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Dampfkesselanlage
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kesselanlage zur Erzeugung von
Sattdampf, mit einer Wärmequelle in Form einer Feuerungseinrichtung oder von Abgaswärme,
und mit einer Dampftrommel sowie einem Kondensatentspanner.
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Außer dem Sattdampf als Hauptenergieträger für Danipfmaschinen, Dampfbeheizungsanlagen
u. dgl. gibt es in Verbindung mit den genannten Einrichtungen häufig Nebenaggregate,
denen Energie in anderer Form zugeführt werden muß. Hierzu gehören beispielsweise
Pumpen oder ein in regelmäßigen Abständen zu betätigender Rußbläser, mit dessen
l1ilfe das Rohrsystem des Kessels rußfrei gehalten wird, um die vorhandene Heizleistung
optimal und wirtschaftlich ausnutzen zu können.
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Bekanntlich darf ein Rußbläser nicht mit Sattdampf betrieben werden,
weil dessen Wassergehalt zum Festkleben von
Rußpartikeln an den
Kesselwänden führt. Da eine separate Druckluftanlage für den Rußbläser teuer ist
und Heißdampf bei den bisherigen Kesselanlagen nicht zur Verfügng stand, gab es
bisher nur die Alternativen, entweder auf eine Rußbläseranlage ganz zu verzichten
und Klopfwerke oder Kugelregen als Reinigungsmittel einzusetzen, oder aber den Heißdampf
für den Rußbläser in einer separaten Kesselanlage zu erzeugen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kesselanlage der genannten Art
so weiterzubilden, daß sie bei Bedarf Heißdampf für Nebenverbraucher wie Pumpen,
Rußbläser u. dgl.
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preiswert erzeugen kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch mindestens eine der
Feuerungseinrichtung ausgesetzte zusätzliche Heizfläche, die einerseits an den Dampfraum
der Dampftrommel angeschlossen ist und andererseits über eine Umschalteinrichtung
alternativ mit dem Wasserraum der Dampftrommel zur Erzeugung von zusätzlichem Sattdampf
oder einem Heißdampf-Ausgang verbindbar ist.
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Auf diese Weise können Sattdampf-Kesselanlagen ohne erheblichen Mehraufwand
zur Erzeugung von Heißdampf herangezogen werden, der in den geschilderten Fällen
nur zeitweise benötigt wird. Die jeweils gewünschte bzw. erforderliche Zahl von
Heizflächen wird als separates System in einen genügend großen Leerraum vorhandener
Wasserrohrkessel eingebaut oder aber - bei neuen Kesselanlagen - von vornherein
entsprechend eingeplant.
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Bevorzugt wird eine Ausführung, bei der zwei Heizflächen in ihrer
der Sattdampferzeugung dienenden Grundstellung
parallel zueinander
mit dem Wasser- und dem Dampfraum der Dampftrommel verbunden sind und in ihrer der
Heißdampferzeugung dienenden Alternativstellung in Serie liegen, wobei in der die
zweite, in Serie hinten liegende Heizfläche mit dem Dampfraum der Dampftrommel verbindenden
Leitung ein Sattdampf-Sperrventil vorgesehen ist, das einen Teil der Umschalteinrichtung
bildet.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten, die im wesentlichen
die Störfreiheit des Betriebes und die schnelle sowie automatische Umschaltung der
Heizflächen aus ihrer Grundstellung in ihre Alternativstellung günartig beeinflussen,
sind in den Unteransprüchen sowie tn der nachstehenden Beschreibung zusammengefaßt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
gezeigt und nachstehend beschrieben. In der Zeichnung ist Fig. 1 eine schematische
Darstellung der Kesselanlage mit ihrer Regelung, und Fig. 2 eine schematische Darstellung
eines auf eine Anlage gemäß Fig. 2 ausgerichteten Verbrauchers.
