DE947973C

DE947973C - Method and device for converting superheated steam into dry, saturated steam

Info

Publication number: DE947973C
Application number: DEA18638A
Authority: DE
Inventors: Herman Sigurd Andersson; Peter Edvin Winning
Original assignee: Calor & Sjoegren AB
Current assignee: Calor & Sjoegren AB
Priority date: 1952-12-04
Filing date: 1953-08-23
Publication date: 1956-08-23

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung von überhitztem Dampf in trockengesättigten Dampf Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung von überhitztem Dampf in trockengesättigten Dampf, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß überhitzter Dampf nach Durchströmen einer Kühleinrichtung mit dem in der Kühleinrichtung durch Wärmeabgabe des überhitzten Dampfes erzeugten Frischdampf gemischt wird.Method and device for converting superheated steam into Dry saturated steam The invention relates to a method and an apparatus for the conversion of superheated steam into dry saturated steam, which thereby is characterized in that superheated steam after flowing through a cooling device with that generated in the cooling device by the release of heat from the superheated steam Live steam is mixed.

Bereits bekannte Dampfumwandlertypen gehören zum Wasserzerstäubertyp und weisen daher bedeutende Mängel auf. In diesen Umwandlern gewinnt man einen überhitzten Dampf, der mit schwebenden Wasserpartikeln oder in extremen Fällen mit Wasserschaum angefüllt ist. Bei einem derartigen Dampf ist es nicht möglich, Temperaturschwankungen zu messen, da die vom Thermometer abzulesenden Grade entweder die Temperatur des Wassers oder des Dampfes oder eine Mischung von beiden sein kann. Mit demselben grundlegenden Fehler ist natürlich auch die Vorrichtung behaftet, welche die Wassereinspritzung regulieren soll. Sie muß wenigstens 2o bis 30° über dem Meßpunkt eingestellt werden, um der Gefahr zu entgehen, daß das ganze Dampfsystem mit Wasser angefüllt wird. Dabei muß man auch bei normalem Betrieb mit ebenso großen Schwankungen nach oben rechnen. Das Einstellen ist dem Zufall .überlassen, auch wenn man empfindliche und Präzisions-Temperaturmeßgeräte benutzt. Es nutzt daher auch nichts, diese Impulsgeräte und Thermometer a'bzusc'hirmen, denn die Schirme werden ja mit Wasser bespritzt, was . Kälteausstrahlung auf -die Instrumente zur Folge hat, wobei diese gleichzeitig den Kontakt mit dem ausströmenden Medium verlieren.Well-known types of steam converters belong to the water atomizer type and therefore have significant shortcomings. In these converters you get an overheated one Steam, the one with floating water particles or in extreme cases with water foam is filled. With such a steam it is not possible for temperature fluctuations measured as the degrees read by the thermometer are either the temperature of the Water or steam or a mixture of both. With the same The device that injects water is of course also fundamentally flawed should regulate. It must be at least 2o to 30 ° above the measuring point set to avoid the danger of the whole steam system being filled with water will. You have to follow up with just as large fluctuations even during normal operation calculate above. The setting is left to chance, even if you are sensitive and precision temperature measuring devices are used. It is therefore of no use, these pulse devices and a'bzusc'hirming thermometer, because the umbrellas are splashed with water, What . Radiation of cold on -the instruments, with this at the same time lose contact with the escaping medium.

Die Wasserzerstäuberumwandler können aus diesen Gründen nicht auf befriedigende Weise funktionieren. Sie verursachen dauernde Brennstoffverluste durch die Wassermengen, die unnötigerweise aus den Leitungen und den Maschinen des ausgedehnten Leitungssystems abgeleitet werden müssen, wobei man bei langen Dampfleitungen auch mit dem Bruch .der Leitungen und Armaturen wegen der übermäßigen Länge rechnen muß.The water atomizer converters cannot operate for these reasons work in a satisfactory way. They cause constant fuel losses the amounts of water that are unnecessarily drawn from the pipes and machines of the sprawling Pipe system must be derived, whereby one also with long steam pipes The lines and fittings will break because of the excessive length.

