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Heißdampfkühler Die Erfindung betrifft einen Heißdampfkühler mit einem
vom Heißdampf durchströmten Rohrbündel, das in einer Rohrplatte befestigt ist, die
ihrerseits mit einem das Heißdampfeintrittsrohr zentrisch umgebenden Dampfaustrittsrohr
verbunden ist.
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Die bei den heutigen Kesseln verwendeten Kühler müssen imstande sein,
den Dampf innerhalb großer Temperaturregelbereiche zu kühlen. Dadurch treten beispielsweise
bei einer Temperaturdifferenz zwischen Heißdampfeintritt und -austritt von 110°
C in dem unteren Kühlergehäuse Wärmespannungen von 35 kg/mm2 auf, während die Festigkeit
der verwendeten Werkstoffe oft nur 15 bis 20 kg/mm2 beträgt. Dieser Nachteil wurde
bisher dadurch beseitigt, daß hochwertige Werkstoffe aus Austenit verwendet wurden,
was zu einer Kostenerhöhung der Anlage führte, aber auch Spannungsrißkorrosionen
des austenitischen Werkstoffes nicht ganz verhindern konnte.
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Es ist bereits bekannt, den Kühlerkörper durch die Rohrplatte in eine
Heißdampfkammer und eine Wasser- bzw. Sattdampfkammer zu teilen. An der Grenze zwischen
Heißdampf und Wasser können bei dieser Ausführung bei großen Temperaturunterschieden
erhebliche Wärmespannungen auftreten. Da außerdem gerade an dieser gefährlichen
Stelle der Schlamm abgezogen werden muß, treten durch kleine, harmlos erscheinende
Spannungsrisse unter dem Schlammbelag häufig Korrosionen auf.
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Während bei der bekannten Konstruktion lediglich eine spannungsfreie
Rohrplatte geschaffen werden sollte, hat es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe
gestellt, die aufgetretenen Nachteile zu beseitigen und einen völlig spannungsfreien
Kühlerkörper zu schaffen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Rohrplatte über das Dampfaustrittsrohr
an dem Deckel des Kühlergehäuses befestigt ist. Zur Erzielung eines gleichmäßigen
Temperaturabbaues ist vor der Dampfeinlaßseite des Rohrbündels eine Dampfeinlaßkammer
mit Abstand von der Rohrplatte angeordnet. Weiterhin ist das Heißdampfeintrittsrohr
mit der daran anschließenden Dampfeinlaßkammer mindestens bis zum Stutzen des Dampfaustrittsrohres
von diesem und einer Dampfauslaßkammer umgeben. Eine weitere Maßnahme besteht darin,
die Dampfauslaßkammer und einen Teil des Dampfaustrittsrohres vom Kühlergehäuse
zu umgeben. Um Spannungsrißkorrosionen zu vermeiden, ist der Wasseraustritt als
Ringstutzen ausgebildet.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden eindeutige Ausdehnungsverhältnisse
sowohl an der Rohrplatte als auch im Kühlermantel und an den Haubenflanschen geschaffen,
so daß nirgends größere Material- oder Wärmespannungen auftreten. Da die Rohrplatte
mit dem Rohrbündel bis zum untersten Teil des Gehäusemantels ohne Berührungsfläche
mit diesem im Kühlergehäuse angeordnet ist, treten keine Spannungen auf. Die Rohrplatte
mit den Nadelrohren befindet sich in der Mitte des Kühlergehäuses und kommt somit
ebenfalls an keiner Stelle mit dem Gehäusemäntel in Berührung. Das durch die beiden
über der Rohrplatte angeordneten Wassereintrittsstutzen einströmende Kühlwasser
fließt über die Rohrplatte und kann am gesamten Umfang der Rohrplatte nach unten
strömen. Dadurch können sich an keiner Stelle Schlamm oder andere Rückstände aus
dem Kesselwasser ablagern, so daß der erfindungsgemäße Heißdampfkühler bei jedem
Betrieb korrosionsfest ist und bei normalen Temperaturen aus urlegiertem Werkstoff
gebaut werden kann.
