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Zwangdurchlauf-Dampferzeuger mit einem unmittelbar an die Verdampfungsheizfläche
angeschlossenen Überhitzer Die Erfindung betrifft einen Zwangdurchlattf-Dampferzeuger
mit einem unmittelbar an die Verdampfungsheizfläche angeschlossenen Überhitzen Nach
der Erfindung ist zum Ausgleich der Dampftemperatur dampfseitig ein Rohrbündel an
den überhitzer .angeschlossen, und diesem sind rauchgasseitig Heizflächen vorgeschaltet,
in denen die Rauchgase auf die Temperatur des aus dem Überhitzer austretenden Dampfes
abgekühlt werden.
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Die Heißdampftemperatur zeigt beim Zwang-durchlauf-Dampferzeuger rin
grundsätzlich anderes Betriebsverhalten als beim Dampferzeuger mit natürlichem Wasserumlauf.
Bei Dampferzeugern mit natürlichem Wasserumlauf wird in der Verdampfungsheizfläche
Sattdampf erzeugt, der im überhitzer zu Heißdampf überhitzt wird. Zwischen der Verdampfungsheizfläche
und dem Überhitzer liegt eine Trommel, in welcher rin Wasserspiegel gehalten wird.
Der Sollwert der Heißdampftemperatur ist nur unabhängig von der Größe des überhitzers.
Schwankungen der Heißdampftemperatur treten wegen der unterschiedlichen Beheizung
des L7berhitzers bei Laständerungen auf, und nvar steigt oder fällt die Heißdampftemperatur
entsprechend der Ausführung des Überhitzers als Strahlungs-oder Berührungs,überhitzer.
Die Heißdampf. temperatur ist also beim Dampferzeuger mit natürlichem Umlauf bestimmt
durch die Größe urid Bauart des Überhitzers. Man ist nicht in der Lage, die Heißdampftempe:ratur
ohne zusätzliche Regelung zu beeinflussen.
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Bei Zwangdurchlauf - Dampferzeugern kommt die einen Temperaturfestpunkt
bildende Trommel in Fortfall. Das SpeiseNvasser
wird an dem einen
Ende eines beheizten Rohrsystems hineingedrückt und tritt am anderen Ende als Heißdampf
aus. Die Heißdaznpftemperatur ist bestimmt durch das Verhältnis der eingespeisten
Wassermenge zur aufgegebenen Kohlenmenge, d. h. die im Brennstoff zugeführte Wärmemenge
muß unter Berücl.sichtigung der Verluste in jedem Augenblick der im Dampf abgeführten
Wärmemenge entsprechen. Durch Verändern des Kohle-Wasser-Verhältnisses kann jede
beliebige Heißdampftemperatur gefahren «erden. Eine Lastabhängigkeit der Heißdampftemperatur
ist nicht vorhanden.
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Schwankungen in der Heißdampf temperatur treten beim Zwangdurchlauf-Dampferzeuger
auf, wenn das erforderliche Verhältnis von Kohle zu Wasser gestört wird. Dies kann
bei gleichbleibender Last der Fall sein bei Schwankungen der eingespeisten Wassermenge,
bei ungleicher Brennstoffzufuhr oder bei wechselndem Heizwert der Kohle. Bei Lastwechsel
kann die Heißdampftempera.tur schwanken, weil infolge eines Bedienungsfehlers das
Kohle-Wasser-Verhältnis nicht eingehalten wird. Die vorbeschriebenenTemperaturschwankungen
sind beim Betrieb von Dampferzeugern mit natürlichem Umlauf nicht aufgetreten, weil
bei diesen die Einhaltung eines bestimmten Kohle-Wasser-Verh.ältnisses nicht erforderlich
ist. Bei Dampfkraftanlagen mit Zwangdurchlauf-Darnpferzeugern können diese plötzlichen
Temperaturveränderungen wegen ungleicher Dehnung zwischen Ständer und Läufer Beschädigungen
in den Turbinen verursachen.
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Es ist bekannt, daß Schwankungen in der Feuerführung im Gebiete hoher
Rauchgas:emperaturen große Temperaturschwankungen verursachen, während sie sich
im Gebiete niedrigerer Rauchgastemperaturen nur noch gering auswirken. Die bei modernen
Dampferzeugern üblichen Überhitzer liegen im allgemeinen im Gebiet sehr hoher Rauchgastemperaturen.
Häufig werden sie auch als Strahlungsüberhitzer gebaut. Die durch die unterschiedliche
Beheizung verursachten großen Schwankungen der Rauchgastemperatur übertragen sich
daher auf den überhitzer, und der aus demselben austretende Heißdampf unterliegt
damit ebenfalls starken Schwankungen.
