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Einrichtung zur Regelung der Zwischenüberhitzungstemperaturen bei
einem Dampferzeuger Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Zwischenüberhitzungstemperaturen
bei einem Dampferzeuger, der aus mindestens zwei jeweils einen Zwischenüberhitzer
für teilweise entspanntes Arbeitsmittel aufweisenden und von Teilmengen des Arbeitsmittels
durchströmten Rohrsystemen besteht, bei der zur Beeinflussung der Zwischenüberhitzungstemperaturen
erste Stellglieder und zur Vergrößerung des Regelbereichs weitere Stellglieder vorhanden
sind.
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Es sind bereits verschiedene Möglichkeiten bekannt, um die Temperatur
von zwischenüberhitztem Dampf auf einem gewünschten Wert zu halten. So verwendet
man beispielsweise Schwenkbrenner, mit deren Hilfe die Zone stärkster Erwärmung
in dem Dampferzeuger verlagert werden kann. Weiterhin sind zum Regeln der Zwischenüberhitzungstemperatur
auch im Strömungsweg des teilweise, d. h. auf einen Mitteldruck entspannten Dampfes
angeordnete Wärmeübertrager bekanntgeworden, in denen der teilweise entspannte Dampf
mittelbar durch Hochdruckdampf beheizt oder gekühlt wird. Als Regelorgan dient hierbei
entweder eine Einspritzvorrichtung, mit deren Hilfe dem Hochdruckarbeitsmittel vor
seinem Eintritt in den Wärmeübertrager mehr oder weniger Wasser eingespritzt werden
kann, oder es ist eine mit einstellbarem Durchfluß-Regelorgan versehene Umgehungsleitung
vorgesehen. durch welche entweder eine Teilmenge des Hochdruckarbeitsmittels oder
eine Teilmenge des Mitteldruckdampfes um den Wärmeübertrager heiumgelührt werden
kann. Weiter kann die Zwischenüberhitzungstemperatur auch mittels Rauchgasrückführung,
mittels regelbarer Umführung eines Teils des Mitteldruckdampfes um die Zwischenüberhitzungsheizfläche
oder mittels geeigneter Führung des Rauchgases beeinflußt werden.
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Es ist auch ein Dampferzeuger mit einem Rohrsystem bekanntgeworden,
bei dem mit Schwenkbrennern und/oder Rauchgasumführung oder Rauchgasrückführung
die Zwischenüberhitzungstemperatur beeinflußt werden kann, wobei zwischen dem Hochdruckdampf
und dem Mitteldruckdampf ein Wärmeaustausch stattfindet. Bei diesem Dampferzeuger
können für die Regelung der Zwischenüberhitzungstemperatur auch eine Rauchgasumführung
um die Überhitzerheizflächen mit niedriger Temperatur und Einspritzung von Wasser
in die von der Hochdruckturbine kommende Dampfleitung vor Eintritt in die Zwischenüberhitzer
nacheinander wirksam werden, wodurch der Regelbereich vergrößert wird.
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Es ist des weiteren auch bei einem Dampferzeuger mit einem Rohrsystem
eine Regeleinrichtung für die Zwischenüberhitzungstemperatur bekannt, bei der in
einem Wärmeaustauscher, welcher auf der einen Seite seiner Wärmeaustauschfläche
in den Weg des teilweise entspannten Dampfes und auf der anderen Seite seiner Wärmeaustauschfläche
in den Weg des noch nicht entspannten Dampfes geschaltet ist, in Abhängigkeit von
der Zwischenüberhitzungstemperatur eine Einspritzung von Wasser in den dem Wärmeaustauscher
zugeführten noch nicht entspannten Hochdruckdampf erfolgt. Nach dieser bekannten
Regeleinrichtung kann auch bei Vorhandensein mehrerer Entspannungsstufen, wobei
dann jeweils zwischen zwei Entspannungsstufen die Temperatur des Dampfes in einem
Zwischenüberhitzer wieder erhöht wird, jedem Zwischenüberhitzer ein solcher Wärmeaustauscher
zugeordnet sein. Diese Wärmeaustauscher sind auf der Seite des noch nicht entspannten
Hochdruckdampfes parallel geschaltet, und jedem Zwischenüberhitzer ist eine eigene
Einspritzeinrichtung zugeordnet. Damit wird bei Vorhandensein von mehreren Zwischenüberhitzern
die Endtemperatur jedes Zwischenüberhitzers für sich gesondert auf einem Sollwert
gehalten.
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Es ist ferner bekannt, insbesondere bei Dampferzeugern größerer Leistung,
die Heizflächen in separat geregelte Rohrsysteme aufzuteilen. Grund
hierfür
ist die Schwierigkeit, die Wärmeübertragung auf die vielen parallelen Rohrstränge
gleichmäßig zu verteilen. Gerade bei solchen Dampferzeugern erweist sich nun die
Regelung der Zwischenüberhitzungstemperatur mit Hilfe der bisher bekanntgewordenen
Mittel als nicht ausreichend.
