DE721838C

DE721838C - Im Zwangumlauf des Arbeitsmittels betriebener Roehrendampferzeuger

Info

Publication number: DE721838C
Application number: DEG93704D
Authority: DE
Original assignee: HERPEN CO KG LA MONT KESSEL; La Mont Kessel Herpen and Co KG
Current assignee: HERPEN CO KG LA MONT KESSEL; La Mont Kessel Herpen and Co KG
Priority date: 1936-09-10
Filing date: 1936-09-10
Publication date: 1942-06-19
Also published as: FR825747A

Description

SnO lad. Eigeradoisi 3-AUG. 1942

AUSGEGEBEN AM 19. JUNI 1942

KLASSE 13 g GRUPPE 7

G 93704 Xji3g

Wenn man bei Dampferzeugern die zu verdampfende Flüssigkeit im Überschuß zur Dampfleistung zwangmäßig umwälzt, so entsteht die Möglichkeit, die Heizfläche in beliebiger Form anzuordnen, d. h. es kann die Flüssigkeit in jeder Richtung, z. B. von oben nach unten und von unten nach oben, geleitet werden. Besondere Maßnahmen zur richtigen Verteilung der umgewälzten Flüssigkeit sind to hierbei jedoch zu beachten, wenn man Rohre inebenemanderscbaltet, was fm allgemeinen bei Dampferzeugern mit nennenswerter Leistung der Fall sein muß; es sei sonst, man müßte Rohr abmessungen wählen, die eier Entwicklung zum Engrohrdampferzeuger'widersprechen.

Bei der Erfindung wird von einer Zwangumlauf dampferzeuger-Bauart ausgegangen, die aus mehreren hintereinandergeschalteten ao und teils von unten nach oben, teils von oben nach unten durchströmten Röhrgruppen besteht, wobei die einzelnen Robrgruppen sich aus Verteiler, Sammler und diese verbindenden nebeneinandergeschalteten Dampferzeugungsrohren zusammensetzt. · Erfindungsgemäß werden die Rohrgruppen so angeordnet oder ausgebildet, daß sämtliche in Strömungsrichtung des umgewälzten Arbeitsmittels auf-5j einanderfolgende Dampferzeugungsrohrgruppen so angeordnet oder ausgebildet sind, daß in den Rohrgruppen, die von oben nach unten gerichtete Strömung enthalten, die Geschwindigkeit des Arbeitsmittelstromes größer ist als in den unmittelbar vor- oder nachgeschalteten Rohrgruppen mit nur von unten nach oben gerichteter Strömung.

Die richtige Verteilung der umgewälzten Flüssigkeit auf die nebeneinandergeschalteten Rohre ist bei Zwangumlaufdampferzeugern die wichtigste Voraussetzung für einen störungsfreien Betrieb, und zwar muß danach gestrebt werden, diese richtige Verteilung bei einer möglichst geringen Umwälzarbeit, d. h. geringer Umwälzmenge und niedrigem Um-

wälzdruck, zu erzielen. Für die richtige Verteilung ist es von großem Einfluß, ob 'die Strömung in den Dampferzeugungsrohren aufwärts oder abwärts gerichtet ist. Bei Abwärtsrichtung arbeiten die nach oben strebenden Dampfblasen der Strömungsrichtung entgegen und können eine ungleicbmäßige Flüssigkeitsströmung in den einzelnen nebeneinadergeschalteten Rohrsträngen hervorrufen, wodurch diese Rohre verbrennen können. Bei der Abwärtsströmung muß man daher mit hoher Geschwindigkeit der Flüssigkeit bzw. des Flüssiigkeitsdampfgemisches arbeiten, um die Verteilung zu !gewährleisten. Bei Aufwärtsströmung dagegen tritt von selbst auch bei kleinerer Geschwindigkeit eine

bessere Verteilung ein,, weil die Dampfblasen die Verteilung unterstützen. In Erkenntnis dieser Tatsache wird gemäß der Erfindung in Dampferzeugern mit mehreren Rohrgruppen in den Rohrgruppen mit Abwärtsströmung mit höherer Geschwindigkeit gearbeitet, in den Rohrgruppen mit Aufwärtsströmung dagegen mit niederer. In den letzteren Rohrgruppen wird daher der Widerstand klein gehalten. Durch die vorgeschlagene Aufteilung und Ausführung der Rohrgruppen soll eine Ersparnis an Umwälzarbeit gegenüber den bekannten Zwangumlaufdampferzeugern mit !lurchgehenden Rohrsträngen erzielt werden. ¹S Die Erfindung ergibt demnach einen Fortschritt in dem Bestreben, mit möglichst geringer Umwälzarbeit Zwangumlauf dampferzeuger, die völlige bauliche Freiheit haben, sicher zu betreiben.

