DE610597C - Verfahren zum Betriebe von Hochdruck-Roehrenkesselanlagen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Betriebe von Hochdruck-Röhrenkesselanlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betriebe von Hochdruck-Röhrenkesselanlagen, die ohne Wasserumlauf und ohne Dampfbildung durch Entspannen überhitzten Wassers -arbeiten und bei denen das Kesselwasser im Überschuß über die zu verdampfende Wassermenge zugeführt und nach Trennung vom Dampf aus dem Dampferzeuger wieder abgeleitet wird.
• Bei Hochdruck-Röhrenkesselanlagen, die sich durch ihre Einfachheit und durch den Fortfall der Explosionsgefahr auszeichnen, treten eine Reihe schwerwiegender Nachteile auf, die die Einführung der Kessel in größerem Maße bisher verhinderten. Die unvermeidbar im Speisewasser enthaltenen Härtebildner und Salze gehen teils als Staub mit dem Dampfe mit und können die Kraftmaschinen schädigen, teils brennen sie in den Rohren fest und bewirken unter Umständen deren baldige Zerstörung. Diese Übelstände treten besonders heftig bei stark verringerter Kesselbelastung auf. Weder durch weitgehende Reinigung des Speisewassers noch durch Erzeugung des Dampfes bei überkritischem Druck oder durch Anordnung spiraliger oder sonstiger Einbauten in den Rohren konnten die Übelstände bisher in ihrer Gesamtheit beseitigt werden.
• Die Erfindung bezweckt, die geschilderten Mängel zu beseitigen. Sie besteht darin, daß die Größe des Wasserüberschusses entsprechend der Menge und Beschaffenheit der im Speisewasser gelösten Stoffe so gewählt wird, daß beim Durchfließen des Wassers durch den Kessel die Löslichkeitsgrenze dieser Stoffe nicht unterschritten wird und diese Stoffe auch nach dem Durchfließen durch den Kessel in dem vom Dampf getrennten Überschußwasser, das aus dem Verwendungsbereich der Kesselanlage weggeführt und, z. B. auf Schiffen, nach See abgeleitet wird, in gelöster Form enthalten sind, wobei die Löslichkeit' schwer löslicher oder bei Erwärmung leicht ausfallender Stoffe in bekannter Weise, z. B. durch geringen Säurezusatz zum Speisewasser, zuvor vergrößert werden kann.
• An sich ist es bereits bekannt, einen ohne Wasserumlauf arbeitenden Röhrendampferzeuger besonderer Bauart mit einem Wasserüberschuß zu betreiben. Der Wasserüberschuß soll hierbei aber zur Dampfbildung herangezogen werden, wenn die Belastung ansteigt.
• Durch die Erfindung soll demgegenüber erreicht werden, daß an keiner Stelle der Dainpferzeugungsanlage hochkonzentrierte Lösungen entstehen können, die zur Bildung von Kesselsteinansätzen oder zu Schädigungen des Kesselbaustoffes Anlaß geben. Andererseits wird hierdurch aber das übliche Einhalten einer bestimmten Mindestalkalität zum Abschwächen des Sauerstoffangriffs unmöglich gemacht. Es wird daher eine an sich bekannte Einrichtung zum Entgasen des Speisewassers dem Dampferzeuger vorgeschaltet und in geeigneter Weise in die gesamte Dampferzeugungsanlage eingefügt.
• Erfindungsgemäß wird außerdem das Verhältnis des Wasserüberschusses zu der erzeugten Dampfmenge mit abnehmenderKesselbelastung vergrößert. Hierdurch soll auch bei geringen Kesselbelastungen eine genügend gute Benetzung und Durchspülung der Rohrschlangen erreicht werden.
