-
Dampferzeuger mit im Zwangumlauf von einem Abscheidebehälter aus.
betriebener und im Arbeitsmittelstrom nebeneinandergeschalteter Strahlungs- und
Berührungsheizfläche Die Erfindung bezieht sich auf Dampferzeuger, die mit Zwangumlauf
von einem Abscheidebehälter aus betrieben werden sowie Strahlungs- und Berührungsheizflächen
aufweisen. Die Heizflächen sind dabei im Arbeitsmittelstrom nebeneinandergeschaltet
und bestehen jeweils aus mehreren nebeneinandergeschalteten, an Verteiler und Sammler
angeschlossenen Rohren. Bekanntlich, ent-. steht bei diesen Dampferzeugern die Schwierigkeit
der Wasserverteilung, weil bei den verschiedenen Belastungen die Strahlungs-und
Berührungsheizflächen sich in ihrer verhältnismäßigen Wärmeaufnahme stark ändern.
Bei kleiner Last z. B. nimmt die Strahlungsfläche den größten Teil der- im ganzen
Dampferzeuger umgesetzten Wärme auf, die Berührungsheizfläche jedoch nur einen verhältnismäßig
kleinen Teil. Da in der Berührungsheizfläche keine nennenswerte Dampfbildung einsetzt
und der Strömungswiderstand klein ist, besteht dann die Gefahr, daß .der größte
Teil des umgepumpten Wassers durch die Berührungsheizfläche fließt und die Strahlungsheizfläche
nicht genügend gekühlt wird. , Es wird daher gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
den Abscheidebehälter oberhalb des beheizten Teiles der Strahlungsheizfläche anzuordnen
und den Verteiler für die Rohre der Strahlungsheizfläche wesentlich tiefer zu legen
als ;den Sammelbehälter der Strahlungsheizfläche, während der Verteiler der Berührungsheizfläche
nicht oder nur wenig tiefer als der Sammler dieser Heizfläche angeordnet wird. Mit
dieser Anordnung wird in der Strahlungsheizfläche eine zum Zwanglauf zusätzliche
Auftriebswirkung angestrebt. Insbesondere bei kleinen Lasten, bei denen die Dampfentwicklung
fast ausschließlich in der Strahlungsheizfläche erfolgt, soll der Umlauf durch die
Strahlungsheizfläche gefördert und dementsprechend dem Verhältnis der Dampfbildung
angepaßt werden. In der Berührungsheizfläche soll dagegen keine oder keine nennenswerte
Auftriebswirkung vorhanden sein.
-
Es sind allerdings Zwangumlaufdampferzeugungsanlagen bekanntgewesen,
die die oben beschriebene Anordnung der Verteiler und Sammler bei der im Arbeitsmittelstrom
nebeneinandergeschalteten Strahlungs- und Berührungsheizfläche haben, bei denen
aber der Abscheid.ebehälter unterhalb des beheizten Teiles der Strahlungsheizfläche
liegt. Bei einer solchen Ausführung kann die mit der Erfindung angestrebte Wirkung
nicht erzielt werden, denn es ergibt sich keine den Wasserumlauf in der Strahlungsfläche
unterstützende Auftriebswirkung. Im Gegenteil, dadurch, daß Wasser zuerst in dem
Dampferzeugungsrohr aufsteigt und leichteres
Dampf-Wasser-Gemisch
wieder nach unten in den Abscheidebehälter strömt, wird :bei kleinen Lasten, bei
denen fast ausschließlich der Dampf in den Strahlungsheizflächen gebildet wird,
die Wasserförderung an diese-Heizfläche abgedrosselt.
-
Die Erfindung bringt den großen Vorteil mit sich, daß selbsttätig
die umgewälzte Wassermenge auf die nebeneinandergeschaltete Strahlungs- und Berührungsheizfläche
in der Weise verteilt wird, daß mit der verhältnismäßig größer werdenden Dampfbildung
in einer dieser Heizflächen auch eine entsprechende größere Wasserzuteilung erzielt
wird. Diese Wasserzuteilung wirkt sich auch innerhalb der Strahlungsheizfläche auf
die nebeneinandergeschalteten Rohre der Strahlungsheizfläche aus, so daß das zur
Strahlungsheizfläche fließende Wasser durch die den Umlauf unterstützenden Auftriebskräfte
auch tatsächlich durch die Rohre fließt, die am meisten beheizt werden.
