Belastung dann durch alle Rohre die der Wärmeaufnahme entspre chende Wassermenge strömt.
Die erfindungsgeinä,sse Einrichtung gibt die Möglichkeit, dass sich trotz der Verschie bung der verhältnismässigen Wärmeaufnahme der parallel geschalteten Strahliings- Lind Be- rüllrniigslieizflächeii die durch die einzelnen Heizflächen strömenden Wassermengen ent sprechend der jeweiligen Belastung verteilen. Eine Verminderung der umgewälzten Was- sermen-e bei kleinerer Belastung ist dem nach ebenfalls möglich.
Liegen der Ein- und Austritt in, die bez,#v. aus der Beriihrtmgsheizfläclie auf gleicher Höhe, so kann ein Auftrieb in diesem Heizflüchenteil nicht auftreten. Hier für ist für die Rohre der Bertihriingsheiz- fläche die hängende Anordnung in Sehlan- genforin vorteilhaft.
Der Eintritt in die Rohre der Berüh rungsheizfläche kann aber auch tiefer oder höher als der Austritt liegen, so dass unter Umständen von einem gewissen positiven oder negativen Auftrieb auch in der Be- rübrungsheizfläche gesprochen werden kann.
In diesem Falle ist es vorteilhaft, zum Zwecke der Gerinbhaltunz; des zwar vorhan denen, aller gegenüber dem Auftrieb in der Strahltini;sheizfläehe unwesentlichen Auf triebes in der Berührungsheizfläche die Länge der Rohre der Beriihrungsheizfläehe ziemlich gross, und zwar mindestens auf das Fiinffache des Höhenunterschiedes zwischen Ein- Lind Austritt der Berührungsheizfläche zu bemessen.
Die dadurch bedingto Erhöhung des Durchflusswidersta.ndes verhindert be- wissermassen die Summierung der Förderung durch Auftrieb und Umwä,lzpumpe, so dass Praktisch durch die Strahlungsheizfläche mehr Arbeitsmittel strömt.
Liegt der Eintritt in die Rohre der Be rührungsheizfläche höher als der Austritt, so wirkt der bei etwaigem Auftreten der Dampfbildung eintretende Flüssigkeitsauf trieb der Förderung; durch die Umwälzpumpe an sich schon entgegen und bietet Gewähr dafür, dass auch der bei schwacher Beheizung stärker beanspruchte Strahlungsheizflächen- teil stets ausreichend von Flüssigkeit durch strömt wird.
Zwei Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes sind auf beiliegender Zeichnung schematisch veranschaulicht.
Fig. 1 und 2 stellen einen Zwangsum- laufkessel mit Rostfeuerung dar; Fig. 3 zeigt einen Zwangsumlaufkessel mit Kohlenstaub-Müllfeuerung oder dergl. Bei dem Kessel gemäss Fig. 1 läuft das Kesselwasser von der hochgelegenen Trom mel 1 Tiber Leitung 2 zur Umwälzpumpe 3; die Umwälzpumpe drückt das Wasser über die Leitungen 4, 5, 6 in die Verteiler 7, 8, 9.
Die Verteiler 7 und 8 verteilen das Wasser auf die Strahlungsrohre 10 der Seitenwände des Kesselfeuerraumes. Diese Rohre sind so ausgebildet, dass in ihnen, wenn sie beheizt sind, ein Auftrieb erfolgt; der Sammelkasten 11 liegt wesentlich höher als die Verteiler 7 und B. Vom Sammelkasten 11 wird das Dampfwassergemisch durch Leitung 12 wie der zurück in die Trommel 1 geleitet.
Die am Verteiler 9 angeschlossenen Rohre 13 der Berührungsheizfläche leiten das entstandene Dampfwassergemisch unmittel bar in -die Trommel 1 zurück. In diesen Roh ren kann die Wirkung des Auftriebes nicht eintreten, da der Wassereintritt zu den Roh ren annähernd in derselben Höhe wie der Dampfwassergemischaustritt liegt.
Die Rohre 13 lassen in ihren Windun gen einen Zwischenraum, in dem der Über- hitzer 14 angeordnet ist.
Bei dem Kessel nach Fig. 3 ist ebenfalls eine Trommel 1', eine Zuleitung 2' und eine Umwälzpumpe 3' vorhanden. Statt einer Pumpe können naturgemäss. auch mehrere vorhanden sein oder aber eine gleichwertige Umwälzeinrichtung. Von der Pumpe 3' geht das Wasser durch Leitung 4' in das Vertei lungssystem 14, an das die Strahlungsrohre 15 angeschlossen sind. Das in diesen Rohren 15 entstandene Dampfwassergemisch wird im Sammler 16 gesammelt und über Leitung 17 zur Trommel 1' zurückgeführt.