Wenn bei mehreren hintereinandergeschalteten Rohrgruppen hinter einer Rohrgruppe mit Aufwärtsströmung eine Rohrgruppe mit Abwärtsströmung und dann wieder eine Rohrgruppe mit Aufwärtsströmung folgt, so ²S ist es für den Erfindungsgegenstand wesentlich, daß in der Rohrgruppe mit Abwärtsströmung die Geschwindigkeit gegenüber den voraufgegangenen Rohrgruppen erhöht wird. In der Rohrgruppe mit Aufwärtsströmung, die der Rohrgruppe mit Abwärtsströmung folgt, muß jedoch die Geschwindigkeit gegenüber der voraufgegeangenen Gruppe herabgesetzt werden. Anderweitig würde die angestrebte Wirkung nicht zu erzielen sein.
Die gewünschte hohe Geschwindigkeit des Flüssigkeitsdampfgemisches kann in der Rohrgruppe mit abwärts gerichteten Rohrteilen dadurch erzielt werden, daß man die zu verdampfende Flüssigkeit erst durch Rohrgruppen mit Aufwärtsrichtung führt, so daß das Gemisch eine wesentliche Volumenzunahme erfährt, bevor es -in den Verteiler der nachgeschalteten Rohrgruppen gelangt und dann in Rohrgruppen mit gleichem oder auch größerem Querschnitt leitet, wo dann die mittlere Geschwindigkeit wesentlich höher ist. Andererseits kann man auch, sei es bei einer Schaltung der Gruppe mit Abwärtsrichtung vor oder nach der Grup[)e mit Aufwärtsrichtung den Durchfluß-(perschnitt dieser Gruppe geringer halten. Die Gruppe mit Abwärtsrichtung des Arbeitsmittels kann natürlich auch Rohrteile aufweisen, in denen eine von unten nach, oben gerichtete Strömung herrscht, d. h. der Sammler dieser Gruppe kann statt unten auch auf der gleichen Hohe Avie der dieser Gruppe zugeordnete Verteiler liegen. Wesentlich ist, daß diese Gruppe überhaupt Rohrteile mit abwärts gerichteter Strömung autweist. Praktisch wir 1 die Gruppe, in der Rohre mit von oben nach unten und von unten nach oben gerichteter Strömung vorgesehen sind, meist die Rohrgruppe sein, die durch Berührung beheizt wird. Gerade in ⁶S dieser Gruppe wirken sich bei ungenügender Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 'die erwähnten Nachteile besonders aus, weil sich hier aus dem schon stark dampfhaltigen Gemisch an den Umkehrstellen leicht Dampfblasen aus dem Dampfflüssigkeitsgemisch festsetzen können, die den Durchfluß erheblich stören wenn nicht gar verhindern.

Die erhöhte Geschwindigkeit muß ganz besonders bei den Rohrgruppen sichergestellt werden, deren Rohre mehrfach auf- und abgeführt sind.

Im nachfolgenden sind an Hand der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

Die Abb. ι und 2 zeigen sinnbildlich zwei Möglichkeiten der Anordnung von Rohrgruppen.

Die AbI). 3 und 4 zeigen einen erfindungsgemäß aufgebauten Zwanguimlaufdampferzeuger in Vorder- und Seitenansicht.

