DE60305707T2 - Verdampfervorrichtung - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verdampfersystem für einen Industriekessel entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• In seiner Grundform besteht solch ein Verdampfersystem aus einer Wasser-/Dampftrommel, einem Wärmeübergangsteil und Verbindungsleitungen. Wasser aus der Trommel wird zu dem Wärmeübergangsteil transportiert, in dem es zum Teil verdampft. Das so erzeugte Wasser-/Dampf-Gemisch wird in die Trommel zurücktransportiert, in der der Dampf vom Wasser getrennt und der abgetrennte Dampf getrocknet wird. Andere Anschlüsse an dem Verdampfersystem sind für die Speisewasserzufuhr und die Dampfentnahme.
• Herkömmlich ist die Wasser-/Dampftrommel ein Behälter mit einem relativ großen Durchmesser wegen der Aufgaben, die diese zu erfüllen hat. Sie wird ausgelegt für die Aufnahme der Mindestwassermenge, die unter anderem notwendig ist, um die Dampferzeugung des Kessels zu gewährleisten, wenn die Speisewasserzufuhr zur Trommel momentan unterbrochen ist. Sie wird ausgelegt für die Mindestdampfmenge, die unter anderem notwendig ist, um Raum für einen Wasser-/Dampfabscheider und einen Dampftrockner zu haben, um eine garantierte Dampfreinheit bei der Dampfentnahme zu realisieren und um Raum für einen Wasserstand zu haben, welcher schwankt, um die fluktuierende Wassermenge auszugleichen, die beim Anfahren, Abfahren und bei anderen Laständerungen des Kessels in dem Wärmeübergangsteil enthalten ist.
• Der relativ große Durchmesser führt in Verbindung mit relativ hohen Dampfdrucken zu einer relativ großen Wanddicke, welche die zulässigen Temperaturübergänge begrenzt, die mit Laständerungen des Kessels verbunden sind.
• Dokument GB 523544 offenbart einen Verdampfer mit einem stehenden und einem liegenden Behälter, die miteinander verbunden sind, wobei es sich bei diesen Behältern um eine Dampfabscheidetrommel bzw. eine Wassertrommel handelt.
• Ferner ist aus EP-B-0 158 891 ein Verfahren bekannt, in welchem ein Wasser-/Dampf-Vorabscheider, ein zweiter Wasser-/Dampfabscheider und ein Zwischenüberhitzer einer Hochdruckdampfturbine in Reihe nachgeschaltet sind. Der von der Hochdruckturbine abgegebene Sattdampf fließt zunächst durch den Vorabscheider, dann durch den zweiten Abscheider und schließlich durch den Zwischenüberhitzer. Das abgeschiedene Wasser wird von beiden Abscheidern einem Wasservorwärmer zugeführt.
• Aufgabe der Erfindung ist, die Dampfabscheider- und Dampftrocknerteile des bekannten Verdampfersystems so auszulegen, dass Wanddicken reduziert werden und infolgedessen schnellere Laständerungen des Verdampfersystems zulässig sind.
• Ausgehend von einem Verdampfersystem entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird die Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
• Die Erfindung basiert auf der Aufteilung und Zuweisung der Aufgaben Wasser- und Dampfabscheidung und Trocknen des abgeschiedenen Dampfes auf mehrere Behälter mit relativ kleinen Durchmessern in Verbindung mit einem Wärmeübergangsteil, der in Bezug auf die Mindestwasser-/Dampfmenge optimiert ist. Einer oder mehr liegende Behälter, die in einer waagerechten Ebene parallelgeschaltet sind, enthalten die erforderliche Mindestwassermenge und eine relativ kleine Dampfmenge. Das Wasser-/Dampfgemisch, das in dem Wärmeübergangsteil erzeugt wird, wird zunächst zu diesen liegenden Behältern transportiert, wo die primäre Abscheidung von Wasser und Dampf erfolgt. Anschließend wird der abgeschiedene nasse Dampf zu einem oder mehreren stehenden Behältern transportiert, die parallelgeschaltet sind und in welchen die abschließende Dampftrocknung stattfindet. Der Wasserstand in den stehenden Behältern ist hoch genug, um den notwendigen Druck zu schaffen, um das abgeschiedene Wasser zu zwingen, zu dem Verdampfersystem zurückzufließen oder zu einem geeigneten System zu fließen. Der getrocknete Dampf wird zum Beispiel zu einem Überhitzer abgezogen.
