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Einrichtung zum Regeln und annähernden Gleichhalten des Salzgehaltes
in Dampfkesseln Um ein unerwünschtes und unzulässiges Ansteigen der Konzentration
der im Kesselwasser gelösten Salze beim Verdampfen zu vermeiden, hat man bisher
das Kesselwasser in gewissen Abständen durch Bedienungsmannschaften zum Teil abgelassen,
um dadurch die Konzentration,-des Kesselwassers herabzusetzen bzw. zu verhindern,
daß ein gewisses Maß überstiegen wird. Diese Verfahren, die mehr von dem Gefühl
oder Werturteil der Bedienungsmannschaften abhängig sind, lassen keinerlei Genauigkeit
zu. Es sind verschiedene Einrichtungen entwickelt worden, welche die Nachteile der
vorstehend beschriebenen Arbeitsweise zu vermeiden suchen. Beispielsweise sind Einrichtungen
bekannt, bei denen eine der jeweils eingespeisten Wassermenge verhältnisgleiche
Kesselwassermenge abgeleitet wird. Weiterhin sind Einrichtungen bekanntgeworden,
bei denen die abgelassene Kesselwassermenge außerdem noch selbsttätig in Abhängigkeit
gebracht wurde von der Zusammensetzung des Kesselwassers. Diese Einrichtungen haben
den Nachteil, verhältnismäßig verwickelt und unübersichtlich zu sein, so daß sie
unter den ungünstigen Betriebsverhältnissen, unter denen sie zu arbeiten haben,
leicht zu Störungen Veranlassung geben oder vollständig versagen. Man, hat deshalb
auch einfachere Einrichtungen und Verfahren angewandt, bei denen das Kesselwasser
ununterbrochen und unabhängig von der Speisung abgelassen wird. Diese Einrichtungen
haben wohl den Vorzug der Einfachheit, haben aber den Nachteil, daß sie sich der
Kesselbelastung, die im Laufe eines Tages starken Schwankungen unterliegen kann,
nur unvollkommen anpassen.
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Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung werden auch diese Nachteile
dadurch vermieden, daß nur während der Speisung .des Kessels Kesselwasser abgelassen
wird, wobei die Menge gleichbleibend und unabhängig von der eingespeisten Kesselwassermenge
ist und von Zeit zu Zeit von Hand so eingestellt wird, daß der Salzgehalt des Wassers
im Kessel annähernd gleichbleibt. Zu diesem Zweck ist in einem unter geringem Druck
stehenden Behälter, in den die mit einem Abblaseventil versehene Abblaseleitung
mündet und d er das Abblaseventil steuernde Schieber sich befindet, ein von Hand
fest einzustellendes Bodenventil angeordnet. In der Ablaufleitung dieses Ventils
ist dabei ein Absperrventil angebracht, das mit der Dampfleitung zur Speisepumpe
derart verbunden ist, daß es beim Betrieb der letzteren .durch den Dampfdruck geöffnet
wird. Daß es an sich bekannt ist, die Abblaseleitung in einem unter geringem Druck
stehenden Behälter. einmünden zu lassen, soll in diesem Zusammenhang noch hervorgehoben
werden. In den Abbildungen ist sinnbildlich die Einrichtung gemäß der Erfindung
dargestellt, und zwar zeigen Fig. i teilweise eine Seitenansicht und teilweise einen
Ouerschnitt, Fig.2 und 3 die Anordnung der Kesselabblaseleitung mit einer Regelvorrichtung.