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Die Erfindung ermöglicht, diesen Nachteil weitgehend auszuschalten.
Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Dampferzeuger; der aus mindestens zwei
je einen Zwischenüberhitzer für teilweise entspanntes Arbeitsmittel aufweisenden
und von Teilmengen des Arbeitsmittels durchströmten Rohrsystemen besteht, eine Regeleinrichtung
für die Zwischenüberhitznngstemperaturen zu schaffen, die durch Verwendung von ersten
und weiteren Stellgliedern über einen großen Lastbereich des Dampferzeugers wirksam
ist und die ohne ins Gewicht fallenden Mehraufwand an Regeleinrichtungen gestattet,
den Dampferzeuger voll ausfahren zu können, ohne daß eine schädliche überhitzung
einzelner Zwischenüberhitzerheizflächen auftritt.
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Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die ersten Stellglieder
und die weiteren Stellglieder gleichzeitig oder nacheinander durch eine Stellgröße
beeinflußbar sind, die vom Istwert der Zwischenüberhitzungstemperatur in mindestens
einem Rohrsystem abhängig ist, wobei die ersten und die weiteren Stellglieder die
Wärmeübertragung auf alle Rohrsysteme gleichsinnig ändern, und daß der auf die weiteren
Stellglieder einwirkenden Stehgröße eine in wenigstens einem Teil der Rohrsysteme
vom Istwert der Zwischenüberhitzungstemperatur im betreffenden System abhängige
Stellgröße zur gesonderten Beeinflussung dieser Zwischenüberhitzungstemperatur überlagerbar
ist.
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Man erreicht dadurch bei einem Dampferzeuger mit mehreren Rohrsystemen
und damit mit mehreren Zwischenüberhitzern, bei dem eine Vergrößerung des Regelbereichs
für die Zwischenüberhitzungstemperaturen durch Verwendung von ersten und weiteren
Stellgliedern erfolgt, einmal eine Beeinflussung der Zwischenüberhitzungstemperatur,
indem die ersten und die weiteren Stellglieder gleichsinnig von einem Istwert beeinflußt
werden, der von der Zwischenüberhitzungstemperatur in mindestens einem Rohrsystem
abhängig ist. Außerdem wird ohne Verwendung weiterer Stellglieder eine verbesserte
Regelung herbeigeführt, indem der auf das weitere Stellglied einwirkenden Stellgröße
in wenigstens einem Teil der Rohrsysteme eine vom Istwert der Zwischenüberhitzungstemperatur
im betreffenden System abhängige Stehgröße zur gesonderten Beeinflussung dieser
Zwischenüberhitzungstemperatur überlagert wird. Durch die Vertrimmung der Zwischenüberhitzungstemperaturen
wird eine mögliche schädliche überhitzung der Rohre in den einzelnen Systemen vermieden,
wie sie auftreten kann, wenn nach anfänglicher Einstellung des Kessels durch unterschiedliche
Verschmutzung der Heizflächen in den einzelnen Rohrsystemen durch Veränderung der
Feuerlage usw. die Zwischenüberhitzungstemperaturen in den Systemen erheblich voneinander
abweichen. Diese verbesserte Regelung ist mit Hilfe allein der gleichsinnig auf
die einzelnen Zwischenüberhitzungstemperaturen einwirkenden Mittel nicht zu erreichen,
da durch diese nur die Gemischtemperatur in der zur Mitteldruck- bzw. Niederdruckstufe
der Turbine führenden Sammelleitung beeinflußt wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform
sind die ersten Stellglieder und die weiteren Stellglieder von einer Stehgröße beeinflußbar,
die von einem vom Mittelwert aller Zwischenüberhitzungstemperaturen gebildeten lstwert
abhängt.
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Vorteilhaft können auch die ersten und die weiteren Stellglieder von
einer Stellgröße beeinflußbar sein, die von einem von der Zwischenüberhitzungstemperatur
in einem einzelnen Rohrsystem gebildeten Istwert abhängt.
