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Zwangumlaufdampferzeuger mit mehreren Dampferzeugungskreisen Die Erfindung
betrifft einen Zwangumlaufdampferzeuger.
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Bisher war es üblich, jeden Dampferzeugungskreis mit einem einzelnen
Verteiler zu versehen, der, auf die Länge verteilt, Handlöcher aufwies, um einen
Zutritt zu den einzelnen Rohrmündungen zu erhalten. Für eine größere Kesselfeuerung
sind mehrere (vier oder mehr) solcher Dampferzeugungskreise erforderlich, von denen
jeder aus einer Anzahl einzelner Rohre zusammengesetzt ist, die in der Feuerung
so angeordnet sind, daß alle im wesentlichen den gleichen Betrag an Wärmeaufnahme
sowie im wesentlichen die gleiche Länge haben.
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Es ist schwierig und kostspielig, die Düsen in diesen üblichen Verteilern
unterzubringen, da es notwendig ist, jeden Verteiler mit zahlreichen Handlöchern
und entsprechenden Verschlüssen zu versehen. Bei Hochdruckanlagen hat sich herausgestellt,
daß mit Abdichtungsmaterial versehene Handlochverschlüsse nicht dicht bleiben, und
es ist daher notwendig, die Verschlußplattten an die Verteiler anzuschweißen. Während
des periodischen Auswaschens mit Säure ist es notwendig, die Drosseldüsen zu entfernen,
wobei alle diese Verschlüsse für die Handlöcher an der Schweißnaht aufgetrennt und
abgenommen werden müssen, was bei der sehr großen Anzahl viele Arbeitsstunden erfordert
und die Zeitdauer verlängert, während deren die Anlage stillgelegt ist.
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Es ist auch bereits bekanntgeworden, das Umlaufsystem für Zw angumlaufkessel
in der Weise anzuordnen, daß das Wasser, welches einen besonderen Bereich der Dampf-ZVasser-Trommel
mittels der Fallrohre verläßt, über die Dampferzeugungsrohre in denselben Bereich
dieser Trommel zurückgeführt wird. Da diese Anordnung kein Mischen des Kesselwassers
von der einen Seite des Kessels zu der anderen zuläßt, besteht die Gefahr, daß sich
Schlamm an unerwünschten Stellen der Anlage absetzt.
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Es ist bei Dampferzeugungsanlagen grundsätzlich bekannt, den unteren
Verteiler als Trommel auszubilden.
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß bei einem Zwangumlaufdampferzeuger
mit mehreren jeweils aus vielen Einlaßdiisen versehenen Verdampfungsrohren bestehenden
Dampferzeugungskreisen und mit einer Verteilereinrichtung zum Verteilen von Wasser
in die Rohre die Verteilereinrichtung eine Trommel mit so großem Durchmesser ist,
daß in sie die Verdampfungsrohre von mehr als einem Dampferzeugerkreis einmünden.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dar, und zwar zeigt Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch einen. modernen Dampferzeuger
mit Zwangumlauf, der am Boden der Feuerung mit einer Verteilereinrichtung versehen
ist, welche als Trommel ausgebildet ist, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in
Fig. 1 und veranschaulicht die Verbindung der Rohre, welche die vier Darnpferzeugungskreise
bilden, mit der Verteilertrommel, Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 in Fig.
2 durch die Verteilertrommel und veranschaulicht die in der Umfangsrichtung verlaufende
Anordnung der vier einzelnen Reihen der Dampferzeugungsrohre, Fig. 4 eine schaubildliche
Ansicht der Trommel für die Rohrmündungen und eines Teiles einer jeden der vier
Reihen der damit verbundenen Dampferzeugungsrohre, Fig. 5 einen im vergrößerten
Maßstab dargestellten Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 1 und veranschaulicht die
Verbindung der Dampf-Wasser-Trommel mit den Umlaufpumpen und deren Verbindung mit
der Verteilertrommel.
