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Zwangdurchlauf-Röhrendampferzeuger Zwangdurchlauf-Röhrendampferzeuger
haben die Eigenschaft, daß die mit dem Speisewasser in den Dampferzeuger mit hineingelangenden
Verunreinigungen leicht vom Dampf mitgeführt werden, so daß sich die Dampfwege in
der mit Dampf aus einem solchen Dampferzeuger betriebenen Kraftmaschine nach einer
gewissen Zeit zusetzen. Bei Walzen- oder Trommelkesseln besteht diese Gefahr weniger,
da die Trommel einen Beruhigungsbehälter bildet, in welchem die Verunreinigungen
aus dem Speisewasser zurückgehalten werden. Man könnte nun versucht sein, bei einem
Zwangdurchlauf-Röhrendampferzeuger in den Strömungsweg des Arbeitsmittels eine Trommel
einzuschalten, um hierdurch auf ähnliche Weise wie beim Trommelkessel die Verunreinigungen
des Speisewassers zum Ausscheiden zu bringen. Würde man jedoch in dieser Weise vorgehen,
so würde man, wie die nachstehenden Überlegungen zeigen, die Betriebseigenschaften
des Zwangdurchlauf-Röhrendampferzeugers in ungünstiger Weise grundlegend beeinflussen.
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Zwangdurchlauf-Röhrendampferzeuger haben gegenüber Walzen- oder Trommelkesseln
den bedeutenden Vorzug, daß die überhitzungstemperatur des erzeugten Dampfes von
der Belastung des Kessels praktisch unabhängig und im übrigen besonders leicht regelbar
ist. Das ist auf folgendes zurückzuführen. Es ist bekannt, daß sich bei jeder Kesselfeuerung
der Punkt der stärksten Wärmebelastung der Heizfläche, im folgenden kurz Wärmeschwerpunkt
genannt, mit zunehmender Belastung des Kessels nach dem
Ende des
Rauchgasweges hin bzw. mit abnehmender Belastung nach der Feuerstelle hin verlagert.
Bei einem Zwangdurchlauf-Röhrendampferzeuger ist diese Verlagerung des Wärmeschwerpunktes
auf die überhitzungstemperatur des erzeugten Dampfes nahezu ohne Einfluß. Das erklärt
sich daraus, daß sich die Größe des Heizflächenteiles, in welchem die Überhitzung
des Dampfes vor sich geht, mit der Kesselbelastung verändert. Nimmt die Kesselbelastung
beispielsweise zu und vergrößert man dementsprechend die Wärme- und Arbeitsmittelzufuhr
in gleichem Verhältnis zueinander, verschiebt sich also der Wärmeschwerpunkt nach
dem Ende des Rauchgasweges hin, so beginnt die Verdampfung infolge dieser Verschiebung
des Wärmeschwerpunktes erst an einer späteren Stelle, so daß sich damit die Rohrstrecke,
längs welcher die Überhitzung vor sich geht, verkürzt. Die stärkere Beheizung der
am Ende des Rauchgasweges liegenden, als Überhitzer wirkendeg Rohrheizfläche wird
hierdurch nahezu völlig ausgeglichen, mit dem Ergebnis, daß die Temperatur des überhitzten
Dampfes am Kesselende ohne besonderes Zutun nahezu unverändert bleibt.
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Anders liegen die Verhältnisse, wenn man einen Walzen- oder Trommelkessel
vor sich hat. Daß hier keine Selbstregelung der Überhitzungstemperatur eintreten
kann, ist sofort einzusehen, wenn man sich klarmacht, daß bei diesen Kesseln diejenige
Stelle, an welcher die Verdampfung des Arbeitsmittels wie auch die Wärmeverteilung
längs des Rauchgasweges erfolgt, stets festliegt, so daß auch die Überhitzerheizfläche
eine ständig gleichbleibende Größe aufweist. Infolge dieses Umstandes ist es, falls
nicht besondere Maßnahmen getroffen werden, unabwendbar, daß die Überhitzungstemperatur
mit zunehmender Kesselbelastung zu- und mit abnehmender Kesselbelastung abnimmt.
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Man ersieht hieraus, daß man also tatsächlich, falls man bei einemZwangdurchlauf-Röhrendampferzeuger
in den Zwangsstromweg des Arbeitsmittels eine Trommel einschalten würde, um auf
diese Weise einen salzfreien Dampf zu erhalten, eine wertvolle Eigenschaft dieses
Kessels gegenüber einem Walzen- oder Trommelkessel preisgeben müßte.
