Dampfkesselanlage mit Speisewasserentgaser
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfkesselanlage mit einer Kesseltrommel, in der sich Wasser und Dampf unter dem Kesseldruck befinden, und mit einem Entgaser für das Speisewasser.
Entgaser werden in Kesselanlagen vorgesehen, um die Anlageteile vor Korrision zu schützen. Im Entgaser werden die im Speisewasser gelösten Gase, insbesondere Luft, bei niedrigerem Druck als dem Kesseldruck ausgetrieben, indem das Speisewasser zerstäubt oder zerrieselt wird, wobei es Sattzustand annimmt, in dem die Löslichkeit des Wassers für Gase auf Null zurückgeht. Die ausgetriebenen Gase werden zusammen mit Brüdendampf aus dem Entgaser abgezogen. Die Entgaser wurden bisher als besondere Anlageteile aufgestellt oder mit dem Speisewasserbehälter der Kesselanlage kombiniert.
Die Entgaser besitzen ein relativ grosses Volumen, weshalb man sie mit niedrigerem Druck betreibt als den Kessel. Dies hat zur Folge, dass zwischen dem Entgaser und dem Kessel eine Speisepumpe vorgesehen werden muss. Um diese Pumpe gegen Kavitation zu schützen, muss zwischen dem Entgaser und der Saugseite der Pumpe eine beträchtliche Zulaufhöhe vorgesehen werden. Der Entgaser muss somit hoch angeordnet werden, was ein schweres Gerüst bedingt, besonders dann, wenn er mit dem Speisewasserbehälter kombiniert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kesselanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Aufbau der Anlage hinsichtlich des Entgasers wesentlich einfacher ist als bei den bekannten Anlagen.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, dass der für die Entgasung des Speisewassers notwendige Raum des Entgasers durch ein in der Kesseltrommel vorgesehenes, mit dem Wasserraum in Verbindung stehendes, teilweise mit Wasser gefülltes und mit einer Dampfzufuhr versehenes Abteil gebildet ist.
Durch die Anordnung des Entgasers in der Dampfwassertrommel des Kessels wird er zu einem integrierenden Bestandteil der Trommel. Es entfällt damit ein besonderes Gerüst für das Aufstellen des Entgasers, und es ist nicht mehr Rücksicht zu nehmen auf einen Schutz der Speisepumpe gegen Kavitation, denn die Speisepumpe ist nunmehr vor dem Entgaser angeordnet.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Abteil nach unten offen, und zwar derart, dass in der Kesseltrommel entstehende oder in sie eintretende Dampfblasen in den Entgaserraum steigen. Hierdurch wird auf einfache Weise die Dampfzufuhr zum Entgaserraum bewerkstelligt. Ausserdem wird der Vorteil erreicht, dass eine sonst übliche Wärmeübertragungsstufe eingespart wird, nämlich die Wärmeübertragung von Frischdampf an das im Entgaser zu entgasende Wasser.
Sollte die Dampfzufuhr durch die aufsteigenden Dampf blasen allein nicht ausreichen, so kann nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung das Abteil zusätzlich mit dem Dampfraum in der Kesseltrommel in Verbindung stehen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das Abteil durch eine unten offene, von oben in den Wasserraum der Kesseltrommel eintauchende Glocke gebildet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert, die eine Dampfkesselanlage mit einem Flammrohrkessel zeigt.
Der als Ganzes mit 1 bezeichnete Flammrohrkessel enthält ein Wellrohr 2, das an seinem in der Zeichnung linken Ende mit einem Ölbrenner 3 versehen ist und das mit seinem anderen Ende in eine Umlenkkammer 4 mündet. Am oberen Teil der Umlenkkammer sind Rauchrohre 5 angeschlossen, die in eine ausserhalb der Kesseltrommel 8 angeordnete Sammelkammer 6 münden, an die ein Abgaskanal 7 angeschlossen ist, der zu einem Kamin führt. Die Kesseltrommel 8 ist bis zum Niveau 10 mit Wasser gefüllt und weist an der Oberseite einen Dampfdom 11 auf, der über eine Dampfleitung 12 mit einem Dampfverbraucher 13 verbunden ist, in dem der Dampf unter Wärmeabgabe kondensiert. Eine Kondensatleitung 14 verbindet den Dampfverbraucher 13 mit einem Speisewasserbehälter 15, an den eine Speisewasserleitung 25 angeschlossen ist, die eine Speisepumpe 16 und zwei Vorwärmer 17, 18 enthält.
