DE973144C - Dampferzeuger mit aus Hohlkoerpern bestehenden, beheizten, mit einem hochsiedenden Waermeuebertragungsmittel gefuellten Bauteilen - Google Patents

Description

• Dampferzeuger mit aus Hohlkörpern bestehenden, beheizten, mit einem hochsiedenden Wärmeübertragungsmittel gefüllten Bauteilen Das Patent 972993 betrifft einen Dampferzeuger mit einer unmittelbar beheizten Verdampferheizfläche und mit beheizten Bauteilen, die als Hohlkörper ausgebildet sind und bei einem unterhalb des Betriebsdruckes im Dampferzeuger liegenden Druck mit einem hochsiedenden Wärmeübertragungsmittel gefüllt sind. Zur Abfuhr der durch Beheizung der Bauteile aufgenommenen Wärme sind in den Bauteilen Rohrschlangen angeordnet, die an dem Wasserkreislauf des Kessels angeschlossen sind.
• Bei Flüssigkeitsumlaufheizungen mit mittelbarer Beheizung ist bekannt, im Nebenschluß in die Kreislaufleitung der Heizflüssigkeit Windkessel mit vorverdichtetem Gas. einzuschalten, um Drucksteigerungen bei Ausdehnung der Flüssigkeit aufzunehmen. Die Windkessel sollen dabei unter so hohen Druck gesetzt werden, daß schon bei kaltem Zustand der Atmosphärendruck wesentlich überschritten wird. Der Dehnungsausgleich durch im Nebenschluß angeordnete Windkessel ist nur bei Heizflüssigkeiten möglich, die im kalten Zustand der Anlage nicht fest werden.
• Ferner ist bekannt, bei: einem Dampferzeuger mit mittelbarer Beheizung und Quecksilber als Wärmeträger im Nebenschluß. zu dem Primärkreislauf ein luftdicht abgeschlossenes Ausdehnungsgefäß vorzusehen, um Wärmedehnungen der Heizflüssigkeiten aufzunehmen. Auch in diesem Falle ist die Anordnung des Ausdehnungsgefäßes im Nebenschluß auf Flüssigkeiten beschränkt, die bei kaltem Zustand des Kessels nicht erstarren.
• Auch bei der mittelbaren Beheizung eines Uberhitzers durch eine :Metallschmelze ist ein Ausgleichbehälter vorgesehen, der aber nicht gegen die Außenluft abgeschlossen ist.
• In Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes nach dem genannten Patent wird vorgeschlagen, die mit hochsiedendem Wärmeübertragungsmittel gefüllten Bauteile mit an sich bekannten Ausgleichvorrichtungen für die flüssige Salz- oder Metallschmelze auszurüsten, die von der. Außenluft abgeschlossen sind. Hierdurch wird erreicht, daß einerseits die Volumenänderungen des flüssigen Wärmeüberträgungsmittels ausgeglichen werden und andererseits die Schmelze keine Feuchtigkeit oder Sauerstoff aus der Luft aufnehmen kann. So ist beispielsweise wasserfreie Natni:umlauge oder Kaliumlauge als Wärmeübertragungsmittel gut geeignet. Beide Stoffe können auch als Mischung verwendet werden, um eine bestimmte Schmelztemperatur herzustellen. Bekannt ist ferner die Verwendung des metallischen Natriums oder Kaliums als Wärmeübertragungsmittel. In beiden Fällen muß Feuchtigkeit unbedingt ferngehalten werden. Wasserfreie Natrium- oder Kaliumlaugen greifen Eisen nicht an, jedoch genügt ein Gehalt von 51/o Wasser, um Korrosionen zu erzeugen. In der metallischen Form wirkt Wasser auf Natrium und Kalium zersetzend. Auch bei -anderen Metallen oder Stoffen ist bei Anwesenheit von Sauerstoff immer eine chemische Reaktion leicht möglich. Nach dem Erfindungsvorschlag wird der Zutritt von Luft zur Schmelze mit Sicherheit vermieden.
• Die Erfindung ist an den Ausführungsbeispielen nach Abb. i bis 5 näher erläutert.
