DEP0042136DA - Zwangdurchfluß-Dampferzeuger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zwangdurchfluß-Dampferzeuger, bei welchem das Wasser von dem Dampf getrennt und dieser überhitzt und die Überhitzungswärme zur Verdampfung des Restwassers benutzt wird.

Bei der Erzeugung des Dampfes im Zwangdurchfluß durch ein feuerbeheiztes Rohrsystem befreit derjenige Teil besonders Schwierigkeiten, in welchem die letzten Reste des Wassers verdampft werden, der sogenannte Übergangsteil zum Heißdampf.

Es ist bekannt, diesen Teil dadurch zu schützen, daß er in ein Gebiet niedriger Feuergastemperaturen verlegt wird. Dies bedeutet jedoch nur eine Verteilung der schädlichen Einwirkungen auf eine größere Heizfläche.

Als zweiter Ausweg wurde die Speisung mit Wasserüberschuß gewählt, wobei der Wasserüberschuß abgeschlämmt wird, wenn er 10 % der Dampfmenge nicht übersteigt, oder bei größeren Mengen zur Speisepumpe zurückgeführt wird. Das Arbeiten mit Wasserüberschuß bedingt eine Trennung des Restwassers von dem Sattdampf und unterteilt dadurch den Dampferzeuger in festliegende Heizflächen für die Verdampfung und für die Überhitzung. Da der Übergangsteil bei dieser Lösung wegfällt, sind auch die mit ihm verbundenen Schwierigkeiten vermieden.

Gemäß der Erfindung wird, auch wenn ohne Wasserüberschuß gearbeitet wird, der Dampf von dem Restwasser getrennt und so hoch erhitzt, daß er nach Mischung mit der abgeschiedenen Restwassermenge diese vollständig verdampft. Es wird somit der Dampf selbst als Heizmittel für den Übergangsteil benutzt, und diese Lösung gibt einerseits die Möglichkeit, entweder durch Mischung oder mit Oberflächenwärmeaustauscher, andererseits mit oder ohne Wasserüberschuß zu arbeiten. Es ist also möglich, sich den betrieblichen Anforderungen weitgehend anzupassen. Die Materialschwierigkeiten des Übergangsteiles sind durch die Dampfbeheizung weitgehend behoben. Außerdem ist es leicht möglich, die in Betracht kommenden Gefäßwände aus korrosionsfestem Werkstoff herzustellen oder sie mit solchen zu überziehen, um schädliche Einwirkungen zu verhindern.

In den Abbildungen 1, 2 und 3 sind verschiedenen Anwendungsformen der Erfindung in seitlicher Weise dargestellt. Abb. 4 zeigt eine besondere Ausbildung des Mischgefäßes, Abb.5 und 6 eine solche des Oberflächen-Wärmeaustauschers.

Gemäß Abb. 1 wird das von der Speisepumpe in das Rohrsystem geförderte Wasser in dem feuergasbeheitzen Wärmeaustauscher 1 bis zu Verdampfungtemperatur erhitzt und zum größten Teil verdampft. Das Dampf-Wassergemisch tritt in das Abscheidegefäß 2, wo in bekannter Weise durch Schwerkraft oder Fliehkraft der Dampf von dem Wasser getrennt wird. Der Dampf strömt durch den feuergasbeheizten Vorüberhitzer 3 und dann in das Mischgefäß 4. Unter Ausnutzung des duch den Vorüberhitzer 3 bewirkten Druckgefälles strömt das in dem Gefäß 2 abgeschiedenen Wasser durch die Rohrleitung 5 in das Mischgefäß 4 ein und wird mittels der Düse 6 zerstäubt.

Gemäß der Erfindung wird der Dampf in dem Vorüberhitzer 3 so hoch überhitzt, daß er bei Mischung mit dem Restwasser in dem Mischgefäß 4 dieses restlos verdampft, sobald ein gesättigter oder überhitzter Dampf entsteht, der nun in dem feuergasbeheizten Endüberhitzer 7 auf die Verbrauchstemperatur erhitzt wird.

Eine etwas davon abweichende Anwendungsform ist in Abb.2 dargestellt. In diesem Falle wird nicht das Wasser in den Dampf eingespritzt, sondern das Wasser füllt das als liegender zylindrischer Behälter ausgebildete Mischgefäß 4 etwa bis zur Hälfte, und die Düsen 6 sind an der Dampfzuführung unter Wasser angebracht. Diese Form eignet sich besonders, wenn mit Wasserüberschuß in geringer Höhe gearbeitet wird, der zu Zwecke der Entsalzung mit Hilfe des Drosselventiles 8 dauernd abgeleitet wird.

