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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 245893 • KLASSE i3d. GRUPPE- M 245893 • CLASS i3d. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. März 1911 ab. Patented in the German Empire on March 17, 1911 .

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Regelung der Überhitzung von Dampf. Es besteht darin, daß der zu überhitzende Dampf zuerst einen durch den überhitzten Dampf geheizten Vortrockner bzw. Vorüberhitzer passiert, dadurch eine Trocknung oder geringe Überhitzung erfährt, danach erst den von Feuergasen umspülten Überhitzer passiert und eine hohe Überhitzung erreicht,The subject of the invention is a method for controlling the overheating of Steam. It consists in that the steam to be superheated first passes through the superheated one Steam-heated pre-dryer or pre-superheater passes through, thereby undergoes drying or slight overheating, only then passes the superheater surrounded by fire gases and reaches a high level of superheating,

ίο die nun durch Wärmeabgabe in dem Vortrockner wieder herabgedrückt wird, so daß eine für Motorantrieb passende Überhitzung des Dampfes erzielt wird.ίο which is now due to the release of heat in the pre-dryer is pressed down again, so that a suitable for motor drive overheating of the Steam is achieved.

Dieses Verfahren gestattet, in dem Vortrockner alle mitgerissenen schädlichen Teile des Kesseldampfes auszuscheiden, so daß schädliche Einflüsse in dem eigentlichen Feuergasüberhitzer nicht auftreten können. Den Vortrockner kann man so bauen, daß er in allen Teilen zugänglich ist und gereinigt werden kann; andererseits hat es kein Bedenken, in dem eigentlichen, den Feuergasen ausgesetzten Überhitzer Dampf von höherer Überhitzung zu erzeugen, als wie für die Maschine notwendig ist, denn durch die Einschaltung des Vortrockners ist der eigentliche Überhitzer vor schädlichen inneren Einflüssen bewahrt.This process allows all harmful parts to be carried away in the pre-dryer of the boiler steam, so that harmful influences in the actual fire gas superheater cannot occur. The pre-dryer can be built in such a way that all parts of it are accessible and can be cleaned can; on the other hand, it has no qualms about being exposed to the gases of the fire Superheater to generate steam of higher superheat than necessary for the machine is, because by switching on the pre-dryer, the actual superheater is available preserves harmful internal influences.

Man hat z. B. bisher die Temperatur des überhitzten Dampfes dadurch heruntergedrückt und geregelt, daß man allen überhitzten Dampf oder nur einen Teil desselben durch im Wasserraum des Dampferzeugers angeordnete Rohre leitet. Dieses Verfahren hat den großen Nachteil, daß der Wasserraum durch die Dampfrohre unzugänglich gemacht wird, daß sich an den Dampfrohren Kesselstein ansetzt, wodurch die Wärmeübertragung verschlechtert und die Besichtigung der Dampfrohre unmöglich gemacht wird, und daß sehr leicht Durchrostungen oder Verletzungen durch Reinigungswerkzeuge an den Rohren auftreten können, welche zur Folge haben, daß sich der Wasserinhalt des Dampferzeugers in die Dampfleitung und so in die Dampfmaschinen, Turbinen usw. ergießt.One has z. B. so far the temperature of the superheated steam thereby depressed and regulated that all or only part of the superheated steam is passed through the water space pipes arranged in the steam generator. This method has the major disadvantage that the water space is made inaccessible by the steam pipes that Scale builds up on the steam pipes, which impairs heat transfer and inspection of the steam pipes is made impossible, and that rusting through is very easy or injuries from cleaning tools on the pipes, which have the consequence that the water content of the steam generator into the steam line and so into the steam engines, turbines, etc. pours.

