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Einrichtung zum Regeln der Spe.isung bei Zwangumlaufdampferzeugern
Bel- der Einriclitung zum silbsttätigen Regeln der gemäß dem Patent 711 713
mittels einer Kreisiel-piunpie in einen Zwangumlaufdampferzeuger eingespeisten Frischwassermenge
durch ebne einstufige Wasserri-n-UMW.älzpumpe, die. auch zur Abscheidung des Wassers
aus 4em Dampf-Wasser-Gemisch dient und deren Drackleitung in die Druckleitung der
Speisepumpe mündet, bildet die Speiseptunpe mit der Wasserringunmälzpumpe eInegekuppeltie
oder zusammengebaute Einheit, wobei ein beliebiger Fremdantrieb voraus- gesetzt
wird. Die Regelungerfolgt 4ort bei unveränderter Pumpendrehzahl durch die Änderung
des Druckverlustes in -der Zwangumlaufheizfläche bei Lastschwankungen. Beispielsweise
wird sich bei Teifflast der Druckverlust vergrößern, wodurch,der Arbeitspunkt der
Speeisepumpe nach höheilen Förderdrücken verschoben wird. Die dann ebenfalls entsprechend
dem, Druckverlust größere Förderhöhe der '#Vasserrin,-,aip--#väL7pulnpe bedin gt
bei kleineren Dampfinengen aber eine erheb-]ich gesteigerte Umwälzwassermenge. So.
ergibt sich eine bei Teillasten sehr stark ansteigende Umwälzpumpenleistung, die
besonders bei-. dem üblichen elektrischen Antrieb wem gen der hohen Stromkosten
als erheblicher ,Nachteil angesehen wezdeTi muß.
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Die Erfindung betrifft eine WeiterIbildung der Einnchtung gemäß Patent
711 713- Sie soll in erster Linie den Nachteil --des Fremdantriebes vermeiden.
Zu diesem Zweck ist äß der Erfindung für den Antrieb der Umwälzpumpe und dei Speisepumpe,
hi der Umwälzpumpe oder getrennt von . ihr eine Turbine angeoidnet, die einen
geringen. Teil des Druckgefälles des erzeugten *Sattdampfes ausnutzt. Dabei ist
außerdem eine zusätzliche Regeleinrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit von,
dem Unterschied des Arbeitsmitteldruckes vor und hinter der Verdampfungshelzfläche
gesteuert wird.
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Die Ausnutzung eines Teiles des Druckgefälles als Vorschaltantrieb
für Pumpen und für den Antrieb eines Schleuderrades ist schon
bekannt.
Ebenso wurde bereits vorgieschlagen, die Umwälzpumpe abhängig vom Druck--unterschied
zwischen Wasser und Dampf zu steuern. Der Einbau von Ra.,gelventilen in die Speiseleitung
eines Dampfexzeu-ers ist ebenfalls üblich. Die Autve#ddun"- dieser einzeln, bekannten
Mittel in der erfindungsgemäßen gemeinsamen Anordnung bei der Speisiewasserregelung
nach. dem Patent 7 11 713 soll durch ihr besonderes Zusammen--wirken
mit den, beiden Pumpen sowohl eine bessere Regelung als auch den wixts,chaftlicheren
Betrieb eines, derartigen Zwarigumlaufda,mpfe,rzeu#"--ers ermöglichen.
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Der Krafthedarf der Speise- und der Umwälzpumpe wird durch die Ausnutzung-
eines geringen Druckgefälles, zwischen deni Verdampfer und dem Überbitzer gedeckt.
Am einfachsten wird die Vorschaltturbine in der Wasserring-pumpa selbsteingebaut;
dann sind in der Gehäusewand Düsen vorgesehen, durch die das Arbeitsmittel gegen
'die entsprechend geformten Schaufeln des Schleuderrades oder besondere mit dem
S.chleuderrad verbundene Turbimenschaufeln geführt wird. Es Imnn aber auch eine
besondere Turbine, welcherder von flüssigen Teilen befreite Sattdampf 7llgeführt:
wird, getrennt voll der Umwälzpumpe vorgesehen werden.
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Ein vvirtschaftliches Arbeiten der Turbine mit einfacher Regelung
g ZD ist aber nur möglich, c wenn das Verhältnis Pumpenleistung zu Dampfmenge wenig
ve.Tänderlii.#ch gehalten wird und ralt fallender Dampferzeugung nur geringfügig
steigt. Um daher auch bei Teil-Z, l# z# last-en des Dampferzeugers mit einem entsprechenden
Druck-verlust für den Pumpen-.antrieb auszukommen -, wird angestrebt, die bei der
Einrichtung- nach dem Patent 711 7 13 auftretende starke Zunahme
der Um--wälzpumpenleistung zu vermeiden. Dies soll durch das in der Speiseleitung
vorgesAene Drosselventil erreicht werden.
