DE935189C

DE935189C - Steam generator with forced circulation

Info

Publication number: DE935189C
Application number: DEC2802A
Authority: DE
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1949-10-18
Filing date: 1950-09-30
Publication date: 1955-11-17

Description

Dampferzeuger mit Zwangumlauf Die Erfindung betriftt eine Schutzvorrichtung, in@be@onderc für Dampferzeuger, die ein Lberhitzen oder Durchbrennen von Rohren verhütet, durch die zu er_ützencle oder verdampfende Flüssig- h@_Il zii-kttl.lei.t. i ( = dei@jei_i;en Dampferzeugern, die auf elek- t:-i>cli L@etriebenc-i: Eisc?ibahr;lokomotive:i angeord- net U-erd#nn, um Dampf für die Wagenl)eheizung zu erzeu,cn, «-erden verhältnismäßig große Dampf- mun@-en mittel=, Zwan-umlauf des Wassers durch kohrschlarngen erzeugt. Wel-n der Notwendigkeit, ;r@@l:@e Dainpfinen-en in eii:cm Dampferzeuger zti erzi(-:e,i, (:er mit Rick;icht auf den ii= elektro- oder {lie=elei@kt@i@che:i Lokomotiven -nur \-erfügting ste- h@°dri: ,erii_en Raum von hoinpaktcr Barart ist, SAA die Wäiidc c es Feuerrahmes inne_ i mit direkt vt)i) d(-i- Feuerung erhitzten Rohren abgedeckt; diese liegen verhältn.istnälig dicht an der Flamme und enthalten jeweils verhältnismäßig geringe Wassermengen. Wenn die Wasserversorgung dieser Rohre ungenügend wird oder vollkommen ausbleibt, unterlicaen die Rohre infolgedessen der Gefahr, iiherhitzt zu werden oder durchzubrennen, so dal1 der Dampferzeu-cr unibrauchbar wird. Es sind bereits Sicherheitsvorrichtungen für Dampferzeuger vorgeschlagen worden, die auf Druckänderungen in denselben oder auf die Strö- mungsgeschwi.ndigkeit in den Rohren oder auf die jeweilige Temperatur ansprechen. Die letzterwähn- ter- sind besonders für solche Verdampfer geeignet, deren Rohre nur geringe Wassermenge enthaltcn. Bei derartigen, mit Zwangumlauf versehernen Dampferzeugern sind der Verbrennungshitze der Feuerung ausgesetzte rohrförmige, die Brennstott- zufuhr im Gefahrfall unterbrechende Wärmefühler vorgesehen.Steam generator with forced circulation The invention concerns a protective device, in @ be @ onderc for steam generators that overheat or pipe burnout prevented the liquid to be protected or evaporating h @ _Il zii-kttl.lei.t. i ( = dei @ jei_i; en steam generators that rely on elec- t: -i> cli L @ rittenc-i: Eisc? ibahr; locomotive: i angeord- net underground # nn to add steam for the car) heater produce relatively large steam mun @ -en means =, forced circulation of the water through Kohrschlarngen generated. Wel-n the need ; r @@ l: @e Dainpfinen-en in eii: cm steam generator zti erzi (-: e, i, (: he with Rick; icht on the ii = electro- or {lie = elei @ kt @ i @ che: i locomotives -only \ -added- h @ ° dri:, erii_en space is from hoinpaktcr Barart, SAA the Wäiidc c es Feuerrahmes inne_ i with directly vt) i) d (-i- furnace heated pipes covered; these are relatively close to the flame and each contain relatively minor Amounts of water. If the water supply this Pipes become insufficient or completely absent, As a result, the pipes are subject to the risk of To get overheated or burn through, so that 1 the steam generator becomes unusable. There are already safety devices for Steam generators have been proposed that work on Pressure changes in the same or on the flow ming speed in the pipes or on the address the respective temperature. The last mentioned ter- are particularly suitable for such vaporizers, the pipes of which contain only a small amount of water. With such, mistake with forced circulation Steam generators are the heat of combustion Tubular pipes exposed to firing, the fuel stoppers Interrupting heat sensors provided in the event of danger.