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Man hat versucht, diese Nachteile durch Einbau einer selbsttätigen
Regelung oder durch Einspritzung zu beseitigen. Die für die Regelung erforderliche
Einrichtung ist jedoch sehr teuer und verursacht wegen ihrer Verwickeltheit häufig
Betriebsstörungen.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zum Ausgleich der Schwankungen
in der Heißdampftemperatur an den Überhitzer dampfseitig ein Rohrbündel anzuschließen
und dieses in einem Rau.chgasgebiet anzuordnen, dessen Temperatur mit der Heißdampftemperatur
ungefähr übereinstimmt.
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Für die Wirkung des Erfinciungsgegenstandes ist die. absolute Höhe
der Rauchgastemperatur nicht so sehr von Bedeutung wie die Tatsache der geringeren
Temperaturveränderung. Wird z. B. durch Wechsel der Kohlenart oder durch Versteuern
der Brennstoffmenge die zugeführte Wärme zeitweise vergrößert, so steigen die Rauchgastemperaturen
im Gebiet hoher Temperaturen augenblicklich an, während sich die niedrigeren Temperaturen
nur wenig verändern. Im Überhitzer wird die Wärmezufuhr infolge des stark vergrößerten
Temperaturunterschiedes erhöht und die Heißdampftemperatur schnell gesteigert. In
dem Ausgleichsrohrbündel bleibt die Rohrivandtemperatur praktisch unverändert. Tritt
nun der Heißdampf mit erhöhter Temperatur in das Ausgleichsrolirbündel, so kühlt
sich der Dampf so lange ab, bis sich die zur Dampf- und I@:auchgastemperatur gehörende
Rohrwandtemperatur eingestellt hat. Bei zu niedriger Heil' ''dampftemperatur nimmt
der Heißdampf naturgemäß Wärme aus den' Rauchgasen auf. Auf diese Weise werden die
plötzlichen Temperaturschwankungen ausgeglichen und damit unschädlich gemacht.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel eines Zwangdurchlauf-Dampferzeugers
gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Das Wasser wird aus der Speiseleitung
i über den Speiseivasservorwärmer 2 in den den Feuerraum auskleidenden Strahlungsteil
3 geführt. Dann tritt es in den übergangsteil.l ein, wo es restlos in Dampf verwandelt
wird. Dem Übergangsteil ist wasserseitig der überhitzer 5 n.acligeschaltet; dieser
liebt raucbgasseitig in einem Gebiet hoher Rauchgastemperaturen. Aus dem Überhitzer
5 wird der Heißdampf in das AusgIeichsrohrbündel6 geführt, das rauchgasseitig zwischen
Übergangsteil und Wasservorwärmer geschaltet ist. Aus dem Ausgleichsrohrbündel wird
der Dampf über die Heißdatnpfleitung; zur Turbine geleitet.
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Wird das der Heißdampftemperatur entsprechende Kohle-Wasser-Verhältnis
gestört, z. B. durch kurzzeitiges L'-berstettern der Kohlenmenge, so steigt die
Temperatur der Rauchgase im Feuerraum und damit die Wärmeaufnahme im Strahlungsteil
3 und im Überhitzer 5.- Die erhöhte Wärmeaufnahme im Strahlungsteil 3 wirkt sich
nicht durch eine plötzliche Spitze in der Heißdampftemperatur aus, weil beim Durchfließen
der dem Strahlungsteil nachgeschalteten Heizflachen, dem Übergangsteil :1 und dem
C"berbitzer 5,
ein Temperaturausgleich stattfindet. Die im Überhitzer
erzeugte Temperaturspitze, die sich bisher an der Turbine auswirkte, wird dadurch
ausgeglichen, daß der aus dem über-Iv.tzer 5 austretende Dampf vor Eintritt in die
Turbine durch das Ausgle.ichsrohrbündel6 geführt wird, in welchem die Rohrwandtem'peratur
trotz des Übersteuerns der Kohle praktisch unverändert geblieben ist.
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Es wird durch: die Anordnung eines Ausgleichsrohrbündels im allgemeinen
möglich sein, ohne jede weitere Regelung auszukommen. Sollte aber aus. betrieblichen
Gründen eine besonders hohe Genauigkeit in der Heißdam@pftemperatur erforderlich
sein, so können die noch vorhandenen kleinen Schwankungen mit einer einfachen Einspritzregelung
beseitigt werden.
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Es ist zweckmäßig, eine Einspritzung nicht an den Stellen vorzunehmen,
die hochtemperierten Rauchgasen ausgesetzt sind. Es wird deshalb vorgeschlagen,
die Einspritzung, falls erforderlich, im Ausgleichsrohrbünde16 vorzunehmen. In der
Abbildung wird die Einspritzleitung 8 von der Speisewasserleitung aus dem Ausgleichsrohrbündel
geführt.
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Es kann auch zweckmäßig sein, das Ausgleichsrohrbündel nicht hinter
dem `Überhitzer, sondern zwischen den einzelnen überhitzerteilen zu schalten.