DE1132150B - Steig-Fallrohr-Verdampfersystem eines Zwangdurchlaufkessels - Google Patents

Steig-Fallrohr-Verdampfersystem eines Zwangdurchlaufkessels

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DE1132150B
DE1132150B DES53340A DES0053340A DE1132150B DE 1132150 B DE1132150 B DE 1132150B DE S53340 A DES53340 A DE S53340A DE S0053340 A DES0053340 A DE S0053340A DE 1132150 B DE1132150 B DE 1132150B
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DE
Germany
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boiler
riser
evaporator
register
pipes
Prior art date
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Pending
Application number
DES53340A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Rupprecht Michel
Dipl-Phys Elmar Kefer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/34Adaptations of boilers for promoting water circulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B29/00Steam boilers of forced-flow type
    • F22B29/06Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B29/00Steam boilers of forced-flow type
    • F22B29/06Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes
    • F22B29/061Construction of tube walls

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

  • Steig -Fallrohr -Verdampfersystem eines Zwangdurehlaufkessels Die Erfindung bezieht sich auf ein Steig-Fgllrohr-Verdampfungsregister für Zwangdurchlaufkessel. Bei Unterschreiten einer gewissen Kesselbelastung bleibt bei Zwangdurchlauf-Dampferzeugern bei beginnender Verdampfung die Strömung in denjenigen Steigrohren stehen, die am Sammler unten abgehen. Dadurch werden diese Rohre im oberen Teil nicht mehr genügend gekühlt und es besteht die Gefahr, daß sie zu Bruch gehen. Man war aus diesem Grunde bisher stets bestrebt, eine gewisse Mindestleistung bei der Dampferzeugung nicht zu unterschreiten. Bei Sammelsehienenkraftwerken pflegt man im allgemeinen bei Übergang auf Sehwachlastbetrieb den einen oder anderen Kessel völlig stillzusetzen und den Betrieb mit einem oder mehreren restlichen Kesseln aufrechtzuerhalten. Bei B1orkkraftwerken ist eine solche Betriebsweise nicht möglich, so daß man gezwungen ist, den Kessel mit kleiner Last zu fahren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei verminderter Kesselbelastung die Strömungsgeschwindigkeit dieser Steigrohre des Strahlungsverdampfers zu erhöhen, ohne daß dabei im Vollastbetrieb ein größerer Druckverlust des Kessels in Kauf genommen werden muß. Man könnte nämlich durch Verengung des Innendurchmessers der Rohre oder Wahl einer kleineren Parallelstrangzahl eine höhere Durchlaufgeschwindigkeit erzwingen und auf diese Weise das Teillastverhalten verbessern. Da der Druckverlust jedoch quadratisch mit der Geschwindigkeit steigt, würde die Pumpenleistung unzulässig erhöht werden.
  • Demgegenüber gestattet die Erfindung, sowohl eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit bei Teillast als auch einen geringen Druckverlust bei Vollast zu erreichen. Es ist an sich bereits ein Röhrendampferzeuger bekanntgeworden, bei dem der dampferzeugende Teil in zwei oder mehr Rohrsysteme unterteilt ist, welche mittels mindestens eines Umschaltorgans wahlweise parallel oder hintereinander geschaltet werden können. Die Anordnung von Umschaltventilen und ihre Betätigung ist aber nachteilig und erfordert eine dauernde überwachung des Kessels. Demgegenüber strebt die Erfindung an, ohne Verwendung beweglicher Teile selbsttätig eine Regelung in dem beschriebenen Sinne zu bewerkstelligen. Die Erfindung beruht auf dem Prinzip, daß bei Unterschreiten einer gewissen Kesselbelastung innerhalb der einzelnen Verdampferregister sich ein Naturumlauf dem Zwangdurchlauf überlagert.
