DE1915047A1

DE1915047A1 - Einspritzkuehler fuer Dampfkraftanlagen

Info

Publication number: DE1915047A1
Application number: DE19691915047
Authority: DE
Inventors: Michel Dr-Ing Rupprecht
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-05-16
Filing date: 1969-03-25
Publication date: 1969-11-27
Also published as: US3590788A; DK120161B; AT283386B

Description

Einspritzkühler für Dampfkraftanlagen

Es wird die Priorität der österreichischen Anmeldung A 4730/68 vom 16.5.1968 in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Einspritzkühler für Dampfkraftanlagen, insbesondere mit Durchlaufkessel, wobei es darum geht, die Lebensdauer des Einspritzkühlers zu erhöhen und" die Wassereinspritzung so zu verbessern, daß auch bei Gleitdruckbetrieb und kleinsten Belastungen eine einwandfreie Verdampfung des eingespritzten Wassers erfolgt.

Bei Einspritzkühlern besteht vielfach die Gefahr, daß die Einspritzventile durch Ablagerungen im engsten Ventilquerschnitt in ihrer Regelfähigkeit gestört werden. Solche Ablagerungen treten besonders dann auf, wenn das Einspritzwasser dem Kessel an einer Stelle entnommen wird, wo hohe Arbeitamitteltemueraturen herrschen, z.B. hinter den Hochdruck-Regenerativ-Vorwärmstufen. Es hat sich herausgestellt, daß man solche Ablagerungen weitgenend vermeiden kann, wenn kühleres Einspritzwasser herangezogen wird. Dafür muß man aber neben dem Nachteil eines verringerten thermischen Wirkungsgrades auch den sehr schwerwiegenden Nachteil in Kauf nehmen, daß kälteres Wasser wesentlich schlechter hinter der Einspritzdüse verdampft und eine thermiscne Beanspruchung dea im Einspritzkühler eingebauten Scnutzrohres veruraacht.

Das im Einapritzkühler eingebaute Schutzrohr wurde bei Ver-♦ wendun*; kalten Einspritzwassers- häufig nach verhältnismäßig kurzer Betriebazeit zerstört. Ein weiterer Nachteil dea kühleren Einspritzwassera besteht auch darin, daß insbesondere bei Gleitdruokbetrieb eine völlige Verdampfung des eini.e.-.pritz-. ten unterkühlten WteserB nicht mehr sichergestellt ist, sodaß

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unverdaiupftes Wasser sicn ungleich auf die einzelnen Parallelstrange des anschließenden Rohrsysteais verteilt und damit ,veitere Schwierigkeiten entatenen.

Dieae Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Einsprit^kühler. eier gescnilderten Art längs der Innenwand de3 Kühlers Kanäle, Rohr.ionlanfeen oder ähnxicne Leitungen zur Zuführung des Einspritzwassers zur Düse vorgesehen sind..Diese Leitungen lassen sich so ausbilden, anordnen und bemessen, daß einerseits eine weaentl lohe Aufwärn.unK des an einer Stelle niedriger Arb^itsmitteltemper-atur entnomiiienen Einsprit ^wassers stattfindet, andererseits dor Küiiler ein Scnutz,-rohr erhält, das durch Thermoschockwirkun^ nicht meur zerstört werden kann. --.-■-·■

Bei der Erfindung wird also mit Einspritzwastser niedri>:>;r Temperatur gearbeitet und die Aufwärmung vor der üinspri t.-.ung erst unrnitteiour vor der Einspritzdüse vorgenommen. Dadurcn <tomnit das Einspritzventil an eine Stelle zu liegen, wo noch Keine so hohen Temperaturen herrschen, daß damit Ablagerungen von Magnetit oder anderen unerwünschten Stoffen stattfinden. Trotzdem läßt sich innerhalb ien Sinspritzkühlers das Einspritzwasser ausreichenc hoch aufwärmen, sodaß an der Einspritzdüse beiiebig heißes Wasser oder sogar Bampf-Wasser-Gemisch austritt und damit aucn bei Gleitiru^kbetricb und kleinsten Belastungen eine ein'wand freie Verdampfung des eingespritzten Arbeitsfüi "tel s sinner ;-..stel Lt ist. Dadurcn, daß das Schutzrohr jetzt nicht mehr durch einen glatten Blechmantel gebildet wird, sondern je nacn Kesselleistun_e durch eine ein- oder mehrgängig gewundene, vorzugsweise dampfdicht zusammengeschweißte Schraubenwiciclung, entsteht ein Zylindermantel mit welliger Oberfläche, der eine sehr turbulente Strömung verursacht und zur Nachverdampfung der auf dieses Schutzrohr auftreffenden Watäserteilchen beiträgt.

Das Einspritzwasaer durchläuft diese ein- oder mehrgängige Schraubenwicklung und kann anschließend bei Vorhandensein von mehreren Parallel strängen in einem axial geführten KOhr zusammengefaßt werden, von wo es dann über seitliche !wiener oder Düsen austritt. Das Einspritzwasaer kann ao bio in die Nähe der Siedetemperatur erhitzt oder gegebt.·nen-falls au.? ι

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Pe'die in den Dampfkühler eingebaute Rohrschlange aus Preisgründen nur eine begrenzte Größe aufweisen kann, ist es günstig, das Binspritzwasser vorher bei Entnahme an einer Stelle des Kessels vor den Hochdruck-Vorwärmstufen noch durch eine Heizfläche 2; leiten, die beispielsweise zwischen Economiser und Luftvorwärmer angeordnet wird. An dieser Stelle besitzen die Rauchgase eine Temperatur ^von 350 bis 400⁰C, soda!; auch dann, wenn die E-in spritzmenge auf den Nullwert zurückgeht, keine Gefährduni: dieser Heizfläche eintritt.

