-
Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von im Zwanglauf arbeitenden
Röhrendampferzeugern Im Zwanglauf betriebene Röhreridampferzeuger haben allgemein
Heizflächen mit geringem Wasserinhalt und geringer Masse; sie sind deshalb schnell
hochzuheizen, und ihre Dampferzeugung folgt mit geringer Trägheit den Änderungen
der Befeuerung. Aus den gleichen Gründen fehlt jedoch die Speicherwirkung üblicher
Trommelkessel mit größerem Wasserinhalt, so daß bei plötzlicher Erhöhung oder Verminderung
der Dampfentnahme, wie es oft dem Verwendungszweck derartiger Kessel entspricht,
ein erheblicher Abfall des Dampfdruckes oder das Abblasen des Sicherheitsventils,
nicht zu vermeiden ist. Der B;etrieh einer Kraftmaschine wird durch starke Druckschwankungen
. sehr erschwert, ebenso ist der Kondensatverlust unerwünscht.
-
Um diesen Mängeln abzuhelfen, wurden bereits in verschiedener Weise
Sammelbehälter in derartige Dampferzeuger eingeschaltet, die als Abscheider, Warmwasserspeicher
oder zum Teil auch als Ausdampfspeicher wirksam gemacht werden. Die Erfindung betrifft
nun einen mit Zwanglauf arbeitenden Röhrendampferzeuger mit einem zwischen Verdampfungsheizfläche
undÜberhitzer eingeschalteten, alsAusdampfspeicher dienenden Sammelbehälter für
unverdampfte Teile des Arbeitsmittels und einer Umwälzpumpe, die das abgeschiedene
Wasser dem Röhrendampferzeuger wieder zuführt. Das Verfahren zum Betrieb eines derartigen
Dampferzeugers nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des
ständig durch die Verdampfungsh eizfläche umgewälzten Wassers abhängig vom Dampfdruck
im Sammelbehälter so geregelt wird, daß bei steigendem Dampfbedarf dieUm#%välzmenge
verringert und bei fallendem Dampfbedarf erhöht wird.
-
Wesentlich für die Ausgleichwirkung des Sammelbehälters ist außer
der Größe vor allem die Art der Auffüllung und der Erwärmung des Wasserinhaltes
desselben. Bei bisher bekannten Vorschlägen wird meist ebenso wie bei der Erfindung
abhängig vom Wasserstand im Sammelbehälter gespeist, wobei die
Wiederauffüllung
nach einem Belastungsstoß auch erst bei nachfolgender schwacher Belastung erfolgen
kann.
-
Bei den bekannten Vorschlägen wird die Erwärmung des Wasserinhaltes
durch zeitweise oder ständige Umwälzung des Inhalte: über die Verdampfungsheizfläche
des Kessels oder eine besondere Heizfläche oder auch durch zugeführten Heißdampf
bewirkt.
-
Die Umwälzung über die Verdampfungsheizflächewird Bekannterweise meist
konstant gehalten und so nur die Ausdampfung selbst zum Ausgleich benutzt. -Nach
anderen Vorschlägen wird schon abhängig vom Wasserstand im Sammelbehälter oder von
der Öffnung der Speisewasserdrossel oder äuch von Hand so geregelt, daß die Umwälzung
bei geringer Belastung verstärkt und bei hoher Dampfentnahme verringert wird, um
so eine schnellere Wiedererwärmung des Wasserinhaltes zu erreichen.
-
Bei einem Warmwasserspeicher ist es auch bekanntgeworden, die Umwälzung
abhängig vom Dampfdruck im Kessel zu regeln. Dabei wird aber entgegen dem erfindungsgemäßen
Verfahren bei steigendem Dampfbedarf, also fallendem Dampfdruck, die Umwälzung vermehrt,
weil das umgewälzte Wasser hier als warme Speisewassermenge dem Kessel zufließt,
während die kalte Speisung solange gedrosselt oder dem Speicher zugeführt wird.
Eine ähnliche Wirkung kann auch durch Verdrängung des warmen Speicherinhaltes in
den Kessel durch eingeführtes kaltes Speisewasser erreicht werden, wie es ebenfalls
vorgeschlagen wurde.
-
Das vorliegende Verfahren regelt die ständige Umwälzung abhängig vom
Dampfdruck im Sammelbehälter bei einem im Zwanglauf arbeitenden Röhrendampferzeuger
so, daß bei steigendem Dampfbedarf; also fallendem bzw. niederemDampfdruck, die
Umwälzmengeverringert bzw. klein wird, während bei fallendem Dampfbedarf, also steigendem
bzw. hohem Dampfdruck, die Umwälzmenge vergrößert bzw. groß wird. Als Einrichtung
dafür dient eine vom Dampfdruck im Sammelbehälter gesteuerte Drosselvorrichtung
in der Druckleitung der Umwälzpumpe, die beispielsweise als Membranventil ausgebildet
sein kann und das umgewälzte Wasser der Verdampferheizfläche zuführt. Bei niederem
Dampfdruck ist dieses Ventil bis auf eine kleine Öffnung geschlossen, während es
oberhalb eines bestimmten beliebig gewählten Dampfdruckes weiter öffnet, bis bei
dem höchsten Betriebsdruck auch die größte öffnung erreicht wird. Der Sammelbehälter
wird als Ausdampfspeicher benutzt.
