CH506748A

CH506748A - Verfahren zum Teillastbetrieb von Zwangdurchlaufdampferzeugern und Anlage zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: CH506748A
Application number: CH1010868A
Authority: CH
Inventors: Tech Brunner Alfred Dr Sc
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1968-01-24
Filing date: 1968-07-05
Publication date: 1971-04-30
Also published as: NL6811798A; DE1751750A1; US3534711A

Description

Verfahren zum Teillastbetrieb von Zwangdurchlaufdampferzeugern und Anlage zum Durchführen des Verfahrens
Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zum Tell lastbetrieb von Zwangdurchlaufdampferzeugern mit durch vom Arbeitsmittel parallel durchströmte Rohrstränge ausgekleideter Brennkammer, wobei einzelnen oder Gruppen von Rohrsträngen Arbeitsmittel durch Drosselorgane zugemessen wird und mindestens im unteren Teillastbereich die Rohrstränge stossweise mit Arbeitsmittel so beschickt werden, dass periodisch ab wechselnd in den Rohrsträngen die Strömungsgeschwindigkeit zwischen einem höchsten und einem tiefsten Wert verändert wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den mittleren Arbeitsmittelfluss in den Rohrsträngen unter Ausnützung der dem stossweise vordringenden Arbeitsmittel innewohnenden kinetischen Energie durch Rezirkulation von Arbeitsmittel - ohne Verwendung einer Umwälzpumpe - zu erhöhen, um die thermische Belastbarkeit der Brennkammer weiter steigern zu können.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gelöst, dass von der Austrittsseite der Rohrstränge oder der Gruppen von Rohrsträngen bei darin absinkender Strömungsgeschwindigkeit Arbeitsmittel periodisch abwechselnd in die Eintrittsseite des betreffenden Rohrstranges oder der betreffenden Gruppe von Rohrsträngen zurückgeführt wird.

Bei der stossweisen Beschickung der Rohrstränge entsteht jeweils im Intervall sinkender Strömungsgeschwindigkeit an der Eintrittsseite der Rohrstränge ein Unterdruck, der die Tendenz hat, die vordringende Arbeitsmittelsäule abzubremsen, Duch die erfindungsgemässe Rückführung vom Arbeitsmittel wird dieser Unterdruck verkleinert und gleichzeitig Arbeitsmittel durch den betreffenden Strang umgewälzt. Neben besserer Kühlung wird somit ein ruhigerer Betrieb erreicht, indem Unterdruckspitzen abgebaut und somit hydraulische Schläge im System vermieden werden.

Das Hauptpatent betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des eingangs genannten Verfahrens, mit einem Zwangdurchlaufdampferzeuger mit durch vom Arbeitsmittel parallel durchströmte Rohrstränge ausgekleideter Brennkammer, wobei einzelnen Rohrsträngen oder Gruppen von Rohrsträngen je ein Drosselorgan in Serie zugeschaltet ist, den Rohrsträngen mindestens eine Speisepumpe vorgeschaltet ist und ein auf die Drosselorgane einwirkendes Steuerorgan vorgesehen ist, das die Drosselorgane periodisch abwechselnd in öffnendem und schliessendem Sinne betätigt.

Die erfindungsgemässe Anlage zum Durchführen des Verfahe rens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rückführleitung vorgesehen ist, die von einer Stelle stromunterhaLb der Austrittsseite der Rohrstränge oder der Gruppen von Rohrsträngen abzweigt und über mindestens ein Absperrorgan zur Eintrittsseite der einzelnen Rohrstränge oder der Gruppen von Rohrsträngen führt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform einer Anlage gemäss der Erfindung,
Fig. 2 Massenflussdiagramme der Anlage nach Fig. 1,
Fig. 3 ebenfalls in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform einer Anlage gemäss der Erfindung und
Fig. 4 einen Schnitt durch einen Verteilschieber entsprechend der Linie A-B in Fig. 3, in grösserem Masstab.

Nach Fig. 1 fördert eine Speisepumpe 1 Arbeitsmittel in einen Verteiler 2', von dem vier Zweigleitungen 93, 93b, 93c und 93d ausgehen. Jede dieser Zweigleitungen führt über ein Ventil 94a, 94b, 94c bzw.

94d, zu einer Rohrstranggruppe 4a, 4b, 4c bzw. 4d, die über eine Rückschlagklappe 23a, 23b, 23c bzw. 23d in einen genieinsamen Sammler 5 mündet, aus dem eine Leitung 98 das Arbeitsmittel wegführt. Die Ventile 94a bis 94d werden über je einen federbelasteten Stössel 90a bis 90d durch je einen Nocken 92a bis 92d, die gemeinsam von einem Motor 91 angetrieben werden, abwechslungsweise geöffnet und geschlossen. Eine solche Anordnung entspricht im Prinzip dem Hauptpatent.