  • Es ist an sich bereits bei einem Zwangumlaufkessel bekanntgeworden, bei bestimmten Betriebszuständen einen Naturumlauf zustande kommen zu lassen. Bei diesem bekannten Zwangumlaufkessel handelt es sich um einen Heißwasserkessel, der in Störfällen, nämlich wenn die Speisepumpe aussetzt, zu einem Naturlaufkessel wird, bei dem ein dem Zwangumlauf überlagerter Schwerkraftumlauf entsteht. Es sind weiterhin auch Naturumlaufkessel bekanntgeworden, bei denen der Umlauf mit kleiner werdender Belastung verstärkt wird.
  • Bei Naturumlaufkesseln kann man also dem größeren Umlauf einen kleineren Umlauf überlagern. Man kann auch bei Zwangumlaufkesseln den Zwangumlauf durch einen Naturumlauf überlagern. Weiterhin ist es auch bekanntgeworden, bei einem Zwangdurchlaufkessel bei bestimmten Betriebszuständen, z. B. beim Anfahren, einen Naturumlauf dadurch zustande kommen zu lassen, daß man von Wasser-Dampf-Trenngefäßen aus über entsprechende An-und Abfahrleitungen einen Umlauf zustande kommen läßt, der gewissermaßen einen überspeisten Zwangdurchlaufkessel charakterisiert. Diese Maßnahmen sind aber für einen wirtschaftlichen Schwachlastbetrieb ungeeignet, auch würde ein gesonderter Dampf-Wasser-Abscheider als größeres Trenngefäß notwendig, der im Bereich der Verdampferzone liegen muß.
  • Demgegenüber erfordert der Erfindungsgegenstand keinen nennenswerten zusätzlichen Aufwand, sondern nutzt die vorhandenen Verteiler und Sammler der einzelnen Steigrohr-Fallrohr-Register aus. Die Erfindung besteht darin, daß der jeweils obere Sammler von einzelnen oder allen Verdampferregistern mit dem unteren Verteiler entweder des gleichen Verdampferregisters oder eines jeweils im Durchlaufsinn des Arbeitsmittels stromaufwärts liegenden Verdampferregisters durch ein oder mehrere unbeheizte Rücklaufrohre verbunden ist und die Einläufe vom jeweils oberen Sammler in die Fallrohre mit Aufsteckhülsen zur Ausbildung eines Wasserstandes bei Teillasten versehen sind.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, die Verbindung des oberen Sammlers mit dem unteren Verteiler nicht des gleichen, sondern eines vorhergehenden Registers herzustellen. Dadurch wird ein den Zwangdurchlauf über mehr als ein einziges Steigrohr-Register hinweg überlagernder Naturumlauf möglich. Dies hat besondere Bedeutung für die Fälle, bei denen kleinere und größere Steigrohr-Fallrohr-Register räumlich so angeordnet sind, daß beispielsweise bei stark unterschiedlicher Höhenlage der Register ein überlagerter Naturumlauf über mehrere Register hinweg möglich und wünschenswert ist.
  • Durch diese Maßnahmen werden die folgenden Vorteile erreicht: Bei Überschreiten einer verhältnismäßig hohen Kesselbelastung hört die Fallströmung in den Rücklaufrohren allmählich auf und diese Rohre werden bei weiterer Laststeigerung zu Steigrohren. Hierdurch wird der Druckverlust des Verdampfersystems bei Vollast herabgesetzt, ohne den Schwachlastbetrieb zu gefährden, da bei Unterschreiten einer gewissen Belastung durch den einsetzenden Naturumlauf, d-. h. durch die dann abwärts gerichtete Strömung in den Rücklaufrohren, die Mindestgeschwindigkeit in den Steigrohren erhalten bleibt.
  • An Hand der vereinfachten Darstellung in der Zeichnung soll der Erfindungsgegenstand erläutert werden.
  • In den Fig. 1 und 2 ist ein Teilstück eines Verdampferregisters mit Steig-Fallrohrsystem veranschaulicht. Der unten liegende Verteiler ist mit 1, der oben liegende Sammler mit 2 bezeichnet. Mit 5 und 6 sind die mit den benachbarten Registern verbindenden Fallrohre bezeichnet. Die Fallrohre 5, welche zum einen Nachbarregister führen, sind im Innern des Sammlers 2 mit einer Aufsteckhülse 7 versehen, so daß sich in dem Sammler 2 ein Wasserstand auszubilden vermag, der es bei Unterschreitung einer gewissen Kesselbelastung begünstigt, daß in den Rücklaufrohren 8 ein Teil des flüssigen