Der Erfindung gemäß ist das Rohr des Wärmefühlers bei Verwendung als an die Auslaßseite der Umlaufpumpe angeschlossene Nebenheizfläche, durch die nur eine Teilmenge des Umwälzwassers fließt, durch Einbau eines Ventils in das von der Auslaßseite der Umwälzpumpe zu dem Wärmefühler führende Verbindungsrohr zum Zweck des Nachprüfens der Wirksamkeit des Wärmefühlers absperrbar ausgebildet. Durch die Einschaltung des Wärmefühlers in einen Teilstrom, also nicht in den Hauptstrom des Umwälzwassers, wird der wesentliche Vorteil .erzielt, daß die Vorrichtung 2n ihrer Wirkung erheblich sensibler wird als bei den bekannten Vorrichtungen. Nur diese Einschaltung in .einen Nebenstrom ermöglicht es, durch Absperrung der zum Wärmeleiter führenden Rohrleitung die Wirksamkeit der Kontrollvorrichtung während des Betriebes zu prüfen. Eine derartige Prüfung von Zeit zu Zeit vorzunehmen, ist wesentlich, um im Gefahrfall die selbsttätige Abschaltung der Heizung zu sichern und damit eine Zerstörung der Gesamtapparatur mit Sicherheit zu verhüten.According to the invention is the tube of the heat sensor when used as auxiliary heating surface connected to the outlet side of the circulation pump through which only a subset of the circulating water flows through the installation of a valve in that of the Connection pipe leading to the outlet side of the circulation pump to the heat sensor for the purpose the checking of the effectiveness of the heat sensor designed to be lockable. Through the Activation of the heat sensor in a partial flow, i.e. not in the main flow of the Circulating water, the essential advantage is .erzielt that the device 2n their Effect is considerably more sensitive than with the known devices. Only this Switching on in .ein bypass flow makes it possible by shutting off the to the heat conductor leading pipeline the effectiveness of the control device during operation to consider. Carrying out such a check from time to time is essential: in order to ensure the automatic shutdown of the heating in the event of danger and thus a To prevent destruction of the entire apparatus with certainty.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.An embodiment of the invention is referred to below described on the drawings.

Fig. i ist ein senkrechter Schnitt in schematischer Form eines Dampferzeugers, der mit der der Erfindung entsprechenden Vorrichtung versehen ist; Fig. 2 ist ein Schema eines elektrischen Kontrollstromkreises.Fig. I is a vertical section in schematic form of a steam generator, which is provided with the device according to the invention; Fig. 2 is a Scheme of an electrical control circuit.

Der in Fig. i dargestellte Dampferzeuger weist einen U-förmigen Gaskanal auf; ein Schenkel desselben bildet einen Feuerraum io, der nach abwärts durch Ölbrenner i i befeuert wird. Der Feuerraum i o steht durch einen Auslaß 13 in seiner Innenwandung am unteren Ende derselben mit dem angrenzenden Berührungsraum 12 in Verbindung; vom oberen Ende des letzteren werden die Gase durch ein Ablaßrohr 14 abgeführt. Die Wände des Feuerraumnes io sind mit von der Feuerung direkt beheizten Dampferzeugungsflächen abgedeckt, die aus mehreren Dampf erzeugenden Rohrschlangen 21 bestehen, deren Windungen senkrecht übereinander im Abstand voneinander angeordnet sind, so daß sie einen im wesentlichen spiralförmigen Weg für den Flüssigkeitsstrom bilden. Die Rohrschlangen sind zur Versorgung mit Wasser an einen im wesentlichen U-förmigen Verteiler 25 angeschlossen; er verläuft entlang den äußeren Seiten des Berührungsraumes 12 am Kopf des rechteckig geformten Dampferzeugers am linken Ende desselben. Die verschiede-n:en Windungen der Rohrschlangen 21 besitzen Rippen 24, die die Zwischenräume zwischen den Rohrwindungen ausfüllen und feste Wände bilden, die den Feuerraum io umgeben. Die an der Innenseite des Feuerraumes i o gelegenen Rohr-Svz:ndungen bilden eine Wand, die den Feuerraum io vom Berührungsraum 12 trennt. jede zweite Windung der untersten Rohrschlange erstreckt sich in dien Berührungsraum 12 und liegt an deren äußeren Wänden, wie z. B. bei 23, an. Die Zwischenräume zwischen diesen Windungen bilden Öffnungen, die als Gasauslaß 13 dienen.The steam generator shown in Figure i has a U-shaped gas duct; one leg of the same forms a combustion chamber io, which is fired downwards by an oil burner ii. The combustion chamber io is connected to the adjoining contact chamber 12 through an outlet 13 in its inner wall at the lower end thereof; from the upper end of the latter the gases are discharged through a discharge pipe 14. The walls of the furnace are covered with steam generating surfaces directly heated by the furnace, which consist of several steam generating coils 21, the turns of which are arranged vertically one above the other at a distance from one another so that they form a substantially spiral path for the liquid flow. The coils are connected to a substantially U-shaped manifold 25 for the supply of water; it runs along the outer sides of the contact space 12 at the head of the rectangular shaped steam generator at the left end of the same. The various turns of the tube coils 21 have ribs 24 which fill the spaces between the tube turns and form solid walls which surround the combustion chamber. The pipe connections located on the inside of the combustion chamber 10 form a wall which separates the combustion chamber 10 from the contact chamber 12. every second turn of the lowermost pipe coil extends into the contact space 12 and lies on its outer walls, such as, for. B. at 23. The spaces between these turns form openings which serve as gas outlet 13 .