Neu ist nun eine Rückführleitung 83 vorgesehen, die einerseits am Sammler 5 angeschlossen ist und andererseits, in vier Äste gegabelt, über Rückschlagklappen 84a bis 84d mit den Eintrittsseiten der Rohrstranggruppen 4a bis 4d verbunden ist.

In der in Fig. 1 gezeigten Nockenstellung fördert die Pumpe 1 Arbeitsmittel durch das geöffnete Ventil 94a und die Rohrstranggruppe 4a in den Sammler 5, wobei die Rückschlagklappe 23a voll geöffnet ist.

Das Ventil 94d war in der letzten Viertelsperiode geöffnet, nun aber ist es geschlossen. Das Arbeitsmittel in der Rohrstranggruppe 4d ist - vermöge seiner Trägheit - noch in Bewegung; es wird daher aus der Rückführleitung 83 Arbeitsmittel über die Rückschlagklappe 84d in die Eintrittsseite der Gruppe 4d zurückgeführt. Die Rückschlagklappe 23d ist dabei fast voll geöffnet.

Das Ventil 94c, das während der vorletzten Viertelsperiode geöffnet war, ist ebenfalls geschlossen. In der zugehörigen Rohrstranggruppe 4c ist die Arbeitsmittelbewegung schon nahezu abgeklungen, es wird nur noch wenig Arbeitsmittel über die nur noch teilweise geöffnete Rückschlagklappe 84c in die Gruppe 4c zurückgeführt, wobei die Rückschlagklappe 23c etwa in halb offener Stellung ist.

In der Rohrstranggruppe 4b ruht das Arbeitsmittel völlig. Beide Rückschlagklappen 23b und 84b sind geschlossen.

Mit Hilfe der Rückschlagklappen 84a, 84b, 84c und 84d wird das Zurückführen von Arbeitsmittel aufrechterhalten, solange an der Eintreittsseite der jeweiligen Gruppe von Rohrsträngen 4a, 4b, 4c, 4d gegen über der Austrittsseite ein Unterdruck herrscht.

In Fig. 2 zeigen die Diagramme a bis d den zeitlichen Verlauf des Massenflusses in den Rohrstranggruppen 4a bis 4d, wobei die mit voll ausgezogenen Linien umschriebenen Flächen den Massenfluss durch die Ventile 94a bis 94d und die von gestrichelten Linien begrenzten Flächen den Massenfluss durch die entsprechenden Rückschlagklappen 84a bis 84d darstellen. Die Diagramme zeigen, dass durch das Anordnen der Rückführleitung 83 mit den Rückschlagklappen 84a bis 84d das Zeitintervall, während dem jeweils eine Rohrstranggruppe durchspühit wird, etwa verdreifacht wird.

Das Diagramm e in Fig. 2 zeigt als schwach gezahnte Kurve die Summe der durch die Ventile 94a bis 94d geführten Massenströme, während das Diagramm f die Summe der durch die Rückschlagklappen 84a bis 84d zurückgeführten Massenströme angibt. Die schraffierten Flächen der Diagramme e und f sind nahezu gleich gross, es wird also im Beispiel nach Fig. 1 etwa gleich viel Arbeitsmittel zurückgeführt wie von der Pumpe gefördert, und die gesamte in den Rohrstranggruppen vordringende Arbeitsmittelmenge ist etwa doppelt so gross wie die von der Pumpe 1 geförderte Menge.

Gemäss Fig. 3 wird statt nockengesteuerter Ventile ein Verteiler 30 verwendet.

Die Speisepumpe 1 fördert Arbeitsmittel durch eine Leitung 31 in ein Gehäuse 32 des Verteilers 30, in dem ein Drehschieber 33 rotiert, der über eine Welle 34 (Fig. 4) angetrieben wird. Im Gehäuse 32 sind in einer ersten achsnormalen Ebene EI (Fig. 4) vier Stutzen 3 angeordnet (von denen in Fig.4 nur einer gezeichnet ist) die über Leitungszweige 36a bis 36d mit den vier Rohrstranggruppen 4a bis 4d verbunden sind.

In einer zweiten achsnormalen Ebene Eo (Fig. 4) sind im Schiebergehäuse 32 zwei Rückführstutzen 37 vorgesehen, die über eine Rückführleitung 83' mit Rückschlagklappe 86 an den Sammler 5 angeschlossen sind.