Eine vorzugsweise verwendete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht in einer Kühlvorrichtung für den überhitzten Dampf, welche von einer in einem Behälter eingeschlossenen Kühlflüssigkeit umspült wird, wobei der Behälter mit einem Dampfdom versehen ist, der eine Ablaßleitung aufweist, die mit der an. den Kühler angeschlossenen Abdampfleitung, welche den nunmehr abgekühlten Heißdampf ableitet, in Verbindung steht.A device which is preferably used for carrying out the method consists of a cooling device for the superheated steam, which is supplied by an in a container enclosed cooling liquid is washed around, wherein the container is provided with a steam dome, which has a drain line which is connected to the. the cooler connected exhaust steam line, which the now cooled superheated steam derives, communicates.

Die Kühlvorrichtung ist dabei -sa dimens-ioniert, daß der überhitzte Dampf bis an die Grenze des Sättigungspunktes abgekühlt wird und daß das die Kühlvorrichtung umgebende Medium durch die beim Abkühlen übertragene Wärme verdampft wird, wobei Frischdampf vorwiegend in demselben Zustand wie der abgekühlte Dampf erzeugt wird.The cooling device is dimensioned so that it is overheated Steam is cooled to the limit of the saturation point and that the cooling device surrounding medium is evaporated by the heat transferred during cooling, whereby Live steam predominantly in the same state as the cooled steam is generated.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Vorrichtung führt die Abdampfleitung von der Kühlvorrichtung zu einem Nachkühler, der in eine Leitung eit.geschaltet -ist, durch welche eine Kühlflüssigkeit zugeführt wird, und in welcher gleichfalls ein Regulator eingeschaltet ist, der das Flüssigkeitsniveau im Dom des Behälters konstant hält. Durch diesen Nachkühler wird der Dampf, der bei zunehmender Belastung der Kühlvorriohtung eine zunehmende Übertemperatur im Verhältnis zur Sättigungstemperatur annimmt, bis auf die Sättigungstemperatur abgekühlt, weil .die Kühlflüssigkeitsmenge, die durch den Nachkühler dem Behälter zugeführt wird, durch den Regulator mit der aus der Kühlvorrichtung verdampfenden Flüssigkeitsmenge, deren Volumen von der Belastung abhängt, gleich gehalten wird.According to a special embodiment of the device, the exhaust line leads from the cooling device to an aftercooler, which is switched into a line -is, through which a cooling liquid is supplied, and in which likewise a regulator is switched on, which controls the liquid level in the dome of the container keeps constant. This aftercooler releases the steam as the load increases the cooling device an increasing excess temperature in relation to the saturation temperature assumes, cooled down to the saturation temperature, because .the amount of coolant, which is fed to the container through the aftercooler, through the regulator with the The amount of liquid evaporating from the cooling device, the volume of which depends on the load depends, is kept the same.

Die Kühlvorrichtung kann zweckmäßigerweise aus einem Rohrbündel bestehen, das in einem doppelwandigen Rohr eingeschlossen ist, welches oben in den Dom mündet; der einen größeren Durchmesser hat als die äußere Mantelfläche, wobei die Siederohre, der Raum zwischen den Mantelflächen, sowie ein Teil des Doms mit Flüssigkeit gefüllt sind, während der überhitzte Dampf -den Raum zwischen den Siederöhren und der inneren Mantelfläche durchströmt und dabei die Flüssigkeit innerhalb der Siederohre verdampft.The cooling device can expediently consist of a tube bundle, which is enclosed in a double-walled tube which opens into the dome at the top; which has a larger diameter than the outer circumferential surface, whereby the boiler pipes, the space between the outer surfaces and part of the dome are filled with liquid are, while the superheated steam - the space between the boiler tubes and the inner Flows through the outer surface and the liquid evaporates within the boiler tubes.

Der Nachkühler kann ebenfalls aus einem in einem Kessel eingeschlossenen Rohrbündel bestehen, wobei die Siederohre von Flüssigkeit durchströmt werden, die mittels eines Regulators dem Behälter zugeführt wird, während der aus der Kühlvorrichtung austretende Dampf den Raum :zwischen den Siederohren im Nachkühler durchströmt. Dieser Nachkühler ist mit einer Abflußleitung versehen, welche mit der vom Dampfdom ausgehend-en Leitung verbunden ist, so daß aus dem abgekühlten und dem neu erzeugten Dampf Sattdampf erhalten wird.The aftercooler can also be included in a boiler There are tube bundles, the boiler tubes are traversed by liquid, the is fed to the container by means of a regulator, while from the cooling device escaping steam flows through the space between the boiler pipes in the aftercooler. This aftercooler is provided with a drain line which is connected to that of the steam dome outgoing-en line is connected, so that from the cooled and the newly generated Steam saturated steam is obtained.