Der
Kessel to ist mit einer von oben bis zu gewisser Höhe unterhalb des tiefsten Wasserspiegels
geführten Abblaseleitung i i ausgerüstet, die mit einem von Hand zu betätigenden
Ventil 12 versehen ist und als Schlange 14. durch den @Z,ärineaustausclier f:3 führt,
so daß das heiße Kesselwasser seine Wärme an das die Schlangen umspülende Speisewasser
abgibt. Das so abgekühlte Kesselwasser strömt dann durch die Leitung 15 nach einem
Filter .t2 und dann «-eiter durch die Leitung 14. zu einem mittels eines Wärmefühlers
betätigten Ventil 16, das so eingestellt ist, daß das Kesselabblasen unterbunden
wird, wenn die Temperatur des Wärmefühlers eine bestimmte Höhe überschreitet. Vom
Ventil i6 strömt das Kesselwasser nach einem mit einem Schwimmerventil versehenen
Behälter 1;, in welchem ein Schwimmer 18 so angeordnet ist, daß unter normalen Betriebsverhältnissen
ein '\i"asserspiegel in vorausbestimmter Höhe eingehalten wird. Wenn der Abfluß
von Kesselwasser zu groll wird, bewirkt der Schwimmer, daß das Ventil ic in der
Leitung 44 den Kesselwasserauslaß selbsttätig absperrt. Der Schwimmerbehälter 1;
ist unten mit einer an die Leitung 2o anschließenden Ausflußöffnung 2oa und einem
Gleitschieber 21 derart versehen, daß die Größe der Öffnung und damit die Menge
des durch sie mit gleichbleibender Geschwindigkeit fließenden Kesselwassers eingestellt
werden kann. Wird zuviel Kesselwasser nach dein Gefäß 17 geleitet, so staut sieh
dieses hierin an, so daß der sich anhebende Schwimmer 18 das Ventil i 9 schließt.
Die aus der Öffnung 2o11 ausfließende Wassermenge strömt durch die Leitung 2o, in
der ein von Hand oder selbsttätig verstellbares Regelventil 22 angeordnet ist, nach
dem Kanal ab.
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Das Speisewasser wird in den Kessel vermittels einer Pumpe 24 durch
die Leitung 25 über den Wärmeaustauscher 13 und die mit v'entil 2; versehene Leitung
26 gedrückt. Wie aus der Zeichnung (Fig. i) ersichtlich, strömt das Kesselabblasewasser
im Gegenstrom zum Speisewasser. um auf diese Weise das Höchstmaß der Wärmeübertragung
zu erreichen. Der Stromfluß in gleicher Richtung gibt zwar auch brauchbare Ergebnisse,
doch ist die Temperaturzunahme des Speisewassers verhältnismäßig gering, weil die
Menge des Kesselabblasewassers für gewöhnlich nur gering ist.
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Die Dampfzufulirleitul1g 28 zur Antriebsmaschine der Speisepumpe ist
mit einem Abzweig 29 versehen, welcher mit dem Ventil 22 derart verbunden ist, daß
hierdurch das Abblasen gleichzeitig mit der Speisepumpe selbsttätig an- oder abgestellt
wird. Wenn das in der Dampfleitung zur Pumpe befindliche Ventil 31 geöffnet ist,
tritt Dampf durch die Leitung 29 nach dein durch den Dampf sich öffnenden Ventil
22 und öffnet es somit. Umgekehrt bewirkt das Schließen des Ventils 31 ein #@sperren
des `'entils 22. Es leuchtet ein, daß '"-Betätigung des Ventils 22 auch auf andere
`, ise. z. B. durch mechanische, hydraulische er elektrische Vbertragungen, erreicht
werden kann. Da solche Einrichtungen bekannt sind und an sich nicht Gegenstand der
vorliegenden Erfindung, erübrigt sich ihre ins einzelne gehende Beschreibung.
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Bei Benutzung der Einrichtung gemäß der Erfindung befinden sich Ventile
16, 21 und 22 in bestimmten, der Abblasemenge für den Sonderfall entsprechenden
Stellungen. Es ist eine einfache Sache, für irgendeine Anlage die Menge der mit
dem Speisewasser in den Kessel eingeführten Salze innerhalb einer gewissen Zeit
zu ermitteln. Das Ventil 21 wird dann so eingestellt, daß die gelösten Kesselsalze
in. ausreichender :Menge aus dem Kessel entfernt werden, um ein Ansteigen der Anreicherung
über eine gewünschte Dichte zu verhüten. Angenommen, daß die Ventile 12 und 27 offen
sind, dann öffnet die in Betrieb befindliche Speisepumpe 24 selbsttätig das Ventil
22, wodurch der Abfluß von Kesselwasser aus dem Behälter 17 freigegeben ist. Der
Schwimmer 18 hierin sinkt dann entsprechend der Entleerung des Behälters 17, so
daß das Ventil i9 sich öffnet und dadurch der Auslauf heißen Kesselwassers aus dem
Kessel io durch Leitung i i freigegeben wird. Das Kesselwasser kühlt sich bei seinem
Durchfluß durch den WärmeAstauscher 13 ab, ohne dafi Dampfbildung oder knatternde
Geräusche am Auslauf in den Behälter 17 entstehen.