• In Abb. i ist eine Zyklonfeuerung dargestellt. Der Zyklon besteht aus dem zylindrischen Hohlkörper i, der im Innern mit Verdampferheizflächen 2 ausgerüstet ist und mit einem hochsiedenden Wärmeübertragungsmittel angefüllt ist. Der Hohlkörper i wird nur so weit gefüllt, daß im kalten Zustand oberhalb des Wärmeübertragungsmittels ein Ausgleichraum 3 verbleibt. Dieser Ausgleichraum 3 ist durch Leitung 4. mit einem Behälter 5 verbunden, der durch eine Zwischenwand 6 in die beiden Kammern 7 und. 8 unterteilt ist. Beide Kammern sind durch eine Öffnung 9 miteinander verbunden. Am Boden des Behälters 5 befindet sich eine Sperrflüssigkeit, beispielsweise Öl, die verhindert, daß Luft von einer Kammer in die andere übertreten kann. Die Leitung 4 mündet in die Kammer 8 ein. Bei Erwärmung und Ausdehnung des Wärmeübertragungsmittels wird die Luft aus dem Ausgleichraum 3 verdrängt und tritt in die Kammer 8 über. Infolge des Überdruckes in der Kammer 8 strömt Öl in die Kammer 7 .ein. Der Ölspiegel steht dann in der Kammer 7 höher als in der Kammer B. Hierdurch wird verhindert, daß durch die Volumenänderung des Wärm-eübertragungsmittels immer neue Luft mit dem Übertragungsmittel in ,Berührung kommt. Die geringe in der eingeschlossenen Luft .enthaltene Feuchtigkeit isst unschädlich, könnte aber auch. durch ein in der Kammer 8 untergebrachtes hygroskopisches Mittel leicht gebunden werden.
• Der mit Luft gefüllte Ausgleichraum 3 im Hohlraum des Zyklons ist in diesem Falle unschädlich, weil dieser Teil geschützt liegt und wenig Wärme aufnimmt. Es ist daher nicht zu- befürchten, daß durch das Luftpolster ein Wärmestau und dadurch eine übermäßige Erwärmung der Wandung eintritt.
• Statt einer Sperrflüssigkeit könnte auch, wie Abb. 2 zeigt, die Trennung der Kammern 7 und 8 durch eine elastische Membran io erfolgen.
• In dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 ist eine Brennermuffel i i gezeigt, die durch einen Hohlkörper 12 gebildet ist. In diesem Falle ist es schwierig, den Ausgleichraum im Hohlkörper selbst vorzusehen. Er müßte sich zwangläufig an der höchstgelegenen Stelle des Hohlkörpers befinden. Gerade diese Stelle ist aber bei: der dargestellten Brennermuffel sehr stark beheizt. Es ist daher die Brennermuffel i i so ausgebildet, daß außerhalb der Feuerraumwand 13 ein besonderer Ausgleichbehälter 14 angeordnet ist. Das Wärmeübertragungsmittel wird durch den Stutzen 15 eingefüllt. Eine Entlüftungsleitung 16 sorgt dafür, daß auch an der höchsten Stelle des Hohlkörpers 12 kein Luftpolster entstehen kann. Nach der Einfüllung wird der Stutzen 15' luftdicht abgeschlossen. Bei Volumenänderung des Wärmeübertragungsmittels verdrängte Luft wird in den Behälter 5 abgedrückt, der in gleicher Weise ausgebildet sein kann, wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben wurde. Da im kalten Zustand die meisten Wärmeübertragungsmittel erstarren, könnte bei Inbetriebnahme der Brennermuffel ein Ausgleich erst dann eintreten, wenn auch im unbeheizten Ausgleichbehälter 14 das Übertragungsmittel geschmolzen ist. Bis dieser Zustand erreicht wird, könnten aber in dem Hohlkörper 12 erhebliche Überdrücke auftreten, die gerade vermieden werden sollen. Es ist daher zweckmäßig, als Übertragungsmittel einen solchen Stoff zu wählen, dessen Schmelzpunkt unter der Temperatur des Wärmeträgers :in den Verdampferschlangen 2 liegt, um durch den Wärmeträger vor Inbetriebnahme das Übertragungsmittel einzuschmelzen. Es ist daher vorteilhaft, die Rohre der Verdampfungsheizfläche 2 so zu führen, daß sie auch gleichzeitig den Ausgleichbehälter 14 aufheizen.