Die Abb. 5 zeigt einen anderen Zwangumlaufdampferzeuger mit ebenfalls hintereinaudergcschaltcten, vom Arbeitsmittel verschieden schnell 'durchströmten Rohrgruppen. go

Gemäß Abb. 1 wird das durch die Heizfläche eines Umlaufdampferzeugers zu leitende Arbeitsmittel durch die Pumpe t einer Dampfabscheidetrommel 2 entnommen und durch die Leitung 3 einer aus mehreren nebeneinandergeschalteten Rohren bestehenden Rohrgruppe 4 zugeleitet, in der das Arbeitsmittel, wie durch den Pfeil angedeutet, von oben nach unten fließt. Über die Leitung 5 wird das Arbeitsmittel einer Rohrgruppe 6 mit von unten nach oben gerichteter Strömung zugeleitet, von wo es durch Leitung 7 als Dampfflüssigkeitsgeniisch wieder der Trommel 2 zugeführt wird. Wie ersichtlich, ist die Rohrzahl in der Gruppe 4 und damit der Durchflußquerschnitt dieser Gruppe geringer als der der Rohrgruppe 6. In der Rohrgruppe 4 wird also das Arbeitsmittel mit größerer Geschwindigkeit fließen als in der Rohrgruppe 6. 1«

Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 wird die erste Rohrgruppe 43 mit von unten nach oben gerichteter Strömung des Arbeitsmittels betrieben, während in der nachgeschalteten Rohrgruppe 44 eine von oben »>5 nach unten gerichtete Strömung herrscht. Beide Rohrgruppen 43 und 44 haben in diesem Falle eine gleiche Anzahl nebeneinandergeschalteter Rohre. Da aber in der Rohrgruppe 43 das Volumen des Gemisches infolge der Beheizung schon stark zunimmt, wird auch bei gleichbleibendem Durchflußquer-

schnitt der beiden Rohrgruppen in 'der Rohrgruppe 44 mit abwärts gerichteter Strömung die gewünschte größere Geschwindigkeit vorherrschen als in der Rohrgruppe 43 und' damit infolge des natürlichen Auftriebes der Dampfblasen hervorgrufene Gegenströmung unschädlich werden. Von der Rohrgruppe 44 wird das Dampfflüssigkeitsgemisch durch Leitung 7 der Trommel 2 zugeführt, von wo

to die abgeschiedene Flüssigkeit erneut durch die Pumpe 1 den Rohrgruppen zugedrückt wird.

Der Zwangslaufdampferzeuger gemäß Abb. 3 und 4 besitzt eine Dampfabscheidetrommel 10, von der das Arbeitsmittel- über, die Leitung 11 der Pumpe 12 zugeführt'wird. Die Pumpe 12 fördert das Arbeitsmittel über die Leitung 13 in zwei zu beiden Seiten des Dampferzeugers liegende Verteiler 14 und ΐζ, an die eine Vielzahl von die Feuerkammer auskleidenden Rohren 16, 17, 18, 19 angeschlossen sind, die die Strahlungswärme aufnehmen. Die Rohre 16 und 17 sind an ilen Verteiler 15 angeschlossen und münden in den Sammler 20, während die Rohre 18, 19 vom A^erteiler 14 ausgehend in den Sammler 21 münden. Alle Rohre 17 bis 19 werden vom Arbeitsmittel von unten nach oben 'durchströmt. Die Sammler 20 und 21 sind an einen Verteiler 22 für die zweite Rohrgruppe 23 angeschlossen, in der das Dampfflüssigkeitsgemisch, durch Berührung beheizt, abwechselnd von oben nach unten und von unten nach oben schließlich in die Trommel 10 ziirückgeleitet wird. Der abgeschiedene Dampf wird über die Leitung 24 einem Üiber-•hitzer 25 zugeführt, von wo er aus dem Sammler 26 zur Verwendungsstelle gelangt.

Mit 27 ist eine weitere Wärmeaustauschfläche, etwa ein Vorwärmer angedeutet. In der Rohrgruppe 23 herrscht eine größere Geschwindigkeit als in den aus den Rohren 17 bis 19 gebildeten Rohrgruppe.n, weil in den dieser Rohrgruppe 23 vorgeschalteten Rohrgruppen bereits das Volumen erheblich zunimmt und zudem infolge der nebeneinandergeschalteten Rohre in dieser Rohrgruppe ein geringerer Gesamtdurchflußquerschnitt zur Verfügung steht als- in den vorgeschalteten von unten nach oben durchströmten Rohrgruppen der Seitenwandauskleidungen.