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Gegenüber den bisher bekannten Anordnungen, die nur den Einbau einer
begrenzten Anzahl von Rohren zufließen oder es erforderlich machten, den Kühlermantel
groß zu bauen, lassen sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung etwa doppelt soviel
Rohre einbauen wie bisher. Trotzdem wird das Auftreten von Spannungen vermieden.
Durch den Einbau des erfindungsgemäßen Kühlers treten Kostenersparnisse dadurch
ein, daß eine Vergrößerung des Kühlers möglich ist, ohne zwei Kühler einbauen zu
müssen, da die obere Grenze der Baugröße der Kühlermantelnennweite bisher bei etwa
600 bis 700 mm Durchmesser lag. Die Verwendung von zwei Kühlern wurde notwendig,
da diese Maße nicht überschritten werden konnten, weil sonst die Dichtungen und
die Schweißnächte durch Spannungsrisse undicht wurden. Auch
der
Regelbereich war bei derartigen Kühlern begrenzt. Der erfindungsgemäße Kühler läßt
sich leicht und billig bauen, da der gesamte äußere Mantel mit den Verbindungsflanschen
nur für den niedrig temperierten Sattdampf ausgelegt zu werden braucht.
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Die Zeichnung stellt den Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
vereinfacht dar.
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Der Heißdampfkühler ist von einem Gehäuse 1 umgeben, an dessen höchster
Stelle sich der Brüdenaustritt 2 und an dessen Seite sich die Wassereintrittsstutzen
3 befinden. Das Gehäuse 1 ist durch den Deckel 4 verschlossen, der an seiner tiefsten
Stelle einen Wasseraustritt 5 aufweist, der auch als Ringschlitz ausgebildet sein
kann. Gehäuse 1 und Deckel 4 werden durch Flansche 6 und 7 unter Zwischenlegung
einer Dichtungsscheibe miteinander verbunden. Der Deckel 4 ist zentrisch vom Heißdampfeintrittsrohr
8 durchstoßen, das seinerseits vom Dampfaustrittsrohr 9 umgeben ist. Das Heißdampfeintrittsrohr
8 mündet in die Dampfeinlaßkammer 10, die durch Nippel 11 mit den in der Rohrplatte
12 befestigten Rohren des Rohrbündels 13 verbunden ist. Der über das Heißdampfeintrittsrohr
8 in die Dampfeinlaßkammer 10 strömende Dampf gelangt über die Nippel
11 in das Rohrbündel 13, tritt in die Dampfauslaßkammer 14 aus und gelangt
über das Dampfaustrittsrohr 9, welches das Heißdampfeintrittsrohr 8 kühlend umgibt,
zum Dampfaustrittsstutzen 15.
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Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß klare Temperaturverhältnisse
in sämtlichen Teilen des Kühlers vorliegen und daß insbesondere die Rohrplatte 12
an allen Stellen von Kühlwasser umgeben ist. Auch die thermische Ausdehnung des
Rohrbündels verursacht keine Schwierigkeiten, da es sich frei innerhalb des Kühlers
bewegen kann. Ebenso sind Korrosionserscheinungen ausgeschaltet, weil ein starker
kontinuierlich fließender Wasserstrom, bedingt durch die Kühlerschaltung, an allen
Teilen des Kühlers, insbesondere aber über der Rohrplatte, dafür sorgt, daß SchIammablagerungen
nicht auftreten können und Unreinigkeiten sofort nach der tiefsten Stelle des Kühlers,
dem Wasseraustritt 5, mitgerissen werden. Aus der Zeichnung ist weiterhin erkennbar,
daß sich bei gleicher Kühlergehäusegröße mehr Nadelrohre als bisher anordnen lassen.