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Vorrichtung zum Vorwärmen von Speisewasser in Dampferzeugern Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung eum Vorwärmen von Speisewasser, die innerhalb
des vorzugsweise zylindrischen Mantels eines stehend oder liegend angeordneten Dampferzeugers
vorgesehen ist, der U-förmig gebogene Austauscherrohre enthält, die in einer Rohrscheibe
sitzen und durch die das Heizmedium geleitet wird.
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Dampferzeuger dienen bekanntlich zur Verdampfung von Speisewasser.
Dieses tritt mit einer Temperatur in den DampSerzeuger ein, die beträchtlich unterhalb
der Verdampfungstemperatur liegen kanne Um eine einwandfreie Verdampfung sicherzustellen,
ist es erforderlich, das Speisewasser zunächst bis zur Verdampfungstemperatur vorzuwärmen.
Es ist bekannt, zu diesem Zweck einen bestimmten Teil des DampSerzeugers konstruktiv
so auszubilden, daß das Speisewasser mit gutem Wirkungsgrad aufgewärmt wird. Es
gehört ein zylindrischer Dampferzeuger mit geraden von einem zum anderen Ende verlaufenden
Austauscherrohren zum Stande der Technik, bei dem die Vorwärmung des Speisewassers
in einem Ringkanal erfolgt, der von der Behälterwandung und einer Wandung gebildet
jird, die das Rohrbündel umgibt Zur Verbesserung der Ausnutzung des Wärmeinhaltes
des Primärmedíllms ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei der in der Eahe des
Bodens des Dampferzeugers ein von den Heizrohren durchsetzter
Speisewasservorwärmer
angeordnet ist, der als im Abstand von der Behälterwand gehalterte Kammer ausgebildet
ist.
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Ferner ist es bekannt, den Vorwärmerteil des Dampferzeugers mit Schikanenblechen
auszurüsten, die so angeordnet sind, daß das Speisewasser mit hoher Geschwindigkeit
quer zu den Heizrohren an diesen entlangströmt.
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Für stehende oder liegende Dampferzeuger mit U-förmig gebogenen Austauscherrohren,
auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist bereits vorgeschlagen worden,
die Schikanenbleche in einer halbkreisförmigen Ebene anzuordnen. Dabei ist es erforderlich,
den Vorwärmraum durch ein mittleres Xrennblech gegenüber dem benachbarten Raum,
in dem bereits eine Verdampfung erfolgt, einwandfrei abzudichten. Wegen des relativ
hohen Durchflußwiderstandes und der hohen Temperaturdifferenz zwischen dem Vorwärmerraum
und dem Verdampfungsraum unterliegt das mittlere Trennblech beträchtlichen Druck-
und Wärmebeanspruchungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Vorwärmung
von Speisewasser so in einem Dampferzeuger mit U-förmig gebogenen Austauscherrohren
anzuordnen, daß die sich durch die hohe Temperaturdifferenz ergebenden Nachteile
bei guter Ausnutzung des Wärmeinhalts des Heizmediums vermieden werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß zur Vorwärmung des Speisewassers
in der Nähe des kalten Endes des Rohrbündels eine mit der Speisewasserleitung verbundene
abgeschlossene Einströmkammer angeordnet ist, durch die die Rohre des Rohrbündels
hindurchgeführt sind, wobei die einzelnen Rohre unter Freilassen eines Ringspaltes
von wenigen Millimetern von Hüllrohren umgeben sind, die dicht in die quer zu den
Austauscherrohren verlaufenden Wandungen der Einströmkammer eingesetzt sind und
die Austauscherrohre über eine bestimmte Länge in beiden
Richtungen
umgeben. Das in die Einströmkammer eintretende Speisewasser wird also in Längsnichtung
der Austauscherrohre teils im Gleichstrom, teils im Gegenstrom zu dem Heizmedium
durch die Ringspalte zwischen den Austauscherrohren und den diese umgebenden Hüllrohre
hindurchgeführt, erwärmt sich dabei und tritt aus den Ringspalten in den die Austauscherrohre
umgebenden, mit Wasser gefüllten Raum des Dampferzeugers ein. Anstelle einer quer
anströmung der heizrohre, wie sie bei Verwendung von Schikanenblechen benutzt wird,
verwendet die Erfindung eine Längsströmung, wodurch bei gleichgroßen Wärmeübergangszahlen
der Druckverlust wesentlich geringer gehalten wird. Ein weiterer Vorteil der Verwendung
von Hüllrohren liegt darin, daß Druck- und Temperaturunterschiede zwischen dem Vorwärmerteil
und dem Verdampferteil durch die Rohre aufgenommen werden. SchlieBlich kann auch
die Abdichtung zwischen dem Vorwärm- und dem Verdampferteil ohne Schwierigkeiten
und wesentlich einfacher gelöst werden, als bei Verwendung von Schikanenblechen
und Grennwänden.
