DE279538C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 279538 KLASSE 13*?. GRUPPE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betriebe von Dampferzeugern, die aus fortlaufenden Röhren bestehen, und bei denen am einen Ende Wasser eingeführt und am anderen Ende überhitzter Dampf entnommen wird. Da dieser Dampferzeuger einen geringen Wasser- und Dampfinhalt hat, wird immer so viel Wasser gespeist, als Dampf entnommen wird. Bei jeder Vermehrung oder Verminderung der Dampfentnahme werden sofort auch die Speisewasserzufuhr und die Feuerung vermehrt oder vermindert. Obgleich nun die Speisewassermenge und bei flüssigen und gasförmigen Brennstoffen auch die Feuerung dem neuen Belastungszustand verhältnismäßig rasch angepaßt werden können, so vergeht doch immer eine gewisse Zeit, bis die Dampferzeugung selbst entsprechend vermehrt oder vermindert ist. Besonders groß ist die hierzu erforderliche Zeit bei Feuerungen mit festen Brennstoffen, weil hier das Anfachen und Dämpfen der Feuerung mehr Zeit in Anspruch nimmt. Die erwähnten Dampferzeuger zeigen daher bei wechselnder Dampfentnahme starke Druckschwankungen, die unter

Umständen, d. h. wenn die Änderung in der Dampfentnahme groß ist und plötzlich eintritt, einen unzulässigen Umfang annehmen können.

Die Erfindung sucht nun die Druckverminderung, die bei vermehrter Dampfentnahme eintritt, auf ein für den praktischen Betrieb zulässiges Maß zu beschränken.

Dieser Zweck wird dadurch erreicht, daß bei Vermehrung der Dampfentnahme, also beim Sinken des Druckes, außer an der normalen Speisestelle bis zur Wiederherstellung des nor-

malen Druckes vorübergehend auch an einer dahintergelegenen Stelle des Röhrensystems gespeist wird. Diese Hilfsspeisestelle muß so gelegen sein, daß die Rohrwände erheblich heißer als die Verdampfungstemperatur bei dem in Frage kommenden Druck sind. Vorteilhaft wird man daher eine Stelle wählen, wo die Verdampfung bereits vollendet ist und die Überhitzung des Dampfes vor sich geht, denn hier überschreitet die Wandtemperatur die Verdampfungstemperatur je nach der Höhe der Überhitzung um 100 ° und mehr. Jedoch sind auch andere Stellen brauchbar. Denn die Überhitzung des Dampfes beginnt bei den in Frage stehenden Dampferzeugern erfahrungsgemäß, wenn sie nicht künstlich hintenangehalten wird, oftmals schon während der Verdampfung, d. h. während noch unverdampftes Wasser vorhanden ist. Infolgedessen können die Rohre schon in der Verdampfungszone erheblich heißer sein als der Verdampfungstemperatur entspricht. Wenn man nun bei Vermehrung der Dampfentnahme an einer solchen Stelle Speisewasser einführt, so steht diesem Wasser eine große, in den Rohrwänden aufgespeicherte Wärmemenge zur Verfügung. Es kann daher, ganz unabhängig von den Vorgängen in der normalen Verdampfungszone und von der Feuerung, außerordentlich schnell verdampfen. Unterstützt wird die schnelle Verdampfung noch dadurch, daß der aus dem normal zugeführten Speisewasser entwickelte Dampf, der naturgemäß eine bestimmte Geschwindigkeit hat, das Hilfsspeisewasser mitreißt und über einen großen Teil der Überhitzerheizfläche verteilt. Zur weiteren Förderung der Verdampfung empfiehlt es sich, hinter der

Hilfsspeisestelle in bekannter Weise Einlagen in den Röhren anzuordnen, durch welche die Heizfläche künstlich vergrößert und ein Durcheinanderwirbeln des Dampfwassergemisches verursacht wird.

Auf die beschriebene Weise findet bei vermehrter Dampfentnahme sofort eine vermehrte Dampfentwicklung statt, durch die der gesunkene Druck fast augenblicklich wieder in die

ίο Höhe geht. Der dampf entwickelnde Teil des Dampferzeugers wird dabei gewissermaßen vergrößert, indem der eigentlich zur Überhitzung bestimmte Teil mit herangezogen wird. Die Einrichtung tritt auch bei unveränderter Belastung in Tätigkeit, wenn etwa die Wärmezufuhr durch Verschlacken des Rostes oder aus anderen Gründen zurückgehen sollte.

