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Zwangstromröhrendampferzeuger Gegenstand der Erfindung ist ein Zwangstromröhrendampferzeuger
zur Ausübung des im Hauptpatent angegebenen Verfahrens, demgemäß die an den Dampferzeuger
angeschlossene Kraftmaschine zwecks Leistungsregelung mit veränderlichem Druck betrieben
wird. Sollen Dampferzeuger der genannten Art in diesem Falle einen störungsfreien
Dauerbetrieb gewährleisten, so müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um
Rohrzerstörungen durch Salzablagerungen im Betrieb zu wrhüben.
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Um bei Zwangstromröhrendampferzeugern vor Rohrzerstörungen durch Salzablagerungen
sicher zu sein, muß entsprechend dem* Patent 653 516 die Verdampfungsheizfläch_
e in zwei Heizflächenteile verschiedener Wärmebelastung unterteilt werden, und zwar
meinen HeizflächenteilI höherer Belastung, in welchem, auf die Gesamterstreckung
dieses Heizflächenteiles berechnet, der Flüssigkeitsanteil des Arheitsmittels den
Dampfteil überwiegt (Dampferzeugungsphase I) und einen zweiten Heizflächenteil II
geringerer Wärmebelastung, in dem umgekehrt der Dampfanteil den Fliissigkeits;anteil
überwiegt (Dampferzeugungsphase II ). Um dabei ganz sicher zu gehen, daß keine betriebsgefährdenden
Salzablagerungen entstehen, empfiehlt @es sich, auch noch den,auf die Verdampfungsh@eizfläche
folgenden Heizflächenteil, in dem die Überhitzung bis zu einem bestimmten Grad (Dampferzeugungsphase
III) getrieben wird., als einen Heizflächenteil geringer Wärmebelastung auszuführen.
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Es ist nun leicht einzusehen, daß die Lage der-,einzelnen Dampferzeugungsphasen
innerhalb der Rohrheizfläche Verschiebungen unterworfen ist, wenn man in so starkem
Maße, wie e s 'bei der Durchführung Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent
der Fall ist, den Betriebsdruck des Dampferzeugers mit seiner Belastung ändert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, anzugeben, mit welchen Mitteln man erreichen
kann, daß die Phasen Il und III, ,auf deren Lage im Betrieb es in erster Linie ,ankommt,
unabhängig von Druck- und Laständerungen ständig innerhalb der hierfür bestimmten
H.eizflächenteile 'verbleiben.
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Da die Phase II mit dem Erreichen des im J-T-Diagramm durch die obere
Grenzkurve gekennzeichneten Zustandes trockener Sättigung endet, die Phase III mit
dem Erreichen dieses Zustandes beginnt, ist es ausreichend, wenn ies gelingt, den
D,ampferzeugungsvorgang so zu leiten, daß sich dieser
Zustand im
Betrieb an der gleichen Heizflächenstelleeinstellt.
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Erfindungsgemäß soll das dadurch erreicht werden, daß eine Vorrichtung
zur Einregelung der überhitzungsendtemperatur auf gleiche Höhe vorgesehen und.der
Cherhitzer an :einer Stelle im Heizgasstrom angeordnet wird, an der er zu solchen
Anteilen durch Strahlung und Berührung beheizt wird, daß Belastungsänderungen auf
seine relative NVärnieaufnahme (WE je Kilogramm Dampf, praktisch ohne EinfluP, sind.
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Vorrichtungen, die die Überhitzungsendteniperatur auf gleicher Höhe
halten, sind an sich bei 7-wangstromröhrendampferzctigern schon vorgeschlagen «-orden,
wie ebenso bei solchen Dampferzeugern auch bekannt ist, den ü berhitzer so anzuordnen,
dal3 er teils durch Strahlung, teils durch Berührung beheizt wird. Demgegenüber
besteht das Wesentliche der Erfindung darin, daß die Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden
L`berhitzungsendtemperatur und einer gleichbleibenden relativen Wärmeaufnahme des
Überhitzers in ihrer gleichzeitigen Anwendung als Mittel dazu dienen, die Gefahr
der Rolirzarstörung durch Salzablagerungen bei Zwangstromröhrendampferzeugerti,
deren Betriebsdruck mit der Leistung der angeschlossenen Kraftmaschine verändert
wird, auszuschließen.
