DE2641594A1 - Betrachtungsvorrichtung fuer eine kesseltrommel - Google Patents

Description

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PATENTANWALT ' '

3 15. Sept. 1976

Anw.-Akte: 27.108

PATENTANMELDUNG

Anmelder: The Babeock & Wilcox Company l6l East 42nd Street,
New York, N.Y₀ 10017 - USA

Titel; Betrachtungsvorrichtung für eine Kesseltrommel

Die Erfindung betrifft Dampf- und Wassertrommeln, insbesondere auf Mittel für die optische Beobachtung des Betriebs der Einbauten einer Dampf- und Wassertrommel.

Bei der Dampferzeugung ist es wichtig reinen , trockenen Dampf zu bilden«, Als die Betriebsdrücke und Leistungen der Dampferzeuger stark gesteigert wurden, wurde es zur Vermeidung von schädlichen Ablagerungen in dem zugehörigen Überhitzer bzw. in der Turbine immer wichtiger, Feuchtigkeit und Verunreinigungen aus dem Dampf zu entfernen,, Außerdem arbeitet eine Dampf- und Wassertrommel unter Verhältnissen, in denen zwei Mediumzustände bei einer, dem Druck in der Trommel entsprechenden Sättigungstemperatur gemeinsam vorhanden sind. Deshalb wurde die Aufgabe, die mitgerissenen Flüssigkeitströpfchen, d. h. die Feuchtigkeit, aus dem Dampfzustand zu trennen, im allgemeinen als

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ein Problem mechanischer Abscheidung angesehen. Verschiedene Abscheidevorrichtungen, wie z. B. Zyklonabscheider, Strömungsrichtende Blechpakete oder Wäscher sowie eine Kombination aus diesen Vorrichtungen, sind eingesetzt worden, um die verhältnismäßig schweren Feuchtigkeitströ ρ fellen und die Verunreinigungen aus dem Dampf zu trennen. So findet z. B. in einem modernen Trommelkessel die Trennung des Dampfes von der durch die Damp f-/Was se i'-Steigrohre gelieferten Flüssigkeit gewöhnlich in zwei Stufen statt. Die erste Stufe oder Primärabscheidung, die im allgemeinen durch Zyklonabscheider durchgeführt wird, entfernt fast das gesamte Wasser aus dem (iemisch, so daß als Folge kein Dampf zu den Heizrohren zurückgeleitet wird. In der zweiten Stufe entfernen Sekundärabscheider, z. B. Dampfwäscher, im wesentlichen alle festen Schmutzstoffe aus dem Dampf, so daß der Dampf ausreichend rein ist, um in Hochdruckturbinen zur Verwendung zu kommen.

Eine Leistungsuntersuchung dieser Dampf- und Wassertrominel-Trennvorrichtungen in einem arbeitenden Dampferzeugersystem ist jedoch allgemein auf lange und mühsame indirekte Prüfverfahren begrenzt gewesen. Dementsprechend ist es wünschenswert, direkt die Wirksamkeit der Trennvorrichtung zu prüfen, d. h. optisch die Leistung der Vorrichtung während des Betriebs zu beobachten und effektiv zu sehen und/oder optisch festzustellen, ob Feuchtigkeit oder Wassertröpfchen mit dem austretenden Dampf mitgerissen werden.

Obwohl außergewöhnlich hohe Wasserstände, die durch Betriebsstörungen verursacht werden, oder "Spucken" oder hohe Feststoffkonzentrationen, die Schaumbildung innerhalb der Trommel erzeugen, Vorgänge sind, die in modernen Dampferzeugungssystemen verhältnismäßig selten vorkommen,

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ist es jedoch auch wünschenswert, die Wasserstand-Oberflächenzustände innerhalb der Trommel zu beobachten. Außerdem kann die Wasserströmung in die Trommel und aus der Trommel heraus Wasserstandsstörungen verursachen, die nicht leicht durch andere Mittel als durch optische Beobachtung festgestellt werden können.

Deshalb ist es wünschenswert, eine optische Beobachtungsvorrichtung vorzusehen, die innerhalb einer in Betrieb befindlichen Dampf- und Wassertrommel arbeiten kann und eine optische Beobachtung der Dampftrennvorrichtungen sowie der Wasserstandverhältnisse in der Trommel erlaubt.

