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Einrichtung für Dampfkessel-Entschlammungsanlagen Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung für Dampfkessel - Entschlammungsanlagen, in deren Entschlammungsleitungen
vor und/oder hinter dem Abschlammorgan ein oder je ein Pufferraum nach Art eines
Windkessels vorgesehen ist, wobei der vor dem Abschlammorgan im Innern des Dampfkessels
vorgesehene Pufferraum erfindungsgemäß oberhalb des höchsten Wasserstandes im Kessel
angeordnet ist.
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Bei Entschlammungsanlagen für Dampfkessel treten leicht Störungen
und Beschädigungen durch \Vasserschläge auf, wenn dem Abschlammorgan eine Rohrleitung
vorgeschaltet ist und das Abschlammorgan nach dem Öffnen plötzlich geschlossen wird.
Das plötzliche Schließen des Abschlammorgans bewirkt den Wasserschlag und damit
einen starken Druckanstieg in der Rohrleiteng, der zur Zerstörung der Rohrleitung
und des Abschlammorgans führen kann.. Um diese Wasserschläge zu vermeiden, hat man
bereits vorgeschlagen,die Geschwindigkeit in derAbschlammleitung von vornherein
zu begrenzen, jedoch hat diese Maßnahme den Nachteil, daß der Schlamm dann weniger
vollkommen in die Eintrittsöffnung der Abschlammleitung hineingerissen wird.
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Bekannt ist auch bereits, in der Abschlammleitung unmittelbar vor
und/oder hinter dem Abschlammorgan einen bzw. je einen Pufferraum nach Art eines
Windkessels vorzusehen. Der oder die Pufferräume dienen dazu, die Idnetische Energie
zunächst aufzuspeichern und dann wieder freizugeben, wobei die frei werdende Energie
des Pufferraumes vor dem Abschlammorgan ein Rückströmen des Wassers zu der Ansaugstelle
hervorrufen
soll. Damit soll erreicht werden, daß enge Eintrittsöffnungen
und Düsen in der Rohrleitung von Schmutz freigespült werden, und entsprechend diesem
Zweck ist der Pufferraum dann auch bevorzugt in der Nähe der Öffnung angeordnet,
durch die das schlammhaltige Wasser in die Rohrleitung eintritt, also im unteren
Teil des Kessels. Der Pufferraum bewirkt darüber hinaus die Unschädlichmachung gegebenenfalls
auftretender Wasserschläge in der Weise, daß das schlagartig eintretende Schlammwasser
im Pufferraum ein kompressibles Medium, beispielsweise Dampf oder Luft, zusammenpreßt,
wobei die kinetische Energie des strömenden Wassers vernichtet wird. Voraussetzung
hierfür ist jedoch, daß stets ein genügend großes Dampfpolster in dem Pufferraum
vorhanden ist. Da die Pufferräume bei den bisher bekannten Einrichtungen dieser
Art aber im unteren Teil des Dampfkessels angeordnet sind, ist nicht gewährleistet,
daß nach längerer Betriebszeit die ursprünglich im Pufferraum enthaltene Luft oder
Gase hierin noch enthalten sind. Dieselben können vielmehr vom Wasser absorbiert
oder aber beim Abschlämmen allmählich mit `herausgerissen sein. Es werden zwar beim
Abschlammvorgang infolge der hohen Wassergeschwindigkeit und der entsprechenden
Druckabsenkung in der Entschlammungsleitung durch Nachverdampfung Dampfblasen entstehen,
doch kann nicht damit gerechnet werden, daß diese Dampfblasen während des jeweils
nur wenige Sekunden dauernden Abschlämmens in solchem Umfang in den Pufferraum gelangen,
daß ein genügend großes Dampfpolster zur wirkungsvollen Stoßdämpfung entsteht.
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Die den bisher bekannten Einrichtungen dieser Art anhaftenden Nachteile
zu beseitigen, ist die Aufgabe der Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der in an sich
bekannter Weise im Innern des Dampfkessels vor dem Abschlammorgan vorgesehene Pufferraum
oberhalb des höchsten Wasserstandes im Kessel angeordnet ist. Das nach dem Abschlämmen
im Pufferraum evtl. verbleibende Wasser steht dann entsprechend der vom Pufferraum
bis zum Kesselwasserspiegel reichenden Wassersäule unter einem etwas niedrigeren
Druck, a!ls der Temperatur des -den Pufferraum umgebenden Dampfes entspricht. Das
Wasser im Pufferraum verdampft demzufdl!ge, und es kann mit absoluter Sicherheit
damit gerechnet werden, daß das erforderliche stoßdämpfende Luft- oder Dampfpolster
somit im Pufferraum stets zur Verfügung steht.
