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Zwangsdurchfluß-Röhrendampferzeuger mit Zwischenüberhitzer Für Dampfkesselanlagen
beliebiger Bauart, die eine ylehrfachexpansionsmaschine betreiben und mit überhitzung
und Zwischenüberhitzung des Dampfes arbeiten, ist bereits vorgeschlagen worden,
den Haupt- und Zwischenüberhitzer durch ein- und ausschaltbare Nebenleitungen miteinander
zu verbinden und an den Wasserraum des Kessels anzuschließen. Es sollte .damit während
des Anheizens in Betriebspausen und in solchen Betriebsfällen, in denen Betriebsdampf
durch die beiden überhitzer oder einen derselben nicht durchgeführt werden kann,
ein sicherer Schutz dieser überhitzer gegen Verbrennen erreicht werden. Um diese
Aufgabe zu erfüllen, sollte zumindest beim Anheizen Hilfsdampf von einer fremden
Quelle zugeführt und in der vom Dampfkessel durch den Überhitzer und den Zwischenüberhitzer
führenden Kreisleitung unigewälzt werden.
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Die Erfindung geht von der Verwendung solcher Nebenleitungen bei Durchfluß-Röhrendampferzeugern
mit einem Zwischenüberhitzer aus und bringt hierfür eine besondere, "teils temperatur-,
teils druckgesteuerte . selbsttätige Steuerung der Ventile in Vorschlag, die es
ermöglicht, die Übergänge bei Änderung der Betriebszustände des Kessels nacheinander
so sanft zu gestalten, daß unerwünschte Spannungen und damit Beschädigungen des
Rohrsystems bei Änderungen des Dampfzustandes mit Sicherheit vermieden werden. Diese
erhöhte Sicherheit ist besonders für Durchfluß - Röhrendampferzeuger erwünscht,
da diese nur mit geringem Wasserinhalt arbeiten und deshalb Schwankungender Betriebszustände
viel leichter ausgesetzt sind als Wasserraumkessel.
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Die Erfindung besteht darin, daß in der vom Dampferzeuger zur Hochdruckverbrauchsstelle
und in der vom Zwischenüberhitzer zur Niederdruckverbrauchsstelle führenden Leitung
in Strömungsrichtung hinter der Abzweigung der Umgehungsleitung je ein Abschlußorgan
angeordnet ist, von denen jedes in der Hauptsache durch je einen vor der Abzweigung
angeschlossenen Temperaturfühler während des Betriebes bei einer tieferen Temperatur
als der zulässigen geschlossen wird, und daß die Abschlußorgane in den Umgehungsleitungen
durch
einen Druckfühler bei steigendem Druck an der Abzweigstelle geöffnet und bei sinkendem
Druck geschlossen". werden.
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Ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung vereinfacht
dargestellt. Dem Rohrsystem i des Dampferzeugers wird das Arbeitsmittel durch die
Speisepumpe 2 zugeleitet. Der überhitzte Dampf strömt durch die Leitung 3 in den
Hochdruckteil 4a der Dampfturbine 4. und gelangt dann durch die Leitung 5 in den
Zwischenüberhitzer 6. Der wieder überhitzte Dampf strömt durch die Leitung 7 in
den Niederdruckteil 4v der Dampfturbine 4. und wird dann im Kondensatot 8 verflüssigt.
Das Kondensat wird mit Hilfe der Kondensatpumpe 29 über die Leitung g in einen Behälterio
gefördert und aus diesem durch die Speisepumpe 2 wieder angesaugt.
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Das Rohrsystem i des Dampferzeugers ist durch die Umgehungsleitung
i i mit dem Zwischenüberhitzer 6 verbunden. Zur Abschließung der Umgehungsleitung
i i dient das Durchflußorgan 12, welches durch einen Servomotor 13 gesteuert wird.
