Verfahren, um in Dampfkesseln mit Fallrohren die Dampfblasenbildung in den Fallrohren unschädlich zu machen, und Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens. Bei modernen Dampfkraftanlagen kom men oft sehr schwankende Belastungsverhält nisse vor. Diese Belastungsschwankungen können bisweilen so gross sein, dass sie von praktisch Nullbelastung zu voller Belastung in mur einigen wenigen Sekunden gehen. Mit andern Worten, der Dampfkessel kann unter vollem Druck mit zurückgeschobenem oder reduziertem Feuer liegen, aber mit praktisch keiner Dampfentnahme oder bestenfalls mit mur einigen wenigen Prozent der normalen Kapazität.
Plötzlich kommt ein Dampf bedarf, der der normalen Kapazität des Kes sels entspricht, und dieser Dampf bedarf muss unmittelbar sichergestellt werden, und zwar ehe das Feuer Zeit gehabt hat, in der Stärke so zuzunehmen, dass die Wärmezufuhr dem Bedarf für die normale Dampfproduktion entspricht. Der Dampfbedarf muss dann wäh rend einer gewissen Zeit von der Wärme ge deckt werden, die in dem in dem Dampfdom des Kessels und in sämtlichen wasserführen den Rohren des Kessels befindlichen Kessel wasser gespeichert worden ist. Wenn dieser Dampf abgegeben wird, erfolgt eine entspre chende Drucksenkung, und zwar natürlich z um iiehst in deinjenigen Teil des Kessels, wo der Anschluss für die Dampfentnahme vor gesehen ist, nämlich in dem Dampfdom.
Moderne Wasserrohrkessel, sowohl die jenigen, die für Selbstumlauf, als diejenigen, die für Zwangsumlauf eingerichtet sind, be- sitzen in der Regel ausser dem Dampfdom (der gewöhnlich zur Hälfte mit Wasser gefüllt ist) und wärmeaufnehmenden Wasserrohren auch Fallrohre von dem obenerwähnten Dampf dom zu den Sammelkästen (für Selbstumlauf kessel) der Wasserrohre bzw. zu der Zirku- lationspumpe (für Zwangsumlaufkessel). Das Kesselwasser fliesst vom Dom durch das Fall rohr zu den Sammelkasten bzw.
zu der Zir- kulationspumpe des Kessels und steht unter ungefähr demselben Druck wie das Wasser im Dom und in den übrigen Teilen des Kes sels plus dem Druck, der von der Höhe der Wassersäule im Fallrohr herrührt.
Wenn eine Drucksenkung der oben be schriebenen Art eintritt, erfolgt eine Ver dampfung in sämtlichen Teilen des Kessels, zunächst im Dampfdom. Die Verdampfung, die im Fallrohr des Kessels stattfindet, ist sehr lästig, da sie die normale Kesselwasser- zirkulationsrichtung, und zwar die vom Dampfdom zu den wasseraufnehmenden Roh ren, erschwert, bisweilen ganz verhindert und in gewissen Fällen sogar umkehrt. Dies be ruht darauf, dass die im Fallrohr gebildeten Dampfblasen sich aufwärts einen Weg nach dem freien Dampfraum im Dampfdom suchen, während das Wasser sich abwärts zu bewegen sucht.
Die Dampfblasen werden bisweilen so gross, dass sie die ganze Querschnittsfläche des Fallrohres füllen (siehe Fig. 9 und 10 auf den beigefügten Zeichnungen). Ist die Drucksen- kung genügend schnell, so kann die Wasser strömung in einem Zwangsumlauf kessel ganz aufhören, und in einem Selbstumlaufkessel kann sie die Richtung ändern, so dass das Wasser vom Kessel zum Dom hinaufströmt anstatt normalerweise umgekehrt. Beide Fälle verursachen lästige und bisweilen ziem lich gefährliche Zirkulationsstörungen.
Viele Versuche sind gemacht worden, um die Wir kung der Dampfbildung in den Fallrohren zu verhindern oder zu neutralisieren, meistens durch Kühlen des Wassers im Fallrohr, so dass dasselbe immer unter der Dampfbildungs- temperatur bei den herrschenden Druckver hältnissen gehalten wird. Diese Methoden sind mit vielen Schwächen verbunden und von maschinellen Einrichtungen abhängig, welche die Neigung haben, in den kritischen Augenblicken nicht zu fungieren.