Die Dampferzeugungsfläche im Berührungsraum 12 besteht aus mehreren Rohrschlangen, von denen eine in Fig. i mit 3o bezeichnet Bist. jede besteht aus parallelen Rohrlängen, die durch Krümmer reihenweise für den Flüssigkeitsstrom sind. Die verschiedenen Rohrschlangen sind gleichfalls mit dem Verteiler 25 verbunden. Die Mischung von Dampf und Wasser aus allen direkt durch die Flamme und durch die Abgase beheizten Rohrschlangen wird in einen Sammler 26 geführt, von dem sie in die Dampfabscheidetrommel 28 mittels eines Rohres 27 geführt wird. Das abgeschiedene Wasser fließt durch das Fallrohr 2e, zum Einlaß der Umwälzpumpe 32, welche den Ver teil:er a5 durch Rohre 36, 37 speist.The steam generating surface in the contact space 12 consists of several Coiled tubes, one of which is labeled 3o in FIG. I. Each consists of parallel pipe lengths, which are in rows through bends for the liquid flow. The various coils are also connected to the manifold 25. The mixture of steam and water coming from all right through the flame and through the Exhaust gas heated coils is led into a collector 26, from which it is in the vapor separation drum 28 is guided by means of a pipe 27. The secluded Water flows through the downpipe 2e, to the inlet of the circulation pump 32, which the Ver part: it feeds a5 through pipes 36, 37.

