Anordning ved elektrode-dampkjel. Device for electrode steam boiler.
Ved elektrode-dampkjeler foretrekker man vanligvis, særlig når man arbeider med høyspenning, å foreta effektregulerin-gen ved endring av den neddyppede elek-trodeoverflate, f. eks. ved hevning og senkning av kjelevann-nivået, da kjeler bygget etter dette prinsipp oppviser vesentlige for-deler fremfor f. eks. vannstrålekjeler ved at volumet blir godt utnyttet, regulerin-gen blir enkel og der kan fås stabile drifts-forhold, særlig fordi man da arbeider med en vannmasse som øker med økende damp-produksjon. På den annen side har disse kjeler den ulempe at det er begrenset hvor langt effekten kan reguleres ned. Dette henger sammen med at damputviklingen, som i det vesentlige skjer ved elektrode-overflaten, fører til en oppadstigende strømning av vann og damp langs elektroden, så belastningen på elektroden blir høyest på den nedre del hvor strømningen er minst, og medfører lysbuedannelser. For å motvirke dette forhold kan der an-vendes en pumpe som bringer vannet i sirkulasjon også omkring den nedre del av elektroden. Vannet i sirkulasjonskretslø-pet kan være tatt fra selve kjelens elek-troderum og ha utløp i dette enten sepa-rat eller i blanding med fødevann, eller kan mest hensiktsmessig tas fra et blande-rum for fødevann og avtappet kjelevann i den ytre beholder. Hva man kan oppnå på denne måte, er imidlertid begrenset, og det lar seg ikke gjøre å bringe belastningen ned til tilnærmelsesvis null, da man ikke kan senke vannspeilet i kjelen helt ned mot elektrodespissen uten å få så stor strømkonsentrasjon på dette sted at der inntrer uregelmessig damputvikling resp. belastningsvariasjon og lysbuedan-nelse. In the case of electrode steam boilers, it is usually preferred, especially when working with high voltage, to carry out the power regulation by changing the immersed electrode surface, e.g. when raising and lowering the boiler water level, as boilers built according to this principle show significant advantages over e.g. water jet boilers in that the volume is well utilised, regulation is simple and stable operating conditions can be achieved, especially because you are then working with a mass of water that increases with increasing steam production. On the other hand, these boilers have the disadvantage that it is limited how far the effect can be regulated down. This is connected to the fact that the development of steam, which essentially occurs at the electrode surface, leads to an upward flow of water and steam along the electrode, so the load on the electrode is highest on the lower part where the flow is least, and causes arcing. To counteract this situation, a pump can be used which circulates the water also around the lower part of the electrode. The water in the circulation circuit can be taken from the electrode room of the boiler itself and have an outlet in this either separately or in a mixture with feed water, or can most expediently be taken from a mixing room for feed water and drained boiler water in the outer container. What can be achieved in this way is, however, limited, and it is not possible to bring the load down to approximately zero, as you cannot lower the water level in the boiler all the way down towards the electrode tip without getting such a large current concentration at this place that irregular steam development or load variation and arc formation.
Der er også kjent forslag om under anvendelse av et sirkulasjonskretsløp som nevnt å la dette munde ut i en dyse av isolasjonsmateriale som sender en stråle nedenfra mot elektrodespissen, og foreta nedreguleringen av belastningen til tilnærmelsesvis null ved å senke vannspeilet i kjelen ned under elektrodens nedre ende, slik at den ledende forbindelse mellom kjelevannet og elektroden bare vedlikehol-des av vannstrålen. Da imidlertid den spe-sifike motstand av kjelevannet er så lav at dette praktisk talt i sin helhet befinner seg på samme potensial, og da kjelevannet skyller om elektrodespissen helt til vannspeilet synker ned under denne så bare strålen gjenstår, vil der på dette sta-dium inntre et meget utpreget motstands-sprang som fører til lignende forhold som om man ville la vannet slippe elektrodespissen helt. There are also known proposals to, when using a circulation circuit as mentioned, let this open into a nozzle of insulating material which sends a beam from below towards the electrode tip, and carry out the downregulation of the load to approximately zero by lowering the water level in the boiler below the lower end of the electrode , so that the conductive connection between the boiler water and the electrode is only maintained by the water jet. Since, however, the specific resistance of the boiler water is so low that it is practically entirely at the same potential, and since the boiler water washes around the electrode tip until the water table sinks below it so that only the beam remains, at this stage there will a very pronounced jump in resistance occurs, which leads to similar conditions as if one wanted to let the water completely escape the electrode tip.
Ved denne oppfinnelse elimineres foran nevnte ulempe ved at elektrodens nedre del og strålen er omgitt av en skjerm eller et rør av isolerstoff som dan-ner et kammer. Dettes vann-innhold er derved isolert fra kjelvannet forøvrig unntatt kanaler vertikalt med begrenset vanntverrsnitt, som gir stor strømnings-hastighet, ettersom vannet i kammeret for-damper. With this invention, the previously mentioned disadvantage is eliminated in that the lower part of the electrode and the beam are surrounded by a screen or a tube of insulating material which forms a chamber. This water content is thereby isolated from the rest of the boiler water, with the exception of vertical channels with a limited water cross-section, which provide a high flow rate, as the water in the chamber evaporates.
