DE612230C

DE612230C - Steam generating plant

Info

Publication number: DE612230C
Application number: DE1930612230D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-11-15
Filing date: 1930-08-21
Publication date: 1935-04-16

Description

Dampferzeugungsanlage Die Erfindung betrifft Dampferzeugungsanlagen mit unmittelbarer und mittelbarer Beheizung. Derartige Anlagen sind in verschiedenen Ausführungen bereits bekannt.Steam generating plant The invention relates to steam generating plants with direct and indirect heating. Such systems are in different Executions already known.

So hat man schon vorgeschlagen, in einer Dampferzeugungsanlage den Dampf aus überhitzerelementen Oberflächenheizelementen in dem Wasserraum des Kessels zuzuführen, um zusätzlichenrDampf zu bilden. Es handelt sich hierbei um einen Großwasserraumkessel mit Flammrohren. Es ist auch nicht mehr neu, den Sattdampf eines Kessels als Heizdampf durch mehrere getrennte Verdampferschlangen zu leiten, während das Kondensat zu einem Wasserbehälter zurückgeführt wird. Hierbei findet eine Überhitzung des Dampfes vor dem Einlaß zu den Verdampferschlangen nicht statt.It has already been proposed to use the Steam from superheating elements. Surface heating elements in the boiler water space feed to generate additional steam. It is a shell boiler with flame tubes. It is no longer new, the saturated steam of a boiler as heating steam through several separate evaporator coils while the condensate is being fed to is returned to a water tank. This causes the steam to overheat does not take place before the inlet to the evaporator coils.

Ferner ist einDampferzeuger vorgeschlagen worden, bei dem außer einem unmittelbar beheizten Wasserrohrkessel ein Verdampfer vorgesehen ist, der mit der Obertrommel .des Wasserohrkessels dampf- und wasserseitig in Verbindung steht und dessen Wasser mittels eines in einem geschlossenen Kreislauf strömenden Heizmittels mittelbar beheizt wird. Weiterhin ist eine Dampferzeugungsanlage mit Wasserrohrkessel und Verdampfer bekannt, wobei der Verdampfer mit der Trommel des Wasserohrkessels dampf- und wasserseitig verbunden ist und der im Verdampfer sowie im Wasserrohrkessel erzeugte Dampf gemeinsam überhitzt wird.Further, there has been proposed a steam generator in which, besides one directly heated water tube boiler an evaporator is provided with the Obertrommel .des water pipe boiler is in connection on the steam and water side and its water by means of a heating medium flowing in a closed circuit is heated indirectly. There is also a steam generation system with a water tube boiler and evaporator known, the evaporator with the drum of the water tube boiler is connected on the steam and water side and that in the evaporator and in the water tube boiler generated steam is superheated together.

Gemäß der Erfindung soll nun eine Dampferzeugungsanlage der letztbeschriebenen Art geschaffen werden, die sich zur Lieferung großer Dampfmengen bei hohem Dampfdruck und hohen, gleichbleibenden Dampftemperaturen besonders eignet Zu diesem Zwecke wird gemäß der Erfindung der Verdampfer als Oberflächenverdampfer ausgebildet und seine mit dem gesamten erzeugten Dampf beaufschlagten Heizelemente zwischen Überhitzerelementen geschaltet.According to the invention, a steam generating system of the last described Kind are created that are used to deliver large amounts of steam at high steam pressure and high, constant steam temperatures are particularly suitable for this purpose the evaporator is designed as a surface evaporator and according to the invention its heating elements acted upon by the entire generated steam between superheater elements switched.

Außerdem sind Mittel für das Regeln der Heizdampftemperatur - vorgesehen, indem durch eine vor dem Verdampfer angeordnete Überströmleitung mit Ventil ein Teil des Dampfes umgeleitet oder die Speisewasserzufuhr zudem Verdampfer bzw. die Dampfentnahme aus dem Verdampfer gesteuert werden kann.In addition, means are provided for regulating the heating steam temperature, by entering through an overflow line with valve arranged in front of the evaporator Diverted part of the steam or the feed water supply to the evaporator or the Steam extraction from the evaporator can be controlled.

