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Vorrichtung zum Regeln der Überhitzungstemperatur durch Verändern
der Überhitzerheizfläche Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der
Überhitzungstemperatur durch Verändern der überhitzerheizfläche, die auch als Vorwärmer-
oder Verdampferheizfläche verwendet werden kann. Sie bezweckt, sowohl die überhitzungsda;npftemperatur
auf einfache und schnelle Weise auf die jeweils gewünschte Höhe einzuregeln als
auch eine wirtschaftliche Reinigung der Heizflächen, insbesondere von Salzablagerungen,
auch während des Dampflcesselbetriebes und ohne Unterbrechung der Dampfentnahme
zu ermöglichen.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß mehrere voneinander
unabhängige Heizelemente entweder nur eine oder mehrere im Fewergasström hintereinander
angeordnete Gruppen bilden und daß jedes Heizelement für sich einerseits an die
Obertrommel, den Sammler o. dgl. des Dampferzeugers angeschlossen ist, anderseits
aber wahlweise mit der gemeinsamen Dampfentnahmeleitung oder mit der gemeinsamen
Speisewasserzuführungsleitung mittels einer in jeder dieser Leitungen eingebauten
Absperrvorrichtung verbunden werden kann. Hierdurch wird das Arbeitsmittel in den
Heizelementen entsprechend der jeweiligen gegenseitig voneinander abhängigen Stellung
zweier zugeordneter Ventile in der einen oder anderen Richtung strömen.
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Es ist bereits bekannt, zum Regeln der Heißdampftemperatur die überhitzerheizfläcbe
durch Zu- und Abschalten zusätzlicher Heizflächen zu verändern und die abgeschaltete
Heizfläche gleichzeitig als Vorwärmer- oder Verdampferheizfläche zu verwenden. Das
Regeln
erfolgte dabei in der Weise, daß in den Sammelkammern des Überhitzers von außen
einstellbare und durch eine besondere Vorrichtung zwangsläufig bewegte Schieber
vorgesehen sind, mittels derer ein Teil der überhitzerelemente abgeschaltet und
an das Kesselwasser angeschlossen wird. Diese Maßnahme ergibt jedoch den Nachteil,
daß das stets mit Salzen angereicherte Kesselwasser das unerwünschte und schädliche
Versalzen des überliitzers noch in hohem Grade verstärkt, so daß mit der bekannten
Anordnung ein Reinigen der Überhitzerflächen von Salzablagerungen nicht erzielt
werden kann. Im übrigen ist die bekannte Vorrichtung infolge der Verwendung von
Kolben mit Spindeln und Stopfbüchsen für Hochdruckdampferzeuger vollständig ungeeignet.
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Anderseits ist es aber auch nicht mehr neu, dem Überhitzer Speisewasser
zuzuleiten, um ihn während der Anheizzeit vor dem Verbrennen zu schützen. Auch diese
Maßnahme ermöglicht nicht das angestrebte Reinigender -Überhitzerflächen während
des Kesselbetriebes, weil in diesem Falle der überhitzer ausfallen würde und daher
dem Dampferzeuger überhaupt kein Heißdampf mehr entnommen werden könnte.
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Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung zum Regeln der überhitzertemperatur
durch Verändern der überhitzerheizfläche ist allerdings das Ausspülen und Reinigen
der w-und abschaltbaren Heizflächenelemente mittels Speisewasser während des Betriebes
und ohne Unterbrechung der Dampfentnahme möglich. Dagegen können die Hauptüberhitzer-
und Hauptvorwärmerheizflächen nicht gegeneinander ausgetauscht werden, so daß auch
bei dieser Vorrichtung das Entsalzen der Hauptheizflächen ebenfalls nicht vorgenommen
werden kann. Ebenso haben auch diese Heizflächen im Heizgaszuge stets die gleiche
Lage, während gerade die Austauschbarkeit und damit das Verlegen der verschiedenen
Heizflächenarten in verschiedene Heizgasgebiete zum Durchführen des erfindungsgemäßen
Regelverfahrens wesentlich ist.
