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Überhitzer mit eigener Feuerung sowie mit Rückführung der Rauchgase
zwecks Mischuns mit den Feuergasen Die Erfindung bezieht sich auf einen Überhitzer
mit eigener Feuerung sowie mit Rückführung einer geregelten Menge der Rauchgase
an eine Stelle hinter dem Verbrennungsraum zwecks Mischung der Rauchgase mit. den
Feuergasen. Bei Feuerungsanlagen für Dampfkessel mit Rückführung eines Teils der
Rauchgase war die regelbare Rückführung,der Rauchgase bekannt. Ferner war es bei
solchen Feuerungsanlagen bekannt, die Menge der zurückgeführten Rauchgase selbsttätig
zu regeln. Diese Regelung erfolgte in Abhängigkeit von der Belastung der Feuerung
in der -Weise, daß der Ventilator zum Zurückführen der Rauchgase mit dem Antriebsmotor
für die Zuführung des Brennstoffes und für den Frischluftventilator gekuppelt ist,
oder auch so, daß die in der Rückführungsleitung angeordnete Klappe o. dgl. in Abhängigkeit
von der Umlaufzahl der Vorrichtung zum Zuführen des Brennstoffes oder der Verbrennungsluft
verstellt wird. Hier steht also die Regelung der Menge der zurückgeführten Rauchgase
in einer solchen Abhängigkeit von der Belastung der Feuerung, daß der Wärmeinhalt
der zurückgeführten Gase mit wachsender Belastung der Feuerung verringert wird und
umgekehrt.
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Bei der Anlage gemäß der Erfindung ist jedoch die Temperatur des zu
überhitzenden Dampffes maßgebend für die Regelung der Menge der zuriickgeführten
Rauchgase, die selbsttätig erfolgt. Gemäß der Erfindung sind sowohl am Eintritt
in die Rauchgaskanäle für die Beheizung .des Überhitzers als auch im Wege des zu
überhitzenden Dampfes Thermostaten angeordnet, welche gemeinsam auf die Vorrichtung
zum Zurückführen der Rauchgase (wie Rauchklappen o. dgl., Ventüator oder Antriebsmaschine
für diesen) @exm.-wirken.
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Durch die Verwendung von zwei Thermostaten an den angegebenen Stellen
soll eine größere Sicherheit im Erreichen der gewünschten hohen Überhitzung erzielt
werden, als wenn nur an der einen oder anderen Stelle ein Thermostat angebracht
wäre. Nimmt man z. B. den Fall an, daß .der Dampfbedarf der von dem Überhitzer zu
speisenden Anlage starken Schwankungen unterworfen ist, daß also z. B. der Dampfbedarf
dieser Anlage stark ansteigt und demgemäß der Druck bzw. die Sattdampftemperatur
des Dampfes fällt, so ist die Zufuhr einer erhöhten Wärmemenge nach dem Überhitzer
erforderlich, um die gewünschte hohe Überhitzung der größeren Dampfmenge von geringerer
Anfangstemperatur zu erhalten. Hierbei kann aber der Fall eintreten, daß die Rauchgase
eine solch hohe Temperatur annehmen, daß sie die Rohrelemente des Überhitzers gefährden.
In diesem- Fall tritt nun der im Rauchgaskanal
des Überhitzers,
und zwar an der Stelle des Eintretens der -Gase@in: diesen Kanal, angeordnete Thermdstä't
iri=Täfigkeit, der auf die Vorrichtung eeem(fie-kführen der Rauchgase in dem Sinne
einwirkt, daß -die Menge der zurückzuführenden Gase vergrößert wird, so daß die
Heizgase beim Auftreffen auf die Heizfläche des Überhitzers eine solche Temperatur
haben, die dem Baustoff der Überhitzerelemente nicht mehr gefährlich ist. Dieses
geschieht zwar auf Kosten der Überhitzungstemperatur, aber man vermeidet eine Beschädigung
des Überhitzers selbst. Diese Wirkung wäre nicht zu erreichen, wenn lediglich der
Thermostat im Wege des zu überhitzenden Dampfes angeordnet wäre. Denn dieser hat
nur einen Einfluß auf die Temperatur der Rauchgase in Abhängigkeit von der Heißdampftemperatur,
so daß er das Überschreiten einer gewissen Höchstgrenze der Rauchgastemperatur nicht
vermeiden kann. Wenn andererseits nur der Thermostat im Rauchgaskanal für den Überhitzer
angebracht wäre, dann könnte dieser zwar eine Höchstten-iperatur der Rauchgase einregeln.
