DE2810771A1

DE2810771A1 - Duese fuer einen einspritzkuehler

Info

Publication number: DE2810771A1
Application number: DE19782810771
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Steffens
Original assignee: Deutsche Babcock AG
Current assignee: Deutsche Babcock AG
Priority date: 1978-03-13
Filing date: 1978-03-13
Publication date: 1979-09-20
Also published as: DE2810771C2

Description

Düse für einen Einspritzkühler
Die Erfindung betrifft eine Düse für einen Einspritzkühler mit Wasser-Dampf-Zerstäubung zur Kühlung von Heißdampf, aus der Kühlwasser und Zerstäuberdampf gemeinsam austreten.
Derartige Einspritzkühler dienen dazu, den Heißdampf in Rohrleitungen zu kühlen, um diese und die nachgeschalteten Heizflächen vor zu hoher Temperatur zu schützen. Um das Kühlwasser möglichst gleichmäßig mit dem zu kühlenden Heißdampf zu vermischen, wird es durch Druck oder mit Hilfe von Zerstäuberdampf fein verdüst.
Die Druckzerstäuberdüsen in Einspritzkühlern werden für den maximalen Durchsatz ausgelegt. Das bedeutet, daß bei höchstem Kühlwasserdruck vor der Düse sich die optimale Zerstäubungsqualität einstellt. Mit fallendem Druck und damit verbundenem sinkenden Durchsatz wird die Zerstäubung zunehmend schlechter. Durch diese verschlechterte Zerstäubung kommt es häufig zu Thermoschockschäden in den Kühlern.
Um diese Nachteile zu vermeiden, kann Dampf als Zerstäubermedium verwendet werden. Bei einem bekannten Kühler dieser Art wird das Kühlwasser in ein sich venturiartig verengendes Dampfrohr eingedüst. Dieser Kühler hat den Nachteil, daß verhältnismäßig hohe Zerstäuberdampfmengen in der Größenordnung von 20 bis 25 % der Kühlwassermenge benötigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse für einen Einspritzkühler der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, daß bei einer Verbesserung des Zerstäubungsgrades die Zerstäuberdampfmenge verringert und die Baulänge des Einspritzkühlers verkürzt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Düse mehrere voneinander getrennte Bohrungen jeweils für das Kühlwasser und den Zerstäuberdampf aufweist, die paarweise unter einem Winkel zusammentreffen.
Ähnliche Düsenformen sind an sich bei Ölbrennern bekannt. Sie werden jedoch unter wesentlich - anderen Betriebsbedingungen, speziell bei niedrigeren Drücken; eingesetzt.-Bei der erfindungsgemäßen Düse wird die benötigte Zerstäuberdampfmenge auf ein kontinuierliches Minimum beschränkt. Dabei kann der Durchsatz von Kühlwasser durch die Anzahl der Austrittsbohrungen bestimmt werden.
Weiterhin kann auf eine Regelung -der Zerstäuberdampfmenge verzichtet werden, da der Druck vor der Düse über den gesamten Einspritzvorgang konstant :gehaiteri wird. Die Baulänge der Einspritzkühler wird durch die verbesserte Zerstäubungsgualltät verkürzt.
Bei Berücksichtlgung der hohen Betriebsdrücke und Temperaturen ist eine volle Verschweißung des Düsenstocks unumgänglich. Um dabei Dehnungsdifferenzen -aufnehmen zu können, wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Kühwasserkanal -und - der Zerstäuberdampfkanal aus zwei konzentrisch - ineinander liegenden Rohren .gebildet sind, die an ihren Enden fest miteinander verschweißt sind- und- daß in das Innenrohr ein Kompensator eingesetzt ist.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1- schematisch einen Einspritzkühler mit radialem Einbau eines Düsen-.stockes Figur 2 schematisch einen Einspritzkühler mit axialem Einbau eines Düsenstockes Figur 3 den Längsschnitt durch -einen Düsenstock für radialen Einbau Figur 4 ~den ;Schnitt IV-lVnac,h Figur 3 und Figur 5 den Längsschnitt durch einen Düsenstock für axialen Einbau.
Der- Einspritzkühler besteht aus einem von dem zu kühlenden Heißdampf durchströmten Rohrstück 1. Innerhalb des Rohrstückes 1 ist ein Schutzrohr 2 vorgesehen, das dazu dient, daß das Kühlwasser nicht mit der Außenwand des Einspritzkühlers in Berührung kommt.
Der Düsenstock 3 befindet sich mit seinen -Austrittsbohrungen 4 im Bereich des zu kühlenden Heißdampfes. Er kann nach Figur 1 radial und nach Figur 2 axial in den Einspritzkühler eingebaut werden. Bei axialem Einbau liegt der Düsenstock 3 in einem Krümmer 5 unmittelbar vor dem Rohrstück 1 des Einspritzkühlers.
Der Düsenstock 3 weist zwei Anschlußstutzen 6 und 7 auf. Der Anschlußstutzen 6 ist mit einer Kühlwasserzuleitung 8 verbunden, in der eine Drosselblende 9, zwei Absperrventile 10 und ein Mengenregelventil 11 mit Motorantrieb angeordnet sind.
