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Zwangdurchlaufkessel Die Erfindung betrifft Zwangdurchlaufkessel beliebiger
Bauart und hat eine gesonderte, ausschließlich dem Abfahren dienende, entsprechend
ausgebildete und angeordnete Leitung zum Gegenstand, durch welche es möglich wird,
den Kessel so abzufahren, daß keine Schäden durch die im Kessel gespeicherte Wärme
und durch zu schnelle oder unzweckmäßige Abkühlung auftreten.
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Bei Zwangdurchlaufkesseln war es bisher üblich, beim Abfahren kleine
Mengen Kesselspeisewasser in das Kesselsystem zu pumpen und den Dampf bzw. das Wasser
über die hinter den Heizflächen angeordnete Anfahrleitung abzuführen. Diese Anfahrleitung
hat einen im Verhältnis zur Anfahrwassermenge großen Durchmesser, damit die beim
Anfahren des Kessels zeitweise entstehenden großen Sattdampfmengen ohne unzulässige
Drucksteigerung abgeleitet werden können.
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Werden nun diese großen Leitungen zum Abfahren des Kessels benutzt,
so hat dies den Nachteil, daß infolge der kleinen Abfahrwassermengen die dicken
Wandungen der Rohre und Sammler nur teilweise benetzt werden und sich dadurch unterschiedlich
abkühlen. Hierbei treten infolge der großen Temperaturunterschiede unzulässige Spannungen
auf, die zu Rissen im Werkstoff führen können.
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Dies hatte besonders große Zerstörungen bei solchen Anlagen zur Folge,
bei denen die Anfahrleitung nicht am Kesselende, sondern vor der Turbine angeordnet
war, um die Heißdampfleitung während des Anfahrvorganges mit aufzuwärmen; denn bei
diesen Anlagen
wurde nicht nur die Anfahrleitung, sondern auch die
Heißdampfleitung vom Abfahrwasser durchflossen.
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Bei dieser Abfahrmethode traten auch in denjenigen Heizflächen Schäden
auf, die mit Rücksicht auf die hohen Heißdampftemperaturen aus hochhitzebeständigen
Stählen ausgeführt werden mußten, weil Stähle dieser Art gegen zu schnelle Abkühlung
sehr empfindlich sind.
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Um Schäden zu vermeiden, hat man bereits versucht, den Abfahrvorgang
so frühzeitig abzubrechen, daß aus dem Kesselsystem mit Sicherheit kein Wasser mehr
austreten kann. Hierbei war dann aber die Kühlung der am heißen Mauerwerk liegenden
Rohre nicht mehr sichergestellt, so daß es in diesen Rohren zu Schäden kam. Außerdem
können auch die sich durch das Nachheizen des heißen Mauerwerkes bildenden Druckspitzen
durch die Anfahrleitung nicht abgefahren werden, ohne daß Wasser aus dem Kesselsystem
-austritt, weil das Ventil in der Anfahrleitung in diesem Falle infolge seines großen
Durchmessers viel zu grob regelt. Auch sind bei dieser Abfahrmethode Zerstörungen
durch zu schnelles Abkühlen nicht zu vermeiden.
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Man hat auch schon im Kesselsystem vorhandene Abschlämmleitungen zum
Abfahren benutzt. Da aber die Anzapfstelle einer solchen Abschlämmleitung nicht
nach den Erfordernissen des Abfahrvorganges gewählt ist, sind Schäden infolge unzweckmäßiger
oder fehlender Abkühlung nicht sicher zu vermeiden. Hinter der Anzapfstelle angeordnete
Heizflächengruppen, die durch die Speicherwärme gefährdet sind, verzundern, weil
sie vom Kühlmittel nicht beaufschlagt werden, und vor der Abzapfstelle angeordnete
Heizflächengruppen, die gegen zu schnelle Abkühlung empfindlich sind, werden von
dem sie durchströmenden Kühlmittel abgeschreckt.
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Alle diese Nachteile und Schwierigkeiten werden mit der Erfindung
dadurch vermieden, daß zum Abfahren eine gesonderte, ausschließlich diesem Zweck
dienende, entsprechend ausgebildete und angeordnete Leitung vorgesehen ist.
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Diese Ausführung gemäß der Erfindung hat zunächst den Vorteil, daß
durch die Anpassung der Abfahrleitung an die kleinen Abfahrwassermengen sich gegenüber
der Anfahrleitung erheblich kleinere Durchmesser und ebenso geringere Wandstärken
ergeben. Da die Abfahrleitung während des Abfahrens ganz vom Wasser oder Dampf beaufschlagt
wird, können unzulässige Spannungen durch ungleichmäßige Abkühlung nicht auftreten.
