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Verfahren und Vorrichtung zum Gleichhalten der Dampfaustrittstemperatur
bei berührungsbeheizten überhitzern für Dampfkesselanlagen Für den wirtschaftlichen
Betrieb von Dampfkraftanlagen ist es von Wichtigkeit, mit bei allen Belastungen
möglichst gleichbleibender Dampftemperatur rechnen zu können. Da sich bei Dampfkesselanlagen
mit berührungsbeheizten Überhitzern die Austrittstemperatur des Dampfes aus dem
Über-Ilitzer mit der Belastung ändert, hat man vielfach Regeleinrichtungen vorgesehen,
die eine Unabhängigkeit der Heißdampftemperatur von der Belastung bewirken sollen.
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Es 'sind Regeleinrichtungen bekannt, bei denen die dampfführenden
Rohrschlangen immer in der gleichen Weise vom Dampf und von den Rauchgasen beaufschlagt
werden. hifolgedessen wird in jedem Augenblick die (lern Dampf bzw. Rauchgaszustand
entsprechende Dampftemperatur erreicht.'Durch Einspritzen von Wasser in die Heißdampfleitung
hinter dem Überhitzer oder durch Kühlen des Dampfes in den Rohrschlangen, welche
z. B. durch den Wasserraum einer Kesseltrommel geführt werden, wird die durch den
Betriebszustand des Kessels bedingte Höchsttemperatur auf die gewünschte Betriebstemperatur
heruntergeregelt. Dabei ist zu beachten, daß bei den in neuzeitlichen Dampfkraftanlagen
verlangten hohen Betriebstemperaturen die Werkstoffe außerordentlich hohen Beanspruchungen
ausgesetzt werden. Bei den bekannten Regeleinrichtungen, die die Dampftemperatur
herunterregeln, wird die Beanspruchung der Werkstoffe noch erhöht, weil der Heißdampf
über die erforderliche Betriebstemperatur hinaus erhitzt wird. Hierdurch wird einerseits
die mit Rücksicht auf den Werkstoff zu erreichende höchste Dampftemperatur heruntergesetzt,
und andererseits wird meist die Anwendung teurer Sonderwerkstoffe notwendig.
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Dies soll gemäß der Erfindung dadurch vermieden werden, daß die Heißdampftemperatur
nicht durch Kühlung des zu hoch erhitzten Dampfes geregelt wird, sondern in an sich
bekannter Weise durch Beeinflussung der durch die Heizgase im Überhitzer übertragenen
Wärme, jedoch ohne die hierbei üblichen Umgehungskanäle für die Heizgase mit ihren
leicht Störungen ergebenden Regelungsklappen. Ausgehend von dem Umstand, daß bekanntlich
der Wärmeübergang verschieden groß ist, wenn der Dampf in Richtung der Heizgase
oder entgegengesetzt strömt, wird gemäß der Erfindung vorel geschlagen, die Überhitzungstemperatur
in berührungsbeheizten Überhitzern bei Lastschwankungen dadurch gleichzuhalten,
daß in z# den Überhitzerschlangen die Richtung der
Dampfströmung
im Gegenstrom oder Gleichstrom zu den Heizgasen eingestellt wird, damit bei der
Wärmeübertragung im Gegen-, strom oder im Gleichstrom der Wärmeüb&# gang 0*
und damit die Dampftemperatur stele"en oder sinken. Hierzu wird der Überhitzer,
erfindungsgemäß so ausgeführt, daß Dampfein- und -austritt der Überhitzerschlangen
in je'einen Steuerkopf münden, in dem durch besondere Steuervorrichtungen die Strömungsrichtung
des Dampfes eingestellt werden kann. Da die Strömungsrichtung der die Wärme zuführenden
kauchgase unverändert bleibt, wird die Wärme, je nachdem die Strömung in
den einzelnen Überhitzerschlangen eingestellt wurde, teils im Gleichstrom von Gas
und Dampf und teils im Gegenstrom übertragen.
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Mit der Regelung gemäß der,Erfindung ist eine Änderung der Betriebstemperatur
nach oben und nach unten möglich. Wenn bei üblichem Betrieb die Überhitzerschlangen
zum Teil im Gleichstrom und zum Teil im Gegenstrom geschaltet sind, so kann durch
eine Vergrößerung der Gleichstrom- oder der Gegenstromschaltung die Heißdampftemperattir
erniedrigt oder erhöht werden.