Während die Hilfsspeisung in Tätigkeit ist, wird unter Umständen der erzeugte Dampf nicht ganz so hoch wie im Beharrungszustande überhitzt. Aber da der Zustand der Zwischenspeisung nur vorübergehend ist und unterbrochen wird, sobald die Verdampfung des an normaler Speisestelle eingeführten Wassers bzw. auch das Feuer der vermehrten Dampfentnahme sich angepaßt haben, so wird die den Rohrwänden durch die Zwischenspeisung entzogene Wärme dann durch die Heizgase sehr schnell wieder ersetzt, wobei auch der Dampf wieder die normale Überhitzungstemperatur erreicht, wenn er sie vorübergehend verloren haben sollte.

Die Einleitung der Zwischenspeisung erfolgt zweckmäßig selbsttätig durch die Druckverminderung, die an irgendeiner Stelle des Rohrsystems als Folge der vermehrten Dampfentnahme auftritt. Die Abstellung der Zwischenspeisung erfolgt entweder von Hand durch den Wärter oder ebenfalls selbsttätig unter Benützung des Umstandes, daß mit der Zwischen-Speisung auch der Druck im Dampferzeuger wieder steigt. Am vorteilhaftesten ist es, die Druckschwankungen an der normalen Speisestelle zur Einleitung und Abstellung der Hilfsspeisung zu benutzen, denn hier verschwindet die Druckverminderung mit der Erreichung des neuen Beharrungszustandes bei zweckmäßiger Regelung der Speisewasserzufuhr ■ vollständig, während an allen übrigen Stellen des Rohrsystems eine gewisse Verminderung bestehen bleibt, die eine Folge der der vermehrten Dampf entnahme entsprechenden Vergrößerung der Durchflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit ist. Jedoch kann man auch die Druckschwankungen an einer anderen Stelle des Rohrsystems benutzen. Man muß nur dafür sorgen, daß die infolge der vermehrten Dampfentnahme dauernd zurückbleibende Druckverminderung nicht imstande ist, das Absperrorgan der Hilfsspeisung offenzuhalten. Es ist dies möglich, weil die dauernde Druck-Verminderung stets geringer als die im Augenblick vermehrter Dampfentnahme sich einstellende ist, welche zur Einleitung der Zwischenspeisung benutzt wird.

Das Organ zur Einleitung und ev. zur Abstellung der Zwischenspeisung kann beispielsweise aus einem Kolben bestehen, der einerseits unter Feder- bzw. Gewichtsdruck und andererseits unter dem Druck des Dampferzeugers steht. Die Bewegung des Kolbens wird dann auf ein an der Zwischenspeisesteile angeordnetes Absperrorgan übertragen. Jedoch sind auch andere Lösungen zur Einleitung und Abstellung der Zwischenspeisung möglich.

Durch die Erfindung wird naturgemäß der Druckabfall bei vermehrter Dampfentnahme nicht gänzlich verhindert, aber er wird in solchen Grenzen gehalten, wie sie bei Wasserröhrenkesseln üblich und zulässig sind.

Die Menge des an der Hilfsspeisestelle eingeführten Wassers kann unabhängig von dem Mehrbedarf an Speisewasser sein, der der vermehrten Dampfentnahme entspricht. Mit anderen Worten, man kann den gesamten Mehrbedarf an Speisewasser an der normalen Speisestelle einführen und außerdem noch der Zwischenspeisestelle Wasser zuführen. In diesem Falle wird dem Dampferzeuger durch die Zwischenspeisung vorübergehend mehr Wasser, als dem neuen Beharrungszustande entspricht, zugeführt, was später wieder ausgeglichen werden muß. Vorteilhafter ist es daher, die Speisung so zu regeln, daß die Summe des an der Haupt- und Hilfsspeisestelle eingeführten Wassers gerade mit dem Bedarf des neuen Beharrungszustandes übereinstimmt.

Auf der Zeichnung sind in Fig. 1, 2, 4 und 5 mehrere zur. Ausübung des neuen Verfahrens geeignete Dampferzeuger umrißweise dargestellt. Fig. 3 zeigt einen Einzelteil dieser Dampferzeuger in größerem Maßstabe. .

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel besteht in einem stehenden Kessel ohne Vorwärmer, der aus mehreren nebeneinander angeordneten Flachschlangen s zusammengesetzt ist. Die Anfänge und die Enden der Schlangen s münden in gemeinsame Kammern t. Bei α ist die normale Speisestelle. In der Höhe der Linie b-b ist die Verdampfung des eingeführten Wassers bei normaler Belastung vollendet. Bei c verläßt der überhitzte Dampf den Erzeuger. Bei /, einem Punkt, der zweckmäßig oberhalb der Linie b-b liegt, sind die Schlangen s mit Rohransätzen u versehen, die in eine gemeinsame Kammer ν münden, die durch ein Rohr d mit der Speiseleitung unmittelbar hinter dem Rückschlagventil e verbunden ist. In das Rohr ist ein Absperrorgan g eingeschaltet, das in Fig. 3 besonders dargestellt ist und aus einem Gehäuse h besteht, in welchem ein hohler Kolben i verschiebbar ist, in dessen Wandung Löcher k vorgesehen sind. Durch die Löcher h kann bei geeigneter Kolbenstellung

