Hoclidruckrölirendampferzeuger. Die Erfindung bezieht sieh auf einen Hochdruelz:röhrendampferzeuger mit zusäi-z- licher Zuführung von Arbeitsmitteln in das Rohrsystem zur Temperaturregelung des aus tretenden Dampfes, bei dem von zwei hinter einander geschalteten Temperaturaufnahme vorrichtungen die eine die Speiseflüssigkeits- menge und die andere die Menge des zusätz lich zugeführten Arbeitsmittels regelt,
wo- durch die Empfindlichkeit Tier Temperatur- i e.gelung erhöht und dadurch Temperatur- pendelungen vermieden werden. Die Erfin dung besteht darin, dass im Rohrsystem an einer Stelle, an der das zusätzliche Arbeits mittel schon dem Rohrsystem zugeführt wor den ist, mindestens ein Flüssigkeitsabschei- der eingeschaltet ist.
Die Erfindung ermöglicht, die Salzablage- ningen an den Rohrwänden der erwähnten Dampferzeuger aus dem Rohrstrang zu ent fernen. Ablagerungen können in dem Flüs- sigkeitsabscheider zurückgehalten und aus diesem mit Hilfe der abgeschiedenen Flüssig keit entfernt werden, so da.ss im Dampferzeu ger kein Schaden entsteht.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 und 4 zwei vereinfacht dargestellte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, und in Fig. 2 und 3 zwei Temperaturdiagramme.
Das Arbeitsmittel wird ;gemäss Fig. 1 mittelst einer nicht gezeichneten Speise pumpe durch die Speiseleitung 11 und eine @rerbindungsleitung 17 dem einen Ende 1 eines aus zwei Strängen 2 und 4 bestehenden Rohrsystems als Speiseflüssigkeit zugeführt und am andern Ende 6 des Rohrsystems als überhiteber Dampf entnommen. Im ersten Strang ? wird die Speiseflüssigkeit auf die Verdampfungstemperatur erwärmt und bis zur Stelle 3 restlos in Sattdampf über geführt.
In dem auf .die Stelle '3 folgenden Abschnitt des Rohrstrangs 2 und in dem Rohrstrang .l wird schliesslich das Arbeits mittel auf die Gebrauchstemperatur überhitzt und durch die Leitung 5 zu den in der Zeieh- nung nicht dargestellten; Verbrauelhsstellen geleitet. Die Beheizung erfolgt durch den Brenner 7, welchem in bekannter Weise durch die Leitung 8 ein flüssiger, gasförmi ger oder staubförmiger Brennstoff und durch die Leitung 9 Verbrennungsluft zugeführt wird. Die entstehenden Rauchgase können durch die Leitung 10 an weitere Verbrauchs stellen oder ins Freie geleitet werden.
Aus der Speiseleitung 11 wird durch eine Leitung 18 Flüssigkeit entnommen und an der Stelle 12 in den Strang 2 des Rohr systems eingeführt. Vor der Einspritzstelle 12 ist an einer Stelle, an der das Arbeits mittel schon wenig überhitzt ist, eine Tem- peraturaufnahmevorrichtung 1.3 und in der Dampfleitung 5 eine zweite Temperaturauf- nahmevorriehtung 14-eingebaut. Die Speise flüssigkeitsmenge wird durch ein Regel organ 15 in Abhängigkeit von der Tempe- raturaufnahmevorrichtung 13 und die zu sätzlich zuzuführende Menge
an Arbeits mittel durch ein Regelorgan 16 in; Abhängig keit von der Temperaturaufnahmevorrich- tung 14 geregelt.
Bei steigender Temperatur des Dampfes vergrössert die Temperaturaufnahmevorrich- tung 14 den Durchflussquerschnitt des Re- gelorganes 16- und .die Temperaturaufnahme- vorrichtung 13 .den Durchflussquerschnitt des Regelorganes 15, so dass, dem Dampferzeuger mehr Speiseflüssigkeit und mehr zusätzliche Flüssigkeit zugeführt wird, wodurch, die Temperatur des Dampfes auf die normale Höhe wieder vermindert wird.
Bei sinkender, Temperatur wird in entsprechender Weise ,der Durchflussquerschnitt der Regelorgane 15 und 16 verkleinert und dadurch die Tem peratur des Dampfes wieder auf .die normale Höhe gesteigert.
Im Rohrsystem ist zwischen den Strängen 4 und 2 an einer Stelle, an welcher der Dampf bereits an :der Einspritz- stelle 12 vorbeigeströmt und schon wenig überhitzt ist, ein Flüssigkeitsabscheider 19 eingeschaltet, mittelst dessen etwa vom Dampf mitgerissene Flüssigkeit ausgeschie den wird, die .dann durch eine mittelst eines Organes 20 absperrbare Leitung 21 ab geführt wird.
