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Heißdampfkühler Die Erfindung betrifft einen Heißdampfkühler, bei
dein als Kühlmittel Speisewasser oder Wasser des Kesselkreislaufs verwendet wird,
wobei die Kühlelemente in einen beheizten Teil der Kesselanlage eingebaut sind.
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Es ist bekannt, Kessel- und Speisewasser auf die verschiedensten Arten
zur Kühlung des Heißdampfes heranzuziehen, insbesondere wurden bisher die dampfdurchströmten
Kühlrohrschlangen bzw. Schlangenbündel zumeist in besondere -,wasserdurchströmte
Druckbehälter, insbesondere in die Kesseltrommel selbst, eingebaut. Bei dieser Ausführung
ergab es sich darin gelegentlich auch, insbesondere bei älteren Flammrohr- und Rauchrohrkesseln,
<laß diese wassergefüllten Behälter außen von den Rauchgasen beheizt wurden.
Alle diese Bauarten haben jedoch den Nachteil, daß entweder bedeutende Kosten für
den besonderen Druckbehälter entstehen. oder daß eine Reinigung, Beobachtung und
Reparatur der Kühlschlangen in der ohnehin schon durch Einbauten beengten Kesseltrommel
praktisch unmöglich sind.
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Andererseits wurde auch schon vorgeschlagen. mehrere Heißdampf und
Kühlwasser führende Rohre im Gesamtquerschnitt etwa mittels starker Längsschweißen
oder durch Ausformung in einem Stück miteinander fest zu verbinden. Man versprach
sich hierdurch die Entstehung sogenannter Wärmebrücken, die aus dem Schweißmaterial
oder dein Rohrwerkstoff selbst bestehen und die bei der vorgesehenen ßeheizung dieser
kombinierten Rohre von außen her einen erhöhten inneren Wärmeaustausch zwischen
Dampf und Wasser bewirken. Bei dieser Konstruktion wird jedoch durch die sich ergebende
Starrheit des ganzen Wandungssystems eine Rißbildung außerordentlich begünstigt
und der angestrebte Temperaturausgleich eher unterbunden als gefördert.
Gemäß
der Erfindung wird vorgeschlagen, die voin Heißdampf durchströmten Kühlrohre in
wasserdurchflossene, gleichmäßig über die Breite des Rauchgasstroms verteilte und
von ihm beheizte Rohre des Vorwärmers bzw. Vorverdampfers oder der Kesselsiederohre
so einzubauen, daß sie allseitig vom Wasser frei umflossen sind. Die Rohrdurchmesser
der Elemente sind jeweils abhängig von der einzubauenden erforderlichen Kühlfläche
bzw. von dem zu wählenden Dampfquerschnitt der Mühlrohre. Die Schaltung der erfindungsgemäßen
Kühlelemente kann in bekannter Weise erfolgen. Wenn man sie zwischen zwei Überhitzer
schaltet, wird es zweckmäßig sein, die Regulierung der Dampftemperatur durch den
an sich bekannten Einbau eines Dreiwegschiebers vorzunehmen, mit dessen Hilfe der
Dampf je nach der erforderlichen Kühlung mehr oder weniger durch die Kühlfläche
geleitet wird. Die dem Heißdampf entzogene Wärme wird auf diese Weise dem Kesselspeisewasser
im Vorn-ärmer bzw. Vorverdampfer und somit unmittelbar dem Kessel zugeführt.
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Man hat mit der erfindungsgemäßen Einrichtung die Möglichkeit, auch
mit Speisewasser von Eintrittstemperatur zu kühlen, wenn man die erforderliche Wärmeaustauschfläche
möglichst klein halten will. In diesem Fall ist es aber zweckmäßig, den gekühlten
Heißdampf nach seinem Austritt aus den Kühlrohren durch eine mit Körpern großer
Oberfläche ausgefüllte Einrichtung zu leiten, wie sie bei bekannten Einspritzkühlern
verwendet wird. Man erreicht auf diese Weise die Wiederverdampfung von Kondensat,
welches sich im Heißdampfstrom beim Durchgang durch die sehr kalten Kühlelemente
unter Umständen gebildet hat.
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In vielen Fällen wird es aber nicht zweckmäßig sein, die erfindungsgemäßen
Heißdampfkühlelemente in einen Bereich niedriger Speisewassertemperatur im Vorwärmer
bzw. Vorverdampfer einzubauen, denn man ist bestrebt, die Strömungsgeschwindigkeit
des Wassers, insbesondere in Vorverdampfern, innerhalb gewisser Grenzen zuhalten.