Auch gestatten die nunmehr zur Anwendung kommenden kleineren Ventile eine bessere
Regelung, welche durch eine Fernsteuerung noch wesentlich erleichtert wird.
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Der Anordnung der Kesselanlage entsprechend kann die Abfahrleitung
an den Kesselaustrittssammler oder zwischen den Heizflächen angeschlossen werden.
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Die am Austrittssammler des Kessels angeschlossene Abfahrleitung kommt
für Kesselanlagen mit niedrigen Heißdampftemperaturen in Frage, bei denen die Anfahrleitung
vor der Turbine angeschlossen ist.
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Bei Kesseln mit hohen Heißdampftemperaturen, deren Werkstoffe gegen
eine schnelle Abkühlung empfindlich sind, wie beispielsweise austenitische Werkstoffe,
ist es erforderlich, die Abfahrleitung zwischen den Heizflächengruppen anzuordnen,
und zwar vor den vom Betrieb her heißesten, gegen Abkühlung empfindlichen Heizflächengruppen
am Ende des Kessels, um die starkwandigen Rohre und Sammler während des Abfahrens
sicher vor dem Eintritt des Wassers und damit vor zu schneller Abkühlung zu schützen.
Dies hat aber zur Voraussetzung, daß die hinter dem Anzapfpunkt der Abfahrleitung
angeordneten Heizflächen rauchgasseitig in einem Gebiet liegen, in dem keine Kühlung
durch das Abfahrwasser erforderlich ist.
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Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise
erläutert, welche das Schema eines Zwangdurchlaufkessels zeigt.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit
i die Kesselspeisepumpe bezeichnet, welche das Speisewasser über das Speisewasserregelventil
2 und die Rohrleitung 3 dem Kessel am Eintrittssammler 4. zuführt. Das Arbeitsmittel
durchströmt dann nacheinander den Vorwärmer 5, den Verdampfer 6, den Vor- und Nachüberhitzer
7 und 8, bis der auf diesem Wege erzeugte überhitzte Dampf über den Austrittssammler
g, die Sammelleitung io und den Kesselabsperrschieber ii der zum Verbraucher führenden
Heißdampfleitung 12 zugeführt wird.
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Die zum Anfahren derartiger Kessel erforderliche Anfahrleitung 13
zweigt kurz vor dem Kesselabsperrventil 1i von der Sammelleitung io ab. Beim Anfahren
des Kessels wird bei geschlossenem Absperrventil i1 von der Kesselspeisepumpe i
her über das Speisewasserregelventil2 und das in die Anfahrleitung eingebaute Anfahrventil
14 der zur Kühlung erforderliche Wasserdurchlauf hergestellt. Im Verlaufe des Anfahrvorganges
steigt die Austrittstemperatur immer weiter an, bis schließlich die Heißdampfbetriebstemperatur
erreicht ist. Der Durchmesser der Anfahrleitung muß so groß bemessen sein, daß die
beim Anfahren zeitweise entstehenden großen Dampfmengen ohne unzulässige Drucksteigerung
abgeführt werden können.
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Gemäß der Erfindung ist neben der vorhandenen Anfahrleitung noch zusätzlich
eine lediglich für das Abfahren des Kessels bestimmte Abfahrleitung 15 mit Abfahrventil
16 vorgesehen, die einen im Verhältnis zur Anfahrleitung kleineren Durchmesser hat.
Diese Abfahrleitung kann, wie in ausgezogenen Linien dargestellt,beispielsweise
vomKesselaustrittssammler9 abgezweigt werden. Sie kann aber auch von einem zwischen
den Heizflächen angeordneten Sammler 17 abzweigen (vgl. gestrichelte Linie 15).
Die Abzweigstelle richtet sich danach, wie weit eine Kühlung der Heizflächengruppen
nach dem Abstellen des Feuers noch erforderlich ist.
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Beim Abfahren des Kessels wird nach dem Abstellen des Feuers das Kesselsystem
über das Ventil 2 weiter durchgespeist. Hierbei wird die Abfahrwassermenge so klein
wie möglich gehalten. Das eingespeiste Abfahrwasser wird zuerst als Dampf und später
als Wasser über die Abfahrleitung 15 abgeführt. Die Ventile ii und 14 sind geschlossen.
Ventil i6 ist geöffnet. Infolge des kleinen Durchgangquerschnittes kann mit dem
Ventil 16 fein geregelt werden, und mit
ihm können auch die nach
dem Einstellen der Speisung durch das Nachheizen der heißen Wände etwa eintretenden
Drucksteigerungen mit langsamem Druckabfall abgefahren werden. Die Abfahrleitung
15 kann für sich abgeführt, sie kann aber auch, wie es durch die Leitung 18 dargestellt
ist, hinter dem Anfahrventil 14 in die Anfahrleitung geführt werden.