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Die Geschwindigkeit des dem Kessel to entströmenden Wassers stellt
sich schnell auf ein gleichbleibendes Maß ein, so daß während der Speisung dauernd
eine bestimmte gleichmäßige Kesselwassermenge abgelassen wird. Das Verhältnis zwischen
dem dem Kessel zugeführten und aus ihm abgelassenen Wasser, dessen Salzgehalt höher
ist als der des Speisewassers, wird durch Einstellen der Ventilöffnung 2o11 bestimmt.
Wird beispielsweise angenommen, daß der Salzgehalt des Kesselwassers auf einem Wert
von 3500 mg/1 Abdampfrückstand gleichbleibend gehalten werden soll und daß
das Speisewasser einen Abdampfrückstand von ioo mg/1 aufweist, dann muß die Einrichtung
zur Ableitung der entsprechenden und ausreichenden Kesselwassermenge so eingestellt
werden, daß die Menge des abzuführenden Kesselwassers t00/3500 = 1/35 der eingespeisten
Menge beträgt, damit kein Überschuß an zugeführten Salzen gegenüber den abgeleiteten
entsteht, da ein solcher Überschuß sofort infolge der Verdampfung
des
Wassers im Kessel eine Steigerung des Salzgehaltes über das zugelassene Maß zur
Folge hätte. In der Praxis kann dieses Verhältnis durch Einstellen des Ventils 21
von Zeit zu Zeit entsprechend dem wirklich festgestellten Salzgehalt .des Kesselabblasewassers
erfolgen. Die im Kesselwasser an. sich zuzulassende Anreicherung ist abhängig von
der Bauart des Kessels selbst und seinen. Betriebsverhältnissen.
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Die Einrichtung nach der Erfindung ermöglicht also das gleichmäßige
selbsttätige Abführen der löslichen Kesselwassersal,ze aus diesem während einer
bestimmten Betriebszeit unter bequemster und leichter Aufrechterhaltung eines vorausbestimmten
Salzgehaltes des Kesselwassers während dieser Zeit. Die Regelvorrichtung kommt dabei
nur mit abgekühltem Kesselwasser in Berührung, was für ihre dauernd sichere Betriebsfähigkeit
von großer Bedeutung ist, da die Regelteile hierdurch von ungenauer Arbeitsweise
und vor durch Temperaturwechsel bedingten Störungen bewährt sind.
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Das durch einen Wärmefühler betätigte Ventil 1,6 regelt einerseits
den Ablauf des Kesselwassers, sofern die Speisewassermenge in der Zeiteinheit wechselt,
um so dem Kesselwasser ein Höchstmaß an Wärme entziehen zu können, andererseits
schließt es die Leitung i i völlig, wenn die Speisepumpe 24 zum Stillstand kommt,
oder es kann auch beides tun. Im ersteren Falle ist das Ventil 16 so eingerichtet,
daß, sobald die Temperatur des aus dem Wärmeaustauscher 13 abfließenden Kesselwassers
eine bestimmte Höhe überschreitet, es nur teilweise schließt, wodurch der Auslauf
gedrosselt und die gewünschte Abkühlung des Kesselwassers erreicht wird. Beim Zusammenarbeiten
mit der Leitung 29 wirkt das Ventil 16 gewissermaßen als Sicherheitsvorrichtung.
Das Ventil 16 kann selbstverständlich an beliebiger Stelle der Abblaseleitung eingebaut
sein.
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Die Leitung 29 zur Steuerung des Ventils 22 ist überflüssig, wenn
der Bedienungsmann bei jedem Außerbetriebsetzen der Speisepumpe entweder das Ventil
12 oder das Ventil 22 schließt. Ihre Verwendung ist aber vorteilhaft, da sie als
Sicherheitsvorrichtung dient und einerseits den Kesselwasserabfluß selbsttätig abstellt,
wenn .die Speisepumpe nicht arbeitet, andererseits ein Absinken des Wasserspiegels
im Kessel unter den zulässigen niedrigsten Wasserstand während des A')-blasens verhindert.