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Außer der stetigen selbsttätigen Regelung über den ganzen Lasthereich
soll die erfindungsgemäße Einrichtung auch bewirken, daß Drucksenkun-gen, die durch
plötzliche Dampfentnahme auftreten, -nicht zur überlastung der Um-wä17pumpe und
Antriebsturbine führen, da die eingesspeiste. Wassern#,en,-,e sofort vom gesunkenen
Druck im Verdampferabgedrosseltivird, bis derse,-lbewieder auf den üblichen Wert
gestiegen ist. In ähnlicher Weise be*irkt eine erfindungsgernäß#t Ausbildung der
Antriebsturbine durch Drehzahl- und Leistungsregelung, die ebenfalls ab-Ilängig
voll dem Druckunte:rschied vor und -bintür der Verdampfungsheizfläche arbeitet,
eine zusätzliche Re,-lel-Lm- des in dem Dampferzeuger umlaufenden Wassers, dic sehr
#tv-irtschaftlich einfach und wirksam ist. Auch hier ist ein druckgesteuertes Drosselventil
vorgesehen, das bei steigendem Druckunterschied im Verdampfer öffnet, wodurch sich
der Dampf zum Teil auf eine zweitt. Düseng pe "rup der Turbine. verteilt und das
Druckgefälle sowie die Leistung abnehmen. Da mit stei-#yender Dampfmenge der Düsenquerschilitt
und auch der Drosselventilquerschnitt größer werden müssen, steigt der das Drosselventil
betätigende Druckverlust im Verdampfür ebenfalls.
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'Die genaue Wirkungsweise der vorges#hlagenen Einrichtungen soll an
Hand der Zeichnull- erläutert werden, die den Aufbau des erfindungsgernäßen Dampferzeugers
niit dem Pumpenantriel> und den Regelvorrichtungen beispielsweise und in vereinfachter
Darstellung zeigt. Gemäß Abb. i sind die Speisepumpe-, 2, die Antriebsmaschine 3o
und die Wasserringumwälzpumpe6 auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Bei Inbetriebnahme
der Anlage werden die Pumpen , zunächst durch die Antriebsmaschine
30 angetrieben. Der in der Verdampfungsheizfläche 1 - 5 -erzeugte
und noch Wasser enthalte-ade Dampf , 16 in den Stutzen 8 der
tritt über die Leitung '
Umwälzpumpe 6 eln. In der von diesem Stutzen8
gebildeten Kaminer35 (Abb.2) wird der Dampf vor einer Mehrzahl Düsen36 aufgestaut.
Der durch die Düsen36 anstretende Dampf trifft auf die Schaufeln 37
des Schleuderrades
38 der Umwälzpumpe oder auf besondere mit dem Schleuderrad38 verbundene Turbinenschaufeln
und leistet hierbei Arbeit. Der zu einem geringen Teil entspan,nte Dampf wird durch
das Schleuderrad 38 von den in ihm enthaltenen Wasser befreit. Das ausgeschleuderte
Wasser wird " 12 in die Speisel-eitung 4 durch die, LeitUn,- e und in, die Verdampfungsheizfläche
15 zurückgefördert. Der Sattdampf strömt durch den Stutzen i i und die Leitung
18 einem Überhitzer 2o zu.
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Zur zusätzlichen Regelung der Menge des in die Verdampfungsheizfläche
gespeisten Wassers bzw. des von, der Umwälzpumpe 6
erneut der Verdampfungsheizfläche
15 zugeführten, unverdampften Wassers ist ein vom Druck des Speisewassers
und dem Druck des erzeugten Dampfes betätigter Membranregler 3 9 vorgesehen,
dessen Kammern 40, 41 all die Speisel#eitun"-4 bzw. die Dampfleit-ung 16 angeschlossen
sind. Der Membranregler 39
steuert ein in der Spejseleitung4 angeordnetes
Drosselventil 42, so, daß also entsprechend dem jeweiligen Druckunterschied mehr
oder weniger Speisewasser bzw. Umlaufwasstr der Verdampfungsheizfläche 15
zugeführt wird.
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Auf die beschrlehene Weise kann Ji.- züm Antri.2b der Umwälzpumpe
6 selbst berötigte Leistun- durch den in der Umwälzpumpe 6
C
von
flüssigen Bestandteilen zu befreienden Dampf gewonnen werden. Der Druck vor den
Düsen kaim aber auc#Ii soweit aufgestaut werden, daß auch die für die Speisung durch
die Speisepumpe 2 aufzuwendende Axheitsleistung gedeckt werden kann.