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Schließlich kann eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Dampferzeugers mit zwei Rohrsystemen, bei dem in Strömungsweg der durch die Zwischenüberhitzer
strömenden, teilweise entspannten Arbeitsmittelteilmengen ein Wärmeübertrager angeordnet
ist, in welchem das teilweise entspannte Arbeitsmittel durch das Hochdruckarbeitsmittel
beheizbar oder kühlbar ist, darin bestehen, daß die ersten Stellglieder als gleichsinnig
verstellbare Schwenkbrenner und die weiteren Stellglieder in an sich bekannter Weise
als Vorrichtungen zum Einspritzen von Wasser in das Hochdruckarbeitsmittel vor seinem
Eintritt in die Wärmeübertrager ausgebildet sind und daß die Stellung der Schwenkbrenner
und die in jedes Rohrsystem eingespritzte Wassermenge durch einen von der Summe
der beiden Zwischenüberhitzungstemperaturen abhängigen Istwert beeinflußbar und
der auf die Einspritzvorrichtungen einwirkenden Stellgröße eine von der Differenz
der beiden Zwischenüberhitzungstemperaturen abhängige Stellgröße überlagerbar ist.
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Die Erfindung und weitere mit ihr zusammenhängende Merkmale sind nachstehend
an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 schematisch einen Dampferzeuger mit zwei Rohrsystemen und mit in
einem gemeinsamen Brennraum angeordneten Schwenkbrennern und Wassereinspritzung
in das Hochdruckarbeitsmittel vor seinem Eintritt in einen andererseits von teilweise
entspanntem Arbeitsmittel durchströmten Wärmeübertrager sowie Teile der zugehörigen
Regelvorrichtung, Fig.2 einen entsprechend Fig.l aufgebauten Dampferzeuger, jedoch
mit anders ausgebildeter Regelvorrichtung, Fig. 3 einen Dampferzeuger mit zwei Rohrsystemen
und mit Schwenkbrennern in einem gemeinsamen Brennraum sowie mit Mitteln zur Überbrückung
eines Teiles der Zwischenüberhitzungsheizflächen, Fig. 4 schematisch einen Dampferzeuger
mit zwei Rohrsystemen und mit Schwenkbrennern in einem gemeinsamen Brennraum sowie
mit Mitteln zur Umführung einer Teilmenge vom Hochdruckarbeitsmittel um den von
teilweise entspanntem Arbeitsmittel durchströmten Wärmeaustauscher und Fig.5 einen
Dampferzeuger mit Rauchgasrückführung und Wassereinspritzung in das Hochdruckarbeitsmittel
vor seinem Eintritt in einen Wärmeübertrager.
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Beim Dampferzeuger nach Fig. 1 tritt das Arbeitsmittel aus den nicht
gezeichneten Speisewasservorwärmern und Verdampfern bei 11 in den Vorüberhitzer
12 ein und gelangt durch die Leitung 13 in den vorzugsweise im Strahlungsbereich
der Feuerung angeordneten Wärmeübertrager 14. Im geschilderten Ausführungsbeispiel
strömt das aus der Leitung 13 kommende Hochdruckarbeitsmittel durch das innere Rohr
15 des Wärmeübertragers 14, während das
teilweise entspannte Arbeitsmittel
durch das äußere Rohr 16 geführt wird, welches das innere Rohr 15 umschließt. Das
Hochdruckarbeitsmittel strömt schließlich durch die dritte überhitzerheizfläche
17 und über die Leitung 18 in den Hochdruckteil einer nicht gezeichneten Turbinenanlage.
Der dort teilweise entspannte Dampf gelangt über die Leitung 19 in das äußere Rohr
16 des Wärmeübertragers 14 und wird hierbei in Abhängigkeit von seiner Temperatur
relativ zu derjenigen des Hochdruckdampfes beheizt oder gekühlt. Im Strömungsweg
des teilweise entspannten Arbeitsmittels kann unter Umständen eine vorzugsweise
rauchgasbeheizte, nicht gezeichnete Überhitzerfläche für den teilweise entspannten
Dampf vorgeschaltet sein. Anschließend an den Wärmeübertrager 14 gelangt der teilweise
entspannte Dampf durch die Leitung 20 in den nachgeschalteten Teil 21 der Zwischenüberhitzerheizfläche.
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Der so erneut erhitzte Dampf strömt durch die Leitung 22 in den Niederdruckteil
der Turbinenanlage und wird anschließend auf bekannte Weise in den Kondensator abgeführt.
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Die Teile 11 bis 22 bilden Teile eines ersten Rohrsystems. Ein weiteres
entsprechend aufgebautes Rohrsystem wird durch die Teile 11' bis 22' gebildet.
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Zur Temperaturregelung des den Dampferzeuger durch die Leitungen
18' verlassenden Hochdruckdampfes ist eine in den Endüberhitzer mündende
Einspritzleitung 23' vorgesehen, die ein Durchflußregelorgan 24' aufweist. Letzteres
wird in Abhängigkeit von zwei Temperaturmeßstellen 25' und 26' beeinflußt, welche
in bekannter Weise vor und hinter dem Endüberhitzer 17' angeordnet sind. Eine entsprechende
Vorrichtung findet sich im anderen Rohrsystem, ist in der Zeichnung der Einfachheit
halber jedoch weggelassen.
