Röhrendampferzeuger. Die Erfindung bezieht sich auf einen R:öhrendampferzeuger, in welchem das Ar beitsmittel bei erzwungener Strömung durch ein Rohrsystem verdampft und überhitzt wird und besteht darin, dass an einer Stelle des Rohrsystems, an welcher bei normalem Betrieb das Arbeitsmittel in überhitztem Zu ,stand, bei Störungen aber als feuchter Dampf durchströmt, eine Verrichtung zur Abschei- dung von Flüssigkeit eingeschaltet ist.
Röhrendampferzeuger, in welehem das Arbeitsmittel bei erzwungener Strömung durch ein Rohrsystem verdampft und überhitzt wird, besitzen keine Räume mit stagnierender Flüssigkeit, aus welcher der Dampf in Form von Blasen ausgeschieden wird. Sie haben deshalb den Nachteil, dass alle Verunreinigungen der Speiseflüssigkeit bei der Verdampfung ausgetrocknet werden und sich dann an den Rohrwandungen abla gern. Salzablagerungen an den Rohrwänden verhindern .den Wärmedurchgang, so dass eine Wärmestauung, das heisst eine Überhit zung der Rohre stattfindet, wodurch der Baustoff beschädigt, seine Festigkeit vermin dert wird und schliesslich die Rohre unter dem Druek des Arbeitsmittels platzen.
Salze lagern sich besonders an der Stelle ab, an welcher das Arbeitsmittel aus dem Zustand des Nassdampfes in den Zustand des Heissdampfes übergeht. Wenn gemäss der Er findung an der Stelle, an welcher bei norma lem Betrieb schon .die Überhitzung des Ar beitsmittels begonnen hat, bei Störungen da gegen das.
Arbeitsmittel noch als Nassdampf durchströmt, ein Flüssigkeitsabscheider ein geschaltet ist, werden die Salze, die beim normalen Betrieb sich vor dem Abscheider abgelagert haben, durch die beim aInarma- len Betrieb, das heisst bei Störungen nun im Dampf enthaltene Flüssigkeit von den Rohr wänden abgewaschen und in den Flüssig keitsabscheider gespült. Dort können sie ge meinsam mit der abgeschiedenen Flüssigkeit aus dem Dampferzeuger entfernt werden.
Es wird damit der Vorteil erreieht, dass zur Reinigung des Rohrsystems von Röhren- dampferzeugern nicht ständig Flüssigkeit fortgeführt werden muss, so- dass keine Ener gieverluste auftreten.
Ein Ausführungsbeispiel :des Erfindungs gegenstandes ist auf der Zeichnung verein facht dargestellt.
Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel; Fig. 2 und 3 veranschaulichen die Dia grammen die beim Betrieb sich abspielenden Vorgänge.
Durch die Speiseleitung 1 wird dem aus den Strängen 2 und 3, bestehenden Rohr system am einen Ende 4 das Arbeitsmittel als Speiseflüssigkeit zugeführt und durch die Leitung .5 am andern Ende 6 als Heissidampf entnommen. Die Betreizung erfolgt durch einen Brenner 7, dem in üblicher Weise durch eine Leitung 8 ein flüssiger, gasförmiger oder staubförmiger Brennstoff und durch die Leitung 9 die Verbrennungsluft zugeführt wird. Die Verbrennung kann unter atmo sphärischem oder auch unter einem höheren Druck stattfinden.
Die dabei entstehenden Verbrennungsgase strömen durch die Lei tung 10 an andere, nicht gezeichnete Ver- brauchsstellen oder ins Freie.
Im bis zur Stelle 11 reichenden, haupt sächlich durch Leitung beheizten Strang 2 wird das Arbeitsmittel auf die Siedetempe ratur erhitzt, verdampft und bei normalem Betrieb noch in geringem Mass überhitzt. In dem darauffo-lgenden, an -der Stelle 12 be ginnenden, hauptsächlich durch Strahlung be heizten Strang 3 wird dann das Arbeits mittel auf die für den Gebrauch notwendige Überhitzungstemperatur gebracht.
Zwischen den Stellen 11 und 12 ist ein Flüssigkeitsabscheider 13 eingeschaltet, der von der ganzen Dampfmenge :durchströmt wird. Die abge:schied:ene Flüssigkeit wird durch die Leitung 14 fortgeleitet, welche durch das Organ 15 abgeschlossen werden kann.