Versuche zur Beobachtung der Einbauten einer Dampftrommel durch die Verwendung von in der Technik bekannten Schaugläsern und Schaulöchern sind im allgemeinen dadurch fehlgeschlagen, daß sich Nebel auf dem Schauglasfenster oder an dem Schauloch durch Dampfkondensation auf denselben gebildet hat. Weiterhin war das diesen Beobachtungsfenstern zur Verfugung stehende Sichtfeld im allgemeinen auf einen sehr engen Winkel aus Gründen der Größe und der Lage begrenzt. Deshalb besteht eine Notwendigkeit, der Industrie eine optische Beobachtungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in einer Dampf- und Wasser-Atmosphäre, wie man sie in einer arbeitenden Dampf- und Wassertrommel vorfindet, betrieben werden kann, um die Wirksamkeit der Einbauten sowie die Wasserstandsverhältnisse innerhalb der Trommel zu beobachten

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu überwinden.

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Diese Aufgabe wird bei einer optischen Betrachtungsvorrichtung für die optische Beobachtung der Einbauten einer arbeitenden Dampf- und tfassertrominel dadurch gelöst, daß ein durchsichtiges Schutzfenster an dem in die Trommel einzusteckenden Ende angebracht wird und innen mit einem Linsensystem ausgestattet wird, das eine qptische Beobachtung der Trommeleinbauten erlaubt.

Im einzelnen umfaßt die erfindungsgemäße Betrachtungsvorrichtung, ein teilweise in die Dampf- und Wassertrommel eingestecktes Rohr, das eine durchsichtige Druck-Schutzsperre öder ein Fenster an seinem Ende innerhalb der Trommel und in seinem Innern ein optisches Linsensystem hat, Zo B. eine Fischaugenlinse und zugehörige Linsen für die Herstellung eines die Trommeleinbauten erfassenden Breitwinkel-Sichtfeldes an einem Augenstück, das an dem anderen außerhalb der Trommel liegenden Rohrende angeordnet ist. Das optische Linsensystem innerhalb des Rohrs ist mit Abstand von der durchsichtigen Schutzsperre angeordnet, um u.a. Wärmedehnungen der Betrachtungsvorrichtung aufzunehmen und eine Verformung des Linsensystems durch Berührung mit einem sich dehnenden Teil der optischen Betrachtungsvorrichtung zu vermeiden.

Die erfindungsgemäße optische Betrachtungsvorrichtung schließt weiter einen Kühlmantel ein, der um die Linsenröhre herum angeordnet ist, um eine übermäßige Erwärmung der Linsen während des Trommelbetriebes zu vermeiden, während die durchsichtige Druck-Schutzsperre nicht auf diese Weise gekühlt wird,KO daß sich dieses Teil der optischen Vorrichtung der Betriebs- oder Sättigungstemperatur innerhalb der Trommel nähern kann, wodurch auf ihm eine Kondensation

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vermieden wird, die zu einer Nebelbildung auf dem Fenster oder zu einer unklaren Sicht durch dasselbe hindurch führt_o Dementsprechend bleibt die optische Vorrichtung bei allen Betriebszuständen einer Dainpf- und Wassertromiuel, z. B. 210 Kp/cm Druck und etwa 3ö8° C Sättigungstemperatür klar oder durchsichtig, da im wesentlichen keine Temperaturdifferenz zwischen der durchsichtigen Druck-Schutzsperre und der Dampftemperatur innerhalb der Trommel besteht, so daß keine Kondensat- oder Nebelbildung auf dem Fenster vorkommen kann. Durch die Verwendung einer Breitwinkel-Fischaugenlinse kann die Betrachtungsvorrichtung weiterhin winklig in die Trommel eingesteckt werden, wobei das Fenster verhältnismäßig dicht bei dem normalen Betriebs-Wasserstand liegt, wodurch es nicht nur ermöglicht wird, die Trennvorrichtung und den Wasserstand zu beobachten, sondern auch die durchsichtige Druck-Schutzsperre, wenn sich Zunder oder andere Schmutzstoffe auf derselben aufgebaut haben, dadurch zu reinigen oder zu waschen, daß man einfach den Wasserstand in der Trommel anhebt, um das Fenster zu reinigen oder zu waschen, d_e h. um den Teilchenaufbau zu entfernen. Weiterhin kann die optische Betrachtungsvorrichtung durch eine entsprechende Konstruktion an einem Mannlochdeckel befestigt und an einem Mannloch in die Trommel eingeführt werden. Auf diese Weise ist es nicht nur möglich, leicht den Innenzustand in der Trommel zu beobachten, sondern auch die optische Vorrich-r tung leicht in eine Dampf- und Wassertrommel einzubauen bzw. aus einer Dampf- und Wassertrommel auszubauen, ohne daß in den Trommelwänden eine neue Öffnung oder ein neuer Durchtritt geschaffen wird mit dem entsprechenden Stopfen, um die Öffnung zu verschließen, wenn die Betrachtungsvorrichtung aus der Trommel ausgebaut ist. Solche Öffnungen