Bei dem Kes sel nachFig. 3 sind zwei getrennteBerührungs- heizflächen vorhanden, und zwar die Rohre 1.8 vor dem Überhitzer 20 und die Rohre 19 nach dem Überhitzer 20. Zu der Berührungs heizfläche mit den Rohren 18 führt die Lei tung 5' das Umwädzwasser. Die Rohre 18 sind am Verteiler 21 angeschlossen und lei ten das Dampfwassergemisch in den Sammler 22, von wo es durch die Leitung 23 zurück zur Trommel 1' fliesst.
Die zweite Verdampfer-Berührungsheiz- fläche mit den Rohren 19 erhält Wasser von der Zuleitung 6'; diese Rohre sind am Ver teiler 24 und am Sammler 25 angeschlossen. Von letzterem bringt die Leitung 26 das Dampfwassergemisch zurück zur Trommel 1'.
Bei der Berührungsheizfläche 18 liegt der Verteiler 21 nur ein Geringes unter dem Dampfwassergemischsammler 22. Da die Länge der vielfach schlangenförmig gebo genen Rohre 18 ein Mehrfaches vom Höhen unterschied zwischen Verteiler 21 und Samm ler 22 beträgt, ist der Auftrieb im Vergleich zum Druckabfall nur unwesentlich. Bei der zweiten Verdampfer-Berührungsheizflä- che liegt der Verteiler 24 höher als der Sammler 25, so dass die auftretenden Dampf blasen dem Durchfluss gewissermassen ent gegenwirken.
Es sei an dieser Stelle auch darauf hin gewiesen, dassi bei solchen Zwangstromkes- seln der Höhenunterschied vom Eintritt zum Austritt des Rohrsystems ausschlaggebend ist, vorausgesetzt, dass die Beheizung des Rohrsystems auch ungefähr in der Höhe des Eintritts einsetzt.
Etwaige Ableitungen des Dampfwassergemisches vom Sammler spielen keine Rolle für den Auftrieb, weil diese bei Zwangstromkesselri im Vergleich zu dem Ge- samtquerschnitt der Rohre einen wesentlich.
kleineren Querschnitt haben und daher der Strömung einen grossen Widerstand ent- =ge-ensetzen. Die angestrebte Wirkung wird besonders gut dann erzielt, wenn die Rohr anordnung so getroffen ist, dass der Flüssig- Z, möglichst immer aufwärts gerich tet ist.
Steam generator. In forced flow boilers, especially forced circulation boilers, it is known to arrange the tubes so that they form a radiant heating surface in the furnace and a contact heating surface through which the working medium flows one after the other. However, this design is not always possible for structural reasons, so that in some cases the radiant heating surface and the contact heating surface have to be connected in parallel.
As is well known, the problem of water distribution then arises because, with the various loads, the radiation and contact heating surface change significantly in terms of their relative heat absorption. With a small load, for example, the radiant heating surface absorbs most of the heat converted in the entire boiler, but the contact heating surface only absorbs a relatively small part. Since there is no significant formation of steam in the contact heating surface and the flow resistance is small, there is then the risk that most of the pumped water will flow through the contact heating surface and the radiant heating surface will not be sufficiently cooled.
The invention now relates to a steam generator in which the working medium is inevitably circulated through pipes formed by pipes, parallel to one another, switched radiation and touch heating surfaces, but in which, according to the invention, care is taken that the inlet and outlet for the from one high in relation to the irradiated areas, e.g.
B. above the same, located liquid container to the radiant heating surface circulated water are arranged so that the radiant heating surface works with additional buoyancy, while the contact heating surface only with Zwa.ngstrom. practically without any support from buoyancy, works.
In this case, the buoyancy supporting means are advantageously provided for the radiation heating surface. One of these means can for example consist in the tubes of the radiant heating surface having a larger flow cross section than those of the contact heating surface.
An advantage of the steam generator design according to the invention is that with a low load, at which the radiant heating surface takes up most of the värine that has been relocated in the entire boiler, the working fluid supports the circulation of the circulating pump as a result of the buoyancy. To this end, it is advisable that the drum from which the water flows to the pump is above the jet surface.
and that the liquid entry into the tubes of the radiant heating surface is significantly lower than the exit of the steam water mixed from the tubes. The desired effect occurs in particular when the liquid to be promoted by the radiant heating surface is taken from a collecting drum, respectively. is already hot and the resulting steam-liquid mixture flows back into this collecting drum, so that the heat supply actually serves to generate steam and causes buoyancy.
The contact heating surface can be or forms out. be arranged so that it has no or no significant buoyancy. In this case, the amount of water that flows through these pipes is only determined by the individual volume, so that although the flow resistance in the pipes of the contact heating surface is lower than that in the pipes of the radiant surface at low loads, a larger amount of water passes through the radiant heating surface flows because an additional pumping effect occurs in these pipes due to the buoyancy,
which facilitates the flow of liquid through the radiant tubes. If the load is greater, the resistance of the contact heating surface increases proportionally more; also. the resistance in the radiation pipes increases. in its albsolite size, so that the buoyancy no longer has any noteworthy influence in comparison.