• Als weiteres Ausführungsbeispiel ist in Abb. 4. ein Türkühlrahmen für Siemens-Martin-Öfen gewählt. Derartige Türrahmen sind allseitig sowohl thermisch als auch mechanisch hochbeansprucht. Ein außerhalb des Türkühlrahmens liegender Ausgleichbe'hälter würde die Bedienung des Ofens erschweren. Es wurde daher ein Ausgleichraum im Innern des Rahmens vorgesehen. Der Türkühlrahmen ist als Hohlkörper 17 ausgebildet. Er wird durch die Füllstutzen 15 mit einem Wärmeübertragungsmittel gefüllt. In den seitlichen lotrechten Teilen sowie in dem waagerechten Mittelstück sind innerhalb der Hohlkörper 17 Füllkörper 18 angeordnet, die nach unten offen sind. Beim Einfüllen des Übertragungsmittels wird die Luft in dem Füllkörper eingeschlossen. Sie dient bei Volumenänderungen als elastisches Polster und wird bei Ausdehnung des Mittels mehr oder minder komprimiert. Der maximal mögliche Luftdruck bleibt aber auf alle Fälle sehr gering und erfordert keine besonderen Maßnahmen. Darüber hinaus wäre es auch möglich, die innenliegenden Ausgleichräume noch mit einem außenliegenden Ausgleichraum zu verbinden, wodurch jeder Überdruck vermieden werden kann.
• Bei, Inbetriebnahme aus dem kalten Zustand ist es möglich, daß bis zur Verflüssigung im Übertragungsmittel Spannungen entstehen. Es ist daher zweckmäßig - wie Abb. 5 zeigt -, die Füllkörper mit leicht nachgiebigen Wänden zu versehen, um diese Spannungen zu verringern. Zwischen den Füllkörpern 18 und der Wandung der Türrahmen sind die Verdampfungsrohre i9 zur Abführung der aufgenommenen Wärme angeordnet. Außer dem erwähnten Zweck haben die Füllkörper 18 den Vorteil, daß an Übertragungsmittel gespart wird. Hierdurch vermindern sich nicht nur die Kosten, sondern auch das Problem, einen ausreichenden Ausgleichraum zu schaffen, wird mit der Menge des Übertragungsmittels verringert. Bei den großen Abmessungen, die für solche Türkühlrahmen erforderlich sind, macht die Anordnung der Füllkörper innerhalb des Hohlraumes keine Schwierigkeiten.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Dampferzeuger nach Patent 972 993 mit aus Hohlkörpern bestehenden, beheizten, mit einem hochsiedenden Wärmeübertragungsmittel gefüllten Bauteilen, die zur Abfuhr der aufgenommenen Wärme als Verdampfungsheizfläche wirkende, an den Umlauf des Kesselwassers angeschlossene Rohrschlangen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die mit hochsiedendem Wärmeübertragungsmittel gefüllten Bauteile mit Ausgleichvorrichtungen für die flüssige Salz- oder Metallschmelze ausgerüstet sind, die von der Außenluft abgeschlossen sind.
2. 2. Dampferzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichvorrichtung aus einem Hohlraum im Innern der beheizten Bauteile besteht, von unbehaizten Wandteilen begrenzt ist und mit einem uribeheizten, außerhalb der Bauteile liegenden: Ausgleichgefäß verbunden ist.
3. 3. Dampferzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichvorrichtung außerhalb des Bauteiles an uribeheizter Stelle angeordnet ist und die Verdampferschlangen innerhalb der Bauteile auch durch die Ausgleichvorrichtung geführt sind.
4. 4. Dampferzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Höhlraum der Bauteile Füllkörper angeordnet sind, die nach unten offen sind und als Ausgleichbehälter dienen.
5. 5. Dampferzeuger nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Füllkörper elastisch ausgebildet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 473 152, 441 11.4., 596 661.