Die Strömungsgeschwindigkeit nimmt aber mit einer stärkeren Kühlung im Vorverdampfer
zu. Führt man daher dem Speisewasser durch den Heißdampf bereits eine verhältnismäßig
große Wärmemenge zu, bevor es den Vorverdampfer im wesentlichen durchströmt hat,
so wäre man genötigt, die aus den Kesselabgasen wärmeaufnehmende Vorverdampferfläche
, entsprechend zu verkleinern und demgemäß die eigentliche Kesselheizfläche zu vergrößern,
wenn man keine Wirkungsgradverschlechterung in Kauf nehmen will. Eine Verkleinerung
der Vorverdampferheizfläche und entsprechende Vergrößerung der Kesselheizfläche
ist aber meistens unerwünscht.
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Im weiteren Ausbau der Erfindung ergibt sich infolgedessen, daß es
zweckmäßig ist, die erfindungsgemäßen Kühlelemente in den letzten Teil des Vorverdampfers
einzubauen. Das Speisewasser hat an dieser Stelle bereits annähernd Sattdampfteniperatur,
so daß Kondensationserscheinungen in den Kühlelementen praktisch genau so vermieden
werden, als wenn mau ein Kühlmittel mit Sattdampftemperatur anwendet.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß für den Heißdampfkühler
kein wesentlicher Raumbedarf entsteht, (la die erfindungsgemäßen Kühlelemente gleichzeitig
rauchgasbeheizte Heizflächen und Heißdampfkühlflächen darstellen. Durch Unterteilung
in Rohrelemente von geringem Durch-'inesser ergeben sich geringe blaterialwandstärken,
die die Anwendung der Erfindung besonders bei hohem Druck geeignet machen.
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Man kann natürlich auch die erfindungsgemäßen Kühlelemente beispielsweise
räumlich am Vorverdampferende einbauen und trotzdem so schalten, daß zur Kühlring
Speisewasser finit niedriger Temperatur ganz oder teilweise hindurchfließt, ebenso
wie man die Elemente r<iuinlich an irgendeiner anderen Stelle in den Vorwärnier
oder Vorverdampfer einbauen kann und Speisewasser mit höchster Temperatur hindurchleitet.
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Die sinngemäße Anwendung der Erfindung ist auch dadurch möglich, (laß
man die erfindungsgemäßen Kühlelemente statt in den Vorwärmer bzw. Vorverdampfer
innerhalb der beheizten Kesselheizfläche einbaut. Hierbei ergibt sich noch -der
besondere Vorteil, daß die ain weitesten außen liegenden Rohre, insbesondere bei
sehr langen Feuerräumen, zusätzlich aufgeheizt werden können, was zur Vermeidung
der sonst vielfach auftretenden Umlaufstörungen 1>eiträ gt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Abb. i und 2 zeigen zwei _@usführungsmöglichkeiten im Schema, wobei
in -1b. 2 die Anordnung der die Kühlrohre aufnehmenden Elemente so getroffen ist,
daß diese zum Tragen der Decke benutzt werden kann.
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Einen Schnitt nach der Linie A-B der Abb. i durch ein Kühlelement
zeigt die Abb. 3.
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In den letzten Teil des vom Speisewasser durchflossenen, im Heizgasstrom
liegenden Vorverdampfers i sind erfindungsgemäße Kühlelemente.2 eingebaut, in welchen
sich die heißdampfdurchströmten Kühlrohre 3 befinden, die, wie aus Abb. 3 hervorgeht,
mit Rücksicht auf die auftretenden Wärmespannungen wellenf<ii-inig ausgeführt
sind.
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Abb.2 -zeigt eine Ausführungsform, in der die erfindungsgemäßen Kühlelemente
? zum Tragen der Decke q herangezogen werden. Das aus dem normal ausgebildeten Vorverdampferteil
i austretende Speisewasser tritt bei 3 in die Kühlelemente 2 ein, verläßt sie bei
6 und wird durch die Leitung 7 der Obertrommel des Kessels -zugeführt. Der von der
ersten Gruppe des Vberhitzers kommende Heißdampf gelangt durch die Zuführungsleitung
8 in die Kühlelemente 2 und wird nach Durchströmen derselben bei .9 in die nächste
Pberhitzergruppe io eingeführt.