DE1152424B - Naturumlaufkessel mit Strahlungsueberhitzer und Einrichtung zum Anfahren und Regeln des Kessels - Google Patents

Naturumlaufkessel mit Strahlungsueberhitzer und Einrichtung zum Anfahren und Regeln des Kessels

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DE1152424B
DE1152424B DEM45127A DEM0045127A DE1152424B DE 1152424 B DE1152424 B DE 1152424B DE M45127 A DEM45127 A DE M45127A DE M0045127 A DEM0045127 A DE M0045127A DE 1152424 B DE1152424 B DE 1152424B
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DE
Germany
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boiler
superheater
water
radiation
radiation superheater
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DEM45127A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Rudolf Fenzl
Siegfried Splett
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.)
MAN AG
Original Assignee
MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00Control systems for steam boilers
    • F22B35/02Control systems for steam boilers for steam boilers with natural convection circulation
    • F22B35/04Control systems for steam boilers for steam boilers with natural convection circulation during starting-up periods, i.e. during the periods between the lighting of the furnaces and the attainment of the normal operating temperature of the steam boilers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (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

  • Naturumlaufkessel mit Strahlungsüberhitzer und Einrichtung zum Anfahren und Regeln des Kessels Die Erfindung bezieht sich auf einen Naturumlaufkessel, bei dem zwischen der Speisepumpe und dem Strahlungsüberhitzer eine Umgehungsleitung besteht, durch die unter Umgehung von Vorwärmer, Verdampfer und Kesseltrommel Wasser von der Speisepumpe zum Strahlungsüberhitzer gefördert werden kann. Durch diese Anordnung wird bewirkt, daß während des Anfahrens der Strahlungsüberhitzer ständig durch das strömende Wasser gekühlt ist. Der Strahlungsüberhitzer kann daher auch beim Anfahren einer hohen Rauchgastemperatur und damit einer großen Feuerleistung ausgesetzt werden.
  • Es ist bekannt, beim Anfahren den Strahlungsüberhitzer mit Wasser zu füllen, wobei außerdem noch durch eine besondere Umwälzpumpe eine Wasserströmung im Strahlungsüberhitzer erzeugt werden kann. Diese bekannten Schutzmaßnahmen haben aber den Nachteil, daß nach dem Anfahren der Überhitzer entwässert werden muß, wobei die Feuerleistung zurückgenommen bzw. das Feuer kurzzeitig gelöscht werden muß. Diese Maßnahmen bedeuten ebenfalls eine Verlängerung der Anfahrzeit. Außerdem sind die erforderlichen Einrichtungen sehr aufwendig.
  • Ein weiterer Nachteil. bei den bekannten Naturumlaufkesseln für hohen Druck besteht darin, daß die Siederohre im unteren Teil des ersten Rauchgaszuges angeordnet sind, während sich im oberen Teil des ersten Rauchgaszuges der Strahlungsüberhitzer befindet. Da die Kesseltrommel in der Höhe des oberen Endes des ersten Rauchgaszuges angeordnet ist, sind lange, unbeheizte Steigrohre erforderlich.
  • Weiterhin ist eine Einrichtung zum Schutz des Überhitzers während der Anheizperiode bekannt, bei der ein Teilstrom von Speisewasser durch den überhitzer geleitet wird. Infolge des geringen zur Verfügung stehenden Druckgefälles zwischen der Speisepumpe und der Untertrommel kann aber nicht genügend Wasser durch den überhitzer geleitet werden. Es ist also bei großer Feuerleistung eine ausreichende Kühlung der vordersten Überhitzerschlangen nicht mit Sicherheit gewährleistet. Auch ist in die Umgehungsleitung keine Heizfläche eingeschaltet.
  • Ferner ist ein Verfahren zum Betrieb von Zwangdurchlaufdampferzeugern bekannt, bei dem unter Umgehung des Verdampfers Wasser von der Speisepumpe in den überhitzer gefördert werden kann, wobei dieses Wasser vor Durchströmen der Umgehungsleitung eine von den Rauchgasen beheizte Heizfläche durchströmt. Eine vom Hauptstrom nicht durchflossene eigene Heizfläche in der Umgehungsleitung ist jedoch nicht vorhanden. Dieses Verfahren enthält den gegenüber dem Erfindungsvorschlag unterschiedlichen Grundgedanken, die Druckschwankungen bei vermehrter und verminderter Dampfentnahme möglichst zu verringern.
