Verfahren zur Umwälzung von Kesselwasser in einem Zwangumlaufdampferzeuger Die Erfindung hat ein Verfahren zur Um wälzung von Kesselwasser in einem Zwang umlaufdampferzeuger zum Gegenstand. Fer ner bezieht. sich die Erfindung auf eine Ein richtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bisher war es üblich, in Zwangumlauf- dampferzeugern für die Umwälzung des Kes selwassers Schleuderpumpen zu verwenden, die motorisch angetrieben wurden. Es war nötig, besondere Sicherungen zu treffen, um bei Ausfall der von aussen zugeführten An triebsenergie den Zwangumlauf aufrechtzuer halten.
Ferner ist bekannt, für die Umwälzung von Kesselwasser Strahlpumpen zu verwen den, wobei als Treibmittel Druckwasser, z. B. Speisewasser, genommen wurde. Auch hier ist der :'Nachteil, dass bei Ausfall der Energie kein Druckwasser zum Betrieb der Strahl pumpe vorhanden ist. Ferner ist in diesem Fall die Umwälzung von der Speisung ab- hiingig. Wenn der Kessel überspeist ist, fällt damit auch die Umwälzung aus.
Das erfindungsgemässe Verfahren zeich net sieh dadurch aus, dass Kesselwasser von Siedetemperatur auf einen vom Betriebsdruck des Kessels abhängigen Gegendruck entspannt. wird, dass aus dem bei der Entspannung ent standenen Dampf-Wassergemisch der Dampf abgeleitet und das Wasser allein unter Aus- nutzun;- seiner Strömungsgeschwindigkeit auf einen den genannten Betriebsdruck überstei genden Druck gebracht wird.
Zur Durchführung des Verfahrens dient eine ebenfalls erfindungsgemässe Einrichtung, die sich dadurch kennzeichnet, dass in dem Umwälzkreislauf des Kesselwassers eine Strahl pumpe angeordnet ist, die aus einer Entspan nungsdüse, einer Fangdüse und einem Diffu- sor besteht, und dass zwischen der Entspan-, nungsdüse und der Fangdüse ein Ent- mischungsraum angeordnet ist, der mit einer Stelle niedrigeren Druckes verbunden ist.
Das vorgeschlagene Verfahren hat den Vorzug, dass für die Umwälzung des Kessel-, wassers keine Energie von aussen benötigt wird. Die für die Umwälzung des Kesselwas sers benötigte Energie stammt aus dem Kes selwasser selbst.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens ist in der Zeich nung in mehreren Ausführungsbeispielen dar gestellt, an Hand welcher auch das ei-iin- dungsgemässe Verfahren beispielsweise erläu tert wird.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Zwang umlaufdampferzeuger, bei dem zwischen " der Dampftrommel und dem Wasserverteiler eine Strahlpumpe angeordnet ist.
Fig.2 zeigt die Anordnung der Strahl- pumpe zwischen dem Dampf-Wassergemisch- sammler und dem Wasserverteiler. Fig.3 zeigt eine besondere Ausführungs form der Strahlpumpe, bei dem zwischen Ent spannungsdüse und Diffusor ein Behälter an geordnet ist.
Fig.4 ist ein zu Fig. 3 gehöriger Schnitt naeh der Linie El 13.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, in der die Strahlpumpe mit einer Wasserstrahlpumpe verbunden ist.
Bei der in Fig.1 gezeigten Ausführungs form wird aus dem Wasserraum der Trom mel 1 durch das Zulaufrohr 2 Kesselwasser entnommen und einer Entspannungsdüse 3 zugeführt und auf einen bestimmten, vom Be- triebsdruek des Kessels abhängigen Gegen druck entspannt. Bei niedrigem Kesseldruck genügt eine Entspannung um etwa 1 a t. Bei mittleren Drücken werden etwa 2,5 at erfor derlich sein, und bei hohen Drücken, beispiels weise 100 at und mehr, muss mit einem Gegen druck gerechnet werden, der 4 bis 5 at unter dem Betriebsdruck liegt.
Da das Kesselwasser Siedetemperatur hat, entsteht in der Entspan nungsdüse 3 bei fallendem Druck Dampf, der mit entspannt wird und durch seine Expan sionsarbeit das Kesselwasser zusätzlich be schleunigt. Aus der Entspannungsdüse 3 tritt also ein Dampf-Wassergemischstrahl aus, der anschliessend in einen Entmischungsraum 4 gelangt. Da die Masse des Dampfes gegenüber der Masse des Wassers gering ist, lässt sich der Dampf aus dem Gemischstrahl leicht ab saugen und aus dem Entmischungsraum 4 durch das Rohr 8 zu einer Stelle niedrigeren Druckes ableiten.