Die unmittelbare Dampferzeugung erfolgt in den 'Wasserrohren dabei, wie üblich, in erster Linie durch Wärmestrahlung. Für die mittelbare Dampfbildung wird der gesamte entwickelte gesättigte Dampf in zwei oder mehr Stufen überhitzt und zwischen diesen Stufen zur Bildung weiteren Dampfes in einem oder mehreren Oberflächenverdampfern benutzt. Der überhitzte Dampf mischt sich nicht mit dem Wasser, das in den Verdampfern zur Verdampfung kommt. Da über die Überhitzerelemente und Verdampferheizelemente ein Spannungsgefälle zwischen dem Raum mit gesättigtem Dampf und dem Auslaß des Dampferzeugers herrscht, steht der Dampf in denVerdampferheizelementen unter geringerer Spannung als das siedende Wasser an der Außenseite und kann deshalb nicht auf seineSättigungstemperatur abgekühlt werden. Dies vermindert dieKesselsteinbildung an .der Innenseite der Heizrohre.The direct steam generation takes place in the 'water pipes, as usual, in primarily through thermal radiation. For the indirect Steam formation is all of the saturated steam evolved in two or more stages superheated and between these stages for the formation of further steam in one or used several surface evaporators. The superheated steam does not mix with the water that evaporates in the evaporators. Because about the superheater elements and evaporator heating elements a voltage gradient between the space with saturated There is steam and the outlet of the steam generator, the steam is in the evaporator heating elements under less tension than the boiling water on the outside and can therefore not be cooled down to its saturation temperature. This reduces scale formation on the inside of the heating pipes.

Da Kesseltrommel und Verdampfer, wie üblich, dampfseitig verbunden sind, wird der gesamte, in der Anlage hergestellte Sattdampf untereinander vermischt, bevor er in die erste Überhitzerstufe eintritt.Since the boiler drum and evaporator, as usual, are connected on the steam side all of the saturated steam produced in the system is mixed with one another, before entering the first superheater stage.

Die Verdampfer enthalten Oberflächenwärmeaustauscher in der Form von Rohrbündeln. Statt daß für jedes Bündel von Verdampferrohren, das der Dampf gegebenenfalls zwischen mehreren aufeinanderfolgenden Überhitzungsstufen durchquert, besondere Verdampfertrommeln vorgesehen werden, können mehrere Bündel Verdampferrohre in einer gemeinsamen Verdampfertrommel enthalten sein.The evaporators contain surface heat exchangers in the form of Tube bundles. Instead of that for each bundle of evaporator tubes that the steam optionally crossed between several successive superheat levels, special Evaporator drums are provided, several bundles of evaporator tubes can be in one common evaporator drum included.

Durch die Erfindung soll, wie oben erwähnt, eine Anlage zur Erzeugung vonDampf mit hohen Temperaturen und Drücken geschaffen werden, bei der ein Kessel einfacher Ausführung mit verhältnismäßig wenig Wasserrohren und mit nur einer kleinen Trommel verwendet wird. Die Zahl der Wasserrohre ist daher auf das für :die Begrenzung der Feuerungswand notwendige Maß beschränkt; nur ein Teil der schließlich abgegebenen gesamten Dampfmenge wird in diesen Wasserrohren erzeugt. Diese Rohre sind die einzigsten, die der unmittelbaren Wärmestrahlung der Feuerung unterworfen sind und in denen der Umlauf der Flüssigkeit durch die Schwere erfolgt. Es kann also die volle Höhe der Dampferzeugungsanlage benutzt werden, um diesen natürlichen Kreislauf aufrechtzuerhalten.As mentioned above, the invention is intended to provide a system for generating of steam at high temperatures and pressures are created at which a boiler simple design with relatively few water pipes and only one small one Drum is used. The number of water pipes is therefore on that for: the limitation the required size of the furnace wall is limited; only a part of the finally submitted entire amount of steam is generated in these water pipes. These pipes are the only ones which are subject to the direct thermal radiation of the furnace and in which the circulation of the liquid occurs through gravity. So it can be the full amount the steam generation plant can be used to maintain this natural cycle.

Die Ausführung von Dampferzeugungsanlagen gemäß der Erfindung ist einfach und billig im Vergleich zu der Herstellung von Wasserrohrkesseln nach den üblichen Ausführungsrichtlinien bei gleicher Dampfleistung. Die Trommeln von solchen Kesseln würden mit Rücksicht auf die großen Dampfmengen, die zu erzeugen sind, groß sein müssen und auch durch die Einführung einer großen Zahl von Wasserrohren geschwächt werden.The execution of steam generating plants according to the invention is simple and cheap compared to the manufacture of water tube boilers according to the usual execution guidelines with the same steam output. The drums of such Boilers would become large in view of the large amounts of steam to be generated must be and also weakened by the introduction of a large number of water pipes will.

