DE311598C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtungen für das Verfahren zur Besserung des Wirkungsgrades von Rauchgas-Röhrenvorwärmern (Ekonomiser), durch welche das Wasser in wiederholtem Umlauf geführt wird, bevor es in den Kessel weitergeleitet wird. Röhrenvorwärmer dieser Art sind schon bekannt und bezwecken, einmal mit einem kleineren Röhrensystem dieselben Wassertemperaturen wie mit einem größeren Röhrensystem bzw. mit einem gleich großen Röhrensystem höhere Temperaturen zu erreichen, als wie es bei einer einmaligen Strömung des Wassers durch die Röhren möglich sei. Auch soll durch die Umleitung des Wassers zu seiner Einströmungsstelle und die an dieser Stelle gleichzeitig zugeführte Frischspeisung das letztere Wasser so weit angewärmt werden, daß das sogenannte Schwitzen der Ekonomiserröhren damit behoben wird, was bereits bei einer Mischungstemperatur von 40 bis 45° erreicht wird. Die Mängel dieser bekannten Vorwärmer sind darauf zurückzuführen, daß beim Anheizen der mit derartigen Vorwärmern versehenen Kesselanlagen oder auch bei wechselnder Belastung die Feuergase unter Umständen imstande sind, das durch den ganzen Vorwärmer wiederholt geführte Speisewasser nicht nur auf die Kesselwassertemperatur zu erhitzen, sondern sogar eine Verdampfung eintreten zu lassen, die aber nur in den Kesseln selbst eintreten darf. Tritt nämlich die Verdampfung bereits in dem Vorwärmer ein, so ist die Speisung der Kessel gefährdet, weil unter Umständen Dampf in die Kessel gedrückt wird, so daß eine Kühlung derselben nicht eintritt; auch führen die in dem Vorwärmer sich bildenden Dampf räume zu erheblichen Wasserschlägen, indem sich das Wasser bzw. der Dampf in der gesamten Leitung stoßweise weiterbewegt. Diese Stöße und Schläge führen zu Undichtigkeiten, und es besteht sogar die erhebliche Gefahr, daß auch der wasserfreie Teil, in dem sich Dampf in den Röhren bildet, überhitzt wird, und dort die Verbindungen verbrennen oder undicht werden. Im ganzen Vorwärmer treten dann auch gefährliche Spannungen auf.

Gemäß der Erfindung sollen diese vorgenannten Nachteile behoben werden, indem das Wasser in beschleunigter Bewegung wiederholt nur durch einen Teil des Röhrensystems des Vorwärmers geführt wird. Läuft nämlich das Kesselwasser nicht durch den ganzen Vorwärmer um, sondern nur in einem Teil desselben, so hat man es durch die Beschleunigung oder Verlangsamung des Umlaufes in der Hand, dem Wasser solche Temperaturen zu geben, daß wohl die Grenze des Nützlichen, aber nicht mehr erreicht wird, um nicht eine gefahrbringende Dampfentwicklung schon im Vorwärmer hervorzurufen. Diese im Vorwärmer gebildete Umlaufsgruppe braucht nicht von gleichbleibender Größe zu sein, sondern man kann neben der veränderlichen Beschleunigung der Umlaufsgeschwindigkeit auch die Gruppe verschieden lang bemessen, wenn man die Umleitung an der Eintritts- oder Aus-

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trittsseite unterteilt und diese Teilstränge wiederum an verschiedenen Stellen des Vorwärmers einmünden läßt. Durch Absperren des einen oder anderen Teilstranges hat man es in der Hand, die Umlaufsgruppe zu vergrößern oder zu verkleinern, je nachdem, ob die Kesselanlage zeitweilig schwach oder stark belastet bzw. befeuert wird, oder ob Kessel der Gesamtanlage zeitweilig stillgelegt werden.

ίο Vorzugsweise wird man das Umlaufssystem in den schon abgekühlten Teil der Feuergase legen, so daß der von dem Umlauf nicht eingeschlossene Teil des Vorwärmers der Feuerung am nächsten liegt. Dies ist auch deswegen erwünscht, weil bei dem Umlauf bzw. der stattfindenden Erwärmung sowohl im Wasser gelöste mineralische Stoffe als auch Gase frei werden und die Kesselsteinbildner in den stark beheizten Teilen von Vorwärmeanlagen nicht nur deren Wirkungsgrad heruntersetzen, sondern auch eine Überhitzung dieser Vorwärmerteile ermöglichen. Durch die beschleunigte Wasserbewegung innerhalb des Umlaufes können die Kesselsteinbildner aber kaum zum Absetzen gelangen, sondern werden von dem stark bewegten Wasserstrom mitgetragen.