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Zur Beheizung des Dampferzeugers dienen die Schwenkbrenner 31 und
31', die in einem gemeinsamen, beiden Rohrsystemen zugeordneten Brennraum angeordnet
sind. Die Brenner sind durch das Gestänge 32, 33, 34 miteinander gekuppelt. An der
Stange 33 ist eine Rohrstange 35 befestigt, die sich in der Führung 36 verschieben
kann. Eine Abwärtsbewegung der Stange 33 in Minusrichtung des Pfeiles 37 bewirkt
ein Schwenken der Brenner in Minusrichtung der Pfeile 38, und umgekehrt.
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Die Schwenkbrenner bilden erste Stellglieder zur gleichsinnigen Beeinflussung
der Wärmeübertragung auf die beiden Rohrsysteme. Ihre Stellung wird beeinflußt durch
eine von der Summe der Zwischenüberhitzungstemperaturen in beiden Rohrsystemen abhängige
Stellgröße. Zu diesem Zweck sind Temperaturmeßstellen 41 bzw. 42 in den Leitungen
22 und 22' vorgesehen, die in den angeschlossenen Leitungen 43 bzw. 44 auf bekannte
Weise einen von der betreffenden Temperatur abhängigen Druck des in den Leitungen
befindlichen Druckmittels herbeiführen. Bei Abweichungen der Zwischenüberhitzungstemperaturen
t1 und t1' von auf nicht gezeichnete Weise einstellbaren Sollwerten entstehen Druckimpulse,
die in der Vorrichtung 45 addiert werden.
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Die Vorrichtung 45 weist durch eine Stange 46 miteinander verbundene
Kolben 47 und 48 in Zylindern 49 bzw. 50 auf. Die Stange 46 ist mit dem Steuerschieber
51 verbunden, der auf bekannte Weise in der Leitung 52 einen wiederum von der Summe
der gemessenen Temperaturen abhängigen Druckimpuls erzeugt. Dieser Druck wirkt auf
den Steuer-Schieber 53 des Servomotors 54, dessen Kolben 55 die Lage der mit ihm
verbundenen Stange 56 festlegt. Letztere trägt die Platte 57, auf der die Feder
58 abgestützt ist. Das andere Federende ruht auf der Stange 33.
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Die Wirkung der geschilderten Vorrichtung ist folgende: Steigt beispielsweise
die Summe der gemessenen Temperaturen t1 und t1' über den eingestellten Sollwert,
so bewegt sich die Stange 46 in Minusrichtung des Pfeiles 59. Der dadurch erzeugte
Druckimpuls in der Leitung 52 bewegt den Steuerschieber 53 nach unten, womit Druckmittel
aus der Leitung 60 auf die Oberseite des Kolbens 55 fließen kann und den Kolben
55 nach unten bewegt. Die Folge ist eine Abwärtsbewegung der Stange 33 in Minusrichtung
des Pfeiles 37 und eine Verstellung der Schwenkbrenner in Minusrichtung der Pfeile
38. Damit wird die Wärmeübertragung auf die Rohrsysteme gleichsinnig so beeinflußt,
daß die Wärmebeaufschlagung der Zwischenüberhitzer verringert und so eine Verminderung
beider Zwischenüberhitzungstemperaturen herbeigeführt wird. Die Summe der beiden
Temperaturen t1 und ti bildet für die geschilderte Vorrichtung einen vom Mittelwert
beider Zwischenüberhitzungstemperaturen abhängigen Istwert.
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Ein Verstellen der Schwenkbrenner ist nur so lange möglich, bis die
Stange 33 an den Endanschlägen 61 anschlägt, welche den Regelbereich der Schwenkbrenner
definieren. Zur Vergrößerung dieses Regelbereichs sind erfindungsgemäß neben den
geschilderten Schwenkbrennern weitere Stellglieder zur gleichsinnigen Beeinflussung
der Wärmeübertragung auf die beiden Rohrsysteme vorgesehen. Diese weiteren Stellglieder
sind als Einspritzvorrichtungen ausgebildet, mit deren Hilfe in die Leitungen 13
und 13' Wasser aus der Leitung 71 eingespritzt werden kann. Zur Beeinflussung der
eingespritzten Wassermengen sind Durchflußregelorgane 72 und 72' vorgesehen, deren
Durchflußquerschnitte gleichsinnig durch Bewegung der Stange 73 verändert werden
können, welche mit der Mitte des Hebels 74 gelenkig verbunden ist. Die Stange 74
ist nun über die Lasche 75 mit der Stange 56 verbunden und wird - solange keine
kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Stangen besteht - durch die Feder
76 am Anschlag 77 gehalten. Wird aber die Stange 56 durch den Servomotor 54 so weit
nach unten gezogen, bis die Stange 33 auf den Anschlägen 61 ruht und die Lasche
eine kraftschlüssige Verbindung bildet, so wird die Stange 73 nach unten in Minusrichtung
des Pfeiles 78 gezogen, und hierbei werden die Durchflußquerschnitte der Ventile
72 und 72' gleichsinnig vergrößert. Es resultiert eine Zunahme der in beide Rohrsysteme
eingespritzten Wassermengen und damit eine Kühlung des Hochdruckdampfes vor seinem
Eintritt in die Wärmeübertrager 14 und 14', womit die Temperaturen des aus den Wärmeübertragern
austretenden, teilweise entspannten Dampfes und damit auch die Zwischenüberhitzungstemperaturen
vermindert werden. Durch die geschilderte Einspritzung vergrößert sich der Regelbereich
für die Zwischenüberhitzungstemperaturen.