Im Diagramm der Fig. 2 ist als Abszisse die Länge der Rohrstränge eines Dampf erzeugers nach Fig. 1 und als Ordinate die Temperatur t des Arbeitsmittels aufgetragen. Auf der Abszissenachse sind ferner die Punkte 1, 3, 12, 19: und 6 eingetragen, wel che in Fig. 1 dem Zuführungsende 1, der Übergangsstelle 3 vom Nassdampf- ins Heiss dampfgebiet, der Einspritzstelle 12, der Stelle mit dem Flüssigkeitsabscheider 19 und dem Austrittsende 6 entsprechen.
Bei normalem Betrieb wird sieh eine Temperaturverteilung einstellen, wie durch die ausgezogen gezeichnete Kurve n, dar gestellt. Zunächst steigt die Temperatur bis zum Siedepunkt an, um während der Ver dampfung entsprechend dem Druckabfall, den .das Arbeitsmittel im Rohrstrang erlei det, wieder bis zur Stelle 3 etwas abzufallen. Nach der Stelle 3 beginnt die Überhitzung, doch wird an der Stelle 12 durch die zu sätzlich zugeführte Flüssigkeit die Tempera tur wieder erniedrigt, um dann bis zur Stelle 6 auf die endgültige Überhitzungstemperatur anzusteigen.
Bei normalem Betrieb wird also der Flüssigkeitsabscheider 19 von überhitz tem Dampf durchströmt, wobei er keine Flüssigkeit abscheiden wird.
Sinkt die Temperatur des Arbeitsmittels im Rohrsystem - beispielsweise wegen ver mehrter Zuführung von Speiseflüssigkeit so wird sich der durch die Kurve na darge stellte Temperaturverlauf einstellen. Zu nächst steigt die Temperatur der Flüssigkeit langsamer an. Entsprechend dem grösseren Druckgefälle ist auch der Speisedruck höher und daher wird der Siedepunkt später und bei einer höheren Temperatur als beim nor malen Betrieb erreicht. Daraufhin fällt bei der Verdampfung wiederum die Temperatur entsprechend dem Druckgefälle etwas ab.
Die Flüssigkeit ist bei der Zuführungsstelle 12 nur zum Teil verdampft; die zusätzliche Flüssigkeit wird in; den Nassidampf ein geführt, so .dass ein Teildes erzeugten Damp fes kondensiert, die Temperatur aber fällt. An der Stelle 19 enthält der Dampf immer noch Flüssigkeit, welche alsdann im Ab- scheider abgeschieden und durch die Leitung 21 (Fig. 1) abgeführt wird.
Beim Durchströmen -des Arbeitsmittels durch den Rohrstrang 2 werden die Verun- reinigungen, welche mit der Speiseflüssigkeit in den Dampferzeuger eingeführt werden, insbesondere lösliche Stoffe, wie Salze, wäh rend der Verdampfung ausgetrocknet. Die, ausgedampften Verunreinigungen bleiben dann an den Rohrwänden, insbesondere an der Stelle 3, an welcher das Arbeitsmittel vom Nassdampf- in den Heissdampfzustand übergeht, haften.
Die entstehende Salzschicht hemmt den Wärmedurchgang durch die Rohrwände, die von aussen zugeführte Wärme kann nicht abgeleitet werden und erhöht die Rohrwandtemperatur, wodurch der Baustoff geschwächt wird und die Rohre bei grosser t\berhitzung sogar platzen.
Dringt bei Temperatursenkungen das Arbeitsmittel in teilweise noch flüssiger Form von Zeit zu Zeit bis zum Abscheider 19. der an und für sich vorteilhafterweise kalt gelegt, beispielsweise ausserhalb des Dampferzeugers aufgestellt ist, vor, so wer den durch die Flüssigkeit die Salze, die sich während .der vorangehenden Betriebszeit an den Rohrwänden festgesetzt haben, weg gespült und in den Abscheider geführt. Durch das Ablassen der abgeschiedenen Flüssigkeit werden alsdann aueh ,die von den Rohrwänden weggewaschenen Salze aus dem Dampferzeuger entfernt.
Fig. 3 zeigt. den Verlauf der Dampf temperatur t. am Austritt aus dem Rohr system als Funktion der Zeit z. Bei jeder Regelvorrichtung stellen sich immer grö ssere oder kleinere Schwankungen ein, so dass, die tatsächliche Austrittstemperatur einen Verlauf, wie durch die Kurve v dargestellt, annimmt. Die Temperatur steigt langsam an., sinkt, aber rasch, steigt wieder langsam an und sinkt von neuem wieder rasch. Die grössere Geschwindigkeit des Absinkens als, des Ansteigens ist dadurch gegeben, dass, ein. Anstieg durch eine grössere Wärmezufüh rung, ein Absinken aber durch eine grössere Speiseflüssigkeitszuführung verursacht ist.