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Sind mehrere bevorzugt in der Nähe des Kesselbodens beginnende Entschlammungsleitungen
innerhalb des Kessels vorgesehen, so werden zwei oder mehrere derselben nach einem
weiteren Erfindungsgedanken zweckmäßig im oberen Teil des Kessels zu einer gemeinsamen
Leitung vereinigt, an die der für alle in der gemeinsamen Leitung vereinigten Entschlammungsleitungen
wirksam werdende innerhalb des Kessels oberhalb des höchsten Wasserstandes liegende
Pufferraum angeschlossen ist. Die gemeinsame Leitung führt dann aus dem Kessel heraus
zum Abschlammorgan. Auf diese Weise wird für zwei oder mehrere der Entschlammungsleitungen
nur jeweils ein Pufferraum benötigt.
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Ein auch bei längerer Betriebszeit unbedingt zuverlässiges, schädliche
Wasserschläge auffangendes Wirksamwerden des Pufferraumes kann nach einem weiteren
Erfindungsgedanken auch dadurch erreicht werden, daß derselbe mit einem feder-,
druck- oder gewichtsbelasteten Kolben, Membran od. dgl. ausgerüstet ist. Tritt ein
Wasserschlag auf, so weicht der Kolben unter Überwindung der ihn belastenden Kräfte,
die im normalen Betrieb dem Kesseldruck das Gleichgewicht halten, zurück. Die kinetische
Energie wird hierdurch aufgefangen und unschädlich gemacht. Es ist leicht einzusehen,
daß auch bei längster Betriebszeit diese Anordnung stets eine einwandfreie, zuverlässige
Stoßdämpfung im Pufferraum gewährleistet.
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Am Pufferraum oder als Ersatz des Pufferraumes 'kann nach einem weiteren
Erfindungsgedanken auch ein feder-, druck- oder gewichtsbelastetes Überdruckventil
vorgesehen sein, wobei das aus dem Überdruckventil austretende Wasser zweckmäßig
in den Dampfkessel zurückgeleitet wird. Auch diese Anordnung gewährleistet auch
bei längster Betriebszeit stets eine einwandfreie, zuverlässige Stoßdämpfung und
Unschädlichkeitmachung auftretender Wasserschläge.
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Zweckmäßig sind nach einem weiteren Erfindungsgedanken die Eintrittsenden
der Abschlammleitungen im Kessel - insbesondere bei vertikalen oder annähernd vertikalen
Abschlammleitungen -mit j e einem oder mehreren kurzen, krümmerartigen Rohransätzen
versehen, die bevorzugt so gebogen sind, daß die Achsen der Eintrittsöffnungen derselben
parallel oder annähernd parallel zum Kesselboden verlaufen. Die vertikalen oder
annähernd vertikalen Abschlammleitungen sind vorteilhaft im Innern des Kessels in
der Nähe der äußeren Ecken desselben angeordnet, wobei von den krümmerartigen Rohransätzen
je einer parallel oder annähernd parallel zur Stirnwand von Kessel und Feuerraum
und je ein zweiter parallel oder annähernd parallel zur Seitenwand von Kessel und
Feuerraum verläuft. Die krümmerartigen Rohransätze bewirken durch ihre etwa rechtwinklige
Abwidklung einen gewissen Widerstand, der die Beschleunigung des Wassers hemmt,
so daß die Auswirkung eines Wasserschlages im Pufferraum um so leichter ausgeglichen
werden 'ann. Daß die krümmerartigen Rohransätze gleichzeitig darüber hinaus, dadurch,
d.aß dieselben bei dieser Anordnung mit den Achsen der Eintrittsöffnungen auf die
Stellen größter Schlammansammlungen hinweisen, .eine vollkommene Entschlammung begünstigen,
ist ein weiterer zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Querschnitt durch einen Kessel mit der Entschlammungsanlage,
r.
Abb.2 einen Teil des Grundrisses des Kessels der Abb. i, Abb.
3 einen Pufferraum mit feder- bzw. gewichtsbelastetem Kolben, Abb. d. einen Pufferraum
mit Überdruckventil. Bei dem in den Abb. i und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind mehrere Abschlammleitungen 7 innerhalb des Kessels i vorgesehen, die in der
Nähe des Kesselbodens beginnen und im oberen Teil des Kessels zu einer gemeinsamen
Leitung 8 vereinigt sind. Im oberen Teil des Kesselinnern oberhalb der Wasserlinie
bei höchstem Wasserstand ist der Pufferraum 5 angeordnet, der mit Luft gefüllt ist
und über eine Abzweigleitung q. mit der gemeinsamen Leitung 8, die aus dem Kessel
i heraus zum Abschlammorgan 3 führt, in Verbindung steht. Der Pufferraum 5 wird
also ständig von Dampf umspült, nimmt somit auch die Dampftemperatur an und läßt,
da über die Abschlammleitungen 7, 8 ein Druckausgleich mit dem Kesselinnern erfolgt,
in seinem Innern nur Wasser in Dampfform bestehen. Ein ständig einwandfreies, zuverlässig
stoßdämpfendes Polster im Pufferraum 5 ist somit gewährleistet.
