DE279538C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

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- JVl 279538 KLASSE 13*?. GRUPPE- JVl 279538 CLASS 13 * ?. GROUP

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betriebe von Dampferzeugern, die aus fortlaufenden Röhren bestehen, und bei denen am einen Ende Wasser eingeführt und am anderen Ende überhitzter Dampf entnommen wird. Da dieser Dampferzeuger einen geringen Wasser- und Dampfinhalt hat, wird immer so viel Wasser gespeist, als Dampf entnommen wird. Bei jeder Vermehrung oder Verminderung der Dampfentnahme werden sofort auch die Speisewasserzufuhr und die Feuerung vermehrt oder vermindert. Obgleich nun die Speisewassermenge und bei flüssigen und gasförmigen Brennstoffen auch die Feuerung dem neuen Belastungszustand verhältnismäßig rasch angepaßt werden können, so vergeht doch immer eine gewisse Zeit, bis die Dampferzeugung selbst entsprechend vermehrt oder vermindert ist. Besonders groß ist die hierzu erforderliche Zeit bei Feuerungen mit festen Brennstoffen, weil hier das Anfachen und Dämpfen der Feuerung mehr Zeit in Anspruch nimmt. Die erwähnten Dampferzeuger zeigen daher bei wechselnder Dampfentnahme starke Druckschwankungen, die unterThe invention relates to a method for operating steam generators, which consist of continuous There are tubes with water inserted at one end and water at the other end superheated steam is withdrawn. Since this steam generator has a low water and has steam content, as much water is fed in as steam is withdrawn. With every increase or decrease in steam extraction, the feed water supply is also immediately turned off and the firing increased or decreased. Although now the amount of feed water and in the case of liquid and gaseous fuels, the firing also corresponds to the new load condition can be adjusted relatively quickly, it always takes a certain amount of time before the steam generation itself is increased or decreased accordingly. The time required for this is particularly great for firing with solid fuels, because the fanning and steaming of the firing is more important here Takes time. The steam generators mentioned therefore show when the steam is drawn off alternately strong pressure fluctuations, which under

Umständen, d. h. wenn die Änderung in der Dampfentnahme groß ist und plötzlich eintritt, einen unzulässigen Umfang annehmen können.Circumstances, d. H. if the change in steam extraction is large and occurs suddenly, can assume an impermissible scope.

Die Erfindung sucht nun die Druckverminderung, die bei vermehrter Dampfentnahme eintritt, auf ein für den praktischen Betrieb zulässiges Maß zu beschränken.The invention is now looking for the pressure reduction that occurs with increased steam extraction, to be limited to a level that is permissible for practical operation.

Dieser Zweck wird dadurch erreicht, daß bei Vermehrung der Dampfentnahme, also beim Sinken des Druckes, außer an der normalen Speisestelle bis zur Wiederherstellung des nor-This purpose is achieved in that when increasing the steam extraction, so when Decrease in pressure, except at the normal feed point until normal is restored

malen Druckes vorübergehend auch an einer dahintergelegenen Stelle des Röhrensystems gespeist wird. Diese Hilfsspeisestelle muß so gelegen sein, daß die Rohrwände erheblich heißer als die Verdampfungstemperatur bei dem in Frage kommenden Druck sind. Vorteilhaft wird man daher eine Stelle wählen, wo die Verdampfung bereits vollendet ist und die Überhitzung des Dampfes vor sich geht, denn hier überschreitet die Wandtemperatur die Verdampfungstemperatur je nach der Höhe der Überhitzung um 100 ° und mehr. Jedoch sind auch andere Stellen brauchbar. Denn die Überhitzung des Dampfes beginnt bei den in Frage stehenden Dampferzeugern erfahrungsgemäß, wenn sie nicht künstlich hintenangehalten wird, oftmals schon während der Verdampfung, d. h. während noch unverdampftes Wasser vorhanden ist. Infolgedessen können die Rohre schon in der Verdampfungszone erheblich heißer sein als der Verdampfungstemperatur entspricht. Wenn man nun bei Vermehrung der Dampfentnahme an einer solchen Stelle Speisewasser einführt, so steht diesem Wasser eine große, in den Rohrwänden aufgespeicherte Wärmemenge zur Verfügung. Es kann daher, ganz unabhängig von den Vorgängen in der normalen Verdampfungszone und von der Feuerung, außerordentlich schnell verdampfen. Unterstützt wird die schnelle Verdampfung noch dadurch, daß der aus dem normal zugeführten Speisewasser entwickelte Dampf, der naturgemäß eine bestimmte Geschwindigkeit hat, das Hilfsspeisewasser mitreißt und über einen großen Teil der Überhitzerheizfläche verteilt. Zur weiteren Förderung der Verdampfung empfiehlt es sich, hinter derpaint pressure temporarily fed at a point behind the tube system will. This auxiliary feed point must be located in such a way that the pipe walls are considerable hotter than the evaporation temperature at the pressure in question. Advantageous one will therefore choose a place where the evaporation has already been completed and the overheating of the steam goes on, because here the wall temperature exceeds the evaporation temperature depending on the level of overheating by 100 ° and more. However, are other passages can also be used. Because the steam starts to overheat with the in According to experience, the steam generators in question, if they are not artificially held back is, often already during the evaporation, d. H. while still unevaporated water is available. As a result, the pipes can be considerably hotter in the evaporation zone than corresponds to the evaporation temperature. If you now increase the steam extraction introduces feed water at such a point, this water has a large, in The amount of heat stored in the pipe walls is available. It can therefore, quite independently of the processes in the normal evaporation zone and of the furnace, extraordinary evaporate quickly. The rapid evaporation is supported by the fact that the Steam developed from the normally supplied feed water, which naturally has a certain Has speed, the auxiliary feed water is carried away and over a large part of the superheater heating surface distributed. To further promote evaporation, it is advisable to place behind the