An Hand der Zeichnung wird die Vorrichtung zur Durchführung .des Verfahrens. nach der Erfindung bei einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert.On the basis of the drawing, the device for performing .the method. explained in more detail according to the invention in an exemplary embodiment.

Die Einlaßleitung 8 _für den überhitzten Dampf ist an das Gefäß i9 angeschlossen, in dem ein Rohrbündel angeordnet ist, das aus einer Anzahl Siederohre 14 besteht, die- an -dem- oberen und unteren Ende 18 bzw. 17 des Gefäßes i9 befestigt sind. In das Gefäß i9 ist eine Scheidewand 16 eingesetzt, die dem überhitzten Dampf die gewünschte Strömungsrichtung durch das Gefäß gibt. Das Gefäß i9 mit dem dazugehörigen Rohrbündel, das als Kühlvorrichtung für den überhitzten Dampf dient, befindet sich in einem Behälter, dessen unterer, zylindrischer Teil das ebenfalls zylindrische Gefäß i9 konzentrisch umschließt und dessen oberer, verbreiterter Teil i wie ein Dampfdom gestaltet ist. Der Behälter ist bis zu einem zweckmäßigen Niveau 13 im. Dom i (z. B. bis zu 1/s) mit Wasser gefüllt, so daß also die Kühlvorrichtung vom Kühlmedium, beispielsweise Wasser, vollkommen umgeben ist und somit die Siederohre 14 ausfüllt. Der Dom i ist mit einem Wasserstandsanzeiger 2, einer Abblaseleitung 6, in welcher ein -Nadelventil 7 angeordnet ist, .sowie einer Speisewasserleitung 4 versehen. Am Oberteil des Doms ist eine Dampfleitung i i angeschlossen. Das im Behälter eingeschlossene Gefäß i9 ist mit einer Dampfleitung 9 versehen, die zum Nachkühler 3 führt, wobei als Kühlmedium das durch das Rohrbündel des Nachkühlers 3 strömende Speisewasser dient. Die Dampfablaßleitung io des Nachkühlers mündet in die vom Dom kommende Dampfleitung i i ; durch die Leitung 12 wird der durch das Vermischen der beiden Ströme erhaltene trockengesättigte Dampf abgeführt. Die Zufuhr von Speisewasser zum Dom wird mittels eines Speisewässerregulators 5 geregelt, der in- die Leitung 4 eingeschaltet ist und ein konstantes Wasserniveau im Dom aufrechterhält.The inlet line 8 for the superheated steam is connected to the vessel 19 connected, in which a tube bundle is arranged, which consists of a number of boiler tubes 14 consists, which is attached to the upper and lower ends 18 and 17 of the vessel 19 are. A partition 16 is inserted into the vessel 19 to allow the superheated steam gives the desired direction of flow through the vessel. The vessel i9 with the one belonging to it Tube bundle, which serves as a cooling device for the superheated steam, is located in a container, the lower, cylindrical part of which is also cylindrical Concentrically enclosing vessel i9 and its upper, widened part i like a Steam dome is designed. The container is up to a convenient level 13 in. Dom i (z. B. up to 1 / s) filled with water, so that the cooling device from Cooling medium, for example water, is completely surrounded and thus the boiler pipes 14 fills in. The dome i is equipped with a water level indicator 2, a blow-off line 6, in which a needle valve 7 is arranged, as well as a feed water line 4 provided. A steam line i i is connected to the upper part of the dome. The im Container enclosed vessel i9 is provided with a steam line 9 leading to the Aftercooler 3 leads, the cooling medium being that through the tube bundle of the aftercooler 3 flowing feed water is used. The vapor discharge line io of the aftercooler opens in the steam pipe coming from the cathedral i i; through the line 12 is the through the Mixing the two streams obtained dry saturated steam discharged. The feed of feed water to the cathedral is regulated by means of a feed water regulator 5, the in line 4 is switched on and a constant water level is maintained in the dome.