Beim normalen Betrieb strömt das Ar beitsmittel in etwas überhitztem Zustand _n den Flüssigkeitsabscheider und kann :dem nach keine Flüssigkeit abgeschieden werden. Strömt aber das Arbeitsmittel bei abnorma- lem Betrieb, .das heisst bei Störungen, in feuchtem Zustand in den Abscheider, so, wird :die im Dampf noch enthaltene Flüssigkeit vom Dampf getrennt und nur der Dampf strömt in :den Strang 3 weiter.
Die ausge- sehieden:e Flüssigkeit wird :dann .durch die Leitung 14 aus dem Abscheider und damit aus dem Dampferzeuger entfernt. Dabei wer den die von der Flüssigkeit mitgeführten Unreinigkeiten gleichfalls aus dem Rohr system entfernt.
Fig. 2 und 3 stellen den Temperaturver lauf im Rohrsystem nach Fig. 1 zwischen den beiden Enden 4 und 6 dar. Als Abszisse ist die Länge l des vom Arbeitsmittel :dur:ch- strömten Weges und als Ordinate die Tempe ratur t des Dampfes aufgetragen. Durch die ausgezogenen Kurven n sind die Temperatur verhältnisse bei normalem Betrieb dargestellt. Die Kurven ni, n2, n3 und n4 stellen den Temperaturverlauf bei abnormalen Verhält nissen, das heisst bei Störungen, dar.
Auf der Strecke zwischen .dem Eintrittsende 4 und der Stelle 16 wird das Arbeitsmittel auf die Siedletemperatur erwärmt. Zwischen den Punkten S und U erfolgt die Verdampfung des Arbeitsmittels. An der :Stelle 17 ist die ganze Arbeitsmittelmenge in Sattdampf übergeführt und am Austrittsende 6- endlich ist die Endtemperatur t" ei-reioht.
Wird gleichzeitig die Arbeitsmittel- menge und die Brennstoffmenge vergrössert, so wird sieh ein Temperaturverlauf, wie durch die Kurve ni in Fig. 2 dargestellt, ein stellen. Die verstärkte Beheizung wird im Teil 2 (Fig. 1) .des Robrstrangs :eine raschere Erwärmung des flüssigen Arbeitsmittels zur Folge haben.
Der Siedepunkt Si wird frü her erreicht, und liegt bei einer höhere Temperatur, weil zufolge Vergrösserung der Arbeitsmittelmenge der Druck und damit die Verdampfungstemperatur erhöht ist. Die Verdampfung des Arbeitsmittels erfolgt zwischen den Punkten Si und Ui. Auch die Überhitzung beginnt früher an der Stelle 18 des Rohrstranges als wie bei normalem Be trieb.
Da :der Strang 3, in welchem die Über hitzung des Arbeitsmittels vor sich geht, in zier Hauptsache durch die Strahlung des Feuers, welche auch bei erhöhter Brennstoff menge nicht wesentlich vergrössert wird, be heizt ist, ergibt sich für den letzten Teil ein langsamerer Temperaturanstieg, bis schliess lich am Austritt wieder die normale Ge- brauchstemperatur t" erreicht ist.
Wird gleichzeitig mit der Arbeitsmittel menge auch die Brennstoffmenge verkleinert, so stellt sich ein Temperaturverlauf, wie durch die Kurve n2 wiedergegeben, ein. Die kleinere Brennstoffmenge wird eine lang samere Erwärmung -der Speiseflüssigkeit zur Folge haben. Der .Siedepunkt 82 wird im Rohrstrang in Richtung gegen das Austritts ende 6 verschoben.
Die Verdampfung selber geht bei niedrigerer Temperatur als beim normalen Betrieb vor :sich, weil -auch der Druck entsprechend der geringere Arbeits- mittelmenge niedriger ist. Schliesslich wird aber die kleinere. Arbeitsmittelmenge im Rohrteil 3, weil sich die Intensität der Strah lung nicht wesentlich ändert, rascher er wärmt, so dass bis zum Austrittsende 6 wie derum die Austrittstemperatur t" erreicht. ist.
