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Dampferzeuger mit mittelbar beheizter Betriebsdampftrommel. Die Erfindung
betrifft einen Dampferzeuger mit mittelbar beheizter Betriebsdampftrommel, d. h.
also einen Dampferzeuger, bei dem die Trommel oder Trommeln, in welchen ;der Betriebsdampf
erzeugt wird, außerhalb des Bereichs des Feuers und der Feuergase liegen und mittelbar
durch die wärmeabgebenden Teile eines Rohrsystems beheizt werden, in dem ein Heizmittel,
z. B. Wasserdampf, umläuft, dem durch die Feuerung Wärme zugeführt wird.
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Bei in letzter Zeit bekannt gewordenen Ausführungen derartiger Dampferzeuger
hat man, um die erforderliche Heizfläche für die mittelbare Beheizung in der Betriebsdampftrommel
unterbringen zu können, die Verdampferelemente in der Trommel meist so angeordnet,
daß sie in einzelne Gruppen unterteilt «-aren und daß in diese Gruppen die einzelnen
Rohrstränge dicht nebeneinanderliegend quer zur Längsachse der Trommel verlaufen.
Für jede Gruppe der so angeordneten Verdampferelemente ist je eine besondere Durchführung
für den Eintritt des Heizdampfes und für den Austritt des Kondensats durch die Trommelwand
erforderlich. Bei Kesseln großer Leistung mit langen Trommeln wird die Zahl- der
Verdampferelementgruppen und damit nicht nur die Zahl der Durchbruchstellen durch
die Trommelwand, sondern auch die Zahl der Umkehrenden und der Schweißstellen, die
an den Verdampferelementen vorzusehen sind, erheblich.
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Man hat indessen auch schon vorgeschlagen, die Verdampferelemente
so anzuordnen, daß ihre Hauptausdehnung in der Längsrichtung der Trommel liegt,
wobei wieder eine Unterteilung in einzelne Gruppen stattfindet. Dadurch wird zwar
die Zahl der Durchbruchstellen durch die Trommelwand und auch die Zahl der Umkehrenden
und Schweißstellen verringert. Verwendet man indessen hierbei ebenfalls wieder Schlangenrohre
mit hin und her gehenden Rohrsträngen, so entstehen durch den Richtungswechsel und
ebenso infolge der kleinen Durchflußquerschnitte Widerstände, welche die Wärmeübertragung
wegen der dadurch verringerten Strömungsgeschwindigkeit nachteilig beeinflussen;
ferner verursacht das langsam abfließende Kondensat eine Verschlechterung des Wärmeüberganges.
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Der Weg zur Vermeidung dieser Nachteile liegt in der Verwendung von
Verdampferelementen, deren Hauptausdehnung in der Längsrichtung der Betriebsdampftrommel
verläuft, ohne daß ein Richtungswechsel in der Strömung des Heizmittels stattfindet,
d. h. ohne daß das Heizmittel seine Strömungsrichtung einmal oder mehrere Male umkehrt.
Solche Elemente sind an sich bekannt.
Nach der Erfindung werden
sie so durchgebildet, daß sie aus geraden Rohren bestehen, die die innerhalb der
Betriebsdampf -trommel liegenden Einlaß- und Auslaßsammelkästen miteinander verbinden,
von denen jeder durch ein Einlaß- bzw. Auslaßrohrstück, das durch die Trommelwand
hindurchgeht, an die wärmeaufnehmenden Teile des Rohrsystems angeschlossen ist.
Zweckmäßig wird das Anschlußstück für den Eintritt des Heizdampfes bei jedem Verdampferelement
oben durch die Wand der Betriebsdampftrommel geführt, damit das Verdampferelement
in einfacher Weise entlüftet werden kann.