-
Bei einem Zwangumlaufdampferzeuger nach der Erfindung ist es möglich,
bei kleineren Lasten die Umwälzwassermenge bedeutend zu vermindern, ohne befürchten
zu müssen, daß die Wasserverteilung sich verschlechtert und Rohre verbrennen. Insbesondere
bei Dampferzeugern, die öfter mit kleiner Last betrieben werden, kann man daher
erheblich an Umwälzarbeit sparen.
-
Die Berührungsheizfläche ist so ausgebildet bzw. angeordnet, daß sie
keinen oder keinen nennenswerten Auftrieb hat. In diesem Falle ist für die Wassermenge,
die -diese Rohre durchströmt, lediglich der Strömungswiderstand maßgebend, so daß,
obwohl der Strömungswiderstand in den Rohren der Berührungsheizfläche bei kleinen
Belastungen geringer ist als der in den Rohren der Strahlungsheizfläche, doch eine
größere Wassermenge durch die Strahlungsheizfläche strömt, weil in diesen Rohren
auf Grund des Auftriebes gewissermaßen eine zusätzliche Pumpwirkung auftritt, die
den , Flüssigkeitsdurchfluß durch die Strahlungsrohre erleichtert.
-
Bei größerer Belastung nimmt der Widerstand der Berührungsheizfläche
verhältnismäßig mehr zu, auch der Widerstand in den Strahlungsrohren steigt in seiner
wirklichen Größe, so daß der Auftrieb' im Vergleich hierzu keinen nennenswerten
Einfluß mehr hat. Durch die Bauart des Dampferzeugers hat man es in der Hand, die
Widerstände für beide Heizflächen so zu bestimmen, daß bei der üblichen Belastung
dann durch alle Rohre die der Wärmeaufnahme entsprechende Wassermenge strömt.
-
Für die Rohre der Berührungsheizfläche ist die hängende Anordnung
in Schlangenform vorteilhaft, wobei Verteiler und Sammler auf gleicher Höhe liegen.
-
Bei waagerechter Anordnung der Rohre @er Berührungsheizfläche kann
der Eintritt in . die Rohre tiefer oder höher als der Austritt liegen. Liegt der
Eintritt tiefer, so kann von einem gewissen Auftrieb auch in der Berührungsheizfläche
gesprochen werden. In diesem Fälle ist es vorteilhaft, zum Zwecke der Geringhaltung
des zwar vorhandenen. aber gegenüber dem Auftrieb in der Strahlungsheizfläche unwesentlichen
Auftriebes in der Berührungsheizfläche die Länge der Rohre der Berührungsheizfläche
ziemlich lang, und zwar in an sich bekannter Weise mindestens auf das 5fache des
Höhenunterschiedes zwischen Ein- und Austrittsöffnung ,der Berührungsheizfläche
zu bemessen. Die dadurch bedingte Erhöhung des Durchflußwiderstandes verhindert
gewissermaßen die Summierung der Förderung durch Auftrieb und Pumpe, so daß praktisch
durch die Strahlungsheizfläche mehr Arbeitsmittel strömt.
-
Liegt der Eintritt in die Rohre der Berührungsheizfläche höher als
der Austritt, so wirkt der bei etwaigem Auftreten der Dampfbildung eintretende Flüssigkeitsauftrieb
der Förderung durch die Pumpe an sich schon entgegen und bietet Gewähr dafür, daß
auch der bei schwacher Beheizung stärker beanspruchte Strahlungsheizflächenteil
stets ausreichend mit Flüssigkeit durchströmt wird.
-
Die Erfindung wird an Hand der Ausführungsbeispiele gemäß Abb. i bis
3 näher erläutert.
-
Abb. i und a stellen einen Zwangumlaufdampferzeuger mit Rostfeuerung
dar; die Abb. 3 zeigt einen Zwangumlaufdampferzeuger mit Kohlenstaub-, Mühlenfeuerung
o. dgl.