Der Drehschieber 33 weist zwei axiale Bohrungen 39 und 40 auf, die dem Ausgleich des Arbeitsmitteldrukkes auf den beiden Schieberstirnflächen dienen. Die in Fig. 4 linke Stirnfläche 41 ist schräg abgeschnitten, so dass sich beim Drehen des Schiebers eine bezüglich der Stutzen 3 in Axialrichtung pendelnde Steuerkante 42 ergibt. Zwischen der in Fig. 4 rechten Stirnfläche 43 des Drehschiebers und der Steuerkante 42 weist der Steuerschieber eine Hinterfräsung 44 auf, durch die eine zweite Steuerkante 45 gebildet wird.

Der Drehschieber 33 wird durch einen nichtgezeichneten Motor, gegebenenfalls mit lastabhängiger Drehzahl, gleichförmig gedreht und ist überdies durch eine nichtgezeichnete, lastabhängige Vorrichtung in Fig. 4 nach rechts verschiebbar. Die in Fig. 4 gezeichnete Stellung des Schiebers entspricht der Kleinstlast des Dampferzeugers.

In der in Fig. 4 gezeichneten Stellung ist die Zufuhr zum gezeichneten Stutzen 3 abgesperrt. Nach etwa einer Achteldrehung des Drehschiebers strömt das über die Leitung 31 in den linken Gehäuseteil eintretende Arbeitsmittel während etwa einer Vierteldrehung durch den gezeichneten Stutzen 3 aus, worauf dieser Stutzen über die Hinterfräsung 44 mit dem Rückführstutzen 37 kommuniziert, so dass nun Arbeitsmittel über die Rückschlagklappe 86 angesaugt und umgewälzt wird.

Mit steigender Last wird der Drehschieber nach rechts verschoben, wobei die Intervalle der direkten Bespeisung der Rohrstranggruppen 4a bis 4d vergrössert werden, so dass sie sich überlappen.

Im Beispiel nach Fig. 4 ist der Schieber so bemessen, dass, wenn er bei Vollast ganz nach rechts geschoben ist, seine Steuerkante 42 sämtliche Stutzen 3 gleichzeitig freigibt. Je nach dem gewünschten Massenfluss in den Rohrstranggruppen 4a bis 4d kann es aber zweckmässig sein, auch bei Vollast durch beide Steuerkanten 42 und 45 die Stutzen 3 noch überdecken zu lassen, so dass also auch bei Vollast noch Arbeitsmittel über die Rückschlagklappe 86 zurückgeführt wird.

PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zum Teillastbetrieb von Zwangdurch laufdampferzeugern mit durch vom Arbeitsmittel parallel durchströmte Rohrstränge ausgekleideter Brennkammer, wobei einzelnen oder Gruppen von Rohrsträngen Arbeitsmittel durch Drosselorgane zugemessen wird und mindestens im unteren Teillastbereich die Rohrstränge stossweise mit Arbeitsmittel so beschickt werden, dass periodisch abwechselnd in den Rohrsträngen die Strömungsgeschwindigkeit zwischen einem höchsten und einem tiefsten Wert verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass von der Austrittsseite der Rohrstränge oder der Gruppen von Rohrsträngen (4a, 4b, 4c, 4d) bei darin absinkender Strömungsgeschwindigkeit Arbeitsmittel periodisch abwechselnd in die Eintrittsseite des betreffenden Rohrstranges oder

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. Leitung 98 das Arbeitsmittel wegführt. Die Ventile 94a bis 94d werden über je einen federbelasteten Stössel 90a bis 90d durch je einen Nocken 92a bis 92d, die gemeinsam von einem Motor 91 angetrieben werden, abwechslungsweise geöffnet und geschlossen. Eine solche Anordnung entspricht im Prinzip dem Hauptpatent.

Neu ist nun eine Rückführleitung 83 vorgesehen, die einerseits am Sammler 5 angeschlossen ist und andererseits, in vier Äste gegabelt, über Rückschlagklappen 84a bis 84d mit den Eintrittsseiten der Rohrstranggruppen 4a bis 4d verbunden ist.

In der in Fig. 1 gezeigten Nockenstellung fördert die Pumpe 1 Arbeitsmittel durch das geöffnete Ventil 94a und die Rohrstranggruppe 4a in den Sammler 5, wobei die Rückschlagklappe 23a voll geöffnet ist.

Das Ventil 94d war in der letzten Viertelsperiode geöffnet, nun aber ist es geschlossen. Das Arbeitsmittel in der Rohrstranggruppe 4d ist - vermöge seiner Trägheit - noch in Bewegung; es wird daher aus der Rückführleitung 83 Arbeitsmittel über die Rückschlagklappe 84d in die Eintrittsseite der Gruppe 4d zurückgeführt. Die Rückschlagklappe 23d ist dabei fast voll geöffnet.