eine Verbindung zwischen den Leitungen d und u hergestellt werden. Ein Gewicht m sucht den Kolben i in seine tiefste Stellung zu bringen. Der am Eintrittsende des Dampferzeugers herrsehende Druck wirkt dem Druck des Gewichtes m entgegen, welches so bemessen ist, daß der Kolben durch den normalen Betriebsdruck des Dampferzeugers oder, genauer ausgedrückt, durch den Druck, der sich einstellt,

ίο wenn der Dampferzeuger sich bei irgendeiner Belastung im Beharrungszustande befindet, in der höchsten Stellung gehalten wird. In den auf die Zwischenspeisestelle folgenden Teil des Rohrsystems des Dampferzeugers ist ein schraubenförmig gewundener Blechstreifen q eingesetzt (Fig. 3).

Angenommen, der Kessel befinde sich im Beharrungszustande ; es werde ihm beispielsweise die Hälfte des Dampfes entnommen, den er zu liefern vermag, und die Speisung und die Feuerung seien dementsprechend eingestellt. Der Druck, der auf den Kolben i (Fig. 3) wirkt, übersteigt dann den Druck des Gewichtes m und hält den Kolben in seiner höchsten Stellung, in weleher ein Übertritt von Speisewasser nach der Hilfsspeisestelle f verhindert wird.

Wenn jetzt die Dampf entnahme plötzlich erheblich vermehrt wird, sinkt der Druck im Dampferzeuger. Dies hat zur Folge, daß auch

der Kolben i sich senkt, so daß die Öffnungen k dem in der Leitung d befindlichen Wasser den Durchtritt nach der Hilfsspeisestelle f gestatten. Der durch die Löcher k vermittelte Durchtrittsquerschnitt ist um so größer, je größer die durch die vermehrte Dampf entnahme hervorgerufene Druckverminderung ist. Der Übertritt des Wassers ist dadurch gesichert, daß der Druck an der Hilfsspeisestelle des Dampferzeugers infolge der durch die Strömung im Röhrensystem bewirkten Abdrosselung geringer ist als an der Hauptspeisestelle und in der Leitung d. Durch den Blechstreifen q wird das Zwischenspeisewasser an die heiße Wandung des Rohres s geschleudert, wodurch seine Verdampfung beschleunigt wird. In dem Maße, wie die Dampferzeugung sich vermehrt, steigt der Druck im Dampferzeuger, und der Kolben i wird wieder gehoben, wodurch der Übertritt von Wasser nach der Zwischenspeisestelle verringert und schließlich abgeschnitten wird. Dieser Vorgang kann sich unter Umständen mehrmals wiederholen, bis der neue Beharrungszustand erreicht ist.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem soeben beschriebenen dadurch, daß vor dem Rückschlagventil e noch ein Vorwärmer 0 angeordnet ist, der durch die Abgase des Dampferzeugers beheizt wird. Im übrigen entspricht die Einrichtung genau -derjenigen der Fig. 1. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß der Zwischenspeisestelle warmes Wasser zugeführt wird, wodurch die Verdampfung des Zwischenspeisewassers beschleunigt wird.

Denselben Vorteil bietet die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform. Hier ist das Rückschlagventil im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 4 an der Eintrittsstelle des Vorwärmers 0 angeordnet und die Zwischenspeiseleitung d zweigt an einem Punkte f der Vorwärmerschlange ab.

An Stelle der auf der Zeichnung dargestellten Flachschlangen können auch in anderer Weise gebogene Rohrschlangen verwendet werden, ohne daß am Wesen der Erfindung etwas verändert würde.

Claims (3)

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zum Betriebe von Dampferzeugern, die aus fortlaufenden Röhren bestehen, und bei denen am einen Ende Wasser eingeführt und am anderen Ende überhitzter Dampf entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Sinken des Druckes außer an der normalen Speisestelle bis zur Wiederherstellung des normalen Druckes vorübergehend auch an einer dahintergelegenen Stelle des Röhrensystems gespeist wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g₀ gekennzeichnet, daß zur Einleitung und gegebenenfalls zur Abstellung der Hilfsspeisung die infolge der Vermehrung der Dampfentnahme an der normalen Speisestelle oder an einem beliebigen Punkte des Vorwärmers auftretenden Druckschwankungen des Dampferzeugers benutzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Hilfsspeisestelle zuzuführende Wasser der jeweils dem Dampferzeuger zugemessenen Speisewassermenge entnommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.