DE830798C - Anordnung zum Ausgleich von Temperaturschwankungen des Heissdampfes bei Zwangdurchlaufkesseln - Google Patents

Description

• Anordnung zum Ausgleich von Temperaturschwankungen des Heißdampfes bei Zwangdurchlaufkesseln Durch Rechnung und Versuch ist nachgewiesen worden, daß nach einer Beheizungsänderung eines Zwangdurchlaufkessels die Heißdampftemperatur noch geraume Zeit nahezu auf ihrem alten Wert stehenbleibt, um dann ziemlich rasch auf den neuen der veränderten Beheizung entsprechenden Wert abzufallen oder anzusteigen. Die Ursachen zu diesem Verhalten sind neben der Regelverzögerung infolge der Durchlaufzeit Völumveränderungen im Kesselinnern, die bewirken, daß während des Regelvorganges bei z. B. absinkender Dampftemperatur vorübergehend weniger Dampf den Kessel verläßt, als Wasser eingespeist wird. Der rasche Abfall gegen Ende des Regelvorganges stellt im wesentlichen eine Abkühlungskurve der Eisenmassen des Überhitzers dar. Entsprechende Verhältnisse ergeben sich bei ansteigender Dampftemperatur. Aus der :Tatur des Zwangdurchlaufkessels heraus muß man also mit Temperaturänderungen rechnen, die mit den bekannten Regelmitteln zwar bekämpft werden können, aber nur durch einen gesteuerten Eingriff, etwa in der Form einer geregelten Wassereinspritzung.
• Die Erfindung geht zum Ausgleich derartiger Temperaturschwankungen einen grundsätzlich anderen Weg. Es wird nämlich die Speicherfähigkeit des überhitzers durch Einbau eines über die üblichen Berechnungsgrundlagen hinausgehenden Eisengewichtes vergrößert.
• Ehe auf die Durchführungsmöglichkeit der Erfindung im einzelnen eingegangen wird, seien an Hand des Schaubildes der Figur die sich ergebenden Verhältnisse näher erläutert.
• Hierin ist über dem Gewicht der Überhitzerheizfläche der Wärmeinhalt des Heißdampfes aufgetragen, und zwar unter der theoretischen Voraus- Setzung, daß die Beheizung über die ganze überhitzerlänge konstant sei. Es sind zwei Betriebsfälle, bei gleicher Speisewassermenge, eingetragen, entsprechend der Linie a für normale Beheizung und der Linie b für verminderte Beheizung. Bei gegebenem Gewicht der Überhitzerheizfläche wird also bei normaler Beheizung der Punkt A', bei verringerter Beheizung nur der Punkt D'erreicht. Entsprechendes gilt bei anderer, kleinerer Cberhitzerfläche für die Punkte A und D. jetzt sei im Sinne der Erfindung die Speicherfähigkeit des Überhitzers dadurch vergrößert, daß hinter dem Punkt A ein Stück unbeheizte Überhitzerheizfläche eingebaut sei von dem Gewicht entsprechend der Strecke A-B. Das bedeutet, daß in dieser Strecke dem Dampf keine Wärme zugeführt wird, sich also sein Wärmeinhalt nicht :ändert und lediglich das Gewicht und damit die Speicherfähigkeit der Überhitzerheizfläche ansteigt. Eine in Punkt B etwa erneut einsetzende Beheizung verläuft dann in einer Parallelen zur Linie a. Die gleiche Temperaturabsenkung wie zwischen den Punkten A und D führt zu der Strecke B-C, von wo aus eine neu einsetzende entsprechend geringere Beheizung parallel zur Linie b verläuft. Betrachtet man sich jetzt das Rechteck A B C D, so erkennt man folgendes: Um dem Dampfeine bestimmte Wärmemenge zuzuführen, d. h. um seinen Wärmeinhalt in kcal/kg bei gegebener Überhitzerfläche zu erhöhen, muß die Temperatur des Überhitzers entsprechend gesteigert werden. Nimmt aber der Überhitzer eine höhere Temperatur an, so steigt auch sein eigener Wärmeinhalt in kcal entsprechend an, so daß der als Ordinate aufgetragene Wärmeinhalt des Dampfes gleichzeitig in einem bestimmten Verhältnis zum Wärmeinhalt des Überhitzers steht. Dann stellt aber das Rechteck AB C D unmittelbar eine Wärmemenge dar und diese Wärmemenge ist die durch Einbau des nicht beheizten Teiles des Überhitzers gespeicherte Wärmemenge. Diese gespeicherte Wärmemenge wirkt aber dem raschen und damit schädlichen Temperaturabfall des Dampfes entgegen. Eine entsprechende Überlegung ist anzustellen, wenn die Beheizung über die normale Beheizung hinausgeht.