Wird bei unveränderter Brennstoffzufüh rung die Speiseflüssigkeitsmenge verändert, so ergibt sich für den Temperaturverlauf ein anderes Bild, so wie in Fig. 3 eingezeichnet. Bei Vergrösserung der Arbeitsmittelmenge wird, bei einem Temperaturverlauf nach der Kurve 11s, die Stelle 8s, bei welcher die Verdampfung beginnt, gegen das Austritts ende 6 vorgeschoben und ebenfalls auch die Stelle U, an welcher die Überhitzung beginnt. Der Dampf wird dabei mit einer gegenüber der normalen Temperatur t geringere Tempe ratur t" am Ende 6 aus dem Dampferzeuger austreten.
Umgekehrt wird bei Verkleinerung der Arbeitsmittelmenge gemäss der Kurve n4 die Siedetemperatur S'4 früher erreicht als bei normalem Betrieb. Auch die Überhitzung beginnt an einer Stelle U4, die vor der nor malen Übergangsstelle U liegt. Schliesslich tritt. der Dampf mit einer höhere Temperatur t4 als bei normalem Betrieb an der Stelle 6 aus dem Dampferzeuger.
Aus dem Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, dass der Beginn der Überhitzung je nach den Betriebsverhältnissen innerhalb eines be stimmten Gebietes zwischen den Stellen 18 und 19 sich verschiebt. An der Stelle 17 ist bei normalem Betrieb schon die -Sattdampf- grenz.e erreicht.
Bei abnormalem Betrieb aber strömt an der Stelle 17, wie,durch die Kurve n2 in Fig. 2 und n3 in Fig. 3 gezeigt, noch Dampf, welcher Flüssigkeitsteile enthält.
Wird auf der Strecke zwischen den Stellen 17 und 19 etwa an der Stelle 20 die Flüssig keitsabscheidevorrichtung 13 Ti-. 1) ein geschaltet, so wird der Abscheider dann, wenn der Dampferzeuger unter ,den normalen Verhältnissen arbeitet, von trockenem Dampf durchströmt, umgekehrt aber dann, wenn der Dampferzeuger unter Verhältnissen arbeitet, wie durch die Kurven n2 und na dar gestellt, von feuchtem Dampf durchströmt.
Salze scheiden. sich besonders an. der Stelle aus dem Arbeitsmittel aus, an welcher der Zustand des Arbeitsmittels aus dem Sattdampfgebiet in das Heissdampfgebiet übergeht, das heisst da, wo das Arbeitsmittel anfängt trocken zu werden.
Die Salze setzen sieh entweder etwas vor .der äussern Grenz- kurve, in noch leicht feuchtem und klebrigem Zustand an den Wänden fest oder werden nach Überschreiten der äussern Grenzkurve an den Wänden festgebacken.
Dring das Arbeitsmittel in feuchtem Zu stand von Zeit zu Zeit etwas weiter im Rohr strang vor, werden die Salzkrusten, die beim normalen Betrieb an,der Übergangsstelle vom Nass-dampf zum Heissdampf abgesetzt wur den, zum Teil durch den mechanischen, zum Teil auch durch :den auflösenden Einfluss ,der Flüssigkeitsteile von den Rohrwänden entfernt und finit der Flüssigkeit in den Ab- scheider geführt, aus dem sie dann zusammen mit .der abgeschiedenen Flüssigkeit entfernt werden können.
Genügen die Schwankungen, die durch .die normalen Belastungsveränderungen wäh rend des Betriebes sich ergeben, nicht, um alle Salze aus dem Dampferzeuger zu ent fernen, so kann, wie durch die Kurve na in Fig. 3 angedeutet, von Zeit zu Zeit, ohne die Feuerung zu verändern, die Speiseflüssig- keitsmenge vergrössert werden, so dass alle Salze aus dem Strang 2 (Fig. 1) ausgewa schen und in den Abs-cheider 13 geführt wer den.
Der Flüssigkeitsabscheider kann in be liebiger Art ausgeführt sein. Er kann bei spielsweise mit Kondenswasserableitern in Verbindung stehen, so dass er selber nie Flüssigkeit enthält. Die Flüssigkeit kann aber auch durch eine Schwimmervorrich tung, die im Abscheider selber angeordnet ist, nach aussen abgelassen werden.