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Die Sattdampf-Kesselanlage gemäß dem Ausführungsbeispiel ist für eine
Müllverbrennungsanlage konzipiert, bei der eine leistungsfähige Rußbläseranlage
besonders wichtig ist, weil Müll nicht nur ein Brennstoff mit stark variierendem
Heizwert ist, sondern auch besonders stark rußt.
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Der schematisch dargestellte Kessel 25 der Kesselanlage besitzt eine
teilweise mit Wasser gefüllte Dampftrommel
10 mit einem Dampfraum
10a und einem Wasserraum 1Ob.
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In einem Leerraum des Konvektionsteils des Kessels 25 befinden sich
bei dem Ausführungsbeispiel zwei Heizflächen 20a und 20b. Aufgrund des im Naturumlauf
betriebenen Sattdampfkreislaufes haben die Rohrfahnen der Heizflächen eine Neigung
gegenüber der Horizontalen von 100, sie sind an beiden Enden an horizontal liegende
Sammlerrohre angeschlossen. Der jeweils untere Sammler jeder Heizfläche ist mit
dem Wasserraum 1Ob und der jeweils obere Sammler mit dem Dampfraum 1Oa der Dampftrommel
10 verbunden bzw. verbindbar.
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Die - in dem Ausführungsbeispiel zweiflutige -, aus den beiden Heizflächen
20, 20b bestehende Anlage ist zwischen einer Grundstellung und einer Alternativstellung
umschaltbar. In der Grundstellung tragen die Heizflächen zur Sattdampferzeugung
bei und sind parallel zueinander geschaltet. In der Alternativstellung erzeugen
die Heizflåchen Heißdampf, wobei die beiden Heizflächen in Serie zueinander liegen.
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Vom Wasserraum 1Ob führt eine Rohrleitung 11 über ein Umlauf-Sperrventil
2 sowie hierauf folgende Leitungen 11 und 12 zu den beiden unteren Sammlern der
Heizflächen 20a, 20b.
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Das Umlauf-Sperrventil 2 ist mit einem Motorantrieb M versehen und
wird durch ein handbetätigtes Ventil überbrückt.
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Es ist Bestandteil einer Umschalteinrichtung für die Grund-bzw. Alternativstellung
der Heizflächen. Vom oberen Sammler der Heizfläche 20a führt eine Leitung 13 zum
Dampfraum 1Oa der Dampftrommel, und in dieser Leitung befindet sich ein Einspritzkühler
4. Die zweite Heizfläche 20b besitzt an ihrem oberen Sammler einen Dampfausgang
22, von
dem eine ventilgesteuerte Entwässerungsleitung 18, eine
Leitung 26 sowie eine Leitung 14 abgehen. Letztere führt über ein Sattdarnpf-Sperrventil
3 zum Dampfraum 1Oa der Dampftrommel 10. Das Sattdampt-Sperrventil 3 besitzt ebenfalls
einen Motorantrieb M, es wird von einem handbetätigten Ventil überbrückt und bildet
ebenfalls einen Teil der erwähnten Umschalteinrichtung.
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Zur Umschalteinrichtung gehört weiterhin ein Heißdampf-Abgabeventil
1 mit Motorantrieb M, in das die vom Dampfausgang 22 kommende Leitung 26 mündet.
Von der Leitung 26 zweigt vor dem Heißdampf-Abgabeventil 1 eine Meßleitung 19 ab,
die dauernd von Dampf durchströmt wird; zur Einstellung der durchströmenden Dampfmenge
ist eine Drossel D in der Meßleitung 19 und es ist in dieser Leitung ein Temperaturfühler
G vorgesehen.
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Im Zuge der Verbindung der beiden unteren Sammler der Heizflächen
20a, 20b befindet sich in der Leitung 11 ein weiterer Einspritzkühler 5, vor dem
ein Temperaturfühler J in der Leitung 11 angeordnet ist und vor dem von der Leitung
11 eine Entwässerungsleitung 21 abzweigt. In dieser Entwässerungsleitung, die zum
Kondensatentspanner der Kesselanlage führt, befindet sich ein mit Motorantrieb M
versehenes Entwässerungsventil 7, das von einem handbetätigten Ventil überbrückt
ist. Vor dem Entwässerungsventil 7 ist in der Leitung 21 ein Ternperaturfühler K
angeordnet.
