DE805280C

DE805280C - Waermeaustauscher fuer Heissdampfkuehler

Info

Publication number: DE805280C
Application number: DEP9235A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Herbert Seidl
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-05-15

Description

Wärmeaustauscher für Heißdampfkühler Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher für Heißdampfkühler von Dampferzeugern, bestehend aus einem mit Kesselwasser gefüllten Gefäß, in welchem sich ein vom Heißdampf durchströmtes Rohrbündel befindet. Bei solchen Wärmeaustauschern werden sehr hohe Übergangsleistungen erzielt, die bis zu 5oo ooo kcal, m2/h ansteigen. Da die Rohrbündel in engen druckfesten Gefäßen untergebracht werden müssen, ist der freie Querschnitt für die Abströmung des Dampfes gering, so daß an strömungsungünstigen Stellen auf der Wasserseite Dampfstau und Dampfzersetzung auftreten. Durch den entstehenden Wasserstoff wird das Eisen an den überhitzten Stellen, also besonders am Rohreintritt und an der Rohrplatte, zersetzt. Die zersetzende Wirkung wird noch begünstigt, wenn an den überhitzten Stellen Schlammablagerungen auftreten, welche den Zutritt von Kühlwasser und den Abfluß des Dampfes behindern. Ferner tritt eine Nebenerscheinung ein, dadurch verursacht, daß durch das Speisewasser aus Armaturen und Kondensatorrohren Kupfersalze in geringen Mengen in das Kesselwasser gelangen und an den genannten Stellen durch den Wasserstoff zu metallischem Kupfer reduziert werden, das mit dem Eisen galvanische Lokalelemente bildet und eine starke elektrolytische Zersetzung bedingt. Auch diese Erscheinung wird durch Schlammablagerungen, in denen sich das Kupfer ansammeln kann, verstärkt.
Zur Behebung dieser Erscheinung wird vorgeschlagen, die Kühlerrohre aus einem Werkstoff oder einer Werkstofflegierung herzustellen, welche in der Spannungsreihe bei den Betriebsverhältnissen ein kleineres Potential hat als Wasserstoff. Bei 25' C und Atmosphärendruck hat reines Wasser die lonenkonzentration io-1 Mol%Liter. Ihr gegenüber hat der Wasserstoff das Potential - 0,413 Volt. Eisen hat in der Spannungsreihe - 0,44o Volt, müßte also vom Wasser bereits gelöst werden. Nun ist jedoch das Kesselwasser eine meist alkalische Lösung. Bei einer Metall-Ionen-Konzentration von nur o,ooi Mol/ Liter wäre das Elektrodenpotential des Eisens - 0,440 + °'°59 # log 1o-3 = - 0,529 Volt. Dieser 2 Vergleich zeigt schon, daß Eisen dem Wasserstoffangriff sehr stark ausgesetzt ist. Dagegen hat Nickel in der Spannungsreihe nur - 0,250 Volt, wird also auch in höherer Konzentration noch nicht angegriffen. Ähnlich verhalten sich Chrom, Kupfer und die Edelmetalle. Auch die Eisenlegierungen dieser Metalle gewähren bereits einen wirksamen Schutz.
Daher wird es in vielen Fällen genügen, nur die Heißdampfeintrittsenden der Kühlerrohre aus dem hochwertigen Werkstoff herzustellen, wobei es von der Zusammensetzung des Kesselwassers abhängt, ob legierter Werkstoff oder Überzug des Rohres mit einer dünnen Schicht des hochwertigen Werkstoffes vorzuziehen ist. Auch die Rohrplatte kann in gleicher Weise ausgebildet sein. Um Werkstoffveränderungen durch Kaltreckung zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Rohre nicht in die Rohrplatte einzuwalzen, sondern mit Tulpenschweißung von der Dampfseite her zu befestigen.
Da die Widerstandsfähigkeit des Werkstoffes um so größer ist, je geringer die Konzentration der Lösung ist, muß getrachtet werden, sie durch dauernde Bespülung der gefährdeten Stellen nicht über das Mittel ansteigen zu lassen. Es ist bekannt, zu diesem Zwecke den Wärmeaustauscher in den Wasserumlauf des Dampferzeugers einzuschalten. Die Wirkung wird noch erhöht, wenn an die Zu- und Abführungsstutzen für das Kesselwasser Hauben angeschlossen werden, welche das Wasser zwingen, nahe an der Rohrplatte zu strömen. Hierdurch wird auch die Anreicherung von metallischem Kupfer an diesen Stellen verhindert.
In der Abbildung ist ein Wärmeaustauscher im Längsschnitt dargestellt, an dem die Erfindungsmaßnahme angewandt werden kann. In den Behälter i ist mit Hilfe der Rohrplatte 2 das Rohrbündel 3 eingesetzt. Der mit Gegenflansch angeschlossene Verteilertopf 4 schließt das Ganze druckdicht ab. Dem Behälter i wird durch Stutzen 5 Kesselwasser zugeführt, das mittels Haube 6 auf die Rohrplatte 2 gelenkt und von einer Haube 7 aufgenommen wird, aus der es durch Stutzen 8 weiter in den Wasserkreislauf des Dampferzeugers geleitet wird. Der Behälter i liegt derart zur Kesseltrommel, daß sich in ihm ein kommunizierender Wasserspiegel einstellt.
Dem Verteilertopf 4 wird der zu kühlende Heißdampf durch Stutzen 9 zugeführt. Ein Teil strömt durch die Haarnadelrohre 3 und wird gekühlt, der andere Teil strömt ungekühlt durch die regelbare Umführung io, mischt sich mit dem aus . den Rohren 3 austretenden gekühlten Dampf und verläßt den Kühler durch Stutzen ii. Der durch den Wärmeaustausch im Behälter i erzeugte Sattdampf wird durch Stutzen 12 zur Kesseltrommel abgeführt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Wärmeaustauscher für Heißdampfkühler von Dampferzeugern, bestehend aus einem mit Kesselwasser gefüllten Gefäß, in welchem sich ein vom Heißdampf durchströmtes Rohrbündel befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlerrohre aus einem Werkstoff oder einer Werkstofflegierung bestehen, welche in der Spannungsreihe bei den Betriebsverhältnissen ein kleineres Potential hat als der Wasserstoff.
2. Wärmeaustauscher für Heißdampfkühler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Rohre auf der Eintrittsseite des Heißdampfes aus diesem Werkstoff bestehen oder mit einem Überzug aus demselben versehen sind.
3. Wärmeaustauscher für Heißdampfkühler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Rohrplatte, in welcher die Kühlerrohre befestigt sind, ganz oder an den gefährdeten Stellen aus Werkstoff gemäß Anspruch i hergestellt oder mit einem Überzug aus solchem Werkstoff versehen ist.
4. Wärmeaustauscher für Heißdampfkühler nach den Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlerrohre in die Rohrplatte eingeschweißt sind.
5. Wärmeaustauscher für Heißdampfkühler nach Anspruch i mit Durchfluß von Kesselwasser, dadurch gekennzeichnet, daß am Ein- und Austrittsstutzen Hauben angebracht sind, welche die Strömung nahe über die Rohrplatte leiten.