Da die Wärmeübertragung in einem beträchtlichen Teil der Heizfläche an Dampf oder von Dampf in überhitztem Zustand stattfindet, können die Wärmeaustauschfl.ächen, wie üblich, aus Rohren von verhältnismäßig schwachem Querschnitt bestehen.Because the heat transfer in a considerable part of the heating surface takes place in steam or steam in a superheated state, the heat exchange surfaces, as usual, consist of tubes of relatively small cross-section.

Bei der Dampferzeugungsanlage gemäß der Erfindung soll eine gleichbleibende Temperatur des Frischdampfes aufrechterhalten werden. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise durch die übliche Veränderung des Wasserspiegels in den Verdampfern oder dadurch, daß man, wie bekannt, überhitzten Dampf an den Verdampferheizelementen vorbeiströmen'läßt. Der Wasserspiegel in dem Verdampfer kann auf verschiedene Weise geändert werden, beispielsweise dadurch, daß in dem Fall, wo ein getrennter Speisewasserzufluß vorgesehen ist, der Speisewasserzufluß für den Verdampfer gesteuert wird, oder indem Fall, wo die Verdampfertrommel mit der Kesseltrommel wasserseitig durch Ausgleichrohre verbunden ist, durch Drosselung des in derri Verdampfer oder in der Kesseltrommel erzeugten Dampfes. Die Steuerventile können von Hand oder in bekannter Weise durch die Temperaturschwankungen des die Anlage verlassenden Dampfes betätigt werden.In the steam generation system according to the invention, a constant Temperature of the live steam are maintained. This can be done in different ways Wise done, for example by the usual change in the water level in the evaporators or by, as is known, superheated steam on the Evaporator heating elements can flow past. The water level in the evaporator can be changed in a number of ways, for example by adding the Case where a separate feed water inflow is provided, the feed water inflow for the evaporator is controlled, or by case where the evaporator drum is using the boiler drum is connected on the water side by equalizing pipes, by throttling of the steam generated in the evaporator or in the boiler drum. The control valves can be done by hand or in a known manner by the temperature fluctuations of the System leaving steam are operated.

Diese bekannten Verfahren zur Steuerung der Dampftemperatur sind frei von gewissen Nachteilen, . die anderen Dampftemperaturregelungen, « wie z. B. der Einspritzung von Wasser in den Dampf oder der Oberflächenkühlung des Dampfes nach dem Verlassen des Überhitzers, anhaften. Bei der Regelung der Dampftemperatur durch Einspritzen von Wasser in den Dampf besteht die Gefahr, daß nicht das ganze eingespritzte Wasser verdampft wird, bevor - der Dampf den Verbraucher erreicht, da Dampf ein schlechter Wärmeleiter ist. Durch das Mitreißen von Wasser können aber leicht Störungen im Verbraucher hervorgerufen werden.These known methods of controlling steam temperature are free of certain disadvantages,. the other steam temperature controls, «such as B. the Injection of water into the steam or surface cooling of the steam after after leaving the superheater. When regulating the steam temperature through Injecting water into the steam runs the risk of not injecting all of it Water is evaporated before - the steam reaches the consumer as steam enters is a poor conductor of heat. However, when water is carried away, disruptions can easily occur caused in the consumer.

Auch können sich, falls das Wasser in den Überhitzer eingespritzt wird, Niederschläge von Kesselstein bilden und zum Versagen von Rohren führen.Also, in case the water is injected into the superheater will form deposits of scale and lead to pipe failure.

In der Zeichnung ist beispielsweise eine Dampferzeugungsanlage gemäß der Erfindung im Querschnitt vereinfacht dargestellt. Die Rohre der Überhitzerelemente und die Heizelemente der Verdampfer sind gleichwie die Rohre der Abgasvorwärmer nur in einfachen Linien wiedergegeben.In the drawing, for example, a steam generation system is shown in accordance with the invention shown simplified in cross section. The tubes of the superheater elements and the heating elements of the evaporator are just like the tubes of the exhaust gas preheaters shown in simple lines only.

Die Verbrennungskammer z, die sich zum Verbrennen von flüssigem, pulver- oder gasförmigem Brennstoff eignet, hat ein von Wa@-serrohren i9 eingefaßtes unteres Trichterende und ist an den Seiten von Wasserrohren 2, 2a usw. eingefaßt, welche in die Dampf- und Wassertrommel 3 führen und für unmittelbare Dampferzeugung sorgen. Die Wasserrohre 2, 2a usw. können glatt sein oder in bekannter Weise mit Floßen versehen bzw. erforderlichenfalls vor unmittelbarer Einwirkung der Feuerungsflamme durch eine Bekleidung aus feuerfestem Baustoff geschützt sein.The combustion chamber z, which is used to burn liquid, powder or gaseous fuel, has one of Wa @ -ser tubes i9 edged lower funnel end and is on the sides of water pipes 2, 2a, etc. edged, which lead into the steam and water drum 3 and for immediate Provide steam generation. The water pipes 2, 2a, etc. can be smooth or in a known manner Provided with rafts or, if necessary, before direct action the combustion flame must be protected by a cladding made of fire-resistant building material.