Hilfsspeisestelle in bekannter Weise Einlagen in den Röhren anzuordnen, durch welche die Heizfläche künstlich vergrößert und ein Durcheinanderwirbeln des Dampfwassergemisches verursacht wird.Auxiliary feed point to be arranged in a known manner deposits in the tubes through which the heating surface artificially enlarged and causing the steam-water mixture to swirl around will.

Auf die beschriebene Weise findet bei vermehrter Dampfentnahme sofort eine vermehrte Dampfentwicklung statt, durch die der gesunkene Druck fast augenblicklich wieder in dieIn the manner described, with increased steam extraction there is immediately an increased one Steam development takes place, through which the decreased pressure is almost instantly returned to the

ίο Höhe geht. Der dampf entwickelnde Teil des Dampferzeugers wird dabei gewissermaßen vergrößert, indem der eigentlich zur Überhitzung bestimmte Teil mit herangezogen wird. Die Einrichtung tritt auch bei unveränderter Belastung in Tätigkeit, wenn etwa die Wärmezufuhr durch Verschlacken des Rostes oder aus anderen Gründen zurückgehen sollte.ίο height goes. The vapor developing part of the The steam generator is, so to speak, enlarged by actually overheating certain part is also used. The establishment occurs even with unchanged loads in action if, for example, the heat supply should decrease due to slagging of the grate or for other reasons.

Während die Hilfsspeisung in Tätigkeit ist, wird unter Umständen der erzeugte Dampf nicht ganz so hoch wie im Beharrungszustande überhitzt. Aber da der Zustand der Zwischenspeisung nur vorübergehend ist und unterbrochen wird, sobald die Verdampfung des an normaler Speisestelle eingeführten Wassers bzw. auch das Feuer der vermehrten Dampfentnahme sich angepaßt haben, so wird die den Rohrwänden durch die Zwischenspeisung entzogene Wärme dann durch die Heizgase sehr schnell wieder ersetzt, wobei auch der Dampf wieder die normale Überhitzungstemperatur erreicht, wenn er sie vorübergehend verloren haben sollte.While the auxiliary supply is in operation, the generated steam may be not quite as high as overheated in the steady state. But there the state of the intermediate feeding is only temporary and is interrupted as soon as the evaporation of the water or If the fire has also adapted to the increased extraction of steam, so will the pipe walls The heat extracted by the intermediate feed is then replaced very quickly by the heating gases, with the steam also being replaced by the reaches normal overheating temperature if it should have temporarily lost it.

