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Hochdruckdampferzeuger mit mittelbarer Beheizung Die Erfindung betrifft
Hochdruckdampferzeuger mit mittelbarer Beheizung durch überhitzten Dampf, welcher
mittels einer Pumpe aus einer unbeheizten Kesseltrommel entnommen, zwangsläufig
durch den Überhitzer gefördert und im Kreislauf dann in den Wasserraum der Kesseltrommel
eingeblasen wird.
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Bei den üblichen Ausführungen dieser insbesondere als Löffler-Kessel
bekannten Dampferzeuger wird der Nutzdampf durchgängig mit dem als Wärmeträger umlaufenden
Dampf zusammen in gemeinsamen Überhitzern und auf die gleiche Temperatur wie letzterer
überhitzt. Vorgeschlagen wurde auch bereits, den Nutzdampf aus einer Zwischenstufe
des gemeinsamen Überhitzers zu entnehmen und den Verbrauchsstellen also mit niedrigerer
Temperatur als der des Umlaufdampfes zuzuführen. Ein anderer bekannter Vorschlag
geht dahin, den Zwangskreislauf auf den als Wärmeträger dienenden Dampf zu beschränken,
den Nutzdampf unmittelbar aus den Kesseltrommeln zu entnehmen und von dem L"mlaufdampf
getrennt zu überhitzen. Maßgebend ist hierbei, daß die von der Pumpe zu fördernde
Dampfmenge so klein wie möglich gehalten und deshalb insbesondere die Überhitzungstemperatur
des als Wärmeträger dienenden Dampfes tunlichst hochgetrieben werden soll, um den
Leistungsbedarf für die Dampfumwälzung möglichst klein zu halten. Bei Anlagen insbesondere,
bei denen der Nutzdampf eine sehr hohe Überhitzungstemperatur haben soll, würde
man hiernach also die Überhitzungstemperatur des Umwälzdampfes genau so hoch ansetzen
wie erstere und hiervon erwarten, daß der Leistungsbedarf für die Dampfumwälzung
sich günstiger ergibt als bei einer Anlage mit niedrigerer Überhitzungstemperatur..
In vollem Gegensatz hierzu sind gemäß der Erfindung Hochdruckdampferzeuger mit mittelbarer
Beheizung durch Umwälzdampf derart auszuführen, daß der als Wärmeträger umlaufende
Dampf weniger hoch überhitzt wird als der Nutzdampf, indem der Nutzdampf, der von
der Umwälzpumpe gemeinsam mit dem umlaufenden Dampf aus der Kesseltrommel entnommen
und zwangsläufig durch gemeinsame Überhitzer gefördert wird, nach teilweise oder
zweckmäßiger ganz erreichter Überhitzung des umlaufenden Dampfes aus dem Kreislaufsystem
entnommen und getrennt von dem umlaufenden Dampf auf höhere Temperatur überhitzt
wird als dieser. Bei Dampferzeugern mit Strahlungs- und im Dampfstrom nachgeschaltetem
Berührungsüberhitzer ist der Nutzdampf dabei vorzugsweise nicht vor Austritt aus
dem Strahlungsüberhitzer zu entnehmen.
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Die Erfindung beruht nämlich auf der Erkenntnis, daß beispielsweise
ein Dampferzeuger, der für hohe Überhitzung des umlaufenden
Dampfes
angelegt ist, eine höhere Leistung für die Dampfumwälzpumpe erfordern kann als ein
Dampferzeuger mit niedrigerer Übeihitzung bei gleicher Sicherheit der flächen. Denn
die höhere überhitzung"@ . Umlaufdampfes ergibt zwar eine Verklei4e," rung der umzupumpenden
Dampfrnenge, doch muß andererseits die Geschwindigkeit des Dampfes in den überhitzerrohren
höher gewählt werden als bei Dampferzeugern mit niedrigerer Überhitzungstemperatur,
um das gleiche Maß der Sicherheit der überhitzerrohre zu erhalten. Ferner erfordert
die höhere Überhitzungstemperatur eine größere Heizfläche, d. h. eine größere Länge
der einzelnen Rohrschlangen, welche insofern besonders groß ausfällt, weil bei Dampferzeugern
mit hoher Überhitzung der mittlere Temperaturunterschied zwischen Dampf und Rauchgasen
kleiner ist als bei Dampferzeugern mit niedrigerer Überhitzung. Durch die höhere
Dampfgeschwindigkeit und die größere Länge der überhitzerelemente kann nun der von
der Umwälzpumpe zu überwindende Gegendruck nach der neuen Erkenntnis derart vergrößert
werden, daß der Einfluß der kleineren Fördermenge der Umwälzpumpe auf ihren Leistungsbedarf
demgegenüber kaum ins Gewicht fällt.
