Verfahren zur Erzeugung hochgespannten Dampfes und Dampferzeugungsanlage zur Ausführung dieses Verfahrens. Bekanntlich lässt sich in Dampferzeugungs anlagen eine Steigerung der Wärmeaufnahme durch Erhöhung der Heizgasgeschwindig keiten und der Zirkulationsgeschwindigkeit der zu verdampfenden Flüssigkeit erreichen. Es ist ferner bekannt, dass die Dampfbildung wesentlich begünstigt wird, wenn die Wärme der Heizgase an eine dünne Wasserschicht abgegeben wird. Zweck der Erfindung ist nun, durch gleichzeitige Ausnutzung dieser drei Tatsachen ein Verfahren und eine Dampferzeugungsanlage zu schaffen, die Dampf von hohem Drucke zu erzeugen ge statten.
Nach dem Verfahren gemäss vorliegender Er findung werden die Heizgase veranlasst, mit übernormaler, sich im wesentlichen gleichblei bender Geschwindigkeit durch die Heizkanäle zu ziehen. Ferner wird der zu verdampfenden Flüssigkeit auf mechanischem Wege eine grosse Zirkulationsgeschwindigkeit aufge drückt und diese Flüssigkeit an einer der strahlenden Wärme der Feuerung ausgesetz ten Stelle zur Bildung einer dünnen, mit grosser Geschwindigkeit sich bewegenden Schicht gezwungen.
Bei der Dampferzeu- gungsanlage zur Ausführung :dieses Ver fahrens nimmt erfindungsgemäss der Durch trittsquerschnitt der Heizkanäle in der Strö mungsrichtung der Gase im wesentlichen stetig ab, und es ist vor der Eintrittsmün- dung dieser Kanäle, im Bereiche der strah lenden Wärme der Feuerung ein Dampfent wickler angeordnet, welcher feststehende Rohre und in diese eingesetzte Körper auf weist, die so geformt und dimensioniert sind, dass an jeder Stelle der Rohre eine grosse Geschwindigkeit des Wasser-Dampfgemisches vorhanden ist.
Dabei kann die Dampferzeugungsanlage in mindestens zwei Gebiete unterteilt sein, in denen verschiedene Drücke herrschen, und es kann eine die Flüssigkeit in . die ver schiedenen Druckgebiete speisende Pumpe für die einzelnen Druckgebiete gleichzeitig als Zirkulationspumpe dienen.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist sche matisch ein Ausführungsbeispiel einer Dampf- erzeugungsanlage nach vorliegender Erfin dung veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt einen senkrechten Längs schnitt durch diese Anlage, und Fig. 2 einen Querschnitt in grösserem Massstabe durch ein Rohr des Dampfent- w icklers.
Die gezeigte Dampferzeugungsanlage weist einen Zweibündelkessel auf, der sich aus zwei Unterkesseln 1, 2, zwei Oberkesseln 3, 4 und zwei die Unter- und Oberkessel mit einander verbindenden Rohrbündeln 5, 6 zu sammensetzt. Die Wasserräume der Ober kessel 3, 4 stehen durch einen Kanal 7 mit einander in Verbindung. Zwischen den zwei Rohrbündeln 5, 6 ist eine Schamottewand 8 eingeschaltet. 9,10 bezeichnet eine als Kreisel pumpe ausgebildete mehrgehäusige Speise pumpe, an deren erste Stufe eine mit einem nicht gezeigten Abgasvorwärmer in Verbin dung stehende Leitung 11 angeschlossen ist. Die Kreiselpumpe 9,10 wird von einer Kraft maschine 33 angetrieben.
Das von der letz ten Stufe des Pumpenteils 9 geförderte Speisewasser wird durch eine Leitung 12 in den Unterkessel 1 gedrückt und gelangt von hier durch das Rohrbündel 5, die Ober kessel 3, 4 und das Rohrbündel 6 in den zweiten Unterkessel 2. Dieser ist durch eine Leitung 13 mit der ersten Stufe des zwei ten Pumpenteils 10 verbunden. In die Lei tung 13 ist ein Dreiwegventil 21 eingeschal tet, das den Zufluss des aus dem Unterkessel 2 abfliessenden Wassers zu dem Pumpenteil 10, beziehungsweise über eine Leitung 14 zu einer vor der letzten Stufe des Pumpenteils 9 gelegenen Stufe beherrscht. Die Leitung 14 ist mit einer Rückschlagklappe 15 versehen, welche die Flüssigkeit daran verhindert, aus dem Pumpenteil 9 durch die Leitung 14 in den Unterkessel 2 zu gelangen.
Ein nicht gezeigtes und mit einem ebenfalls nicht ge zeigten Speisewasserbehälter in Verbindung stellendes Überbordventil gestattet, in Zeiten kleinen Dampfverbrauches, wo das Ventil 21 so gestellt wird, dass das Wasser veranlasst wird, im Kreislauf durch die Teile 14, 9, 1, 5, 3, 7, 4, 6, 2 zu fliessen, einem Teil dieses Wassers nach dem Speisewasserbehälter zu fliessen, sobald in jenen Teilen der Anlage ein bestimmter Druck erreicht ist.
