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"Vorrichtung zur Entnahme von heißen Gasproben" Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Entnahme von heißen Gasproben, insbesondere aus einem Dampfkessel,
mit einer Sonde, die ein ummanteltes Rohr aufweist, durch dessen Mantel Wasser bis
zum Rohrende gepreßt und dort in das Rohr umgelenkt wird, wobei durch Injektorwirkung
aus einer den Mantel abschließenden und mit einem Mundstück in des Rohr ragenden
Düse Rauchgas angesaugt wird.
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Mit derartigen Vorrichtungen wird Rauchgas zum Beispiel aus dem Feuerraum
eines Dampfkessels antnommen und auf seine Bestandteile insbesondere auf seinen
Sauerstoffbestandteil analysiert. Aufgrund des
Analysenergebnisses
wird die dem Kessel zugeführte Luftmenge eingestellt.
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Bei der bekannten Vorrichtung besteht das Mantelrohr der Sonde aus
Stahl und ist an seinem Ende mit einer Düse aus einer Kupferlegierung, die gegebenenfalls
eloxiert sein kann, verschlossen. Diese Sonde, die auch als sogenannte "Splithoff"-Sonde
bekannt ist, kann aber nur in Zonen riedri.,c.r Temperatur urd auch dort nur kurzzeitig
eingesetzt werden. Man erhält deshalb nur von Zeit zu Zeit Meßergebnisse, nach denen
die Luftmenge für den Kessel eingestellt werden kann.
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Diese Meßergebnisse sind ungenau, weil das zur Absaugung verwendete
Wasser auch der Kühlung der Sonde dient und in so großen Mengen zugeführt werden
muß, daß eine ausreichende Kühlwirkung erreicht wird. Da dieses Wasser vor der Gasanalyse
wieder abgeschieden werden muß, lassen sich Verfälschungen der Meßergebnisse nicht
vermeiden. Außerdem muß die Sonde zu Meßzwekken jedes Tjal in einen sogenannten
Mauerkasten eingeführt werden, wobei sich Abdichtungsschwierigkeiten ergeben.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
anzugeben, mit der auch aus Zonen hoher Temperatur kontinuierlich Rauchgase entnommen
werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung, die gekennzeichnet
ist durch ein den Mantel umgebendes Hüllrohr, das init einem Kühlwassereinlauf und
eine
Kühlwasserauslauf versehen ist, die in wenigstens einen zwischen
Mantel und Füllrohr angeordneten Strömungskanal münden, der sicb. bis zur Düse erstreckt.
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Da diese Vorrichtung ein eigenes Kühlsystem besitzt, kann sie an Ort
und Stelle, d. h., in ihrem Mauerkasten verbleiben. Dadurch ist eine kontinuierliche
Messung möglich, die eine kontinuierliche Regelung der dem Kessel zugeführte Luftmenge
zuläßt. Die ständige Kühlung der Sonde ermöglicht auch die Verwendung von Materialien,
die dem jeweiligen r/.weck besser entsprechen, so kann zum Beispiel d£e Diese aus
hochwarmfestem Stahl, insbesondere aus einer Silizium-Chrom-Stahllegierung hergestellt
sein, die auch günstigere Verschleißeigenschaften als die bisher verwendeten aterialie.n
aufweist.
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Es ist zweckmäßig, wenn das Hüllrohr doppelwandig ist und der Strömungskanal
zwischen Mantel und Innenrohr sowie zwischen Innenrohr und Außenrohr des Hüllrohres
gebildet ist. Man erhält dadurch eine mehrfache Abschirmung der Sonde durch Kühlwasser,
dessen Wärmekapazität voll genutzt werden kann.
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Zweckmäßig sollte der Kühlwassereinlauf in den Raum zwischen Mantel
und Innenraum und der Kühlwasserauslauf in den Raum zwischen Innenrohr und Außenrohr
münden. Dadurch wird die Temperatur der Sonde unpefahr im bereich der Kühlwassereintrittstemperatur
gehalten und eine unerwünschte Erwärmung des für die Rauchgasabsaugung verv:endeten
Wassers wird vermieden.