Die Temperatur der Gase muß. aber zwecks Erreichung einer bestimmten Überhitzungstemperatur
den Dampfverhältnissen, also der Menge des zu überhitzenden Dampfes und der Sattdampftemperatur
desselben, angepaßt werden.
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Die vorstehend angegebene Wirkung wird noch erhöht bzw. beschleunigt,
wenn nach einer Ausführungsform der Erfindung die beiden Thermostaten so angeschlossen
sind, daß sie gleichzeitig auch auf die Vorrichtung zum Zuführen des Brennstoffes
einwirken, und zwar so, daß bei einer Vermehrung der zurückgeführten Rauchgase die
zugeführte Brennstoffmenge vermindert wird und umgekehrt. Es ist an sich bekannt,
bei Feuerungsanlagen für Dampfkessel mit Rückführung der Rauchgase die Brennstoffzufuhr
mit der Regelung der zurückgeführten Rauchgasmenge zu ändern. Hierbei erfolgt, um
eine bestimmte Verbrennungstemperatur einzuhalten, die Regelung so, daß .der Wärmeinhalt
der zurückgeführten Gase mit wachsender Belastung der Feuerung verringert wird und
umgekehrt. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich demgegenüber darum, eine
bestimmte Überhitzungstemperatur .des Dampfes zu erhalten. Zu diesem Zweck wirken
die beiden Thermostaten gleichzeitig auch auf die Brennstoffzuführungsvorrichtung,
und zwar so, daß einer Vermehrung der Menge der zugeführten Rauchgase eine Verminderung
der zugeführten Brennstoffmenge entspricht und umgekehrt.
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In diesem Zusammenhang wird noch darauf hingewiesen, daß es bekannt
war, für ein Hochdruckrohrnetz mit eigener Feuerung eine Vorrichtung vorzusehen,
welche die Temperatur des in .dem Rohrnetz strömenden, zu beheizenden Mittels regelt
und gleichzeitig als Sicherung des Rohrnetzes gegen eine unzulässige Beanspruchung
durch Wärmestau in .der Rohrwandung dient. Diese Sicherungs-und Regelvorrichtung
besteht aus einem verschiebbaren, metallenen Rohrstück, welches in das Hochdruckrohrnetz
eingeschaltet ist und- im Zuge der Feuergase liegt. Dieses Rohrstück wirkt unter
dem Einfluß der Temperaturschwankungen auf die Brennstoffzuführung zu der Feuerung
ein. Da das Rohrstück in diesem Falle durch .die Temperaturen von zwei Mitteln,
nämlich durch die Temperatur der Rauchgase und die Temperatur des zu beheizenden
Mittels, beeinflußt wird, und diese Temperaturen in einem Abhängigkeitsverhältnis
zueinander stehen, so kann diese bekannte Vorrichtung nicht zu einer unabhängigen
Regelung entsprechend der zulässigen Höchsttemperatur der Rauchgase und entsprechend
der Temperatur des zu überhitzenden Dampfes benutzt werden, wie es der Zweck des
Gegenstandes der Erfindung ist. Eine derartige.unabhängige Regelung ist aber gerade
bei einer Überhitzeranlage mit eigener Feuerung wesentlich und bietet erhebliche
Vorteile, wie vorstehend erläutert ist.
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Bei einer -Überhitzeranlage gemäß der Erfindung mit mehreren Überhitzern
sind zum. Rückführen der abgekühlten Rauchgase nach den einzelnen Überhitzergruppen.Kanäle
mit von den Thermostaten gesteuerten Regelungsklappen o. dgl vorgesehen, durch welche
die abgekühlten Rauchgase entweder in eine Mischkammer zwischen der Feuerung und
der ersten Überhitzerkammer oder in eine .der folgenden Überhitzerkammern zurückgeführt
werden können. Es war bei Überhitzeranlagen mit eigener Feuerung und mit mehreren
Überhitzern bzw. mit mehreren Überhitzergruppen bekannt, Kanäle mit Regelungsklappen
vorzusehen. Diese hatten den Zweclfi" die Rauchgase auf die einzelnen Überhitzergruppen
zu verteilen. , Bei einer Überhitzeranlage der vorstehend gekennzeichneten Art werden
gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung Umführungskanäle mit von den
Thermostaten gesteuerten Regelklappen o.dgl. vorgesehen, welche es ermöglichen,
eine der Überhitzerkammern entweder mit einer folgenden Kammer unter Umgehung der
dazwischenhegenden Kammer oder Kammern oder aber unmittelbar mit dem Ventilator
o.*dgl. zum Rückführen der Rauchgase zu verbinden.
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Die Zeichnung stellt 'eine beispielsweise Ausführungsform des' Erfindungsgegenstandes
dar.