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Es kann leicht eingesehen werden, daß die weiteren Stellglieder zur
gleichsinnigen Beeinflussung der Wärmeübertrager der beiden Rohrsysteme, nämlich
die geschilderten Einspritzvorrichtungen, erst nach Ausnutzung des Regelbereichs
der ersten Stellglieder - nämlich der Schwenkbrenner - zur Einwirkung
kommen.
Damit wird erreicht, daß im Normalfall die Einspritzmengen klein bleiben, was thermodynamisch
günstig ist.
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Erfindungsgemäß wird der auf die geschilderten Einspritzvorrichtungen
einwirkenden Stellgröße eine von der Zwischenüberhitzungstemperatur im betreffenden
System abhängige Stellgröße überlagert. Zu diesem Zweck wird in der Vorrichtung
81 eine der Differenz der beiden Zwischenüberhitzungstemperaturen t1 und t1' entsprechende
Istgröße gebildet. Der Druck in der Leitung 44 wirkt auf den Kolben
82 im Zylinder 83 und der Druck in der Leitung 43 auf den Kolben 84 im Zylinder
85. Die bei Temperaturänderungen entstehenden Kolbenbewegungen werden mit Hilfe
des Hebels 86 übertragen, und die resultierende Bewegung der mit dem Kolben 84 verbundenen
Stange 87 beeinflußt die Lage des Steuerschiebers 88. Auf diese Weise entsteht in
der Leitung 89 ein von der Differenz der beiden Zwischenüberhitzungstemperaturen
abhängiger Druck, der auf die Kolbenunterseite des Stellmotors 90 wirkt. Der Kolben
91 dieses Stellmotors ist einerseits über die Feder 92 auf einem festen Anschlag
abgestützt und andererseits über das Gestänge 93, 94, 95 mit dem rechtwinklig am
Hebel 74 befestigten Hebelarm 96 verbunden.
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Die Wirkungsweise der geschilderten Teile 81 bis 96 ist folgende:
Liegt beispielsweise die Zwischenüberhitzungstemperatur ti über dem gewünschten
Wert, so verkleinert sich der Druck in der Leitung 89, und der Kolben 91 bewegt
sich abwärts, womit der Hebel 74 derart verstellt wird, daß die in die Leitung 13'
eingespritzte Wassermenge vergrößert und die in die Leitung 13 eingespritzte Wassermenge
verkleinert wird, was eine Verminderung der Zwischenüberhitzungstemperatur t1' herbeiführt.
Die Temperatur t1 bleibt auf ihrem Sollwert, da gleichzeitig ja auch die Summe beider
Temperaturen über den Sollwert gestiegen ist und deshalb die Schwenkbrenner in Minusrichtung
der Pfeile 38 verstellt wurden, was eine zur verminderten Einspritzung in die Leitung
13 entgegengesetzte Wirkung ausübt. Es sei wiederholt, daß auf die geschilderte
Weise die durch die Stange 73 gleichsinnig erfolgende Beeinflussung der Einspritzventile
72 und 72' den Regelbereich für die beiden Zwischenüberhitzungstemperaturen vergrößert
und daß andererseits die durch die Stange 95 bewirkte überlagerte Bewegung des Hebels
74 zur gesonderten Beeinflussung der beiden Zwischenüberhitzungstemperaturen dient.
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Beim Dampferzeuger nach Fig. 2 sind zwei entsprechend Fig. 1 ausgebildete
Rohrsysteme vorhanden, die mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind.