Die Veränderung der Speiseflüssigkeits zufuhr wird aber am Austrittsende früher, wahrgenommen als eine Veründerung der Wärmezufuhr, weil die Wärme mehr Zeit. zum Durchdringen der Rohrwand be darf als das, Arbeitsmittel zum Durchströmen des Rohrsystems. Jedes Mal beim Erreiehen der niedrigsten Temperatur tu wird der noch mit Flüssigkeit gesättigte Dampf bis- zum Abscheider 19 (Fig. 1) vordringen, wobei die während der höheren Temperaturen ab geschiedenen Salze von den Rohrwänden weggewaschen und in den Abseheider ge spült werden.
Beim Dampferzeuger nach Fig. 4 fördert die durch eine Turbine 23 angetriebene Speisepumpe 2.2. die durch: die Zubringer pumps 26 aus dem Speisebehälter 24 zu geführte Speiseflüssigkeit durch -die Speise leitung 11 und die Verbindungsleitung 17 ,dem einen Ende 1 eines aus zwei parallel geschalteten Strängen bestehenden Rohr systems 25 zu. Der Dampf wird dem andern Ende 6 des Rohrsystems entnommen und durch die Leitung 5 zu den nichtgezeichneten Verbrauchsstellen geführt. Die Beheizung erfolgt durch eine als Wanderrost ausgebil dete Feuerungseinrichtung 27.
Die bei der Verbrennung entstehenden Rauohgase strö men .durch den Kanal 10 fort.
Im Rohrsystem 25 ist eine Temperatur- aufnahmevorrichtung 13 und in .der Dampf leitung 5 eine zweite Temperaturaufnahme vorrichtung 14 eingeschaltet, von denen die eine die Impulsgabevorriehtung 28 und die andere die Impulsgabevorrichtung 29 beein flusst. Die Impulsgabevorrichtung 28 beein - flusst über die Leitungen 30 und 31 den Servomotor 32 des in die Dampfleitung 33 der Turbine 23 eingeschalteten. Regelorganes 34.
Durch Veränderung des Querschnittes des. Regelorganes, 34 wird die Drehzahl der Turbine 23 und damit die Förderleistung der Speisepumpe <B>22</B> verändert. Die Temperatur aufnahmevorrichtung 29 beeinflusst über die Leitung 35 den. Servomotor 36. Das Regel organ 16, welches die durch die Leitung 18 aus der Speiseleitung 11 entnommene und an der Stelle 12: in das Rohrsystem 25 einge führte Menge zusätzlicher Flüssigkeit ver ändert, wird durch den Servomotor 36 in Abhängigkeit von der Temperatur des Dampfes in der Leitung 5 geregelt.
Im Rohrsystem 25 ist ein Flüssigkeits- abscheider 19 an einer Stelle, an welcher bei normalem Betrieb überhitzter Dampf, bei Störungen aber noch Nassdampf durchströmt, eingeschaltet. Die abgeschiedene Flüssigkeit wird durch die Leitung 21 abgeführt, deren Menge durch eine Stauvorrichtung 37 und, ein Organ 38 geregelt wird.
Die Stauvorrich tung 3 7 besitzt einen engen Durchflussquer- sehnitt. Es strömt durch sie wohl eine grosse Gewichtsmenge an Flüssigkeit, aber eine ver häItnismässig kleineGewichtsmenge anDampf. Das Organ<B>3</B>8 wird durch einen Servomotor 39 gesteuert. der seinerseits über die Leitun gen 3(? und 40 von der Impulsgabevorrich-, tung 28 beeinflusst ist..
Bei normalem Betrieb der Anlage wird die Speisemenge durch den Temperaturauf nehmer 13 so eingestellt, dass an der Stelle des Temperaturaufnehmers 13 schon über hitzter Dampf durchströmt. Der Temperatur aufnehmer verändert die Dampfmenge, wel che der Turbine 23 zuströmt. Dann stellt sich eine bestimmte Drehgeschwindigkeit, der wiederum eine bestimmte Speiseflüssigkeits menge entspricht, ein. An der Stelle 3 des Rohrsystems 25 ist .das Arbeitsmittel bereits in Saudampf übergeführt und wird in dem darauffolgenden Teil des Rohrsystems, bevor es in den. Flü.ssigkeitsabscheider 19 ein strömt. noch leicht überhitzt.