Um die Dampferzeugungsrohre gegen Überhitzung zu schützen, ist einelektrischer Wärmefühler 4o vorgesehen, der in den Feuerraum in der Nähe der Brenner i i hineinreicht, so daß :er der dort herrschenden Temperatur ausgesetzt ist. Dieser Wärmefühler wird zweckmäßig aus hochwertigem Stahl hergestellt, um den hohen Temperaturen widerstehen zu können. In der dargestellten Ausführungsform besteht er aus einem sogenannten Fi@eldrohr, nämlich einem äußeren Rohr 41, das durch ein Rohr 42 -mit dem Rohr 36 verbunden ist. so daß Wasser von der Auslaßseite der Umwälzpumpe 32 her zufließen kann. Innerhalb des Rohres 41 befindet sich ein zweites Rohr 43, das von einem Punkt oberhalb des Bodens des erstgenannten Rohres sich aus dem entgegengesetzten Ende 44. heraus erstreckt und infolgedessen mit einem Rohr 45 verbunden ist. Das Rohr 45 leitet das durch den Wärmefühler 40 fließende Wasser ab, beispielsweise durch Verbindung des Rohres 45 mit dem Sammler 26. Innerhalb des Wärmefühlers 40, und zwar derart, daß es der Temperatur des durch das Rohr fließenden Wassers ausgesetzt ist, ist ein Thermoelement 50 angeordnet, das mit einem Schalter 53 zusammenwirkt und so ,angeordnet ist, daß es einen elektrischen Stromkreis 64, 65 (Fig. 2) öffnen kann, der die Tätigkeit der Brennstoffpumpe für den Brenner i i steuert. Dieses öffnen erfolgt, wenn die Temperatur im Wärmefühler 40 einen vorbestimmten Wert überschreitet.In order to protect the steam generating tubes against overheating, an electrical heat sensor 4o is provided which extends into the furnace near the burner ii so that: it is exposed to the temperature prevailing there. This heat sensor is expediently made of high quality steel in order to be able to withstand the high temperatures. In the embodiment shown, it consists of what is known as a fi @ eld pipe, namely an outer pipe 41 which is connected to the pipe 36 by a pipe 42. so that water can flow in from the outlet side of the circulation pump 32. Inside the tube 41 is a second tube 43 which extends from a point above the bottom of the first-mentioned tube out of the opposite end 44 and is consequently connected to a tube 45. The tube 45 diverts the water flowing through the heat sensor 40, for example by connecting the tube 45 to the collector 26. Inside the heat sensor 40, in such a way that it is exposed to the temperature of the water flowing through the tube, is a thermocouple 50 arranged, which cooperates with a switch 53 and is arranged so that it can open an electrical circuit 64, 65 (Fig. 2) which controls the operation of the fuel pump for the burner ii. This opening takes place when the temperature in the heat sensor 40 exceeds a predetermined value.

In Fig. 2 ist ein hydraulischer Wärmefühler 62 anggedeutet, der, wenn in seinem Fühlrohr 59 ein Überdruck entsteht und infolgedessen der Balg 6o sich ausdehnt, den Schalter 63 des Stromkreises 64, 65 öffnet. Dieser Stromkreis steuert den Motor 66 der Brennstoffpumpe 67.In Fig. 2, a hydraulic heat sensor 62 is indicated which, if an overpressure arises in its sensing tube 59 and, as a result, the bellows 6o itself extends, the switch 63 of the circuit 64, 65 opens. This circuit controls the motor 66 of the fuel pump 67.

Die Kontakte des Schalters 53 sind in dem Stromkreis 6:1, 65 angeordnet, so daß, wenn das Thermoelem@ent 5o auf überhöhte Temperatur innerhalb des Wärmefühlers 40 anspricht, der Schaltergeöffnet wird und damit die Brennstoffpumpe ausgeschaltet wird.The contacts of switch 53 are arranged in circuit 6: 1, 65, so that when the thermocouple @ ent 5o to excessive temperature within the heat sensor 40 responds, the switch is opened and thus the fuel pump is switched off will.