Die ersten Stellglieder zur Beeinflussung der Zwischenüberhitzungstemperaturen sind
wiederum als Schwenkbrenner 31 und 31' ausgebildet, die in einem gemeinsamen Brennraum
für beide Rohrsysteme angeordnet sind. Die Lage der gleichsinnig verstellbaren Schwenkbrenner
wird in diesem Ausführungsbeispiel ausschließlich durch die an der Temperaturmeßstelle
101 ermittelte Zwischenüberhitzungstemperatur t1 beeinflußt. Zu diesem Zweck erzeugt
die Temperaturmeßvorrichtung 101 in der Leitung 102 auf bekannte Weise einen von
der Temperatur t1 abhängigen Druckimpuls, der über Federdose 103, Gestänge 104,
105, Steuerschieber 106, Servomotor 107 und Gestänge 108,109 die Lage der Schwenkbrenner
bestimmt. Die Verhältnisse sind so, daß ein Ansteigen der Zwischenüberhitzungstemperatur
t1 über einen auf nicht gezeichnete Weise einstellbaren Sollwert die Schwenkbrenner
in Minusrichtung des Pfeiles 110 verstellt, womit die Wärmebeaufschlagung
der Zwischenüberhitzer vermindert und die Temperatur t1 auf ihren Sollwert zurückgeführt
wird.
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Zur Vergrößerung des Regelbereichs für die Zwischenüberhitzungstemperaturen
sind erfindungsgemäß wiederum weitere Stellglieder zur Beeinflussung der Wärmeübertragung
auf beide Rohrsysteme vorgesehen. Diese weiteren Mittel werden durch Einspritzvorrichtungen
gebildet, mit deren Hilfe in beiden Rohrsystemen gleichsinnig veränderbare Wassermengen
aus der Leitung 111 in die Hochdruckdampf führenden Leitungen 13 und 13' eingespritzt
werden können. Zur Einstellung der Einspritzmengen dienen die Einspritzventile 112
und 112'. Mit Hilfe der am Hebel 108 befestigten Stange 115 und der Hebel 113 und
114 erfolgt gleichzeitig mit der Verstellung der Schwenkbrenner eine gleichsinnige
Veränderung der Durchflußquerschnitte beider Ventile, wobei vorerst angenommen sei,
daß das Gelenk am rechten Ende des Hebels 114 einen festen Drehpunkt bilde. Die
Wirkungsweise ist derart, daß eine über dem Sollwert liegende Zwischenüberhitzungstemperatur
t1 gleichzeitig mit der geschilderten Verstellung der Schwenkbrenner auch eine Vergrößerung
der in beide Rohrsysteme eingespritzten Wassermenge bewirkt, was eine Vergrößerung
des Regelbereichs für die Zwischenüberhitzungstemperaturen bedeutet.
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Auf das Ventil 112' wirkt in überlagertem Sinne eine von der Zwischenüberhitzungstemperatur
t1' abhängige Stellgröße zur gesonderten Beeinflussung der Zwischenüberhitzungstemperatur
im zugeordneten Rohrsystem. Hierzu wird die Temperatur ti in der Meßvorrichtung
121 in einen Druckimpuls umgewandelt, der über Leitung 122, Federdose 123,
Steuerschieber 124, Druckleitung 125, Stellmotor 126 und Stange
127 in überlagertem Sinne auf den andererseits von der Temperatur t1 beeinflußten
Hebel 114
und damit auf das Einspritzventil 112' einwirkt. Die Verhältnisse
sind so, daß ein Ansteigen der Zwischenüberhitzungstemperatur t1' eine Vergrößerung
der in die Leitung 13' eingespritzten Wassermenge bewirkt, und umgekehrt.
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Beim Dampferzeuger nach Fig.3 sind wiederum zwei Rohrsysteme vorhanden,
von denen der Einfachheit halber nur Vorüberhitzer 131 und 131' und Endüberhitzer
132 und 132' für das Hochdruckarbeitsmittel und die Zwischenüberhitzer 133 und
133' angedeutet sind. Die ersten Stellglieder zur gleichsinnigen Beeinflussung
der Wärmeübertragung auf beide Systeme sind wiederum als Schwenkbrenner 134 und
134' ausgebildet. Die Lage der Schwenkbrenner wird beeinflußt durch die Zwischenüberhitzungstemperatur
t,, welche über die Impulsleitung 135 gleichsinnig auf die Stellmotoren 136 und
136' der beiden Schwenkbrenner einwirkt, und zwar beispielsweise auf gleiche Weise
wie die Beeinflussung durch die Zwischenüberhitzungstemperatur t1 beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. 2.
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Zur Vergrößerung des Regelbereichs für die Zwischenüberhitzungstemperaturen
sind neben den Schwenkbrennern weitere Stellglieder zur gleichsinnigen Beeinflussung
der Wärmeübertragung auf beide Systeme vorhanden. Diese weiteren Stellglieder sind
als Durchflußregelorgane 137 und 137' in Umgehungsleitungen 138 und 138' ausgebildet,
welche
die Zwischenüberhitzungsheizflächen überbrücken. Je nachdem,
ob mehr oder weniger Arbeitsmittel durch die Leitungen 138 und 138' strömt, ergibt
sich eine niedrigere oder höhere Zwischenüber'@i:za:_g--teinperatur.