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Schließlich sind auch schon Dampferzeuger mit unterteilter Heizfläche
und .mit wechselnder Beaufschlagung zum Vergrößern oder Verkleinern der fberhitzer-
oder Verdampferheizfläche bekanntgeworden, bei denen das Ausspülen einzelner Heizflächenelemente
während des Betriebes vorgesehen ist. Die Temperaturregelung erfolgt jedoch bei
dieser An3rdnung unter Verwendung einer Waschvorrichtung, die bei dem üblichen Betriebe
gleichzeitig als Berieselungskühler benutzt wird. Diese bekannte Einrichtung ist
daher sehr kostspielig und umständlich; denn sie erfordert eine Waschvorrichtung,
eine Vorlage, eine Rückführpumpe, besondere Rohrleitungen usw., die bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vermieden werden.
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Demgegenüber zeichnet sich die Erfindung durch eine einfache und übersichtliche
Anordnung aus, bei der die Heizelemente ständig voll für die Wärmeübertragung ausgenutzt
werden können. Insbesondere ergibt sich der Vorteil, daß das Reinigen eines Heizflächenelementes
init den einfachsten Schaltmitteln durchgeführt werden kann, ohne die Dampferzeugung
ganz oder auch nur teilweise einschränken zu müssen. Dabei wird die Sicherheit des
Kesselbetriebes dadurch gewährleistet, daß die zu einem Heizelement gehörigen Ventile
in an sich bekannter Weise durch eine Verriegelung abhängig miteinander verbunden
sind, so daß jedes Ventil erst geöffnet werden kann, wenn das zugehörige geschlossen
ist, oder umgekehrt. Dadurch, daB jedes Heizflächenelement mit einem Ende sowohl
an die Dampfentnahmeleitung als auch an die Speisewasserleitung angeschlossen ist,
können beliebig viele Heizelemente in der einen oder entgegengesetzten Richtung
vom Arbeitsmittel durchströmt werden, so daß das Verhältnis der als Verdampfer und
überhitzer oder nur als Überhitzer wirkenden Heizelemente zu dem als Vorwärmer und
Verdampfer oder nur als Vorwärmer wirkenden Heizelementen beliebig geändert «-erden
kann. Ebenso kann auch die Heißdampftemperatur am Ende des Dampferzeugers in einfacher
Weise auf jede beliebige Höhe eingestellt und auch die durch Belastungsänderungen
bedingten Heißdampftemperaturschwankungen ausgeglichen werden.
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In den Abbildungen ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen
schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die Anordnung mehrerer parallel zueinander
geschalteter Heizelemente, welche sämtlich in ein und demsellwn Heizgastemperaturgebiet
liegen, Abb.2 eine Ausführung, bei welcher zwei Gruppen von Heizelementen im Feuergasstrom
hintereinandergeschaltet sind, wobei die Heizelemente in zwei verschiedenen Heizgastemperaturgebieten
liegen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i ist mit i die Obertrommel,
der Sammler oder ein ähnlicher Kesselteil bezeichnet, welche durch mehrere Rohre
2 mit einer entsprechenden Zahl Heizelementen A in Verbindung stehen, die in demselben
Heizgastemperaturgebiet nebeneinanderliegend angeordnet sind.
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jedes Heizelement A ist über eine Rohrgabelung entweder mit der Leitung
4 an die gemeinsame Speisewasserzuführungsleitung 7 oder mit der Leitung 5 an die
gemeinsaarye Dampfentnahmeleitung banschließbar; je nachdem die in den Leitungen
4 und 5 eingebauten
Absperrvorrichtungen 8 bzw. 9 wechselweise
geöffnet oder geschlossen werden.
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Die Heizelemente A können daher einzeln für sich bei geöffneter Absperrvorrichtung
8 und dementsprechend bei geschlossener Absperrvorrichtung 9 Wasser aus der Wasserzuführungsleitung
7 dem Sammler i zuführen, wobei sie ,als Vorwärmer und Verdampfer oder auch nur
als Vorwärmer wirken.
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Wird :dagegen die Absperrvorrichtung 8 geschlossen und die Absperrvorrichtung
9 geöffnet, so kann der im Sammler oder in-der Kesseltrommel z vorhandene Dampf
-bzw. das Dampfwassergemisch durch die Heizelemente unter vollständiger Verdampfung
oder wenn es sich um bereits erzeugten Dampf handelt, zur erforderlichen Überhitzung
der gemeinsamen Dampfentnahmeleitung 6 zugeführt werden.