  • Außerdem ist für ein Verdampfungsheizsystem eines Röhrendampferzeugers bereits bekannt, von einem Speiseflüssigkeitsbehälter aus über eine Umgehungsleitung zusätzliches Arbeitsmittel in das Rohrsystem zu führen, wobei Vorwärmung dieses Arbeitsmittels vorgesehen ist. Hier ist jedoch weder ein Strahlungsüberhitzer noch vor diesem die Einführung der Umgehungsleitung in den Hauptstrom, noch die Abnahme einer Temperatur-Meßgröße für die Kesselregelung aus der Vorwärmstrecke der Umgehungsleitung vorgesehen.
  • Schließlich sind Anweisungen für das Anfahren von Naturumlauf-Hochdruckkesseln bekanntgeworden, deren System Einspritzstellen im Strahlungsüberhitzer und damit Verbindungsleitungen zwischen Speisepumpe und Stellen innerhalb des Strahlungsüberhitzers unter gleichzeitiger Umgehung der Kesseltrommel aufweist. Hier treten jedoch in nachteiliger Weise höchste Rohrwandtemperaturen an der stärkstbeheizten Stelle des Vorüberhitzers auf. Ferner fehlt auch hier eine eigene Heizfläche in der Umgehungsleitung.
  • Schließlich sind für Zwangdurchlaufkessel auch schon Umgehungsleitungen bekannt, in die eine von der Flamme bzw. den Rauchgasen beheizte Heizfläche eingeschaltet ist, wobei diese zumindest teilweise im Gebiet der höchsten Rauchgastemperatur angeordnet und mit Einrichtungen zum Abnehmen einer Temperatur-Meßgröße für die Kesselregelung versehen ist. Diese Umgehungsleitungen münden jedoch nicht vor dem Strahlungsüberhitzer in den Hauptstrom des Arbeitsmittels und sind für den Schutz von Heizflächen beim Anfahren des Kessels weder geeignet noch vorgesehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Naturumlaufkessel mit Strahlungsüberhitzer mit einer Einrichtung zu versehen, die ein schnelles Anfahren des Kessels ermöglicht, ohne daß die vorstehend angegebenen Nachteile auftreten, und die eine bei Änderungen des Wärmeangebots frühzeitig sich ändernde Meßgröße für die Kesselregelung liefert.
  • Hierzu ist vorgesehen, daß die Umgehungsleitung, im Strömungssinn des Arbeitsmittels gesehen, unmittelbar vor dem Strahlungsüberhitzer in den Hauptstrom des Arbeitsmittels einmündet und in sie eine von der Flamme bzw. den Rauchgasen beheizte Heizfläche eingeschaltet ist, die zumindest teilweise im Gebiet der höchsten Rauchgastemperatur angeordnet und mit Einrichtungen zum Abnehmen einer Temperatur-Meßgröße für die Kesselregelung versehen ist. »Unmittelbar vor dem Strahlungsüberhitzer« soll hierbei nicht besagen, daß nicht ein Stück Dampfleitung und Sammler od. dgl. zwischen Einmündungsstelle der Umgehungsleitung und Strahlungsüberhitzer vorhanden sein können. Wesentlich ist nur, daß nicht z. B. ein Berührungs-Vorüberhitzer noch zwischen Einmündungsstelle und Strahlungsüberhitzer sich befindet.
  • Die Schwierigkeiten bei all den bekannten Kesselsystemen mit Strahlungsüberhitzern, und zwar die Wasserfüllung des Strahlungsüberhitzers und das Entleeren desselben vor dem Hochfahren, der Anbau einer besonderen Umwälzeinrichtung mittels separater UmwäIzpumpe, das jeweilige Anpassen der Feuerraumleistung bei nicht mit Wasser gefüllten Strahlungsüberhitzern und die damit verbundene lange Zeitdauer des Anfahrvorganges, die Gefahr von Abschreckvorgängen, wie sie beim Naßanfahren häufig beobachtet werden und schließlich die Gefahr einer übermäßig großen Feuerraumeinstrahlung auf den Strahlungsüberhitzer beim Trockenanfahren, von einer zu groß eingestellten Feuerungsleistung beim Anfahren herrührend, können durch die erfindungsgemäße Lehre vermieden werden.
  • Das Wesentliche der Erfindung liegt in der Kombination des Schutzes eines Strahlungsüberhitzers beim Anfahren mittels einer an sich bekannten Einspritz- bzw. Umgehungsleitung und der Anwendung der für Durchlaufkessel bekannten Nebenheizfläche bei einem Naturumlaufkessel.
  • In der Zeichnung ist ein die Kesselregelung nicht näher zeigendes Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein allgemeines Schaltbild, Fig. 2 die Anwendung des Schaltbildes nach Fig. 1 bei einem Schmelzkammerkessel.
  • Die Schaltung ist so vorgenommen, daß das Speisewasser von der Speisepumpe 1 über ein Ventil 2 und eine Rückschlagklappe 3 zu einem weiteren Ventil 4 und von dort über den Wasservorwärmer 5 zu der Kesseltrommel 6 gelangt. In dem aus der Kesseltrommel 6, den Fallrohren 7 und den beheizten Siederohren 8 betehenden System stellt sich beim Betrieb des Kessels ein natürlicher Wasserumlauf ein. Der sich in der Kesseltrommel 6 abscheidende Dampf strömt nacheinander durch einen Berührungsüberhitzer 9, einen Strahlungsüberhitzer 10 und einen Endüberhitzer 11, von wo er über ein Ventil 12 zu den Verbrauchern gelangt. Parallel zu dem Ventil 4 ist ein Ventil 13 geschaltet, durch das das Speisewasser über eine Anfahrheizfläche 14 in die Leitung zwischen dem Berührungsüberhitzer 9 und dem Strahlungsüberhitzer 10 gelangt. Hinter der Anfahrheizfläche 14 und dem Strahlungsüberhitzer 10 befindet sich je ein Temperaturmesser 15 bzw. 16. Beim Anfahren des Kessels kann das Wasser über das Anfahrventil 17 und den Entspanner 18 zurück in den Speisewasserbehälter gelangen.