• Durch die gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Maßnahmen können alle eingangs erwähnten Nachteile vermieden werden. Der geregelte geringe Wasserüberschuß verhütet sowohl die Überhitzung von Teilen der Verdampfungsheizfläche als auch die Bildung von Ansätzen in den Rohren; er reicht ferner zum Aufnehmen und Abführen des zusammen mit dem Überschußwasser aus dem Dampf ausgeschiedenen Staubes aus. Durch das, wie üblich, zwischen der Verdampfungs- und der Überhitzerheizfläche erfolgende Abscheiden des Wasserüberschusses wird das Mitreißen von Wasser in den Überhitzer auch bei Belastungsstößen vermieden. Der im Abscheider oder einem damit verbundenen Gefäß sich einstellende Wasserspiegel kann. in bekannter Weise wie bei den üblichen Dampfkesseln zur Überwachung und Regelung der Speisung benutzt werden. Die bisher sehr schwierige Speisewasserfrage wird auf einfachste Weise gelöst. Wenn beispielsweise von einer gemäß der Erfindung arbeitenden Schiffskesselanlage in einem bestimmten Zeitabschnitt ioo kg Dampf erzeugt werden, dann werden gleichzeitig iio kg Speisewasser, die sich aus 95 kg zurückgewonnenem Kondensat und 15 kg Seewasser zusammensetzen, in den Kessel gespeist, und es werden iö kg Wasser mit der anderthalbfachen Salzkonzentration des Seewassers wieder nach See abgeleitet. Die Zunahme der Konzentration ist so gering, daß Salzausscheidungen im Kessel oder Abscheider nicht auftreten können.
• Infolge ihrer Unempfindlichkeit gegen ungeeignetes Speisewasser können die gemäß der Erfindung arbeitenden Dampferzeuger sogar in Dampfanlagen, wo sich bereits andere Kessel der üblichen Bauart befinden, zum Erzeugen des für die anderen Kessel erforderlichen Zusatzwassers dienen.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Kessels, der gemäß der Erfindung arbeitet, in einem Schnitt veranschaulicht.
• Der Feuerraum i wird durch eine Reihe von Ölbrennern 2 beheizt und setzt sich nach oben in einem sich teils stufenweise, teils stetig verengenden Rauchgaszug 3, 5 mit Luftvorwärmer4 fort. Ein Gebläse 6 drückt die Verbrennungsluft durch den Luftvorwärmer 4 und die beiderseitigen Heißluftleitungen 7 zu den Ölbrennern 2.
• Durch die Leitung 8 gelangt das von der nicht dargestellten Kraftmaschinenanlage zurückgewonnene Kondensat in einen Sammelbehälter g. Soweit das Kondensat zur Speisung des Kessels nicht ausreicht, wird ihm durch Leitung io Rohwasser aus einem Behälter ii mit Zuführungsleitung 12 zugesetzt. Falls das Rohwasser viel Bicarbonate und andere schon bei Erwärmung ausfallende Bestandteile enthält, kann ihm aus einem Behälter 13 zur Erhöhung der Löslichkeit jener Bestandteile in üblicher Weise Säure in regelbarer Menge zugesetzt werden. Eine Pumpe 14 fördert das Speisewassergemisch aus dem Behälter g durch eine Leitung 15 in einen Entgaser und Mischvorwärmer 16, dem durch eine Leitung i7 mit Regelventil 18 Abdampf zugeführt wird. In die Leitung 15 ist ein Wärmeaustauscher 22 eingeschaltet, worin das aus dem Kessel abfließende Überschußwasser, bevor es bei 23 abläuft, den letzten Teil seiner Wärme an das Speisewassergemisch abgibt.