Im Bereiche der von der mechanischen Feuerung 16 ausstrahlenden Wärme ist ein Dampfentwickler vorgesehen, der eine An zahl feststehend und geneigt angeordneter Rohre 17 aufweist. In jedes dieser Rohre ist ein Körper 18 eingesetzt, der voll oder hohl sein kann und so bemessen ist, dass zwischen ihm und dem zugeordneten Rohr 17 ein Raum 19 (Fig. 2) von ringförmigem Querschnitt verbleibt.
Der Pumpenteil 10 fördert die zu verdampfende Flüssigkeit durch Leitung 20 in die verschiedenen Räume 19, die am andern Ende durch Lei tung 22 mit einem WTa.lzenkessel 23 in Ver- bindung stellen. Der in letzterem sich Dampf strömt durch Leitung 24 einem Dampfüberhitzer 25 zu, von welchem der überhitzte Dampf durch Leitung 26 zu einer nicht gezeigten Dampfv erbrauchsstelle gelangt.
Eine Leitung 2 7 gestattet der im Walzenkessel 23 sich ansammelnden Flüssig keit, nach einer vor der letzten Stufe des Pumpenteils 10 gelegenen Stufe dieses Teils zu strömen. In diese Leitung 27 ist eben falls eine R.iicksclila.gklappe 32 eingebaut. Die Heizkanäle 28, 29, 30 der Anlage sind so geformt, dass ihr Durchtrittsquerschnitt für die Heizgase, in ihrer Strömungsrichtung gesellen, im wesentlichen stetig abnimmt, so dass die allmählich sich abkühlenden Gase im wesentlichen mit sich gleichbleibender Geschwindigkeit durch jene Kanäle ziehen.
Dabei wird diesen Heizgasen mit Hilfe einer mechanischen Fördervorrichtung 31 eine sol che Geschwindigkeit, erteilt, dass sie an allen Stellen grösser als die normal gewählte Ge schwindigkeit, das heisst grösser als 5 bis 6 m/Sek., ist.
In den Teilen 1, 5, 3, 4, 6, 2 einerseits und den Teilen 19, 17, 23, 25 anderseits herrschen zwei verschiedene Drücke, so dass also die beschriebene Anlage in zwei Druck gebiete unterteilt ist. Im ersten Druckgebiet kann beispielsweise ein Druck von etwa 50, im zweiten ein solcher von etwa 100 Atm. herrschen. Die in die verschiedenen Druck gebiete Flüssigkeit speisenden Pumpenteile 9, 10 können dabei gleichzeitig als Zirku- lationspumpe wirken, zu welchem Zwecke eben die Leitungen 15, 27 vorgesehen sind. Durch die so erzeugte Zirkulation wird der Wärmeaustausch und somit die Dampf erzeugung an den verschiedenen Stellen der Anlage gefördert.
Je nach der Höhe des Dampfverbrauches hat man es durch Ein stellen des Ventils 21 in der Hand, mehr oder weniger Flüssigkeit nach dem Hochdruck gebiet gelangen, beziehungsweise vor allem im Niederdruckgebiet zirkulieren zu lassen. Durch passende Ausbildung der Einsatzkör per 18 wird es ferner ermöglicht, an jeder Stelle der Rohre 17 oder besser der Räume 19 eine beliebig dünne Wasserschieht zu er zeugen und dem Wasser-Dampfgemisch in diesen Räumen eine gewollte Geschwindig keit zu erteilen.
Gerade diese Umstände er möglichen es, in dem vor der Eintrittsmün dung der Heizkanäle gelegenen Dampfent wickler, welcher der strahlenden Wärme der Feuerung ausgesetzt ist, eine äusserst leb hafte Dampfentwicklung zu erreichen, um- somehr, als infolge der Dünnheit der Wasser schichten und der grossen Geschwindigkeit, mit welcher das Wasser gezwungen wird, durch jene Räume 19 zufliessen, Wirbelerschei nungen in der Wasserschicht auftreten. Da keine rotierenden Teile, sowie keine Stopf büchsen erforderlich sind, ist die beschrie bene Anlage einfach, daher billig und be triebssicher.
Dabei sind alle Teile leicht zu gänglich, was eine gute Reinigungsmöglich- keit schafft, so dass die Anlage bei gutem Wirkungsgrad und sich gleichbleibender Be triebssicherheit dauernd hoch beansprucht werden kann.
Process for generating high-voltage steam and a steam generating plant for carrying out this process. It is known that in steam generating systems, an increase in heat absorption can be achieved by increasing the heating gas speeds and the circulation speed of the liquid to be evaporated. It is also known that the formation of steam is significantly favored if the heat of the heating gases is given off to a thin layer of water. The purpose of the invention is now to provide a method and a steam generating system, by simultaneously exploiting these three facts, which equip the steam of high pressure to generate ge.