Der Servomotor 13 wird seinerseits über die Leitung 14 und einen Druckfühler 27
durch den Druck in der Leitung 3 beeinflußt. ` Außerdem ist der Zwischenüberhitzer
durch die Abführungsleitung 15 mit dem Behälter i o verbunden. Zur Abschließung
dieser Abführungsleitung dient ein Durchflußorgan 16,
das nach Maßgabe des
durch die Leitung 17
und den Druckfühler 28 aus der Leitung 7 übertragenen
Druckimpulses mit Hilfe des Servomotors 25 beeinflußt wird.
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Außerdem ist in der Dampfleitung 3 noch ein Abschlußorgan 18
aalgeordnet, welches durch die den Temperaturfühler 21 beeinflussende Temperatur
gesteuert wird. Schließlich ist auch in der vom Zwischenüberhitzer zum Niederdruckteil
4bb führenden Leitung 7 noch ein Abschlußorgan 22 angeordnet, das ebenfalls durch
einen Servomotor 23 gesteuert wird. Der Servomotor steht unter dem Einfluß des Temperaturfühlers
24.
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Die Einstellung der einzelnen Steuerorgane ist nun derart, daß die
Ventile 12 und 16
durch ihre Servomotoren 13 bzw. 2 5 allein nur in
Abhängigkeit vom Druck beeinflußt werden. Sie sind bei einem Druck, dessen Höhe
sich aus den Betriebseigenschaften der Anlage ergibt, vollständig geöffnet. Bei
einem bestimmten niedrigeren Druck, welcher auch durch die Betriebsbedingungen der
Anlage festgelegt ist, sind die Ventile vollständig geschlossen. Bei Drücken, die
zwischen diesen beiden Grenzdrücken liegen, sind die Ventile der Druckhöhe entsprechend
mehr oder weniger geöffnet. Es entspricht somit einer jeden Druckhöhe zwischen den
Grenzdrücken ein bestimmter öffnungsquerschnitt des Ventils. Die Ventile 18 und
22 werden durch die 'ihnen zugeordneten Servomotoren i 9 bzw. 23 geschlossen, sobald
eine vorgeschriebene untere Temperaturgrenze unterschritten wird. Ist die Temperatur
höher, so bleiben die Ventile geöffnet, d. h. die Temperatur übt keinen Einfluß
mehr auf die Ventile aus.
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Sollen im eigentlichen Betriebstemperaturbereich die Ventile 18 und
22 zusätzlich noch nach Maßgabe eines Druckes geregelt werden, so sind die Steuerorgane
der Servomotoren i 9 bzw. 23 entsprechend auszubilden und außerdem noch die in die
Zeichnung eingetragenen Verbindungsleitungen 2o bzw. 26 zwischen den Druckfühlern
27 und 28 sowie den mit den Temperaturfühlern 2 i bzw. 24 in Verbindung stehenden
Servomotoren i 9 und 23 vorzusehen. Von einer näheren Schilderung der dann benötigten
Steuerorgane der nicht nur temperatur-, sondern auch druckbeeinflußten Servomotoren
soll abgesehen werden, da diese nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung
gehören.
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Während der Zeit des Anheizens sind die beiden Ventile 18 und 22 durch
die ihnen zugeordneten Temperaturfühler 2 i bzw. 24 verblockt, derart, daß sie nicht
geöffnet werden können. Es kann somit weder aus dem Dampferzeuger Arbeitsmittel
nach dem Hochdruckteil 4a der Turbine .4 noch aus dem Zwischenüberhitzer zum N iederdruckteil
46 der Turbine gelangen. Die Speisepumpe 2, die dem Dampferzeuger ständig Flüssigkeit
zuführt, erzeugt jedoch einen so hohen Druck, daß über die Druckfühler 27 und 28
mittels der Servomotoren 13 und 25 die Abschlußorgane 12 und 16 geöffnet
werden. Das Arbeitsmittel kann damit einen Kreislauf aus der Speisepumpe 2 durch
das Rohrsystem i des Dampferzeugers, dann über die Leitung i i durch den Zwischenüberhitzer
6 und von hier durch die Leitungen 7 und 15 in den Behälter io ausführen.