Der Wärmefühler ist der Feuerungshitze ausgesetzt, so daß selbst bei geringer Belastung eine genügend große Wärmeaufnahme gesichert ist. Die Strömungsbedingungen und das Ausmaß der Wä rmeautnahme für den Wärmefühlerkreislauf k(*ii:::en berechnet werden, so dal3 ein erheblicher @j-asserumlauf Herrscht, wenn die Bedingungen nor- inA sind. Wenn jedoch der Dampferzeuger beginnt trocken zu laufen, läuft der Wärmefühler zuerst trocken. Der Wärmefühler ist so eingestellt, dala jede Erhitzung dieses Wärrnefühlerkreislaufes über Noi-in,il ein @-@llnen des Schalters 5; bewirkt. Das 1@ohi" ,l= ist zwischen dem Auslab der C-m- tvüizpumpe dem Wärniefühlcr.Yo mit einen. Al>sperrvei@.ti: @7 versehen. das die Prüfung des @Värmetü'.ilers rhne Stillegen des Dampferzeugers gestattet. Bisher wurden Sicherheitsvorrichtungen, die durch Druck oder die Wasserströmung betätigt wurden, oft bevorzugt, weil ihre Arbeitsweise auch während der Tätigkeit des Generators geprüft wer- den mit mit anderen Worten: bei solchen Vor- richtuiigen ist es nicht notwendig, das Speisewasser abzusperren Lind den Dampferzeuger trocken laufen zu lassen tim das Ansprechen der Drucksicherheits- S'@@r"riclllta:. wie sie `beispielsweise bei 6o ange- deutet ist, zu prüfen. Diese Prüfung konnte einfach durch ti;i-r.en eines Prüfventils ausgeführt werden, das in einer Abilul:@leitung vorgesehen ist, die ge- iiiigencl Wasser aus dem Dampferzeuger abführt, um so ummittelbar geminderten Druck oder Strö- mung zu erzeugen entsprechend denjenigen, die bei Gefahr auftreten. Eine durch Temperatur betätigte Sicherheitsvorrichtung ist früher nicht als wün- schenswe_"t angesehen worden wegen der Schwierig- keiten-, die beim Prüfen der ZVirltung der auf Wärme ansprechenden Vorrichtung auftraten, solange der I)2impfurzeliger unter normalen Bedingungen arbeitete. Bei Anwendung des Wärmefühlers 1o gemäf@ vorliegender Erfindung. dem ein Teil des durch den Dampferzeuger umlaufenden Wassers vor. der L`mwälzpumpe zugeführt wird, ist dauernder Schutz" gesichert. und es ist auch durch Schließen des Ventils .17 möglich, eine ausreichende Prüfung der Sicherheitsvorrichtung ohne Abschaltung des Dampferzeugers zu erzielen, sogar ohne dah die normale Wirkungsweise des Dampferzeugers unter- brochen wird. Bei Schliefren des Ventils 4.7 findet eire Cbererwärmung des Wärmefühlerkreises statt. und die auf Wärme ansprechende Vorrichtung 50" 5; tritt damit in Tätigkeit. The heat sensor is exposed to the heat of the furnace, so that a sufficiently large amount of heat is absorbed even when the load is low. The flow conditions and the extent of the Heat acceptance for the heat sensor circuit k (* ii ::: en are calculated, so that a considerable @ j-asserumlauf Applies if the conditions are normal inA are. However, when the steam generator starts to run dry, the heat sensor runs first dry. The heat sensor is set so that any heating of this heat sensor circuit over Noi-in, il a switch 5; causes. The 1 @ ohi ", l = is between the output of the Cm- tvüizpump the heat sensor yo with one. Al> sperrvei @ .ti: @ 7 provided. the exam of the @ Värmetü'.ilers without shutdown of the steam generator allowed. Previously, safety devices that actuated by pressure or the flow of water were, often preferred, because of their way of working too be checked while the generator is in operation in other words: with such prerequisites It is not necessary to correct the feed water shut off and run the steam generator dry to let tim the response of the pressure safety S '@@ r "riclllta :. as it` e.g. suggests is to consider. This exam could be easy be carried out by ti; ir.en of a test valve, that is provided in an Abilul: @line, the iii drains water from the steam generator, the immediately reduced pressure or flow generation corresponding to those at Danger occur. One operated by temperature Safety device is not earlier than desirable has been viewed poorly because of the difficulty that when checking the circulation of the for heat responding device occurred as long as the I) 2-rooted under normal conditions worked. When using the heat sensor 1o according to the present invention. which is part of the circulating water through the steam generator. the circulating pump is more permanent Protection "secured. And it is also through closing of valve .17 possible, a sufficient test the safety device without switching off the To achieve the steam generator, even without the normal mode of operation of the steam generator is broken. When the valve is closed, 4.7 takes place The heat sensor circuit is overheated. and heat responsive device 50 " 5; comes into action.

Claims

PATENT CLAIM: Steam generator with forced circulation and with one of the combustion heat of the furnace set tubular, the fuel supply in the Case of danger. interrupting heat sensor, marked by. that the pipe i, li) des Heat sensor (4o) when used as an Output side of the L "circulating pump (d2: r connected closed auxiliary heating surface through which only one Part of the circulating water flows through builds a valve (47) in the outlet side of the circulation pump to the heat sensor leading connecting pipe (42) for the purpose of Check the effectiveness of the heat sensor Is designed to be lockable.

Referred publications: German patents \ r. 661 = 35,656 -h12 712; L'SA. Patent Nos. 1 9 i 1 o66, i 9b-1; 93-