Zur Vereinfachung der Bauform können die in den Abb. 1 und 2 als getrennte Behälter dargestellten Gefäße 2 und 4 ein gemeinsames Gefäß bilden, das nur durch eine druckfeste Wand unterteilt ist. Eine solche Form gibt Abb.4 wieder. Die Gefäße 2 und 4 sind als lotrechtes zylindrisches Rohr gedacht, welches dadurch entsteht, daß am unteren Ende des zunächst offenen Gefäßes 2 die Wand 9 eingeschweißt wird, in den das Siebrohr 5 eingeschweißt ist, welches die Sprühdose 6 trägt. Dann wird an das Gefäß 2 das unten geschlossene Gefäß 4 gleichen Durchmessers angeschweißt. Die Anordnung entspricht in der Wirkungsweise der von Abb.1 Das Dampf-Wassergemisch tritt aus den Dampfrohren 10 tangential ein, der Sattdampf verläßt das Gefäß 2 durch das Rohr 11 und tritt als Heißdampf durch das Rohr 12 in das Gefäß 4 ein.

Der in dem Mischgefäß 4 erzeugte gesättigte oder überhitzte Dampf kann durch bekannte Mittel, welche auf der Oberflächenwirkung, Schwerkraft oder Fliehkraft beruhen, von den etwa mitgeführten Flüssigkeitsresten getrennt werden, bevor er zum Endüberhitzer 7 strömt.

Die erfindungsgemäße Wirkung kann auch ohne Mischung des Heißdampfes mit dem Restwasser mittels eines Oberflächen-Wärmeaustauscher erzielt werde. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die gesamte Dampfmenge nicht zweimal vom Wasser getrennt werden muß. Sie ist in Abb.3 dargestellt.

Das in dem Verdampfer 1 erzeugte Dampf-Wassergemisch strömt in das Rohrsystem 2', welches von dem Gefäß 4' umschlossen ist. Der in dem Vorüberhitzer 3 überhitzte Dampf durchströmt das Gefäß 4' und verdampft den Restwassergehalt des durch das Rohrsystem 2' strömenden Sattdampfes und wird dann in den Endüberhitzer 7 geleitet.

In Abb.5 und 6 ist ein Gefäß dargestellt, welches als Oberflächen-Wärmeaustauscher für die in Abb.3 dargestellte Schaltung verwendbar ist. Es besteht aus dem Rohrmantel 13, der sich aus vier miteinander verschweißten Rohrstücken 14, 15, 16, 17 zusammensetzt. Die Rohrstücke 14 und 17 sind je an einem Ende geschlossen und werden axial von Rohrstutzen 18, 19 durchdrungen. Die Rohrstücke 14 und 15 haben außerdem je einen seitlichen Rohrstutzen 20, 21.

In diesem Gefäß befindet sich das dem Wärmeaustausch dienende Rohrsystem 2'. Es besteht aus einer Rohrplatte 22, in welche die im Kreise angeordneten Rohre 23 an ihren Enden eingeschweißt sind. Am anderen Ende sind die Rohre 23 eingezogen und mit einer Rohrplatte 24 durch Schweißung verbunden, deren Durchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrstückes 16. An die Rohrplatte 24 ist nach unten eine halbkugelige Umkehrhaube 25 angeschweißt. Aus diesem Raum führt ein zentrisch angeordnetes Rohr 26, dessen lichter Querschnitt etwa der Summe der freien Querschnitte der Rohre 23 entspricht, durch die Rohrplatten 24 und 22 und die Haube des Rohrstückes 14 hindurch und endet als Rohrstutzen 18, wobei es mit allen Durchdringungsstellen dicht verschweißt ist.

Die Unterteilung in die Rohrstücke 14, 15, 16 , 17 ist aus fertigungstechnischen Gründen vorgenommen worden, um die Stutzenaushalsungen, Einziehungen und Kümpelungen einfacher ausführen zu können. Der Zusammenbau erfolgt in der Weise, daß die Rohre 23, 26 mit den Rohrplatten 22, 24 und der Haube 25 und die Rohrstücke 15, 16, 17 je miteinander verschweißt werden. Dann wird das Rohrsystem in das oben noch offene Gefäß 13 eingebracht und die Rohrplatte 22 mit dem Rohrstück 15 verschweißt. Zum Schluß wird das Rohrstück 14 aufgesetzt und mit dem Rohrstück 15 sowie mit dem Stutzen 18 des Rohres 26 verschweißt.

Der Strömungsweg ist folgender: Das Dampf-Wassergemisch strömt durch den Stutzen 19 ein, steigt in den Rohrmantel 13 hoch und verläßt ihn durch den Stutzen 21 als gesättigter oder überhitzter Dampf, durchströmt den Vorüberhitzer 3 und tritt als Heißdampf durch den Stutzen 20 ein, strömt durch die Rohre 23 in die Umlenkhaube 25 und durch das Rohr 26 zum Stutzen 18.

Solche Gefäße können nach Bedarf zu mehreren nebeneinander angeordnet und im Dampfstrom parallel geschaltet werden.

Die Gefäße 2 und 4 bezw. 4' werden zweckmäßig außerhalb der Kesselummantelung in der unmittelbaren Nähe der Heizflächengruppen aufgestellt, zwischen welche sie geschaltet sind.

Bei diesen Erläuterungen ist aus die Maßnahmen zur Regelung der Speisung und der Heizung bei gleichzeitiger Einhaltung eines konstanten Wasserspiegels oder einer gleichbleibenden Dampftemperatur des Verbrauchsdampfes nicht besonders hingewiesen worden, weil sie als bekannt vorausgesetzt werden.