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Der in Fig. 1 dargestellte Hochdruck-Dampferzeuger weist einen hohen
Feuerraum mit rechteckigem Querschnitt auf, an den an seinem oberen Ende ein waagerechter
Gaskanal 4 und daran ein lotrecht absteigender Gaskanal 6 angeschlossen ist, welcher
zu einem Luftvorwärmer 14 führt. Der Feuerraum 2 wird beispielsweise durch mehrere
Brenner 8 befeuert, welchen über Kanäle 12 Kohlenstaub von Mühlen 10 zugeleitet
wird. Vorerwärmte Luft wird
unter Druck mittels eines Gebläses (nicht
dargestellt) eingeführt, welches die Luft durch den Vorwärmer 14 und durch Kanäle
16 hindurch in den Feuerraum an mehreren Stellen zuführt; eine derartige Einführung
gewährleistet ein vollständiges Verbrennen des durch die Brenner 8 zugeführten .Brennstoffes.
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Die Wandungen sowie der Boden und die Decke des Feuerraumes sind mit
Dampferzeugungsrohren 18 ausgekleidet. Bei dem dargestellten Dampferzeuger sind
benachbarte Rohre 18 aneinandergeschweißt (mittels nicht dargestellter Abstandsstücke),
um eine starre, druckwiderstandsfähige metallene Innenfläche für den Feuerraum zu
bilden. Die Erfindung ist auch bei Kesselfeuerungen zu verwirklichen, bei denen
die Rohre nicht aneinandergeschweißt, sondern zu Wandungen anderer Art und Ausbildung
angeordnet sind.
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Die Dampferzeugungsrohre 18 sind an ihren unteren Einlaßenden mit
einer Verteilertrommel 20 und an ihren oberen Auslaßenden mit Sammlern 22 verbunden.
Die Sammler 22 sind über Leitungen 23 mit einer Dampf-Wasser-Trommel 24 verbunden,
welche neben dem oberen Ende des Feuerraumes angeordnet ist. Mehrere Fallrohre 25a,
25b, 25c und 25 d (Fig. 6) führen von der Dampf-Wasser-Trommel 24 nach unten, und
sie sind an ihren unteren Enden an die Einlaßöffnungen der Umlaufpumpen 26, 27 und
28 angeschlossen, deren Auslässe an die Trommel 20 angeschlossen sind, wodurch ein
Flüssigkeitsumlauf vervollständigt wird, über den die Pumpen arbeiten, damit das
Kesselwasser in folgender Weise umläuft: Von der Dampf-Wasser-Trommel 24 durch die
Fallrohre 25a, 25b, 25c, 25d sowie durch die Pumpen 26, 27 und 28
hindurch in die Verteilertrommel20 hinein, durch die Dampferzeugungsrohre 18 hindurch
in die Sammler 22 und durch die Leitungen 23 hindurch zurück in die Dampf-Wasser-Trommel
24.
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Der dargestellte Dampferzeuger nach Fig. 1 weist in dem lotrecht absteigenden
Gaskanal 6 einen Röhrenvorwärmer 29 und einen Vorüberhitzer 30 auf. In dem waagerechten
Gaskanal 4 sind ein Endüberhitzer 32 sowie ein Zwischenüberhitzer 34 angeordnet,
der aber (mit Bezug auf die Strömung der heißen Verbrennungsgase) in absteigender
Strömung zu dem Endüberhitzer 32 angeordnet ist. In dem Röhrenvorwärmer oder Speisewasserv
orwärmer 29 wird das Speisewasser vorgewärmt, bevor es aufwärts durch die Rohre
29a hindurch in den Sammler 33 und dann über die Leitungen 35 in die Dampf-Wasser-Trommel
24 gelangt. Der Vorüberhitzer 30 erhält mittels Leitungen 36 und der Verteiler 38
a, 38 b und 38 c gesättigten Dampf von der Dampf-Wasser-Trommel 24 und ist über
Leitungen 40 (von denen nur eine dargestellt ist) mit dem Endüberhitzer 32 verbunden,
worauf der Dampf mittels geeigneter Rohre, beispielsweise der Rohre 42 und 44, zu
den Verbrauchsstellen geführt wird. Der Zwischenüberhitzer 34 ist an Leitungen 46
und 48 angeschlossen und ist über Rohre, beispielsweise die Rohre 50 und 52, mit
den Verbrauchsstellen verbunden.
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Alle obenerwähnten Wärmeaustauscheinrichtungen sowie die Dampf-Wasser-Trommel
24, der Feuerraum 2 einschließlich der Dampferzeugungsrohre 18 und der Verteilertrommel
20 werden oben am Gerüst 56, welches vorzugsweise aus Stahl und Beton gefertigt
wird, über Hängeeisen 54 aufgehängt. Durch diese Aufhängung wird die Relativbewegung
der einzelnen Teile des Dampferzeugers verringert.
