-
Zwischen zwei Rohrgruppen eines Überhitzers angeordneter unbeheizter,
von Speisewasser durchflossener Oberflächen-Heißdampfkühler Die Erfindung betrifft
einen zwischen zwei Überhitzergruppen angeordneten, unbeheizten, von Speisewasser
durchflossenen Oberflächen-Heißdampfkühler und besteht darin, daß die das Kühlwasser
führenden Rohre innerhalb eines unbeheizten Teiles der überhitzerrohre oder innerhalb
der unbeheizten Ver'oindungsrohre der beiden Überhitzerrohrgruppen angeordnet sind.
-
Der als Oberflächenwärmeaustauscher ausgebildete Heißdampfkühler besteht
gewöhnlich aus einem druckfesten, zum Teil mit Wasser gefüllten Gefäß, gegebenenfalls
der Kesseltrommel, und -einem -darin untergebrachten Rohrbündel, durch welches der
zu kühlende Dampf strömt. Diese Anordnung bedingt Zu- und Ableitungen, welche schwer
unterzubringen sind und bei den erforderlichen großen Durchmessern an der Durchführungsstelle
der heißen Dampfrohre durch die Behälterwand zu starken Wärmespannungen führen.
-
Es sind auch Anordnungen bekannt, bei welchen diese Mängel zum Teil
vermieden werden dadurch, daß die wasserdurchströmten Kühlrohre achsgleich in den
überhitzerrohren auf deren ganze Länge angeordnet werden. Diese Lösung bedingt aber
wieder andere Mängel. Das Heizflächenverhältnis von Überhitzen- zu Kühlerheizfläche
ist etwa 4o:i. Das Heizflächenverhältnis zweier ineinanderliegender Rohre
= Ia:d wird praktisch kaum kleiner ,als 2:1 gewählt werden können. Es wäre
daher bei den bekannten Ausführungen nur etwa jedes zwanzigste überhitzerrohr mit
einem Kühlrohr zu versehen. Da aber in die-
-sen überhitzerrohren
bei gleichmäßiger Verteilung des Dampfes auf alle Rohre nur ein Zwanzigstel der
zu kühlenden Dampfmenge strömt, ist die Heizfläche nicht ausreichend. Denn bei einer
Überhitzung von 250' C wird häufig eine Regelbarkeit um 50#C, also im Verhältnis
5:1 verlangt. Demnach müssen viermal so viel überhitzerrohre mit Kühlrohren
versehen werden, und auch dann ist die Kühlfläche erst ausreichend, wenn es gelingt,
den Dampf in diesen Rohren bis auf Sattdampftemperatur zu kühlen.
-
In den Sammlern dieser Überhitzer muß dann die Mischung des stark
gekühlten Dampfes mit dem aus den ungekühlten Rohren austretenden zu heißen Dampf
erfolgen. Die außerordentlichen Temperaturunterschiede bedingen entsprechende Werkstoffspannungen,
die oft zu Undichtigkeiten der Rohrverbindungen mit der Kammer führen. Würden jedoch,
um in allen überhitzerrohren gleiche Dampftemperatur zu erzeugen, alle überhitzerrohr
e mit Kühlrohren versehen, so wäre die Kühlfläche fünfmal so groß wie notwendig,
was diese Lösung unwirtschaftlich macht.
-
Die Führung der Kühlrohre innerhalb der beheizten Überhitzerrohre
bewirkt starke Wärmespannungen im überhitzerrohr selbst, und die führt außerdem
leicht zu Überhitzung des im Kühlrohr .erzeugten Dampfes, was mit Rücksicht auf
Werkstoff und Rohrdurchführung nicht erwünscht ist. Ferner ist die Vorausberechnung
eines solchen Kühlers wegen der verwickelten Wärmeaustauschverh4ltnisse äußerst
schwierig.
-
Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden die Wärmespannungen auf
das mögliche Kleinstmaß beschränkt, die Vorausberechnung wird vereinfacht, und die
Külfläche muß trotz Kühlung jedes überhitzerrohres nicht überbemessen werden. Etwaige
Rohrschäden können leicht behoben werden; es kann für die berohrten Enden ein leicht
schweißbarer Werkstoff benutzt werden, so daß die Kühlrohre durch die Rohrwand der
Überhitzerrohre ein- und ausgeführt werden können und die Sammler von zusätzlichen
Temperaturspannungen völlig entlastet werden. Die durch die unbeheizten Teile notwendige
Verlängerung der überhitzerrohre ist, da sie nur etwa 1/2o der Länge beträgt, gering
und bedingt nur geringen Kostenaufwand.
-
Die Regelung kann in einer der eingangs erwähnten bekannten Weisen
vorgenommen werden, indem die dem Kühler zufließende Speisewassermenge geregelt
wird. Auch dampfseitig ist eine Regelung möglich, indem die beiden Sammler des Kühlers
dampfseitig durch ein Regel- und Absperrventil kurzgeschlossen «erden. Damit die
Dampfverteilung nicht gestört wird, ist es vorteilhaft, statt dessen die beiden
Sammler durch eine Gruppe von Kurzschlußrohren zu verbinden, welche regelbar ist.
Das Speisewasser kann durch die Kühlrohre geleitet «erden. oder es kann auch in
den Rohren verdampft und der Dampf aus den einerseits offenen Rohren in die überhitzerrohre
übergeleitet werden.
-
Da es nicht leicht möglich ist, Doppelrohre einzuwalzen, wird vorzuziehen
sein, die Rohre in die Sammlerwände einzuschweißen. Sowohl aus diesem Grunde als
auch wegen der Freiheit in der Größenbemessung der Kühlfläche ist es vorteilhaft,
die Kühlrohre innerhalb der überhitzerrohre umkehren zu lassen, so daß sie an einem
Ende derselben ein- und austreten.
-
Überhitzer werden gewöhnlich als Rohrschlangen ausgebildet. Damit
die Kühlerrohre auf einfache Weise eingebracht und gebogen werden können, ist es
zweckmäßig, die geraden Rohre vor dem Biegen ineinanderzustecken und sie in bekannter
Weise kalt zu biegen. An den Innenrohren können Abstandstücke angeschweißt sein,
oder sie können leicht spiralig gewunden sein, so daß sie am tberhitzerrohranliegen,
damit in der Strömung kein Schlagen eintritt.
-
In der Abbildung ist ein gemäß der Erfindung ausgebildeter überhitzer
dargestellt. Der Dampf strömt aus den im Rauchgasstrom liegenden Rohrschlangen i
und z der ersten Überhitzergruppe in den Sammler 3, aus ihm in die angeschlossenen
unbeheizten U-förmigen Rohrschleifen 4. und aus diesen in den Zwischensammler 6.
Von dem Zwischensammler strömt er durch die im Rauchgasstrom liegenden Rohrschlangen
; und 8 der zweiten Überhitzergruppe zu einem nicht dargestellten Sammler und aus
,diesem zur Verwendungsstelle. Durch Rohr io mit Absperrventil 9 wird dem Sammler
i i und den durch die Rohre q. geführten Rohren i z das Speisewasser als Kühlwasser
zugeführt. Mittels Rohr 1a wird das Wasser bzw. der Dampf oder das Dampf-Wasser-Gemisch
aus Sammler 13 abgeführt.
-
Zwischen den Sammlern 3 und 6 ist außer den gekühlten Rohren .4 noch
eine Gruppe von Kurzschlußrohren 5 vorhanden, die auf der Ein- und Austrittsseite
absperrbar sind oder gedrosselt werden können.