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Sobald der ,Dampferzeuger auf eine genügende Temperatur aufgeheizt
ist, wird zunächst in der Zwischenleitung 7 die zulässige Dampftemperatur erreicht
werden. Nach Erreichung dieses Zustandes wird der Temperaturfühler 24 das Ventil
22 öffnen. Das Abströmen von Dampf zum Niederdruckteil der Turbine verursacht einen
Druckabfall in der Leitung 7, der ausreicht, um über den Druckfühler 28 und den
Servomotor 25 das Ventil 16 zu schließen. Diese hier nur andeutungsweise geschilderten
Steuervorgänge werden in der Praxis dadurch sicherer herbeigeführt, daß über die
bereits erwähnte Ver1iindungsleitung 26 zwischen Druckfühler 28 und Servomotor 23
in letzterem nicht nur die
Temperaturänderung, sondern auch die
Druckveränderung als Stellkraft für das Ventil 22 herangezogen wird.
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Der Umlauf des in den Zwischenüberhitzer 6 gelangenden Dampfes erfolgt
nun unter Umgehung des Hochdruckteils 4a der Turbine über die Leitungen i i und
7 in den Niederdruckteil 4b der Turbine 4 und dann über den Kondensator 8 und den
Behälter io zurück zur Rohrschlange i. Nach weiterer Aufheizung wird auch der endgültige
Zustand der Leitung 3 erreicht, so daß dann in entsprechender Weise durch den Temperaturfühler
21 das Ventil i8 geöffnet und nach erfolgtem Druckabfall durch den Druckfühler 27
das Ventil i 2 geschlossen wird. Infolgedessen wird auch der Hochdruckteil 4a der
Turbine 4 in den Kreislauf eingeschaltet.
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Beim Abschalten der Anlage spielen sich die geschilderten Übergänge
in umgekehrter Reihenfolge ab. Ändert sich während des Betriebes des Kessels der
Dampfzustand, so wird in der geschilderten Weise eine Veränderung in der Schaltung
der Anlage vorgenommen, und zwar entsprechend dem geänderten Dampfzustand entweder
in der Hochdruck- oder in der Niederdruckleitung. Es wird mithin niemals an einer
Stelle der Anlage ein gefährlicher Betriebszustand eintreten können, so daß das
Rohrsystem mit Sicherheit gegen Überlastungen oder plötzliche Temperatur- oder Druckänderungen
geschützt ist.
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Die Sollwerte, bei denen die einzelnen Druckfühler bzw. Temperaturfühler
auf die ihnen zugeordneten Regelvorrichtungen einen Impuls ausüben, können nach
Bedarf verändert werden. So können beispielsweise zum Anheizen die Servomotoren
13 und 25 ihre Organe schon bei einem geringeren Druck öffnen als beim normalen
Betrieb. Auch die Temperatur, bei der die Organe 18 und 22 verblockt werden, kann
während des Anheizens und zum Teil auch während des normalen Betriebes niedriger
eingestellt werden als z. B. bei Vollast. Der Behälter io kann als Speisewasserbehälter
oder als Speisewasserspeicher oder als Dampfspeicher ausgebildet sein. Die Leitung
i 5 könnte auch anstatt in den Behälter io in den Kondensator 8 führen. Die Beeinflussung,
insbesondere der Organe 12 und 16,
kann z. B. auch noch zusätzlich von der
Temperatur des Arbeitsmittels aus erfolgen in dem Sinn, daß bei zu niedrigen Drücken
ein Kreislauf durch das Rohrsystem i und den Zwischenüberhitzer 6 hergestellt wird.
Das Rohrsystem des Durchfluß - Röhrendampferzeugers kann in beliebiger Weise in
Gruppen geschaltet und aufgeteilt sein. Es können beispielsweise auch Sammel- und
Verteilgefäße, Salzabscheider oder kleinere Trommeln verwendet werden.