Arbeitsmittels vom Sammler 2 zum Verteiler 1 zurückströmt, so daß dadurch die Strömungsgeschwindigkeit in den Steigrohren erhöht wird. Die Anzahl der Rücklaufrohre kann so gewählt werden, daß beispielsweise auf je zehn Steigrohre ein Rücklaufrohr von allerdings vergrößertem Innendurchmesser vorgesehen ist. Bei geeigneter Bemessung der wirksamen Querschnitte ist es möglich, auf diese Weise zu erreichen, daß bei einer Kesselbelastung von 20 % der vollen Belastung die Strömungsgeschwindigkeit in den Steigrohren immer noch halb so groß ist wie die Geschwindigkeit bei Vollast, weil dann das Rücklaufrohr entsprechend große Wassermengen in den unteren Sammler zurückzuführen vermag. Bei überschreiten einer beispielsweise bei 90 % Kesselbelastung liegenden Dampfleistung hört die Fallströmung im Rücklaufrohr allmählich auf, so daß dieses Rohr dann infolge des steigenden Druckverlustes zwischen dem oberen und unteren Sammler zu einem Steigrohr wird. Hierdurch wird der Druckverlust des Verdampfensystems bei Vollast herabgesetzt, wobei auch die Strömungsgeschwindigkeit in den Steigrohren abnimmt. Auf diese Weise läßt sich die Strömungsgeschwindigkeit in den Steigrohren und damit der Druckverlust des Kessels im Normalbetrieb ohne Gefährdung des Schwachlastbetriebes herabsetzen, da bei Unterschreiten einer gewissen Belastung durch den einsetzenden Naturumlauf die Mindestgeschwindigkeit in den Steigrohren erhalten bleibt.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Steigrohr-Fallrohr-Verdampfer-Register eines Zwangdurchlaufkessels, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils obere Sammler (2) von einzelnen oder allen Verdampferregistern mit dem unteren Verteiler (1) entweder des jeweils gleichen Verdampferregisters oder eines jeweils im Durchlaufsinn des Arbeitsmittels stromaufwärts liegenden Verdampferregisters durch ein oder mehrere unbeheizte Rücklaufrohre (8) verbunden ist und die Einläufe vom jeweils oberen Sammler (2) in die Fallrohre (5) mit Aufsteckhülsen (7) zur Ausbildung eines Wasserstandes bei Teillasten versehen sind.
  2. 2. Register nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und der Querschnitt der unbeheizten Rücklaufrohre (8) so groß bemessen ist, daß bei Vollastbetrieb diese Rohre als Steigrohre wirksam sind und den Druckverlust des Kessels vermindern. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 927114, 723 860; schweizerische Patentschrift Nr. 156 858; Zeitschrift »Energie«, S. 151, vom 15. 5. 1954; M. Ledinegg, »Dampferzeugung«, Wien 1952, S.70,71.
DES53340A 1957-05-02 1957-05-02 Steig-Fallrohr-Verdampfersystem eines Zwangdurchlaufkessels Pending DE1132150B (de)

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NL223069A NL128057C (de) 1957-05-02 1957-12-09

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NL (1) NL128057C (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH156858A (de) * 1931-08-12 1932-08-31 Sulzer Ag Röhrendampferzeuger.
DE723860C (de) * 1936-10-18 1942-08-12 Herpen Co Kg La Mont Kessel Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von im Zwanglauf arbeitenden Roehrendampferzeugern
DE927114C (de) * 1952-07-16 1955-04-28 Heinrich Dr-Ing Vorkauf Heisswasserkessel fuer Zwangumlaufheizungsanlagen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH156858A (de) * 1931-08-12 1932-08-31 Sulzer Ag Röhrendampferzeuger.
DE723860C (de) * 1936-10-18 1942-08-12 Herpen Co Kg La Mont Kessel Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von im Zwanglauf arbeitenden Roehrendampferzeugern
DE927114C (de) * 1952-07-16 1955-04-28 Heinrich Dr-Ing Vorkauf Heisswasserkessel fuer Zwangumlaufheizungsanlagen

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NL128057C (de) 1970-02-16

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