DE4317241A1 - Anordnung zum Kühlen von strömendem Heißdampf durch Zumischen von vernebeltem Kühlwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kühlen von strömendem Heißdampf durch geregeltes Zumischen von vernebeltem Kühlwasser, das über Düsen in den Heiß­ dampfstrom eingespritzt wird, die mit vom Kühlwasser durchflossenen Rohrleitungen verbunden sind, wobei in jeder Rohrleitung ein Stellglied angeordnet ist und die notwendige, dem jeweiligen Heißdampfstrom zugeordnete Kühlwassermenge über einen die Stellglieder beeinflus­ senden Regler schrittweise eingestellt wird.

Aus der DE 23 37 738 A1 ist ein Einspritz-Heißdampfküh­ ler bekannt, bei dem ein Druckgehäuse, das von dem zu kühlenden Heißdampf durchströmt wird, an der Dampfein­ trittsseite radiale Einspritzdüsen für das Kühlwasser aufweist, denen jeweils ein Regelventil zugeordnet ist. Ferner ist einen Regler vorgesehen, der einerseits mit einer der Dampfaustrittsseite zugeordneten Temperatur­ meßstelle und andererseits mit allen Regelventilen ver­ bunden ist. Die dem Heißdampfkühler zuzuführende Kühl­ wassermenge wird durch den Regler mittels Betätigung der Regelventile schrittweise eingestellt.

Es hat sich aber gezeigt, daß der Regelbereich des gat­ tungsgemäßen Einspritz-Heißdampfkühlers, dessen Min­ destlast in der Größenordnung von etwa 40% der Vollast liegt, für viele Anwendungsfälle zu klein ist, da in der Praxis Regelverhältnisse bis zu 1 : 200 gefordert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe durch eine Weiterbildung des gattungsgemäßen Einspritz-Heißdampfkühlers zu schaffen, die auf ver­ blüffend einfache Weise eine Erweiterung des Regelbe­ reiches ermöglicht.

Ausgehend von dem eingangs genannten Einspritz-Heiß­ dampfkühler ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stellglieder (M1 bis Mn) unabhängig voneinander digital steuerbar sind und daß der Kühlwasserdurchlaß durch eine Düse oder durch eine durch ein Stellglied gesteu­ erte Düsengruppe (D1 bis Dn) doppelt so groß wie der Kühlwasserdurchlaß der nächst kleineren Düse oder Dü­ sengruppe (D1 bis Dn) gewählt ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Austrittsachsen der ringförmig um die Achse des Dampfstromes angeordneten Düsen derart geneigt aus­ gerichtet, daß die Ränder der Sprühkegel des die Düsen verlassenden Kühlwassers mit der Mantelfläche des den Dampfstrom führenden Dampfleitungsrohres nicht kolli­ dieren.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Druck des den Düsen zuzuführenden Kühlwassers über eine Druckregelstufe veränderbar.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausgestaltung der dem Einspritzen von Kühlwasser dienenden Düsen und deren Stufung im Durchflußquerschnitt kann unter Beibe­ haltung der Vorteile der bekannten radialen ringförmi­ gen Anordnung der Einspritzdüsen mit ihren im Abstand vom Dampfleitungsrohr liegenden Stellgliedern das Re­ gelverhältnis wesentlich erweitert werden, insbesondere wenn zusätzlich der Vordruck des Kühlwassers verändert wird, z. B. im Verhältnis 1 : 2 für die Änderung des Vor­ druckes und im Verhältnis 1 : 20 für die über die Stell­ glieder gesteuerten Einspritzdüsen, so daß ein Stell­ verhältnis von bis 1 : 40 erreichbar ist.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei­ spiels beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Einspritzdü­ senbereich eines Einspritz-Heißdampfküh­ lers gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Heißdampfseite des Einspritz-Heißdampfkühlers gemäß Fig. 1 mit digital arbeitenden Stellgliedern für die Einspritzdüsen.

Ein rotationssymmetrischer Düsenring 10 als Träger für eine Anzahl von Einspritzdüsen D1 bis Dn ist, wie Fig. 1 zeigt, zwischen zwei Flanschen 11 und 12 dampfdicht eingespannt, von denen der Flansch 11 dem Heißdampf führenden stromauf liegenden Dampfrohr 15 und der Flansch 12 dem den gekühlten Dampf führenden stromab liegenden Dampfrohr 16 zugeordnet ist. Die Einspritzdü­ sen D1 bis Dn weisen jeweils unterschiedliche Durch­ trittsquerschnitte auf, von denen in Fig. 1 lediglich eine der gemäß Fig. 2 im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel sechs vorhandenen Einspritzdüsen zu sehen ist.

Die Einspritzdüsen D1 bis Dn sind über Leitungen L1 bis Ln und über digital arbeitende Stellglieder in Form von unabhängig voneinander steuerbaren Magnetventilen M1 bis Mn mit einer Kühlwasser führenden Leitung KWL ver­ bunden, die über eine einstellbare Druckregelstufe 20 mit einer hier nicht dargestellten Kühlwasserquelle verbunden ist.