  • Das Anfahren des Kessels wird wie folgt vorgenommen. Das gesamte Kessel- und Überhitzersystem, einschließlich gesamter Kesseltrommel, wird über die Speisepumpe mitWasser gefüllt, wobei dieVentile2,4 und 13 sowie das Anfahrventil 17 offen sind, Ventil 12 dagegen geschlossen ist; Ventil 4 wird nach der Entlüftung des Systems geschlossen. Hierauf wird das Feuer gezündet. Das Ventil 13 wird jetzt so weit geschlossen, daß nur noch eine geringe Wassermenge durch die Anfahrheizfläche 14, den Strahlungsüberhitzer 10 und den Endüberhitzer 11 fließt. In dem übrigen Kesselsystem findet zunächst keine Wasserströmung statt. An den Temperaturmessern 15 und 16 wird die Temperatur ständig überwacht und die Wassermenge durch das Ventil 13 so eingestellt, daß in keinem Bauteil unzulässig hohe Temperaturen auftreten. Durch die Erwärmung der Siederohre 8 bildet sich Dampf, und es entsteht ein natürlicher Wasserumlauf in dem System 6, 7, B. Der entstehende Dampf gelangt durch den Berührungsüberhitzer 9 in den Strahlungsüberhitzer 10 und schließlich in den Entspanner 18, wo er aus dem Wasser ausgeschieden wird. Wenn die Kesseltrommel 6 so weit ausgedampft ist, daß sie ihren normalen Wasserstand erreicht hat, wird das Ventil 4 geöffnet und so viel Wasser eingespeist, daß der Wasserstand gehalten wird. Nach dem Anfahren wird das Anfahrventi117 geschlossen und der Dampf durch das Ventil 12 den Verbrauchern zugeführt. Das Ventil 13 wird jetzt unter Beobachtung des Temperaturmessers 15 so eingestellt, daß an der Meßstelle keine unzulässig hohe Temperatur auftritt.
  • Bei dem Schmelzkammerkessel gemäß Fig.2 ist die Schmelzkammer 19 in üblicher Weise mit Siederohren 8 versehen. Außerdem ist in der Schmelzkammer 19 die Anfahrheizfläche 14 untergebracht. Der erste Rauchgaszug, der von den Rauchgasen von unten nach oben durchströmt wird, ist nur an seiner Stirnwand mit Siederohren 8 bedeckt. Die Siederohre 8 reichen dabei bis an das obere Ende des Rauchgaszuges 20, von wo sie auf kürzestem Wege zu der Kesseltrommel 6 führen. Die Seitenwände und die Rückwand des Rauchgaszuges 20 werden in ihrer ganzen Höhe durch den Strahlungsüberhitzer 10 bedeckt. Der Vorteil dieser Ausführung ist, daß praktisch keine unbeheizten Steigrohre vorhanden sind. In dem dritten Rauchgaszug 21, der wiederum von den Rauchgasen von unten nach oben durchströmt wird, sind der Reihe nach der Endüberhitzer 11, der Berührungsüberhitzer 9 und der Wasservorwärmer 5 angeordnet.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: Naturumlaufkessel, bei dem zwischen der Speisepumpe und dem Strahlungsüberhitzer eine Umgehungsleitung besteht, durch die unter Umgehung von Vorwärmer, Verdampfer und Kesseltrommel Wasser von der Speisepumpe zum Strahlungsüberhitzer gefördert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung, im Strömungssinn des Arbeitsmittels gesehen, unmittelbar vor dem Strahlungsüberhitzer (10) in den Hauptstrom des Arbeitsmittels einmündet und in sie eine von der Flamme bzw. den Rauchgasen beheizte Heizfläche (14) eingeschaltet ist, die zumindest teilweise im Gebiet der höchsten Rauchgastemperatur angeordnet und mit Einrichtungen zum Abnehmen einer Temperatur-Meßgröße für die Kesselregelung versehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 497 101, 279 538; schweizerische Patentschrift Nr. 154 297; USA.-Patentschrift Nr. 2 908 255; Mitteilungen der Vereinigung der Großkesselbesitzer, 1942. S. 77 bis 79; 1953, S. 481 bis 488; 1956, S. 254.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE279538C (de) *
DE497101C (de) * 1930-05-02 Paul Bueschler Einrichtung zum Schutz von UEberhitzern waehrend der Anheizperiode
CH154297A (de) * 1931-05-21 1932-04-30 Sulzer Ag Röhrendampferzeuger.
US2908255A (en) * 1957-02-15 1959-10-13 Siemens Ag Forced-flow steam generators

Patent Citations (4)

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