Nach einem anderen bekannten Verfahren werden in den Überhitzerrohren Kühlrohre angeordnet, durch welche Wasser aus dem Dampferzeuger geleitet wird. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Überhitzerrohre verhältnismäßig großen Durchmesser haben müssen, um für die Kühlrohre Platz zu schaffen; infolgedessen muß die Wandung der Überhitzerrohre verstärkt werden, wodurch weiterhin die Wärmeübertragung von den Heizgasen auf den zu überhitzenden Dampf verschlechtert wird. Ferner sind die Kühlrohre, weil sie im Überhitzer eingeschlossen sind, uuzugänglich, können daher schlecht nachgesehen werden, und es kann auch bei dieser Anordnung sehr leicht der Fall eintreten, daß das in den Kühlrohren enthaltene Wasser sich direkt in den Überhitzer und somit in die Dampfleitungen ergießt. Auch können sich die Kühlrohre sehr leicht voll Kesselstein setzen, wodurch wiederum die Wärmeübertragung beeinträchtigt wird. ■. ■According to another known method, cooling tubes are arranged in the superheater tubes, through which water is passed from the steam generator. This arrangement has the disadvantage that the superheater tubes are relatively must have a large diameter to make room for the cooling tubes; Consequently the wall of the superheater tubes must be reinforced, whereby the heat transfer from the heating gases continues the steam to be superheated is deteriorated. Furthermore, the cooling tubes because they are in Superheaters are included, inaccessible, can therefore be difficult to look up, and even with this arrangement it can very easily happen that this occurs in the cooling tubes contained water goes directly into the superheater and thus into the steam lines pours. The cooling pipes can also very easily become full of scale, which in turn the heat transfer is impaired. ■. ■

Es ist weiterhin bekannt, die Regelung der Überhitzungstemperatur dadurch zu erzielen, daß Wasser, welches man gewöhnlich dem Oberkessel entnimmt, direkt in den Überhitzer eingespritzt wird. Dieses Verfahren hatIt is also known that the overheating temperature can be regulated by that water, which is usually taken from the upper boiler, directly into the superheater is injected. This procedure has

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den Nachteil, einesteils, daß sich in dem schwer zugänglichen Überhitzer Niederschläge absetzen können, die die Wärmeübertragung verschlechtern, zu Rohrdefekten führen und schwer entfernt werden können, andererseits, daß die Gefahr besteht, daß Wasserschläge in den Dampfmaschinen oder Turbinen auftreten können.the disadvantage, on the one hand, that there is precipitation in the superheater, which is difficult to access can settle, which degrade the heat transfer, lead to pipe defects and difficult to remove, on the other hand that there is a risk of water hammer in steam engines or turbines can occur.

Bei dem neuen Verfahren sind derartigeIn the new process there are such

ίο Übelstände ausgeschlossen. Der Vortrockner kann an beliebiger Stelle angeordnet werden, so daß er jederzeit zugänglich und leicht kontrollierbar ist.ίο evils excluded. The pre-dryer can be placed anywhere, so that it is always accessible and easily controllable is.

Es können sehr dünne Rohre oder Trennwände verwendet werden, da zu beiden Seiten der Rohre nahezu gleicher Druck herrscht. Es wird durch diese Anordnung die Wärmeübertragung erleichtert. Bei etwa vorkommenden Verletzungen der Trennwände kann es höchstens geschehen, daß ein Teil des Sattdampfes bzw. ein Teil des von der Dampfnässe berührenden Wassers unter Umgehung des Überhitzers direkt in die Dampfleitung gelangt, es kann sich aber nie Wasser aus dem Kessel in die Dampfleitung ergießen. Der Vortrockner kann so ausgebildet werden, daß er als Wasserabscheider wirkt, so daß, selbst wenn Wasserteilchen infolge einer Rohrundichtheit in dem Überhitzer in den Raum übertreten, durch den der hochüberhitzte Dampf streicht, eine sofortige Ausscheidung erfolgt.Very thin pipes or partitions can be used on both sides the pressure of the pipes is almost the same. It is through this arrangement the heat transfer relieved. In the event of any damage to the partition walls, it can at most happen that part of the saturated steam or part of the water in contact with the steam, bypassing the superheater, directly into the steam line but water can never pour out of the boiler into the steam pipe. The pre-dryer can be designed so that it acts as a water separator so that, even if water particles enter the room due to a pipe leak in the superheater step through which the superheated steam passes, an immediate elimination he follows.