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Die Erfindung sieht weiter vor, daß die Betriebsdampftrommel, in der
sich die zur mittelbaren Beheizung dienenden Verdampferelemente befinden, in der
Längsrichtung zur Wagerechten geneigt angeordnet ist. Diese Bauart ist nur möglich
bei in der Längsrichtung der Trommel in einer Richtung verlaufenden Verdampferelementen
und hat weitere wesentliche Vorteile. Zunächst kann man unter sonst gleichen Verhältnissen
in einer schrägliegenden Betriebsdampftrommel einen größeren Wasserinhalt unterbringen
als in einer wagerecht liegenden Trommel. Ferner läßt sich ein größeres Gefälle
für jedes Verdampferelement dabei erzielen, so daß der selbsttätige Abfluß des Kondensats
besser vor sich geht und damit der Umlauf des Heizmittels verbessert wird. Ferner
kann sich der im Speisewasser enthaltene Schlamm an der am tiefsten gelegenen Stelle
der schrägliegenden Betriebstrommel ablagern und auf einer verhältnismäßig kleinen
Fläche sammeln, so daß er leicht entfernt werden kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise erläutert.
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Abb. z stellt im Längsschnitt eine wagerecht liegende Trommel mit
nach der Erfindunh ausgeführten Verdampferelementen dar; Abb.2 ist ein OOuerschnitt
hierzu nach Linie I1-II der z'-#bb. i ; Abb. 3 ist ein Längsschnitt durch eine zur
Wagerechten geneigte Trommel mit in der Längsrichtung der Trommel verlaufenden Verdampferelementen;
Abb.4 ist ein OuerschnittnachLinieIV-IV der Abb. 3; Abb.5 zeigt die Umrisse der
Verdampfungsoberflächen der beiden Ausführungen der Trommel nach Abb. i und 3; Abb.6
zeigt die Verdampferelemente in Draufsicht.
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Die Trommel i, die zweckmäßig in bekannter Weise aus einem nahtlosen,
rohrförmigen Körper durch Zukümpeln der Enden unter Verstärkung der an den Mannlochöffnungen
befindlichen Kanten 2 und 2a hergestellt ist, liegt nach Abb. i wagerecht, wie aus
den gleichen Maßen A und A, die an den Enden der Trommel eingezeichnet sind, hervorgeht.
In der Trommel liegen vier Verdampferelemente mit im wesentlichen geraden Rohren
3, welche Einlaßsammelkästen 4a, 4b, 4;,, 4,1 sowie Auslaßsammelkästen
5a, 5b, 5c, 5,1 miteinander verbinden. Jeder Einlaßsammelkasten ist
durch ein Anschlußrohrstück 6a, 6b, 60 6d mit einer Durchbruchstelle in der
oberen Wand der Trommel verbunden, an die von außen ein Rohr 7a, 7b, 7"
7,1 angeschlossen ist, das mit dem wärmeaufnehmenden Teil des Umlaufrohrsystems
in Verbindung steht. Die Auslaßsammelkästen 5a, 5b, 5" 5d sind durch Anschlußrohrstücke
8a, 8b, 8" 8d mit unten in der Trommel befindlichen Durchbruchstellen verbunden,
an die Kondensatabführungsleitungen 9a, 9b, 9c, 9,1 angeschlossen
sind, die ebenfalls zu den wärmeaufnehmenden Teilen des Rohrsystems führen.
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Die in Abb. 3 und 4 dargestellte Trommel enthält die gleichen Teile
in der gleichen Anordnung wie die der Abb. i und 2, nur liegt, wie aus einem Vergleich
der Maße B und B, hervorgeht, die Trommel zur Wagerechten geneigt.
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In den Verdampferelementen findet, wie die Zeichnung zeigt, keine
wesentliche Richtungsänderung in der Strömung des Heizmittels statt. Der Dampf tritt
in die Rohrstücke 6 ein, durchströmt die Sammelkästen 4 und die Rohre 3, um dann
durch die Sammelkästen 5 und die Rohrstücke 8 als Kondensat die Verdampferelemente
zu verlassen. An jeden Sammelkasten 4 bzw. 5 ist eine größere Anzahl von Rohren
3 angeschlossen, so daß der gesamte, in einem Verdampferelement zur Verfügung stehende
Strömungsquerschnitt so groß wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit verhältnismäßig
klein ist. Infolge der Durchströmung der Verdampferelemente ohne Richtungswechsel
und infolge der geringen Geschwindigkeit sind die Widerstände und die Druckverhältnisse
in den Verdampferelementen günstig, so daß der Umlauf des Heizmittels in dem geschlossenen
Rohrsystem nicht behindert wird. Die Entlüftung jedes Verdampferelements ist gut
möglich, da die Luft durch die oben durch die Trommelwand führenden Anschlußrohrstücke
beim Wiederauffüllen des Rohrsystems entweichen kann. Die rasche Entfernung des
Kondensats begünstigt außerdem den Wärmeübergang.
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Bei der Ausführung der Verdampferelemente in der gezeichneten Weise
sind nur verhältnismäßig wenig Durchbruchstellen in der Trommelwand erforderlich.
Man kann daher, da nach den gesetzlichen Vorschriften diese Durchbruchstellen bei
der Festigkeitsberechnung der Trommel berücksichtigt werden müssen, die Trommelwandstärke
wesentlich
geringer halten als bei querliegenden Verdampferelementen
mit ihrer größeren Anzahl Durchbruchstellen. Ferner verbilligt und vereinfacht sich
die Herstellung des ganzen Dampferzeugers wesentlich, da weniger Umkehrstellen von
Rohren und weniger Schweißstellen herzustellen sind. Auch wird die Wartung des Dampferzeugers
einfacher, da weiiger Anschlüsse zu beobachten sind.
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Die Vorteile der Schräglage der Trommel nach Abb. 3 und q. sind aus
einem Vergleich der Abb. i und 3 bereits ersichtlich. Bei einer geneigt zur Wagerechten
liegenden Trommel kann, wie diese Abbildungen zeigen, ein wesentlich größerer Wasserinhalt
bei sonst gleichen Verhältnissen untergebracht werden als bei einer wagerecht liegenden
Trommel nach Abb. i.
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Ferner ist aus. Abb. 3 ersichtlich, daß das Gefälle innerhalb eines
Verdampferelements wesentlich größer wird, verglichen mit dem eines Verdampferelements
nach Abb. r. Daher wird das Heizmittel durch das Verdampferelement bei Anordnung
nach Abb. 3 besser strömen als bei Anordnung nach Abb. i, d. h. das Kondensat wird
besser abfließen und damit der Umlauf gesicherter sein. Ferner wird sich der Schlamm
aus dem Betriebsspeisewasser an der am tiefsten gelegenen Stelle der Trommel nach
Abb.3 ablagern, von wo er leicht entfernt werden kann.
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In Abb. 5 sind die Umrisse der Verdampfungsoberflächen beider Ausführungen
verglichen.. Man sieht, daß die äußere Linie 1o, die die Verdampfungsoberfläche
der wagerecht liegenden Trommel nach Abb. i be-"renzt, zwar größer ist als die Begrenzungslinie
i i der Verdampfungsoberfläche nach Abb.3, wesentlich ist jedoch, daß an der Stelle,
wo die Verdampfung tatsächlich vor sich geht, kein Unterschied in der Größe der
Verdampfungsoberfläche vorhanden ist. Daher ist hinsichtlich der Möglichkeit des
Wassermitreißens die Ausführung nach Abb. 3 mit geneigter Trommel nicht schlechter
als die nach Abb. i mit wagerecht liegender Trommel. Ferner ist auch die zur Verfügung
stehende Höhe des Dampfraumes unterhalb der Entnahmestelle 1a (Maß C) in beiden
Fällen gleich, so daß auch in dieser Hinsicht kein stichhaltiger Einwand gegen die
geneigte Anordnung der Trommel nach Abb. 3 und q. möglich ist. Als besonderer Vorteil
der geneigten Anordnung der Trommel ergibt sich, daß sich die Größe der Verdampfungsoberfläche
gut der Verdampfung innerhalb des Betriebsdampfkessels anpaßt. An der Eintrittsseite
des Verdampferelements unterhalb der Dampfentnahmestelle 1a ist die Verdampfungsoberfläche
größer als an der Austrittsseite des Verdampferelements, wo das Heizmittel bereits
in Kondensat übergegangen ist.