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Es gibt nun aber dennoch einen Weg, auch bei einem Zwangdurchlauf-Röhrendampferzeuger
in dem Speisewasser enthaltene Verunreinigungen so weitgehend zurückzuhalten, daß
ein hinreichend salzfreier Dampf lieferbar wird, ohne daß man zugleich auf die angegebenen
günstigen Betriebseigenschaften eines solchen Dampferzeugers verzichten müßte. Gemäß
der Erfindung läßt sich das dadurch erreichen, daß von einer Stelle des Strömungsweges
des Arbeitsmittels, an welcher dieses teilweise dampfförmig ist, eine Leitung abgezweigt
wird, die zu einem durch einen Teil des erzeugten Nutzdampfes mittelbar beheizten
Behälter führt, der im Nebenschluß zur Rohrheizfläche des Zwanglaufdampferzeugers
außerhalb der Rauchgasströmung liegt und als Flüssigkeitsabscheider dient. Von besonderem
Wert ist dieser Vorschlag, wenn man ihn für Anlagen mit einem geschlossenen Arbeitsmittelkreislauf
zur Anwendung bringt, bei welchem das Kondensat auf der Verbraucherseite gesammelt
und wieder in den Kessel eingespeist wird. Wie sich leicht rechnerisch nachprüfen
läßt, läßt sich bei einer solchen Anlage dadurch, daß bei jedem Kreislauf ein Teil
des Arbeitsmittels den Weg über die Trommel geführt wird, nach einer mehr oder weniger
großen Zahl von Umläufen schnell und einfach der Salzgehalt bis auf einen verschwindend
kleinen Betrag heruntersetzen. Durchaus günstig liegen die Verhältnisse selbst auch
dann noch, wenn dem Kreislauf ständig oder zeitweilig eine gewisse Zusatzwassermenge
zugeführt wird.
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Zwangdurchlauf-Röhrendampferzeuger, bei denen an einer Stelle im Strömungsweg
eine Leitung zum Abzweigen eines Teils des Arbeitsmittels vorgesehen ist, das mit
dem erzeugten überhitzten Dampf durch mittelbare Beheizung verdampft und dem Nutzdarnpfstrom
zugeleitet wird, sind bekannt. Bei diesen Dampferzeugern ist die Abzweigleitung
aber nicht an eine Stelle des Strömungsweges angeschlossen, an welcher ein Gemisch
von Dampf und Flüssigkeit fließt, sondern geht die Abzweigleitung von einer Stelle
aus, die ausschließlich Flüssigkeit führt. Außerdem führt die Anzapfleitung nicht
zu einem im Nebenschluß zur Rohrheizfläche des Zwanglaufdampferzeugers liegendem
Flüssigkeitsabscheider. Daß ausschließlich Flüssigkeit durch die Anzapfleitung abgeleitet
wird, bringt den Nachteil mit sich, daß beträchtlich große Heizflächen erforderlich
sind, um die abgeleitete Flüssigkeitsmenge in Dampf überführen zu können, und zwar
gilt das nicht nur für diejenigen Heizflächen, die innerhalb der Verdampfungsgefäße
untergebracht sind, sondern zugleich auch für die Zwischenüberhitzerheizflächen
auf dem Wege, über ,die die erforderliche Verdampfungswärme zugeführt werden muß.
Eine derartige Kesselanlage fällt daher stets teuer aus. Ein weiterer schwerwiegender
Mangel der bekannten Anlage besteht darin, daß sie bei einem Schadhaftwerden eines
der durch die Abzweigleitung gespeisten Trommelbehälter sofort außer Betrieb gesetzt
werden
muß, was bei der gemäß der Erfindung ausgebildeten Anlage
mit einem im Nebenschluß zur Rohrheizfläche des Dampferzeugers liegenden Behälter
nicht erforderlich ist. Bei der bekannten Anlage hat ein Absperren der Abzweigleitung
sofort eine Gefährdung der Zwischenüberhitzerheizflächen zur Folge, da dann die
Zwischenkühlung des Dampfes in den Ausdampfbehältern wegfällt.
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In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die in den Abbildungen dargestellten Anlagen sind grundsätzlich gleichartig aufgebaut.
Die Anlage nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. i nur dadurch, daß besondere
Mittel zur streckenweisen Durchspülung der Rohrheizfläche vorgesehen sind. In beiden
Abbildungen sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es
stellen dar: i die Vorwärmerheizfläche, 2 eine durch Strahlung beheizte Heizfläche,
3 eine durch Berührungswärme beheizte Heizfläche, in welcher sich im wesentlichen
die Uniwandlung von Flüssigkeit in Dampf vollzieht, .4 eine Überhitzerheizfläche,
5 eine im Nebenstrom eingeschaltete, zweckmäßig mit einem Wasserstandsanzeiger ausgerüstete
Trommel und 6 eine Rohrheizfläche, die mit von dem Kessel erzeugtem Heißdampf beschickt
wird und dazu dient, die in die Trommel 5 hineingelangende Flüssigkeit in Dampf
überzuführen. 7 bis i i sind Regelventile, 12 ist ein Drosselflansch.