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unterliegen scharfen Troiunielnormen und Anforderungen des TUV.

Im Betrieb wird die Trommel auf Betriebstemperatur und Betriebsdruck gebracht, werden die Leuchten an Spannung gelegt und es beginnt die Beobachtung. Wie bereits oben erläutert, wird die bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik als störend auftretende Nebelbildung am Fenster während des Betriebs dadurch verhindert, daß man das Fenster der Sonde im wesentlichen die Betriebstemperatur innerhalb der Trommel erreichen läßt und dadurch eine Kondensation auf dem Fenster verhindert. Weiterhin wird der Betrieb dieser Sonde nicht durch Teilchen- oder Schmutzstoffaufbau während langer Beobachtungszeiten beeinträchtigt, weil die Sonde während des Trommelbetriebs gereinigt werden kann, indem man einfach den Trommelwasserstand erhöht, um ausreichend das Fenster zu bedecken und dadurch sauber zu waschen,,

In Übereinstimmung mit der Erfindung ist eine optische Breitwinkel—Beobachtung der Einbauten und des Wasserstands einer in Betrieb befindlichen Dampf- und Wassertrommel ohne Nebelbildung der Vorrichtung durch den Trommeldampf erreichbar. Weiterhin ist die Vorrichtung leicht in die Dampf- und Wassertrommel einbaubar sowie aus derselben ausbaubar. Sie erlaubt es, durch ein einfaches Verfahren das Fenster zu waschen, um Zunder oder andere Schmutzstoffe, die sich auf demselben aufgebaut haben, zu entfernen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

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Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Dampftrommel und einiger Einbauten in derselben und

Fig. 2 ein Teilschnitt einer Dampftrommel mit üetrachtungsvorrichtung.

In den Zeichnungen zeigt die Figur 1 eine Dampf- und Wassertroiümel 10, wie sie typisch für einen (nicht dargestellten) xiochdruckdampf erzeuger istj die Trommel 10 ist dabei als ein länglicher Zylinder ausgebildet, der an seinen Enden durch (nicht dargestellte) Trommelböden geschlossen wird. Während des normalen Betriebs bildet ein Wasserstand 12, der etwa in der horizontalen Mittellinie der Trommel aufrechterhalten wird, die Grenze zwischen dem oberen Dampfraum Ik und dem unteren Wassera?aum 16. Speisewasser wird in den Wasserraum 16 durch (nicht dargestellte) Öffnungen in dem Speiserohr 18 eingeführt, das in dem Wasserraum eingetaucht ist und parallel zur Längsachse der Trommel 10 verläuft. Wasser aus der Trommel 10 strömt nach unten zu den Heizflächen des Dampferzeugers durch (nicht dargestellte) Fallrohre. Nachdem das Wasser erwärmt ist, wird das entstehende Dampf- und Wassergemisch innerhalb der Trommel in eine Dampf- und Wassergemisch-Eintrittskammer 20 durch eine Anzahl Steig- oder Siederohre 21 eingeführt, die mit der Einfcrittskammer 20 in Verbindung stehen. Eine Anzahl Primärabscheider 22, die in Längsrichtung in der Trommel angeordnet und teilweise in das Wasser oder Betriebsmedium der Trommel eingetaucht sind, steht strömung stechnisch mit der Eintrittskammer 20 in Verbindung. Außerdem stehen Sekundärabscheider 24 und 26 in strömungstechnischer Verbindung mit dem Dampfaustrittsende 28 der Abscheider 22. Dementsprechend tritt im Betrieb das Dampf-

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und Wassergemisch in die Trommel 10 oder, genauer gesagt, in die Eintrittskammer 20 durch die kohre 22 ein und wird tangential in die Abscheider 22 geleitet, wo die Primärtrennung der Feuchtigkeit und Verunreinigungen vom Dampf stattfindet. Der stark gereinigte und fast trockene Dampf strömt nach oben aus dem Abscheider heraus und durch die Wäscher 24 und 26, die weiterhin die Feuchtigkeit und die mitgerissenen Verunreinigungen im Dampf vermindern, bevor derselbe zu einer Dampfleitung 30 strömt.

