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Selbständig befeuerte überhitzeranlage mit mehreren Überhitzern und
mit Regelung des Heizgasgemisches Die Erfindung bezieht sich auf selbständig befeuerte
Überhitzeranlagen mit mehreren Überhitzern, bei denen die Heizgase, die aus einem
Gemisch von frischen Feuergasen und zurückgeführten Rauchgasen bestehen, in Abhängigkeit
von der Temperatur des Heizgasgemisches am Eintritt in die überhitzeranlage und
von der Temperatur des Heißdampfes geregelt werden. Nach einem bekannten Vorschlag
wird in der Weise geregelt, daß beide Regelimpulse den Anteil der zurückgeführten
Rauchgase im Heizgasgemisch, also die Zusam#mensetzung des Heizgasgemisches, beeinflussen.
Übersteigt beispielsweise die in einem überhitzen erhaltene Heißdampftemperatur
die zulässige Grenze, so. wird durch Einstellung von Klappen, Schiebern o. dgl.
diesem Überhitzen ein Heizgasgemisch mit einemgrößerenAnteil zurückgeführterRauchgase
zugeführt. Nach der Erfindung wird dagegen im Bedarfsfalle, d. h. bei Änderungen
der Betriebsbedingungen des einzelnen überhitzers, nicht,die Zusammensetzung des
Heizgasgemisches, sondern, wie dies für überbitzer ohne Rauchgasrückführung bekannt
ist, die dem einzelnen Überhitzen zugeleitete Heizgasmenge geregelt. Die Erfindung
besteht demgemäß darin, daß die Temperatur des Heizgasgemisches am Eintritt in die
Überhitzeranlage durch Regelung des Anteiles der rückgeführten Rauchgase auf gleicher
Höhe gehalten und die dem einzelnen Überhitzer zugeführte Menge des Heizgasgemisches
in Abhängigkeit von der Heißdampftemperatur des betreffenden überhitzers geregelt
wird.
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Hauptzweck der Regelung ist sowohl beider bekannten wie bei der neuen
Regelung das Erreichen der erwünschten Überhitzungstemperatur. Bei der bekannten
Einrichtung setzt die Regelung vom Überhitzereintritt aus erst dann ein, wenn die
Temperatur des Heizgasgemisches an dieser Stelle eine Höhe ,erreicht, welche für
den weiteren Betrieb, z. B. wegen der Gefahr des Verbrennens der überhitzerelemente,
vermieden werden soll. Unterhalb dieser gefährlichen Grenze kann die Temperatur
des Heizgasgemisches schwanken. Die kauchgasrückführung wird bis zu dieser Grenze
überwiegend .durch einen Thermostaten am Heißdampfaustritt geregelt. Nach der Erfindung
setzt dagegen die Regelung vom Eintritt in die Überhitzeranlage aus nicht erst beim
Erreichen einer unerwünscht hohen Gastemperatur ein, sondern sie wirkt von Anfang
an und ständig in dem Sinne, daß während der gesamten Betriebsdauer die Temperatur
des Heizgasgemisches am Eintritt in die
Überhitzeranlage durch Regelung
.des Anteils der rückgeführten Rauchgase auf gleicher Höhe gehalten wird. Durch
diese Einrichtung soll unter allen Umständen verhütet werden, daß im Überhitzer
eine Temperatur auftreten könnte, welche auf die zu überhitzenden Dämpfe nachteilig
einwirkt.
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Der .zweite Regelimpuls wird, wie bei der bekannten Einrichtung, von
der Temperatur des überhitzten Dampfes am Heißdampfaustritt abgeleitet. Er wirkt
auf Schieber oder Klappen ein, welche die Menge der den Überhitzergruppen zugeleiteten
Heizgase bestimmen und damit auch eine Rückwirkung auf die Menge der zurückzuführenden
Rauchgase ausüben. Steigt beispielsweise die Gastemperatur am Rauchgasabzug, so
muß eine größere Rauchgasmenge zurückgeführt werden, um bei gleicher Art der Feuerführung
die Temperatur des Heizgasgemisches am Eintritt in die Überhitzeranlage auf gleicher
Höhe zu halten.
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Durch die neue Regelung erhält eine Überhitzergruppe bei vermindertem
Wärmebedarf eine geringere Heizgasmenge, so daß die Gasgeschwindigkeit herabgesetzt
und damit die Wärmeabgabe an die überhitzerrohre verschlechtert wird. Demgegenüber
würde bei einer Herabsetzung der Heizgastemperatur durch Erhöhung des Anteiles der
rückgeführten Gase, wie es die bekannte Regelung- vorsieht, die durch den Überhitzer
geförderte Gasmenge größer werden und die auf diese Weise erhöhte Gasgeschwindigkeit
den beabsichtigten Erfolg, nämlich die Verringerung der Wärmeabgabe an die Überhitzerrohre,
zum Teil wieder aufheben.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Überhitzeranlage
mit der neuen Regelungseinrichtung dargestellt.