Diese Stelle kann bei gro ssen Anlagen eine besondere Verbrauchsstelle :sein, bei kleinen Anlagen ist es zweckmässig, den Abdampf unmittelbar einem Kondensator zuzuführen. Der vom Dampf befreite Was serstrahl wird in der Fangdüse 5 aufgefan gen und einem Diffusor 6 zugeführt. Die Strahlpumpe besteht somit aus der Entspan nungsdüse 3, der Fangdüse 5 und dem Dif- fusor 6. Am Ende des Diffusors 6 erreicht das Kesselwasser einen Druck, der um etwa 2,5 at über dem Druck in der Trommel 1 liegt.
Vom Diffusor 6 wird das Kesselwasser dem Wasserverteiler 19 zugeführt, von wo es über die Verdampferrohre 20 und den Dampf- Wassergemischsammler 21 als Dampf-Wasser- gemiscliwieder in die Trommel 1 eintritt. Im Rohr 8 ist ein Regelventil 22 angeordnet, das den Druck im Raum 4 steuert.
Hinter dem Diffusor 6 ist ein Rficksclilagventil 10 vor gesehen, um zu verhindern, dass beim Anfah ren die Wasserströmung rückwärts verläuft. Zur Inbetriebnahme der Strahlpumpe ist nur nötig, das Absperrventil 9 des dann als An fahrleitung dienenden Rohres 8 zu öffnen. Durch den Staudruck der Strömung wird dann das Pfickschlagventil 10 geöffnet. Un ter Umständen kann es vorteilhaft sein, bis zur Entfaltung der vollen Geschwindigkeit der Strömung zunächst einen Teil des Kessel wassers über die Leitung 16 abzulassen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Strahlpumpe zwischen dem Dampf- Wassergemisehsaminler 21 und dem Wasser verteiler 19 angeordnet. In diesem Falle wird der Entspannungsdüse 3 nicht. nur Kessel wasser zugeführt, sondern zugleich auch der in den Verdampferrohren 20 erzeugte Dampf. Selbstverständlich wird auch in diesem Falle - genau so wie bei dem vorhergehenden Bei spiel - bei der Entspannung des Kesselwas sers Dampf frei, der bei der weiteren Expan sion Arbeit leistet. Zu dieser Arbeit kommt aber die Expansionsarbeit des zugleich mit dem Kesselwasser in die Entspannungsdüse eintretenden Dampfes hinzu.
Dies hat zur Folge, dass die zur Umwälzung des Kessel wassers benötigte Arbeit bei einem wesentlich geringeren Diaickgefälle erreicht wird als bei dem vorhergehenden Beispiel. Der Dampf anteil wird über das Rohr 22 in den Dampf raum der Trommel 1 abgeleitet. Das Wasser wird in einer ersten Fangdüse 5' gesammelt. Der aus der Fan;-düse 5' austretende Wasser strahl reisst aus dem Raum 17, der über Rohr 18 mit dem Wasserraum der Trommel 1 in Verbindung steht, Kesselwasser mit.
Das Wassergemisch wird in einer zweiten Fang düse 5 aufgefangen, in dem Diffusor 6 wie der auf den erforderlichen Druck gebracht und über das Rücksehlagventil 10 wieder zum Wasserverteiler 19 geführt. Die Inbetrieb- setzeng der Stralilpumpe kann in der Weise durchgeführt werden, dass der Wasserinhalt in den Verdampferrohren 20 auf Überdruck gebracht wird.
Hierzu dient. ein Absperrorgan 30, das zwischen dem Dampf-Wassergemisch- sammler 21- und der Entspannungsdüse 3 an geordnet ist. Bei der Inbetriebsetzung ist das Ventil 30 geschlossen. Bei Beheizung der Ver- danipferrohre 20 entsteht ein Überdruck, da das Rücksclilagventil 10 ebenfalls einen Ab fluss aus ersterem verhindert. Durch schnelles Öffnen des Ventils 30 unter Ausnutzung des plötzlichen Stosses wird die Strahlpunipe in Betrieb gesetzt. Gegebenenfalls kann man die sen Vorgang mehrmals wiederholen, falls die Pumpe nicht gleich arbeitet.
Das Ventil 30 kann auch als Sicherheitsventil ausgebildet sein, das bei einem bestimmten Überdruck in den Verdampferrohren 20 öffnet.