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Um das Auffangen und Unschädlichmachen der Wasserschläge im Pufferraum
5 zu begünstigen, sind die Eintrittsenden der im Innern des Kessels vertikal in
der Nähe der äußeren Ecken desselben angeordneten Abschlammleitungen 7 mit je zwei
kurzen, bevorzugt um etwa 9o° abgebogenen und zueinander im Winkel von etwa 9o°
stehenden krümmerartigen Rohransätzen i i versehen, von denen je einer parallel
zur Stirnwand von Kessel i und Feuerraum 1 2 und der zweite parallel zur Seitenwand
von Kessel i und Feuerraum 12 verläuft. Das schlammhaltige Wasser tritt durch die
Eintrittsöffnungen der krümmerartigen Rohr-<<nsätze i i, deren Eintrittsöffnungsachsen
parallel oder annähernd parallel zum Kesselboden verlaufen, in die Abschlainmleitungen
7 ein, wobei die Eintrittsöffnungen der 'krümmerartigen Rohransätze i i dahin gerichtet
sind, wo insbesondere eine Bildung von Schlammansammlungen im Kessel i stattfindet.
Neben der Begünstigung des Auffangens und der Unschädlichmachung der Wasserschläge
im Pufferraum 5 wird auf diese t-#'eise auch die Abschlammung vorteilhaft begünstigt,
so daß eine vollkommene Entschlammung stattfindet.
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In der Abb. 3 ist ein Pufferraum 5 dargestellt, der mit einem feder-
oder gewichtsbelasteten Kolben 6 versehen ist. Statt des Kolbens 6 kann auch eine
Membran od. dgl, und statt der Feder- oder Gewichtsbelastung auch eine nachgiebige
Belastung durch Druck, beispielsweise Preßluft, in Anwendung kommen. Bei dem gemäß
Abb.3 ausgebildeten Pufferraum 5 ist das Vorhandensein eines kompressiblen Luft-
oder Dampfpolsters im Pufferraum nicht erforderlich, und kann dieser Pufferraum
demzufolge auch außerhalb des Kessels i und auch unterhalb des höchsten Wasserstandes
im Kessel i angeordnet sein, ohne daß seine zuverlässige Wirksamwerdung beeinträchtigt
wird. Tritt ein Wasserschlag auf, so weicht der Kolben 6 unter Überwindung der ihn
belastenden Kräfte, die im normalen Betrieb dem Kesseldruck das Gleichgewicht halten,
aus, wodurch der in der Rohrleitung 8 ansteigende Druck aufgefangen und unschädlich
gemacht wird.
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Der Pufferraum 5 'kann, wie Abb. 4. zeigt, zusätzlich auch mit einem
federbelasteten Überdruckventil 9 versehen sein, wobei die Federbelastung auch durch
eine Gewichts- oder Druckbelastung ersetzt sein kann. Bei zweckmäßig gewählter Größe
kann dieses Überdruckventil 9 den Pufferraum 5 vollständig ersetzen. Tritt bei einem
Wasserschlag Wasser aus der Rohrleitung 8 mit hohem Druck: in den Pufferraum 5 ein,
so öffnet sich das Überdruckventil 9 unter Überwindung seiner Feder-, Gewichts-
oder Druckbelastung und ermöglicht ein Ausströmen des Wassers, wobei sich dieses
von dem durch den Wasserschlag erzeugten überhöhten Druck entspannt. Das über das
Überdruckventil 9 ausströmende Wasser wird durch die an das Überdruckventil angeschlossene
Leitung io abgeleitet und zweckmäßig dem Dampfkessel i wieder zugeführt. Ist der
Pufferraum 5 mit dem Überdruckventil 9 im Innern des Dampfkessels angeordnet, so
erübrigt sich die Leitung io. Das Wasser tritt dann bei Auftreten eines Wasserschlages
in der Rohrleitung 8 nach Öffnen des Überdruckventils 9 unmittelbar wieder in den
Dampfkessel i zurück. Da der mit einem überdruckventil9 ausgerüstete Pufferraum
5 ein'kompressibles Luft- oder Dampfpolster zum Auffangen des Überdruckes bei Wasserschlägen
nicht enthalten braucht, !kann der Pufferraum 5 mit dem Überdruckventil 9 ohne Beeinträchtigung
der Wirksamkeit auch außerhalb des Dampfkessels i angeordnet sein.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist, wie leicht einzusehen ist, nicht
auf Dampfkessel-Entschlammungsanlagen beschränkt, sie kann vielmehr in gleicher
Weise auch bei ähnlichen Anlagen, beispielsweise Dampfkessel - Abschäumanlagen,
Anwendung finden.