The design of the steam generator means that the resistance for both heating surfaces can be determined in such a way that, under normal loads, the amount of water corresponding to the heat absorption flows through all pipes.
The device according to the invention gives the possibility that, despite the shift in the relative heat absorption of the radiant and filling surfaces connected in parallel, the amounts of water flowing through the individual heating surfaces are distributed according to the respective load. A reduction of the circulated water with a smaller load is also possible.
Are the entry and exit in, the bez, # v. from the contact heating surface at the same height, buoyancy cannot occur in this heating surface part. The hanging arrangement in Sehlangenforin is advantageous for the pipes of the Bertihriings heating surface.
The entry into the tubes of the contact heating surface can, however, also be lower or higher than the exit, so that under certain circumstances one can speak of a certain positive or negative buoyancy in the contact heating surface.
In this case it is advantageous for the purpose of Gerinbhaltunz; of the fact that there is, all the buoyancy in the contact heating surface, which is insignificant compared to the buoyancy in the radiant heating surface, the length of the tubes of the contact heating surface must be measured to be at least five times the height difference between the entry and exit of the contact heating surface.
The resulting increase in the flow resistance to a certain extent prevents the accumulation of the conveyance by buoyancy and circulation pump, so that practically more working medium flows through the radiant heating surface.
If the entry into the tubes of the Be rührungsheizfläche is higher than the exit, then the occurrence of the vapor formation, which occurs in the event of the formation of vapor, drives the promotion; This is counteracted by the circulation pump itself and ensures that even the part of the radiant heating surface, which is more heavily used when the heating is weak, is always adequately flowing through with liquid.
Two embodiments of the subject invention are illustrated schematically on the accompanying drawing.
1 and 2 represent a forced circulation boiler with grate firing; Fig. 3 shows a forced circulation boiler with pulverized coal waste firing or the like. In the boiler according to FIG. 1, the boiler water runs from the high drum 1 via line 2 to the circulation pump 3; the circulation pump presses the water through the lines 4, 5, 6 into the distributors 7, 8, 9.
The distributors 7 and 8 distribute the water to the radiant tubes 10 of the side walls of the boiler firebox. These tubes are designed so that when they are heated, buoyancy occurs in them; the collecting box 11 is significantly higher than the distributors 7 and B. From the collecting box 11, the steam-water mixture is fed back into the drum 1 through line 12 like that.
The pipes 13 of the contact heating surface connected to the distributor 9 direct the resulting steam-water mixture directly back into the drum 1. The buoyancy effect cannot occur in these pipes, as the water inlet to the pipes is approximately at the same level as the steam-water mixture outlet.
In their turns, the tubes 13 leave an interspace in which the superheater 14 is arranged.
In the case of the boiler according to FIG. 3, there is also a drum 1 ', a supply line 2' and a circulation pump 3 '. Instead of a pump, naturally. there may also be several or an equivalent circulation device. From the pump 3 'the water goes through line 4' in the distribution system 14 to which the radiation pipes 15 are connected. The steam-water mixture produced in these pipes 15 is collected in the collector 16 and returned to the drum 1 'via line 17.
At the boiler, see Fig. 3 there are two separate contact heating surfaces, namely the pipes 1.8 before the superheater 20 and the pipes 19 after the superheater 20. The conduit 5 'leads the circulating water to the contact heating surface with the pipes 18. The pipes 18 are connected to the manifold 21 and guide the steam water mixture into the collector 22, from where it flows through the line 23 back to the drum 1 '.
The second evaporator contact heating surface with the pipes 19 receives water from the supply line 6 '; these pipes are connected to the distributor 24 and the collector 25. From the latter, the line 26 brings the steam-water mixture back to the drum 1 '.
In the case of the contact heating surface 18, the distributor 21 is only a little below the steam-water mixture collector 22. Since the length of the multiple serpentine tubes 18 is several times the difference in height between the distributor 21 and the collector 22, the buoyancy is only insignificant compared to the pressure drop. In the case of the second evaporator contact heating surface, the distributor 24 is higher than the collector 25, so that the vapor bubbles which occur counteract the flow to a certain extent.
At this point it should also be pointed out that with such forced flow boilers, the difference in height from the inlet to the outlet of the pipe system is decisive, provided that the pipe system is heated approximately at the height of the inlet.
Any discharges of the steam-water mixture from the collector do not play a role for the buoyancy, because with forced-flow boilers this is a significant factor in comparison to the overall cross-section of the pipes.
have a smaller cross-section and therefore offer great resistance to the flow. The desired effect is achieved particularly well when the pipe arrangement is made so that the liquid Z is always upwards if possible.