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Fig. i ist ein senkrechter Schnitt nach Linie I-I der Fig. 3, Fig.
2 ist ein senkrechter Schnitt nach Linie II-II der Fig. 3 und Fig. 3 ein waagerechter
Schnitt nach Linie III-III der Fig. i und 2. .
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Die Brennkammer i der Feuerung geht an ihrem oberen Ende in eine Mischkammer
3 über, die- an ihrem unteren Ende durch eine Öffnung 4 in der senkrechten Wand
5 mit einem an der Rückwand 6 der Überhitzeranlage befindlichen Heizgaskanal 7 in
Verbindung steht. In Richtung von hinten nach vorn folgen auf den Heizzug 7 zwei
nebeneinanderliegende, durch eine senkrechte Wand 8 voneinander getrennte Überhitzerkammern
9, io, ein Leerzug 12, eine überhitzerkammer 13 und ein Rauchgaskanal 14. Die überhitzerkammern
sind oben offen und durch senkrechte Trennwände 15, 16, 17, .die nicht bis zum Boden
der Kammer herabreichen, unterteilt, so daß die Heizgase oben eintreten, abwärtsströmen,
nach oben steigen und oben wieder austreten.
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In den überhitzerkammern 9, io und 13 wenden die drei Überhitzer d,
a2, & beheizt. Der Deutlichkeit halber sind die Überhitzer nur in der
Fig. z dargestellt. Es bezeichnet 18 den Sattdampfkasten, ig den Heißdampfkasten
und 2o die Rohrelemente des überhitzers a2; 21 den Sattdampfkasten, 22 den Heißdampfsammelkasten
und 23 die Rohrelemente des Uberhitzers a3. Der nicht dargestellte Überhitzer a1
weist die gleiche Ausführung auf wie der Überhitzer a2. Das vom Heizzug 7 kommende
Heizgasgemisch bestreicht zunächst die beiden bezüglich der Beheizung nebeneinandergeschalteten,
aber voneinander unabhängigen überhitzer a1, 0' und dann den hinter die Überhitzer
a1, a2 geschalteten Überhitzer ag, um durch den Raucbgas--zug 14 zum Schornstein
24 zu ziehen.
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Am Ende des Rauchgaszuges 14 ist unterhalb des Schornsteines eine
Rauchgasschraube 25 angeordnet, die durch einen Motor 26 angetrieben wird. Hinter
der kauchgasschraube' zweigt von dem zum Schornstein 24 gehenden Rauchgasabzug 27
ein Rauchgasrückführungskanal 28 ab, der über die Mischkammer 3 führt und durch
Öffnungen 29 in der Decke 30 mit der Mischkammer in Verbindung steht. Am Eingang
des Rückführungskanals 28 sind verstellbare Klappen 31 und am Fuße des Schornsteines
einstellbare Klappen 32 angeordnet, so daß durch Einstellung der Klappen die Menge
der zur Mischkammer zurückgeführten und der durch den Schornstein entweichenden
Rauchgase geregelt werden kann. Die Klappen 31 werden in Abhängigkeit von der Temperatur
des Heizgasgemisches am Eintritt in die überhitzeranlage eingestellt. Um die Temperatur
des Heizgasgemisches selbsttätig auf gleicher Höhe zu halten, ist an der Eintrittsöffnung
4 zum @Heizgaskanal 7 ein Thermostat 33 angeordnet, von dem aus mit Hilfe eines
Servomotors o. dgl. die Klappen 31 am Rauchgasrückführungskanal 28 eingestellt werden.
Sinkt oder steigt die Temperatur, so wird die Menge der zurückgeführten, bereits
abgekühlten Rauchgase vergrößert oder verringert.
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Die Verteilung der Heizgase auf die Uberhitzerkammern wird durch Schieber
geregelt, und zwar gehören zu jeder überhitzerkammer drei Schieber; ein Schieber
für den Heizgaseintritt, ein Schieber für den Heizgasaustritt und ein Schieber für
die Heizgasumleitung. Die zu der Überhitzerkammer -so mit dem Überhitzer a2 gehörigen
Schieber sind in der angeführten Reihenfolge mit 34, 35, 36, diejenigen für die
Überhitzerkammer 13 mit dem Überhitzer a3 mit 37, 38, 39 bezeichnet. Die
drei
Schieber sind untereinander durch einen über Rallen .geführten Seilzug 40 bzw. 41
gekuppelt. Die Schieberanordnung für ,die überhitzerkammer 9 mit dem Überhitzer
a1 ist .die gleiche wie für die überhitzerkammer io. In der Hauptbetriebsstellung
befinden sich der Eintrittsschieber 34 bzw. 37 und der Austrittsschieber 35 bzw.