• Wegen der geringen Wanddicke der Behälter ist das System für hohe Temperaturübergänge und damit schnelle Laständerungen des Kessels geeignet.
• Neben der relativ geringen Wanddicke der Behälter sollten andere Vorteile erwähnt werden. Die Zahl der liegenden und stehenden Behälter kann unabhängig gewählt werden, so dass die Behälter für ihre Aufgabe optimal ausgelegt werden können. Als mögliche Konstruktion kann das aus den stehenden Behältern entnommene Wasser zu dem Verdampfersystem zurücktransportiert werden, während der erforderliche Druck durch einen unterschiedlichen Wasserstand zwischen stehenden und liegenden Behältern realisiert werden kann. In dem Falle tragen die stehenden Behälter wegen ihrer Durchmesser nur geringfügig zu dem Wasserinhalt des Systems bei, selbst wenn ihre Anzahl im Vergleich zu der Zahl der liegenden Behälter groß ist. Infolgedessen passt sich der Wasserstand in den stehenden Behältern recht schnell an Änderungen der Kessellast an, während dieser nur eine kleine Nebenwirkung auf den Wasserstand in den liegenden Behältern hat.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden im Detail erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch eine Wasser-/Dampftrommel.
• Ein Verdampfersystem eines Industriekessels mit einem nicht dargestellten Wärmeübergangssystem zur Erzeugung eines Wasser-/Dampfgemisches ist mit einem Wasser-/Dampfabscheider versehen. Der Wasser-/Dampfabscheider umfasst einen stehenden Behälter 1, welcher die notwendige Mindestwassermenge und Einbauten enthält, die eine Primärabscheidung von Wasser und Dampf vornehmen. Diese Einbauten sind nicht dargestellt, weil sie konventioneller Art sind. Die Einbauten zwingen das Wasser-/Dampfgemisch am Eintritt von Behälter 1 sich zu verlangsamen und eine oder mehr Drehungen zu machen, wodurch das Gemisch in Wasser und nassen Dampf getrennt wird. Anstelle von einem Behälter 1 können mehrere Behälter von gleicher Konstruktion wie Behälter 1 in einer waagerechten Ebene angeordnet und parallel geschaltet werden. In dem Behälter 1 pegelt sich ein Wasserstand irgendwo zwischen einem niedrigen Stand LL und einem hohen Stand HL ein in Abhängigkeit von der Betriebsweise des Kessels, wie z.B. Anfahr- oder Normalbetrieb.
• Die Leitungen 3, 4, 5 sind an den Behälter 1 angeschlossen. Leitung 3 transportiert Wasser von Behälter 1 zu dem Wärmeübergangsteil, Leitung 4 transportiert das Wasser-/Dampfgemisch von dem Wärmeübergangsteil zurück zum Behälter 1, und durch Leitung 5 wird dem Behälter 1 Speisewasser zugeführt.
