CH642155A5 - Dampferzeuger mit zwischenwand zwischen zwei brennkammern. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger nach dem nicht sichtbar. Die Umfassungswände bestehen aus geneigt

Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Dampferzeuger sind für S5 verlaufenden parallelen Wandrohren 10, die an den Ringkol-

Betrieb mit überkritischem Druck bekannt. Sie haben sich im lektoren 3 und 4 angeschlossen sind. Von einem Verteiler 12

Betrieb bewährt. Wird ein solcher Dampferzeuger, jedoch zur aus erstrecken sich sodann vertikale Rohre 13, eine dichte

Einsparung von Energie im Gleitdruck gefahren, so können Zwischenwand 14 bildend, zu einem Sammler 15, wodurch sich in Betriebszuständen unterkritischen Drucks Schwierig- innerhalb der Umfassungswände 5 bis 8 zwei Brennkammern keiten dadurch ergeben, dass in der Zwischenwand gebildeter 6016,17 gebildet werden. Die Brennkammern sind durch einen

Dampf ungleichmässig auf die Wandrohre der Umfassungs- nicht gezeichneten Boden oder Trichter gegen unten abge-

wände verteilt wird. Wohl sind Methoden bekannt, um die schlössen. Der Boden bzw. die Trichterwände können Be-

Gleichmässigkeit der Verteilung eines Wasser-Dampf-Gemi- standteil der Umfassungswandberohrung bilden. Oberhalb sches auf parallele Rohre zu verbessern; sind diese Rohre aber des Ringkollektors 4 werden die Umfassungswände durch ei-

durch Schweissen miteinander zu Umfassungswänden dicht nen isolierten Blechkasten 20 mit rechteckigem Querschnitt verbunden, so müssen an die Genauigkeit der Verteilung des fortgesetzt und schliesslich ein Anschluss 21 zu einem Kamin

Dampfes besonders hohe Anforderungen gestellt werden, 22 gebildet. In die Brennkammern 16 und 17 münden je ein weil eine Ungleichmässigkeit zu unterschiedlichen Massen- Brenner 26 bzw. 27.

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Im oberen Bereich der Brennkammern 16,17 sind zwei sermenge nicht unter eine bestimmte Grenzlast, die vorzugs-

Schottenheizflächen 28 bzw. 29 angeordnet. Im Bereich ober- weise zwischen 20 und 40% der Vollast liegt, verringert. Dies halb der Zwischenwand 14 ist sodann ein Überhitzer 30 und hat zur Folge, dass das Mengenstromverhältnis des den

über diesem ein Endüberhitzer 31 sowie, an oberster Stelle, Dampfabscheider 40 verlassenden Dampfes und Wassers in ein Economiser 33 vorgesehen. 5 einem sehr grossen Bereich schwankt: beim Anfahren wird

Eine Speiseleitung 34 führt zum Economiser 33, und des- zunächst überhaupt kein Dampf produziert, das Verhältnis sen Austritt ist über eine Leitung 35 mit dem Verteiler 12 der des Massenstroms Wasser zu Dampf beträgt dann Unendlich,

Zwischenwand 14 verbunden. Vom Sammler 15 führt eine während bei die genannte Grenzlast übersteigender Last das

Verbindungsleitung 37 zum Eintritt eines Dampfabscheiders Massenstromverhältnis bei rund 3 liegt. Um nun bei Kleinlast

40. Dessen Wasseraustrittleitung 42 ist über ein Drosselventil i0 das Arbeitsmittel, das anfänglich flüssigen Zustand aufweist,

43 mit dem unteren Ringkollektor 3 der Umfassungswände durch die Umfassungswände und den Wasserabscheider 52

verbunden. Dieses Drosselventil 43 wird von einem Niveau- treiben zu können, muss am Einstellventil 44 ein bestimmter geber 45 des Dampfabscheiders 40 über einen Regler 46 be- Druckabfall aufgestaut werden. Das Einstellventil 44 wird zu einflusst. Von der Speiseleitung 34 führt eine Zweigleitung 48 diesem Zweck von Hand oder automatisch dem Lastzustand

