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Einrichtung an einem Durchlauf-Dampferzeuger mit Nebenheizfläche Die
Erfindung bezieht sich auf einen Durchlauf-Dampferzeuger mit Nebenheizfläche, die
in üblicher Weise an den wasserführenden Teil des Kessels angeschlossen ist. Bekanntlich
dienen Nebenheizflächen dazu, temperaturmäßig ein Abbild der im Kessel entstehenden
Verhältnisse zu schaffen, um von den mit Hilfe der Nebenheizfläche ermittelten Temperaturwerten
Steuerimpulse für die Kesselregelung herzuleiten.
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Es hat sich nunmehr herausgestellt, daß das mit der Nebenheizfläche
erzielbare Wärmeabbild des Kessels nur für ganz bestimmte Belastungswerte des Kessels
oder nur innerhalb eines engen Lastbereiches mit hinreichender Genauigkeit Proportionalität
mit den tatsächlichen Verhältnissen im Kessel aufweist. Die Kennlinie der Nebenheizfläche
ist viehnehr belastungsabhängig. Bei sinkender Kesselleistung zeigt die Nebenheizfläche
einen höheren Temperaturwert, als der verringerten Kesselleistung entspricht. Dies
bedeutet, daß man zur Konstanthaltung der Frischdampftemperatur bei kleiner Kesselbelastung
eine höhere Temperatur der Nebenheizfläche zugrunde legen muß. Das Ansteigen der
Temperaturen in der Nebenheizfläche bei verringerter Kessellast ist darauf zurückzuführen,
daß mit der Zurücknahme der Speisewasserförderung auch der Speisewasserdruck und
damit die Druckdifferenzen in den einzelnen Rohrleitungsabschnitten zurückgehen,
demzufolge also die Geschwindigkeit des die Nebenheizfläche durchströmenden Arbeitsmittels
verringert und dementsprechend die spezifische Wärmeaufnahme des Arbeitsmittels
vergrößert wird. Die Nebenheizfläche zeigt dann eine erhöhte Temperatur an, obgleich
die Temperaturen im Kessel selbst zurückgehen. Auf diese Weise gibt die Nebenheizfläche
ein falsches Abbild des Kesselzustandes.
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Dazu kommt noch eine weitere Erscheinung, die sich um so stärker bemerkbar
macht, je höher die Regenerativvorwärmung getrieben wird. Bei Verwendung von Nebenheizflächen
in Anlagen mit Regenerativ-Hochdruckvorwärmern ist bereits die Temperatur des Wassereintritts
in der Nebenheizfläche belastungsabhängig, weil nämlich bei fallendem Dampfbedarf
der Turbine die Dampfzufuhr zu den Regenerativvorwärmern verstärkt wird und damit
die Temperatur des die Nebenheizfläche durchströmenden Arbeitsmittels ansteigt.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Erzielung einer weitgehend
von der Belastung unabhängigen Kennlinie der Nebenheizfläche Maßnahmen anzuwenden,
um bei geringen Kesselbelastungen die Durchströmung der Nebenheizfläche zu fördern.
Dabei geht es zum mindesten darum, den der Nebenheizfläche zukommenden Anteil der
Gesamtströmung aufrechtzuerhalten oder bei Schwachlastbetrieb mit einer erhöhten
Durchströmung durch die Nebenheizfläche zu arbeiten. Um eine solche Förderung des
Durchlaufes herbeizuführen, ist daran gedacht worden, im Anschluß an die Nebenheizfläche
einen möglichst hoch und möglichst steil ansteigenden Rohrstrang anzuschließen,
in welchem durch den natürlichen Auftrieb des erwärmten Wassers die gewünschte Strömung
entsteht. Man ist dabei gezwungen, diesen nach oben führenden Rohrstrang an einen
möglichst hoch im Kessel angeordneten wasserführenden Sammler einmünden zu lassen,
oder muß, wenn man an einen tief im Kessel einmündenden Vereinigungspunkt zurückgehen
muß, eine Oberflächenkühlung anwenden, so daß das auf diese Weise gekühlte Wasser
durch seine größere Schwere strömungsbegünstigend wirkt.
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Bei vielen Kesselanlagen bieten aber diese geschilderten Maßnahmen
konstruktive Schwierigkeiten. Vielfach läßt es sich nicht oder nur schwer vermeiden,
daß der Sammler, von dem die Zuführung zur Nebenheizfläche abzweigt, und der Sammler,
in dem sich das Wasser der Nebenheizfläche wieder mit dem Kesselwasser vereinigt,
tiefer liegen als die Nebenheizfläche. Das spezifische Gewicht des Wassers in der
steigend verlegten Zuleitung ist wegen der Aufwärmung des Wassers in der Nebenheizfläche
größer als in dem abwärts führenden Strang. Dadurch wird der statische Druck in
der Steigleitung stärker abgebaut als in der Rückführung wieder aufgebaut, und es
verbleibt eine statische Druckdifferenz, die keinen
gleichbleibenden
Wert aufweist. Die Druckdifferenz wird um so geringer, je kleiner die Kessellast
ist.