Wenn es sich darum handelt, einen vorhanden Zwangdurchflußkessel gemäß der Erfindung abzuändern, kann der feuergasbeheizte Übergangsteil als Vorüberhitzer für den Dampfstrom geschaltet werden, welcher anschließend die Verdampfung des Restwassers bewirkt.

Claims (18)

1.) Verfahren zum Erzeugen überhitztem Wasserdampf im Durchflußverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß vor Erreichen der völligen Verdampfung der erzeugte Dampf außerhalb der Feuergaszone vom Restwasser getrennt und nachfolgend vorüberhitzt wird, dass das Restwasser durch diesen vorüberhitzten Dampf verdampft wird und schließlich der gesamte Dampf auf die gewünschte Temperatur überhitzt wird.

2.) Zwangdurchluß-Dampferzeuger für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte Dampf in einem Abscheidegefäß (2) von dem Restwasser getrennt wird, in einem Vorüberhitzer (3) überhitzt wird und in einem Mischgefäß (4) das Restwasser verdampft und der gesamte Dampf auf die Verbrauchstemperatur in einem Endüberhitzer (7) überhitzt wird. (Abb.1 und 2).

3.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Abscheidegefäß (2) kommende Restwasser in dem Mischgefäß (4) gesammelt wird und daß der überhitzte Dampf unter der Wasseroberfläche, gegebenenfalls in fein verteiltem Zustande, in das Mischgefäß eingeführt wird. (Abb.2).

4.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Abscheidegefäß (2) kommende Restwasser in dem Mischgefäß (4) in den Heißdampfstrom eingespritzt wird. (Abb.1).

5.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach Anspruch 2 und 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheidegefäß (2) und das Mischgefäß (4) ein gemeinsames Gefäß sind, dessen beide Teile (2 und 4) nur durch eine druckfeste Wand (9) getrennt sind. (Abb.4).

6.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäße (2 und 4) Kreiszylinderform haben und eines die Verlängerung des anderen bildet. (Abb.4).

7.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (9) in eines der Gefäße (2,4) von außen eingebracht und eingeschweißt ist und daß dann die beiden Gefäße (2,4) zusammengeschweißt sind. (Abb.4).

8.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorüberhitzung so hoch bemessen ist, daß der entstehende Mischdampf überhitzt ist.

9.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte Mischdampf auf die Verbrauchstemperatur überhitzt wird.

10.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Abscheidegefäß (2) erzeugte Dampf durch Oberflächenwirkung, Schwerkraft oder Fliehkraft vom Restwasser getrennt wird.

11.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach Anspruch 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfrohre (10) tangential in das Mischgefäß (2) münden. (Abb.4).

12.)

Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Mischgefäßes (4) ein Oberflächen-Wärmeaustauscher tritt, der aus einem Gefäß (4') besteht, in dem sich ein Rohrsystem (2') befindet. (Abb.3).

13.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach den Ansprüchen 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäße (4 bzw 4') in denen die Restverdampfung erfolgt, aus korrosionsbeständigem Werkstoff bestehen oder mit solchem Werkstoff verkleidet sind.

14.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach den Ansprüchen 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäße (2, 4, 4'') außerhalb des Kesselummantelung in unmittelbarer Nähe der Heizflächengruppen angebracht sind, zwischen welche sie eingeschaltet sind.

15.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (4') aus einem Rohrmantel (13) mit druckdicht eingeschweißter Rohrplatte (22) besteht, von welcher aus sich die vom Heißdampf durchströmten Rohre (23) bis zu einer von einer Umkehrhaube (25) abgeschlossenen, mit den Rohren (23) dicht verbundenen zweiten Rohrplatte (24) erstrecken, und daß ein zentrisch angeordnetes Rohr (26) das in beiden Rohrplatten (22, 24) befestigt ist, die Umkehrhaube (25) mit dem die Gefäßwand durchdringenden Rohrstutzen (18) für den Dampfaustritt verbindet. (Abb.5, 6).

16.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrmantel (13) aus vier Rohrstücken (14, 15, 16, 17) zusammengeschweißt ist, von denen die beiden oberen (14, 15) je einen seitlichen Rohrstutzen (20 bzw. 21) tragen und daß der oberste Teil (14) erst nach dem Einbringen des Rohrsystems (22, 23, 24, 25, 26) und Verschweißen der Rohrplatte (22) mit dem mittleren Rohrstück (15) an dieses und an das zentrische Austrittsrohr (26) angeschweißt ist. (Abb.5).

17.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abscheidegefäße (2) nebst Mischgefäßen (4) oder mehrere Oberflächen-Wärmeaustauscher (2', 4') parallel geschaltet sind.

18.) Zwangdurchfluß-Dampferzeuger nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der feuergasbeheizte Übergangsteil eines vorhandenen Zwangdurchfluß-Dampferzeugers als Vorüberhitzer für den Dampf geschaltet wird, welcher anschließend die Verdampfung des Restwassers bewirkt.