-
Einrichtung zur Speisung eines Zwangumlauf-Dpferzeugers Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zur Speisung eines Zwangunrlauf-Dampferzeugers mit einem
mit der Kesseltrommel über die Heizflächen verbundenen, mit einer Umwälzpumpe versehenen
Umwälzkreis und einer in diesen mündenden, von einem Speisewasserbehälter ausgehenden
und mit einer Druckerhöhungseinrichtung versehenen Speiseleitung.
-
Zwangumlauf-Dampferzeuger benötigen bekanntlich außer der gesetzlich
vorgeschriebenen Reservepumpe zum Betrieb zwei Pumpen, von denen die eine zur Speisung
des Dampferzeugers und die andere zur Erzeugung des erforderlichen Zwangumlaufes
dient. Abgesehen von den entsprechenden Kosten für die zweite Pumpe einschließlich
deren Verbindungsleitungen und das sonstige Zubehör sowie die Regelungsorgane stellt
der Betrieb damit höhere Anforderungen an die Betriebsbereitschaft.
-
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Einrichtung, die es erlaubt,
außer der Reservepumpe mit einer einzigen Pumpe für Speisung und Umlaufsystem eines
Zwangumlaufkessels auszukommen. Dies erfordert jedoch besondere Einrichtungen, um
mit einer einzigen Pumpe sowohl die Speisung als auch den Umlauf des Dampferzeugers
zu beherrschen. Insbesondere betrifft dies die Einhaltung eines ausreichenden konstanten
Wasserstandes in der Kesseltrommel des Zwangumlauf-Dampferzeugers, d. h. also die
rechtzeitige Nachspeisung. Gemäß einem noch nicht zum Stande der Technik gehörenden
Vorschlag wird der Zwangumlauf durch eine Kolbenpumpe erreicht, die mit zwei Ventilkästen
ausgerüstet ist, wobei diese Ventilkästen als Rückschlagventile wirken. Bei dieser
Anlage kann die Pumpe nur als sogenannte Hubpumpe arbeiten, so daß keine kontinuierliche
Förderung gegeben ist und auch der Leistungsbereich begrenzt wird.
-
Es ist bereits eine Vorrichtung zur Regelung eines Zwangumlauf-Dampferzeugers
bekannt, welcher ähnliche Aufgaben zugedacht sind, jedoch arbeitet dieser Dampferzeuger
gleichfalls mit getrennter Speise und Umwälzpumpe. Lediglich das System zur Regelung
der Einspeisung ist hierbei von Interesse. Es dient zur Regelung eines Mischungsverhältnisses
von umlaufendem überschußwasser und Speisewasser mittels einer Abzweigleitung und
eines darin befindlichen Sicherheitsablaßventils zur Regelung der dem Speisewasserbehälter
bzw. dem Umwälzkreis zuzuführenden Mengen. Jedoch sind hierbei, wie bereits erwähnt,
zwei getrennte Pumpen für Speisung und Umlauf erforderlich, deren eingangs geschilderte
Nachteile den Betrieb erschweren. Unter Zugrundelegung eines derartigen Standes
der Technik besteht demgegenüber die Neuerung gemäß der Erfindung darin, daß in
der Speiseleitung, tiefer als der Speisewasserbehälter, ein entlüftbarer Zwischenbehälter
angeordnet ist, dessen oberer Teil über eine Druckausgleichleitung mit dem Dampfraum
der Kesseltrommel in Verbindung steht, wobei in der von dem unteren Teil der Kesseltrommel
abgehenden Leitung des Umwälzkreises sowie in der Druckausgleichleitung und auf
dem Zwischenbehälter Ventile vorgesehen sind, welche in Abhängigkeit vom Wasserstand
in der Kesseltrommel und im Zwischenbehälter derart betätigbar sind!, daß der Wasserstand
in der Kesseltrommel innerhalb bestimmter Grenzen konstant bleibt.