Das Ventil 94c, das während der vorletzten Viertelsperiode geöffnet war, ist ebenfalls geschlossen. In der zugehörigen Rohrstranggruppe 4c ist die Arbeitsmittelbewegung schon nahezu abgeklungen, es wird nur noch wenig Arbeitsmittel über die nur noch teilweise geöffnete Rückschlagklappe 84c in die Gruppe 4c zurückgeführt, wobei die Rückschlagklappe 23c etwa in halb offener Stellung ist.

In der Rohrstranggruppe 4b ruht das Arbeitsmittel völlig. Beide Rückschlagklappen 23b und 84b sind geschlossen.

Mit Hilfe der Rückschlagklappen 84a, 84b, 84c und 84d wird das Zurückführen von Arbeitsmittel aufrechterhalten, solange an der Eintreittsseite der jeweiligen Gruppe von Rohrsträngen 4a, 4b, 4c, 4d gegen über der Austrittsseite ein Unterdruck herrscht.

In Fig. 2 zeigen die Diagramme a bis d den zeitlichen Verlauf des Massenflusses in den Rohrstranggruppen 4a bis 4d, wobei die mit voll ausgezogenen Linien umschriebenen Flächen den Massenfluss durch die Ventile 94a bis 94d und die von gestrichelten Linien begrenzten Flächen den Massenfluss durch die entsprechenden Rückschlagklappen 84a bis 84d darstellen. Die Diagramme zeigen, dass durch das Anordnen der Rückführleitung 83 mit den Rückschlagklappen 84a bis 84d das Zeitintervall, während dem jeweils eine Rohrstranggruppe durchspühit wird, etwa verdreifacht wird.

Das Diagramm e in Fig. 2 zeigt als schwach gezahnte Kurve die Summe der durch die Ventile 94a bis 94d geführten Massenströme, während das Diagramm f die Summe der durch die Rückschlagklappen 84a bis 84d zurückgeführten Massenströme angibt. Die schraffierten Flächen der Diagramme e und f sind nahezu gleich gross, es wird also im Beispiel nach Fig. 1 etwa gleich viel Arbeitsmittel zurückgeführt wie von der Pumpe gefördert, und die gesamte in den Rohrstranggruppen vordringende Arbeitsmittelmenge ist etwa doppelt so gross wie die von der Pumpe 1 geförderte Menge.

Gemäss Fig. 3 wird statt nockengesteuerter Ventile ein Verteiler 30 verwendet.

Die Speisepumpe 1 fördert Arbeitsmittel durch eine Leitung 31 in ein Gehäuse 32 des Verteilers 30, in dem ein Drehschieber 33 rotiert, der über eine Welle 34 (Fig. 4) angetrieben wird. Im Gehäuse 32 sind in einer ersten achsnormalen Ebene EI (Fig. 4) vier Stutzen 3 angeordnet (von denen in Fig.4 nur einer gezeichnet ist) die über Leitungszweige 36a bis 36d mit den vier Rohrstranggruppen 4a bis 4d verbunden sind.

In einer zweiten achsnormalen Ebene Eo (Fig. 4) sind im Schiebergehäuse 32 zwei Rückführstutzen 37 vorgesehen, die über eine Rückführleitung 83' mit Rückschlagklappe 86 an den Sammler 5 angeschlossen sind.

Der Drehschieber 33 weist zwei axiale Bohrungen 39 und 40 auf, die dem Ausgleich des Arbeitsmitteldrukkes auf den beiden Schieberstirnflächen dienen. Die in Fig. 4 linke Stirnfläche 41 ist schräg abgeschnitten, so dass sich beim Drehen des Schiebers eine bezüglich der Stutzen 3 in Axialrichtung pendelnde Steuerkante 42 ergibt. Zwischen der in Fig. 4 rechten Stirnfläche 43 des Drehschiebers und der Steuerkante 42 weist der Steuerschieber eine Hinterfräsung 44 auf, durch die eine zweite Steuerkante 45 gebildet wird.

Der Drehschieber 33 wird durch einen nichtgezeichneten Motor, gegebenenfalls mit lastabhängiger Drehzahl, gleichförmig gedreht und ist überdies durch eine nichtgezeichnete, lastabhängige Vorrichtung in Fig. 4 nach rechts verschiebbar. Die in Fig. 4 gezeichnete Stellung des Schiebers entspricht der Kleinstlast des Dampferzeugers.