über ein Regelventil 49 zu einem Mischpunkt 50 der Wasser- 15 entsprechend betätigt.

austrittleitung 42, der sich stromoberhalb des Drosselventils Ein besonderer Vorteil der Schaltung liegt darin, dass die

43 befindet. verhältnismässig kurzen Rohre 13 der Zwischenwand 14 stets

Der obere Ringkollektor 4 ist über eine Leitung 51' mit ei- bis zu ihren Enden von einem beträchtlichen Wasseranteil nem Wasserabscheider 52 verbunden. An seinem Wasseraus- durchströmt werden, sodass mit Sicherheit in keinem dieser trittstutzen ist eine Wasserrücklaufleitung 54 mit Ventil 55 20 Rohre eine Überhitzung stattfindet. Bei den Rohren der Umangeschlossen, das von einem Niveaugeber 56 über einen fassungswände ist dadurch, dass sie wegen ihrer geneigten Regler 57 beeinflusst wird. Die Wasserrücklaufleitung 54 ist Anordnung in mehreren Wänden verlaufen, eine gleichmäs-über einen in der Speiseleitung 34 angeordneten Rekuperator sige Beheizung der Rohre gesichert, sodass sich bei gut einge-60 mit einem nicht gezeichneten Speisewasserbehälter verbun- stellter Verteilung keine grossen Unterschiede in den End-En-den. Die Dampfaustrittleitung 62 des Wasserabscheiders 52 25 thalpien ergeben. Immerhin ist es denkbar, dass im einen oder gabelt sich in einem Punkt 63, von dem aus zwei Leitungs- anderen der Rohre eine leichte Überhitzung auftritt. Dies ist zweige 64 und 65 zu den Schottenheizflächen 28 bzw. 29 füh- weniger gefahrlich als im Falle der Zwischenwand, weil die ren. Die Ausgänge dieser Schottenheizflächen 28,29 vereini- Umfassungswände in ihrem oberen Bereich der Gasstrahlung gen sich am Eingang 66 des Überhitzers 30. Den Ausgang des weitgehend entzogen sind, sodass auf keinen Fall hohe Rohr-Überhitzers 30 bildet ein Kollektor 68, von dem aus eine Ver- 30 Übertemperaturen zu erwarten sind.

bindungsleitung 69 zu einem Kollektor 70 führt, der gleichzei- Im Schema nach Fig. 2, in der entsprechende Teile mit tig den Eingang des Endüberhitzers 31 bildet. Vom Ausgang gleichen Ziffern wie in Fig. 1 bezeichnet sind, ist eine Um-

des Endüberhitzers 31 führ eine Frischdampfleitung 72 zum wälzpumpe 80 zwischen Economiser 33 und Zwischenwand nicht gezeichneten Verbraucher. In die Verbindungsleitung 69 14 eingeschaltet, und das im Abscheider 52 abgeschiedene mündet eine Einspritzleitung 74 mit Einspritzventil 75, das 35 Wasser wird vor die Umwälzpumpe 80 zurückgeführt. Die von einem an der Frischdampfleitung 72 sitzenden Tempera- Zweigleitung 48 ist eingangsseitig zwischen Umwälzpumpe turgeber 76 über einen Regler 77 beeinflusst wird. 80 und Zwischenwand 14 angeschlossen. Das Regelventil 49

Im Betrieb strömt Speisewasser über den Rekuperator 60, wird von einem Regler 85 beeinflusst, der einen Istwert von ei-

den Economiser 33 und, gegenüber Sattdampftemperatur im- nem in der Leitung 42 sitzenden Temperaturgeber 86 und ei-

mer noch unterkühlt, in den Verteiler 12, aus dem das Wasser 40 nen Sollwert über eine Signalleitung 88 von einem, am gleichmässig in die vertikalen Rohre 13 der Zwischenwand 14 Dampfabscheider 40 sitzenden zweiten Tempraturgeber 89

verteilt wird. Ein schwacher Viertel des Wasserstromes wird empfangt.