-
Auf diese Weise ist eine einfache Regelung der Einspeisung bei Verwendung
von nur einer Pumpe für Speisung und Umwälzung möglich. Es kann hierbei auch jede
Pumpenbauart, also auch z. B. eine Turbopumpe eingesetzt werden, so daß hierdurch
der Leistungsbereich der erfindungsgemäßen Anlage vergrößert wird. Eine solche Anlage
kann bei sogenannten Dampfautomaten und bei Schnelldampferzeugem eingesetzt werden,
wobei im Prinzip die neue Schaltung auch für Großkesselanlagen geeignet ist.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Einrichtung gehen
aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung hervor, die schematisch
die Schaltung der, erfindungsgemäßen Einrichtung zeigt.
-
Von einer Kesseltrommel 1, welche bei Schnelldampferzeugern als Wasserabscheider
ausgebildet sein kann, führt eine Leitung 2 über einen Wärmeaustauscher 3 zu einer
Umwälzpumpe 4. Die Leitung 2 enthält ein magnetgesteuertes Absperrventil 5.
Die
Umwälzpumpe 4 speist die Kesselheizfläche 6, von wo aus das Dampfwassergemisch ein
Rohrbündel 7 des Wärmeaustauschers 3 frei durchfließt und über eine Leitung 8 dem
Dampfraum der Kesseltrommel bzw. des Wasserabscheiders zugeführt wird. Ein unter
Atmosphärendruck stehender Speisewasserbehälter 9 ist über eine Rückschlagklappe
10 und eine Leitung 11 mit einem kleinen Zwischenbehälter 18 verbunden. Von
diesem Zwischenbehälter 18 führt eine Leitung 13 über eine Rückschlagklappe 14 zu
einem Abzweig 15, wo sie sich mit der von der Kesseltrommel kommenden Leitung
2 vereinigt und in den Wärmeaustauscher 3 führt. Eine Druckausgleichleitung
16 führt vom Dampfraum der Trommel 1 über ein magnetbetätigtes Absperrventil
17 zudem Dampfraum des Zwischenbehälters 18. Dieser Zwischenbehälter
18 enthält außerdem ein magnetgesteuertes Absperrventil 19, welches über
einen Regler 20 vom Wasserstand 21 in dem Behälter 12 gesteuert wird. Die
Ventile 5 und 17 werden gegenläufig über einen Regler 22 vom Wasserstand
23 der Trommel 1 gesteuert.
-
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist folgende:
Es wird vorausgesetzt, daß die Kesseltrommel 1 bis zu ihrem oberen Wasserstand
aufgefüllt ist. Das Ventil s befindet sich dann im geöffneten Zustand, und die Pumpe
4 erhält ihr Zulaufwasser über die Leitung 2 und wälzt dieses Wasser unter
Sattdampfdruck und -temperatur über die Kesselheizfläche 6,
das Rohrbündel
7 des Wärmeaustauschers 3 und die Leitung 8 um. Die Rückschlagklappe
14 wird dabei durch den Kesseldruck geschlossen, da auf der anderen Seite
nur der statische Druck aus dem Zwischenbehälter 18 auf ihr ruht. Der Wärmeaustauscher
3 weist in diesem Fall kein Temperaturgefälle auf. Der über die Dampfentnahmeleitung
24 in das Netz gespeiste Dampf bewirkt aber ein Absinken des Wasserstandes in der
Kesseltrommel 1, da keinerlei Nachspeisung erfolgt. Wenn der Wasserstand der Trommel
einen bestimmten Niedrigwert erreicht hat, schließt der Regler 22 das Ventil
5 und öffnet gleichzeitig das Ventil 17. Hierbei kommt es über die
Leitung 16 zu einem Druckausgleich zwischen dem Kesselsystem und dem Zwischenbehälter
18. Das Absperrventil 19 ist dabei geschlossen, ebenso die Rückschlagklappe 10.
Die Umw'älzpumpe 4 erhält jetzt ihren Zulauf aus dem Zwischenbehälter 18 über die
Leitung 13, die jetzt sinngemäß offene Rückschlagklappe 14 und den
Wärmetauscher 3. Der Zwischenbehälter ist derart ausgelegt, daß er den Unterschied
zwischen dem Höchst- und Niedrigstwasserstand der Trommel l faßt. In dieser Phase
des Vorganges arbeitet die Pumpe 4 also als Speisepumpe und füllt die Kesseltrommel
l wieder auf. Der Kessel arbeitet jetzt in Durchlaufschaltung.