In der Zeichnung ist eine Anordnung zur Ausführung des Verfahrens dargestellt. Der vom Kessel kommende Sattdampf tritt bei a in die eine Abteilung des Vortrockners b ein, durchströmt die Rohre b¹ und tritt durch das Rohr c aus dem Vortrockner b aus. Der in den Vortrockner eintretende Dampf von beispielsweise 180 ° wird in diesem getrocknet oder vorüberhitzt; der Dampf geht durch das Rohr c weiter zum Überhitzer u, in dem er von Feuergasen überhitzt wird, und tritt durch das Rohr u¹ aus dem Überhitzer aus. Er wird durch das Rohr r zum Vortrockner b geführt und umspült die Rohre b¹, die vom Sattdampf durchflossen werden. Der überhitzte Dampf wird dadurch in seiner Temperatur beispielsweise von 400 °, die er im Rohr r hatte, auf 350° erniedrigt und tritt mit dieser Temperatur in das Rohr w ein, um dem Motor zugeführt zu werden.The drawing shows an arrangement for carrying out the method. The saturated steam coming from the boiler occurs at a in which a section of the pre-drier b, flows through the tubes ¹ b and exits through the pipe c of the pre-drier from b. The steam entering the pre-dryer, for example 180 °, is dried or preheated in this; the steam passes through the pipe c to the superheater u, in which it is superheated by flue gases, and exits the superheater through the pipe u ^1. It is led through the pipe r to the pre-dryer b and washes around the pipes b ¹ , through which the saturated steam flows. The temperature of the superheated steam is reduced, for example, from 400 °, which it had in the pipe r , to 350 °, and at this temperature it enters the pipe w to be fed to the engine.

Will man nun die Temperatur des überhitzten Dampfes regeln, so geschieht dies gemaß der Erfindung in der Weise, daß von dem getrockneten oder vorüberhitzten Dampf, der die Rohre b¹ passiert hat, im Rohr c ein Teil durch das Rohr c¹ abgeschaltet wird, so daß beispielsweise der größere Teil dieses getrockneten oder vorüberhitzten Dampfes durch das Rohr u zum Überhitzer strömt, während ein anderer Teil des Dampfes durch das Rohr c¹ direkt nach dem Rohr r oder auch durch das Rohr c^a direkt zur Maschine geführt wird. Da die Menge des dem Überhitzer zugeführten Dampfes eine geringere ist, so kann auch nur eine geringere Vorüberhitzung des das Rohrsystem durchfließenden Sattdampfes erzielt werden, selbst wenn der Überhitzungsgrad des Wärmedampfes ein erhöhter sein sollte. Diese Abschaltung durch das Rohr c¹ und c² kann natürlich vor dem Überhitzer oder selbst im Überhitzer erfolgen.Is one wants to regulate the temperature of the superheated steam, this happens ACCORDANCE the invention in the manner that has passed from the dried or vorüberhitzten vapor b the tubes ¹ in the tube c one part through the tube C ¹ is switched off, that, for example, the greater part of this dried or preheated steam flows through the pipe u to the superheater, while another part of the steam is passed through the pipe c ¹ directly after the pipe r or through the pipe c ^a directly to the machine. Since the amount of steam supplied to the superheater is lower, only a lower pre-superheating of the saturated steam flowing through the pipe system can be achieved, even if the degree of superheating of the heat steam should be increased. This shutdown by the pipe c ¹ and c ² can of course take place in front of the superheater or even in the superheater.

Beispielsweise wäre es vorteilhaft, daß man das zur Maschine führende Rohr c² an dem ersten Drittel des Überhitzerrohrsystems anschaltet, in dem der Dampf schon die für die Maschine wünschenswerte Überhitzung erfahren hat; dann werden die weiter durch den Überhitzer gehenden Dämpfe eine höhere Überhitzung erfahren. Die Wärmewirkung auf den Sattdampf in b¹ wird aber trotzdem nicht so hoch sein, als wenn die Gesamtdämpfe den gesamten Überhitzer passieren.For example, it would be advantageous to connect the pipe c ² leading to the machine to the first third of the superheater pipe system in which the steam has already experienced the superheating that is desirable for the machine; then the vapors passing on through the superheater will experience a higher level of superheating. The heat effect on the saturated steam in b ¹ will nevertheless not be as high as if the total steams pass through the entire superheater.

Man kann aber auch diese Regelung so ändern, daß ein Teil des Naßdampfes unter Ausschaltung des Vorüberhitzers direkt in den eigentlichen Überhitzer geführt wird, wobei die Einführung an beliebiger Stelle des Überhitzers erfolgen kann. Dadurch wird der Grad der Überhitzung im Überhitzer herabgemindert, und selbst die vermehrte Menge kann die Vorüberhitzung des die Rohre b¹ passierenden Dampfes nicht so weit treiben, so daß also durch diese Nebenführung schließlich eine Verminderung der Dampfüberhitzung sich ergibt.However, this regulation can also be changed so that part of the wet steam is fed directly into the actual superheater, with the pre-superheater being switched off, and it can be introduced at any point on the superheater. As a result, the degree of overheating in the superheater is reduced, and even the increased amount can not drive the pre-superheating of the steam passing through the tubes b ¹ so far, so that this secondary line ultimately results in a reduction in the steam superheating.