verdampft und das so gebildete Gemisch strömt in den Die Rückkühlung des aus dem Dampfabscheider 40 aus-

Dampfabscheider 40, in dem der Dampf abgetrennt und über tretenden Wassers durch die Regeleinrichtung 49,85 bis 89

eine Leitung 41 mit einem Einstellventil 44 den Schottenheiz- 45 geschieht derart, dass die Temperatur vor dem Drosselventil flächen 28,29 zugeführt wird. 43 um einen bestimmten, am Regler 85 einstellbaren Betrag

Das Wasser von Sattzustand aus dem Abscheider 40 ver- tiefer ist als die Temperatur am Dampfabscheider 40, die einigt sich im Punkt 50 mit Speisewasser aus der Leitung 48, durch den Temperaturgeber 89 bestimmt wird.

wobei es wiederum leicht unterkühlt wird. Das unterkühlte Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, vorzugsweise bis etwa

Wasser strömt darauf durch das Drosselventil 43 in den unte- so 50%-Last, die Umwälzpumpe 80 angetrieben. Oberhalb die-

ren Ringkollektor 3, in dem es gleichmässig auf die Rohre 10 ser Last kann sie frei mitlaufen oder, im Nebenschluss zum verteilt wird, die in den Umfassungswänden zum Ringkollek- Hauptstrom des Arbeitsmittels, abgestellt sein. Es wird daher tor 4 verlaufen. In diesen Umfassungswänden wird bei bei einer Last, die kleiner als 50% der Normallast, ein hoher

50%-Last beispielsweise 98% des Wassers verdampft. Das Wasserüberschuss durch die Zwischenwand 14, den Dampf-

Gemisch wird sodann im Wasserabscheider 52 getrennt; das 55 abscheider 40 und die Umfassungswände 5 bis 8 und den

Wasser strömt durch die Leitung 54 und den Rekuperator 60, Wasserabscheider 52 umgewälzt.

in dem es einen grossen Teil seiner fühlbaren Wärme abgibt, Die Beeinflussung des Einstellventils 44 geschieht bei-

zum Speisebehälter. Der Dampf vereinigt sich mit dem spielsweise durch eine der in den Fig. 3a bis 3e dargestellten

Dampf aus dem Dampfabscheider 40 und strömt mit diesem Regelschaltungen. Nach der Schaltung Fig. 3a wirkt der Ni-

zu den Schottenheizflächen 28,29. 60 veaugeber 45, wie in Fig. 1, über einen Regler 90, der z.B.

Nach erster Überhitzung in den Schottenheizflächen 28, PID-Charakter aufweisen kann, auf das Drosselventil 43, und

29 erfolgt eine weitere Erwärmung des Dampfes im Überhit- zwar in dem Sinne, dass mit steigendem Niveau das Drossel-

zer 30. Nach einer Rückkühlung im Bereich der Verbindungs- ventil 43 geöffnet wird. Das Einstellventil 44 wird dabei von leitung 69 findet die Endüberhitzung im Endüberhitzer 31 Hand oder durch eine lastabhängige Steuerung eingestellt,

statt. Mit durch die Einspritzregelung 75 bis 77 festgehaltener 65 Nach Fig. 3b beeinflusst der Niveaugeber 45 das Einstellven-

Endtemperatur strömt der Frischdampf zum Verbraucher. til 44 über einen Regler 91, der im Gegensatz zum Regler 90

Um stets eine sichere Kühlung aller Brennkammerwände so wirkt, dass mit steigendem Niveau das Einstellventil 44 in

5 bis 7 und 14 sicherzustellen, wird im Betrieb die Speisewas- schliessender Richtung betätigt wird. Es kann zweckmässig

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sein, dabei das Drosselventil 43 von Hand oder automatisch 44 eingegeben ist, das Drosselventil 43. Auch diese Schaltung der Last entsprechend einzustellen, sodass das Einstellventil führt selbsttätig zu einem sehr kleinen Druckabfall.