Die Einleitung der Zwischenspeisung erfolgt zweckmäßig selbsttätig durch die Druckverminderung, die an irgendeiner Stelle des Rohrsystems als Folge der vermehrten Dampfentnahme auftritt. Die Abstellung der Zwischenspeisung erfolgt entweder von Hand durch den Wärter oder ebenfalls selbsttätig unter Benützung des Umstandes, daß mit der Zwischen-Speisung auch der Druck im Dampferzeuger wieder steigt. Am vorteilhaftesten ist es, die Druckschwankungen an der normalen Speisestelle zur Einleitung und Abstellung der Hilfsspeisung zu benutzen, denn hier verschwindet die Druckverminderung mit der Erreichung des neuen Beharrungszustandes bei zweckmäßiger Regelung der Speisewasserzufuhr ■ vollständig, während an allen übrigen Stellen des Rohrsystems eine gewisse Verminderung bestehen bleibt, die eine Folge der der vermehrten Dampf entnahme entsprechenden Vergrößerung der Durchflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit ist. Jedoch kann man auch die Druckschwankungen an einer anderen Stelle des Rohrsystems benutzen. Man muß nur dafür sorgen, daß die infolge der vermehrten Dampfentnahme dauernd zurückbleibende Druckverminderung nicht imstande ist, das Absperrorgan der Hilfsspeisung offenzuhalten. Es ist dies möglich, weil die dauernde Druck-Verminderung stets geringer als die im Augenblick vermehrter Dampfentnahme sich einstellende ist, welche zur Einleitung der Zwischenspeisung benutzt wird.The intermediate feed is expediently initiated automatically by reducing the pressure, at any point in the pipe system as a result of increased steam extraction occurs. The intermediate feed is either switched off manually by the Keeper or also automatically using the fact that with the intermediate supply the pressure in the steam generator also rises again. It is most beneficial to control the pressure fluctuations at the normal feeding point to use to initiate and switch off the auxiliary supply, because it disappears here the pressure reduction with the achievement of the new steady state with expedient Regulation of the feed water supply ■ completely, while at all other points in the pipe system a certain reduction remains, which is a consequence of the increased steam extraction corresponding increase in the flow rate of the liquid. However can you can also use the pressure fluctuations at another point in the pipe system. One must just make sure that the permanently remaining as a result of the increased steam extraction Pressure reduction is unable to keep the shut-off element of the auxiliary supply open. This is possible because the permanent pressure reduction is always less than that at the moment Increased steam extraction is established, which leads to the initiation of the intermediate feed is used.

Das Organ zur Einleitung und ev. zur Abstellung der Zwischenspeisung kann beispielsweise aus einem Kolben bestehen, der einerseits unter Feder- bzw. Gewichtsdruck und andererseits unter dem Druck des Dampferzeugers steht. Die Bewegung des Kolbens wird dann auf ein an der Zwischenspeisesteile angeordnetes Absperrorgan übertragen. Jedoch sind auch andere Lösungen zur Einleitung und Abstellung der Zwischenspeisung möglich.The organ to initiate and possibly to shut off the intermediate feed can, for example consist of a piston, which is on the one hand under spring or weight pressure and on the other hand under the pressure of the steam generator stands. The movement of the piston is then transmitted to a shut-off element arranged on the intermediate feed part. However Other solutions for initiating and stopping intermediate feeding are also possible.

Durch die Erfindung wird naturgemäß der Druckabfall bei vermehrter Dampfentnahme nicht gänzlich verhindert, aber er wird in solchen Grenzen gehalten, wie sie bei Wasserröhrenkesseln üblich und zulässig sind.The invention naturally reduces the pressure drop with increased steam extraction not entirely prevented, but it is kept within such limits as they are with water tube kettles are common and permissible.

Die Menge des an der Hilfsspeisestelle eingeführten Wassers kann unabhängig von dem Mehrbedarf an Speisewasser sein, der der vermehrten Dampfentnahme entspricht. Mit anderen Worten, man kann den gesamten Mehrbedarf an Speisewasser an der normalen Speisestelle einführen und außerdem noch der Zwischenspeisestelle Wasser zuführen. In diesem Falle wird dem Dampferzeuger durch die Zwischenspeisung vorübergehend mehr Wasser, als dem neuen Beharrungszustande entspricht, zugeführt, was später wieder ausgeglichen werden muß. Vorteilhafter ist es daher, die Speisung so zu regeln, daß die Summe des an der Haupt- und Hilfsspeisestelle eingeführten Wassers gerade mit dem Bedarf des neuen Beharrungszustandes übereinstimmt.The amount of water introduced at the auxiliary feed point can be independent of the Be more demand for feed water, which corresponds to the increased steam extraction. With others In other words, you can meet the entire additional demand for feed water at the normal feed point and also add water to the intermediate feed point. In this case, the steam generator is fed through the intermediate feed temporarily more water than corresponds to the new state of equilibrium is supplied, which later has to be compensated for. It is therefore more advantageous to use the feed to be regulated in such a way that the sum of the water introduced at the main and auxiliary feed points is just coincides with the needs of the new steady state.