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Eine einfache Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß des
Außenrohr mit der Düse verbunden ist und das Innenrohr sich bis in den Bereich der
Düse erstreckt, wobei dort eine Ringkammer zur Strömungsumlenkung gebildet ist.
Damit Außenrohr und Innenrohr des Hüllrohres sich nicht gegenseitig verschieben,
sollte das Innenrohr mit Nocken auf dem Außenrohr abgestützt sein.
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Es empfiehlt sich, einen Regel anzuordnen, der die Kühlwassereintrittstemperatur
überwacht und in Abhängigkeit davon die Kühlwassermenge und den Kühlwasserdruckt
steuert. Dadurch wird auch die Temperatur der Sondenach Maßgabe der Reglereigenschaften
im wesentlichen konstant gehalten und die Ergebnisse der Rauchanalyse werden verbessert.
Das verbrauchte Kühlwasser kann nach Rückkühlung der Sonde wieder zugeführt werden.
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Um definierte Randbedingungen für die Durchführung der Analyse zu
erhalten, sollte das zur Rauchgasansaugung verwendete Wasser der Sonde in konstanter
Menge und mit konstanten Druck zugeführt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden beschrieben; es zeigen: Figur 1 in schematischer Darstellung
eine Vorrichtung zur Entnahme von Rauchgasen aus dem Feuerraum eines Dampferzeugers,
Figur
2 einen Längsschnitt durch eine Sonde.
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In der Figur 1 ist schematisch der Feuerraum 1 eines Dampferzeugers
angedeutet, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 2 Mauerkästen 2, 3 aufweist,
die in einem Flansch 4 enden. Die Mauerkästen 2, 3, sind hinter dem Fangrost angeordnet
und nehmen zylindrische Sonden 5, 6 auf, deren Flansche 7 nit den Flanschen 4 abgedichtet
verschraubt sind. Es können auch mehrere Sonden am Feuerraum 1 angebracht sein.
Der Aufbau der Sonden und ihrer Anschlüsse sowie Zu- und Ableitungen sind identisch,
so daf?- im folgenden nur eines dieser Systeme beschrieben wird. Gleiche Bezugszeichen
bezeichen gleiche Teile.
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Jede Sonde besitzt einen Kühlwassereinlauf 8 und einen Kühlwasserauslauf
9. Der Kühlwassereinlauf wird gespeist von einer Kühlwasserleitung 10, in der ein
Absperrorgan 11 und eine blende 12 zur Mengenmessung angeordnet sind. Eine Bypaßleitung
13 überdruckt das Absperrorgan 11 und ist über zwei Absperrorgane 14, 15, zwischen
denen ein Druckminderer 16 mit beidseits davon angeordneten Manometern 17, 18 angebracht
ist, mit der Kühlwasserleitung 10 verbunden.
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Von der Kühlwasserleitung 10 führen Zweigleitungen 19, 20 zu den Sonden
2 bzw. 3. Di. Zweigleitungen 19, 20 sind mit Schiebern. 21 absperrbar. Jber die
Zweigleitungen 19, 20, die wenigstens teilweise aus flexiblen Stahlschläuchen bestehen,
und in denen ein Manometer 22 angeordnet ist, gelangt das Kühlwasser zum Kühlwassereinlauf
8.
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Hinter dem Schiebar 21 ist eine weitere Leitung 23 abgezweigt, die
mit einem Anschluß 24 verbunden ist, durch den das zur Rauchgasabseugung verwendete
Wasser der Sonde zugeführt wird. In der Leitung 23 befindet sich ein Druckminderer
25 und ein Manometer 26. Auch die Leitung 23 besteht teilweise aus einem Stahlschlauch.
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Das den Kühlwasserauslauf 9 verlassende Wasser wird über eine Leitung
27, in der sich ein Temperaturmeßglied 28 und ein Absperrorgan 29 befinden, zu einer
nicht dargestellten Rückkühlanlage geleitet und von dort wieder in die Kühlwasserleitung
10 gegeben, Mehrere Leitungen 27 für das verbrauchte Kühlwasser sind hinter den
@osperrorganen 29 zu einer Sammelleitung 30 vereinigt.