Bei den bisher beschriebenen Ausführ ungs- formen wurde der Wasserstrahl nicht abge lenkt, und es ist nicht ganz ausgeschlossen, dass durch in den Diffusor mitgerissene Dampfblasen der Förderdiaiek unerwünscht abfällt. Auch kann durch Wasserstau in der oder den Fangdüsen der Wirkungsgrad der Strahlpumpe verringert werden.
Diese Schwie rigkeiten werden bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 verliiieden. Wie Fig. 3 zeigt, ist. zwischen die Entspannungsdüse 3 und den Diffusor 6 ein Behälter 23 geschaltet, und zwar derart, dass der Dampf-Wassergemisch- strahl etwa tangential in diesen Behälter ein strönlt.
Durch die Ablenkung des Strahls wird der spezifisch leichtere Dampf nach innen gedrängt Lind durch das zentral einmündende Rohr 24 in die nieht dargestellte Trommel geleitet, während das spezifisch schwerere Wasser nach aussen geschleudert wird, in den Diffusor 6 gelangt und hierin seine Strö- mungsgeschwindigkeit wieder in Druck um- gesetzt wird.
Zum Ersatz des verdampften Wassers wird aus dem Wasserraum der Trom- wel durch das Rohr 25 Kesselwasser geführt. Die Zuflussmenge wird durch das Ventil<I>25a</I> reguliert. Da die Strahlpumpe im vorliegen den Falle zyklonartig ausgebildet ist, werden die Strömungsverluste verringert und bei den auftretenden Geschwindigkeiten eine hohe Trennung von Dampf und Wasser erzielt.
Durch die in Fig.3 und 4 dargestellte Form des Behälters 23 wird das ausgesehleuderte Wasser besser zu einem Strahl zusammen gefasst.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.5 sind zwei Behälter 23 und 26 vorgesehen, die durch den Diffusor 27 miteinander verbun den sind. Der Behälter 23 dient wieder, wie im vorhergehenden Fall, zur Trennung des entstandenen Dampf-Wassergemisches. Der abgeschiedene Dampf wird über das Rohr 24 in den Dampfraum der nicht dargestellten Trommel abgeleitet. Der Behälter 26 steht durch das zentrale Zuflussrohr 28 mit dem Wasserraum der Trommel in Verbindung. Im Betrieb ist der Behälter 26 mit kreisendem Wasser gefüllt, ähnlich wie in einer Schleu derpumpe.
Die kreisende Bewegung wird da durch erreicht, dass der Strahl des in dem Behälter 23 abgeschiedenen Wassers tangen- tial in den Behälter 26 hineinströmt. Zur Überwindung des statischen Druckes der krei senden Wassermenge im Behälter 26 ist es notwendig, den aus dem Behälter 23 austre tenden Wasserstrahl in dem Diffusor 27 auf diesen Druck zu bringen. Der restliche dyna mische Druck wird dann in dem Diffusor 6 auf den erforderlichen Betriebsdruck ge bracht.
Da. in dem Behälter 26 der statische Druck von aussen nach innen abnimmt, ent steht ein genügender Druckunterschied zwi schen dem Zuflussrohr und dein Behälter 26, um das Ersatzwasser aus der Trommel in diesen Behälter 26 zufliessen zu lassen. Zur Inbetriebnahme wird zunächst der Behälter 23 durch die Anfahrleitung 29 mit einer Stelle niederen Druckes verbunden, um die Strö mung in Gang zii setzen. Selbstverständlich müssen im Rohr 24, wie auch in der an den Diffuisor 6 anschliessenden, nicht dargestellten Druckleitung und dem Zuflussrohr 28 Rück sehlagventile angeordnet sein.
Es ist zunächst durch die Anfahrleitung 29 so viel Kessel wasser abzulassen, bis die erforderliche Was sergeschwindigkeit zur Überwindung der Druekunterschiede ausreicht. In ähnlicher Weise kann auch die Strahlpumpe nach Fig. 3 in Betrieb genommen werden.
Die Strahlpumpe kann auch zur Umwäl- zun, von Kesselwasser mit einer mechanisch angetriebenen Schleuderpumpe zusammen- arbeiten. Beide Pumpen können parallel ar beiten, etwa jede für die halbe Umwälzmen-e. Beine Anfahren des Dampferzeugers aus dem kalten Zustand würde zunächst nur die Schleuderpumpe allein arbeiten und die Strahlpumpe erst zugeschaltet werden,
wenn das Kesselwasser die Siedetemperatur er reielit hat.
Es ist aber aueli möglich, beide Pumpen hintereinandemusehalten; dabei kann die Stralilpunipe das Kesselwasser mit bereits erhöhtem Druclz- der Schleuderpumpe zufüh ren oder auch umgekehrt.