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Heißdampfkühler Die 1=rhndting betrifft einen fleißdampfkühler, Bestehend
aus einem vom Heißdampf durchströmten Oberflächenwärmeaustauscher, welchem Kesselwasser
als Kühlmittel zugeführt wird, und besteht darin, daß ein regel- und absperrbarer
Anschluß %-on der Kesselspeiseleitung zu dem Oberflächenwärmeaustauscher führt.
' 1?s ist bekannt, in den Heißdampfstrom einen Oberflächenwärmeaustauscher einzuschalten,
w-elcheni Kesselwasser als Kühlmittel zugeführt wird. Die Kühlwirkung wird dadurch
erzielt, daß ein Teil des mit Siedetemperatur zugeführten Kesselwassers %-erdampft
wird. Der erzeugte Dampf wird gewöhnlich mit dem Cberschußwasser in die Kesseltrommel
allgeleitet. Diese Anordnung hat eine bestimmte I.eistungsfä higkeit, die sich aus
Wärmeaustauschfläche und der Temperaturdifferenz sowieder Dampfmenge ergibt. 1)a
der \\'iirnieiiliergangs«-ert sich mir wenig ändert, wird die Regelung der Dampftemperatur
entweder durch Verändern der wärmeberiihrten Oberfläche des Wärmeaustauschers oder
durch Verändern einer durch den Wärmeaustauscher geleiteten Teildampfmenge bewirkt.
Beide Verfahren sind bekannt. Sie bedingen, daß der Wärmeaustauscher für die höchste
verlangte Leistung bemessen wird, so daß er für den Regelfall stets übe-rmessen
ist, oft sogar völlig ausgeschaltet werden muß. Andererseits gibt es im Kesselbetrieb
Sonderfälle, so heim Anheizen, wo dem Über'hitzer anteilig noch mehr Wärme zugeführt
wird als im Regelbetrieb. Solche Verhältnisse bedingen eine weitere Vergrößerung
der Wtärmeaustauscheroberftäche.
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:'Andererseits wird aus Sicherheitsgründen der Wärmeaustauscher gewöhnlich
zwischen zwei Überhitzerstufen angeordnet, also nicht im Bereiche des höchstmöglichen
Temperaturunterschiedes. Da
außerdem an dieser Stelle der Raum so
knapp ist, daß man den Wärmeaustauscher manchmal in einem Überhitzersammler anordnet,
besteht das Bestreben, die Wärmeaustausc.heroberfläche klein zu halten.
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In bekannten Fällen wird der Temperaturunterschied dadurch vergrößert,
daß dem Wärmeaustauscher kaltes Speisewasser zugeführt wird. Wenn es nicht verdampft
wird, ist eine so große Menge erforderlich, daß die Wärmewirtschaftlichkeit des
Kessels darunter leidet. Wird das Wasser verdampft, so geht der Vorteil des großen
Temperaturunterschiedes zum größten Teil wieder verloren. Außerdem werden sich in
dem Oberflächenwärmeaustauscher Salze oder Kesselstein ablagern. Das Einführen des
kalten Wassers in ein heißes Gefäß erzeugt auch hohe Wärmespannungen, welche Anlaß
zu Korrosionsschäden geben.
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Deshalb wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den Oberflächenwärmeaustauscher
so zu bemessen, claß er für den Regelfall ausreicht, und nur einen regel- und absperrbaren
Anschluß an die Speiseleitung des Dampferzeugers vorzusehen, durch den hei außerordentlichen
Verhältnissen kaltes Speisewasser in den Wärmeaustauscher eingeführt werden kann.
Die gefürchtete schädliche Einwirkung des kalten Wassers auf den heißen Werkstoff
kann dadurch zeitlich auf ein geringes Maß herabgesetzt -,werden, das praktisch
keine Beeinträchtigung der Lebensdauer des Wärmeaustauschers bedeutet. Andererseits
kann jedoch dadurch die Wärmeaustauscheroberfläche beträchtlich verkleinert werden,
häufig auf die Hälfte des ohne diese Maßnahme Notwendigen.
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Das kalte Speisewasser kann in bekannter Weise mittels Düsen unmittelbar
in den Heißdampfstrom eingespritzt werden, zweckmäßig, nachdem diese die Wärmeaustauscheroberfläche
bereits bestrichen hat. Es kann jedoch auch dem zu dem Oberflächenwärmeaustauscher
strömenden Kesselwasser beigemischt werden. Diese Mischstelle kann auch in der Kesseltrommel
liegen in der Nähe der Stelle, an welcher das Kühlwasser für den Oberflächenwärmeaustauscher
entnommen wird.
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Die Wärmeaustauschfläche des Dampftemperaturreglers wird vorteilhaft
so bemessen, daß bei Regellast die Einhaltung der gewünschten Dampf tempcratur noch
ohne Speisewasserzuführung möglich ist. Sie ist dann auf die Fälle beschränkt, wo
der Wärmeaustauscher die geforderte Wärmeleistung mit Kesselwasser allein-nicht
mehr zu erbringen vermag. Dies wird zeitlich nur ein geringer Prozentsatz der Betriebsdauer
sein.
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Ein Beispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist in der Zeichnung
in schematischer Darstellung wiedergegeben.