• Aus dem Entgaser und Mischvorwärmer wird das gasfreie Speisewassergemisch von der Speisepumpe 24 mit einem Druck von z. B. i2o atü durch die Leitungen 25 und 26 in den Speisewasservorwärmer 27 gedrückt, der sich im obersten Teil des Rauchgaszuges 3 befindet. Die Speiseleitung 25 mündet in einen Wärmeaustauscher 34, worin das aus dem Kessel abfließende Überschußwasser den größten Teil seiner Wärme in an sich bekannter Weise durch Heizflächen hindurch ah das Speisewasser abgibt. Aus dem Speisewasservorwärmer 27, der aus Sammelkästen 35 und 36 und diese verbindenden Rohrschlangen 37 besteht, gelangt das auf z. B. Zoo ° vorgewärmte Speisewasser in die aus Rohrbündeln 40 mit Eintrittssammelkasten 39, Zwischensammelkästen 43 und Austrittssammelkasten 44 bestehende Strahlungsheizfläche des Dampferzeugers, die vor den Wänden 38, 41, 42 des Feuerraumes i hängend angeordnet ist. Das aus den Sammelkästen 44 austretende Dampfwassergemisch gelangt dann in die erste, aus Rohren 49 und 51 mit Zwischensammelkästen 5o bestehende Gruppe der Berührungsheizfläche und von dort in den über der Mitte der Vorderwand 42 auf der Hängedecke 48 liegenden Sammelkasten 52.
• Aus dem Sammelkasten 52 strömt das nun schon ziemlich dampfreiche Dampfwassergemisch durch die Rohrleitung 53 in den unteren Sammelkasten 54 der zweiten Gruppe der Berührungsheizfläche, die durch Rohrtafeln 55 gebildet wird. Die Rohrstränge der Rohrtafeln 55 münden in einen Sammelkasten 56, von dem aus das Dampfwassergemisch durch ähnliche Rohrtafeln 57 der. dritten Gruppe. der Berührungsheizfläche in einen Sammelkasten 58 gelangt. bie Rohrtafeln 55 und 57 sind -am hinteren Ende an hitzebeständigen Aufhängungen 59, 6o, 61, 62, 63 aufgehängt.
• In den beiden Rohrbündeln 55 und 57 der Nachheizfläche wird das Dampfwassergemisch bis auf den Wasserüberschuß verdampft. Dampf und Wasserüberschuß gelangen aus dem Sammelkasten 58 durch eine Rohrleitung 64 in einen Fliehkraftabscheider 65, der in seinem oberen Teil zahlreiche Windungen eines schraubenförmigen Dampfführungskanals 66 enthält. Dieser schraubenförmige Kanal 66 ist an dem abnehmbaren Deckel 67 des Abscheiders 65 befestigt. Die großen Wandflächen des Kanals 66 werden durch den Wasserüberschuß besetzt gehalten, so daß an ihnen der Staubgehalt des Dampfes haftenbleibt und vom Wasserüber-.schuß aufgenommen und fortgeschwemmt wird. Die untersten Schraubengänge des Kanals 66 sind von außen von einem durch eine Anzahl Öffnungen 69 mit diesen Schraubengängen in Verbindung stehenden Ringraum 68 zur Abführung des Wasserüberschusses umgeben. Der unterste Teil des Abscheiders 65 ist als Sammelraum 7o für das Überschußwasser ausgebildet. Zwischen diesem Sammelraum 7o und dem schraubenförmigen Kanal 66 befindet sich der Dampfraum 71 des Abscheiders 65. Der ringförmige Kanal 68. ist durch den Dampfraum 71 hindurch bis in den Wasserraum 7o geführt, steht aber mit dem Dampfraum 71 durch Öffnungen 72, die gegen das Überflutetwerden mit Überschußwasser durch vorstehende Ränder 73 geschützt sind, in Verbindung. Der Abscheider 65 ist mit einer Einrichtung 74 zum Erkennen der Wasserstandshöhe versehen. Der trockene staubfreie Sattdampf wird über dem Wasserspiegel des Wassersammelraumes 7o nach oben umgelenkt und durch ein in der Mitte der Schraubengänge 66 aufwärts führendes Rohr 126 der Leitung 75 und dem E intrittssammelkasten 76 des aus Rohrtafeln 77 bestehenden Ü.berhitzers zugeführt. Die Rohrtafeln 77 münden in den Heißdampfsammelkasten 78, von dem aus der Heißdampf durch die Heißdampfleitung 79 der nicht dargestellten Kraftmaschinenanlage zugeführt wird. Die Rohrtafeln 77 sind am hinteren Ende an hitzebeständigen Aufhängungen 8o aufgehängt, die an einer Hängedecke 81 befestigt sind. Vor den Rohrtafeln 77 befindet sich ein durch eine hitzebeständige Blechtafel abgeteilter Umgehungskanal 82, der durch eine hitzebeständige Regelklappe 83 zwecks Regelung der Heißdampftemperatur in bekannter Weise mehr oder weniger geschlossen werden kann.