Die zum Anschlußstutzen 7 führende Zerstäuberdampfleitung 12 ist mit der Hochdruckdampfschiene des Dampferzeugers verbunden. Wenn nach Figur 1 in der Zerstäuberdampfleitung 12 auch eine Drosselblende 9, ein Absperrventil 10, eine Rückschlagklappe U und ein Motorabsperrventil 14 dargestellt sind, so kann bei der Erfindung in vorteilhafter Weise auch auf dieses verzichtet werden. In diesem Fall erfolgt eine kontinuierliche Beaufschlagung mit einer geringen Zerstäuberdampfmenge. Ist aber ein Motorabsperrventil 14 vorgesehen, so sollte der Motorantrieb schnell öffnend und verzögernd schließend ausgebildet sein. Der Durchsatz des Zerstäuberdampfes muß vor Einspritzbeginn erfolgen.
Der Düsenstock 3 ist in das Rohrstück 1 des Einspritzkühlers eingeschweißt.
Er besteht aus zwei konzentrisch ineinandergesteckten Rohren, und zwar aus dem Mantelrohr 15 und dem Innenrohr 16. Auf diese Weise entsteht innerhalb des Düsenstockes 3 ein ringförmiger Kanal 17 und ein zentraler Kanal 18. Das Innenrohr 16 und damit der zentrale Kanal~18 ist mit dem Anschlußstutzen 6 für das- Kühlwasser verbunden. Der Anschlußstutzen 7 für den Zerstäuberdampf ist an das Mantelrohr 16 angesetzt und mündet in den ringförmigen Kanal 17 ein. Das Mantelrohr 15 und das Innenrohr 16 sind an ihren beiden Enden fest miteinander verschweißt. Die Verbindung am vorderen Ende ist durch den Düsenkopf 19 gebildet. Am hinteren Ende ist die Verbindung durch eine durchbohrte Kappe 20 hergestellt, durch die das Innenrohr 16 hindurchgeführt ist. Das Innenrohr 16 ist mit dieser Kappe 20 verschweißt. Um bei dieser Befestigung Wärmedehnungen des Inenrohres 16 gegenüber dem Mantelrohr 15 aufzufangen, ist in das Innenrohr 16 ein Kompensator 21 eingesetzt.
Durch den Düsenkopf 19 sind Bohrungen 22 und 23 geführt. Die Achsen der Bohrungen 22 und 23 stehen in einem strömungsgünstigen Winkel zueinander.
Jeweils eine Bohrung 22 und eine Bohrung 23 gehen ineinander über und bilden zusammen eine gemeinsame Austrittsbohrung 4.
Die Bohrungen 22 gehen von dem zerstäuberdampfführenden ringförmigen Kanal 17 aus, während die Bohrungen 23 von dem das Kühlwasser führenden zentralen Kanal 18 - abzweigen. In den Austrittsbohrungen 4 trifft der Zerstäuberdampf auf das Kühlwasser und zerstäubt es in feinste Tröpfchen.
Das zerstäubte Kühlwasser tritt mit überkritischer Geschwindigkeit aus. Da die Achsen der Austrittsbohrungen 4 divergierend zueinander verlaufen, entsteht ein Sprühwinkel von kegeliger Gestalt.
Der Düsenstock 3 nach Figur 5 für den axialen Einbau in den Einspritzkühler entspricht in seinem grundsätzlichen Aufbau dem in Figur 3 dargestellten Düsenstock 3 für den radialen Einbau. Im Düsenkopf 19 sind lediglich die Bohrungen 22 und 23 symmetrisch zur Längsachse des Düsenstockes 3 anzuordnen. Ferner ist in dem Düsenkopf 19 zwischen den Austrittbohrungen 4 ein Entlastungskegel 24 eingedreht. Auf diese Weise soll einem Aufbauen von Spannungen und einer Materialanhäufung entgegengewirkt werden.
Nach Figur 5 liegt der Kompensator 21 dichtend an der Innenwand des Mantelrohres 15 an. Ein Entwässerungsstutzen 25 ist am Mantelrohr 15 zwischen dem Kompensator 21 und der Kappe 20 angebracht, um bei Überkopfanordnung eine Restentwässerung zu erreichen.

Claims

Patentansprüche.

Ol Düse für einen Einspritzkühler mit Wasser-Dampf-Zerstäubung zur Kühlung von Heißdampf, aus der Kühlwasser und Zerstäuberdampf gemeinsam austreten, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse mehrere getrennte Bohrungen (22, 23) jeweils für das Kühlwasser und den Zerstäuberdampf aufweist, die paarweise unter einem Winkel zusammentreffen.
2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlwasserkanal (18) und der Zerstäuberdampfkanal (17) aus zwei konzentrisch ineinanderliegenden Rohren (15, 16) gebildet sind, die an ihren Enden fest miteinander verschweißt sind und daß in das Innenrohr (16) ein Kompensator (21) eingesetzt ist.
3. Düse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensator (21) dichtend an der Innenwand des Mantelrohres (15) anliegt und daß unterhalb des Kompensators (21) ein Entwässerungsstutzen (25) vorgesehen ist.
4. Düse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsbohrungen (4) einen divergierenden Winkel bilden.
5. Düse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Düsenkopf (19)des Düsenstocks (3) zwischen den Austrittsbohrungen (4) ein Entlastungskegel (24) eingearbeitet ist.