39 in der Offenstellung, während der Umgehungsschieber 36 bzw. 38 geschlossen ist.
Die Heizgase durchziehen deshalb zuerst die überhitzerkammern 9 und io und strömen
vom oberen Ende dieser Kammern zum oberen Ende der überhitzerkammer 13, durchströmen
diese und ziehen zum Rauchgaskanal 14. Soll eine der überhitzerkammern, beispielsweise
die Kammer io, ausgeschaltet werden, so wird der Eintrittsschieber 34 so weit gesenkt,
daß er die Einströmungsöffnung zur Kammer io abschließt. Gleichzeitig werden der
Austrittsschieber 35 und der Umleitungsschieber 36 gehoben. Der Austrittsschieber
35 schließt die Austrittsöffnung der oberen Kammer io ab und gibt die unter der
Kammer io gelegene Umleitungsöffnung zum Leerzug 12 frei, so daß die Heizgase aus
demHeizzug 7 unmittelbar zum Leerzug 12 strömen, in diesem hochsteigen und am oberen
Ende der nachgeschalteten Uberhitzerkammer 13 in .diese eintreten. Um die überhitzerkammer
13 aus dem Heizgasstrom auszuschalten, wird. der Eintrittsschieber 37 angehoben.
Dabei wird gleichzeitig der Umleitungsschieber 38 angehoben und der Austrittsschieber
39 gesenkt. Bei geschlossenem Schieber 37 und geöffnetem Schieber 38 strömen die
am oberen Ende aus den Überhitzerkammern 9, 1o austretenden Heizgase in dem Leerzug
12 abwärts und gehen durch die freigelegteUmleitungsöffnung unterhalb der YJberhitzerkammer
13 unmittelbar zum Abzugskanal 14.
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Abgesehen von den beiden erwähnten Endstellungen der Schieber sind
Zwischenstellungen möglich, in denen ein Teil der Heizgase durch die zum Teil geöffneten
Umgehungsleitungen an den Überhitzerkammern vorbeigeführt wird. Die selbsttätige
Einstellung der Schieber in Abhängigkeit von den Heißdampftemperaturen wird durch
Thermostaten bewirkt, die an den Heißdampfkasten der Überhitzer eingebaut sind.
Der am Heißdampfk.asten i9 des Überhitzers a2 eingebaute Thermostat 42 wirkt auf
einen Servomotor 43 ein, der am Seilzug 4o der Schieber 34> 35, 36 angreift. Eine
entsprechende Anordnung ist für den überhitzer a1 vorgesehen. Der im Heißdampfkasten
22 des überhitzers a3 eingebaute Thermostat 44 wirkt auf einen Servomotor 45 ein,
der am Seilzug 41 .der Schieber 37, 38, 39 angreift.
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Da die Temperatur des Heizgasgemisches am Überhitzereintritt auf gleicher
Höhe gehalten wird, so gelangen die Rauchgase mit verschieden hoher Temperatur zum
Rauchgasaustritt, je nachdem, ob alle Überhitzer voll beaufschlagt oder einzelne
überhitzer teilweise oder ganz ausgeschaltet sind. Ist die Abgastemperatur verhältnismäßig
hoch, so muß eine große Menge der Rauchgase zurückgeführt werden, um die gewünschte
Mischtemperatur am Überhitzereintritt zu erhalten. Ferner geht in diesem Falle mit
dem zum Schornstein abziehenden Teil .der Heizgase viel Wärme ungenutzt verloren.
Um diese Nachteile zu vermeiden, wird gemäß ,der Erfindung die Feuerung in Abhängigkeit
von der Abgastemperatur, z. B. durch Vermittlung eines im Rauchgasabzug vorgesehenen
Thermostaten, geregelt. Dieser Thermostat ist in Fig. 2 mit 46 bezeichnet: Er regelt
durch einen Servomotor o. dgl. die Einstellung der am Schornsteinfuß angeordneten
Klappen 32 und beeinflußt damit die Luftzuführung zu der Feuerung. Die Einwirkung
auf die Feuerung in Abhängigkeit von der Rauchgastemperatur kann auch in anderer
Weise erfolgen, beispielsweise durch Veränderung der Drehzahl der Rauchgasschranbe,
durch öffnen von Frischluftklappen hinter der Feuerung oder durch Regeln der Brennstoffzuführung.