DE620834C

DE620834C - Device for the automatic regulation of the output of electrode steam boilers by changing the liquid level by means of a regulating container, the steam chamber of which is connected to the steam chamber of the steam boiler via an automatically controlled shut-off device

Info

Publication number: DE620834C
Application number: DES110108D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Adolf Kirschmer
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-07-12
Filing date: 1933-07-12
Publication date: 1935-10-28

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
28. OKTOBER 1935ISSUED ON
OCTOBER 28, 1935

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

JVe 620834 KLASSE 21h GRUPPE 13 π JVe 620834 CLASS 21h GROUP 13 π

des Dampfkessels verbunden istof the steam boiler is connected

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Juli 1933 abPatented in the German Empire on July 12, 1933

Bei allen Dampfkesseln steigt der Salzgehalt im Kesselwasser dauernd an, da im Speisewasser gelöste Salze dem Kessel zugeführt, im Dampf jedoch fast keine Salze abgeführt werden. Infolge der Abhängigkeit der Leitfähigkeit des Wassers vom Salzgehalt ist es bei Elektrodendampfkesseln, bei denen das Wasser selbst vom Strom durchflossen wird, besonders wichtig, den SaIzgehalt nicht über eine gewisse Grenze ansteigen zu lassen. Man läßt daher von Zeit zu Zeit etwas von dem mit Salzen angereicherten Kesselwasser ab, das dann durch das weniger Salz enthaltende Speisewasser ersetzt wird. Da das Ablassen eines Teiles des Kesselwassers mit Wärtneverlusten verbunden ist, ist es für den Betrieb von Elektrodendampfkesseln mit Rücksicht auf deren Wirkungsgrad vorteilhaft, möglichst reines Wasser zur Speisung zu benutzen.In all steam boilers, the salt content in the boiler water rises continuously, because in the Salts dissolved in the feed water are fed to the boiler, but almost no salts are removed in the steam will. Due to the dependence of the conductivity of the water on the salt content, it is with electrode steam boilers where the water itself is traversed by the current, the saline content is particularly important not to let rise above a certain limit. Hence from time to time some of the salt enriched is left From the boiler water, which is then replaced by the less salt-containing feed water. Since the draining of a part of the boiler water is associated with thermal losses, it is necessary for the operation of electrode steam boilers With regard to their efficiency, it is advantageous to use as pure water as possible for the feed.

Bei manchen Elektrodendampfkesseln wird die Leistungsaufnahme bei fester Elektrodenstellung durch Verändern des Wasserstandes geregelt. Es läßt sich dabei stets eine genügend große Reguliergeschwindigkeit nach abwärts erreichen, indem man durch Öffnen eines Abflußventils Wasser aus dem Kessel ausströmen läßt. Dagegen dauert das Heraufregulieren von kleiner auf große Leistung ziemlich lange, wenn man das für den normalen Kesselbetrieb verfügbare Speisewasser verwendet. Auch wenn man die Speisepumpe so groß dimensioniert, daß in genügend kurzer Zeit der höchste Wasserstand erreicht wird, steigt die Leistungsaufnahme mitunter erst nach sehr langer Zeit auf den höchsten Wert. Dies kommt daher, daß das Speisewasser erstens wegen seiner niedrigen Temperatur und zweitens wegen seines geringen Salzgehaltes bei weitem nicht die Leitfähigkeit hat wie das im normalen Betrieb im Kessel befindliche, bereits stark eingedampfte Wasser.With some electrode boilers, the power consumption is reduced when the electrodes are in a fixed position regulated by changing the water level. There is always one sufficient Achieve high downward regulation speed by opening a drain valve to remove water from the boiler can flow out. On the other hand, upregulating from small to large capacity takes time quite a long time if you use the feed water available for normal boiler operation used. Even if the feed pump is dimensioned so large that the highest water level is reached in a sufficiently short time the power consumption sometimes rises to the highest level only after a very long time Value. This is because the feed water is first of all because of its low temperature and second, because of its low salt content, by far not the conductivity like the one in the boiler during normal operation, has already been heavily evaporated Water.