-
Bei der Inbetriebnahme des Dampfereugers ohne Dampfdruck ist .das
Membranventil bzw. die Drosselvorrichtung nur ganz wenig geöttnet. Bei kleinster
Umwälzung und geringstem Wasserinhalt des Rohrsystems wird sehr schnell Dampfbildung
und Dampfdruck erreicht, jedoch wird erst bei vollem Dampfdruck die größte Umwälzmenge
erreicht und dann in kurzer Zeit »der Inhalt des Sammelbehälters auf Siedetemperatur
erhitzt. In dieser Zeit kann schon mit stetiger Dainpfentnalime gefahren werden.
Wird nun plötzlich die Belastung gesteigert und sinkt der Dampfdruck ab, so wird
durch die Ausdampfung des Sammelbehälters der Stoß gemildert. Gleichzeitig schließt
die Drosselvorrichtung. und die Umwälzung geht auf den 'Mindestwert zurück. Dadurch
wird der Wasserinhalt der Heizfläche stark verringert und eine schnellere Steigerung
der Verdampfung ermöglicht. Die geringe Umwälzung bleibt so lange bestehen, bis
die Feuerung nachkommt und der Druck wieder steigt; in dieser Zeit ist also auch
der Wärmeaufwand für die Wiedererwärmung des Speicherinhaltes gering; fast alle
Wärme wird zur Steigerung der Dampferzeugung benutzt. Nach Erreichung des Nenndruckes
dagegen wird durch die größere Umwälzung die Erwärmung in kürzester Zeit durchgeführt,
so daß cler nächste Belastungsstoß aufgenommen werden kann.
-
Wesentlich ist dabei, daß der Verlauf nicht abhängig von der absoluten
Größe der Dampfentnahme ist, sondern vom absoluten Dampfdruck, d. h. die Tendenz
der Laständerung ist entscheidend. So ist es auch möglich, schnell aufeinanderfolgende
Belastungsspitzen ohne Änderung der Befeuerung aufzunehmen. Die kleinste Umwälzmenge
muß stets genügen, um den Austritt feuchten Dampfes zu gewährleisten, damit in bekannter
Weise Salzablagerungen im Dampferzeuger vermieden werden.
-
Durch die selbsttätige Belastung der Heizfläche und der Feuerung bei
plötzlicher Verringerung der Dampfentnahme durch die Einschaltung größerer Umwälzung
wird das Abblasen des Sicherheitsventils und der Kondensatverlust fast immer vermieden.
Auch wird bei plötzlicher Steigerung der Belastung oft der Wärmeaufwand für die
Aufheizung der großen Umwälzmenge, die dann wegfällt. sofort für die Dampfbildung
zur Verfügung stellen, was bei noch nicht voll aufgeladenem Speicherinhalt dessen
Wirkung ersetzt.
-
Diese zusätzlichen Vorteile machen den erfindungsgemäßen Dampferzeuger
besonders für Fahrzeuge geeignet, weil geringes Gewicht und große Elastizität zugleich
verwirklicht werden.
-
In der Zeichnung ist der zur Ausübung des Verfahrens benutzte Aufbau
des Zwanglaufkessels beispielsweise sinnbildlich dargestellt.
Die
Speisepumpe i ist mit einer Antriebsmaschine a und der Umwälzpumpe 3 gekuppelt.
Das von der Speisepumpe i geförderte Speisewasser durchströmt den Vorwärmer .4 und
verdampft in dem Verdampferteil 5 entsprechend der jeweiligen Befeuerung. Das erzeugte
Dampf-Wasser-Gemisch wird in einem Trockner 6 von .den noch flüssigen Bestandteilen
befreit, die einem Flüssigkeitssammler 7 zugeführt werden. Die Saugseite der Umwälzpumpe
3 ist durch eine Leitung 8 mit dem Sammelbehälter 7 verbunden.
-
Beim Anfahren arbeitet der Dampferzeuger und der dem Abscheidebehälter
7. nachgeschaltete Überhitzer 9 nur mit einer geringen Umwälzmenge, so daß eine
schnelle Dampferzeugung gesichert ist. Die Drosselvorrichtung io in der Druckleitung
ii der Umwälzpumpe ist nur wenig geöffnet, so daß ein geringer Teil der indem Flüssigk
eitssammler7 befindlichen Wassermenge ständig umgewälzt und auf Sattdampftemperatur
erhitzt wird. Sobald eine den Dampfverbrauch übersteigende Dampferzeugung vorhanden
ist und der Dampfdruck steigt, wird das- Drosselventil io weiter geöffnet, @so.
daß die durch den Verdampfer 5 geführte Umwäl.zwassermenge gesteigert wird. -Der
Inhalt des Flüssigkeitssammlers 7 wird also entsprechend der größeren umgewälzten
Wassermenge schnell aufgeheizt.
-
Wird der Dampfbedarf plötzlich -so groß, daß die Dampferzeugung diesem
nicht nachkommen kann, so tritt ein Druckabfall in der Verbraucherleitung ein, der
sich über den Überhitzer 9 auf den Flüssigkeitssammler 7 auswirkt. Infolge des Druckabfalles
wird in dem Flüssigkeitssammler 7 eine entsprechende Menge Dampf frei, die im allgemeinen
genügt, um große Druckschwankungen zu verhindern, zum mindesten so lange, bis die
Dampferzeugung auf eindemDampfverbrauch entsprechendes Maß gesteigert ist.
-
Die Umwälzpumpe 3 kann, wie dargestellt; mit der Speisepumpe gekuppelt
sein oder einen eigenen Antrieb haben.