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Wasserumlaufeinrichtung für mittelbar beheizte Dampferzeuger Die Erfindung
betrifft eine Wasserumiaufeinrichtung für mittelbar beheizte Dampferzeuger, d. h.
solche, bei denen in einem der Einwirkung der Feuergase entzogenen, mit dem Wasser
zur Erzeugung des Betriebsdampfes gespeisten Kesselbehälter Heizelemente eingebaut
sind, durch welche das Heizmittel umläuft. Da das Wasser ein schlechter Wärmeleiter
ist und sich infolgedessen die Wärme in dem die Heizelemente umgebenden Wasser von
oben nach unten nur langsam fortpflanzt, ist bei der Inbetriebsetzung die Erwärmung
des Wasserinhalts zunächst eine sehr ungleichmäßige, und es hat sich gezeigt, daß,
wenn man aus dem Behälter bereits Dampf mit höherem Druck entnehmen kann, der untere
Teil seiner Wandung nur handwarm ist. Ferner hat sich gezeigt, - daß der untere
Behälterquerschnitt durch den Schlamm, der sich in der unteren Schicht aus dem Kesselwasser
ausscheidet, bei nicht regelmäßigem Abblasen versperrt wird und infolgedessen das
Speisewasser den entfernt vom Speisewassereintritt liegenden Heizelementen nicht
genügend zuströmt. Diese Mängel werden durch die Wasserumlaufeinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung beseitigt.
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Gemäß der Erfindung wird ein günstiger Wasserumlauf im Behälter in
der Weise herbeigeführt, daß im Wasserraum des Kesselbehälters angeordnete, beiderseits
offene Rohre von einer außerhalb des Kesselbehälters liegenden Heizquelle beheizt
tverden, um unabhängig von der Dampfbildung im Kessel in den beheizten Rohren ein
Dampfwassergemisch zu erzeugen, das über die Oberkante der Heizelemente angehoben
wird. Auf diese Weise wird innerhalb des Kesselbehälters das Wasser zu den Heizelementen
hin und an diesen vorbei bewegt, so daß die gesamte Heizfläche der Heizelemente
in günstiger Weise zur Wärmeübertragung ausgenutzt wird. Gleichzeitig wird durch
die Bewegung des Wassers der Schlamm verhindert, sich festzusetzen, so daß er leicht
abgeblasen werden kann.
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Es ist bereits bekannt, bei unmittelbar beheizten Dampfkesseln zur
Verbesserung des bei derartigen Kesseln an sich vorhandenen Wasserumlaufs beiderseits
offene Steigrohre anzuordnen, deren Wirkung darauf beruht, daß durch eine durch
die Kesselfeuerung bewirkte örtliche Beheizung des Kesselwassers oder Dampfansammlung
eine Strömung durch diese Rohre hindurch hervorgerufen wird. Demgegenüber ist gemäß
der Erfindung eine Beheizung der Steigrohre durch eine besondere Wärmequelle vorgesehen,
um die Wirkung der Umlaufrichtung von der Beheizung des Kesselbehälters unabhängig
zu machen.
Eine vorteilhafte Ausführung der Umlaufeinrichtung nach
-der Erfindung wird dadurch erhalten, daß man die beiderseits offenen Wasserohre
an dem einen Behälterende anordnet und das durch diese Steigrohre angehobene Dampfwassergemisch
in eine mit Gefälle nach dem anderen Behälterende führende Rinne ausfließen läßt.
Der Dampf scheidet sich in dieser Rinne aus dem Wasser aus und letzteres ergießt
sich am anderen Behälterende, wo das Speisewasser zugeführt wird, in den Wasserinhalt
des Behälters. Durch diesen verstärkten Zufluß von Wasser steigt an diesem Trommelende
der Wasserspiegel durch Stauung an, da die eingebauten Heizelemente einen unmittelbaren
Ausgleich mit dem übrigen Wasserspiegel verhindern. Durch den Unterschied in der
Wassersäulenhöhe entsteht eine gleichmäßige Strömung in der Längsrichtung des Behälters,
die sich über den ganzen Querschnitt verteilt, mit dem Ergebnis, daß schon beim
Anheizen der Trommelinhalt gleichmäßig erwärmt wird und die eingangs erwähnten erheblichen
Temperaturunterschiede nicht auftreten. Ferner wird durch diese Strömung der sich
unterhalb der Heizflächen absetzende Schlamm etwas in Bewegung gehalten, so daß
er leicht abgeblasen werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß seitlich
neben den Heizelementen eine Anzahl von Steigrohren angeordnet ist, so daß eine
sich um die Heizelemente herum vollziehende Querströmung hervorgerufen wird.
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Das Heizmittel, das von einer außerhalb des Kesselbehälters liegenden
Heizquelle den im Kesselbehälter angeordneten Steigrohren zugeführt wird, kann z.