Um diesen Nachteil des langsamen Heraufregulierens zu vermeiden, wird bei bekannten Regulieranordnungen von Elektrodendampfkesseln ein Regulierbehälter aufgestellt, in dem das beim Herunterregulieren der Leistung aus dem Dampfkessel abzulassende Wasser unter Druck aufgespeichert wird. Beim Heraufregulieren wird dann dieses gleiche Wasser wieder in den Kessel zurückgefördert. Dieses Wasser hat im wesentlichen sowohl die Temperatur als auch die Salzkonzentration des normalen Kesselwassers, so daß sich bei der zuletzt erwähnten RegelungsartIn order to avoid this disadvantage of slow upregulation, known Regulating arrangements of electrode boilers a regulating tank is set up, in which that is to be drained from the steam boiler when the power is downregulated Water is stored under pressure. When upregulating this same water is then fed back into the boiler. This water essentially has both temperature and salt concentration of normal boiler water, so that with the last-mentioned control type

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.-Ing. Adolf Kirschmer in Berlin-Friedenau.Dipl.-Ing. Adolf Kirschmer in Berlin-Friedenau.

eine Proportionalität zwischen Wasserstand und Leistungsaufnahme ergibt und die Regelgeschwindigkeit nur noch von der Fördergeschwindigkeit des Wassers abhängt. Um dies zu erreichen, gab es bisher nur zwei Möglichkeiten. Entweder war es erforderlich, eine besondere Förderpumpe beträchtlicher Leistung vorzusehen, um das Wasser vom Kessel in den Regulierwasserbehälter und umgekehrt vom Regulierwasserbehälter in den Kessel zu fördern. Diese Pumpe mußte außer der das Wasser vom Speisewasserbehälter zum Dampfkessel schaffenden Speisepumpe vorhanden sein. Oder man mußte sich, falls man die Regelung ohne Förderpumpe durchführen wollte, mit Einrichtungen begnügen, die nur einen so geringen Überdruck hervorzubringen gestatten, daß eine Schnellregelung mit ihnen nicht zu erzielen war.there is a proportionality between water level and power consumption and the control speed depends only on the speed of the water. So far, there has only been one way to achieve this two possibilities. Either it was necessary to use a special sizeable feed pump Provide power to pump the water from the boiler into the regulating water tank and vice versa from the regulating water tank to the boiler. These In addition to the feed pump that created the water from the feed water tank to the steam boiler, there had to be a pump. Or you had to, if you wanted to carry out the control without a feed pump Facilities that allow only such a slight overpressure to be produced, that a quick settlement could not be achieved with them.

Die Erfindung betrifft somit eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Leistung von Elektrodendampfkesseln, deren Speisewasser einem Speisewasserbehälter entnomoien wird und deren Leistung durch Ände-. rung des Flüssigkeitsstandes mit Hilfe eines Regulierbehälters geregelt wird, dessen Dampfraum über ein selbsttätig gesteuertes Absperrorgan mit dem Dampfraum des Elektrodendampfkessels verbunden ist.The invention thus relates to a device for automatically regulating the power of electrode steam boilers whose feed water is taken from a feed water tank and their performance by changing. tion of the liquid level with the help of a Regulating tank is regulated, its steam space via an automatically controlled Shut-off element with the steam chamber of the electrode steam boiler connected is.

