DE2102024B2 - Dampferzeuger - Google Patents

Description

a) der Dampferzeuger ist durch mindestens einen Wirbelmuffelbrenner beheizt,

b) die Wandberohrung des Rauchgaszuges ist ausschließlich im Naturumlauf gekühlt,

c) die im Zwangdurchlauf betriebene Verdampferheizfläche sowie die Economiser- und t'iberhit7erheizflächen sind innerhalb des Rauchgaszuges angeordnet.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Zwangdurchlauf gekühlte Verdampferheizfläche so ausgelegt ist, daß in ihr bei Normallast des Dampferzeugers mindestens 30 ° 0, vorzugsweise 50 ⁰Zo der insgesamt erzeugten Frischdampfmenge erzeugt wird.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Naturumlauf gekühlte Verdampferheizfläche so ausgelegt ist, daß in ihr bei Normallast des Dampferzeugers weniger als 4O°/o der insgesamt erzeugten Frischdampf menge erzeugt wird.

4. Dampferzeuger nach Anspruch 1, mit Wassereinspritzung im Bereich der Überhitzerheizfläche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 2O°/o der insgesamt erzeugten Frischdampf menge durch Wassereinspritzung in der Uberhitzerheizfiäche erzeugt wird.

5. Dampferzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereinspritzung am Trenngefäß abgezweigt ist.

6. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die mindestens bei Teillast des Dampferzeugers der im Zwangdurchlauf gekühlten Verdampferheizfläche ein Zwangumlauf überlagert wird.

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Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger mit im Naturumlauf gekühlten, einen Rauchgaszug bildenden Rohrwänden, die ein- und austrittsseitig mit einem Dampf-Wasser-Trenngefäß verbunden sind, und mit einer im Zwangdurchlauf betriebenen, am Heizgaseintritt angeordneten Verdampferheizfläche, der ein Economiser vorgeschaltet ist und über die die gesamte Speisewassermenge in das Trenngefäß eingespeist wird.

Aus der österreichischen Patentschrift 271 507 ist ein Abhitzekessel bekannt, der von den Abgasen eines Konverters beheizt wird und der einen durch Strahlung und einen durch Berührung beheizten Zug aufweist Im erstgenannten Zug ist nahe dem Eintritt der Abgase die in ein Dampf-Wasser-Trenngefäß mündende, die Wand des Zuges bekleidende Verdampferheizfläche angeordnet, die während der Beheizung durch die Abgase im Zwangdurchlauf und während Beheizungspausen im Zwangumlauf gekühlt ist Dieser Heizfläche ist ein Economiser vorgeschaltet Außerdem ist die übrige Wand des durch Strahlung beheizten Zuges mit einer im Naturumlauf gekühlten Verdampferheizfläche versehen. Mit diesem Kessel läßt sich wegen des durch Strahlung beheizten Zuges keine kompakte Bauform erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen im wesentlichen nur durch Konvektion beheizten Dampferzeuger zu schaffen, der unter Berücksichtigung des geringen Strahlungsvermögens des Heizgases geringsten kühlmittelseitigen Druckverlust und gutes Teillastverhalten ergibt und dabei einfach und kostensparend in Aufbau und Betrieb ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale:

a) der Dampferzeuger ist durch mindestens einen Wirbelmuffelbrenner beheizt,

b) die Wandberohrung des Rauchgaszuges ist ausschließlich im Naturumlauf gekühlt,

c) die im Zwangdurchlauf betriebene Verdampferheizfläche sowie die Economiser- und Überhitzerheizflächen sind innerhalb des Rauchgaszuges angeordnet.

Hierdurch wird eine kompakte Bauform des Dampferzeugers erreicht, denn beim erfindungsgemäßen Dampferzeuger existiert keine Brennkammer und kein Zug, die bzw. der durch Strahlungsheizflächen gekühlt ist. Unterstützt wird das Erreichen der kompakten Bauforrn noch durch den Wirbelmuffelbrenner, in dem die Verbrennung beendet ist, wenn die Rauchgase aus der Muffe! austreten. Da keine Kühlung der Muffel stattfindet, werden Rauchgase sehr hoher Temperatur erzeugt, die dann mit dieser hohen Temperatur zu den Heizflächen des Rauchgaszuges gelangen, so daß sich die Größe der Heizflächen beträchtlich verringern läßt. Darüber hinaus ist der neue Dampferzeuger konstruktiv einfacher, indem der ganze Rauchgaszug von gleichartigen Wandheizflächen gebildet ist, so daß weniger Kollektoren erforderlich sind und sich die Rohre der Rauchgaszugwände durchgehend gasdicht verschweißen lassen. Schließlich ergibt sich durch die erfindungsgemäße Heizflächenanordnung ein sehr geringer Druckverlust bei allen Lasten des Dampferzeugers.