Fig. i zeigt in einem senkrechten Längsschnitt eine Überhitzeranlage
mit eigener Feuerung gemäß der Erfindung.
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Fig. 2 ist ein waagerechter Schnitt nach Linie II-II der Fig. i, und
F ig. 3 ist ein Schnitt nach Linie III-III der Fig. i.
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Aus der Brennkammer i der Feuerung. gelangen die Rauchgase durch einen
Kanal 2 in eine Mischkammer 3, an welche sich eine Anzahl aufeinanderfolgender Kammern
4, 6 und 8 zur Aufnahme von Überhitzern anschließt. Jede dieser Kammern ist in zwei
Räume durch senkrechte Trennwände 5, 7 und 9 unterteilt, welche die Heizgase zwingen,
in den einzelnen Kammern einen auf-und absteigenden Weg zu beschreiben. An das Ende
der letzten Kammer 8 schließt sich ein Kanal io an, aus welchem die Rauchgase durch
einen Ventilator i i abgesaugt werden. Der Ventilator i i drückt einen Teil dieser
Rauchgase durch eine Leitung 13 in den Luftvorwärmer 14. Aus dem Luftvorwärmer 14
entweichen die Rauchgase durch einen Kanal 15 in den Schornstein, während der Ventilator
i i den arideren Teil der abgesaugten Rauchgase durch einen waagerechten Kanal 16
und einen daran sich anschließenden senkrechten Kanal 17 über den Kanal 2 in die
;Mischkammer 3 drückt, wo sich die Rauchgase mit den aus der Brennkammer i kommenden
Frischgasen vermischen. In dem waagerechten Kanal 16 ist eine Regelklappe i8 angeordnet,
um die Menge der durch den Ventilator i i in die Mischkammer 3 zurückgedrückten
Rauchgase regeln zu können. Die für die Verbrennungsbestimmte (Frischluft tritt
durch die öffnung i g in den Luftvorwärmer i q. ein und strömt, nachdem sie dort
durch die Wärme der aus der Leitung 13 kommenden Rauchgase vorgewärmt ist, durch
die Leitung 2o und den Kanal 21 in die Brennkammer i.
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In den Überhitzerkammern 4, 6 und 8.sind drei Überhitzer untergebracht,
welche aus den Rohrelementen 22, 24, 26 mit den Dampfkästen 23, 25, 27 bestehen.
Bei .diesen überhitzern ist der Naßdampfkasten am weitesten von der Feuerung abgelegen,
so daß der zu überhitzende Dampf in den überhitzerrohren im Gegenstrom zu den Rauchgasen
fließt. Von dem Kanal 16 zweigt ein Kanal 28 mit einer Regelklappe 29 nach dem Anfang
der zweiten Überhitzerkammer 6 ab, und ebenso führt ein Kanal 30 mit einer
Regelklappe 31 nach dem Anfang der letzten Überhitzerkammer B. Auf- dem Heißdampfkasten
25 des l?berhitzers 24 in der Kammer 6 ist ein Thermostat 32 angebracht, der durch
eine Verbinrung 33, z. B. vermittels elektrischer Übertragung, auf die Regelklappe
29 einwirkt und diese mehr oder weniger öffnet oder schließt. Ebenso ist auf dem
Heißdampfkasten 27 des Lberhitzers 26 in- der-Kammer $. ein Thermostat 34 angebracht;
-.der durch eine Verbindung 35 auf die- Regelklappe 31 zum Öffnen und Schließen
derselben einwirkt.
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In der Überhitzerkammer 6, und zwar an der Eintrittsstelle der Rauchgase
in diese Kammer, ist ein Thermostat 44 angebracht, der durch eine Verbindung 45
auf die Klappe 2 9 einwirkt. Ebenso ist in der Überhitzerkammer 8 an
der Eintrittsstelle der Rauchgase in diese Kammer ein Thermostat 46 angeordnet,
der durch eine Verbindung 47 auf die Klappe 31 einwirkt.