Natürlich können beide Schaltungen gleichzeitig angewendet werden.Of course, both circuits can be used at the same time.

Es ist noch zu erwähnen, daß man durch das Rohr m, welches hinter dem Überhitzerende u¹ angeordnet ist und zum Zuleitungsrohr w für die Maschine führt, auch einen Teil des überhitzten Dampfes direkt in diese Leitung w führen und dadurch eine Erhöhung der Endtemperatur des Dampfes erzielen kann.It should also be mentioned that through the pipe m, which is arranged behind the superheater end u ¹ and leads to the supply pipe w for the machine, part of the superheated steam is also led directly into this line w , thereby increasing the final temperature of the steam can achieve.

Um zu verhüten, daß die Überhitzungsrohre an der Austrittsstelle des überhitzten Dampfes aus dem Überhitzer bei stark forciertem Betriebe eine allzu hohe Erhitzung erleiden infolge der geringen Kühlung durch den hochüberhitzten Dampf, und um die Temperatur des Dampfes beim Eintritt in den Überhitzer nicht unzulässig hoch ansteigen zu lassen, kann der Wassergehalt des in den Vortrockner eintretenden Dampfes künstlich durch in fein verteiltem Zustande zugeführtes Wasser erhöht werden. Auch in diesem Falle bleiben die sämtlichen oben angeführten Vorteile des beschriebenen Verfahrens bestehen, insbesondere hat diese Art der Einspritzung eines bestimmten Wasserzusatzes in die dem eigentlichenIn order to prevent the superheating pipes at the point where the superheated steam emerges from the superheater with strongly forced operations suffer too high heating as a result the low cooling due to the highly superheated steam and the temperature of the steam when it enters the superheater The water content of the entering the pre-dryer cannot be allowed to rise to an unacceptably high level The steam can be artificially increased by adding water in a finely divided state. In this case, too, they remain all of the above-mentioned advantages of the method described exist, in particular has this type of injection of a particular water additive into the actual

Überhitzer vorgelagerte Vorrichtung den Vorteil vor der direkten Einspritzung des Wassers in den eigentlichen Überhitzer, daß sämtliche Ablagerungen an leicht zugänglichen Stellen, nämlich in dem Vortrockner, der an beliebiger Stelle untergebracht werden kann, stattfinden, während andererseits die Gefahr von Wasserschlägen und die des Verbrennens der Überhitzerheizfläche infolge von durch AbIagerungen hervorgerufene Wärmestauungen vermieden bleibt.Superheater upstream device has the advantage of direct water injection in the actual superheater that all deposits are in easily accessible places, namely in the pre-dryer, which can be accommodated at any point, while, on the other hand, there is the risk of water hammers and that of the superheater heating surface being burned as a result of deposits caused accumulation of heat remains avoided.

Bekanntlich ist die im Überhitzer aufgenommene Wärmemenge bei gleichbleibender Überhitzerheizfläche abhängig von dem Wärmeübergangskoeffizienten und von dem mittleren Temperaturunterschied zwischen dem im Überhitzer befindlichen Dampf und den ihn umspülenden Heizgasen. Beide Faktoren werden aber durch Anwendung der Dampftrocknung und Vorüberhitzung für die Wärmeaufnahme ungünstiger, der Wärmeübergangskoeffizient wird verschlechtert, da trockner Dampf ein schlechterer Wärmeleiter ist als nasser Dampf, und der Temperaturunterschied wird bei Vorüberhitzung geringer, da der Dampf schon mit höherer Temperatur in den Überhitzer eintritt. Da nun die in der Regelungsvorrichtung zur Dampftrocknung und Vorüberhitzung aufgewendete Wärmemenge von der im überhitzten Dampf enthaltenen Wärmemenge abgeht, für die Gesamtmenge der Wärme (die in dem zur Maschine geleiteten Dampf enthalten ist) also nur die im Überhitzer aufgenommene Wärme maßgebend ist, so ist diese Gesamtmenge um so kleiner und damit die Dampftemperatur um so niedriger, je schlechter die Wärmeübertragung im Überhitzer ist.It is known that the amount of heat absorbed in the superheater is constant Superheater heating surface depending on the heat transfer coefficient and on the average Temperature difference between the steam in the superheater and the hot gases surrounding it. Both factors will but by using steam drying and preheating for heat absorption less favorable, the heat transfer coefficient is worsened because the steam is dry is a worse conductor of heat than wet steam, and the temperature difference will be lower with pre-superheating, as the steam enters the superheater at a higher temperature entry. Since now the control device for steam drying and pre-superheating The amount of heat used is derived from the amount of heat contained in the superheated steam, for the total amount of Heat (which is contained in the steam sent to the machine) only that in the superheater absorbed heat is decisive, this total amount is the smaller and thus the lower the steam temperature, the worse the heat transfer in the superheater.