Die Merkmale a, c sind aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 751641 bekannt, die jedoch einen Zwangdurchlauf-Dampf erzeuger ohne im Naturumlauf gekühlte Verdampferheizfläche beschreibt, wobei die Wandberohrung des Rauchgaszuges einen Teil einer Economiserheizfläche bildet. Das Merkmal b ist aus der österreichischen Patentschrift 271 507 bekannt, wobei auch innerhalb des Rauchgaszuges im Naturumlauf gekühlte Verdampferheizflächen vorgesehen sind und — wie oben schon erwähnt — zusätzlich ein durch Strahlung beheizter Zug vorhanden ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die im Zwangdurchlauf gekühlte Ver-

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dampferheizfläche so ausgelegt, daß in ihr bei Nor- Wärme an die Heizflächen im wesentlichen nur jnallast des Dampferzeugers mindestens 30 °/o, vor- durch Berührung überträgt, weil die Verbrennung in zugsweise 5O°/o der insgesamt erzeugten Frisch- den ungekühlten Muffeln beendet wird. Den Mündampfmenge erzeugt wird. Durch diese Auslegung düngen der Muffelbrenner 70 am nächsten liegend ist wird bei minimalem Drackverlust in den Rohren der 5 innerhalb des Heizgaszuges 34 eine Verdampferheizhn Zwangdurchlauf gekühlten Verdampferheizfläche fläche 12 vorgesehen, dL· aus mehreren, zwischen Filmverdampfung sicher vermieden. Ferner wird ein einem Verteuern und einem Sammler 13 parallelwesentlicher Teil der gesamten Verdampferheiz- geschalteten Rohren besteht und vom Arbeitsmittel fläche des Dampferzeugers aus im Zwangdurchlauf im Zwanglauf gekühlt ist. Der Sammler 13 steht über gekühlten Rohren gebildet, die allseits vom Heizgas io eine Leitung 14 mit dem Dampfraum der Trommel bestrichen werden, so daß das gesamte Rohrgewicht 15 in Verbindung.

der Veidampferheizflächen verkleinert und damit Alle vier Wände des Heizgaszuges sind von miteine wesentliche Kosteneinsparung erreicht wird. Die einander verschweißten Flossenrohren gebildet, wo-Zwangdurcblaufkühlung bietet überdies große Kon- bei die Rohre der Vorderwand 32 und die der Rückstruktionsfreiheit bei der Anordnung der Rohre der 15 wand 33 zwischen einem Verteiler 31 und einem im Zwangdurchlauf gekühlten Verdampferheizfläche. Sammler 35 parallel geschaltet sind. In gleicher

Im gleichen Sinne wirkt es sich vorteilhaft aus, Weise sind die Rohre jeder der beiden Seitenwände

wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung die im 42 zwischen einem Verteiler 41 und einem Sammler

Naturumlauf gekühlte Verdampferheizfläche so aus- 43 parallel geschaltet. Die Verteiler 31 und 41 sind

gelegt ist, daß in ihr bei Normallast Jes Dampferzeu- 20 über Leitungen 30 bzw. 40 mit einem Fallrohr 20 der

gers weniger als 40% der insgesamt erzeugten Trommel 15 verbunden, wogegen die Sammler 35