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Der mit Heißdampf zu betreibende Verbraucher ist in dem Ausführungsbeispiel
eine in Fig. 2 schematisch dargestellte Rußbläseranlage 30. Diese besitzt eine Reihe
von Dampflanzen 31, die progammgesteuert nacheinander zum Rußausblasen geöffnet
werden.
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Vom Heißdampf-Abgabeventil 1 führt eine Leitung 15 über eine Drossel
D und ein mit Motorantrieb M versehenes Ventil 6 zur Rußbläseranlage 30, und von
dort führt eine Leitung 17 über ein mit Motorantrieb M versehenes Druckregelventil
9 zum Kondensatentspanner. Außerdem wird die Rußbläseranlage 30 von einer Bypass-Leitung
16 überbrückt, in der ein weiteres mit Motorantrieb M befindliches Druckregelventil
8 angeordnet ist. Die Temperatur in der Bypass-Leitung 16 wird von einem Temperaturfühler
H überwacht. Auch in der Leitung 17, d.h. hinter der Rußbläseranlage 30 befindet
sich ein Temperaturfühler E, während die Temperatur in der Leitung 15 hinter dem
Heißdampf-Abgabeventil 1 mit einem Temperaturfühler F überwacht wird.
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In der der Sattdampferzeugung dienenden Grundstellung sind das Umlauf-Sperrventil
2 und das Sattdampf-Sperrventil 3 geöffnet sowie das Heißdampf-Abgabeventil 1 und
das Entwässerungsventil 7 geschlossen. Das über die beiden unteren Sammler in die
Heizflächen 20a, 20b gelangende Wasser verdampft in den Heizflächen teilweise.
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Der entstehende Sattdampf gelangt - parallel - über die Leitungen
13 und 14 in den Dampfraum 10a der Dampftrommel 10. Außerdem strömt auch in der
Grundstellung Dampf durch die Meßleitung 19 ab.
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Da die Kesselanlage nach dem Ausführungsbeispiel für eine Müllverbrennungsanlage
konzipiert ist, die im Regelfall nur Heizwärme abgibt, tragen die Heizflächen 20a
und 20b in der Grundstellung zur Erzeugung von Heizenergie in Form von Sattdampf
bei. In bestimmten Abständen muß der Rußbläser 30 betätigt werden, um die Feuerungsseite
des Kessels 25 zu entrußen. Da der Rußbläser nicht mit Sattdampf
betrieben
werden darf, wird die Anlage auf Knopfdruck automatisch in ihre Alternativstellung
umgesteuert, in der die Heizflächen 20a, 20b Heißdampf zum Betrieb des Rußbläsers
abgeben. Ausgelöst durch den Steuerbefehl werden das Umlauf-Sperrventil 2 geschlossen
sowie das Entwässerungsventil 7 automatisch geöffnet. Daslurch kann das in den Heizflächen
sowie den zugehörigen Rohrleitungen befindliche Wasser zum Kondensatentspanner abfließen.
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Glechzeitig strömt durch die Leitung 13 Sattdampf aus dem Dampfraum
10a in die erste Heizfläche 20a und weiter durch die Leitung 12 einerseits in die
Leitung 21 sowie andererseits über die Leitung 11, die zweite Heizfläche 20b, die
Leitung 26 zur Meßleitung 19.
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Der außerdem die Entwässerungsleitung 21 passierende Dampf wird vom
Temperaturfühler K auf seine Temperatur abcjetastet.