An der Stelle 12 wird die Überhitzung :des Dampfes durch Verändern der Menge der zusätzlichen Flüs sigkeit in Abhängigkeit vom Temperaturauf ; nehmer 14 in der Weise geregelt, dass, durch die Leitung 5 :der Dampf mit praktisch un veränderlicher Temperatur zu den Ver brauchsstellen strömt. Besonders an der Übergangsstelle 3 vom Nass:
dampf- zum Heiss- da-mpfgebiet scheiden sich die mit der Flüs sigkeit in gelöster Form in den Dampferzeu ger eingeführten Salze aus und bleiben als Krusten an den Rohrwänden zurück.
Bei Störungen oder bei Belastungsände rungen, wenn. zum Beispiel nicht die not wendige Wärmemenge oder zu viel Speise- flüssigkeit in den Dampforzeuger eingeführt wird, dringt :der Nassdampf im Rohrsystem weiter vor und gelangt in den Flüssigkeits- abseheider 19. Dabei werden die beim nor malen Betrieb ausgeschiedenen Salze von den Flüssigkeitsteilen mitgenommen und im Aus scheider 19 zusammen mit der Flüssigkeit ausgeschieden.
Sobald die Temperatur an der Stelle .des Temperaturaufnehmers 13 nahezu auf :die Sattdampftemperatur gesunken ist, öffnet der Servomotor @9- das Organ 38, so dass die im Abscheider abgeschiedene Flüs sigkeit aus dem Abscheider zusammen mit den ausgeschiedenen Salzen aus dem Ab- seheider fortströmt.
Die Stauvorrichtung 3 7 verhütet, im Fall alle abgeschiedene Flüssigkeit aus dem Ab- scheider schon fortgeführt ist, eine zu grosse Dampfentweiehung, weil durch den engen Querschnitt wohl eine grosse Gewichtsmenge Flüssigkeit, nur aber eine kleine Gewichts menge Dampf :durchtritt. Wenn bei norma lem Betrieb die Dampftemperatur an der Stelle des Temperaturaufnehmers 13 wieder gestiegen ist, wird das- Organ 38 durch Be einflussung des Thermostats geschlossen, so dass durch den Flüssigkeitsabscheider 19 und die Leitung 21 kein überhitzter Dampf aus dem Dampferzeuger entweichen kann.
Die aus dem Abseheider abgeführte Flüssigkeit kann entweder durch einen Wärmeaustau- scher, in welchem ihre Wärme noch aus genützt wird, strömen oder in einen andern Dampferzeuger geführt werden, beispiels weise einen Niederdruckkessel, in welchem die Anwesenheit von Salzen in der Flüssig keit keinen Schaden mehr verursacht. Sind mit dem Speiseflüssigkeitsbehälter Reini gungsvorrichtungen für die Speiseflüssig keit oder Abschlämmvorrichtungen verbun den, so kann die abgeschiedene Flüssigkeit auch unmittelbar wieder zurück in den Speisebehälter geführt werden.
Sollten die üblichen Temperatursehwa-n- kungen, welche bei Regelungen auftreten, nicht genügen, um :die Salzablagerungenaus dem Rohrstrang zu entfernen, kann von Zeit zu Zeit eine erhöhte Speiseflüssigkeitsmenge und eine grössere Zusatzmenge für eine be stimmte Zeit dem Dampferzeuger zugeführt werden, his die Salzablagerungen restlos aus dem Rohrstrang entfernt sind.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung be steht darin, dass bei schroffen Temperaturab fällen auf alle Fälle vermieden wird, dass Flüssigkeitspfropfen mit dem überhitzten Dampf durch die Leitung 5 an die Ver- brauchsstellen geführt werden. Die Art der Flüssigkeitsabscheider spielt keine Rolle, es können beispielsweise gewöhnliche Flüssig keitsabseheider oder solche mit Kondens töpfen verwendet werden.
Gegebenenfalls können mehrere. Flüssigkeitsabseheider ein ander parallel geschaltet sein, wobei immer nur ein Teil von allen in Betrieb ist, wäh rend die übrigen zu Reinigmngszweeken von dem Dampferzeuger abgeschaltet werden können. Gegebenenfalls können auch mehr als zwei Rohrstränge zueinander parallel ge- sehaltet sein und von einer Feuerungsvor- richtung beheizt werden. Die Erfindung kann aber auch angewendet werden auf Dampf erzeuger, bei denen eine Anzahl kürzerer Rohrstrecken einander parallel geschaltet . sind.
Es können dabei insbesondere auch eine Anzahl Gruppen von parallel geschalteten Rohrabschnitten hintereinander geschaltet werden.