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Die Abbildungen zeigen beispielhaft die Ausbildung des erfindungsmäßigen
Überhitzers und des Steuerkopfes.
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Abb. i ist ein Querschnitt, Abb. 2 eine 'reilansicht des regelbaren
Überhitzers in Anwendung bei einem Schrägrohrkessel. Abb. 3 ist ein Querschnitt,
Abb. 4 ein Längsschnitt einer ieispielsweisen Ausbildung des Steuerkopfes.
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In Abb. i ist a die Dampfsammeltrommel eines Dampfkessels, in die
der erzeugte Sattdampf aus der Kesseltrommel b einströmt. Von dem Sammler
a fließt der Dampf durch Rohrleitungen c zum Steuerkopf d, der in seinem
Innern die Einrichtungen zur Strömungsumkehr des Dampfes enthält, die von außen
durch ein Gestänge o. dgl. e betätigt werden. Die Überhitzerheizfläche
f ist durch die Ein- und Austrittsleitungen g und h mit dem Steuerkopf
d verbunden und wird durch die Rauchgase in Pfeilrichtung beaufschlagt. Außer
mit dem Sammler a ist der Steuerkopf d noch mit einem Kasten i verbunden,
der als Heißdampfsammler wirkt und aus dem der überhitzte Dampf durch die Rohrleitung-k
zum Verbrauchsort strömt. Im allgemeinen ist die erfindungsgemäße Regelung nur für
einen Teil der Überhitzerschlangen vorgesehen, während die übrigen Schlangen den
Dampf in ungeänderter Richtung vom Sammler a zum Kasten i führen. Um eine feinstufige
Regelung zu erreichen, werden die regelbaren Schlangen zweckmäßig so eingerichtet,
daß die Strömungsunikehr nacheinander zunächst z. B. in einer, bei weiterein Steigen
der Dampftemperatur in zwei Schlangen usw. und schließlich in allen Schlangen erfolgt.
Zu diesem Zweck kann z. B. die 32tätigungsstange 1 mit Nocken in versehen
.##,#rerden, deren Abstand verschieden ist, so daß die Schlangen in gewollter Weise
nacheinander lind gestuft umgeschaltet werden. Die Stange 1 wird ihrerseits
von Hand oder mit Hilfe einer beliebigen, temperaturabhän-.gigen Regelungseinrichtung
bewegt. Dabei ist durch eine Federsperre o. dgl. zu verhindern, daß ein Steuerkopf
in einer Stellung zwischen den Endstellungen stehenbleibt und nicht ganz umschaltet.
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Der Steuerkopf d selbst enthält in einer beispielsweisen Ausführungsform
einen drehbaren Steuerkörper o, der durch eine Drehung um go' Dampfeintritt und
Dampfaustritt für die regelbaren Überhitzerschlangen vertauscht. Da innerhalb des
Steuerkopfes nur Druckunterschiede in Höhe des Überhitzerdruckabfalles auftreten,
kann die Ausbildung (ler inneren Abdichtungen sehr einfach gehalten sein, zumal
etwaiger Undichtigkeitsdampf von dem heftig strömenden Hauptdarnpf mitgerissen wird
und keinen wesentlichen Schaden anrichten kann. Von Bedeutung hierfür ist die geschickte
strömungstechnische Ausbildung der Mündungen der Rohre g und h,
.die
durch den Einwalzvorgang sowieso trichterförmig aufgeweitet werden. Der Steuerkörpero
wird von außen durch eine Welle e gedreht, die durch eine Stopfbüchse
p
hindurchgeführt ist. Die Drehung von o ist in den Endlagen durch
Anschläge begrenzt. An Stelle der beschriebenen Drehsteuerung kann natürlich auch
eine Schiebersteuerung o. dgl. treten. Jedoch ist die Drel-isteuerting wegen ihres
durch geringe reibende Flächen hervorgerufenen niedrigen Kraftbedarfes vorzuziehen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Oberhitzer kann eine feinstufige Regelung
der Heißdampftemperatur erzielt werden, weil die einzelnen Rohre unabhängig voneinander
umgeschaltet werden können. Insbesondere bei selbsttätiger Steuerung bereitet es
keine Schwierigketten, die Temperatur in enigen Grenzen gleichzuhalten.