Die Wirkung'sw'eise der Anlage ist wie folgt: Der überhitzte Dampf, der durch die Leitung 8 in die Kühlvorrichtung i9 gelangt, wird durch die Siederohre 14 bis zur Grenze der Sättigungstemperatur abgekühlt. Die frei werdende Wärme dient zum Verdampfen des in den Siederohren befindlichen Wassers. Dadurch, daß der Raum zwisehen den Siederohren 15 über die Leitung g, io und i i mit dem Dampfdom in Verbindung steht, ist das Wasser in den Siederohren dem gleichen Druck ausgesetzt wie der Dampf im Raume zwischen den Siederohren, wodurch die Siederohrwände stets die Temperatur des gesättigten Dampfes behalten. Dadurch wird ein Abkühlen unter den Sättigungspunkt mit anschließender Kondensation auch bei kleinen Belastungen verhindert. Der beim Verdampfen erzeugte Darrtpf wird durch die Leitung i i aus dem Dom abgeleitet.The way the system works is as follows: The superheated steam, which passes through the line 8 in the cooling device i9, is through the boiler pipes 14 cooled to the limit of the saturation temperature. The heat released is used to evaporate the water in the boiler tubes. By having the space to divide the boiler tubes 15 via the line g, io and i i with is connected to the steam dome, the water in the boiler pipes is the same Exposed to pressure like the steam in the space between the boiler tubes, causing the boiler tube walls always keep the temperature of the saturated steam. This will cause a cool down below the saturation point with subsequent condensation even with small loads prevented. The steam generated during evaporation is discharged through line i i derived from the cathedral.

Der durch die Leitung 9 austretende abgekühlte Dampf hat eine Temperatur, die höher ist als die Sättigungstemperatur. Diese Übertemperatur wächst mit der Belastung. Im Nachkühler 3 vollzieht sich eine zweite Abkühlung des Dampfes, die der Sättigungstemperatur näherkommt, weil die Kühlflüssigkeitsmenge, die durch den Nachkühler fließt, mit der im Dom verdampften Menge übereinstimmt, wobei der Speisewasserregulator ein konstantes Niveau im Dom aufrechterhält. Da das Verdampfen von der Belastung abhängt, ist verständlich, daß der Naöhkühler so dimensioniert werden kann, da.ß die nach der ersten Abkühlungsstufe durch die Belastung zunehmende Übertemperatur im gewünschten Ausmaße kompensiert wird, weil die Wärmemenge, die das Speisewasser im Nachkühler aufnimmt, bei steigender Belastung zunimmt.The cooled steam emerging through line 9 has a temperature which is higher than the saturation temperature. This excess temperature increases with the Load. In the aftercooler 3 takes place a second cooling of the steam, the the saturation temperature comes closer, because the amount of coolant, which by the Aftercooler flows, with the amount evaporated in the dome coincides, with the feed water regulator maintains a constant level in the cathedral. Because the evaporation from the load depends, it is understandable that the Naöhkühler can be dimensioned so that the overtemperature that increases due to the load after the first cooling stage is compensated to the desired extent, because the amount of heat that the feed water absorbs in the aftercooler, increases with increasing load.

Der Dampf, der den Nachkühler durch die Leitt.ng io verläßt, mischt sich in der Leitung 12 mit dem Dampf aus dem Dom, der durch die Leitung i i strömt. Der letztgenannte Dampf ist durch Verdampfen des Kühlmediums erzeugt und enthält eine gewisse Menge Feuchtigkeit, weil er mit dem Wasser in direkter Verbindung steht. Diese Feuchtigkeit wächst bei zunehmender I?°-lastung, hält sich aber stets in geringfügigen Grenzen, weil der Flüssigkeitsinhalt des Doms im Verhältnis zum Umfang der Dampferzeugung groß ist. In der Mischung, die sich schließlich aus dem abgekühlten und dem neu erzeugten Dampf ergibt, bildet der letztere einen Teil, der im allgemeinen etwa 5 bis 12 % der gesamten Dampfmenge beträgt.The steam leaving the aftercooler through the duct mixes in line 12 with the steam from the dome, which flows through line i i. The latter vapor is generated and contains by evaporation of the cooling medium a certain amount of moisture because it is in direct contact with the water. This moisture increases with increasing I? ° load, but always remains at a low level Limits because of the liquid content of the dome in relation to the amount of steam generated is great. In the mixture that is finally made up of the cooled and the new produced steam, the latter forms part of the generally about 5 to 12% of the total amount of steam.