Infolge der endlichen Längen der Leitungen L1 bis Ln können die Stellglieder M1 bis Mn in kühler Umgebungs­ temperatur, also nicht in unmittelbarer Nachbarschaft zum Heißdampf führenden Dampfrohr 15 angeordnet werden.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Ein­ spritzdüsen D1 bis Dn mit ihren Austrittsachsen gegen­ über der Achse des Dampfrohres 16 so geneigt angeord­ net, daß der Rand eines jeden Sprühkegels SK1 bis SKn mit der benachbarten Mantelfläche des Dampfrohres nicht kollidieren kann. Auf diese Weise wird eine Drallwir­ kung und damit eine gute Verteilung sowie intensive Verdampfung des unter Druck eingespritzten Kühlwassers erreicht.

Die Einspritzdüsen sind in ihren Durchtrittsquerschnit­ ten so ausgebildet, daß der Durchfluß von Kühlwasser einer geöffneten Düse, z. B. D1, oder einer Düsengruppe, z. B. der Düsen D3 und D4, doppelt so groß ist wie der Durchfluß durch die nächst kleinere Düse, z. B. D2 oder der Düsengruppe D5 und D6. Auf diese Weise wird er­ reicht, daß der Durchfluß von Kühlwasser einer geöffne­ ten Düse oder geöffneten Düsengruppe jeweils doppelt so groß ist wie der Durchfluß durch die nächst kleinere Düse oder Düsengruppe. Die Anordnung kann aber auch so gewählt werden, daß jeweils einer Düse, vorzugsweise der kleinsten Düse D vorgegebenem Durchtrittsquer­ schnitts eine weitere Düse D mit gleich großem Durch­ trittsquerschnitt zugeordnet ist, die zwecks Vergröße­ rung des Stellverhältnisses der Anordnung analog derart zu takten ist, daß sich mit Hilfe des Verhältnisses der Zeiten von offenem zu geschlossenem Stellglied ein mittlerer Durchfluß von Kühlwasser einstellen läßt.

Wie Fig. 2 zeigt, erfolgt die Zuleitung von Kühlwasser über die einstellbare Druckregelstufe 20, so daß zu­ sätzlich zur vorstehend beschriebenen Steuerung einer Düse oder Düsengruppe zusätzlich der Vordruck des Kühl­ wassers gesteuert werden kann. Wird beispielsweise der Vordruck des Kühlwassers im Verhältnis von 1 : 2 durch die Druckregelstufe 20 und werden die Einspritzdüsen über die taktweise gesteuerten Stellglieder M1 bis Mn im Verhältnis von 1 : 20 gesteuert, so kann insgesamt ein Stellverhältnis von 1 : 40 mit Hilfe der vorstehend be­ schriebenen Anordnung erreicht werden.

Die elektronische oder elektrische Steuerungseinrich­ tung für die Stellglieder und/oder die Druckregelstufe ist an sich bekannter Bauart und daher hier weder dar­ gestellt noch beschrieben.

Claims (4)

1. Anordnung zum Kühlen von strömendem Heißdampf durch geregeltes Zumischen von vernebeltem Kühlwasser, das über Düsen in den Heißdampfstrom eingespritzt wird, die mit vom Kühlwasser durchflossen Rohrleitungen ver­ bundenen sind, wobei in jeder Rohrleitung ein Stell­ glied angeordnet ist und die notwendige, dem jeweiligen Heißdampfstrom zugeordnete Kühlwassermenge über einen die Stellglieder beeinflussenden Regler stufenweise eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder (M1 bis Mn) unabhängig voneinander digital steuerbar sind und daß der Kühlwasserdurchlaß durch eine Düse oder durch eine durch ein Stellglied gesteu­ erte Düsengruppe (D1 bis Dn) doppelt so groß wie der Kühlwasserdurchlaß der nächst kleineren Düse oder Dü­ sengruppe (D1 bis Dn) gewählt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Austrittsachsen der ringförmig um die Achse des Dampfstromrohres (15) angeordneten Düsen (D1 bis Dn) derart geneigt angeordnet sind, daß die Ränder der Sprühkegel (SK1 bis SKn) mit der Mantelfläche des den Heißdampfstrom führenden Dampfleitungsrohres (15) nicht kollidieren.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des einer Düse oder den Düsen (D1 bis Dn) zuzuführenden Kühlwassers über eine vor den Stellgliedern (M1 bis Mn) liegende Druck­ regelstufe (20) veränderbar ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer, vorzugsweise der kleinsten Düse (D) vorgegebenem Durchtrittsquerschnitts eine wei­ tere Düse (D) mit gleich großem Durchtrittsquerschnitt zugeordnet ist, die zwecks Vergrößerung des Stellver­ hältnisses der Anordnung analog derart zu takten ist, daß sich mit Hilfe des Verhältnisses der Zeiten von of­ fenem zu geschlossenem Stellglied ein mittlerer Durch­ fluß von Kühlwasser einstellen läßt.