Ausserdem bedeuten sie eine Senkung der Leistung des Kessels, weil die im Kühlwasser aufgenommene Wärme nicht immer nutzbar gemacht werden kann. Wenn unbehandeltes Kühlwasser direkt in das Fallrohr eingespritzt wird, kann dies Kesselsteinbildung in den Wasserrohren verursachen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um in Dampfkesseln mit Fallroh ren die Dampf blasenbildung in den letzteren unschädlich zu machen und damit eine posi tive Zirkulation sicherzustellen. Dieses Ver fahren besteht darin, dass im Zirkulations- wasser im Fallrohr entstandene Dampfblasen aus dem Fallrohr fortgeleitet und dabei auf einem andern Weg als durch das Zirkula- tionswasser nach einem Dampfraum hinüber geleitet werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in das Fallrohr wenigstens eine Öffnung eines mit einem Dampfraum in Verbindung stehenden Rohres mündet, derart, dass Dampf blasen nach diesem abgehen können, ohne durch das Zirkulationswasser im Fallrohr zu passieren. In einer bevorzugten Ausführungs form besteht diese Vorrichtung aus einem an der Wasserzirkulation nicht teilnehmenden Rohr, dessen unterstes Ende mit dem Fall- rohr an derjenigen Stelle in Verbindung steht, wo eine Bildung von Dampfblasen zu befürch ten ist, während der oberste Teil des genann ten Rohres mit dem Dampfraum des Dampf domes oberhalb seiner Wasserfläche in Ver bindung steht.
Durch dieses Rohr, das an sich zweckmässig zu einer Höhe ungefähr ent sprechend der Wasserhöhe des Domes mit wenigstens annähernd stillstehendem Wasser gefüllt ist, werden die gebildeten Dampf blasen nach dem Dom zurückgeleitet, ohne dass sie durch ihre Steigkraft nennenswert die Abwärtsbewegung des Zirkulationswassers verhindern.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der beiliegenden, verschiedene Vorrichtun gen zur Durchführung des Verfahrens dar stellenden Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Zwangsumlaufkessel, der mit dem Fallrohr 1 vom Dom 2 zu der Zirkulationspumpe 3 versehen ist. Von einer Öffnung la im untersten Teil des Fallrohres ist ein Entdampfungsrohr 4 zum Dampf raum 5 des Domes geführt, durch welches die gebildeten Dampfblasen auf einem andern Weg als durch das Zirkulationswasser aus dem Fallrohr fortgeleitet werden. Verbindungs rohre 6 zwischen Fallrohr und Entdamp- fungsrohr können in gewissen Fällen vorteil haft sein und sind an denjenigen Stellen an gebracht, wo eine Dampfblasenbildung zu be fürchten ist.
In diesem Falle liegt das Ent- dampfungsrohr 4 ganz ausserhalb des Fall rohres.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, wo das Ent- dampfungsrohr 4 innerhalb des Fallrohres 1 angebracht ist, wobei der unterste Teil 7 des Rohres nahe der Einlassöffnung der Zirku- lationspumpe 3 angebracht ist.
Das Ent- dampfungsrohr ist längs seiner ganzen Länge bis zum untern Rand des Dampfdomes mit in einer gewissen Entfernung voneinander angeordneten Öffnungen 1ä versehen, welche die im Fallrohr gebildeten Dampfblasen kon tinuierlich auf einem andern Weg als durch das Zirkulationswasser im Fallrohr in den Dampfraum wegleiten sollen. Der obere Rand dieser Öffnungen ist derart ausgebildet, dass er die Blasen leicht auffangen kann.
Selbst verständlich können die Dampfblasen aus den Fallrohren teils durch ausserhalb, teils durch innerhalb der Fallrohre gelegene Ent- dampfungsrohre fortgeleitet werden.
Fig. 3 zeigt eine Einzelheit in grösserem Massstabe der Vorrichtung nach Fig. 2.