-
Gemäß Abb. i läuft das Wasser von der Trommel i über Leitung 2 zur
Umwälzpumpe 3; die Umwälzpumpe drückt das Wasser über Leitung d., 5, 6 in die Verteiler
7, 8, g. Die Verteiler 7 und 8 verteilen das Wasser auf die Strahlungsrohre Io der
Seitenwände. In diesen Rohren entsteht, wenn sie beheizt sind, ein Auftrieb, denn
der Sammelkasten Ii liegt wesentlich höher als die Verteiler 7 und B. Vom Sammelkasten
i i wird das Dampf-Wasser-Gemisch durch Leitung i z z%°ieder zurück in die Trommel
geleitet, die oberhalb der Strahlungsheizfläche angeordnet ist.
-
Die am Verteiler g angeschlossenen Rohre 13 der Berührungsheizfläche
leiten das entstandene Dampf-Wasser-Gemisch unmittelbar in Trommel i zurück. In
diesen Rohren kann praktisch kein Auftrieb eintreten, denn der Was.,ereintritt zu
den Rohren liegt annähernd
in derselben Höhe des Dampf-Wasser-Gemischaustritts.
-
Die Rohre 13 lassen in ihren Windungen einen Zwischenraum, in dem
der Überhitzer 14 angeordnet ist.
-
Bei dem Dampferzeuger nach Abb.3 ist ebenfalls eine Trommel i, Zuleitung
2 und Umwälzpumpe 3 vorhanden. Statt einer Pumpe können naturgemäß auch mehrere
vorhanden sein oder eine gleichwertige Umwälzeinrichtung. Von der Pumpe geht das
Wasser in das Verteilungssystem, an das die Strahlungsrohre 15. angeschlossen sind.
Das in diesen Rohren 15 entstandene Dampf-Wasser-Gemisch wird im Sammler 16 gesammelt
und über Leitung 17 zur Trommel i zurückgeführt. Bei dem Dampferzeuger nach Abb.
3 sind zwei Berührungsheizflächen vorhanden, und zwar die Rohre 18 vor dem Überhitzer
2o und die Rohre I9 nach dem Überhitzer 2o. Zu der Berührungsheizfläche mit den
Rohren 18 führt Leitung 5 das Umwälzwasser. Die Rohre 18 sind am Verteiler 21 angeschlossen
und geben das Dampf-Wasser-Gemisch in den Sammler 22, von wo es durch Leitung 23
zurück zur Trommel i fließt.
-
Die zweite Verdampferberührungsheizfläche mit den Rohren I9 erhält
Wasser von der Zuleitung 6. Diese Rohre sind am Verteiler 24 und am Sammler 25 angeschlossen.
Die Leitung 26 bringt das Dampf-Wasser-Gemisch zurück zur Trommel i.
-
Bei der. Berührungsheizfläche 18 liegt der Verteiler 21 nur ein geringes
unter dem Dampf-Wasser-Gemischsammler 22. Da die Länge der oft gebogenen Rohre 18
ein Mehrfaches vom Höhenunterschied zwischen Verteiler 21 und Sammler 22 beträgt,
ist der Auftrieb im Vergleich zum Druckabfall nur unwesentlich. Bei der zweiten
Verdampferberührungsheizfläche liegt der Verteiler 24 höher als der Sammler 25,
so daß die auftretenden Dampfblasen .dem Durchfluß- gewissermaßen entgegenwirken.
-
Es sei an dieser Stelle auch darauf hingewiesen, daß bei solchen Zwangumlaufdampferzeugern
ausschlaggebend der Höhenunterschied vom Ein- zum Austritt des Rohres ist, vorausgesetzt,
daß die Beheizung des Rohres auch ungefähr in der Höhe des Eintritts einsetzt. Etwaige
Ableitungen des Dampf-Wasser-Gemisches vom Sammler zu der hochliegenden Trommel
haben keine .den Umlauf fördernde Wirkung, weil diese bei Zwangumlaufdampferzeugern
im Vergleich zu dem Gesamtquerschnitt der Rohre einen wesentlich kleineren Ouerschnitt
haben und daher der Strömung bei auftretender Dampfbildung einen großen Widerstand
entgegensetzen. Die angestrebte Wirkung wird besonders gut dann erzielt, wenn die
Rohranordnung so getroffen ist, daß der Flüssigkeitsstrom möglichst immer aufwärts
gerichtet ist.