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Aus der Kesseltrommel i, welche zugleich symbolisch die Gesamtheit
eines Dampferzeugers versinnbildlichen soll, strömt der erzeugte-Dampf durch die
Rohrleitung 2 zu dem Eintrittssammler 3 der ersten Überhitzerstufe, durchströmt
deren Rohrschlangen 4 und wird von dem Sammler 5 in der später noch zu beschreibenden
Weise zu dem Eintrittssammler 6 der zweiten Überhitzerstufe geleitet, durchströmt
deren Rohrschlangen 7 und vereinigt sich wieder in dem Sammler 8, von dem aus er
zu der Verwendungsstelle geleitet wird.
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Zwischen die Sammler 5 und 6 ist in bekannter Weise ein Oberflächenwärmeaustauscher
mit Umführungsventil 9 geschaltet. Der Oberflächenwärmeaustauscher besteht aus einem
zylindrischen Gefäß io, das am unteren Ende geschlossen, mit einem Ab-
laßventil
ii versehen und am oberen Ende finit einer Rohrplatte 12 verschlossen ist. In dieser
Rohrplatte 12 sind haarnadelförmig gebogene Rohre 13 befestigt, welche der Form
des Geflißes io angepaßt sind. Die Rohrplatte 12 wird nach oben durch eine Haube
14 abgedeckt, welche mit ihr und mit dem Gefäß 1o durch Flanschverbindung dicht
verbunden ist. Die Haube 14 ist durch eine Zwischenwand 15 so geteilt, daß je ein
Befestigungsende der Rohre 13 in die dadurch geschaffenen Räume 16 und 17 mÜndet.
Der Sammler 5 ist durch ein Rohr 18 mit dem Umführungsventil 9 und dieses durch
ein Rohr ig mit dem Raume 16 verbunden, während von dem Raume 17 ein Rohr 2o zu
dem Sammler 6 führt. Außerdem ist der dritte Allzweig des Ventils 9 durch ein Rohr
21 unmittelbar mit dem Rohr 20 verbunden. Von dein Wasserrauen der Kesseltrommel
i führt ein Rohr 22 zu dem unteren Teil des Gefäßes io und von dem oberen "feil
desselben ein Rohr 23 in die Kesseltrommel i -zurück.
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Die Wirkungsweise dieser bekannten Anordnung ist die, daß der Dampf,
solange seine Temperatur an dem Sammler 8 die zulässige Höchstgrenze nicht überschreitet,
den @,N'eg 5-18-9-21-2o-6 geleitet wird. Steigt die Temperatur an, so wird das Ventil
9 so eingestellt, daß ein Teilstrom des Dampfes den Weg 9-19-16-13-17-2o nimmt.
Hierbei gibt er einen Teil seiner Überhitzungswärme an das Kesselwasser ab, welches
das Gefäß io füllt, und verdampft dadurch einen Teil des Wassers. Der entstandene
Dampf strömt durch das Rohr 23 in die Kesseltrommel i ab. Die Einstellung des Ventils
9 wird so getroffen, daß der Dampf, der aus dem Raume 17 kommt und sich mit dem
ungekühlten, durch das Rohr 21 strömenden Dampf in dem Rohr 2o mischt, in dem Überhetzer
7 so hoch erhitzt wird, daß er in dem Sammler 8 oder in der anschließenden Rohrleitung
gerade die gewünschte Temperatur hat.
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Da gemäß der Erfindung die Wärmeaustauscheroberfläche 13 so gering
bemessen ist, daß sie in den zu erwartenden Sonderfällen die Endtemperatur des Dampfes
nicht mehr auf die gewünschte Höhe zu senken vermag, ist ein besonderer Anschluß
an die Speiseleitung 24 vorgesehen, die von der Speisepumpe 25 aus über das Regel-
und Absperrventil 26 unmittelbar durch Rohr 27 oder über einen Speisewasservorwärmer
das benötigte Speisewasser zur Kesseltrommel i leitet. Die Speiseleitung 24 ist
durch Rohr 28 mit Regel- und Absperrventil 29 mit dem Rohr 22 verbunden.
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Wenn das Ventil 9 so eingestellt ist, daß die größtmögliche Dampfmenge
durch die Rohre 13 strömt und die Temperatur des Dampfes am Sämmler 8 die zulässige
Höchsttemperatur überschreitet, wird das Ventil 29 so lange und so weit geöffnet,
bis
die Dampftemperatur am Sammler die gewünschte fil>lie hat. 1)a
das Ventil 26 gewöhnlich von einem selbsttätigen Speiseregler gesteuert wird, der
auf gleichbleibenden Wasserstand in der Trommel i regelt, wird <las \-etitil
26 selbsttätig drosseln, wenn auf <lern Umwege 28-22-1o-23 Wasser zusätzlich
in die Trommel i gelangt. Da 1>e1 entsprechendem Wasserzusatz in die Leitung 22
die Dampfbildung in dem Gefäß io und damit der in Richtung 22-1o-23 strömende Wasserumlauf
aufhören kann, wird es sich empfehlen, in die Falleitung 22 zwischen Kesseltrommel
i und der Einmündungsstelle der Leitung 28 ein Riickschlagventil3o anzubringen,
(las verhindern soll, daß das Wasser aus Rohr 28 ganz oder zum Teil durch Rohr 22
unmittelbar in die Kesseltrommel i strömt.
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Diese Gefahr kann überhaupt vermieden werden, wenn (las Rohr 28 nicht
in die Leitung 22, sondern in den Sammler 6 oder in das Rohr 20 eingeführt und mit
einer Sprühdüse versehen wird, welche für eine feine Verteilung des in den Dampfstrom
eingespritzen Wassers sorgt.