Auf der Zeichnung sind in Fig. 1, 2, 4 und 5 mehrere zur. Ausübung des neuen Verfahrens geeignete Dampferzeuger umrißweise dargestellt. Fig. 3 zeigt einen Einzelteil dieser Dampferzeuger in größerem Maßstabe. .On the drawing are in Fig. 1, 2, 4 and 5 several for. Exercise of the new procedure suitable steam generator shown in outline. Fig. 3 shows an individual part of this steam generator on a larger scale. .

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel besteht in einem stehenden Kessel ohne Vorwärmer, der aus mehreren nebeneinander angeordneten Flachschlangen s zusammengesetzt ist. Die Anfänge und die Enden der Schlangen s münden in gemeinsame Kammern t. Bei α ist die normale Speisestelle. In der Höhe der Linie b-b ist die Verdampfung des eingeführten Wassers bei normaler Belastung vollendet. Bei c verläßt der überhitzte Dampf den Erzeuger. Bei /, einem Punkt, der zweckmäßig oberhalb der Linie b-b liegt, sind die Schlangen s mit Rohransätzen u versehen, die in eine gemeinsame Kammer ν münden, die durch ein Rohr d mit der Speiseleitung unmittelbar hinter dem Rückschlagventil e verbunden ist. In das Rohr ist ein Absperrorgan g eingeschaltet, das in Fig. 3 besonders dargestellt ist und aus einem Gehäuse h besteht, in welchem ein hohler Kolben i verschiebbar ist, in dessen Wandung Löcher k vorgesehen sind. Durch die Löcher h kann bei geeigneter KolbenstellungThe embodiment shown in Fig. 1 and 2 consists of a standing boiler without a preheater, which is composed of several flat coils s arranged next to one another. The beginnings and ends of the snakes s open into common chambers t. At α is the normal feeding point. At the level of line bb , the evaporation of the introduced water is complete under normal load. At c the superheated steam leaves the generator. At /, a point which is conveniently above the line bb , the snakes s are provided with pipe attachments u which open into a common chamber ν which is connected by a pipe d to the feed line immediately behind the check valve e . A shut-off device g is switched into the tube, which is shown in particular in FIG. 3 and consists of a housing h in which a hollow piston i can be displaced, in the wall of which holes k are provided. Through the holes h can with a suitable piston position

eine Verbindung zwischen den Leitungen d und u hergestellt werden. Ein Gewicht m sucht den Kolben i in seine tiefste Stellung zu bringen. Der am Eintrittsende des Dampferzeugers herrsehende Druck wirkt dem Druck des Gewichtes m entgegen, welches so bemessen ist, daß der Kolben durch den normalen Betriebsdruck des Dampferzeugers oder, genauer ausgedrückt, durch den Druck, der sich einstellt,a connection between lines d and u can be established. A weight m seeks to bring the piston i into its lowest position. The pressure prevailing at the inlet end of the steam generator counteracts the pressure of the weight m , which is so dimensioned that the piston is driven by the normal operating pressure of the steam generator or, more precisely, by the pressure that is established,

ίο wenn der Dampferzeuger sich bei irgendeiner Belastung im Beharrungszustande befindet, in der höchsten Stellung gehalten wird. In den auf die Zwischenspeisestelle folgenden Teil des Rohrsystems des Dampferzeugers ist ein schraubenförmig gewundener Blechstreifen q eingesetzt (Fig. 3).ίο if the steam generator is in a steady state under any load, it is held in the highest position. A helically wound sheet metal strip q is inserted into the part of the pipe system of the steam generator following the intermediate feed point (FIG. 3).

Angenommen, der Kessel befinde sich im Beharrungszustande ; es werde ihm beispielsweise die Hälfte des Dampfes entnommen, den er zu liefern vermag, und die Speisung und die Feuerung seien dementsprechend eingestellt. Der Druck, der auf den Kolben i (Fig. 3) wirkt, übersteigt dann den Druck des Gewichtes m und hält den Kolben in seiner höchsten Stellung, in weleher ein Übertritt von Speisewasser nach der Hilfsspeisestelle f verhindert wird.Assume that the boiler is in a steady state; for example, half of the steam that he is able to deliver is taken from him, and the supply and firing are adjusted accordingly. The pressure acting on the piston i (Fig. 3) then exceeds the pressure of the weight m and holds the piston in its highest position, in which a transfer of feed water to the auxiliary feed point f is prevented.