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Die Erfindung sieht ferner vor, daß in der Nähe der nicht in den Wandungen
der Einströmkammer sitzenden Enden der Hüllrohre Fuhrungsscheiben angeordnet sind,
die mit Löchern versehen sind, durch die die Hüllrohre hindurchgeführt sind, wobei
sie ein Stück über die FWirungsscheiben hinausragen. Um die Hüllrohre gegenüber
den Austauscherrohren zu zentrieren und zu distanzieren sieht die Erfindung vor,
daß die Rohrwandungen der einzelnen Hüllrohre an einigen Stellen Einbeulungen aufweisen,
um zu verhindern, daß sich das Hüllrohr an das Austauscherrohr anlegt. Das Eindrücken
der Hüllrohre kann durch bekannte Spezialwerkzeuge, zweckmäßigerweise punktförmig
und in verschiedenen Höhenlagen wsechselseitig erfolgen, um den Durchgang des Speisewassers
nicht zu hemmen. Da
die Hüllrohre nicht mit der oberen bzw. unteren
Führungsscheibe verbunden sind, ist eine freie Ausdehnung gewährleistet, die auch
durch das Einbeulen der Rohrwand zum Zwecke der Distanzierung nicht gestört wird.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Figur 1 einen senkrechten mittleren schnitt durch einen stehenden Dampferzeuger
mit der Vorrichtung zur Vorwärmung des Speisewassers und Figur 2 eins der von der
Einströmkammer nach oben geführten Hüllrohre.
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Der auf Figur 1 dargestellte Dampferzeuger besteht aus einem aufrechtstehenden
zylindrischen Mantel 1 mit einer Rohrscheibe 2, in die die einzelnen U-förmig gebogenen
Rohre 3 des Rohrbündels dicht eingesetzt sind. Der bersichtlichkeit halber ist das
Rohrbündel nur durch Zeichnen eines äußeren und eines inneren Rohres dargestellt.
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Das Heizmedium , z.B. Wasser mit einer Temperatur von 3200 C und einem
Druck von 160 ata tritt über einen Stutzen am unteren Ende des Dampferzeugers und
eine Einlaufkammer 4 in das Rohrbündel ein, durchläuft dieses und tritt über die
Auslaufkammer 5 aus dem Dampferzeuger aus, nachdem es sioh aut beispielsweise 2200
0 abgekühlt hat.
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Die Kammern 4 und 5 sind in bekannter Weise durch eine Zwischenwand
6 gegeneinander abgedichtet. In der JIhe des kalten Endes des Rohrbündels, d.h.
des indes, an dem das Heizmittel aus dem Rohrbündel in die Austrittskster 5 gelangt,
befindet sich die Vorrichtung zum Vorwärmen des Speisewassers.
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Das zunächst vorzuwärmende und dann zu verdampfende
Speisewasser
tritt in Richtung des Pfeiles 7 in die abgeschlossene Einströmkammer 8 ein, die
mit einem Eompensator 9 versehen ist, der in einem Stutzen des Mantels 1 des Vorwärmers
sitzt. Die Kammer hat im Querschnitt die Form eines Halbkreises und wird nach oben
zu durch die obere Wandung 10 und unten durch die Wandung 11 begrenzt; die Wandungen
10 und 11 sind wie Rohrscheiben mit einer Vielzahl von Löchern versehen, durch die
die einzelnen Rohre 3 des Rohrbündels freihindurchgeführt sind. In die Löcher sind
die Hüllrohre 12 dicht eingesetzt; sie können z.B. eingewalzt werden, wie es bei
der Befestigung von Austauscherrohren in einer Rohrscheibe üblich ist. Der innere
Durchmesser der Hüllrohre 12 ist um soviel größer als der Außendurchmesser der Austauscherrohre,
daß das Wasser mit einer vorausberechneten Geschwindigkeit durch die Ringspalte
strömt 9 die jedes einzelne Austauscherrohr umgeben. Beispielsweise kann der Durchmesser
der Austauscherrohre 22 mm, der innere Durchmesser der Hüllrohre 24 bis 26 mm betragen
Die Distanzierung und Zentrierung der Hüllrohre gegenüber den Austauscherrohren
erfolgt in der aus Figur 2 ersichtlichen Weise dadurch, daß die Wandungen der Hüllrohre
an einigen Stellen vorzugsweise in verschiedenen Höhenlagen und versetzt zueinander
längs des Umfanges mit Spezialwerk zeugen punktförmig eingedrückt werden, so daß
Einbeulungen 16 entstehen. In der Nahe der oberen bzw. unteren freien Enden der
Hüllrohre sind parallel zu den Wandungen 11 und 12 der Kammer Führungsscheiben 13
vorgesehen, die mit einer der Zahl der Hüllrohre entsprechenden Anzahl von Löchern
versehen sind, durch die die Hüllrohre durchtreten und über die sie ein Stück hinausragen.
Eine feste Verbindung zwischen den Enden der Hüllrohre und den Puhrungsscheiben
besteht nicht, so daß sich die Hüllrohre frei ausdehnen können. Aus konstruktiven
Gründen können die Fuh'rungsscheiben mit der Binströnkammer durch einen Blechmantel
verbunden werden, derart, daß
die gesamte Vorwärmeinrichtung eine
Art Kasten darstellt und zwischen den Wandungen 11 und 12 und den Führungsscheiben
13 Kammern gebildet werden, die Beruhigungsräume 15 oberhalb und unterhalb der Einströmkammer
darstellen. Der Blechmantel ist an einigen Stellen mit Löchern versehen, um einen
Wärmeausgleich zwischen der im Innenraum der Kammern befindlichen Flüssigkeit und
der die Kammern umgebenden Flüssigkeit zuzulassen.
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Die Vorwärmung des Speisewassers erfolgt in der Weise, daß das Wasser
z.B. mit einer Temperatur von etwa 300 und einem Druck von 70 ata in die Einströmkammer
8 eintritt und dann durch die Ringspalte 14 (Figur 2) im Gegenstrom zu dem Heizmittel
nach oben oder im Gleichstrom nach unten strömt und sich dabei auf die Verdampfungstemperatur
erwärmt.
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Patentansprüche