Es soll deshalb gemäß einem weiteren Teil der Erfindung diesen ausgeschiedenen Stoffen eine Ablagerungsstätte geboten werden, indem in die Umlaufsleitung ein Absetzbehälter eingeschaltet ist, der über dem Vorwärmer gelegen, geschlossen und mit Wasser gefüllt ist. Gegenüber bekannten Anordnungen von Absetzräumen bei Frischdampf vorwärmer η soll mit der neuen Anordnung der weitere technische Fortschritt erreicht werden, daß ein besonderer Wassersäulendruck auf die Vorwärmerröhren ausgeübt wird, wodurch der möglichen Neigung einer Dampfbildung ebenfalls entgegengewirkt ist. Denn neben dem im Vorwärmer herrschenden Kesseldruck tritt noch der Wassersäulendruck des höhergelegenen Absetzbehälters. Dieser Absetzbehälter dient ferner als Ausgleichsbehälter bei plötzlich starkem Speisebedarf oder bei plötzlicher starker Dampfentnahme; endlich vermag bei unachtsamer Bedienung der ganzen Anlage in dem Vorwärmer sich bildender Dampf in diesen Absetzbehälter zu entweichen und macht sich dort in gleicher Weise bemerkbar wie etwa aus dem Wasser ausgeschiedene Luft, die durch einen Schwimmer o. dgl. aus dem Absetzbehälter abgelassen werden soll. Es ist bereits erwähnt worden, daß sich die Umlaufsleitung gegebenenfalls mit mehreren Strängen an das Vorwärmersystem anschließt. Diese verschiedenen Anschlüsse ermöglichen ebenfalls das Abströmen etwa gebildeten Dampfes nach dem Absetzbehälter.

Zur weiteren Bekämpfung einer möglichen Dampfbildung in dem Röhrenvorwärmer soll Wasser nebenher aus dem Vorwärmer entnommen werden können. Eine solche Entnahme ermöglicht es zugleich, bei übergenügender Abwärme der Rauchgase den sonst drohenden Verlust an Wärme noch nutzbar zu machen. Die Dampfbildung im Vorwärmer soll durch diese besondere Wasserentnahme für andere Zwecke namentlich in Zeiten verhindert werden, wo wenig Speisewasser für die Kessel durch den Vorwärmer gedrückt wird. Im Betriebe kann das Gebrauchswasser zu allen vorkommenden Zwecken verwendet werden; es ist dabei unerheblich, ob das Wasser aus dem umlaufenden Teil oder hinter demselben, von der Temperatursteigerung aus betrachtet, entnommen wird, da auf alle Fälle durch die größere Wassermenge eine stärkere Kühlung der Gase und ein Herunterdrücken der Wassertemperatur eintreten muß.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar in Fig. 1 in Verbindung mit einem Ekonomiser bekannter Ausführung. Fig. 2 und 3 zeigen in einfachen Linien Umlaufsleitungen mit der möglichen Verteilung.

Nach Fig. 1 wird mittels der Pumpe α das Wasser durch das Rohr b angesaugt und in die Leitung c gedrückt. Von hier aus nimmt nach bekannter Anordnung das Wasser seinen Weg durch die Eintrittsverbindung d in das Röhrensystem des Vorwärmers, welches in Gruppen gebildet ist oder aus einem fortlaufenden Rohr besteht. Schließlich tritt das Wasser durch den Stutzen β in die Speiseverteilungsleitung aus, um den einzelnen Kesseln zuzufließen. Die einzelnen Röhrerisysteme f, f², f³ tragen in bekannter Weise auf ihrem Scheitel Luftabführungen g, g¹, g² zu dem Entlüftungtopf h. Gemäß der Erfindung ist nach Fig. 1 an die Röhrengruppe f^s ein Hauptrohr i angeschlossen, welches zu einem Behälter k führt. Am entgegengesetzten Ende der Einmündung ist ein Entnahmerohr I angeschlossen, welches zu einer als Umlaufspumpe dienenden Zentrifugalpumpe m führt, deren zweiter Anschluß mit dem zu einer Mischkammer 0 führenden Rohr η verbunden ist. In der Leitung Z ist eine Rückschlagklappe p und in der Leitung η ο ein Absperrventil sowie eine besondere Wasserentnahme q vorgesehen.