According to the method according to the present invention, the heating gases are caused to pull through the heating ducts at an above normal, essentially constant speed. Furthermore, the liquid to be evaporated is mechanically forced to a high circulation speed and this liquid is forced to form a thin layer that moves at high speed at a point exposed to the radiant heat of the furnace.
In the steam generation plant for executing this method, according to the invention, the passage cross section of the heating ducts decreases essentially steadily in the direction of flow of the gases, and before the entry mouth of these ducts, in the region of the radiant heat of the furnace, there is vapor arranged winder, which has fixed tubes and bodies inserted into them, which are shaped and dimensioned so that a high speed of the water-steam mixture is present at each point of the tubes.
The steam generation system can be divided into at least two areas in which different pressures prevail, and one can contain the liquid. the pump feeding the various pressure areas simultaneously serves as a circulation pump for the individual pressure areas.
In the accompanying drawing, an embodiment of a steam generating system according to the present invention is schematically illustrated.
1 shows a vertical longitudinal section through this system, and FIG. 2 shows a cross-section on a larger scale through a tube of the steam generator.
The steam generating plant shown has a two-bundle boiler which is composed of two lower boilers 1, 2, two upper boilers 3, 4 and two tube bundles 5, 6 that connect the lower and upper boilers to one another. The water spaces of the upper boiler 3, 4 are connected through a channel 7 with each other. A firebrick wall 8 is connected between the two tube bundles 5, 6. 9.10 designates a multi-housing feed pump designed as a centrifugal pump, at the first stage of which a line 11 connected to an exhaust gas preheater, not shown, is connected. The centrifugal pump 9.10 is driven by a power machine 33.
The fed from the last stage of the pump part 9 feed water is pressed through a line 12 into the lower boiler 1 and passes from here through the tube bundle 5, the upper boiler 3, 4 and the tube bundle 6 in the second lower boiler 2. This is through a Line 13 is connected to the first stage of the second pump part 10. In the Lei device 13, a three-way valve 21 is switched on, which controls the inflow of the water flowing out of the lower boiler 2 to the pump part 10, or via a line 14 to a stage located before the last stage of the pump part 9. The line 14 is provided with a non-return valve 15, which prevents the liquid from getting from the pump part 9 through the line 14 into the lower boiler 2.
An overboard valve, not shown and also not shown in connection with a feed water tank, allows in times of low steam consumption, where the valve 21 is set so that the water is caused, in the circuit through the parts 14, 9, 1, 5, 3 , 7, 4, 6, 2 to flow, to flow some of this water to the feed water tank as soon as a certain pressure is reached in those parts of the system.
In the area of the heat radiating from the mechanical furnace 16, a steam generator is provided which has a number of fixed and inclined tubes 17 on. In each of these tubes a body 18 is inserted, which can be full or hollow and is dimensioned such that a space 19 (FIG. 2) of annular cross section remains between it and the associated tube 17.
The pump part 10 conveys the liquid to be evaporated through line 20 into the various rooms 19, which at the other end connect through line 22 with a water tank 23. The steam in the latter flows through line 24 to a steam superheater 25, from which the superheated steam passes through line 26 to a steam consumption point, not shown.
A line 27 allows the accumulating liquid speed in the roller tank 23 to flow to a stage of this part located before the last stage of the pump part 10. In this line 27 there is also a rear clamshell flap 32 installed. The heating channels 28, 29, 30 of the system are shaped so that their passage cross-section for the heating gases, associated in their flow direction, decreases essentially steadily, so that the gradually cooling gases pull through those channels essentially at a constant speed.
These heating gases are given such a speed with the aid of a mechanical conveying device 31 that they are greater than the normally selected speed at all points, that is to say greater than 5 to 6 m / sec.
In parts 1, 5, 3, 4, 6, 2 on the one hand and parts 19, 17, 23, 25 on the other hand, two different pressures prevail, so that the system described is divided into two pressure areas. In the first pressure area, for example, a pressure of about 50, in the second one of about 100 atm. to rule. The pump parts 9, 10 feeding liquid into the various pressure areas can simultaneously act as a circulation pump, for which purpose the lines 15, 27 are provided. The circulation generated in this way promotes heat exchange and thus steam generation at the various points in the system.
Depending on the amount of steam consumption, one has to set the valve 21 in hand to get more or less liquid to the high pressure area, or especially to let it circulate in the low pressure area. By suitable training of the Einsatzkör by 18 it is also made possible at any point of the tubes 17 or better of the rooms 19 any thin water layer to he testify and to give the water-steam mixture in these rooms a desired speed.
It is precisely these circumstances that make it possible for the steam generator located in front of the inlet opening of the heating ducts, which is exposed to the radiant heat of the furnace, to achieve an extremely lively steam development, more so than due to the thinness of the water layers and the large ones Speed with which the water is forced to flow through those spaces 19, vortex phenomena occur in the water layer. Since no rotating parts and no stuffing boxes are required, the described system is simple, therefore cheap and reliable.
All parts are easily accessible, which makes it easy to clean, so that the system can be constantly subjected to high loads with good efficiency and constant operational reliability.