Aus Fig. 2 ist eine schematisch in teilweisem Längsschnitt dargestellte Dampftrommel 10, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung eine optische Beobachtungsvorrichtung oder Sonde 40 hat, zu erkennai. Bei dieser Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung 40 veläuft die Sonde durch einen Mannlochdeckel 42 in einem schrägen Winkel 44 zur Horizontalen» Obwohl ein Winkel 44 von etwa 17° im allgemeinen für die Betrachtung des Wasserstands und der Trenneinrichtung innerhalb der Trommel bei Verwendung des Mannlochs zur Einführung der Sonde bevorzugt wird, können andere Winkel je nach Lage der Sonde und Art des zur Verwendung kommenden Betrachtungs1insensystems erforderlich werden. Ein Außenrohr 46 der Sonde 40 ist an dem Mannlochdeckel 42 befestigt und erstreckt sich nach außen von beiden Seiten desselben. Die Weite, mit der das Rohr 46 in die Trommel 10 hineinragt, ist in einem gewissen Umfang durch Kupplungen 48 verstellbar, wird jedoch im allgemeinen durch die Art und/oder Größe des zur Verwendung kommenden Linsensystems begrenzt. An dem Rohr 46 ist ein Flansch 50 befestigt, der seinerseits den Schaulochfensterflansch 52 an der Sonde oder, genauer gesagt, an dem Rohr 46 befestigt. Eine Dichtung 54 dichtet die Trennfläche zwischen dem Rohrflansch 50 und dem Fenster-

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flansch 52 gegen den hohen Druck und die hohe Temperatur des Dampf- und Wasserrauins ah.

Ein Schaulochfenster oder eine durchsichtige Druck-Schutzsperre 56 sitzt auf einer Lippe 57 des Flansches 52 und stützt sich darauf in axialer Ausrichtung zu einer Flansch-Öffnung' 58 ah. Das Fenster 56 umfaßt eine Deckplatte 60, eine durchsichtige Drucksperre oder Glasfenster 62 und einen durchsichtigen Gliinmer-Schutzschirm 64, der verhindert, daß das Glas 62 durch Dampf geätzt wird. Dichtungen 66, von denen nur eine dargestellt ist, werden zwischen den aufeinanderliegenden Teilen des Fensters sowie zwischen dem Fenster 56 und dem Flansch 52 verwendet, um in wirksamer Weise das Innere der Optik 40 gegen den Dampf- und Wassertrommelraum abzudichten.

Innerhalb des Rohrs 46 ist in optischer Ausrichtung zum Fenster 56 ein Linsensystem 70 angeordnet. Bei dieser bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Linsensystem 70 eine Linsenröhre 72 mit einer Fischaugenlinse 74 und einem Wasserkühlmantel 76. Gemäß der Darstellung ist die Fischaugenlinse 74 mit Abstand zum Fenster 56 angeordnet^ um einen Wärmedehnungs-Druckaufbau zwischen der Linse und dem Fenster und/oder eine Linsenverformung zu vermeiden. Das Linsensystem 70 verläuft außerdem nach außen aus der Trommel 10 in dem Rohr 46, wobei ein Augenende des Linsensystems an dem Rohr durch einen Flansch 80 befestigt ist. Weiterhin weist das Linsensystem auch ein gestrichelt gezeichnetes Augenstück 82 oder eine (nicht dargestellte) Kamera auf, die an dem Außenende der Sonde 40 befestigt ist und die Aufgabe des Betrachtens und Fernbetrachtens bzw. AufZeichnens hat.