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Die Erfindung ergibt volle Freiheit in der Bemessung der Endtemperatur
des umlaufenden Dampfes. Sie ermöglicht es dadurch insbesondere, sehr hohe Überhitzungstemperaturen
des Nutzdampfes zu erzeugen und trotzdem den Leistungsbedarf niedriger zu halten,
als er bei Überhitzung des Umlaufdampfes auf dieselbe Temperatur notwendig wäre.
Die Umstände, unter denen eine niedrigere Temperatur des Umwälzdampfes als der des
Nutzdampfes vorteilhaft ist, liegen aber nicht in der Höhe der für den Nutzdampf
verlangten Überhitzungstemperatur an sich. In welchen Fällen für die Überhitzung
des Umlaufdampfes in üblicher Weise dieselbe Temperatur zu wählen ist, die für den
Nutzdampf gefordert wird, und in welchen Fällen zweckmäßig von der Erfindung Gebrauch
gemacht wird, ist vielmehr nach Gesichtspunkten zu entscheiden, die sich aus dem
Aufbau der gesamten Anlage ergeben. Maßgebend ist beispielsweise, wie hoch die Vorwärmung
des Speisewassers durch Anzapfung getrieben werden soll, d. h. wie hoch die Zulauftemperatur
des Speisewassers zum Dampferzeuger ist. Die Erfindung bietet diesbezüglich volle
Freiheit. Maßgebend ist ferner die Höhe der Speisewasservorwärmung im Dampferzeuger,
die bekanntlich mitbestimmend für das Umpumpverhältnis ist. Die Erfindung gestattet,
eine hohe Speisewasservorwärmung ohne Nachteil anzuwenden. Daraus folgen weiterhin
Vorteile für den Aufbau des Dampferzeugers. Denn für den Aufbau und die Herstellungskosten
sowie für die Wirtschaftlichkeit sind das Temperaturgebiet, in dem die einzelnen
Heizflächengruppen arbeiten, . tfgd die von den einzelnen Arbeitsmitteln .itifzunehmenden
Wärmemengen nebst ihrer emperatur hierbei mit entscheidend. Maßgebend ist beispielsweise
ferner die Art des Brennstoffes. Denn aus dieser ergibt sich die Wärtnemenge, welche
in der Brennkammer durch Strahlung abgegeben werden muß. Die Größe der Strahlungsheizfläche
ist aber auf den Leistungsbedarf für die Dampfumwälzung von großem Einfluß. Die
Erfindung ist also auch von Vorteil für die Anpassung des Dampferzeugeraufbaues
an die Beschaffenheit des Brennstoffes. Die Art des Brennstoffes und der dadurch
bedingte Temperaturverlauf im Rauchgasstrom ist ferner von Einfluß bezüglich der
zweckmäßigsten Höhe der Speisewasservorwärmung. Von besonderer Bedeutung werden
diese Umstände allerdings immer dann sein, wenn eine verhältnismäßig hohe Überhitzung
des 'Nutzdampfes verlangt wird.
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Gleichzeitig wahrt die Erfindung die-Vorteile des gemeinsamen Umpumpens
von Umlaufdampf und Nutzdampf. So soll die umgewälzte Dampfmenge nach einem weiteren
Vorschlag der Erfindung nach der Endtemperatur des Nutzdampfes geregelt werden,
wodurch die Temperatur des Nutzdampfes am Eintritt in den Endüberhitzer und damit
seine Endüberhitzung zwangsläufig beherrscht werden.
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In der Zeichnung ist die Ausbildung und Schaltung eines Löffler-Kessels
gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es bedeutet i die Kesseltrommel,
aus der die Umwälzpumpe z Sattdampf entnimmt und ihn zwangsläufig in den Strahlungsüberhitzer
3 und danach in den durch Berührung mit den Feuergasen beheizten Nachüberhitzer
4 fÖrdert. Hinter dem Nachüberhitzer 4 wird der Nutzdampf aus dem Kreislaufsystem
bei entnommen und in dem Endüberhitzer 6 auf die an den Verbrauchsstellen, beispielsweise
dem Turbogenerator v, verlangte Temperatur überhitzt, während der als :Wärmeträger
umlaufende Dampf auf der niedrigeren Temperatur am Austritt aus dem N ächüberhitzer
.4 verbleibt und mit dieser Temperatur durch die Leitungen 7 und 8 zur Kesseltrommel
i geführt wird, in deren Wasserraum er dann zwecks Dampferzeugung eingeblasen wird.