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Der Betrieb der in Fig. i dargestellten Anlage spielt sich wie folgt
ab: Das durch die Speiseleitung 13 eingeführte Arbeitsmittel wird zunächst in dem
Heizflächenteil i vorgewärmt und gelangt dann in den Heizflächenteil 2, in welchem
ihm so viel Wärme zugeführt wird, daß die Verdampfung bei weiterer Wärmezufuhr unmittelbar
bevorsteht oder aber auch schon am Ende der Heizfläche 2 eine geringe Verdampfung
erfolgt. Die völlige Umwandlung von Flüssigkeit in Dampf spielt sich in dem Heizflächenteil
3 ab, aus welchem der Dampf in den Überhitzer q. abströmt. Wie ersichtlich, wird
ein Teil des Arbeitsmittels durch eine Leitung 14 abgezweigt und in die Trommel
5 eingeführt. Soweit -,es in dieser Trommel infolge der Beheizung durch die Rohrschlange
6 in Dampf umgesetzt wird, wird dieser Dampf im oberen Teil der Trommel gesammelt
und durch die Leitung 15 dem aus dem Heizflächenteil 3 abströmenden Dampf beigegeben
und- gelangt zusammen mit diesem in den Überhitzer 4.. Die Menge des abgezweigten
Arbeitsmittels ist durch das Ventil 7 regelbar. Die beiden Ventile 7 und 8 dienen
im übrigen dazu, bei einer Störung auf der Troinrnelseite die Trommel gänzlich abzuschalten.
Die Drosselscheibe 12 hat die Aufgabe, zwischen den beiden Anschlußstellen der Rohrleitungen
16 und 17 eine Druckdifferenz herzustellen, die auf jeden Fall für eine ausreichende
Beschickung der Rohrschlange 6 mit Heißdampf ausreicht. Das Ventil 9 dient dazu,
die Heißdampfzufuhr zu der Rohrschlange 6 so einzuregeln, daß in der Trommel 5 stets
ein gewünschter Flüssigkeitsstand erhalten bleibt. Wird es gleichzeitig mit dem
Ventil 18 geschlossen, so kann dadurch die Rohrschlange 6 bei einem eintretenden
Schaden völlig abgesperrt werden. Durch das Ventil i i kann die Trommel 5 abgelaugt
werden. Das Ablaugen kann ständig oder in bestimmten Zeitabständen erfolgen.
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Um den Heizflächenteil 3, in welchem sich erfahrungsgemäß in erster
Linie Salze abscheiden, von diesen Salzen befreien zu können, sind bei der Anlage
nach Fig. 2 besondere Mittel vorgesehen, die die einzelnen Rohrstränge dieses Heizflächenteiles
im Betrieb zu durchspülen und auf diese Weise von den Salzen zu befreien gestatten.
Diesem Zweck dienen die Hähne i9 bis 24. und die Dreiweghähne 25 bis 30. Bei der
gezeichneten Stellung der Hähne gelangt nur das die Rohrschlangen 31 bis 35 durchströmende
Arbeitsmittel in den Überhitzer q.. In den Rohrstrang 36 tritt durch eine Leitung
3 7 ein flüssiges Spülmittel ein, das über die Leitung 38 in die Leitung 14 nach
der Trommel 5 ausfließt. Ist der Strang 36 genügend gespült, so wird der Hahn 24
geschlossen und der Dreiweghahn 30 in die Stellung gebracht, die die Hähne
25 bis 29 einnehmen. Gleichzeitig wird einer der Hähne i9 bis 23, beispielsweise
der letztere, geöffnet und einer der Hähne 25 bis 29, im Beispielsfalle ebenfalls
der letztere, in eine Stellung gebracht, bei welcher er die für den Hahn 3o gezeichnete
Lage einnimmt. Jetzt ist es der Strang 35, durch den das Spülmittel hindurchfließt
und in die Trommel 5 eintritt, während die übrigen Stränge im Geradeausfluß liegen.
Auf diese Weise ist es möglich, die einzelnen Stränge nacheinander zu durchspülen
und in besonders wirksamer Weise die in diesen Strängen sich ansammelnden Salze
in die Schlammsammeltrommel 5 hineinzubefördern, ohne daß man das unreine Spülwasser
in den Kessel hineinbekommt.