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Die beiden Ventile werden von der gleichen Regelgröße wie die Schwenkbrenner
beeinflußt. Zu diesem Zweck ist die Impulsleitung 135 durch die Leitung 139 mit
dem Stellmotor beider Ventile 137 bzw.137' verbunden. Eine über dem Sollwert liegende
Zwischenüberhitzungstemperatur t1' bewirkt eine gleichsinnige Vergrößerung der umgeführten
Mengen der teilweise entspannten Arbeitsmittelteilmengen, und umgekehrt.
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Der auf den Stellmotor des -Ventils 137 einwirkenden Stellgröße wird
erfindungsgemäß eine von der Temperatur t1 abhängige Stellgröße überlagert zur gesonderten
Beeinflussung der Zwischenüberhitzungstemperatur im linken Rohrsystem. Die Beeinflussung
erfolgt in dem Sinne, daß eine über dem Sollwert liegende Temperatur 1l den Stellmotor
des Ventils 137 über die Impulsleitung 140 im Sinne. einer Vergrößerung der
umgeführten Arbeitsmittelmenge beeinflußt, und umgekehrt.
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Beim Dampferzeuger nach Fig.4 sind zwei entsprechend Fig. 1 aufgebaute
Rohrsysteme vorhanden, deren Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in -Fig. 1 versehen
sind. Als erste Stellglieder zur gleichsinnigen Beeinflussung der Wärmeübertragung
auf a11e:Systeme sind wiederum Schwenkbrenner 141 und 141'- vorgesehen. Der Einfachheit
halber sei angenommen, daß diese Schwenkbrenner auf dem Ausführungsbeispiel nach
Fig. 3 entsprechende Weise :beeinflußt werden. Im Unterschied zum letztgenannten
Ausführungsbeispiel sind die weiteren Stellglieder zur-gleichsinnigen -Beeinflussung
der Wärmeübertragung auf beide Systeme als Durchflußregelorgane 142 und 142' ausgebildet,
die in den die Wärmeübertrager 14 bzw. 14' umgehenden Umführungsleitungen 143 bzw.
143' angeordnet sind. Je nachdem, ob mehr oder weniger Arbeitsmittel durch die Umführungsleitung
strömt, ergeben sich tiefere oder höhere Zwischenüberhitzungstemperaturen t1 bzw.,
t1'. Eine: im gleichen Sinne erfolgende Beeinflussung der Ventile 142 und 142' wie
diejenige der Ventile 137 bzw. 137' beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 vergrößert
wiederum den Regelbereich für die Zwischenüberhitzungstemperaturen. Erfindungsgemäß
wird das dem linken System zugeordnete Ventil 142 zusätzlich durch eine überlagerte,
von der Zwischenüberhitzungstemperatur t1 abhängige Stellgröße auf nicht gezeichnete
Weise beeinflußt.
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Beim Dampferzeuger nach Fig. 5 tritt das Arbeitsmittel aus dem nicht
gezeichneten Speisewasservorwärmer in den Verdampfer 151, hierauf in den Vorüberhitzer
152 und gelangt anschließend durch die Leitung 154 in die Rohrschlange 156
des außerhalb des Dampferzeugers angeordneten Wärmeübertragers 155, in welchem es
zur Beheizung oder Kühlung des dem Wärmeübertrager durch die Leitung 157 zugeführten,
teilweise entspannten Arbeitsmittels dient. Das Hochdruckarbeitsmittel strömt schließlich
durch die zweite überhitzer-Heizfläche 158 und über die Leitung 159 in den Hochdruckteil
einer nicht gezeichneten Turbinenanlage. Der dort teilweise entspannte Dampf gelangt
über die Leitung 157 in den außerhalb der Rohrschlange 156 befindlichen Raum des
Wärmeübertragers 155 und anschließend in die Zwischenüberhitzer-Heizfläche 160.
Der so erneut erhitzte Dampf strömt durch die Leitung 161 in den Niederdruckteil
der Turbinenanlage und wird. anschließend auf bekannte Weise in den Kondensator
abgeführt.
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Die Teile 151 bis 161 bilden Teile eines ersten Rohrsystems. Ein weiteres,
entsprechend aufgebautes Rohrsystem weist- die Teile 151'. bis 161' auf. Beide Rohrsysteme
werden durch die gemeinsame Feuerung 162 beheizt.