Wenn jetzt die Dampf entnahme plötzlich erheblich vermehrt wird, sinkt der Druck im Dampferzeuger. Dies hat zur Folge, daß auchIf now the steam extraction is suddenly increased significantly, the pressure in the drops Steam generator. As a result, too

der Kolben i sich senkt, so daß die Öffnungen k dem in der Leitung d befindlichen Wasser den Durchtritt nach der Hilfsspeisestelle f gestatten. Der durch die Löcher k vermittelte Durchtrittsquerschnitt ist um so größer, je größer die durch die vermehrte Dampf entnahme hervorgerufene Druckverminderung ist. Der Übertritt des Wassers ist dadurch gesichert, daß der Druck an der Hilfsspeisestelle des Dampferzeugers infolge der durch die Strömung im Röhrensystem bewirkten Abdrosselung geringer ist als an der Hauptspeisestelle und in der Leitung d. Durch den Blechstreifen q wird das Zwischenspeisewasser an die heiße Wandung des Rohres s geschleudert, wodurch seine Verdampfung beschleunigt wird. In dem Maße, wie die Dampferzeugung sich vermehrt, steigt der Druck im Dampferzeuger, und der Kolben i wird wieder gehoben, wodurch der Übertritt von Wasser nach der Zwischenspeisestelle verringert und schließlich abgeschnitten wird. Dieser Vorgang kann sich unter Umständen mehrmals wiederholen, bis der neue Beharrungszustand erreicht ist.the piston i lowers so that the openings k allow the water in the line d to pass to the auxiliary feed point f. The passage cross section mediated by the holes k is greater, the greater the pressure reduction caused by the increased steam extraction. The passage of the water is ensured by the fact that the pressure at the auxiliary feed point of the steam generator due to the throttling caused by the flow in the pipe system is lower than at the main feed point and in line d. The intermediate feed water is thrown through the metal strip q against the hot wall of the pipe s, whereby its evaporation is accelerated. As the steam generation increases, the pressure in the steam generator rises and the piston i is raised again, as a result of which the passage of water to the intermediate feed point is reduced and finally cut off. This process can be repeated several times until the new steady state is reached.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem soeben beschriebenen dadurch, daß vor dem Rückschlagventil e noch ein Vorwärmer 0 angeordnet ist, der durch die Abgase des Dampferzeugers beheizt wird. Im übrigen entspricht die Einrichtung genau -derjenigen der Fig. 1. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß der Zwischenspeisestelle warmes Wasser zugeführt wird, wodurch die Verdampfung des Zwischenspeisewassers beschleunigt wird.The embodiment shown in Fig. 4 differs from the one just described in that a preheater 0 is arranged in front of the check valve e , which is heated by the exhaust gases from the steam generator. Otherwise, the device corresponds exactly to that of FIG. 1. The advantage of this embodiment is that warm water is supplied to the intermediate feed point, whereby the evaporation of the intermediate feed water is accelerated.

Denselben Vorteil bietet die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform. Hier ist das Rückschlagventil im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 4 an der Eintrittsstelle des Vorwärmers 0 angeordnet und die Zwischenspeiseleitung d zweigt an einem Punkte f der Vorwärmerschlange ab.The embodiment shown in FIG. 5 offers the same advantage. Here, in contrast to the embodiment according to FIG. 4, the check valve is arranged at the entry point of the preheater 0 and the intermediate feed line d branches off at a point f of the preheater coil.

An Stelle der auf der Zeichnung dargestellten Flachschlangen können auch in anderer Weise gebogene Rohrschlangen verwendet werden, ohne daß am Wesen der Erfindung etwas verändert würde.Instead of the flat snakes shown in the drawing, you can also use a different method curved pipe coils are used without changing anything in the essence of the invention would.

Claims

Patent-to sayings:

1. Procedure for operating steam generators consisting of continuous tubes, and those with water introduced at one end and superheated at the other Steam is withdrawn, characterized in that except when the pressure drops temporarily at the normal feeding site until normal pressure is restored is also fed at a point behind the pipe system.

2. The method of claim 1, characterized g ₀ in that for the introduction and, where appropriate, for termination of the auxiliary feeding the pressure fluctuations occurring due to the increase of the steam extraction in the normal feed point or at any points of the preheater of the steam generator to be used.

3. The method according to claim 1, characterized in that the auxiliary feed point The water to be supplied is the amount of feed water metered in each case to the steam generator is removed.

1 sheet of drawings.