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Dieser Vorgang wird noch durch den Umstand' unterstützt, daß, wenn
erst einmal eine Verringerung des Durchflusses eingeleitet ist, in der geschilderten
Weise eine höhere Aufwärmung in der Nebenheizfläche auftritt. Die Abführungsleitung
der Nebenheizfläche führt also dann Wasser von erhöhter Temperatur, das sich einer
abwärts gerichteten Strömungstendenz stärker widersetzt. Je weiter die Kesselleistung
absinkt, um so geringer wird also der Durchfluß durch die Nebenheizfläche und um
so größere Temperaturwerte treten an ihr auf. Die Folge davon sind Fehlimpulse für
die Kesselregelung, je geringer die Kesselleistung wird. Abgesehen von der Fehlmessung
und der damit verbundenen fehlerhaften Impulsgabe zur Steuerung der Kesselregelung
entsteht aber auch noch der Nachteil, daß es zu Unstabilitäten im Strömungsverlauf
kommen kann, so daß bei Unterschreitung einer gewissen Last in der Nebenheizfläche
Dampfbildung hervorgerufen wird und die Strömung aussetzt. Dadurch wird die Nebenheizfläche
unmittelbar gefährdet, da dann keine ausreichende Kühlung mehr vorhanden ist und
die Nebenheizfläche meist an einer Stelle im Kessel angebracht ist, an denen sie
solchen Beanspruchungen nicht gewachsen ist.
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Diese Schwierigkeiten werden um so bedeutsamer, je tiefer die Abzweig-
und Vereinigungsstellen der Zu- und Abführungsleitungen der Nebenheizfläche im wasserführenden
Teil des Kessels liegen. Hier setzt nun die Erfindung ein. Die Erfindung besteht
darin, daß bei einer derartigen Anordnung eine die Nebenheizfläche umgehende, möglichst
hoch gelegene Leitung vorgesehen ist, welche eine Drosseleinrichtung enthält oder
selbst als Drosseleinrichtung ausgebildet ist, wobei die Drosseleinrichtung derart
eingestellt oder einstellbar ist, daß bei einem vorgegebenen Schwachlastwert des
Kessels noch mit Sicherheit der den Nebenheizflächendurchsatz verkleinernde Wärmeauftrieb
in der Abführungsleitung praktisch beseitigt wird.
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Die Drosseleinrichtung ist um so wirksamer, je geringer die Drosselverluste
in den Zu- und Abführungsleitungen sind. Wenn zur Zuführung und Rückführung, wie
dies meist der Fall ist, Rohre verwendet werden, deren Weite erheblich größer ist
als der Innendurchmesser der Nebenheizflächenrohre, stellt der Reibungsdruckverlust
der Nebenheizfläche den überwiegenden Anteil des Geamtdruckverlustes dar.
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Verbindet man das Ende der Zuführung mit dem Anfang der Rückführung
durch ein Rohrstück, das als Drosselstrecke wirksam ist und beispielsweise Blenden
oder ein Drosselventil enthält, so fließt je nach Stellung des Ventils oller nach
Bemessung der Drosselblenden ein bestimmter Überbrückungsstrom unmittelbar aus der
Zuführung in die Rückführung. Durch die Einmischung des kalten Umgehungsstromes
in das heiße Wasser aus der Nebenheizfläche wird die Temperaturdifferenz zwischen
Zu- und Rückführung herabgesetzt und dadurch die statische Druckdiffew renz vermindert.
Es ist zweckmäßig, bei Inbetriebnahme des Kessels das Drosselorgan so einzustellen,
daß die in die Umgehungsleitung fließende Strömung ausreicht, um bei einem vorgegebenen
kleinsten Lastwert des Kessels noch mit Sicherheit eine Strömung durch die Nebenheizfläche
aufrechtzuerhalten und eine Gefährdung derselben zu vermeiden.
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Wenn der Wart der die Umgehungsleitung durch-' setzenden Strömung
ermittelt ist, kann man auf eme Verstellbarkeit verzichten und mit einer einfachen
Drosselstrecke arbeiten.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die
Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen
Teilen in vereinfachter, zum Teil schematischen" Darstellung.
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Mit l ist rein schematisch der Kessel hinsic seiner Rauehgasführung
versinnbildlichet. Die Nebenheizfläche ist mit 2 und eine Ekonomi?qu#,ächn mit 3
versinnbildlicht. Das Speisewasser tritt in Richtung des Pfeiles 4 in die Speiseleitung
5 eins, "Von. einem Sammler 6 zweigt die Zuführungsleitung, gux Nebenheizfläche
2 ab, welche an ihrem Ende mit einer Abführangsleitung 8 versehen ist. Die Einmündung
erfolgt in einem Sammler 9. Im Zuge der Speisewasser-Weiterleitung für den Kessel
ist"",:, eme Meßblende 10 vorgesehen. Zwei Ventile oder Droo#i," organe 11 und 12
liegen am. Eingang und Ausgang der Nebenheizfläche. ,.
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Die Umgehungsleitung 13 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
in möglichst großer Höhe an ,die Zuführung 7 und die Rückführung 8 angeschloßen;
Mit 14 ist ein Ventil oder ein anderes Drosselorgan` in der Umgehungsleitung 13
versinnbildlicht. ""