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Die Abblaseleitung i i wird aus Sicherheitsgründen so angeordnet,
daß ein Leerlaufen des Kessels nicht eintreten kann. Dies wird dadurch erreicht,
daß das Rohr i i nur ein kurzes Stück unter den Niedrigstwasserstand im Kessel reicht,
Nv ie Fig. t -zeigt. Dasselbe kann auch erreicht werden, wenn vor der Abblaseleitung
i i ein ' Ausgleichrohr 32, wie Fig. 2 darstellt, angeordnet wird. Dieses Rohr führt
von oberhalb des Kessels zu einer handbetätigten Abblaseleitung 33, welche unten
an den Kessel anschließt. Das Rohr i i schließt dann an die Leitung 32 in der gewünschten
Wasserstandshöhe im Kessel an und verhindert auf diese Weise ein unzulässiges Absinken
des Kesselwasserstandes.
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Wenn das Kesselwasser Schlamm oder ausgeschiedene Kesselsteinbildner
enthält, kann ein Filter 4.2 in die Abblaseleitung eingeschaltet werden, um diese
Stoffe zurückzuhalten und ein Verschmutzen der Regelventile zu verhindern. Das Filter
wirkt gleichzeitig als ein Druckminderer. Das Filter kann auch zwischen Kessel und
Wärmeaustauscher angeordnet sein. doch ist es besser, es an der dargestellten Stelle,
also hinter dem Wärmeaustauscher anzuordnen, weil hierdurch Dampfentwickelung durch
Entspannung des Wassers verhütet wird. Wenn das Wasser aus dem Schwimmerbehälter
17 ausströmt, soll es auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur abgekühlt sein.
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Als Filter kann irgendein Filterstoff, beispielsweise Quarz, Schlacke
o. dgl., verwendet werden. Sofern das Wasser stark alkalisch ist, können auch Eisenkugeln,
Marmor oder Kohle mit Vorteil zur Verwendung kommen. Die Reinigung des Filters erfolgt
gelegentlich durch Rückspülung in bekannter Weise. Das Spülen des Filterbettes 43
kann bewirkt Werden durch Einführen eines Wasserstrome unter das Filter mittels
des Rohres .15, so daß das Wasser in der zum Kesselwasserdurchfluß umbekehrten Richtung
durch das Filter strömt. Das Filter benötigt keinerlei besondere Maßnahmen zum Abführen
von Dampf, weil das Kesselwasser im Wärmeaustauscher 13 genügend abgekühlt worden
ist.
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Das in Fig.3 dargestellte Filter ist zur Einschaltung in die Abblaseleitung
vor dem Wärmeaustauscher bestimmt und ist daher mit einer Einrichtung zum Abführen
des sich aus dem Kesselwasser infolge Druckminderung bildenden Dampfes versehen.
Das aus dem Unterteil des Kessels abfließende Kesselwasser strömt nach dem Filter
durch eine mit einem Ventil 51 ausgerüstete Leitung und durchfließt das Filter 54
von unten nach oben, um bei 55 auszuströmen.
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Im Deckel des Filtergehäuses ist ein mit einem Schwimmerventil versehenes
Rohr 56 zum Ableiten des sich bildenden Dampfes vorgesehen. Das Entleeren des Filters
erfolgt durch eine im Filterunterteil anschließende and eine mit Ventil 59 absperrbare
Leitung.
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Der Erfindungsgegenstand kann in der beschriebenen
Weise
auch für mehrere Dampfkessel angewendet werden. Viele Anlagen haben für mehrere
Kessel nur eine Speisepumpe, aber die jedem Kessel zugeführte Speisewassermenge
wird selbsttätig nach seiner Dampfleitung mittels Wasserstandsreglers geregelt.
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Die Menge des aus jedem einzelnen Kessel abgeführten Kesselwassers
soll gleichmäßig über eine bestimmte Arbeitszeit verteilt werden. Jeder Kessel ist
daher mit einer besonderen Abblaseleitung r i und einer besonderen Regelvorrichtung
und Schwimmergefäß 17 mit Regelventil 21 versehen. Der Wärmeaustauscher
13 kann dabei mit einer Mehrzahl von Schlangen 14, je eine für jeden Kessel,
versehen sein.
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Diese Anordnung erleichtert die überwachung und vermindert erfahrungsgemäß
die Instandsetzungskosten. Die Menge des abgeblasenen Kesselwassers ist dann unabhängig
von der Zahl der Kessel und für jeden einzelnen bekannt, so daß die Regelung der
Kesselwasseranreicherung innerhalb der zugelassenen Grenzen erfolgt.