Wenn der Siederohrabstand und die Kühlflächen richtig berechnet sind, liefert die beschriebene Vorrichtung bei allen Belastungen trockengesättigten Dampf auch noch bei nur 51/o ihrer Volllast. Dabei kann auch die Übertemperatur des einströmenden Dampfes von etwa io bis 300° variieren, ohne daß die Temperatur des ausströmenden Dampfes sich merklich verändert, außer bei dem oben ausfließenden Dampf, bei dem eine Temperaturzunahme von einigen Graden eintritt.If the boiler pipe distance and the cooling surfaces are correctly calculated, the device described delivers dry-saturated steam under all loads even at only 51 / o of their full load. In doing so, the excess temperature of the inflowing Vapor from about io to 300 ° without affecting the temperature of the outflowing Steam changes noticeably, except for the steam flowing out above, with the a temperature increase of a few degrees occurs.

Das Speisewasser des Umwandlers wird zweckdienlich der Speisepumpe eines Dampfkessels entnommen. Die kleinen, aber wichtigen Vorkehrungen für die Einzelheiten, die für ein zufriedenstellendes Arbeiten benötigt werden, können von Fall zu Fall variieren. Das Speisewasser muß aus kondensiertem oder enthärtetem Wasser bestehen, das entgast und auf zweckmäßige `leise dosiert ist. Um eine Salzanreicherung im Wasserraum des Umwandlers zu verhindern, muß regelmäßig abgeblasen werden. Die Überwachung des Ausblasens ist einfach, weil das ausgeblasene Wasser in den Speisewassertank zurückgeleitet werden kann, da es einen sehr kleinen Teil des gesamten Speisewasserverbrauchs der Dampfzentrale ausmacht. Dadurch wird ermöglicht, daß eine reichliche Wassermenge ausgqblasen wird und der Salzgehalt, ohne weiteren Wärmeverlust, niedrig bleibt.The feed water of the converter is expedient to the feed pump taken from a steam boiler. The small but important precautions for the details which are required for a satisfactory work can be made on a case-by-case basis vary. The feed water must consist of condensed or softened water, which is degassed and dosed in an appropriate `` quiet '' manner. To get a salt enrichment in the To prevent water space in the converter, it must be blown off regularly. The supervision Blowing out is easy because the blown water goes into the feed water tank can be returned as it is a very small part of the total feed water consumption the steam center. This enables an abundant amount of water is blown out and the salt content remains low without any further loss of heat.

Zum Unterschied gegenüber den bekannten Dampfumwandlern des Wasserzerstäubertyps hat das erfindungsgemäße Verfahren, das längere Zeit geprüft wurde, störungsfrei funktioniert. Stoßdampf in den Dampfleitungen oder plötzliches Abdrosseln des Dampfes hat seinen ruhigen Arbeitsgang nicht beeinträchtigen können. Bei plötzlichem Druckabfall gibt der Umwandler ohne Störung größere Mengen Dampf ab. Die einzige Folge ist ein Steigen des Wasserniveaus um einige Dezimeter, bis die neue Gleichgewichtslage erreicht ist. Weder im Umwandler noch im Dampfnetz der Fabrik oder in der Armatur konnte Rost- oder Steinbildung festgestellt worden.In contrast to the well-known steam converters of the water atomizer type the method according to the invention, which has been tested for a long time, is trouble-free functions. Shock steam in the steam lines or sudden throttling of the steam has not been able to interfere with his quiet work. If there is a sudden drop in pressure the converter emits large amounts of steam without interference. The only consequence is a Rise in the water level by a few decimeters until the new equilibrium position is reached is. Neither in the converter, nor in the factory's steam network, nor in the valve Rust or stone formation has been detected.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for converting superheated steam into dry-saturated steam by mixing superheated steam which has flowed through a cooling device with the fizzy steam generated in the cooling device by emitting heat from the superheated steam, characterized in that the discharge line (ii) leading from the cooling device and carrying the live steam is connected to the outlet line (9) connected to the cooler for the superheated steam via an aftercooler (3) which is connected to a line (q.) through which the container (i) liquid is supplied, wherein in the feed water circuit (q.) A regulator (5) is arranged.

2. Device according to claim i, characterized in that that the cooling device (i9) consists of a tube bundle that is in a double-walled Tube is included, which opens into a dome, (i), which is a larger Has diameter than the outer jacket surface.

3. Apparatus according to claim i, characterized in that the aftercooler (3) consists of a tube bundle enclosed in a tube and that this is provided with a discharge line (io) to which the line (ii) extending from the steam dome is connected. Documents considered: German Patent No. 513 1z8; French Patent No. 726 530; U.S. Patent No. 1,869,967.