Der Entgaserraum der Anlage wird durch eine Glokke 20 gebildet, die mit ihrem unteren, offenen Ende in das in der Kesseltrommel 8 vorhandene Wasser eintaucht und mit diesem teilweise gefüllt ist. Die Glocke 20 weist oben einen Flansch 21 auf, mit dem die Glocke 20 über einen entsprechend geformten Flansch 22 der Kesseltrommel dicht verbunden ist. Die beiden Flansche werden von einer Einspritzvorrichtung 23 für das Speisewasser durchdrungen, die unten in eine Düse 24 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ausmündet. Die Speisewasserleitung 25 mündet zu diesem Zweck in die Einspritzvorrichtung 23. Ausserdem ist an der Einspritzvorrichtung eine Leitung 27 mit Drosselorgan 28 vorgesehen, die an einem innerhalb der Einspritzvorrichtung verlaufenden Kanal 26 angeschlossen ist, durch den die aus dem Speisewasser ausgetriebenen Gase entweichen.
Die Dampfzufuhr zu dem von der Glocke 20 begrenzten Entgasungsraum kommt dadurch zustande, dass die Glocke unten offen ist, so dass ein Teil des am Wellrohr 2 und an den Rauchrohren 5 entstehenden Dampfes in den Entgasungsraum steigt.
Im Betrieb der Anlage entstehen an dem Wellrohr 2 und den Rauchrohren 5 Dampf blasen, die sich in dem Raum über dem Niveau 10 sammeln, und der Dampf gelangt über den Dampfdom 11 in die Dampfleitung 12 zum Dampfverbraucher 13. Die Speisepumpe 16 fördert das Speisewasser aus dem Behälter 15 über die Vorwärmer 17 und 18 zur Einspritzvorrichtung 23, aus der es über die Düse 24 in den Entgasungsraum unter der Glocke 20 versprüht wird. Hierbei nimmt das Speisewasser unter dem Einfluss des in die Glocke eintretenden Dampfes Sattzustand an, wobei die im Speisewasser gelösten Gase ausgetrieben werden. Der in die Glocke eintretende Dampf kondensiert und erhitzt dabei das Speisewasser auf den Sattzustand. Die ausgetriebenen Gase verlassen zusammen mit trüdendampf über den Kanal 26 und die Leitung 27 die Kesseltrommel.
Sie gelangen entweder ins Freie oder können der Primärseite des Vorwärmers 17 zugeleitet werden, wo der Brüdendampf kondensiert und die Gase rückgekühlt werden.
Für den Fall, dass die Dampfproduktion unterhalb der Glocke 20 zu klein sein sollte, kann nach einer Ausführungsform der Erfindung die Glocke 20 mit einer Bohrung 29 versehen sein, über die der Entgasungsraum mit dem Dampfraum der Kesseltrommel 8 in Verbindung steht. Es kann dann das Dampfmanko aus diesem Raum gedeckt werden.
Wird die Erfindung nicht bei einem Flammrohrkessel, sondern bei einem Naturumlaufkessel mit an die Kesseltrommel angeschlossenen Steigrohren angewendet, so kann der von dem Abteil gebildete Entgasungsraum nach unten offen ausgebildet werden, so dass dann ein Teil des aus den Steigrohren ausströmenden Dampfes in den Entgasungsraum gelangt.
Steam boiler system with feed water deaerator
The invention relates to a steam boiler system with a boiler drum in which water and steam are below the boiler pressure, and with a degasser for the feed water.
Degassers are provided in boiler systems to protect the system parts from corrosion. In the degasser, the gases dissolved in the feed water, especially air, are expelled at a pressure lower than the boiler pressure by atomizing or trickling the feed water, whereby it assumes a saturated state in which the solubility of the water for gases drops to zero. The expelled gases are withdrawn from the degasser together with the vapor. The degassers were previously set up as special system parts or combined with the feed water tank of the boiler system.
The degassers have a relatively large volume, which is why they are operated at a lower pressure than the boiler. This has the consequence that a feed pump has to be provided between the degasser and the boiler. In order to protect this pump against cavitation, a considerable inlet head must be provided between the degasser and the suction side of the pump. The degasser must therefore be arranged high, which requires a heavy structure, especially when it is combined with the feed water tank.