Zur Verbesserung des thermisenen Wirkungsgrades kann das Einspritzwasser aber auch in einem Wärmetauscher vorgewärmt werden, vier z.B. dampfseitig von einer mit dem Eintritt des Zwisjhenüberhitzers in Verbindung stehenden Dampfleitung beheizt wird. Es wäre beispielsweise möglich, einen solchen Wärmetauscher in den Anfahrentspanner des Kessels, der am Zwischenüberhitzer-Eintritt liegt, einzubauen.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden, Die Figur zeigt ein Ausf ührun-;sbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, zum Teil schematischer Darstellung.

Der Sinspritzkühler 1 besteht im wesentlichen aus eineia rohrförmigen oder in ähnlicher Weise rotationssymmetrisch gestalteten Hohlkörper 2, der vom zu kühlenden Dampf von oben nach unten durchströmt wird. Ein oberer Sammler 3 des Einspritzkühlers enthält eine Anzahl von Eintrittsöffnungen 4 und 5, aus denen Dampf mit einer Temperatur von beispielsweise 46O⁰C in Richtung d^r Pfeile 6 und 7 aus einem .Parallelrohrsystem einströmt. Am unteren Ende des Emspritzkühiers befindet sich ebenfalls ein Sammler 8, der als Verteilersaini:.ler mit einer Anzahl von Austrittsöffnungen 9 und 10 veraehen i:-it, aus den.en der Dampf in ein nachfolgendes Parallel rohrsystem in Richtung

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der Pfeile 11 mit einer Temperatur von beispielsweise 430 C einströmt. Eine Düsenanordnung 12 im oberen Bereich den Einsprit,?,-kühiers 1 dient dem EinsprUhen von Kühlwasser. -

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gelangt Einspritzwasaer über mehrere Zuleitungen 13 und 14 mit einer Temperatur von beispielsweise 150 bis 25O⁰C in Richtung der Pfeile 15 und 16 zunächst in eine mehrgängig gewundene Rohrschlange 17 und durchläuft diese Schraubenwicklung, deren Austrittsrohre mit 18 und 19 bezeichnet sind. Das auf diese Weise aufgewärmte Einspritzwasser wird in einem axial geführten Rohr 20 zusammengefaßt und tritt dann durch die Düsenanordnung 12 über seitliche Löcher oder Düsen in Richtung der Pfeile 21 aus.

Damit die mehrgängige Rohrschlange 17 die Funktion eines Schutzrohres auszuüben vermag, sind diese Rohre dicht zusammengeschweißt und bilden eine geschlossene Zylindermantelfläche. Entsprechend der runden Querschnittsform der Rohre 17 ergibt sich dabei eine mehr oder weniger gewellte Oberfläche dieses Zylindermantels* Die Verdampfung des Einspritzwassers wird dadurch noch verbessert, denn die Oberflächenrauhigkeit der Schutzhülse erzeugt eine Turbulenz der Strömung, die sich auf die Verdampfung günstig auswirkt.

7 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

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tentanaprüche

Einspritzkühler für Dampfkraftanlagen, insbesondere mit DurchlauFkeeael, bestehend aus einem vom zu kühlenden Dampf durchströmten, im wesentlichen rohrförmig gestalteten Hohlkörper mit mindestens einer Düse in der Nähe de^ Dampfeintrittβ, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Innenwand des Kühlers (2) Kanäle, Rohrschlangen oder ähnliche Leitungen (17) zur Zuführung des Einspritzwassere zur Düse (12) vorgesehen sind.
2. Kühler nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, dais die Leitungen (17) so ausgebildet, angeordnet und bemessen sind, daß einerseits eine wesentliche Aufwärmung des mit niedriger Temperatur eintretenden Sinspritzwassers (15,16) stattfindet, andererseits die Wandung des Kühlers (2) im Sinne eines Schutzrohres gegen unmittelbare Temperatureinwirkungen abgeschirmt wird.
3. Kühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen durch ein- oder mehrgängige Rohrschlangen (17) gebildet sind, die zu einer dampfdichten, gegebenenfalls gewellten Zylindermantelfläche verschweißt sind.
4* Kühler nach Anspruch 2 oder 3« dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (17) so bemessen sind, daß das Einspritzwasser bis auf die Nähe der Siedetemperatur erhitzt oder auch teilverdampft, gegebenenfalls völlig verdampt wird.
5. Kühler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Leitungen (17) Vorwärmheizflächen derart vorgeschaltet sind, daß das vor den Hochdruck-Regenerativ-Vorwärmstufen entnommene Einspritzwasser zunächst eine zwischen Eoonomiser und Lufterhitzer angeordnete Heizfläche durchfließt.
6. Kühler nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß den Leitungen (17) Vorwärmer derart vorgeschaltet sind, daß das vor den Hochdruck-Regenerativ-Vorwärmiituf en entnommene Einspritawasser zunächst einen von Dampf im Bereich des Zwiachenüberhitzereintritts beheizten Wärmetauscher durchfließt.
7. Kühler nacn Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der

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Wärraetöuucher im Ani'ahrgefäß dea Keuuels ungeordnet ist oder mit ihm in Verbindung steht.

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