• Das Überschußwasser wird aus dem Wassersammelraum 7o des Abscheiders 65 durch das Rohrsystem 87 des Wärmeaustauschers 34, durch die Leitungen 88 und 89 und durch das Rohrsystem 9o des Wärmeaustauschers 22 bei 23 ins Freie geleitet. Auf diese Weise wird die ,veitestgehende Rückgewinnung der im Überschußwasser enthaltenen Wärme erzielt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: -z. Verfahren. zum Betriebe einer- ohne Wasserumlauf und ohne Dampfbildung durch Entspannen überhitzten Wassers, bei der trotz Fehlens eines Wasserumlaufes das Kesselwasser im Überschuß über die zu verdampfende Wassermenge der Kesselanlage -zugefühpt und nach Trennung vom Dampf aus der Kesselanlage abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Wasserüberschusses entsprechend der Menge und Beschaffenheit der im Speisewasser enthaltenen schädlichen Bestandteile so gewählt wird, daß beim Durchfließen des Wassers durch den Kessel die Löslichkeitsgrenze dieser Bestandteile nicht unterschritten wird und diese Bestandteile auch nach dein Durchfließen durch den Kessel in dem vom Dampf getrennten Überschußwasser, das aus dem Verwendungsbereich der Kesselanlage weggeführt und z. B. bei Schiffsdampfkraftanlagen unmittelbar nach See abgeleitet wird, in gelöster Form enthalten sind, wobei die Löslichkeit schwer löslicher oder bei Erwärmung leicht ausfallender Stoffe in bekannter Weise, z. B. durch geringen Säurezusatz zum Speisewasser, zuvor erhöht werden kann.
2. 2. Hochdruck-Röhrenkesselanlage zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Speisepumpe (14, 24) entsprechend der Menge und Beschaffenheit der im Kesselspeisewasser enthaltenen schädlichen Bestandteile mit einem Überschuß bemessen ist, durch den die Löslichkeitsgrenze dieser schädlichen Stoffe nicht unterschritten wird, und daß hinter dem Verdampfungsrohrsystem ein Wasserabscheider (65) vorgesehen ist, aus dem das Überschußwasser zusammen mit dem an den benetzten Flächen des Abscheiders anhaftenden Staubgehalt des Dampfes gegebenenfalls nach Durchlaufen von Speisewasservorwärmern (22, 34) aus der Kesselanlage heraus, z. B. bei Schiffsbetrieb außenbords, abgeleitet wird.
3. 3. Hochdruck-Röhrenkesselanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Wasserüberschusses zur erzeugten Dampfmenge mit abnehmender Kesselbelastung vergrößert wird, um den ungünstigen Einfluß des Abnehmens der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Verdampfungsrohre (40, 49, 51, 55, 57) und innerhalb des Abscheiders (65) auszugleichen. q.. Hochdruck-Röhrenkesselanlage nach den Ansprüchen 2 und 3 mit einem Fliehkraftwasserabscheider für das Überschußwasser mit schraubenförmigen Kanälen, die Wasserabführungsöffnungen besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks starker Benetzung der ersten Gänge (66) und zwecks guter Staubaufnahme aus dem Dampf durch die benetzten Flächen nur die zuletzt durchströmten schraubenförmigen Gänge (66) mit Wasserabführungsöffnungen (69) versehen sind.