Der Dampferzeuger wird durch einen mit 28 bezeichneten Brenner beheizt.

Der Dampferzeuger gemäß Abb. 5 ist mit Wanderrostfeuerung ausgestattet und besitzt - zwei Arten von Rohrgruppen. Zu den Rohrgruppen der Vorderwand und der beiden Seitenwände strömt 'das von der Umwälzpumpe 30 geförderte Arbeitsmittel von unten nach oben, während in der die Decken- und Rückcuwandauskleidung darstellenden Rohrgruppe das Arbeitsmittel nach unten bis zur Umkehrstelle bei 42 und dann nach oben in die Dampfäbscheidetrommel 40 strömt. In der letztgenannten Rohrgruppe, deren Rohre mit 39 bezeichnet sind, herrscht eine größere ^: ' Durchströmgeschwindigkeit als in den die Vorderwand und die Seitenwände bildenden Rohren. Der Kreislauf des Arbeitsmittels führt von der Trommel 40 zur Pumpe 30, die die Flüssigkeit über Leitungen 31 und 32 den unteren Verteilern 33 und 35 zudrückt. Vom Verteiler 33 strömt das Arbeitsmittel über die Rohre 38 in den Sammler 34, vom Verteiler 35 strömt das Arbeitsmittel über die Rohre .37 zum Sammler 36. Der Sammler 36 und der Sammler 34 stehen durch eine kurze Rohrleitung miteinander in Verbindung. Vom Sammler 34, der gewissermaßen für 'die Rohre 39 den Verteiler darstellt, strömt das schon stark dampfhaltige Arbeitsmittel über die die Decke und die Rückwand des Feuerraumes bildenden Rohre 39 zur Dampfabscheidetrommel 40 zurück. Der abgeschiedene Dampf wird in einem Überhitzer 41 überhitzt. Die beschriebene Rohranordnung hat den Vorteil, daß alle Verteiler und Sammler an der Vorderseite und den Seiten -des Dampferzeugers leicht zugänglich sind, zumal an der schwer zugänglichen Stelle 42 die An-Ordnung eines besonderen Sammelkastens vermieden ist. Die Rohre 37 und 38 sind gruppenweise nebeneinandergeschaltet, während die aus den Rohren 39 gebildete Rohrgruppe, in der eine größere Strömlingsgeschwindigkeit herrscht, den ersterwähnten Rohrgruppen nachgeschaltet ist. ·

Claims

Patentansprüche:

1. Im Zwangumlauf des Arbeitsmittels betriebener Röhrendiampferzeuger mit mehreren aus nebeneinandergeschalteten und an Verteiler und Sammler angeschlossenen Rohren bestehenden Daimpferzeugungsrohrgruppen, die hinterein- «°5 andergeschaltet sind und teils von unten nach oben, teils von oben nach unten durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche in Strömungsrichtung des umgewälzten Arbeitsmittels aufeinanderfolgenden Dampferzeugungsrohrgruppen so angeordnet und ausgebildet sand, daß in den Rohrgruppen, die von oben nach unten gerichtete Strömung enthalten, die Geschwindigkeit des ¹¹S Arbeitsmittelstromes größer ist als in den unmittelbar vor- oder nachgeschalteten Rohrgruppen mit nur von unten nach oben gerichteter Strömung.

2. Röhrendampferzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der von oben nach unten durchströmten Rohr-

gruppe (44, 23, 39) eine oder mehrere von unten nach oben durchströmte Rohrgruppen (43, 16, 17, 18, 19, 37, 38) vorgeschaltet sind.

3. Röhrendampferzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtdurchtrittsquerschnitt der von oben nach unten durchströmten Rohrgruppe (4) kleiner ist als der Gesamtdurchtrittsquersohnitt der in Strömungsrichtung nachfolgenden von unten nach oben durchströmten Rohrgruppe.

4. Dampferzeuger nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre der von unten nach oben durch- »5 strömten Rohrgruppen die Strahlungsheizfläche und die Rohre der von oben nach unten durchströmten Rohrgruppen die Berührungsheizfläche des Dampferzeugers bilden. =">

Hierzu ι Blatt Zeichnungen