Frischdampfmenge erzeugt wird. und 43 über Leitungen 36 bzw. 44 mit dem Dampf-

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung be- raum der Trommel 15 in Verbindung stehen. Am steht darin, daß bei Anwendung von Wassereinsprit- oberen Ende des Zuges 34 ist in der einen Seitenzung im Bereich der Überhitzerheizfläche mindestens 25 wand 42 eine öffnung 75 vorgesehen, durch die das 20⁰O der insgesamt erzeugten Frischdampfmenge abgekühlte Heizgas den Zug verläßt,
durch Wassereinspritzung in der Überhitzerheiz- Zur Halterung der Heizflächen 12, 59, 55, 51 fläche erzeugt wird. Diese Ausführungsform hat den und 3 sind Tragrohre 8 vorgesehen, die mit ihrem unVorteil, daß das DampfAVasser-Trenngefäß entlastet teren Ende an einem Kollektor 6 angeschlossen sind wird und somit wesentlich leichter und mit geringe- 30 und mit ihren oberen Enden in einen Sammler9 rem Kostenaufwand hergestellt werden kann. münden, der über eine Leitung 10 mit dem Verteiler

Nach einer noch anderen Ausführungsform der 11 der Verdampferheizfläche 12 verbunden ist. Der

Erfindung sind Mittel vorgesehen, durch die minde- Kollektor 6 steht über eine eine Umwälzpumpe 22

stens bei Teillast des Dampferzeugers der im Zwang- aufweisende Leitung 21 mit dem Fallrohr 20 und

durchlauf gekühlten Verdampferheizfläche ein 35 außerdem über eine Leitung 5 mit dem Austritt des

Zwangumlauf überlagert wird. Hierdurch wird er- Economisers 3 in Verbindung.

reicht, daß wegen des unabhängig von der jeweiligen Nach Durchströmen des Economisers 3 gelangt

Last des Dampferzeugers wirkenden Zwangumlaufs das Speisewasser in den Kollektor 6, in dem es sich

auch bei kleinster Last des Dampferzeugers die Strö- mit Wasser aus der Trommel 15 mischt, das über die

mung in den Rohren der betreffenden Verdampfer- 40 Leitung 21 mit Hilfe der Umwälzpumpe 22 zugeführt

heizfläche stabil bleibt. wird. Das Gemisch aus Speisewasser und Umwälz-

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in wasser durchströmt nun die Tragrohre 8 und gelangt

der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung über die Leitung 10 in die Verdampferheizfläche 12.

näher erläutert. in der eine teilweise Verdampfung stattfindet. Das

F i g. 1 und 2 zeigen je einen Vertikalschnitt durch 45 Dampf Wasser-Gemisch strömt über die Leitung 14

Dampferzeuger nach der Erfindung. zur Trommel 15, in der die Trennung von Dampf

Gemäß F i g. 1 besteht der als Ganzes mit 1 be- und Wasser stattfindet. Gleichzeitig werden die zeichnete Dampferzeuger im wesentlichen aus einem Rohre der Heizgaszugwände 32, 33 und 42 vom vertikalen Heizgaszug 34, dessen Begrenzungswändc Wasser im Naturumlauf durchströmt, das aus dem von vertikalen Rohren gebildet sind, und innerhalb 50 Fallrohr 20 über die Leitungen 30 und 40 den untedes Heizgaszuges angeordneten Heizflächen. Die im ren Enden der Rohre zuströmt. Auch das in den Heizgaszug 34 zuoberst angeordnete Heizfläche 3 Wandrohren entstehende Dampfwassergemisch gebildet einen Economiser, dem das Speisewasser über langt in die Trommel 15. wo der Dampf abgeschieeme Leitung 16 mit Speiseventil 18 mittels einer den wird. Die im Naturumlauf gekühlte Verdampfer-Speisepumpe 17 zugeführt wird. Unterhalb des Eco- 55 heizfläche 32, 33, 42 und die im Zwanglauf gekühlte nomisers3 sind im Heizgaszug 34 drei in Serie ge- Verdampferheizfläche 12 sind so ausgelegt, daß in schaltete Überhitzerheizflächen 51, 55 und 59 unter- letzterer mindestens 30 ° 0 und in der Verdampfergebracht, wobei die Überhitzerheizfläche 51 über heizfläche 32. 33, 42 weniger als 40«Ό der insgesamt eine Dampfleitung 50 mit dem Dampfraum eine erzeugten Frischdampfmenge erzeugt wird.
Dampf Wassertrommel 15 in Verbindung steht und 60 Der in der Trommel 15 abgeschiedene Dampf an die Überhitzerheizfläche 59 eine zu einem Ver· durchströmt nacheinander die drei Überhitzerheizfläbraucher führende Frischdampfleitung 60 angc- chcn 51, 55 und 59 und verläßt den Dampferzeuger schlossen ist. Nahe dem unteren Ende des Heizgas- über die Frischdampfleitung 60. Zwischen den drei zuges 34 sind vier Wirbelmuffelbrenner 70 vorgese- Überhitzerheizflächen sind noch Gefäße 53 und 58 hen, die paarweise einander gegenüberliegend an- 65 eingeschaltet, in die über Leitungen 52 bzw. 57 Wasgeordnet sind, so daß in Fig. 1 nur zwei Brenner ser aus dem Fallrohr 20 eingespritzt wird. Die eingesichtbar sind. Aus den Muffeln dieser Brenner tritt spritzte wassermenge kann mit Hilfe von Ventilen das wärmeabgebende Gas in den Zug 34, das seine 54 und 56 eingestellt werden.