Eine überhitzerkammer ¢ mit Überhitzerelementen 7 und 8 erstreckt sich quer in den oberen Teil der Verbrennungskammer i und ist von dieser durch die Rohrschenkel 5 und 6 abgeteilt. Die schrägen Rohrschenkel 5 sind dichter aneinandergesetzt und mit Floßen versehen oder in feuerfeste Blöcke so eingeschlossen, daß sie eine Prallfläche bilden, welche die Überhitzerelemente 7 und 8 vor unmittelbarer Berührung durch die Feuerungsflamme schützt. Die senkrechten Rohrschenkel 6 bleiben unbekleidet und sind gegeneinander versetzt, so daß die Heizgase aus der Verbrennungskammer i in die überhitzerkammer zwischen diesen Rohren hindurch eintreten können. An die Rohrschenkel 6 schließen sich noch schräge Rohrschenkel 24 an, die in den Wasserraum der Kesseltrommel 3 führen und gleichfalls mit Floßen versehen oder mit Blöcken aus feuerfestem Baustoff bedeckt sein können, um eine Prallfläche zum Schutze der Kesseltrommel 3 gegen die Hitze der Feuerung zu bilden.A superheater chamber [with superheater elements 7 and 8] extends extends transversely into the upper part of the combustion chamber i and is from this through the Pipe legs 5 and 6 divided. The inclined pipe legs 5 are placed closer together and rafted or enclosed in refractory blocks to form a Form the baffle, which the superheater elements 7 and 8 before direct contact protected by the combustion flame. The vertical pipe legs 6 remain unclothed and are offset from each other, so that the heating gases from the combustion chamber i can enter the superheater chamber between these tubes. To the Pipe legs 6 are also connected to inclined pipe legs 24 which enter the water space the boiler drum 3 and also provided with rafts or blocks made of refractory material can be covered to provide a baffle to protect the To form boiler drum 3 against the heat of the furnace.

Außerhalb der Überhitzerkammer 4 ist ein aufrechtstehender zylindrischer Verdampferkessel 27 angeordnet. Der Verdampfer 27 kann auch waagerecht eingebaut sein. Die Heizelemente 28 in dem Verdampfer 27 bestehen aus haarnadelförmigen Rohren, deren beide Enden sich in eine Rohrplatte 31 erstrecken. Der Raum unter der Rohrplatte 31 ist in zwei Kammern geteilt, von denen die eine, 29, als Einlaß für den aus dem ersten Überhitzerelement 8 durch das Rohr 13 zuströmenden Dampf dient, während die andere Kammer 3o als Auslaß für den Dampf dient, wenn dieser die Rohre 28 durchflossen und dabei einen Teil seiner Wärme an dieWassermenge des Verdampfers abgegeben hat. Aus der Auslaßkammer 3o w'ird der Dampf durch das Rohr 15 in das zweite Überhitzerelement7 geleitet und hier auf die an dem Dampfauslaß 16 der Anlage verlangte Temperatur überhitzt.Outside the superheater chamber 4 is an upright cylindrical one Evaporator boiler 27 is arranged. The evaporator 27 can also be installed horizontally be. The heating elements 28 in the evaporator 27 consist of hairpin-shaped tubes, both ends of which extend into a tube plate 31. The space under the tube plate 31 is divided into two chambers, one of which, 29, serves as an inlet for the one from the first superheater element 8 through the pipe 13 is used steam flowing in, while the other chamber 3o serves as an outlet for the steam when it has flowed through the pipes 28 and has given off part of its heat to the water volume of the evaporator. From the outlet chamber 3o the steam is passed through the pipe 15 into the second superheater element 7 passed and here to the temperature required at the steam outlet 16 of the system overheated.