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Der Endüberhitzer 6 wird zweckmäßig so angeordnet, daß er nur durch
Berührung mit den Feuergasen beheizt wird. Mit Vorteil geschieht dies in einem Gebiet
niedrigerer Rauchgastemperaturen. In dem gezeigten Beispiel ist der N achüberhitzer
4 in zwei
hintereinandergeschaltete Abschnitte unterteilt, von denen
der vom Dampf zuerst durchströmte von den Feuergasen unmittelbar nach Verlassen
der Brennkammer durchströmt wird und im Gleichstrom geschaltet ist. Der Endüberhitzer
6, der vom Dampf gleichfalls im Gleichstrom mit den Feuergasen durchflossen wird,
ist zwischen diesen beiden Abschnitten des Nachüberhitzers 4. angeordnet. Der zweite
Abschnitt des Nachüberhitzers 4. kann dann vorteilhaft im Gegenstrom zu den Feuergasen
geschaltet werden.
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Weiter ist es zweckmäßig, den Endüberhitzer 6 für verhältnismäßig
hohe Dampfgeschwindigkeiten zu bemessen, insbesondere wenn es sich um die Erzeugung
sehr hoher Überhitzungstemperaturen handelt. Innerhalb des Uinwälzkreislaufes dagegen
können kleine Dampfgeschwindigkeiten angewendet werden. Entsprechend bietet die
Erfindung die Möglichkeit, den Aufwand an Baustoffen besonders hoher Warmfestigkeit
für die Überhitzerheizflächen weitgehend einzuschränken.
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Zur Sicherung des Endüberhitzers 6 ist eine Leitung 9 mit Ventil io
vorgesehen, welche den Austritt des Endüberhitzers 6 bei i i mit der zur Kesseltrommel
i führenden Leitung 8 für den umlaufenden Dampf verbindet, wozu zweckmäßig auch
noch in der Kreislaufleitung 7 ein Ventil 12 angeordnet wird. Dies ermöglicht es,
den Endüberhitzer 6 bei Ausfall der Dampfentnahme, beim Anfahren und Abstellen des
Dampferzeugers usw. hinter dem Nachüberhitzer q. in den Umwälzkreislauf einzusclialtcn,
so daß dann die gesamte Überhitzerheizfläche von der gesamten durch die Dampfumwälzpumpe
2 geförderten Dampfmenge zwangsläufig durchströmt werden kann.
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Zur Sicherung des Endüberhitzers 6 ist ferner das Ablaßventil 13,
welches im Gefahrenfalle selbsttätig oder von Hand 'gesteuert werden kann, oder
das Sicherheitsventil 1q. zum Abblasen von Dampf ins Freie hinter dein Endüberhitzer
6 angeschlossen. Die zwecks Vermeidung unzulässiger Druck-und Temperaturerhöhungen
abzublasende Dampfmenge kann durch gleichzeitige Einschaltung des Endüberhitzers
6 in den Dampfkreislauf gering gehalten werden.
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Für den Anheizbetrieb ist an dem Endüberhitzer 6, wie üblich, noch
eine Umgehungsleitung 15 mit Ventil 16 vorgesehen, so daß man durch den Endüberhitzer
6 nicht die gesamte geförderte Dampfmenge, sondern nur so viel Dampf strömen zu
lassen braucht, als zur sicheren Kühlung des Endüberhitzers 6 notwendig ist.
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Zur Regelung der Überhitzungstemperatur des Nutzdampfes wird zweckmäßig
die von der Dampfumwälzpumpa 2 geförderteDampfmenge in Abhängigkeit von der Endtemperatur
des Nutzdampfes geregelt. Auf diese Weise wird die Temperatur, mit der der Nutzdampf
in den Endüberhitzer 6 eintritt, zwangsläufig eingestellt und damit auch die Endüberhitzung
beherrscht.
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Die Endüberhitzung des Nutzdampfes kann während des Betriebes ferner
dadurch geregelt werden, daß ihm am Eintritt in den Endüberhitzer 6 in bekannter
Weise Sattdampf beigemischt wird. Der Sattdampf wird hinter derUmwälzpumpe2 bei
17 entnommen und durch Leitung 18 mit Regelventil i9 der Mischdüse 2o zugeführt.
Das Ventil i9 wird nach der Endtemperatur des Nutzdampfes von dem Thermostaten 21
gesteuert, wie durch die Impulsleitung 22 angedeutet ist.
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Im Rauchgasstrom, dessen Verlauf durch die eingetragenen Pfeile angedeutet
ist, ist hinter dem Nachüberhitzer q. noch in üblicher Weise ein Speisewasservorwärmer
23 und ein Lufterhitzer 24 angeordnet.