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Die Einrichtung nach Abb.3 arbeitet in der gleichen Weise nur rat
dem Unterschied, daß die Rückführung des zuviel geförderten bzw. der unverdampfven
Teile des W.asE#ers unbeeinflußt von der Reggeleinrichtung 3 9 erfolgen kann,
da die Rückführungsleitungi2 hinter dem Dro-sselventil in die Sp,ei,sel,eitung4
mündet und der Rohrleitungswiderstand innerhalb der Rückführungsleitungen, 12 und
4 keine Erhöhung erfährt. Das in, der Umwälzpumpe 6 aus,-esdüedene, Wasser
kann dadurch milt kleiner Förderhöhe und geringstem L--istungsaufwand in die Verdampfungsheizfläche
15 wieder zurückgeführt werden.
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Nach Abb.4 werden die SpleiSepUMple 2 und die Umwälzpumpe
6 durch eine b-esc>ndere Turbine 44 angetrieben, welche mit dem in der Umwälzpumpe
6 von unverdampften Tei,-le-n befreiten Sattdampf betrieben wird. Die SpieisepumpC2
und #die Um-,väfzpumpe6 werden zunächst durch eine beliebige AmtHebsinaschine
30 angetrieben. Der in der Verdampfungsheizfläche 15 erzeugte Dampf
strömt durch die Leitung 16 der Umwälzpurnp.e6 zu, wo er von den unverdampften Tellein
befreit wird, die über die Leitung 12 von neuem in die Verdampfungsheizfläche
15
eingespeist werden. Der Satt-dampf strömt aus der Umwälzpumpe
6 in eine der Turbine 44 voirgeschaltete DampfkammeT 45, -#v,#Ich,-mit einer
diesser benachbarten Kammer 46 durch öffnen eines Dro-sselventils, 47 in Verbindung
gebracht werden kann. Diese Einrichtung dient ebenfalls der Anpassung der Turbinenleistüng
an den Kraftbeda:rf der SP.eiSepUMpe2 unddex Um-,välzpumpe6.
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Die Leistung der Turbine44 hängt ab von der Druckaufstauung des Dampfes
vor den Düs.en. Für den praktischen Bei-l-eb ist erforderlich, daß die Leistung
'der Turbine gleich dem Kraftbedarf der Spieisepumpe und der Umwälzpumpe ist. Die
Anpassung kann durch Änderung der Geschwindigkeit üi den Düsen bzw. durch die Druckaufstauung-
vor den Düsen erfolgen. UM die geEamtun-Aaufende Wassermenge annähernd gleich
zu halten, wird die Drehzahl der Turbine in Ab-
hängigkeit von dem Druckunterschied
des Arbeitsmittels zwischen dem Eintritt in den Verdampfer und dem Austritt aus
dem Verdampfer geregelt.
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Zu diesem Zwecke ist ein Membranregler 50 vorgesehen-, dessen
eine Kammer 5 1 dem Druck des von der Umwälzpumpe6 zurückzufördernden Speis:ewassers
unterliegt, während die andere Kammer 52 unter dem EnddTuck irn, Dampferzeuger
15 steht. Die Regelung erfolgt so, daß bei einer Drucksteigerung in der Kammer
5 1 des Membranre,- glers 5o infolge erhöhter Au-ss#hleuderung van zuviel
gefördertem Speis,ewasser das. Dros#&#elventÜ'47 von seinem Sitz gehoben wird
und Dampf in die Dampfkammer 46 bzw. von hier aus durch --die, in dieser Dampfkammer
ge# legenen Düsen 48 zur Turbine 44 strömen kann,. Ini olge des hierdurch bedingten
D ruckabfalles des Dampfes -wird die Drehzahl der Turbine und damit die von
der Speisepumpe 2 0, förde te. Speisewassermenge zurückgehen. ce , r Sobald
der Druckunterschied geringer wird, schließt sich das Dros"s,e-Iventil47; ;es erhalten
dann nur die in der Dampfkammer 45 vGrges,jh--enen DÜsen43 Dampf. Der Druck wird
sich in dieser Kammer aufstauen und infolge der größeren Geschwindigkeitsenergie
des ausströmenden Dampfes die Drehzahl der Turbine 44 zunehmen. Es wird. also wieder
mehr Speiseivasser,der Verdampfungshelzfläche 15 zuggeführt. Der die Turbine
44 verlassende Dampf wird anschließend in dem Wärmeaustauscher 2o überhitzt, worauf
er zur weiteren Arbeitsleistung benutzt werden kann.