In der in Fig. 4 gezeichneten Stellung ist die Zufuhr zum gezeichneten Stutzen 3 abgesperrt. Nach etwa einer Achteldrehung des Drehschiebers strömt das über die Leitung 31 in den linken Gehäuseteil eintretende Arbeitsmittel während etwa einer Vierteldrehung durch den gezeichneten Stutzen 3 aus, worauf dieser Stutzen über die Hinterfräsung 44 mit dem Rückführstutzen 37 kommuniziert, so dass nun Arbeitsmittel über die Rückschlagklappe 86 angesaugt und umgewälzt wird.

Mit steigender Last wird der Drehschieber nach rechts verschoben, wobei die Intervalle der direkten Bespeisung der Rohrstranggruppen 4a bis 4d vergrössert werden, so dass sie sich überlappen.

Im Beispiel nach Fig. 4 ist der Schieber so bemessen, dass, wenn er bei Vollast ganz nach rechts geschoben ist, seine Steuerkante 42 sämtliche Stutzen 3 gleichzeitig freigibt. Je nach dem gewünschten Massenfluss in den Rohrstranggruppen 4a bis 4d kann es aber zweckmässig sein, auch bei Vollast durch beide Steuerkanten 42 und 45 die Stutzen 3 noch überdecken zu lassen, so dass also auch bei Vollast noch Arbeitsmittel über die Rückschlagklappe 86 zurückgeführt wird.

PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zum Teillastbetrieb von Zwangdurch laufdampferzeugern mit durch vom Arbeitsmittel parallel durchströmte Rohrstränge ausgekleideter Brennkammer, wobei einzelnen oder Gruppen von Rohrsträngen Arbeitsmittel durch Drosselorgane zugemessen wird und mindestens im unteren Teillastbereich die Rohrstränge stossweise mit Arbeitsmittel so beschickt werden, dass periodisch abwechselnd in den Rohrsträngen die Strömungsgeschwindigkeit zwischen einem höchsten und einem tiefsten Wert verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass von der Austrittsseite der Rohrstränge oder der Gruppen von Rohrsträngen (4a, 4b, 4c, 4d) bei darin absinkender Strömungsgeschwindigkeit Arbeitsmittel periodisch abwechselnd in die Eintrittsseite des betreffenden Rohrstranges oder

der betreffenden Gruppe von Rohrsträngen zurückgeführt wird.

UNTERANSPRÜCHE 1, Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Zurückführen von Arbeitsmittel aufrechterhalten wird, solange an der Eintrittsseite des jeweiligen Rohrstranges oder der Gruppen von Rohrsträngen (4a, 4b, 4c, 4d) gegenüber der Austrittsseite ein Unterdruck herrscht.

2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Zurückführen des Arbeitsmittels lastabhängig gesteuert wird.

PATENTANSPRUCH II Anlage nach dem Patentanspruch II des Hauptpatentes zum Durchführen des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit einem Zwangdurchlaufdampferzeuger mit durch vom Arbeitsmittel parallel durchströmte Rohrstränge ausgekleideter Brennkammer, wobei einzelnen Rohrsträngen oder Gruppen von Rohrsträngen je ein Drosselorgan in Serie zugeschaltet ist, den Rohrsträngen mindestens eine Speisepumpe vorgeschaltet ist und ein auf die Drosselorgane einwirkendes Steuerorgan vorgesehen ist, das die Drosselorgane periodisch abwechselnd in öffnendem und schliessendem Sinne betätigt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rückführleitung (83, 83') vorgesehen ist, die von einer Stelle stromunterhalb der Austrittsseite der Rohrstränge oder der Gruppen von Rohrsträngen (4a, 4b, 4c, 4d) abzweigt und über mindestens ein Absperrorgan (84a, 84b, 84c, 84d;

86) zur Eintrittseite der einzelnen Rohrstränge oder der Gruppen von Rohrsträngen führt.

UNTERANSPRÜCHE 3. Anlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. die Absperrorgane (84a, 84b, 84c, 84d; 86) als Rückschlagklappe (n) ausgebildet ist bzw. sind.

4. Anlage nach Patentanspruch II, wobei das Steuerorgan und die Drosselorgane aus einem Verteiler mit mindestens zwei Austrittstutzen besteht und jeder Austrittstutzen mit einem der Rohrstränge oder mit einer Gruppe von Rohrsträngen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (30) an die Rückführleitung (83') angeschlossen und derart ausgebildet ist, dass er bei der Steuerung der Drosselorgane periodisch abwechselnd dem Arbeitsmittel den Weg aus der Rückführleitung (83') zur Eintrittseite der Rohrstränge oder der Gruppen von Rohrsträngen (4a, 4b, 4c, 4d) freigibt.