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Beim normalen Betrieb des Dampferzeugers wirken die Pumpen 26, 27
und 28 dahin, das Kesselwasser in Umlauf zu versetzen. Die heißen Verbrennungsgase,
welche durch Verbrennen des durch die Brenner 8 zugeführten Brennstoffes entstehen,
strömen innerhalb des Feuerraumes 2 nach oben und geben einen Teil ihrer Wärme an
das durch die Rohre hindurchströmende Wasser ab, wobei ein Teil dieses Wassers in
Dampf umgewandelt wird, der sich in dem oberen Teil der Dampf-Wasser-Trommel 24
ansammelt und zum Überhitzer 30 weitergeleitet wird. Von dem Feuerraum 2 gelangen
die heißen Verbrennungsgase in den Gaskanal 4 und dann durch den Gaskanal 6 nach
unten durch den Luftvorwärmer 14 hindurch in einen Schornstein (nicht dargestellt),
so daß ein weiterer Teil der in ihnen enthaltenen Wärme an die verschiedenen Wärmeaustauscheinrichtungen
abgegeben wird, die in den Gaszügen untergebracht sind.
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Wie oben auseinandergesetzt, ist es bei Kesseln mit Zwangumlauf üblich,
einen besonderen Verteiler für einen jeden Dampferzeugungskreislauf zu verwenden.
Diese Verteiler werden neben dem Boden der Feuerung angebracht, und ein jeder ist
verhältnismäßig klein. so daß zahlreiche Handlöcher erforderlich waren, um einen
Zutritt zu den einzelnen Rohrmündungen zu erhalten.
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Infolge der Benutzung einer Verteilertrommel 20 kommt nach der Erfindung
der Bedarf für diese zahlreichen Verteiler mit ihren Nachteilen in Fortfall. Eine
solche Trommel 20, die beim Ausführungsbeispiel aus zwei halbzylindrischen Schalen
besteht, welche durch Schweißung miteinander verbunden sind, ist neben dem Boden
der Feuerung 2 angeordnet, und mit ihr sind die Rohre aller Dampferzeugungskreisläufe
des Dampferzeugers verbunden. Diese Anordnung geht aus den Fig. 2 und 4 hervor.
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Da alle Rohre, welche eine einzelne Seite des Feuerraumes auskleiden,
annähernd die gleiche Wärmeaufnahme aufweisen und annähernd von gleicher Länge sind,
sei angenommen, daß diese Rohre den oben beschriebenen Dampferzeugungskreislauf
bilden. Der Dampferzeuger nach Fig. 1 hat daher, wenn eine Bauart mit einem Feuerraum
nach Fig. 2 benutzt wird, vier Dampferzeugungskreisläufe, nämlich a) Rohre 18a,
welche die Vorderwand des Feuerraumes 2 auskleiden und den einen dieser Kreise darstellen,
b) Rohre 18 b, welche die eine Seitenwand des Feuerraumes 2 auskleiden und den anderen
Kreis darstellen, c) Rohre 18 c, welche die andere Seitenwand auskleiden und den
dritten Kreis darstellen, und d) Rohre 18d, welche die Hinterwand des Feuerraumes
auskleiden und den vierten Kreis darstellen.
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Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, sind die Rohre dieser vier Kreise,
a), b), c), d) an die Verteilertrommel 20 in vier Längsreihen angeschlossen, die,
wie dargestellt, in der Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegen. Um einen
störenden Eingriff zu vermeiden, verlaufen die Rohre 18b, 18c und
18d
zuerst von der Verteilertrommel 20 nach oben und dann in verschiedenen
Höhenlagen waagerecht zu ihren Wänden des Feuerraumes. Die Rohre 18 d, die von der
Trommel 20 zu der hinteren Wand des Feuerraumes verlaufen, bilden für diese einen
gekühlten Boden und sind außerdem so angeordnet, daß in diese in Boden eine Öffnung
58 für das Abziehen von Asche u. dgl. gebildet wird. Die Rohre 18 d und 18
a
sind längs der Innenfläche des oberen Teiles des Feuerraumes 2 bis annähernd
zu deren Mitte einwärts gerichtet, an welcher Stelle-sie mit einem Sammler 22 verbunden
sind; diese Rohre bilden somit 'für den oberen Teil des Feuerraumes eine wassergekühlte
Fläche.
Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Verbindung aller den Dampf
erzeugenden Rohre 18a, 18b, 18c, 18d
finit einer gemeinsamen Trommel 20 wird
dadurch erreicht, daß diese Trommel im Querschnitt beträchtlich größer als bei üblichen
einzelnen Verteilern ist, an die bisher die einzelnen Rohrumlaufgrupppen einzeln
angeschlossen waren, wodurch innerhalb der Trommel genügend Raum geschaffen wird,
um eine verhältnismäßig geringe Geschwindigkeit des während des Betriebes des Dampferzeugers
strömenden Wassers aufrechtzuerhalten und das Befahren der Trommel durch jedes der
an jedem Ende vorgesehenen Mannlöcher 60 zu ermöglichen (diese Mannlöcher werden
durch Deckel 61 abgeschlossen). Es ist also nicht mehr notwendig, in der
Trommelwand zahlreiche Handlochöffnungen vorzusehen, um einen Zutritt zu den einzelnen
Rohrmündungen zu erhalten; statt dessen können die einzigen Öffnungen, die für den
erforderlichen Zutritt zu dem Trommelinnern nötig sind, mit Vorteil auf zwei am
Ende der Trommel angeordnete Mannlöcher 60 beschränkt werden.
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Die längs verlaufenden Reihen der Rohre 18 a, 18 b, 18c und 18d ragen
radial durch die Wand der Tronirne120 hindurch, wobei jedes Rohr an der Trommel
angeschweißt und an seinem inneren Ende mit einem verengenden Teil in Form einer
Düse versehen ist.
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Die Größe der Öffnung für jedes Rohr 18 ist so bestimmt, daß ein im
wesentlichen gleicher Umlauf in allen Dampferzeugungsrohren erhalten wird, die bei
einem vollständigen Kessel benutzt werden. Die Rohre 18 a, 18 c und 18
d erhalten daher Düsen, welche Öffnungen von unterschiedlicher Größe haben.
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Um zu verhindern, daß Fremdkörper, die von den Pumpen 26, 27, 28 in
die Trommel 20 eintreten, die erwähnten Düsen verstopfen, sind Siebe vorgesehen,
um jeden Fremdkörper auszuscheiden, bevor er diese Mundstücke erreichen kann. Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel weisen diese Siebe zwei im allgemeinen halbzylindrische,
durchlöcherte Teile 72 und 73 auf, die in der Trommel 20 (Fig.3), und zwar in Längsrichtung
verlaufen, wobei der Teil 72 die Einlaßenden der Dampferzeugungsrohre 18c und
18b
umgibt, während der Teil 73 die Einlaßenden der Dampferzeugungsrohre 18
a und 18 d umgibt. Die einzelnen Löcher in diesen Siebteilen (Fig.7) haben
einen Durchmesser von etwa 4,7 mm und sind demzufolge beträchtlich kleiner als die
geschützten Offnuligen in den Rohrdüsen.
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Bei Kesseln mit Zwangumlauf ist es üblich, jedes Fallrohr mit einer
einzelnen Umlaufpumpe zu versehen und eine besondere Pumpe als Speisepumpe vorzusehen.
Dies hat oft ein Zusammenballen der im Kesselwasser vorhandenen Unreinigkeiten an
verschiedenen waagerechten Stellen des Kessels zur Folge; denn ein Vermischen des
umlaufenden Wassers von der einen Kesselseite zu der anderen war nicht vorgesehen.
Bei dem dargestellten Dampferzeuger nach Fig. 1 ist eine besondere Vorkehrung getroffen,
um ein gründliches Vermischen des umlaufenden Wassers von der einen Kesselseite
zu der anderen herbeizuführen.
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Die Fallrohre 25 a, 25 b, 25 c und 25 d reichen von
der Dampf-Wasser-Trommel 24 bis zu einer Rohrleitung 82 herab. An diese Rohrleitung
82 sind die Pumpen 26, 27 und 28 angeschlossen, wobei ein Absperrschieber 83 in
einem jeden Pumpenanschluß angebracht ist, um die Pumpe erforderlichenfalls abzusperren.
Der Druckstutzen jeder Pumpe 26, 27, 28 ist mit der Verteilertrommel 20 so verbunden,
daß das von jeder Pumpe geförderte Wasser in die Trommel 20 nicht in der Nähe der
betreffenden Pumpe, sondern an einer in der Längsrichtung der Trommel weiter seitlich
liegenden Stelle eingeführt wird.