44 stets möglichst weit geöffnet ist. Die Schaltung nach Fig. 3e bildet eine Kombination der

Gemäss der Regelschaltung nach Fig. 3c wird das Dros- Schaltungen nach Fig. 3a und 3b. Das Signal des Niveauge-selventil 43 vom Niveaugeber 45 beeinflusst und seine Stel- 5 bers 45 wird gleichzeitig dem Regler 90 und 91 zugeführt, die lung durch einen Hubgeber 92 gemessen. Das Signal des Hub- in unterschiedlichem Wirkungssinn das Drosselventil 43 und gebers 92 geht sodann als Istwert auf einen Regler 93, dem das Einstellvenül 44 verstellen. Selbstverständlich lassen sich über eine Leitung 94 ein Sollwert für den Hub des Drosselven- diese Schaltungen in verschiedener Weise variieren. So kön-tils 43 eingegeben wird. Der Eingang des Reglers 93 wirkt auf nen beispielsweise in der Ausführungsform nach Fig. 3e die das Einstellventil 44. Diese Kaskadenschaltung bringt einen 10 beiden Ventile statt gleichzeitig auch gestaffelt zur Wirkung sehr geringen Druckverlust. kommen.

Die dargestellten Schaltungen eignen sich auch bei Gleit-Analog zu Fig. 3c wirkt die Kaskadenschaltung nach Fig. druckbetrieb, selbst wenn bei hohen Lasten überkrtischer 3d. Der Niveaugeber 45 beeinflusst über einen Regler 91 das Druck erreicht wird. Selbstverständlich verlangen diese Be-Einstellventil 44, auf dem ein Hubgeber 96 angeordnet ist. 15 dingungen eine entsprechende Betätigung der Ventile. Vor-Dieser beeinflusst über einen Regler 97, dem über eine Soll- zugsweise werden dabei die Zwischenwand und die Umfas-wertleitung 98 ein Sollwert für die Stellung des Einstellventils sungswände in ausschliessliche Serieschaltung gebracht.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

642 155 2 PATENTANSPRÜCHE flüssen in benachbarten Rohren und damit zu erheblichen

1. Dampferzeuger mit zwei aus vier Umfassungswänden Temperaturunterschieden führen kann. Unterschiedliche und einer Zwischenwand gebildeten Brennkammer, wobei die Temperaturen ergeben Wärmespannungen, die vermieden Umfassungswände und die Zwischenwand aus miteinander werden müssen. Es ist Aufgabe der Erfindung, in den Umfas-verbundenen, arbeitsmittelführenden Rohren gebildet sind 5 sungswänden der Brennkammer eine gleichmässige Tempera-und solches Arbeitsmittel in Reihe zuerst die Zwischenwand tur sicherzustellen. Es liegt nahe, diese Aufgabe dadurch zu und dann die Umfassungswände durchströmt, dadurch ge- lösen, dass die Zwischenwand und die Umfassungswände kennzeichnet, dass am Austritt (15) der Zwischenwand (14) parallel geschaltet und getrennt mit Arbeitsmittel beschickt ein Dampfabscheider (40) angeordnet ist, dessen Wasseraus- werden.

tritt (42) mit dem Eingang (3) der Umfassungswände (5 bis 8) io Eine solche Lösung führt aber dazu, dass die Zwischen-

und dessen Dampfaustritt (41) unter Umgehung der Umfas- wand, die eine relativ kurze Heizfläche darstellt, nur sehr sungswände (5 bis 8) mit dem Eingang (63) eines Überhitzers schwer so einzustellen ist, dass das Arbeitsmittel sich nicht in

(28,29) verbunden ist. einzelnen Strängen überhitzt. Im Gegensatz zu einer solchen

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Lösung wurde nach der Erfindung die Schaltung nach dem zeichnet, dass der Austritt (4) der Umfassungswände (5 bis 8) >5 Kennzeichen des Anspruchs 1 geschaffen. Mit dieser wird die mit dem Eintritt (51) eines Wasserabscheiders (52) und der Zwischenwand stets mit einem hohen Wasserüberschuss ge-Dampfaustritt (62) dieses Wasserabscheiders (52) mit dem fahren, sodass sich keinerlei Stabilitätsprobleme ergeben. GeEingang (63) desselben Überhitzers (28,29) verbunden ist wie genüber der genannten Parallelschaltung wird als zusätzlicher der Dampfaustritt (41) des Dampfabscheiders (40). Vorteil eine zweite Speiseregelung vermieden.

3. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 und 2, mit 20 Anspruch 2 zeigt eine Schaltung, die konstruktiv beson-Wasserumwälzung, dadurch gekennzeichnet, dass der Was- ders einfach ist. -

seraustritt (54) des Wasserabscheiders (52) mit dem Eingang Die Massnahme nach Anspruch 3 gewährt besonders einer Umwälzpumpe (80) verbunden ist, die zwischen der hohe Sicherheit bezüglich Gleichmässigkeit der Temperatur-

Zwischenwand (14) und einem dieser vorgeschalteten Econo- Verteilung in den Umfassungswänden bei Teillastbetrieb des miser (33) angeordnet ist. 25 Dampferzeugers. Ferner gestattet sie, den Gesamtdruckabfall

4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- bei Vollast zu verkleinern, was sich in einem höheren Kessel-durch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (42) Wirkungsgrad äussert.

zwischen dem Dampfabscheider (40) und dem Eingang (3) Mit Anspruch 4 wird zur Regelung des Wasserstandes im der Umfassungswände (5 bis 8) ein Drosselventil (43) ange- Dampfabscheider ein bewährtes Verfahren angewendet,

ordnet ist, das von Niveau (45) im Dampfabscheider (40) be- 30 Anspruch 5 gestattet, den Druckabfall am Dampferzeuger einflusst wird. zu optimieren, was zu einer weiteren Verbesserung des Wir-

5. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- kungsgrades der Anlage führt.

durch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (42) Uber die Bypassleitung gemäss Anspruch 6 kann das den zwischen dem Dampfaustritt (41) des Dampfabscheiders (40) Umfassungswänden zugeführte Wasser unterkühlt werden,

und dem anschliessenden Überhitzer (28,29) ein Einstellven- 35 sodass keine Gefahr besteht, dass infolge Druckabfalls ent-

til (44) angeordnet ist, das vom Niveau (45) im Abscheider standene Dampfblasen in den Umfassungswänden Vertei-

(40) beeinflusst wird. lungsschwierigkeiten ergeben.

6. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da- Anspruch 7 schliesslich schafft eine konstante Unterküh-durch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (42) lung und damit eine etwa gleichbleibende Sicherheit vor Ver-zwischen dem Wasseraustritt des Dampfabscheiders (40) und 40 teilungsschwierigkeiten.

dem Eintritt (3) der Umfassungswände (5 bis 8), vorzugsweise Die Erfindung wird nun an zwei Ausführungsbeispielen stromoberhalb des Drosselventils (43) eine Zweigleitung (48) und an einigen beispielsweise skizzierten Regelschaltungen einmündet, die im Nebenschluss zur Zwischenwand (14) näher erläutert. Es zeigen:

verläuft. Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel einen Vertikalschnitt

7. Dampferzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekenn- 45 durch einen Turmkessel in schematischer Darstellung, zeichnet, dass in der Zweigleitung (48) ein Regelventil (49) an- Fig. 2 ein Schaltschema einer zweiten Ausführungsform geordnet ist, das von einem an der Verbindungsleitung (42) der Erfindung,

zwischen dem Anschluss der Zweigleitung (48) und dem Ein- Fig. 3a-3e Regelschaltungen für den erfindungsgemässen tritt (3) in die Umfassungswände (5 bis 8) angeordneten Tem- Dampferzeuger.

peraturmessorgan (86) beeinflusst wird. 50 Der Dampferzeuger 1 nach Fig. 1 besitzt einen unteren

Ringkollektor 3 und einen oberen Ringkollektor 4, zwischen denen sich vier Umfassungswände, 5,6,7 erstrecken. Die vierte Umfassungswand ist, weil vor der Schnittebene liegend,