The invention is based on the object of creating a boiler system of the type mentioned at the outset, in which the construction of the system with regard to the degasser is much simpler than in the known systems.
According to the invention, this object is achieved in that the space of the degasser necessary for degassing the feed water is formed by a compartment provided in the boiler drum, connected to the water space, partially filled with water and provided with a steam supply.
The arrangement of the degasser in the steam water drum of the boiler makes it an integral part of the drum. There is therefore no need for a special framework for setting up the degasser, and there is no longer any need to consider protecting the feed pump against cavitation, because the feed pump is now arranged in front of the degasser.
According to one embodiment of the invention, the compartment is open at the bottom, specifically in such a way that steam bubbles which arise in the boiler drum or enter it rise into the degasser space. In this way, the steam supply to the degasser space is accomplished in a simple manner. In addition, the advantage is achieved that an otherwise customary heat transfer stage is saved, namely the heat transfer from live steam to the water to be degassed in the degasser.
If the supply of steam by the rising steam alone is not sufficient, then, according to a further embodiment of the invention, the compartment can also be connected to the steam space in the boiler drum.
A particularly advantageous embodiment of the invention consists in that the compartment is formed by a bell which is open at the bottom and dips into the water space of the boiler drum from above.
An embodiment of the invention is explained in the following description with reference to the drawing, which shows a steam boiler system with a flame tube boiler.
The flame tube boiler designated as a whole by 1 contains a corrugated tube 2 which is provided with an oil burner 3 at its end on the left in the drawing and which opens into a deflection chamber 4 at its other end. Flue pipes 5 are connected to the upper part of the deflection chamber and open into a collecting chamber 6 which is arranged outside the boiler drum 8 and to which an exhaust gas duct 7 is connected, which leads to a chimney. The boiler drum 8 is filled with water up to level 10 and has a steam dome 11 on the upper side, which is connected via a steam line 12 to a steam consumer 13 in which the steam condenses while giving off heat. A condensate line 14 connects the steam consumer 13 to a feed water tank 15, to which a feed water line 25 is connected, which contains a feed pump 16 and two preheaters 17, 18.
The degasser space of the system is formed by a bell 20, the lower, open end of which is immersed in the water present in the boiler drum 8 and is partially filled with it. The bell 20 has a flange 21 at the top, with which the bell 20 is tightly connected via a correspondingly shaped flange 22 of the boiler drum. The two flanges are penetrated by an injection device 23 for the feed water, which opens at the bottom into a nozzle 24 above the liquid level. For this purpose, the feed water line 25 opens into the injection device 23. In addition, a line 27 with a throttle element 28 is provided on the injection device, which is connected to a duct 26 running inside the injection device through which the gases expelled from the feed water escape.
The steam supply to the degassing space delimited by the bell 20 comes about because the bell is open at the bottom, so that part of the steam produced on the corrugated pipe 2 and on the smoke tubes 5 rises into the degassing chamber.
When the system is in operation, steam is created on the corrugated pipe 2 and the smoke pipes 5 and collects in the space above the level 10, and the steam passes through the steam dome 11 into the steam line 12 to the steam consumer 13. The feed pump 16 delivers the feed water the container 15 via the preheaters 17 and 18 to the injection device 23, from which it is sprayed via the nozzle 24 into the degassing space under the bell 20. The feed water becomes saturated under the influence of the steam entering the bell, whereby the gases dissolved in the feed water are expelled. The steam entering the bell condenses and heats the feed water to a full state. The expelled gases leave the boiler drum together with trüdendampf via channel 26 and line 27.
They either get outside or can be fed to the primary side of the preheater 17, where the exhaust vapor condenses and the gases are recooled.
In the event that the steam production below the bell 20 should be too small, according to one embodiment of the invention, the bell 20 can be provided with a bore 29 via which the degassing space is connected to the steam space of the boiler drum 8. The lack of steam from this room can then be covered.
If the invention is not applied to a flame tube boiler, but to a natural circulation boiler with riser pipes connected to the boiler drum, the degassing space formed by the compartment can be designed to be open at the bottom so that part of the steam flowing out of the riser pipes then enters the degassing space.