• Die Betrachtung sei jetzt auf den Punkt A' übertragen, also auf das Ende des Überhitzungsvorganges. Auch hier sei wieder ein nicht beheizter überhitzerteil nachgeschaltet, wobei die Strecke A'-B' gleich der Strecke A-B ist. Dann stellt die Fläche A', B', C , D' ebenfalls wieder die zusätzlich gespeicherte Wärmemenge dar. Man erkennt aber, daß jetzt diese Fläche wesentlich größer ist als im ersten Falle, d. h. daß bei gleichem Baustoff aufwand die Speichermöglichkeit wesentlich gesteigert ist. Hieraus wird gemäß der Erfindung die technische Regel abgeleitet, die Vergrößerung des Eisengewichtes zweckmäßig auf den letzten Teil der Überhitzerheizfläche zu beschränken. Oh diese Maßnahme in allen Fällen möglich ist, muß von Fall zu Fall entschieden werden. Es sind durchaus Fälle denkbar, in denen man aus baulichen Gründen gezwungen ist, sich mit einer kleineren Speicherung zu begnügen und diese dann entsprechend vom Üherhitzeraustritt entgegen der Strömungsrichtung des Dampfes nach innen zu verlegen.
• Die Anwendung eines urbeheizten überhitzerteiles als ausgleichende Speichermaßnahme sei nur als Beispiel erwähnt. Im allgemeinen wird man aus baulichen Gründen den hiermit verbundenen Aufwand nicht in Kauf nehmen wollen und wird dann zu anderen Mitteln greifen. Ein solches Mittel ist z. B. die Verwendung von Rohren von größerer `'Wandstärke, als sie rechnungsmäßig erforderlich wäre. Der durch diese Maßnahme mehr beanspruchte Räum ist so gering, daß er wohl in den meisten Fällen zur Verfügung gestellt werden kann. Eine andere Möglichkeit, die ebenfalls baulich günstig ist, besteht darin, den Überhitzer oder mindestens seinen letzten Teil in ein Gebiet geringerer Rauchgastemperatur zu verlegen, als nach üblichen Baugrundsätzen ausgenutzt würde. Daß sich hierdurch eine zusätzliche Speicherung ergibt, wird klar, wenn man berücksichtigt, daß man die für die Überhitzung des Dampfes benötigte Wärmemenge nur dann in diesem milden Temperaturgebiet übertragen kann, wenn man die Heizfläche entsprechend vergrößert und dadurch das Eisengewicht steigert.
• Die Maßnahme gemäß der Erfindung kann offensichtlich die Ursache der Temperaturschwankung nicht beseitigen, sondern nur ihre Auswirkung mindern. Man wird daher zweckmäßigerweise die Speicherung als Ergänzung zu den an sich bekannten Regeleinrichtungen ausnutzen, die zur Verringerung der Temperaturschwankungen des Heißdampfes dienen. Besonders zweckmäßig erscheint in diesem Zusammenhang die Regelung mit einer Nebenheizfläche die es gestattet, schon kurz nach Eintritt einer Beheizungsänderung die Störung des Gleichgewichtes zwischen Brennstoff und Wasser zu erkennen und durch einen Regelvorgang abzufangen. Im übrigen tritt eine Verkleinerung der Temperaturschwankungen auch dann ein, wenn man den letzten Teil der Überhitzerheizfläche in ein Gebiet sehr niedriger Rauchgastemperatur legt, wo also der Temperaturunterschied zwischen Rauchgas und Heißdampf nur gering ist. Denn dann verringert sich nach bekannten Gesetzen auch die Wärmeleistung dieses Überhitzerteiles.

Claims (6)

1. PATEN TANSI'RLI:HE: i. Anordnung zum Ausgleich von Temperatur-Schwankungen des Heißdampfes bei Zwangdurchlaufkesseln, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherfähigkeit des trberhitzers durch Einbau eines über die üblichen Berechnungsgrundlagen hinausgehenden Eisengewichtes vergrößert ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung des Eisengewichtes auf den letzten Teil der Überhitzerheizfläche beschränkt ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch Vberhitzerrohre größerer Wandstärke, als sie rechnungsmäßig erforderlich wären.
4. Anordnung nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzer oder mindestens sein letzter Teil in ein Gebiet geringerer Rauchgastemperatur verlegt ist, als nach den üblichen Baugrundsätzen ausgenutzt werden wurde. ,
5. 5. Anordnung nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben der vergrößerten Speicherfähigkeit des Überhitzers eine an sich bekannte Regeleinrichtung, z. B. unter Anwendung einer Nebenheizfläche, zur Verringerung der Temperaturschwankungen des Heißdampfes dient.
6. 6. Anordnung nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzer oder mindestens der Teil vergrößerter Speicherfähigkeit in ein Gebiet mit nur geringem Temperaturunterschied zwischen Rauchgas und überhitztem Dampf verlegt ist.