Der in dem-Verdampfer 27 mittelbar erzeugte Dampf wird durch ein Rohr io in den Sattdampfraum der Kesseltrommel 3 geleitet. Der Wasserraum des Verdampfers 27 ist an den Wasserraum der Kesseltrommel 3 durch ein Rohr 35 angeschlossen. Ein bestimmter Wasserspiegel wird somit in dem Verdampfer 27 aufrechterhalten. Dieser Wässerspiegel kann in bekannter Weise durch eine von Hand zu bedienende Vorrichtung oder durch eine selbsttätige Einrichtung beeinflußt werden, beispielsweise dadurch; daß der aus dem Verdampfer 27 kommende Dampf durch ein von Hand betätigtes oder selbsttätig gesteuertes Ventil 32 in dem Rohr io gedrosselt wird. Da die von dem durch die Rohre28 fließenden Dampf . abgegebene Wärmemenge von der Stellung des Wasserspiegels in dem Verdampfer 27 abhängt, gibt die Änderung dieses Wasserspiegels ein wirksames Mittel, um die Endtemperatur des die Anlage verlassenden Dampfes zu steuern. Die endgültige Dampftemperatur an dem Auslaß 16 kann, wie üblich, auch dadurch gesteuert werden, daß ein überleitrohr 33 mit einem Ventil 34 zwischen dem Rohr 13, das den Dampf zu der Einlaßkammer 29 des Verdampfers 27 führt, und dem Rohr 15 angeordnet ist, das den Dampf aus der Auslaßkammer 3o des Verdampfers 27 fortführt. Das Ventil 34 kann von Hand oder selbsttätig gesteuert werden und damit die Menge des an dem Heizelement 28 des Verdampfers 27 vorbeigehenden überhitzten Dampfes somit regeln. Die Dampftemperatur an dem Auslaß des Dampferzeugers hängt dann von der Menge des an dem Heizelement 28 vorbeigeleiteten Heizdampfes ab.The steam generated indirectly in the evaporator 27 is passed through a pipe io passed into the saturated steam space of the boiler drum 3. The water space of the evaporator 27 is connected to the water space of the boiler drum 3 by a pipe 35. A A certain water level is thus maintained in the evaporator 27. This The water level can be adjusted in a known manner by means of a device that can be operated by hand or influenced by an automatic device, for example by; that the steam coming from the evaporator 27 by a manually operated or automatically controlled valve 32 is throttled in the pipe io. Since those of the Steam flowing through the pipes28. heat given off by the position of the Depending on the water level in the evaporator 27, there is a change in this water level an effective means of reducing the final temperature of the steam leaving the plant steer. The final steam temperature at outlet 16 can, as usual, also be controlled in that a transfer pipe 33 with a valve 34 between the Pipe 13 which leads the steam to the inlet chamber 29 of the evaporator 27, and the Tube 15 is arranged, which the steam from the outlet chamber 3o of the evaporator 27 continues. The valve 34 can be controlled manually or automatically, and thus the amount of superheated by the heating element 28 of the evaporator 27 So regulate the steam. The steam temperature at the outlet of the steam generator depends then on the amount of heating steam bypassed by the heating element 28.

Die Verbrennungsgase entweichen nach demVerlassen der Überhitzerkammer4 durch einen Abgasvorwärmer 17 und einen Lufterhitzer 18, der in der Zeichnung beispielsweise als Lufterhitzer mit Drehkörper dargestellt ist, in. den Schornstein. 25 ist ein starkes Gebläse, das die Luft durch den Kanal 36 zu dem Lufterhitzer 18 und von da durch den Kanal 37 zu der Verbrennungskammer i fördert.The combustion gases escape after leaving the superheater chamber 4 by an exhaust gas preheater 17 and an air heater 18, which in the drawing, for example is shown as an air heater with rotating body, in. the chimney. 25 is a powerful fan that blows the air through the duct 36 to the air heater 18 and from since promotes through the channel 37 to the combustion chamber i.

Mit 26 sind die Rohre bezeichnet, welche das erwärmte Wasser oder ein Gemisch von Wasser und Dampf aus dem Abgasvorwärmer 17 in die Trommel 3 fördern.With 26 the pipes are referred to, which the heated water or promote a mixture of water and steam from the exhaust gas preheater 17 into the drum 3.

Claims

PATENTANSPRUCII steam generation system with a directly heated Water tube boiler with drum as well as with one connected to the boiler drum on the water side, the steam to the boiler drum for joint superheating with that in the water tube boiler generated vapor-emitting indirectly heated evaporator, characterized in that that the evaporator (27) designed as a surface evaporator and outside of the Boiler is arranged and its acted upon with the entire generated steam Heating elements (28) intermediate superheater elements (7 and 8) switched are and that means are provided for regulating the heating steam temperature by through an overflow line (33) arranged in front of the evaporator (27) with a forward the evaporator arranged valve (3q.) diverted part of the steam or the Feed water supply to the evaporator or the steam extraction from the evaporator is controlled can be.