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Beim Erreichen eines bestimmten Wertes von z.B. 230C fährt das Entwässerungsventil
7 wieder zu, gleichzeitig wird das Sattdampf-Sperrventil 3 geschlossen, und es wird
das Heißdampf-Abgabeventil 1 geöffnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel,
bei dem der Heißdampf für die Rußbläseranlage 30 verwendet wird, öffnet nunmehr
auch das Druckregelventil 8, das nach einer einstellbaren öffnungszeit von beispielsweise
20 Sekunden auf Druckregelung umgeschaltet wird, in der sich das Ventil auf eine
bestimmte Stellung einpendelt, so daß in den nun mit Dampf durchströmten Heizflächen
konstante Druckverhältnisse herrschen.
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Im Zuge der Aufheizung des Dampfes wird nach einer gewissen Zeit am
Temperaturfühler H hinter dem Druckregelventil 8 die ansteigende Temperatur gemessen.
Beim Erreichen eines bestimmten Wertes von z.B. 3500 öffnen sich das Ventil 6
und
das Druckregelventil 9. Zu diesem Zeitpunkt wird außerdem die Druckregelung vom
Druckregelventil 8 auf das Druckregelventil 9 umgeschaltet und das Ventil 8 geschlossen,
so daß die Druckverhältnisse jetzt über das Druckregelventil 9 gehalten werden.
Außerdem übernimmt nunmehr der Temperaturfühler E am Ausgang der Rußbläseranlage
30 die Überwachung der Dampftemperatur und sorgt dafür, daß das Rußblasprogramm
anläuft, sobald der Dampf am Ausgang des Rußbläsers einen bestimmten Wert von beispielsweise
3500 erreicht hat. Während des Rußblasprogrammes, bei dem wegen sich nicht überschneidender
Dampflanzen-Ventile Druckstöße auftreten können, sorgt das Druckregelventil 9 für
einen weitgehend konstanten Druck in der Anlage.
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Das Zurückschalten der Anlage in Ihre Grundstellung geschieht in dem
Ausführungsbeispiel unter Einbeziehung des Bypass, der allerdings auch entfallen
kann. Soweit vorhanden übernimmt zunächst das Druckregelventil 8 die Druckregelung
vom Druckregelventil 9.
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Bevor der Naturumlauf wieder hergestellt werden kann, muß der Heißdampf
- von Notfällen abgesehen - langsam auf eine der Sattdampftemperatur naheliegende
Temperatur abgekühlt werden. Die hierfür benötigte Zeit liegt nicht wesentlich unter
5 Minuten, um das Auftreten von Temperaturschocks in den Heizflächen zu vermeiden.
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Nach der Übernahme der Druckregelung durch das Druckregelventil 8
fahren zunächst die Ventile 6 und 9 zu, und der Einspritzkühler 4 wird geöffnet.
Die durch die Einspritzung stattfindende Kühlung wird von dem inzwischen wieder
wirksam
gemachten Temperaturfühler J in der Leitung 11 abge tastet.
Bei Erreichen eines bestimmten Temperaturwertes von z.B. 2400 wird das Umlauf-Sperrventil
2 aufgefahren.
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Sobald auch der Temperaturfühler F einen bestimmten Temperaturwert
von beispielsweise 2400 feststellt, öffnet sich das Sattdampf-Sperrventil 3 und
das Heißdampf-Abgabeventil 1 sowie das Druckregelventil 8 werden zugefahren. In
diesem Moment ist die Grundstellung wieder erreicht, so daß der Einspritzkühler
4 abgeschaltet wird. Der weitere Einspritzkühler 5 regelt während des gesamten Programms
die Heißdampftemperatur und hält sie auf einen bestimmten Wert von ca. 3500C.
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Der Temperaturfühler G, der auch den Sattdampfbetrieb der Heizflächen
überwacht, ist vorzugsweise als Doppelfühler ausgebildet, der bei einer ersten Temperaturmarke
- wie erwähnt - den Einspritzkühler 5 in T&tigkeit setzt. Eine zweite Temperaturmarke
des Temperaturfühlers G löst beim Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur einerseits
Alarm aus und schaltet den Einspritzkühler 4 zusätzlich ein.
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