In der Ent- nahmeleitung des Flüssigkeitsabsoheiders kann auch eine Schleuse angeordnet sein, das heisst es kann ein Gefäss zwischen zwei Ab schlussorganen eingeschaltet sein, von denen abwechselnd das eine geschlossen und das andere geöffnet ist. Daseine Mal strömt dann aus dem Flüssigkeiteabscheider die Flüssig keit durch das eine Organ in das durch das andere Organ verschlossene Gefäss, .das an dere Mal ist aber das Gefäss durch das eine der beiden Organe vom Flüssigkeitsabschei- der getrennt und durch das andere mit dein Ablauf verbunden.
Es können auch Blenden in der Entnahmeleitung vorgesehen sein, die wohl eine grosse Gewichtsmenge von Flüssig keit, dagegen aber nur eine kleine Gewichts menge von Dampf überführen.
Vorteilhafterweise werden die in der Ent nahmeleitung angeordneten Absperrorgane durch Temperaturaufnahmevorriehtungen, welche unter dem Einfluss der Temperatur des Arbeitsmittels stehen, gesteuert. Eine oder mehrere der Entnahmevorrichtungen können miteinander vereinigt werden, bei spielsweise so, .dass ein Abschlussorgan in der Entnahmeleitung in Abhängigkeit von der Temperatur des.
Arbeitsmittels gesteuert wird, zusätzlich aber auch noch eine Blende oder- Drosselstelle eingeschaltet ist, die wohl eine grosse Gewichtsmenge an Flüssigkeit, aber nur eine kleine Gewichtsmenge an Dampf aus dem Abscheider abströmen lässt.
Der Abscheider wird vorteilhafterweise ausserhalb der Ummauerung als urbeheizter Bauteil angeordnet. In besondern Fällen, ins besondere bei kleinen Ausführungen, kann er auch in der Umhüllung des Dampferzeugers selber angeordnet werden.
Das Rohrsystem kann in beliebiger Weise ausgeführt sein. Es können beispielsweise ein oder mehrere fortlaufende, lange Rohr stränge, denen das Arbeitsmittel als Speise flüssigkeit am einen Ende zugeführt und als überhitzter Gebrauchsdampf am andern Ende entnommen wird, verwendet werden. Die Rohrstränge können aber auch in bestimmte Abschnitte unterteilt sein, von denen eine kleinere oder grössere Anzahl untereinander, einzeln oder in Gruppen parallel zueinander oder hintereinander geschaltet sind.
Neben der beschriebenen Art der Feue rung können die Dampferzeuger natürlich mit allen möglichen Feuerungen beheizt wer den, beispielsweise auch mit Feuerungen für feste Brennstoffe.
Die Verunreinigungen der Speiseflüssig keit, das heisst die Salze, die sich an den Rohrwänden bei normalem Betrieb absetzen, können durch die bei abnormalem Betrieb vordringende Flüssigkeit entweder durch me chanische Einwirkung abgewaschen oder durch Auflösung entfernt werden. Sie wer den dann im einen Fall in Stück-,oder Flok- kenform, im andern Fall in gelöster Form von der Flüssigkeit in den Abscheider ge führt.
Es kann aber auch .eine Vorrichtung vorgesehen .sein, mit deren Hilfe während ge wissen Zeitabschnitten ,dem Dampferzeuger selbsttätig oder durch besondern Eingriff mehr Flüssigkeit zugeführt wird, als wie zur Verdampfung notwendig ist. Durch diese Vorrichtung wird die Förderung der im Rohrsystem während vorangehender Zeitab schnitte abgelagerten Salze noch weiter ver bessert. Gegebenenfalls kann die Vorrich tung zur Vermehrung der Speisemenge in Abhängigkeit von der Zeit selbsttätig g.-- steuert werden.
Die Erfindung kann auch angewendet werden auf Dampferzeugern, bei denen das Arbeitsmittel in gewissen Abschnitten des Rohrsystems einen geschlossenen Kreislauf ausführt. Die Höhe des Speisedruckes, sowie des Verbrauchsdruckes hat keine Bedeutung auf die Anwendung der Erfindung. Sie kann auch angewendet werden auf Dampf erzeuger, bei denen das Arbeitsmittel zum Teil unter höherem als kritischem Druck steht.