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Außerdem liefert der Wassermantel 7ό nur bei dieser besonderen Linsenröhre einen Kühlstrom über die Kühlleitungen zu dem Linsensystem 70» Wasser wird zu dem die Linsenröhre 72 umgebenden Wassermantel 76 und nicht zu dem Ring zwischen dem Wassermantel 76 und dem Rohr k.6 geleitet, um eine übermäßige Erwärmung der Linsenröhre zu vermeiden. Bei dieser Ausführungsform ist die oben beschriebene Linsenröhre thermisch für eine maximale Temperatur von etwa 175° C ausgelegt, während die Fischaugenlinse lh. für 400 C bemessen ist und die Dampftrommel-Innentemperatur im allgemeinen in der (Größenordnung von 370 C.liegt. Weiterhin würde das Kühlen der durchsichtigen Druck-Schutzsperre oder des Fensters 60 eine wesentliche Temperaturdifferenz am durchsichtigen Fenster schaffen und darauf eine Kondensation oder Nebelbildung erzeugen, wodurch das sonst durchsichtige Fenster undurchsichtig würde.

Die optische Beobachtung der Trommeleinbauten gemäß dieser Erfindung erfordert weiterhin ein "Beleuchtungs"-System, wie z. B. eine Lichtquelle 90 (Figur l), die innerhalb der Trommel angeordnet ist und in der darin herrschenden Dampf- und Wasseratmosphäre arbeiten kann. In typischer Weise umfaßt die bei dieser Ausführungsform der Erfindung zum Einsatz kommende Lichtquelle eine Anzahl Minilampenbirnen die über isolierte Armaturen (nicht dargestellt) an eine Stromversorgung angeschlossen sind_o

Der Einbau des Beobachtungssystems in dieser Ausführungsform erfordert zwei Mannlöcher, im allgemeinen eines an jedem Ende der zylindrischen Trommeln. Während des Einbaus werden die Leuchten in irgendeiner zweckmäßigen Weise

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innerhalb der Trommel befestigt und der Mannlochdeckel, an dem nur das Sondenrohr 46 befestigt ist, wird durch das iiamiloch gesteckte Nach Einführung in die Trommel werden die isolierten Armaturen an dem Mannlochdeckel "befestigt, der dann angebracht wird. Danach werden die Leuchten elektrisch an den Armaturen angeschlossen und das durchsichtige Fenster sowie der zugehörige Flansch auf dem inneren Ende der Sonde installiert. Obwohl die Linsenröhre zu diesem Zeitpunkt eingebaut \verden kann, ist es im allgemeinen fachgerecht, zunächst den Stromkreis auf Kurzschlüsse zu prüfen und die aus Trommel sowie Sonde bestehende Einheit einer üruckwasserprobe zu unterziehen, um eventuelle Undichtigkeiten festzustellen. Außerdem kann die Lebensdauer der Glühlampen dadurch verlängert werden, daß man die Druokwasserprobe der Einheit ohne eingebaute Lampen durchführt.

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Claims (1)

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   P A T i3 N ΐ A N S P K U C H E :

   ic Betrachtungsvorrichtung für die optische Beobachtung "-" der Einbauten einer Dampf- und tfassertrommel, dadurch gekennzeichnet , daß sie umfaßt: ein längliches Rohr, das teilweise in die Trommel eingeführt wird; durchsichtige Schutzvorrichtungen, die an dem in die Trommel einzuführenden Rohrende angeordnet sind, und eine Optik, die Innerhalb des Rohrs angeordnet ist und nach außen zu dem anderen Ende verläuft, um ein Bild von den Trommeleinbauten zu erzeugen.

   2. Betrachtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik weiterhin ein Augenstück einschließt.

   3. Betrachtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Kamera einschließt_o

   4. Betrachtungsvorrichtung gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik eine Breitwinkel-Fischaugenlinse einschließt.

   5ο Betrachtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtige Schutzvorrichtung ein Glasfenster und einen Glimmer-Schutz schirm einschließt.

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   6. In Verbindung mit einer Dampf- und Wassertrommel, die Einbauten, einen t/asserstand, ein Mannloch und einen Mannlochdeckel aufweist, eine Betrachtungsvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt: ein Rohr, das durch den Mannlochdeckel gesteckt und an demselben befestigt wird, wobei der Deckel ausbaubar an der Trommel befestigt ist, ein durchsichtiges Schutzfenster, das an dem Rohrende innerhalb der Trommel angeordnet ist, eine Linsenröhre mit einer Pischaugenlxnse und einem Kühlmantel, wobei die Linsenröhre innerhalb des Rohres und die Fischaugenlinse auf Abstand zum Fenster angeordnet ist, sowie ein an dem anderen Ende des Rohres befestigtes Augenstück.

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