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An einer Seite der Überhitzeranlage ist ein Kanal 37 vorgesehen, welcher
durch eine Öffnung 36 mit dem Ende der Überhitzerkammer 4 in Verbindung steht und
an einer geeigneten Stelle eine Regelklappe 38 besitzt. Dieser Kanal 37 steht andererseits
durch eine Öffnung 39 mit dem Ende der. Überhitzerkammer 8 in Verbindung, so daß
man in der Lage ist, einen Teil .der aus der Überhitzerkammer 4 kommenden, heißeren
Rauchgase unmittelbar dem Ventilator i i durch die Leitung io zuzuführen, ohne daß
diese Gase durch die Überhitzerkammern 6 und 8 strömen müssen. Auf der anderen Seite
der Überhitzeranlage ist ein ähnlicher Umführungskanal 41 vorgesehen, der eine Regelklappe
42 besitzt und durch eine Öffnung 40 mit dem Ende .der Überhitzerkammer 4 und durch
eine Öffnung 43 mit .dem Anfang der Überhitzerkammer 8 in Verbindung steht. Man
kann auf diese Weise also einen Teil .der aus der Überhitzerkammer 4 kommenden heißeren
Gase unmittelbar in die Überhitzerkammer 8 überleiten, ohne daß diese Gase die dazwischenliegende
Überhitzerkammer 6 durchziehen müssen.
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Die Thermostaten 32 und 34 werden so eingestellt"daß sie in den Heißdampfkästen
oder an den sonstigen. Stellen, wo sie angebracht sind, die Temperatur aufrechterhalten,
welche für die beabsichtigte Verwendung des Heißdampfes vorteilhaft ist. Wenn die
Dampftemperatur den Höchstbetrag überschreitet, so öffnen die Thermostaten die Klappe
29 oder 31 oder beide, so daß in die betreffende Überhitzerkammer eine gewisse Menge
der durch den Ventilator i i abgesaugten kälteren Rauchgase eingelassen wird, die
sich dann mit den von der vorhergehenden Überhitzerkammer kommenden heißeren Gase
vermischen. Wenn dagegen die Dampftemperatur die untere Grenze unterschreitet, so
schließen die Thermostaten die Klappe 29 oder 31, so daß die in die betreffende
überhitzerkammer eintretenden kälteren Rauchgase in ihrer Menge verringert oder
ganz abzesperrt werden.
Die Thermostaten 44 und 46 in den Überhitzerkammern
6 und 8 gewährleisten eine größere Sicherheit für das Erreichen der erwünschten
hohen Überhitzung. Diese Thermostaten treten in Wirksamkeit, wenn die Temperatur
der Rauchgase in den Überhitzerkammern eine bestimmte Höchstgrenze überschreitet,
welche dem Baustoff der betreffenden Überhitzerelemente gefährlich werden kann.
-Dieser Fall kann z. B. eintreten, wenn infolge .starken Ansteigens des Dampfbedarfs
der .Anlage größere Wärmemengen den Überhitzerkammern zugeführt werden müssen. In
diesem Falle: lassen..die Thermostaten 44 und 46 bei Überschreiten einer bestimmten
Höchsttemperatur der Rauchgase durch Öffnen der Klappen 29 und 31 eine mehr oder
weniger große Menge abgekühlter Rauchgase in die betreffende Überhitzerkammer ein,
so daß die Rauchgase innerhalb der Überhitzerkammer eine Temperatur annehmen, welche
dem Baustoff der Überhitzerelemente nicht mehr gefährlich ist.
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Bei .dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine
Überhitzeranlage, welche aus drei überhitzergruppen besteht. Die Anzahl der Ü:berhitzergruppen
kann auch eine andere sein als bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel. Man könnte
ferner auch für den ersten Überhitzer, ebenso wie beiden beiden anderen. Überhitzern,
zwei Thermostaten vorsehen. Weiter könnte man den einen oder anderen der Umführungskanäle
37 und 41 oder auch beide Kanäle weglassen. Schließlich könnte man den, Luftvorwärmer
14 weglassen und die Rauchgase durch die Leitung 13 unmittelbar in den 'Schornstein
schicken.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die drei Überhitzergruppen
von den Rauchgasen hintereinander durchströmt. Die Erfindung ist mit gleichem Vorteil
auch bei Überhitzeranlagen mit mehreren bezüglich der Rauchgase nebeneinandergeschalteten
Überhitzergruppen und auch bei einfachen Überhitzern zu verwenden. Die Thermostaten
in den- Überhitzerkammern und im Wege des zu überhitzenden Dampfes könnten, anstatt
auf die Rauchgasklappen vor den Überhitzerkammern, auch auf den Ventilator i 1 0.
dgl. zum Zurückführen der Rauchgase bzw. auf den Antriebsmotor- 12 .des Ventilators
i i einwirken.
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Die geschilderte vorteilhafte Wirkung der beiden Thermostaten wird
noch gesteigert, wenn diese Thermostaten so -angeordnet werden, daß sie gleichzeitig
auch auf die Vorrichtung zum Zuführen des Brennstoffes nach der Feuerung einwirken,
und zwar so, daß bei einer Vermehrung der zurückgeführten Rauchgasmenge die zugeführte
Brennstoffmenge vermindert wird und umgekehrt.