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Zu diesem Zweck verlaufen Leitungen 26 a und 26 b, die den Druckstutzen
der Pumpe 26 mit der Trommel 20 verbinden, nach rechts (Fig. 5), so daß das voll
der Pumpe 26 kornmelide Wasser, welches von dem linken Ende der Dampf-Wasser-Trommel
24 (über die Fallrohre 25 a und 25 b) entnommen wird, nach dem rechten Ende
der Trommel 20 geführt wird. Die Leitungen 27a und 27b, welche den Druckstutzen
der Pumpe 27 mit der Trommel 20 verbinden, erstrecken sich nach links und nach rechts,
so daß von der Pumpe 27 kommendes Wasser, welches von dem mittleren Teil der Trommel
24 (über die Fallrohre 25b, 25c) entnommen wird, nach dein linken und rechten Ende
der Trommel zu befördert wird. Die Leitungen 28a und 28b, welche den Druckstutzen
der Pumpe 28 mit der Trommel 20 verbinden, erstrecken sich nach links, so daß das
voll der Pumpe 28 kommende Wasser, welches dem rechten Ende der Trommel 24 (über
die Fallrohre 25 c und 25 d) entnommen wird, dem linken Ende der Trommel
20 zugeführt wird. Jede der Leitungen 26a, 26b, 27a, 27b, 28a, 28b ist mit
einem Rückschlagventil 84 versehen, welches ein Zurückströmen durch die Pumpen 26,
27, 28 hindurch verhindert. Durch dieses sich kreuzende Rohrsystem wird eine innige
Vermischung des umlaufenden Wassers von der einen Kesselseite zu der anderen jederzeit
erzielt, wodurch gewährleistet ist, daß keine ="lnsamnilung aufgelöster, fester
Stoffe und anderer Unreinigkeiteil an einer waagerecht liegenden Stelle des Kessels
eintritt.
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Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß geinäß der Erfindung
ein Dampferzeuger mit Zwangtuiilauf zusammen mit einer Verteilertromme120 zur Verwendung
kommt, welche einen ausreichenden Durchmesser hat, um eine verhältnismäßig langsame
Strömung des Umlaufwassers durch diese Trommel hindurch zu gewährleisten und das
Einsteigen in das Innere der Trommel zu ermöglichen. Infolge dieser Anordnung wird
eine Anzahl bedeutsamer Vorteile gegenüber bisher bekannten Kesseln mit Zwangumlauf
erreicht.
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Zu diesen Vorteilen gehören: Schaffung einer Klärkammer, d. h. der-
Boden der Mundstücktrommel, in der in der Schwebe befindliche feste Teilchen sich
in großer Menge ansammeln können, ohne den normalen Betrieb der Anlage zu stören,
und von der ein Entfernen infolge der in der Trommel vorgesehenen Mannlöcher 60
leicht vorgenommen werden kann; Gewährleistung dafür, daß die in das Kesselwasser
zwecks dessen Behandlung eingeführten Chemikalien genügend Zeit haben, um zu wirken
und sich mit diesem Wasser gründlich zu vermischen, bevor es in die Dampferzeugungsrohre
eintritt; besserer und schnellerer Zutritt zu den Düsen und Sieben mit Rücksicht
auf eine Erneuerung oder Besichtigung, Beseitigung der angeschweißten Handlöcher,
die in den Zuleitungskammern der bisherigen Bauart notwendig waren; Schaffung einer
wirtschaftlicheren Bauart des Gehäuses und der Isolierung an dem unteren Teil der
Feuerung, wodurch die Anbringung aller Düsen in einer einzigen Trommel 20 möglich
gemacht wird, sowie .eine Verminderung des Lagerungsproblems, da die einzelne Verteilertrommel
20 leichter anzubringen ist als die zahlreichen Dampf- bzw. Wasserkammern, die bisher
für die einzelnen Verdampfungskreisläufe (wie beispielsweise 18 a, 18
b, 18 c und 18 d) notwendig waren.
Ferner ist eine
Anlage mit Zwangumlauf und mit einer Verteilertrommel geschaffen, welche mit der
Dampf-Wasser-Trommel in der Weise verbunden ist, daß ein zwangläufiges Vermischen
des umlaufenden Wassers von der einen Kesselseite zu der anderen gewährleistet ist.