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Das zur Absaugung des Rauchgases verwendete Wasser gelangt mit dem
Rauchgas über ein Rohrstück 31 in einen Wasserabscheider 32, aus dem das abgeschiedene
Wasser über eine Leitung 33, die sich mit weiteren gleichertigen Leitungen zu einer
Sammelleitung 34 vereinigt, in eine nicht dargestellte Abflußrinne und wird gegebenenfalls
gereinigt.
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Das im Wasserabscheider 32 abgeschiedene Gas wird über eine Gasleitung
35 zu einem Meßschrank 36 geführt und dort analysiert. Der Meßschrank ist unter
anderem auch mit den Temperaturmeßgliedern 28 verbunden und enthält im übrigen Steuer-
und Regeleinrichtungen, die die Kühlwasseraustrittstemperatur überwachen un in Abhängigkeit
davon die Kühlwassermenge und den Kühlwasserdruck
sov!ie die Menge
und den Druck des zur Rauchgasansaugung verwendeten Wasser steuern.
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Die in der Figur 2 dargestellte Sonde besitzt ein Mantelrohr 37, dessen
außerhalb des Mauerkastens 2 bzw. 3 befindliche Ende 38 mit dem Anschlußstück 24
verschraubt ist und dessen anderes Ende 39 mit einer Düse 40 verschraubt ist. Im
Mantelrohr 37 ist konzentrisch dazu ein Rohr 41 angeordnet, dessen Verlängerung
31 mit dem Wasserabscheider 32 verbunden ist.
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Die Düse 40 ist in das Mantelrohr37 eingeschraubt und liegt mit einer
Schulter 42 genen die Stirnseite 43 des Mantelrohres 37. Zusätzlich sind Mantelrohr
37 und Düse 40 miteinander durch eine Schweißnaht 44 verbunden.
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Die Düse 40 besitzt ein Mundstück 45, das in das Innere des Rohres
41 hineinragt und an einer exzentrischer Flache 46 mit dem Rohr 41 verbunden ist.
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Das zur Absaugung des Rauchgases verwendete Wasser wird durch den
zwischen dem Mantelrohr 37 und dem Innenrohr 41 gebildeten Kanal 47 gepreßt und
an der Stirnseite 4S der D;se 40 umgelenkt. Es gelangt dann über einen Kanal 49
zwischen dem Rohr 41 und dem Mundstück 45 der Düse 40 in das Rohr 41 und saugt dabei
iiber eine zentrische Bohrung 50 der Düse Rauchgase aus dem Feuerraum in das Rohr
41.
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Das Mantelrohr 37 ist von einem doppelwandigen Hüllrohr umgeben, dessen
Außenrohr 51 an einem Ring 52
abgestützt ist, der mit dem Außenrohr
51 und mit der Düse 40 verschweißt ist. Das Außenrohr trägt einen Flansch 7 und
ist zeinerseits bei 53 mit dem Innenrohr 54 verschweißt. Außenrohr 51, Innenrohr
54 und Mantelrohr 37 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Am außerhalb des Mauerkestens
liegenden Ende 55 des Innenrohres 54 ist innerhalb des Innenrohres 54 ein Ring 56
angeschweißt, mit dem das Innenrohr 54 sich auf dem Mantelrohr 37 abstützt und der
als Anlage für Packungsringe 57 dient, die mit Hilfe eines Rohrstücks 58 verspannt
werden, dessen Flansch 59 mit einem außen auf dem Ende 55 des Innenrohres 54 befestigten
Flansch 60 verschraubt wird.
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Der Kühlwassereinlauf 8 ist neben dem Ring 56 am Innenrohr 54 angeordnet
und mündet in einen Strömungskanal 61 zwischen Mantelrohr 37 und Innenrohr 54. Der
Strömungskanal 61 geht am Ende 62 des Innenrohres 54, das an diesem Ende 62 mit
Nocken 63 an der Innenfläche des Außenrohres 51 abgestützt ist, in einen Ringkanal
64 über, der die Düse 40 umgibt.
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Im Ringleanal 64 wird das Kühlwasser umgelenkt und durch einen Strömungskanal
65, der zwischen Innenrohr 54 und Außenrohr 41 gebildet ist, zum Kühlwasserauslauf
9 geleitet, der am Ende 66 des Außenrohres 51 angeordnet ist.
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Patentansprüche