Virkemåten vil fremgå av følgende be-skrivelse med skisse: Kjelens belastning resp. dampproduk-sjon reguleres automatisk etter behov med styrings-apparater av kjent utførelse ved at et vannuttak 5 fra den indre til den ytre kjel ved forandring av innerkjelens øverste vannivå N, for full belastning ned til nivå N5 hvor belastningen er helt ube-tydelig (tilsvarer ca. varmetapet i anleggets isolering). Sirkulasjonsvann ledes i en oppad rettet stråle kontinuerlig (uten regulering) mot den nedre flate ende av elektroden 1, gjennom et rør 2 av isolerstoff som en fortsettelse av den elektrisk ledende del som har kjelvannets (nullpunkts-) potensial. Strålen fra røret 2 er omgitt av en rørformet skjerm av isolerstoff 4 som begrenser et volum fra overkant av elektrodespiss ned til basis for den isolerte del av røret 2. Lavere enn N2 er elektrodens elektriske forbindelse med kjelvannet begrenset til volumet innenfor avskjermningen eller kammeret 4, som videre er begrenset av en oppbygning av isolerstoff 3 med kanal for røret 2. The way it works will be apparent from the following description with a sketch: The boiler's load resp. steam production is automatically regulated as needed with control devices of known design by a water outlet 5 from the inner to the outer boiler when changing the inner boiler's top water level N, for full load down to level N5 where the load is completely negligible (equivalent to approx. the heat loss in the plant's insulation). Circulating water is led in an upwardly directed jet continuously (without regulation) towards the lower flat end of the electrode 1, through a pipe 2 of insulating material as a continuation of the electrically conductive part which has the boiler water's (zero point) potential. The beam from the pipe 2 is surrounded by a tubular screen of insulating material 4 which limits a volume from the upper edge of the electrode tip down to the base of the insulated part of the pipe 2. Lower than N2, the electrode's electrical connection with the boiler water is limited to the volume within the screen or chamber 4, which is further limited by a build-up of insulating material 3 with a channel for the pipe 2.
Under drift vil forholdet mellom belastning og vannstand i innerkjelen, altså mellom nivå N, for full belastning og N2 tilsvare nærmest proporsjonalitet, ikke avvike fra hva som ellers er normalt ved høyspente elektroder med sirkulasjon og spyling opp langs elektrodespissen. Ved regulering av nivå under N2 vil imidlertid skjermen komme til virkning. Vannstrålen vil bli kraftigere uten hindring av vann over skjermen og strømveien fra elektroden blir begrenset til volumet innenfor kammeret i skjermen. Den elektriske motstand mellom elektroder eller nullpunkt vil bli øket og dermed energiovergangen redusert. Volumtverrsnittet reduseres ytterligere og forandres til et ringformet tverrsnitt ved oppbygningen 3 av isolerstoff, og ved senkning av vannstanden under nivå N3 for elektrodens underkant vil man få en jevn og bundet overgang i belastningen idet strålen alene overtar den ledende forbindelse mellom elektrode og kjelvann hvorved lysbuedannelser unngås, samtidig som en virkelig kontinuerlig regulering i det nedre belastningsområde blir mulig. Ved ytterligere senkning av vann-standen fra nivå N3 til N4 ved den øvre ende av oppbygningen 3 vil den elektriske motstand tilta og belastningen etter-hvert reduseres med tiltagende lengde av vannstrålen som nu er den vesentligste forbindelse da vannet reflekteres og spruter ned til sidene av skjermrøret, etter å ha be-rørt elektrodens plane endeflate. Når vann-standen så synker under nivå N4 avtar belastningen ytterligere idet strålen nu er den eneste forbindelse mellom elektrode og kjelvann. Videre synkning av nivået for-lenger strålen gjennom oppbygningen 3's sentriske kanal, med synkende belastning inntil N5 hvor strålen kun har forbindelse med den elektrisk ledende del av røret 2 som har kjelens nullpunkts-potensial. Den ubetydelige strømovergang som kan føres gjennom strålen vil ved fordampning bryte denne, og har videre den fordel at kjelen kan holdes i kontinuerlig drift ved ytterligere senkning av vannstanden uten mekanisk utkobling av spenning og strøm. During operation, the relationship between load and water level in the inner boiler, i.e. between level N, for full load and N2, corresponds almost to proportionality, not deviating from what is otherwise normal for high-voltage electrodes with circulation and flushing up along the electrode tip. When adjusting the level below N2, however, the screen will come into effect. The water jet will become more powerful without the obstruction of water above the screen and the current path from the electrode will be limited to the volume within the chamber in the screen. The electrical resistance between electrodes or zero point will be increased and thus the energy transfer reduced. The volume cross-section is further reduced and changed to a ring-shaped cross-section by the structure 3 of insulating material, and by lowering the water level below level N3 for the lower edge of the electrode, a smooth and bound transition in the load will be obtained, as the beam alone takes over the conductive connection between the electrode and the boiler water, thereby avoiding arcing , while a truly continuous regulation in the lower load range becomes possible. When the water level is further lowered from level N3 to N4 at the upper end of structure 3, the electrical resistance will increase and the load will gradually decrease with the increasing length of the water jet, which is now the most important connection as the water is reflected and splashes down to the sides of the screen tube, after touching the flat end surface of the electrode. When the water level then drops below level N4, the load decreases further as the jet is now the only connection between the electrode and the boiler water. Further lowering of the level extends the beam through the structure 3's centric channel, with decreasing load up to N5 where the beam only has a connection with the electrically conductive part of the pipe 2 which has the boiler's zero point potential. The insignificant current transition that can be passed through the jet will break it when it evaporates, and has the further advantage that the boiler can be kept in continuous operation by further lowering the water level without mechanical disconnection of voltage and current.