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Daß die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen tatsächlich zu dem
gewimschteti Ergebnis führen, geht aus folgendem hervor: Ermittelt man mit Hilfe
des Diagramms Fig. i (J-T-Diagramm; bei verschiedenen Betriebsdrücken, die zur Überhitzung
von je i Kg Dampf auf eine jeweils gleichbleibctide Überhitzungstemperatur von beispielsweise
¢0o° C, 4.5o C und 5oo- C erforderlichen Wärmemengen in WE, und trägt man di.:se
Werte in Abhängigkeit vom Druck auf, so erhält man das Diagramm Fig.2. Dieses Diagramm
lehrt, daß: die zur Überhitzung von je il,- Dampf notwendigen @Vä rinemcngen, wenn
die Überhitzung auf jeweils gleichbleibende .Temperaturen erfolgt, innerhalb weiter
Druckgrenzen angenähert gleich groß sind. Wenn also, umgekehrt betrachtet, der Überhitzer
derart ang°ordnet wird, daß er immer je Kilogramm Dampf die gleiche Wärmemenge .aufnimmt,
so muß bei gleichbleibender Überhitzungstemperatur der Zustand trockener Sättigung
notwendigcrrveisc immer an derselben Heizflächenstelle erreicht werden.
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Wie eingangs ausgeführt wurde, soll sich die Dampferzeugungsphase
III ebenso wie die Phase II innerhalb einer Heizfläche geringerer Wärmebelastung,
also einer Berührungsheizfläche einstellen. Die Phase III umschließt den Beginn
der Überhitzung bis zu einem bestimmten überhitzungsgrad. Greift man wieder auf
das Diagramm Fig. t zurück, so würde das heißen, daß die Dampferzeugttngsphase II
I bei einem Druck von 6o ata beispielsweise in dem Punkt A beendet sein soll. Der
angenommene Punkt.4 liegt etwa i 6 WE über dem entspr°clienden Ptinkt der oberen
Grenzkurve (Strecke (c @. Diese i 6 WE werden somit noch von einer Berührttngsheizfläche
aufgenommen. Erst der restliche Teil von i to WE (Strecke I> > wird von dem nachfolgenden,
an der soeben bezeichneten Stelle liegenden rherhitzer aufgenoininen. Diese Wärmemenge
von i i o WE ist zuzttfiilircn, wenn die Cberhitzung auf eine gleichzuhaltende Temperatur
von beispielsweise .15o C erfolgt. Da die Wärmeaufnahme des L`l)crhitzers je Kilogramm
Dampf gleichbleiben soll, würde dem Punkt.-1 bei einem Druck von l)eispiels«-cise
225 ata der Punkt B entsprechen. Diesen Punkt B erhält man. @i-enn man von dem Punkt
B' um eine Strecke c. die gleich der Strecke b ist, zurückgeht. Nimmt man diese
Eintragungen in entsprechender Weise für verschiedene Drücke und l.'beihitzungstemperaturen
vor, so erhält man die in das Diagramm eingetragenen entsprechenden Kurven t und
2. Diese Kurven lehren hinsichtlich der Auslegung der Heizflächen folgendes: Die
Auslegung muß so erfolgen. daß die. Kurve, die man bei verschiedenen Drücken erhalten
will, heim niedrigsten Druck und der niedrigsten Speisei%-assertcmpei-atttr den
gewünschten Mindestabstand !a in WE von der oberen Grenzkurve aufweist. Würde man
in der Weise verfahren, daß man nicht den Punkt .4, wie demnach erforderlich ist,
sondern den Punkt B um die Strecke a über der oberen Grenzkurve liegend als Ausgangspunkt
nimmt, so würde hei einem derartig ausgelegten Dampferzeuger mit sinkendem Druck
der Punkt A entsprechend der Form der Kurve in das Gebiet des feuchten Dampfes fallen,
was vermieden werden nitil.t. Würde man den Mindestabstand (( nicht bei niedrigster
SpeiscivassereiiitrittstemperatLufestlegen, so läuft man ebenfalls Gefahr, daJ.')
die Kurve später bei sinkender Spcisct-assereintrittstcmperatur im Betrieb teilweise
oder sogar in ihrem Gesatntvcrlauf in das Gcbict des feuchten Dampfes hineinwandc-rt.
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Nach den früheren Ausführungen «-tirdc, gefordert, die i'berhitzungsendtempcratur
gleichbleibend zu halten. Es «-@irc nun noch ein Weg anzugeben, wie dies zu @@esclielicii
hat. Das Nahcliegendstc wäre, einen auf die Feuerung einwirkenden Regler vorzusehen,
der die Wärmezufuhr in Abhiingigkeit von der ülierliitztingsendtcmperatur selbsttäti;y
regelt. Auf diese «'eise würde man jedoch im vorliegenden Fall nicht immer zum Ziele
kommen.