B. Dampf oder eine Flüssigkeit mit hohem Siedepunkt, beispielsweise Öl, sein. Die
Beheizung der Steigrohre kann aber auch durch elektrischen Strom erfolgen, der etwa
in einem Mantelraum der Steigrohre untergebrachte Widerstände durchströmt. Bei Verwendung
von Heizdampf kann dieser irgendeinem Dampfkessel von höherem Druck entnommen werden.
Vorteilhaft erfolgt die Entnahme des Heizdampfes aus dem Heizsystem für die mittelbare
Dampferzeugung für den Fall, daß als Heizmittel kondensierender Dampf benutzt wird,
dessen Druck und Temperatur naturgemäß zur Erzeugung des nötigen Wärmegefälles stets
höher sind als die des in dem Behälter erzeugten Betriebsdampfes. In diesem Falle
regelt sich auch der Wasserumlauf ganz selbsttätig nach der Kesselleistung. Bei
geringer Kesselbelastung ist die Temperatur des Heizmittels eine niedrigere, und
dementsprechend wird auch der Umlauf des Betriebskesselwassers geringer, während
bei stärkerer Belastung mit der stärkeren Beheizung auch der Umlauf stärker wird.
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Die Zeichnung zeigt schematisch beispielsweise Ausführungsformen der
Wasserumlaufeinrichtung gemäß der Erfindung. Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch
einen mittelbar beheizten Kesselbehälter, Abb.2 einen Querschnitt nach Linie I-I
in Abb. i und Abb.3 eine abgeänderte Ausführung des Steigrohres in einer der Abb.
2 entsprechenden Darstellung; Abb.4 zeigt einen Querschnitt durch einen mittelbar
beheizten Kesselbehälter mit einer anderen Ausführung der Wasserumlaufeinrichtung.
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In der Zeichnung ist i der Behälter, in welchem Heizelemente 2 angeordnet
sind, durch welche das durch Außenbeheizung erwärmte Heizmittel, beispielsweise
kondensierender Heizdampf, strömt, um durch die Wandung der Heizelemente das Betriebskesselwasser
zu erwärmen und dadurch den Betriebsdampf zu erzeugen. Letzterer wird durch einen
Stutzen 3 entnommen, während die Speisung durch eine Leitung 4, nach dem Beispiel
in eine Rinne 5, erfolgt. Bei 6 ist das Innere des Behälters durch einen Mannlochverschluß
zugänglich. Längs des Bodens verläuft ein gelochtes Abschlatnmrohr-7, durch welches
beim Abblasen der Schlamm durch eine Abschlammleitung 8 entfernt werden kann.
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Gemäß der Erfindung sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i und
2 an dem einen Ende des Behälters i zwei aufrechte, beiderseits offene Wasserrohre
g eingebaut, welche je von einem Heizmantel io umgeben sind, in den von außen ein
Heizmittel, beispielsweise hochgespannter Dampf, aus dem Beheizungssystem des Kessels
durch Leitungsstutzen i i eingeführt wird. Das Kondensat wird durch ebensolche Stutzen
i2 nach außen abgeführt. Durch die Beheizung entsteht in den Rohren g ein Dampfwassergemisch,
das über die Oberkante der Heizelemente 2 im Behälter i gehoben wird und sich in
j e eine Rinne 14 ergießt. Diese Rinnen verlaufen oberhalb der Heizelemente 2 mit
etwas Gefälle nach dem Speiseende des Behälters und das Wasser, aus dem sich der
Dampf abgeschieden hat, ergießt sich an diesem Ende in den übrigen Wasserinhalt
der Trommel. Hierdurch entsteht an diesem Ende ein etwas höherer Wasserspiegel als
an dem entgegengesetzten und damit eine gleichmäßige, sich über den Trommelquerschnitt
verteilende Längsströmung in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles.
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Die dargestellte Ausführungsform ist nur eine beispielsweise. Es könnte
statt zweier seitlich stehender, beheizter Steigrohre gegebenenfalls nur ein solches
bei flachem Querschnitt oder eine größere Anzahl einzelner
Rohre
mit gemeinsamem Heizmittel angeordnet sein. Entsprechend könnten auch die beiden
Fallrinnen i4 durch eine breitere, in der Mitte liegende ersetzt oder die Zahl dieser
Rinnen vermehrt werden.
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In Abb. 3 ist das Steigrohr 15 nicht mit einem Heizmantel versehen,
sondern es ist innerhalb des Rohres eine Heizschlange 16 angeordnet, welcher Heizdampf
durch eine Leitung 17 zugeführt wird, während das durch die Wärmeabgabe sich bildende
Kondensat durch eine Leitung 18 abgeleitet wird.
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Abb. q. veranschaulicht eine Ausführung der Wärmeumlaufeinrichtung
gemäß der Erfindung, bei welcher seitlich neben den Heizelementen 2 eine Anzahl
von Steigrohren i9 angeordnet ist. Der Heizmantel des Steigrohres ist mit 2o, die
Heizdampfzuführung zum Mantel2o mit 21 und die Kondensatableitung mit 22 bezeichnet.
Bei dieser Aus= führung wird eine Querströmung um die Heizelemente in Richtung des
eingetragenen Pfeiles hervorgerufen.