• Der Wasser-/Dampfabscheider umfasst außerdem einen stehenden Behälter 2 (getrennt von dem liegenden Behälter 1 angeordnet), in welchem die endgültige Dampfrockung stattfindet. Das geschieht indem der nasse Dampf gezwungen wird, einer spiralförmig nach unten laufenden Bahn zu folgen, indem er tangential in Behälter 2 eingeführt wird. Anstelle von oder zusätzlich zu einem solchen Zyklonteil kann ein Tropfenabscheider in Behälter 2 eingebaut werden. Der obere Teil von Behälter 1 ist an Behälter 2 durch eine Leitung 6 angeschlossen, durch welche der nasse Dampf, der in Behälter 1 abgeschieden wird, zu Behälter 2 transportiert wird. Die unteren Teile von Behälter 1 und Behälter 2 sind durch eine Leitung 7 miteinander verbunden, durch welche das in Behälter 2 abgeschiedene Wasser zurück zu Behälter 1 gefördert wird. Eine Leitung 8 ist mit dem Oberteil von Behälter 2 verbunden, durch welche der getrocknete Dampf aus Behälter 2 abgezogen wird. Anstelle von einem Behälter 2 können mehrere Behälter von gleicher Konstruktion wie Behälter 2 in einer waagerechten Ebene angeordnet und parallel geschaltet werden.
• Ein Wasserstand WL kann in Behälter 2 über dem aktuellen Wasserstand in Behälter 1 liegen (bei welchem letzterer Stand irgendwo zwischen den Niveaus LL und HL eingeregelt wird, in Abhängigkeit von der Betriebsweise des Kessels), so dass genügend Druck erzeugt wird, um das abgeschiedene Wasser zu zwingen, durch die Leitung 7 direkt von Behälter 2 zu Behälter 1 zu dem Verdampfersystem zurückzufließen. Wenn sich der Druckabfall in Leitung 6, welche den nassen Dampf führt, ändert, z.B. infolge von Änderungen der Kessellast, wird der Wasserstand WL in Behälter 2 sich schnell anpassen, ohne eine große Nebenwirkung auf den aktuellen Wasserstand in Behälter 1 zu haben.

Claims (4)

1. Ein Verdampfersystem für einen Industriekessel bestehend aus einem Wärmeübergangssystem zur Erzeugung eines Wasser-/Dampfgemisches, Teile zum Abscheiden von Wasser und Dampf von dem Wasser-/Dampfgemisch und Teile zum Trocknen des abgeschiedenen nassen Dampfes, mit mindestens einem liegenden Behälter (1), welcher eine erforderliche Mindestwassermenge, eine relativ kleine Dampfmenge und Einbauten für die Primärabscheidung von Wasser und Dampf enthält, und mit mindestens einem stehenden Behälter (2), welcher Einbauten zum Trocknen des nassen Dampfes auf vorgegebene Werte enthält und welcher einen Wasserstand (WL) in einem genügend hohen bestimmten Bereich enthält, um den notwendigen Druck zu erzeugen, um den abgeschiedenen Dampf zu zwingen, von dem stehenden Behälter (2) zu dem Verdampfersystem zurückzufließen, und wobei der liegende Behälter (1) und der stehende Behälter (2) durch eine Leitung (6) miteinander verbunden sind, durch welche der abgeschiedene nasse Dampf von Behälter (1) zu Behälter (2) transportiert wird, und wobei der liegende Behälter (1) einen Anschluss an eine Leitung (4) hat zum Transport von Wasser zu dem liegenden Behälter (1), und wobei der stehende Behälter (2) einen Anschluss an Leitung (8) hat zur Entnahme von getrocknetem Dampf aus dem stehenden Behälter (2).
2. Ein Verdampfersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere liegende Behälter (1), die parallelgeschaltet sind, und/oder mehrere stehende Behälter (2), die parallelgeschaltet sind.
3. Ein Verdampfersystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den Wasserstand (WL) in dem stehenden Behälter (2), der höher ist als der Wasserstand in dem liegenden Behälter (1).
4. Ein Verdampfersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mindestens einen liegenden Behälter (1) mit mindestens einem Anschluss an Leitung (3), durch welche Wasser von dem liegenden Behälter (1) zu dem Wärmeübergangsteil des Verdampfersystems transportiert wird, und mit mindestens einem Anschluss an Leitung (4), durch welche das Wasser-/Dampfgemisch von dem Wärmeübergangsteil des Verdampfersystems zurück zu jenem liegenden Behälter (1) transportiert wird.