Ws = Wärmeinhalt des Sattdampfes, Ws = heat content of the saturated steam,

Wr =3 Wärmemenge in dem Vortrockner aufgenommen, Wr = 3 amount of heat absorbed in the pre-dryer,

Wii = Wärmemenge im Überhitzer aufgenommen, Wii = amount of heat absorbed in the superheater,

Wa — Wärmemenge in den Vortrockner abgegeben, Wa - amount of heat released into the pre-dryer,

W = Wärmemenge im Maschinendampf enthalten. W = amount of heat contained in the machine steam.

Es ist: W' = Ws -f Wr + WiI — Wa. Da nun : Wr = Wa, so ist: W = Ws + PFm.It is: W '= Ws -f Wr + WiI - Wa. Since now: Wr = Wa, then: W = Ws + PFm.

Außerdem braucht bei diesem indirekten Einspritzverfahren auch nicht so viel Wasser eingespritzt zu werden, um eine bestimmte Erniedrigung der Endtemperatur des überhitzten Dampfes zu erzielen, als wie wenn direkt in den Überhitzer eingespritzt wird; denn bei dem Verfahren der direkten Einspritzung wird das Temperaturgefälle zwischen den Heizgasen und dem im Überhitzer befindlichen Dampf künstlich vergrößert; es werden also die Bedingungen für die Wärmeaufnahme im Überhitzer günstiger. Da ferner bei der direkten Einspritzung der überhitzte Dampf mit der Temperatur aus dem Überhitzer austritt, auf welche er gebracht werden soll, so ist aus zwei Gründen die Gefahr von Wasserschlägen bei diesem Verfahren erheblich. Einesteils muß eine verhältnismäßig große Menge Wasser eingespritzt werden, um eine bestimmte Temperaturerniedrigung zu erzielen, und andererseits ist die Sicherheit dafür, daß das gesamte im Dampf enthaltene Wasser zur Verdampfung gelangt, um so geringer, je weniger hoch überhitzt der Dampf aus dem Überhitzer austritt. Diese Gefahr wird bei der indirekten Einspritzung vermieden. Es kann mit Leichtigkeit so eingerichtet werden, daß überhaupt kein Wasser in den Überhitzer eintritt, und daß der Dampf nicht nur nicht mit niedrigerer, sondern mit höherer Temperatur aus dem Überhitzer austritt, als wie wenn der Vortrockner ausgeschaltet ist. Entsprechend der Verringerung der einzuspritzenden Wassermenge tritt auch eine Verringerung der Ablagerungen ein.In addition, this indirect injection process does not need as much water to be injected to a certain lowering of the final temperature of the superheated To obtain steam as if injecting directly into the superheater; because in the process of direct injection the temperature gradient between the heating gases and the one in the superheater Steam artificially enlarged; So there are the conditions for heat absorption cheaper in superheater. Furthermore, in the case of direct injection, the superheated steam with the temperature from the superheater emerges to which it is to be brought, there is a risk of for two reasons Water hammer is significant with this procedure. On the one hand, it must be a relatively large one Amount of water to be injected to achieve a certain temperature decrease, and on the other hand, there is a guarantee that all of the water contained in the steam will be used Evaporation occurs, the less, the less highly superheated the steam from the superheater exit. This risk is avoided with indirect injection. It can be set up with ease so that no water at all enters the superheater, and that the steam not only does not come with it exits the superheater at a lower temperature, but at a higher temperature than when the pre-dryer is switched off. Corresponding to the reduction in the amount to be injected The amount of water also leads to a reduction in deposits.

Claims

85 patent claims:

1. Procedure for regulating the temperature of the superheated steam in steam generators, characterized in that the saturated steam coming from the boiler is first caused by the superheated steam heated pre-dryer or pre-heater happens, then in the actual superheater is heated, and further lowering its maximum temperature for pre-drying or pre-superheating of the wet steam is used before it is used.

2. The method according to claim 1, characterized in that before or in the pre-dryer or pre-superheater, finely divided water is added to the saturated steam.

1 sheet of drawings.