Beim Gegenstand der Erfindung ist jedoch weder eine besondere Förderpumpe erforderlich, noch wird überhaupt während des Füllens des Regulierbehälters eine Drucksteigerung über den normalen- Kesseldruck hinaus im Dampfraum des Elektrodendampfkessels hergestellt. Dieses wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Regulierbehälter höher als der Wasserraum des Elektrodendampfkessels liegt und sein Dampfraum über ein weiteres selbsttätig gesteuertes Absperrorgan- mit dem Wasserraum des Speisewasserbehälters verbunden ist, derart, daß beim Öffnen der den Regulierbehälter mit ♦S dem Speisewasserbehälter verbindenden Leitung der Regulierbehälter infolge der in ihm besonders durch die Kondensation von Dampf im kalten Wasser des Speisewasserbehälters entstehenden Druckverminderung gefüllt und beim öffnen der die Dampframme des Elektrodendampfkessels und des Regulierbehälters miteinander verbindenden Leitung der Regulierbehälter nach dem Gesetz der kommunizierenden Gefäße entleert wird. Das öffnen der zu dem Speisewasserbehälter führenden Leitung sowie der zu dem Dampfkessel führenden Leitung kann dabei durch Absperrorgane erfolgen, welche in Abhängigkeit von dem im Elektrodendampfkessel herrschenden Höchst- bzw. Mindestdruck gesteuert werden. Damit das Regulierwasser auch dann mit annähernd der vollen Betriebstemperatur zur Verfügung steht, wenn während einer längeren Zeit nicht 'reguliert wurde, wird der Regulierbehälter zweckmäßig mit einer wärmeisolierenden Umhüllung versehen.In the subject matter of the invention, however, neither a special feed pump is required, nor is there an increase in pressure at all while the regulating tank is being filled above the normal boiler pressure in the steam chamber of the electrode steam boiler manufactured. This is achieved according to the invention in that the regulating container higher than the water space of the electrode steam boiler and its steam space is connected to the water space of the feed water tank via a further automatically controlled shut-off element, in such a way that that when the line connecting the regulating tank to the feed water tank is opened the regulating tank as a result of the condensation of steam in it the resulting pressure reduction in the cold water of the feed water tank is filled and when opening the steam ram of the electrode steam boiler and the regulating tank interconnecting line of regulating tanks according to the law of communicating Vessels are emptied. The opening of the leading to the feed water tank Line and the line leading to the steam boiler can be through shut-off devices which are controlled depending on the maximum or minimum pressure prevailing in the electrode steam boiler. So that the regulating water is also at almost the full operating temperature Is available if 'has not been regulated for a long time, the The regulating tank is expediently provided with a heat-insulating cover.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, ι bedeutet einen Elektrodendampfkessel und 2 einen Regulierbehälter. Der Regulierbehälter 2 ist an seiner tiefsten Stelle mit einem Röhr 3 großen Durchmessers versehen, das in" den Elektrodendampfkessel unterhalb des tiefsten Wasserstandes einmündet. Ferner besitzt der Regulierbehälter an seiner höchsten Stelle einen Rohranschluß 4, der einerseits durch eine Dampfleitung j mit dem Dampfraum des Elektrodendampfkessels 1, -andererseits durch eine Dampfleitung 6 mit dem Wasserraum des Speisewasserbehälters 5 verbunden ist. Die Leitung 6 endet im Innern des Speisewasserbehälters 5 in einem mit Löchern versehenen Verteilerrohr 8, durch welches Dampf in das kalte Speicherwasser einströmen und dort kondensieren kann. In den von dem 8g Rohranschluß 4 abzweigenden Verbindungsleitungen ist je ein Ventil 9 bzw. 10 eingebaut, welche von einem an ein Netz 11 angeschlossenen, mit einem Maximumkontakt 12 und einem Minimumkontakt 13 versehenen Manometer 14, das die in dem Elektrodendampfkessel herrschenden Höchst- und Mindestdrücke anzeigt, gesteuert werden. Die Ventile 9 und 10 werden dabei durch Elektromagnete 15 bzw. 16 so beeinflußt, daß beim Schließen des Maximalkontaktes das in der Zuleitung zum Speisewasserbehälter eingebaute Ventil 9 und beim Schließen des Minimalkontaktes das in der Zuleitung zum Dampf raum eingebaute Ventil 10 geöffnet wird.In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically, ι means an electrode steam boiler and 2 a regulating tank. The regulating tank 2 is provided at its lowest point with a tube 3 of large diameter, which opens into "the electrode steam boiler below the lowest water level. Furthermore, the regulating tank has a pipe connection 4 at its highest point, which on the one hand connects to the steam chamber of the electrode steam boiler through a steam line j 1, on the other hand is connected by a steam line 6 to the water space of the feed water tank 5. The line 6 ends in the interior of the feed water tank 5 in a distributor pipe 8 provided with holes, through which steam can flow into the cold storage water and condense there the connecting lines branching off the 8g pipe connection 4 each have a valve 9 or 10, which is controlled by a pressure gauge 14 connected to a network 11, provided with a maximum contact 12 and a minimum contact 13, which shows the maximum and minimum pressures in the electrode steam boiler The valve e 9 and 10 are influenced by electromagnets 15 and 16 so that when the maximum contact is closed, the valve 9 built into the feed line to the feedwater tank and the valve 10 built into the feed line to the steam room is opened when the minimum contact is closed.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Arbeitet der Kessel beispielsweise mit höchstem Wasserstand und höchster Leistungsaufnahme und tritt nun plötzlich durch Absperren von Dampfverbrauchern eine Verminderung des Dampfverbrauches ein, so äußert sich dies nach kurzer Zeit in einer Drucksteigerung. Infolgedessen wird der Maximumkontakt 12 des Manometers 14 ge- no schlossen und das elektromagnetisch betätigte Ventil 9 geöffnet. Aus dem Regulierbehälter 2, in dem sich Wasser von annähernd dem Kesseldruck und der entsprechenden Siedetemperaturbefindet, dampf t nun etwas Wasser aus, und der Dampf strömt in den Speisewasserbehälter 5, wo er sich in dem wesentlich kühleren Speisewasser niederschlägt. Schon nach Verdampfen einer geringen Wassermenge tritt daher eine erhebliehe Druckverminderung im Dampfraum des Regulierbehälters 2 ein, die ein schnelles Ansaugen vonThe facility works as follows: Does the boiler work with, for example highest water level and highest power consumption and suddenly comes through Shutting off steam consumers results in a reduction in steam consumption, this manifests itself after a short time in a Pressure increase. As a result, the maximum contact 12 of the manometer 14 is generated closed and the electromagnetically operated valve 9 opened. From the regulating tank 2, in which there is water of approximately the boiler pressure and the corresponding boiling temperature, steam t now some water, and the steam flows into the feed water tank 5, where it is in the essential cooler feed water precipitates. Even after a small amount of water has evaporated there is therefore a considerable pressure reduction in the steam space of the regulating container 2 one that has a quick suction of