-
Da das zulaufende Wasser jedoch eine niedrigere Temperatur als die
Sattdampftemperatur besitzt, die Pumpe 4 andererseits aber vor zu großen
Temperaturschwankungen geschützt werden muß, ist der Wärmetauscher 3 vorgesehen,
welcher das Speisewasser bis auf eine Temperatur aufwärmt, die um eine vertretbare
Temperaturspanne unterhalb der Siedetemperatur liegt. Da der Wärmetauscher 3 in
diesem Fall in seinem Rohrbündel von im Sattdampfzustand befindlichen Dampfwassergemisch
durchströmt wird, auf seiner Außenseite jedoch von kälterem Speisewasser umspült
ist, ist also ein Temperaturgefälle vorhanden, welches einen Wärmetausch zwischen
diesen beiden Medien bewirkt. Dabei nimmt der Dampfgehalt des Dampfwassergemisches
wieder um einen bestimmten Prozentsatz ab. Dieser Wärmetauscher könnte bei kleinen
Dampfautomaten und Schnelldampferzeugern beispielsweise als Doppelrohrwendel ausgeführt
werden.
-
Hat der Wasserstand im Zwischenbehälter 18 einen Niedrigstand erreicht,
so wird über den Regler 22 das Ventil 17 geschlossen, das Ventil s jedoch
geöffnet. Gleichzeitig wird über den Regler 20 das Absperrventil
19 geöffnet, dessen Auslaßleitung in die Atmo-Sphäre oder in den drucklosen
Speisewasserbehälter 9
mündet. Es findet somit ein Druckausgleich zwischen
Atmosphäre und dem vorher im Behälter 18 herrschenden Systemdruck statt.
Die Rückschlagklappe 14 schließt sinngemäß wieder. über die Rückschlagklappe
10 und die Leitung 11 fließt dabei in freiem Fall neues Speisewasser
aus dem Behälter 9 in den Zwischenbehälter 18. Das Ventil 19 dient
dabei als Entlüftung. Ist der Höchstwasserstand im Behälter 18 wieder erreicht,
schließt das Ventil 19, die Ventile 5 und 17 schalten um und die Anlage
arbeitet, wie in der ersten Phase, wieder in Umlaufschaltung. Die Ventile 5, 17
und 19 werden zweckmäßigerweise zu einer gemeinsam betätigten Gruppe zusammengefaßt.
-
Die durch die beschriebene erfindungsgemäße Schaltung gegenüber den
bisher bekannten Systemen erreichten Vorteile sind folgende: Im Gegensatz zu den
meisten Schnelldampferzeugern, welche als Durchlaufkessel ausgebildet sind, ist
die Anlage in Zwangumlaufschaltung ausgeführt und benötigt also ein nicht so hochwertiges
Speisewasser wie die Durchlaufanlage. Gegenüber den bekannten Zwangumlaufanlagen
weist die erfindungsgemäße Anlage nur eine einzige Pumpe auf, welche abwechselnd
als Umwälz- oder als Speisepumpe arbeitet. Im Gegensatz zur Verwendung von Hubpumpen
ist es bei der erfindungsgemäßen Einrichtung möglich, die Anlage auch mit einer
kontinuierlich fördernden Pumpe, z. B. einer Kreiselpumpe, zu betreiben. Unzulässige
Temperaturschwankungen für die Pumpe werden dabei vermieden.