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Durch wechselseitiges Schalten der Absperrvorrichtungen 8 und 9 hat
man es daher in der Hand, die Strömungsrichtung des Arbeitsmittels in den einzelnen
Heizelementen umzukehren und dadurch diese auf Vorwärmer-, Verdampfer- bzw. Überhitzerbetrieb
einzustellen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. a sind zwei Gruppen von Heizelementen
Al und A2 vorgesehen, :die im H:eizgasstrom hintereinandergeschaltet sind und daher
in verschiedenen Heizgastemperaturgebieten liegen.
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Die Heizelemente der Gruppe A1 sind durch je eine Leitung a, die der
Gruppe A? durch je
eine Leitung 3 an den Sammler oder die Obertrommel
i des Dampferzeugers angeschlossen und können über die Leitungen ¢, 5 bzw. io, i
i je nach Stellung der Absperrvorrichtung 8, 9 mit den für beide Gruppen gemeinsamen
Leitungen 6, 7 für die Wasserzuführung oder die Dampfentnahme verbunden werden.
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Zum Regeln der Überhitzungstemperatur können demnach z. B. die als
Überhitzer arbeitenden Elemente aus einem heißeren in ein kälteres H:eizgastemperaturgebiet
oder umgekehrt geschaltet werden. Auch können die im Heizgasstrom vorgeschalteten
Heizelemente in der Heizfläche größer oder kleiner sein als dieim Heizgasstrom nachgeschalteten
Elemente, so daß hierdurch eine weitere Beeinflussungsmöglichkeit der Heißdampftemperatur
geschaffen ist. Gleichviel, welche Art von Schaltungen vorgenommen werden, niemals
sind irgendwelche Heizelemente aus dem Wärmeübertragungskreislauf ausgeschaltet.
Ob die Elemente Wasser in der einen Richtung oder Dampf-Wasser-GemischoderDampf
in der anderen Richtung führen, stets sind alle Heizelemente für die Dampferzeugung
nutzbar g@emacht. Beispielsweise können alle Heizelemente nach einer gewissen Zeitdauer
abwechselnd als Überhitzer und dann wieder eine Zeitlang als Vorwärmer arbeiten,
so daß die beim ersten Arbeitsvorgang ,abgelagerten Salze in dem folgenden Arbeitsvorgang
bei umgekehrter Strömungsrichtung durch den Wasserstrom wieder gelöst und zu den
mit Ablässen versehenen Sammlern zurückgeführt werden, von wo sie bei zu starker
Anreicherung .abgelassen werden.
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Am Anfang und .am Ende eines jeden Heizelementes wird zweckmäßig je
eine ibIeßleitung zum Anschluß eines Druckunterschiedmessers vorgesehen, tun an
der Höhe ödes Druckabfalles den Grad der Salzablagerungen festzustellen und dadurch
den Zeitpunkt der Reinigung stets genau bestimmen zu können.
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Um Fehlschaltungen der einzelnen Absperrvorrichtungen in den Dampf-
und Speisewasserleitungen zu vermeiden, empfiehlt es sich, für die entsprechenden
Absperrvorrichtungen eines jeden Heizelementes eine an sich bekannte mechanische
Verriegelung v or zusehen, so daß beim Schalten auf Vorwärmerbetrieb zunächst das
Heißdampfventil jedesmal geschlossen werden muß, ehe das Speisewasserventil geöffnet
werden kann. Im umgekehrten Falle wird zuerst das Speisewasserventil geschlossen,
worauf dann erst das Heißdampfventil geöffnet werden kann. Die Verriegelung ist
dabei gleichzeitig so vorgesehen, daß zwischen Schließstellung des Speisewasserventils
und Öffnungsbeginn des Heißdampfventils ein einstellbarer zeitlicher Zwischenraum
liegt, währenddessen das in dem Element befindliche Wasser verdampft wird.
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Auch können nach der Erfindung die einzelnen Dampfventile 9 je nach
Bedarf mehr oder weniger stark gedrosselt werden, um bei feuergasseitig verschiedener
Beaufschlagung eine gleichmäßige Heißdampftemperatur zu erzielen, wodurch eine weitere
Regulerungsmöglichkeit gegeben ist.