Wasser aus dem Dampfkessel ι in den Regulierbehälter 2 hinein bewirkt. Die Leistungsaufnahme geht mit dem Absinken des Wasserspiegels im Elektrodendampfkessel schnell zurück, und der Maximumkontakt 12 an dem Manometer 14 öffnet sich wieder. Setzt man andererseits den Fall voraus, daß der Kessel mit niedrigstem Wasserstand und kleinster Leistungsaufnahme arbeitet und daß dann plötzlich eine starke Vergrößerung des Dampfverbrauches eintritt, so wird eine Drucksenkung die Folge sein, so daß nunmehr, der Minimumkontakt 13 geschlossen wird. Das Ventil 10 öffnet sich daher, und es tritt ein Druckausgleich zwischen dem Regulierbehälter 2 und dem Dampfkessel 1 ein. Infolge seiner verhältnismäßig hohen Aufstellung entleert sich der Regulierbehälter mit großer Geschwindigkeit in den Dampfkessel, bis die Wasserstände im Dampfkessel und im Regulierwasserbehälter gleich hoch liegen.Water from the steam boiler ι into the regulating tank 2 causes into it. The power consumption decreases with the lowering of the water level in the electrode boiler back quickly, and the maximum contact 12 on that Manometer 14 opens again. On the other hand, if one assumes that the boiler works with the lowest water level and the lowest power consumption and then that Suddenly there is a strong increase in steam consumption, the result will be a decrease in pressure, so that now, the minimum contact 13 is closed. The valve 10 therefore opens, and so does it a pressure equalization occurs between the regulating tank 2 and the steam boiler 1. As a result of its relatively high installation, the regulating tank empties with it high speed in the boiler until the water levels in the boiler and in the The regulating water tanks are at the same height.