Diese Einspritzvorrichtungen können so ausgelegt sein, daß dort 20 °/o der gesamten erzeugten Dampfmenge produziert wird. Es ist aber auch möglich, das Ventil 54 auf einen festen Wert einzustellen und das Ventil 56 in Abhängigkeit von der Dampftemperatur in der Frischdampfleitung 60 zu steuern. Weiter ist es möglich, die Leitungen 52 und 57 statt am Fallrohr 20 an der Leitung 21 stromunterhalb der Umwälzpumpe 22 anzuschließen. Dies gestattet, das Ventil kleiner zu bauen und/oder den Zersläubungsdruck am Eintritt in die Gefäße 53 und 58 zu erhöhen. An Stelle der Einspritzgefäße können für die Wasserzufuhr auch Ejektoren verwendet werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 wird eine besondere Umwälzpumpe vermieden, indem die Speisepumpe 17 zur Förderang des Umwälzwassers herangezogen wird. Zu diesem Zweck ist in der Leitung 21 ein Wärmeübertrager 2 vorgesehen, dessen Sekundärseite in die Speisewasserleitung 16 eingeschaltet ist. Die Leitung 21 mündet in einen Speisewasserbehälter 4 und ist zwischen dem Wärmeübertrager 2 und dem Speisewasserbehälter 4 mit einem Drosselventil 7 versehen. An die Speisewasserleitung 16 ist ein Mengenmeßorgan 19 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Drosselventil 7 in Wirkungsverbindung steht. Das Speiseventil 18 in der Speisewasserleitung 16 steht mit einem an der Trommel 15 angeschlossenen Niveaumeßgerät 23 in Wirkungsverbindung.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 findet also auch durch den Economiser3 hindurch eine Umwälzung von Wasser aus der Trommel 15 statt. Diese Schaltung hat den Vorteil, daß beim Anfahren und bei Kleinlastbetrieb des Dampferzeugers eine relativ hohe Mindestwassermenge von der Speisepumpe 17 gefördert wird, so daß eine besondere Umwälzpumpe eingespart wird.

An Stelle der in F i g. 2 gezeichneten Wirkungsverbindung der Ventile 7 und 18 können diese Wirkungsverbindungen auch vertauscht werden, d. h., daß das Speiseventil 18 mit dem Mengenmeßorgan 19 verbunden wird und das Drosselventil 7 mit dem Niveaumeßgerät 23. Eine weitere Abwandlungsmöglichkeit besteht darin, die Summe der Meßsignale des Mengenmeßorgans 19 und des Niveaumeßorgans 23 auf das Speiseventil 18 und die Differenz der genannten Meßsignale auf das Drosselventil 7 wirken zu lassen oder umgekehrt.

Es ist auch möglich den Gefäßen 53 und 58 an Stelle von Umwälzwasser Speisewasser zuzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Dampferzeuger mit im Naturumlauf gekühlten, einen Rauchgaszug bildenden Rohrwänden, die ein- und austrittsseitig mit einem Dampf-Wasser-Trenngefäß verbunden sind, und mit einer im Zwangdurchlauf betriebenen, am Heizgaseintritt angeordneten Verdampferheizfläche, der ein Economiser vorgeschaltet ist und über die die gesamte Speisewassermenge in das Trenngefäß eingespeist wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale