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Schutzvorrichtung für Rauchgasspeisewasservorwärmer, Wasserspeicher
u. dgl. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung der schädlichen
Einflüsse von Dampf- und Luftansammlungen usw. in Rauchgasspeisewasservorwärmern
o. dgl., bei denen die Speisung zeitweise durch ein vor dein Vorwärmer (Economiser)
angeordnetes Kesselspeiseventil oder einen selbsttätig bewegten Kesselspeiseregler
o.dgl. unterbrochen werden kann.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß ein mit dem Vorwärmer
und Dampferzeuger unter gleichem Druck stehender, an die Kaltwasserzone des Vorwärmer
s und den Dampfraum des Dampferzeugers angeschlossener, an sich bekannter Wasserbehälter
in seiner Höhenlage bewegbar angeordnet und mit einem Absperrorgan einer Umgehungsleitung
des Kesselspeiseventils derart gekuppelt ist, daß durch die bei eintretender Dampfbildung
und Wasserspiegelabsenkung bedingte Gewichtsveränderung des Wasserbehälters ein
öffnen und Schließen des Umgehungsventils und damit ein Nachfüllen des Vorwärmers
so frühzeitig bewirkt wird, daß die Wasserverbindung zwischen Kesselwasser und dem
Wasser im Vorwärmer o. dgl. stets gewahrt bleibt. Die Abscheidüng der Gase und Dämpfe
aus den Vorwärmern o. dgl. erfolgt durch die bekannten Entdämpfer, unabhängig von
der Wasserauffüllung. jedoch gleichzeitig und derart, daß eine Entspannung und Nachverdampfung
im Vorwärmer o. dgl. nicht eintritt.
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Es ist bekannt, daß Vorwärmer, die in die Speisewasserleitung vor
dem Kessel eingebaut sind, plötzlichen Pumpenstößen und Wasserschlägen ausgesetzt
sind, welche zu Explosionen, zum mindesten aber zu empfindlichen Betriebsstörungen
führen können. Die Gefährdung der Vorwärmer, die bei dem plötzlichen Abschluß des
Speiseventils am Kessel durch die Pumpenstöße bewirkt wird, sucht man durch Anordnung
der Speiseventile oder der Regelorgane vor den Vorwärmern zu beheben.
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Bei dieser Anordnung des Abschlußorgans stagniert bei einer Unterbrechung
der Speisewasserzufuhr nach dem Kessel das Wasser im Speisewasservorwärmer, während
die Rauchgase nach wie vor durch den Vorwärmer streichen und je nach Dauer der Unterbrechung
das Wasser im Vorwärmer zur Verdampfung bringen können. Es entsteht alsdann zwischen
dem: Wasser im Kessel und im Vorwärmer ein Dampf- bzw. Gaspolster. Bei dem nachfolgenden
plötzlichen Wiederbeginn der Kesselspeisung strömt das Speisewasser mit erhöhter
Geschwindigkeit durch den Vorwärmer, schiebt den gebildeten Dampf vor sich her in
den Dampfkessel, verursacht die bekannten Wasserschläge, welche zu den obenerwähnten
Betriebsstörungen, wenn nicht gar
zur Zerstörung des Vorwärrners
mit gleichzeitiger Explosion desselben führen. Außerdem können bei einer die Bildung
von Dampfsäcken begünstigenden Rohranordnung zwischen Vorwärmer und Kessel Störungen
und Unterbrechungen in der Speisung des Kessels eintreten, die einen Wassermangel
im Kessel verursachen können. Ein Wassermangel im Vorwärmer und dementsprechend
das obenerwähnte Polster kann auch aus anderen Ursachen als durch Verdampfung entstehen,
z. B. infolge Gasabscheidungen und Undichtheiten, welche dieselben zerstörenden
Wirkungen auslösen können. Den nachteiligen Folgen dieser Gas- bzw. Dampfansammlungen
bzw. Wasserverluste in Vorwärmern hat man bisher nur durch Einrichtungen bei Abschluß
der Speisewasserzufuhr zwischen Kessel und Vorwärmer zu begegnen gesucht. Ein Abschluß
der Speisewasserzufuhr vor dem Vorwärmer blieb bei den bestehenden Bauarten unberücksichtigt.
Der letztere ist aber Bedingung zwecks Schutz des Vorwärmers gegen Pumpenstöße.
Um Gas- und Dampfansammlungen sowie Wasserverluste im Vorwärmer und somit Wasserschläge
und Schäden bei Anordnung des Speisewasserabschlusses vor dem Vor «"ärmer zu vermeiden,
sind aber folgende Bedingungen für einen Vorwärmerschutz°erforderlich: i. getrennte,
voneinander unabhängige, jedoch gleichzeitig wirkende Luft- und Gasabführung und
Ersatz des Verlustwassers im Vorwärme" auf der Kaltwasserseite .desselben unter
Vermeidung jeglicher Entspannung des Vörwärmerinhaltes, a. Verhinderung eines Gas-
oder Dampfpolsters bzw. einer Trennung des Zusammenhanges des Wassers zwischen Kessel
und Vorwärmer, 3. ungehinderte normale Arbeitsweise der Schutzeinrichtung selbst
bei schwankendem Kesseldruck.
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Keine dieser Forderungen ist bei den -bestehenden Einrichtungen erfüllt.
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Die Erfindung ermöglicht mit der Wasservorwärmung im Vorwärme" näher
an die Sättigungstemperatur des Kesselinhaltes heranzugehen, ohne den Vorwärme"
zu gefährden und dadurch die Rauchgastemperaturen mehr nutzbringend auszunutzen.
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Die Erfindung ist für alle Vorwärmerbauarten, insbesondere für die
zur Zeit immer mehr zur Verwendung kommenden Rippenrohrvorwärmer, geeignet, bei
denen infolge des kleinen Wasserinhalts bei gleichzeitig vergrößerter Heizfläche
die Gefahr einer Dampfbildung bzw. Entblößung der Heizfläche ganz besonders nahe
liegt, und weiterhin für alle mit Wasser gefüllten Behälter oder Systeme, welche
bei ununterbrochener Wärmezufuhr einer periodischen Wasserentnahme ausgesetzt sind.
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Die Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung in zwei Abbildungen
schematisch dargestellt.
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Aus Abb. i ist der zwischen Dampferzeuger a und dem Speisewasserabschluß
b eingeschaltete Vorwärmer c sowie der in der Speiseleitung f zwischen Vorwärmerende
und Dampferzeuger bzw. Kesselrückschlagklapped angeordnete, an sich bekannte Entdämpfer
e sowie der unter Druck stehende Ausgleichswasserbehälter g ersichtlich, der mittels
Leitung h in zwei mit der Kaltwasserzone des Vorwärmers c verbunden und durch Leitung
i, an dem Dampfraum des Kessels a angeschlossen ist. Der unter Druck stehende Behälter
g ist an Federn und Gewichten o. dgl. in seiner Höhenlage beweglich angeordnet und
mittels Gestänge s mit dem Absperrorgan y der Umgehungsleitung q-k des Kesselspeisewasserventils
b der Hauptspeiseleitung f gekuppelt.
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Findet bei Unterbrechung der Speisewasserzufuhr beispielsweise durch
einen vom Kesselwasserstand selbsttätig geregelten Speisewasserregler b eine Dampfbildung
im Vorwärmer c infolge : ständiger Wärmezufuhr statt, so wird der im Vorwärme" sich
bildende Dämpf nach dem Entdämpfer e aufsteigen, sich dort vom Wasser trennen und
den Wasserspiegel in demselben so weit absenken, bis das. im Entdämpfer e angeordnete
Schwianmerventil k durch den Schwimmer l geöffnet wird und den Dampf aus dem Entdämpfer
e bzw. idem Vorwärmersystem ins Freie oder in den Dampferzeuger a austreten läßt.
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Infolge der durch eine evtl. eingetretene Dämpfabscheidüng und dadurch
gleichzeitig bedingte Wasserspiegeldifferenz eingetretenen Gewichtsdifferenz des
Wasserbehälters g erfolgt eine Bewegung des Behälters, ,die mittels des Gestänges
s o. dgl. auf ein Umgehungsventil r übertragen und damit ein Öffnen und Schließen
des Umgehungsventils r bewirkt wird.
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Das Öffnen des Um@gehungsventil:s r geschieht daher in Abhängigkeit
von dem im Entdämpfer e befindlichen Wasserstand, und zwar so frühzeitig, daß eine
Entleerung desselben, also auch keine Trennung des Wassers durch Dampfpolster in
der Verbindungsleitung f eintreten kann.
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Zur Unterstützung der Öffnungs- und Schließbewegung zur Bewegung des
Umgehungsventils r kann in das Gestänge s der bekannte Steuerkolben mit Druckwasser
von der Speiseleitung oder ein anderes Kraftmittel eingebaut werden.
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Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich,
daß der
Behälter g mit dem Dampferzeuger oder Vorwärmer in Verbindung gebracht wird, sondern
er kann auch an eine beliebige Druckleitung o. d'gl., die ebenfalls unter einem
höheren Druck als der Behälter g steht, angeschlossen sein. Hierdurch ist ermöglicht,
daß ein gemeinsamer Behälter bei beliebiger Höhenlage für eine Dampferzeugerbatterie
mit verschiedenen Wasserstandshöhen Verwendung finden kann.
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Um bei geöffnetem Speisewasserregler b einen Wasserübertritt vom Behälter
g nach dem Kessel a infolge des auf dem Behälter g ruhenden größeren Druckes zu
verhindern, ist zweckmäßig die Verbindungsleitung i als nach oben gerichtete Schlinge
ausgebildet, deren Höhe abhängig ist von dem Widerstand im Vorwärmer zuzüglich des
Widerstandes des Rückschlagventils am Kessel.
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In gleicher Weise wird bei einem aus anderen Ursachen eintretenden
Wasserverlust im Vorwärmer dieser durch die beschriebene Einrichtung ersetzt.
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Abb. 2. Es ist weiterhin nicht erforderlich, daß der Entdämpfer e
mit einem Schwimmer und Schwimmerventil zur Entfernung des im Vorwärmer sich entwickelnden
Dampfes ausgerüstet wird. Es genügt ein einfacher Dampfsammeltopf u in bekannter
Ausführung, welcher mittels eines Rohres i mit denn Kessel verbunden wird. Das Federrohr
i, zur Verbindung des Behälters g mit dem Dampfkessel a kann auch an das Verbindungsrohr
i. anstatt an den Dampfkessel a anschließen. Der Behälter g ist hier lediglich als
Bewegungsbehälter g für das Umlaufventil r ausgebildet. Um schon bei geringer Verdampfung
und der sich hieraus ergebenden Wasserspiegelabsenkung eine möglichst große Gewichtsdifferenz
für den Ausgleichs- bzw. Bewegungsbehälter g zu erzielen, erhält letzterer eine
sich nach unten gleichmäßig oder ungleichmäßig verjüngende Form, beispielsweise
die- Form eines auf der Spitze stehenden Kegels o. dgl., zu dem Zweck, bei zunehmender
Entleerung des Bewegungsbehälters g eine beschleunigte Öffnung des Umgehungsventils
r zu erzielen. Falls erforderlich, kann in die Verbindungsleitung i des Dampfabscheiders,
u und des Ausgleichswasserbehälters bzw. Bewegungsbehälters g mit dem Dampferzeuger
a ein Organ V angeordnet werden, welches zwar den Dampffluß nach beiden Richtungen
gestattet, aber den Wasserübertritt nach dem Dampferzeuger abschließt. Besonders
hervorzuheben ist noch, daß die vorliegende Erfindung, von welcher im vorstehenden
beispielsweise einige Ausführungsarten angegeben sind, unter anderem auch bei den
im Betriebe vorkommenden stärksten Druckschwankungen infolge wechselnder Belastung
u. dgl. einen unbedingt sicheren Schutz für Vorwärmer u. d'gl. gegen Dampf- und
Gasbildung, Wasserverluste o. dgl. bildet unter Vermeidung jeglicher Entspannung,
Nachverdampfung- und weiterer Verluste.