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Zwangdurchlaufkessel mit vorzugsweise hintereinandergeschalteten Heizflächengruppen
Die Erfindung betrifft Zwangdurchlaufkessel mit vorzugsweise hintereinandergeschalteten
Heizflächengruppen von jeweils mehreren parallel geschalteten Rohren und offenbart
eine Schaltung dieser Heizflächengruppen untereinander, die einen sicheren Schwachlastbetrieb
ermöglicht, ohne den zulässigen Gesamtdruckverlust des Arbeits- bzw. Kühlmittels
im Kessel bei normaler Last zu überschreiten.
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Die Durchführung von geringer Schwachlast stößt bei den genannten
Zwangdurc'hlaufkesseln bekanntlich auf Schwierigkeiten, da ein Teil der hierbei
(entsprechend der verringerten Last) von nur wenig Kühlmittel durchströmten Heizflächengruppen
immer noch durch Flammenstrahlung stark beheizt ist. Dieser Teil der Heizflächen
sei hier kurz »Schwachlastgruppen« genannt. Wegen des (der verringerten Kühlmittelmenge
entsprechend) herabgesetzten Druckverlustes verteilt sich das Kühlmittel aber nicht
mehr gleichmäßig auf die einzelnen Rohre der Gruppen, so daß sich die Gefahr des
Durchbrennens einzelner Rohre ergibt.
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Es wurden deshalb schon mehrere dieser Schwachlastgruppen mittels
in die Wasseranschlußleitungen eingebauter Umschaltventile bei Schwachlast hintereinander,
bei Starklast jedoch parallel geschaltet, um die genannten Unterschiede der Wasserdurchflußgeschwindigk
eit zu verringern. Diese Anordnung ergab jedoch eine große Anzahl von Regelorganen,
deren Gesamtheit die Anlage kompliziert und die Bedienung erschwerte, abgesehen
davon, daß die Wassergeschwindigkeit nur in großen Stufen angepaßt werden konnte.
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Gemäß der Erfindung sollen die gesamten Heizflächen von vornherein
in die sogenannten Schwachlastgruppen unterteilt werden, die bei Schwachlastbetrieb
stark bzw. normal, und in andere Rohrgruppen, die bei Schwachlastbetrieb nur schwach
beheizt werden. Dabei sollen nur die Schwachlastgruppen während des Schwachlastbetriebes
annähernd von der Gesamtmenge des Arbeitsmittels (mit der erforderlichen Mindestgeschwindigkeit)
durchströmt werden, während die Durchflußgeschwindigkeit in den anderen Heizflächengruppen
das bisher übliche, an sich geringe Maß nicht überschreitet.
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Die Schwachlastheizflächen «-erden vom Arbeitsmittel vorteilhaft zuerst
durchströmt. Bei steigender Kesselbelastung wird dann ein zunehmender Teil des Arbeitsmittels
durch eine besondere Umgehungsleitung um die Schwachlastheizfläc'hen herumgeführt.
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In diese Umgehungsleitung wird zweckmäßig ein - ähnlich den sogenannten
»Speisereglern« arbeitendes --. Durchflußregelorgan eingeschaltet, das in Abhängigkeit
von der Kesselgesamtleistung selbsttätig gesteuert wird. Ebensogut kann aber auch
ein Verteilerorgan, z. B. ein »Zweiwegeventil«, in die Abzweigstelle der Umführungsleitung
eingebaut sein, das unmittelbar die die Schwachlastgruppen durchströmende Menge
des Arbeitsmittels unterhalb eines gewissen Höchstwertes hält und beispielsweise
vom Strömungsdruckverlust in der ersten, keinen Dampf bildenden Schwachlastgruppe
oder noch besser einer in die Eintrittsleitung eingebauten. Meßblende gesteuert
wird.
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Insbesondere für große Kesselanlagen kann °s vorteilhaft sein, in
an sich bekannter Weise zwei oder mehrere selbständig befeuerte Brennkammern anzuordnen,
wobei aber erfindungsgemäß die Schwachlastbrennkammer ausschließlich oder zum Teil
durch die sogenannten »Schwachlastheizfläch.en« gekühlt wird, während die übrigen
Heizflächen die anderen Brennkammern und Züge auskleiden. (Hierbei sind jeder der
genannten Brennkammern jeweils die Rauchgaskanäle hinzuzurechnen, die ausschließlich
oder überwiegend von den Feuergasen der jeweiligen Brennkammer durchströmt werden.)
Die Erfindung ist nicht auf Dampfkessel beschränkt, sondern kann sinngemäß auch
auf Luft-bzw. Gaskessel für Gaskraftanlagen angewendet werden..