Es würde sich nämlich zeigen, daß eine derartige Regelung noch sehr starke Schwankungen
hervorrufen kann. Das hat seine Ursache in folgendem: Sinkt die i.'herhitzungsendtemperatur
und stellt der Regler damit eine erhöhte Wärmezufuhr ein, so macht sich diese erst
nach einer längeren Zeit in Gestalteiner Temperaturerhöhung am Überhitzerende bemerkbar,
da ein Teil dieser Wärmemenge dazu aufgebracht wird, die Dampferzeuger aufzuheizen.
Umgekehrt würde bei sinkender überhitzungsendtemperatur und verminderter Wärmezufuhr
eine entsprechende Zeit- verstreichen, die um so größer ist, je
größer die
Wärmeaufnahmnefähigkeit der Dampferzeugerteile ist. Man könnte diesen Einfluß nun
dadurch ausschalten, daß man den Regelimpuls um ein ausreichendes Maß vor der Stelle
entnimmt, an der ein bestimmter Zustand aufrechterhalten werden soll. Als ausreichend
kann es angesehen werden, wie es an sich bekannt ist, den Impuls beispielsweise
vor dem überhitzer abzuleiten. Dann darf man aber, %N-ie' das Diagramm in Fig. i
lehrt, nicht mehr auf gleichbleibende Temperaturen cinregeln, sondern muß, bei verschiedenen
Drücken jeweils die Temperaturen aufrechterhalten, die durch den Verlauf der Kurven
i oder - vorgeschrieben werden. Entnimmt man also den Regelimpuls für die Steuerung
vor dem überhitzer und will man eine überhitzungsendtemperatur von beispielsweise
q.50'' C aufrechterhalten, so muß der Regler, wie die Kurve i vorschreibt, bei 8oata
etwa 305- C, bei izo ata .etwa 33o' C und bei i6oata etwa 355r C bei Lastschwankungen
halten. Diese voneinander abweichenden Temperaturen ändern sich mit dem Betriebsdruck
des Dampferzeugers. Von diesen Überlegungen ausgehend wird deshalb erfindungsgemäß
vorgeschlagen, zur Regelung der gleichbleibenden überhitzungsendtemperatur einen
Regler vorzusehen, dessen Temperaturimpulse in an sich bekannter Weise vor dem Ü
berhitzerentnommen werden, der aber gleichzeitig mit einer Sollwertverstelleinrichtung
ausgerüstet ist, die vom Druck ari der genannten Impulsentnahmestelle beaufschlagt
ist. Auf Grund dieses Vorschlages läßt sich die eingangs gestellte Forderung, die
Ü berhitzungsendtemperatur gleichzuhalten, auf eine solche Weise erfüllen, daß bei
der Verwirklichungeiner selbsttätigen Regelung keine Regelschwierigkeiten auftreten@können.
Regler mit einer Soliwertverstelleinrichtung sind bekannt. Man hat bei solchen Reglern
auch schon Einrichtungen vorg'es'ehen, die gestatten, den Sollwert nach irgendeiner
gewünschten Gesetzmäßigkeit zu verändern, so daß der zuletzt genannte Vorschlag
mit an sich bekannten Mitteln jederzeit ohne Schwierigkeiten durchführbar ist.
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Wie gezeigt wurde, kann eine Verschiebung der Lage der einzelnen Phasen
des Dampfcrzeugungsvorganges auch dadurch hervorgerufen werden, daß sich die Temperaturen
des in den Dampferzeuger eintretenden Speisewassers verändern. Um auch diesen Einfluß
auszuschalten, wird schließlich erfindungsgemäß noch vorgeschlagen, den Regler so
auszubilden, daß seine Sollwertverstelleinrichtung gleichzeitig auch in Abhängigkeit
von der Eintrittstemperatur des Speisewassers verstellt wird. Auch Regeleinrichtungen,
die in dieser Weis: arbeiten können, sind bekannt. Hierbei wird der zweite Berichtigungsimpuls
beispielsweise über - ein Differential gleichzeitig mit dem ersten Sollwertverstellimpuls
zur Einwirkung gebracht. Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, die Regeleinrichtung
so auszuführen, daß die beiden genannten Sollwertverstellimpulse nur in einer gewollten
zeitlichen Aufeinanderfolge wirksam werden oder daß ,einem dieser beiden Impulse
eine überordnete Einwirkung eingeräumt wird.