Der Betriebsvorgang ist folgender: Die Zentrifugalpumpe m saugt das Wasser durch die Leitung I an und führt es durch die Leitung η der Mischdüse 0 zu. Da die Speisepumpe a, b ein Rückfließen des Wassers nicht gestattet, nimmt das Wasser auch beim Stillstand der Speisepumpe wieder seinen Weg durch den Anschluß d, durch das ' Röhren-

system des Vorwärmers zu der Leitung i und zum Behälter k. Dieser Umlauf geht so lange vor sich, als die Pumpe m durch den Motor r angetrieben wird. Sobald die Pumpe a in Bewegung ist, wird gleichzeitig Wasser aus der Saugleitung b in die Druckleitung c gebracht, das sich mit dem aus der Leitung η kommenden heißen Wasser in dem Behälter ο mischt. Gleichzeitig wird die Gesamtwassermenge des

ίο Röhrensystems so vermehrt bzw. durch die Pumpe α unter Druck gebracht, daß auch ein Weiterfließen des heißen Wassers durch den Anschluß β nach den einzelnen Kesseln hin erfolgt. Der Wasserinhalt der Vorwärmergruppen f bis f³ genügt aber bei regelmäßig wiederkehrender Speisung zum Aufspeisen der angeschlossenen Kessel. Da jedoch die letzte Gruppe f⁴ außerhalb des Umlaufes liegt, so wird das Wasser in diesen Röhren noch auf besonders hohe Temperaturen vorgewärmt, weil die Heizgase bei s ein- und bei t austreten. Da das Wasser jedoch im Behälter k gereinigt wurde, so ist hier die besonders große Gefahr der Steinbildung vermieden.

In Fig. 2 ist eine besondere Schaltung der Umleitung dargestellt, und zwar unterscheidet sich die Anordnung von der nach Fig. 1 dadurch, daß die Umleitung Hn das Wasser durch eine Haupt- und Nebenleitung u u¹ an verschiedenen Stellen des Vorwärmersystems entnimmt und der Umlaufspumpe m zuführt. Durch diese Schaltung wird erreicht, daß bestimmte Röhrengruppen des gesamten Systems mehr oder weniger stark vom Umlaufswasser berührt werden und dementsprechend auch die Abkühlung der Gase nach bestimmten Gesichtspunkten regelbar ist. Die einzelnen entstehenden Umlaufskreise lassen sich jederzeit ab- oder zuschalten und somit bei Zu- oder Abschaltung von Kesseln bzw. Veränderung der Abgase der veränderten Wärmemenge Rechnung tragen. Dies ist von Bedeutung für die Betriebssicherheit der Kesselanlage.
Dieselben Vorteile lassen sich nach Fig. 3 in der Weise erreichen, daß das umlaufende Wasser durch die Leitung ν ν¹ an verschiedenen Stellen dem Vorwärmersystem wieder zugeführt wird. Hierdurch wird außer den genannten Vorteilen noch die bereits eingangs erwähnte Möglichkeit erzielt, dem von der Pumpe α kommenden kalten Speisewasser nur so viel heißes Wasser zuzufügen, daß das Wasser mit einer Temperatur in die Vorwärmerröhren eintritt, bei der deren Wandungen nicht zu schwitzen beginnen, andererseits darüber hinausgehende Eintrittstemperaturen und damit eine schlechte Endausnutzung der Abgase vermieden werden.

Bereits bestehende Ekonomiseranlagen lassen sich ohne Schwierigkeiten für das neue Verfahren einrichten, indem lediglich die Anschlüsse für die Umleitung in die normale Leitung eingesetzt werden müssen. Der Behälter k kann im Rauchkanal so angeordnet werden, daß auch er von den Rauchgasen bestrichen wird, in welchem Fall nicht nur Strahlungsverluste sowohl in der Umleitung als auch an dem Behälter selbst aufgehoben werden, sondern auch eine weitere Wärmezufuhr erfolgt.

Claims (5)

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Rauchgas-Röhrenvorwärmern (Ekonomisern), durch welche das Wasser in wiederholtem Umlauf geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in beschleunigter Bewegung wiederholt nur durch einen T,eil des Röhrensystems geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nur durch einen Teil des Röhrensystems des Vorwärmers wiederholt umlaufende Wasser durch einen in die Umlaufsleitung eingeschalteten, höher als der Vorwärmer gelegenen, geschlossenen und mit Wasser gefüllten Behälter (k) geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls Wasser aus dem Vorwärmer zur Verhütung einer Dampfbildung nebenher entnommen wird.

4. Einrichtung für das Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserumleitung (i In) an mehrere Stellen des Umlaufsröhrenteils des Vorwärmers zur Entnahme des Wassers angeschlossen ist (Fig. 2).

5. Einrichtung für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasser umleitung (i In) an mehrere Stellen des Umlaufsröhrenteils des Vorwärmers zur Wiederabgabe des Wassers angeschlossen ist (Fig. 3).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.