Die Vorrichtungen für Selbstumlaufkessel sind im wesentlichen gleich denjenigen, die für Zwangsumlaufkessel gezeigt worden sind, mit der Ausnahme, dass die Zirkulations- pumpe in diesem Falle durch die Sammel- kasten des Kessels ersetzt worden ist.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung ähnlich der jenigen nach Fig. 1, verwendet an einem Dampfkessel mit Selbstumlauf. Man findet somit hier ebenfalls die Rohre 1, 4 und 6. Selbstverständlich kann das Entdampfungs- rohr 4 auch bei einem solchen Dampfkessel innerhalb des Fallrohres 1 verlegt sein. Von den übrigen Teilen des Kessels bezeichnen 9 einen Sammelkasten und 10 die Steigrohre.
Fig. 5 bis 8 und 11 bis 13 zeigen verschie dene Abänderungen der beschriebenen Vor richtung, hauptsächlich verschiedene Anord- rntungen des Entdampfungsrohres.
Fig. 5 zeigt zum Beispiel, dass das Volu men des Entdampfungsrohres 4, zum Bei spiel durch eine Erweiterung 4a, so gross sein kann, dass bei sehr grossen und schnellen Sen kungen des Dampfdruckes, die ein Aufhören und/oder Umkehren der Strömung des Kes selwassers im Fallrohr herbeiführen könnten, die im Entdampfungsrohr befindliche Was sermenge genügend gross ist, um den Wasser bedarf des Kessels während der Drucksen kung sicherzustellen und kräftig dazu beizu tragen, dass die Wasserströmung im Fallrohr schnell wieder eine normale (stabile, positive) Zirkulation wird.
Fig. 6 zeigt eine andere Abänderung von Fig. 1, und zwar mit einem ausgedehnten Teil 12, der ein Beispiel dafür ist, wie das Fallrohr an gewissen Stellen seiner Länge mit Krümmungen, ausgedehnten Teilen oder der gleichen versehen ist, die das Abtrennen von Dampfblasen aus dem Kesselwasser durch Fliehkraft, Schwerkraft, Richtungsverände rung usw. fördern, und wie an diesen Stellen Anschlüsse 6 an das Entdampfungsrohr vor gesehen sind.
Fig. 7 hat zum Zweck, zu zeigen, wie das Fallrohr bei 12 gegenüber Einlassöffnungen 13 des Entdampfungsrohres erweitert ist, um das Abtrennen der Dampf blasen zu erleichtern.
Fig. 9 und 10 zeigen die Verbreitung der Dampfblasen 15 bei Dampfbildung in einem Fallrohr, das mit einem Entdampfungsrohr versehen ist, woraus hervorgeht, dass prak tisch die ganze Querschnittsfläehe des Fall rohres von den Dampfblasen eingenommen sein kann. Sie werden hierdurch als Dampf kissen wirken und dadurch die Zirkulation verhindern.
Fig. 11 und 12 zeigen die Verbreitung der Dampfblasen in einem Fallrohr, das mit Ent- dampfungsrohr 4, zum Beispiel gemäss Fig. 8, versehen ist, und das Auffangen und Fort leiten in den ,Trichtern des Entdampfungs- rohres. Wie beispielsweise aus Fig. 12 hervor geht, ist das Entdampfungsrohr vorzugsweise wenigstens annähernd in der Mitte der Quer schnittsfläche des Fallrohres angebracht.
Fig. 13 zeigt eine Abänderung von Fig. 5, wo ein Teil des Dampfdomes als Wasserreser voir dient, wobei gemäss Fig. 13 ein Teil des Domes mittels einer Zwischenwand 16 derart abgeteilt ist, dass das Wasser im abgeteilten Raum, der mit dem Entdampfungsrohr in direkter Verbindung steht, nicht normal an der Wasserzirkulation des Kessels teilnimmt, sondern nur bei schneller Drucksendung mit begleitender Dampfbildung an der Zirkula tion teilnehmen wird. In dieser Figur ist ge zeigt, wie das Entdampfungsrohr auch bei dieser Ausführungsform alternativ im Fall rohr angebracht werden kann. Das betref fende Rohr ist mit strichpunktierten Linien angedeutet.
Dank der Erfindung lassen sich in den Fallrohren gebildete Dampfblasen ohne Ver wendung von maschinellen Einrichtungen un schädlich machen, die von andern Verhält- nissen beeinflusst werden können als denjeni gen, die im Wassersystem des Dampfkessels selbst existieren.