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Den vorbezeichneten »Schwachlastgruppen« bzw. »Schwachlastheizflächen«
entsprechen die in den Patentansprüchen sog-,nannten »am stärksten beheizten Rohrgruppen«
bzw. die »stärkstens beheizten Rohrgruppen«. Grundsätzlich können nämlich auch andere
Rohrgruppen als nur die bei Schwachlast merklich stärker beheizten »Schwachlastgruppen«
den entsprechenden Betriebsbedingungen - d. h. einer starken äußeren Beheizung bei
verhältnismäßig geringerer innerer Beaufschlagung durch das Kühlmittel -unterworfen
sein.
So ist beispielsweise bei Kesseln, die mit einer oder mehreren
Kohlenstaubbrennkammern, von denen jede mit mehreren teilweise abschaltbaren oder
schwenkbaren Brennern, Zweitluft- oder Rauchgasrückführungsdüsen versehen sind,
häufig jeweils nur ein bestimmter Teil der die Brennkammern auskleidenden Heizflächen
besonders stark beheizt, während die anderen zur selben Zeit nur einer verhältnismäßig
geringen äußeren - Wärmebeaufschlagung unterworfen sind. Somit können also in einem
Kessel auch mehrere verschiedene »am stärksten beheizte Rohrgruppen« vorhanden sein,
von denen jede bei einer anderen Kessellast oder bei anderen Betriebsbedingungen
stärker beheizt ist als die übrigen »am stärksten beheizten Rohrgruppen«.
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In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel und ein Schaltschema
des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 einen Dampfkessel,
der durch zwei Stufenschmelzkammern beheizt ist, und Abb. 2 das grundsätzliche,
arbeitsmittelseitige Schaltschema der Heizflächen.
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In Abb. 1 sei die rechte, kleinere Schlackenschmelzkammer A für geringere
Kessellast und Schwachlast, die linke, größere Schmelzkammer B für größere und beide
Kammern A und B zusammen für die Normal-und Höchstlast des Kessels
bestimmt. Jede der beiden Schmelzkammern A und B ist ihrerseits mit
einer Brenneranordnung für eigene Stark- und Schwachlast (der Brennkammer an sich)
ausgerüstet, und zwar arbeiten die unteren, Brenner 1 unter einer stufenartigen
Wandnase bei Schwachlast allein, die unter der oberen Kammerdecke angebrachten Brenner
2 bei Starklast mit den Brennern 1 zusammen und gegebenenfalls bei mittlerer Last
allein.
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Dementsprechend können beispielsweise die gesamten Heizflächen 3 der
Kammer A als »Schwachlast-Heizflächen.« bzw. als »stärkstbeheizte Rohrgruppen« ausgebildet
sein und ebenso bei der Kammer B die Heizflächen 4 unterhalb der Linie 5. Nur die
Heizflächen 6 oberhalb dieser Linie- 5 würden gegebenenfalls wie die Kühlrohrgruppen
7 der Strahlungs-bzw. Ausbrennkammern C und D ganz als normale Heizflächen ohne
Sonderschaltung und Umführungsleitung ausgebildet, da sie nur dann stark beheizt
werden können, wenn sie gleichzeitig über eine verhältnismäßig große Kühlmittelmenge
verfügen.
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In Abb. 2 sind vier schmale, hintereinandergeschaltete Rohrgruppen
11, 12, 13 und 14 mit nur je sechs parallel beaufschlagten Einzelrohren als »stärkstbeheizte
Rohrgruppen« dargestellt, denen arbeitsmittelseitig -eine größere Anzahl von großen
Rohrgruppen folgen, von denen aber nur zwei mit der Bezeichnung 21 und 22 dargestellt
sind. Diese Rohrgruppen 21 und 22 weisen beispielsweise je elf parallel durchflossene
Einzelrohre, d. h. einen erheblich größeren Durchflußquerschnitt auf. Diese Rohrgruppen
21 und 22 entsprechen hinsichtlich ihrer Betriebsbedingungen den Kühlrdhrgruppen
7 der Abb. 1.
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Die Speisepumpe 15 drückt das Speisewasser durch die Leitung 16 den
Gruppen 11 ff. zu, das die letzte Gruppe 14 durch die Leitung 17 verläßt und den
normalen Heizflächengruppen 21, 22 zuströmt. Die Umführungsleitung 18 ist mit einem
Regelorgan 19 versehen, das in Abhängigkeit von einem beliebigen, vorzugsweise leistungsabhängigen
Regelimpuls beeinflußt wird. Gegebenenfalls können auch mehrere Umführungsleitungen
18 mit je einem eigenen Regelorgan 19 parallel geschaltet sein.