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Als erste Stellglieder zur gleichsinnigen Beeinfluss sung der Wärmeübertragung
auf beide Systeme dient -eine. Rauchgasrückführung, bestehend -aus Rückführleitung
162 und Ventilator 163, mit deren Hilfe eine Teilmenge des Rauchgases aus dem Kessel
entnommen und an einer näher der Feuerung gelegenen Stelle wieder in den Rauchgasstrom
zurückgeführt werden kann. Die Menge .des rückgeführten- Rauchgases .kann mit Hilfe:
der Klappe -164 beeinflußt werden, die mit der Stange 165 gekuppelt ist. Letztere
ist am einen Ende des Hebels 166 angelenkt; mit dessen Mitte die Stange
167 gelenkig verbunden ist. Solange der Hebel 166 nicht am Anschlag 168'
auf= liegt, sorgen Federn 169 und 170 dafür, daß. Hebel 166 und Stange 167 im rechten
Winkel zueinander stehen. Der Einfachheit halber sei angenommen,. daß die Stange
-167 auf dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entsprechender Weise durch einen dem
dort gezeigten Servomotor 54 entsprechenden Servomotor beeinflußt werde.
Diese Beeinflussung erfolgt in dem Sinne, daß bei über dem Sollwert liegender Summe
derbeidenZwischenüberhitzungstemperaturentrundti die rückgeführte Rauchgasmenge
-durch Abwärtsverstellung der Stange 167 und damit durch eine Schließbewegung der
Klappe 164 vermindert wird, und umgekehrt.
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Die weiteren Stellglieder zur gleichsinnigen Beeinflussung der Wärmeübertragung
- auf die beiden Systeme sind gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 als Einspritzvorrichtungen
ausgebildet, mit deren Hilfe über die Leitung 172 zugeführtes Wasser über die Leitungen
173 und 173' in die Hochdruckarbeitsmittelleitungen 154 bzw. 154' eingespritzt-werden
kann. In den Leitungen 173 und 173' sind Durchflußregelorgane 174 bzw. 174' angeordnet.
-Der Durchflußquerschnitt der Ventile 174 und 174' wird gleichsinnig durch Bewegungen
der Stange 175 verändert, welche über die Lasche 176 mit dem linken Ende des Hebels
166 gelenkig gekuppelt ist. Diese Anordnung bewirkt wie im Ausführungsbeispiel nach
Fig.1, daß die weiteren Stellglieder zur gleichsinnigen Beeinflussung der Wärmeübertragung
auf beide Systeme - d. h. die Einspritzvorrichtungen - erst zur Einwirkung kommen,
wenn der Regelbereich der ersten Stellglieder - nämlich der Rauchgasrückführung
- ausgenutzt ist bzw. wenn der Hebel am Anschlag 168 anstößt.
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Zur gesonderten Beeinflussung der Zwischenüberhitzungstemperaturen
kann der Hebel 177 um die als Drehpunkt wirkende gelenkige Verbindung mit der Stange
175 geschwenkt werden. Der Einfachheit halber sei angenommen, daß diese überlagerte
Beeinflussung auf die gleiche Weise erfolgt, wie dies beim Ausführungsbeispiel nach
Fig. 1 für den Hebel 74 beschrieben wurde.
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Die Erfindung ist nicht auf die geschilderten Ausführungsbeispiele
beschränkt, welche lediglich Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung
darstellen. So sind insbesondere andere Kombinationen
zwischen
den eingangs erwähnten Stellgliedern zur Beeinflussung der Zwischenüberhitzungstemperaturen
denkbar, wobei immer zwei Stellglieder zusammen die ersten und die weiteren Stellglieder
zur gleichsinnigen Beeinflussung der Wärmeübertragung auf alle Rohrsysteme eines
erfindungsgemäßen Dampferzeugers bilden. Insbesondere wäre es auch möglich, als
eines der Stellglieder zur gleichsinnigen Beeinflussung der Wärmeübertragung auf
alle Rohrsysteme eines Dampferzeugers einstellbare Rauchgasumführungen zu benutzen,
mit deren Hilfe ein Teil der Rauchgase außerhalb wenigstens eines Teiles der zugehörigen.
Zwischenüberhitzer-Heizfläche - vorbeigeführt werden kann. Ferner sei darauf hingewiesen,
daß die in der Zeichnung schematisch dargestellten Heizflächen durch eine Mehrzahl
von Rohren oder Rohrgruppen gebildet sein können und daß bei allen Ausführungsbeispielen
der Einfachheit halber nicht gezeichnete Regelmittel zur Regelung von Dampfmenge,
Dampfdruck und Temperatur des Hochdruckdampfes vorgesehen sind. Die Erfindung ist
auch nicht auf Zwangdurchlaufkessel beschränkt, sondern kann auch bei Dampferzeugern
mit Zwang- oder Naturumlauf angewendet werden, mit besonderem Vorteil jedoch bei
Dampferzeugern, die bei kritischen oder überkritischen Verhältnissen betrieben werden.