Um eine genügende Reguliergeschwindigkeit zu erhalten, muß man also den Regulierbehälter 2 mindestens so hoch aufstellen, daß der niedrigste Wasserstand in diesem Behälter gleich hoch liegt wie der höchste Wasserstand im Kessel. Die Geschwindigkeit, mit der im Elektrodendampfkessel vom höchsten auf den niedrigsten Wasserstand geregelt werden kann, hängt davon ab, um wieviel der Druck im Regulierbehälter 2 -durch Ausdampfen gegenüber dem Dampfkesseldruck gesenkt wird, im allgemeinen genügen schon Werte in der Größenordnung von 0,5 atü, da nur ein geringer Höhenunterschied und dazu die Rolirleitungswiderstände zu überwinden sind. Die letzteren sind sehr gering, da das Wasserleitungsrohr zwischen Kessel und Regulierbehälter sehr weit gehalten werden kann. Hat man z. B. einen Druck von 8 atü im Kessel und will man durch Ausdampfen den Druck im Regulierbehälter 2 auf 7,5 atü verringern, so braucht man nur so viel Dampf vom Regulierwasserbehälter in den Speisewasserbehälter strömen zu lassen, daß sich die Temperatur des Regulierwassers von 174,5° C auf etwa 172⁰C senkt. Es handelt sich also um ganz geringe Dampfmengen, die das Speisewasser im Behälter 5 auch bei häufiger Regulierung und auch dann, wenn es eine Temperatur von etwa 100⁰C besitzt, leicht aufnehmen kann.In order to obtain a sufficient regulating speed, the regulating tank 2 must be set up at least so high that the lowest water level in this tank is the same as the highest water level in the boiler. The speed at which the electrode steam boiler can be regulated from the highest to the lowest water level depends on how much the pressure in the regulating tank 2 is reduced by evaporation compared to the steam boiler pressure; in general, values in the order of magnitude of 0.5 atu are sufficient , because only a small difference in height and the Rolirleitungswistungen have to be overcome. The latter are very small, as the water pipe between the boiler and the regulating tank can be kept very wide. Has one z. B. a pressure of 8 atmospheres in the boiler and if you want to reduce the pressure in the regulating tank 2 to 7.5 atmospheres by evaporation, you only need to let so much steam flow from the regulating water tank into the feed water tank that the temperature of the regulating water is 174 , 5 lowers ° C to about 172 ⁰ C. So it is very small amounts of steam, which can receive the feed water in the container 5 even with frequent regulation and, even if it has a temperature of about 100 ⁰ C, easily.

Eine Druckregeleinrichtung für Elektrodendampfkessel, bei der ein Hilfswasserraum benutzt wird, der mit dem Wasserraum des Kessels kommuniziert, ist an sich bekannt. Bei der bekannten Einrichtung ist jedoch der Hilfswasserraum nicht derartig angeordnet, daß er sich bei vermindertem Druck nach dem Gesetz der kommunizierenden Gefäße in den Kessel entleeren kann. Außerdem geht bei einer Drucksteigerung, die infolge verringerter Dampfentnahme auftritt, die Verdrängung des Wassers aus dem Kessel in den Hilfswasserraum nur verhältnismäßig langsam vor sich, so daß diese Einrichtung zur Schnellregelung nicht brauchbar ist. Eine Schnellregelung wäre bei der bekannten Einrichtung auch deshalb nicht möglich, weil im Hilfswasserraum eine so starke Verdünnung des Kesselwassers durch Frischwasser eintritt, daß beim Zurückströmen des Wassers der Leistungsanstieg im Kesselraum stark verzögert wird und die beabsichtigte Leistungsaufnahme erst nach längerer Zeit erreicht wird. Von allen diesen Nachteilen ist der Gegenstand der Erfindung frei.A pressure control device for electrode steam boilers, in which an auxiliary water space is used, which communicates with the water space of the boiler, is known per se. In the known device, however, the auxiliary water space is not arranged in such a way that under reduced pressure, according to the law of communicating vessels, in can empty the boiler. In addition, if the pressure increases, the result is reduced Steam extraction occurs, the displacement of the water from the boiler into the auxiliary water space is relatively slow in front of him, so that this device for rapid regulation is not useful. One Rapid control would not be possible with the known device because in the Auxiliary water space the boiler water is so strongly diluted by fresh water that that when the water flows back, the increase in power in the boiler room is greatly delayed and the intended power consumption is only reached after a long time. The subject of the invention is free from all these disadvantages.

Claims

Patent claims:

1. Device for the automatic control of the output of electrode steam boilers, the feed water of which is taken from a feed water tank and the output of which is regulated by changing the liquid level with the aid of a regulating tank, the steam chamber of which is connected to the steam chamber of the electrode steam boiler via an automatically controlled shut-off device - g ₀ indicates that the regulating tank is higher than the water space of the electrode steam boiler and its steam space is connected to the water space of the feed water tank via a further automatically controlled shut-off device, in such a way that when the line connecting the regulating tank with the feed water tank is opened, the regulating tank is due to the in The pressure reduction resulting from the condensation of steam in the cold water of the feedwater tank is filled and when the Leitu connecting the steam chambers of the electrode steam boiler and the regulating tank is opened ng the regulating tank is emptied according to the law of communicating vessels.

2. Device according to claim 1, da- no characterized in that the control of the shut-off devices (9, 10) by electromagnets (15, 16) as a function of that prevailing in the electrode steam boiler (1) Maximum or minimum pressure takes place.

1 sheet of drawings