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5 Bemessung
5.1 Dampferzeuger aus Stahl
5.1.1 Die Bemessung der Dampferzeuger erfolgt durch Berechnung nach den TRD der Reihe 300, wobei zu berücksichtigen ist, daß der Prüfüberdruck mit mindestens 2 bar, also mit mindestens dem Doppelten des zulässigen Betriebsüberdruckes anzusetzen ist. Für Werkstoffe nach Abschnitt 3.1 (1) können die Rechenwerte nach Tafel 1 eingesetzt werden. Für Werkstoffe nach Abschnitt 3.1 (3) und 3.1 (5) gelten die Festigkeitskennwerte der entsprechenden Normen, wobei ein um 20 % erhöhter Sicherheitsbeiwert in die Berechnung einzusetzen ist. Für die rechnerische Festigkeitsprüfung ist die Berechnung gegen vorwiegend ruhende Innen- bzw. Außendruckbeanspruchung ausreichend. Erfahrungen, die auf ausreichende Betriebsbewährung oder auf entsprechende Untersuchungen gründen, können hierbei berücksichtigt werden.
Die Mindestwerte für die Nennwanddicke von Flammrohren in TRD 306 entfallen. Die Wandungen der Dampferzeuger dürfen die kleinsten zulässigen Wanddicken (Nennwanddicken) nach Tafel 2 nicht unterschreiten.
Abweichend von TRD 306 kann beiliegenden Flammrohren bei einem 1/d-Verhältnis < 4 ein Sicherheitsbeiwert von S=2,0 der Berechnung gegen plastisches Verformen zugrunde gelegt werden.
5.1.2 Bei Dampferzeugern bis zu einer zulässigen Wärmeleistung von < 350 kW kann abweichend von Abschnitt 5.1.1 die Berechnung als Festigkeitsnachweis durch eine Wasserdruckprüfung mit einem Überdruck von 4 bar ersetzt werden. Hierbei wird vorausgesetzt, daß die Bemessung des Dampferzeugers durch den Hersteller nach bewährten Bemessungsregeln erfolgt ist.
Bei der Wasserdruckprüfung dürfen keine Undichtheiten oder wesentlichen bleibenden Verformungen auftreten.
Die Wandungen der Dampferzeuger dürfen die kleinsten zulässigen Wanddicken (Nennwanddicken) nach Tafel 2 nicht unterschreiten.
5.1.3 Bei Dampferzeugern mit einer zulässigen Wärmeleistung > 350 kW und < 2000 kW kann abweichend von Abschnitt 5.1.1 die Festigkeitsberechnung auf die der Berechnung zugänglichen Teile beschränkt werden, wenn eine Wasserdruckprüfung mit einem Überdruck von 4 bar als Festigkeitsnachweis durchgeführt wird.
Bei der Wasserdruckprüfung dürfen keine Undichtheiten oder wesentlichen bleibenden Verformungen auftreten.
Die Wandungen der Dampferzeuger dürfen die kleinsten zulässigen Wanddicken (Nennwanddicken) nach Tafel 2 nicht unterschreiten.
5.2 Dampferzeuger aus Gußeisen
5.2.1 Zur Beurteilung der Konstruktion und zum Nachweis der ausreichenden Bemessung sind je drei Vorder-, Mittel- und Hinterglieder eines Kesseltyps einer Berstdruckprüfung zu unterziehen, wobei ein Berstdruck von mehr als 14 bar erzielt werden muß.
5.2.2 Dampferzeuger aus Gußeisen sind einer Wasserdruckprüfung mit einem Überdruck von mindestens 12 bar zu unterziehen. Dabei dürfen keine Undichtheiten auftreten.
5.2.3 Bei Dampferzeugern aus Gußeisen sollen die druckbeanspruchten Wandungen die in Tafel 3 angegebenen kleinsten zulässigen Wanddicken nicht unterschreiten.
5.2.4 Wenn bei aus Gußgliedern bestehenden Kesseln einer Typenreihe die in der Tafel 3 genannten Grenzwerte der zulässigen Wärmeleistungen überschritten werden, gilt die Mindestwanddicke der nächstkleineren Größe dieser Typenreihe, sofern die Überschreitung der zulässigen Wärmeleistung nicht mehr als 25 % beträgt.
5.3 Dampferzeuger mit Speicher-Wassererwärmner
Speicher-Wassererwärmer nach Abschnitt 2.2 müssen nach DIN 4753 Teil 1 bemessen und hergestellt sein.
Die druckbeanspruchten Wandungen sollen die in Tafel 4 angegebenen kleinsten zulässigen Wanddicken nicht unterschreiten.
| Tafel 1/1. Rechenwerte 1 für die Streckgrenze bei Raumtemperatur und 0,2-%-Dehngrenze bei höheren Temperaturen für Bleche aus Stählen nach DIN EN 10025 | ||||||
| Stahlsorte | Wanddicke mm | Streckgrenze 2 bei Raumtemperatur N/mm2 | 0,2-%-Dehngrenze 2 in N/mm2 bei | |||
| 100 °C | 200 °C | 250 °C | 300 °C | |||
| St 37-2 | < 16 | 205 | 187 | 161 | 143 | 122 |
| USt 37-2 RSt 37-2 St 37-3 | >16 | 195 | 180 | 155 | 136 | 117 |
| 1 Bei Berechnung mit der Zugfestigkeit gelten die Mindestwerte der betreffenden DIN-Normen.
2 Die für 100 °C angegebenen Festigkeitskennwerte gelten bis 120 °C. In den übrigen Bereichen ist zwischen den angegebenen Weiten linear zu interpolieren, z.B. für 180 °C zwischen 100 °C und 200 °C, wobei eine Aufrundung nicht zulässig ist. | ||||||
| Tafel 1/2. Rechenwerte 1 für die Streckgrenze bei Raumtemperatur und 0,2-% -Dehngrenze bei höheren Temperaturen für Rohre aus Stählen nach DIN 1626, 1629 und 1630 | ||||||
| Stahlsorte | Wanddicke mm | Streckgrenze 2 bei Raumtemperatur N/mm2 | 0,2-%-Dehngrenze 2 in N/mm2 bei | |||
| 100 °C | 200 °C | 250 °C | 300 °C | |||
| St 37.0 St 37.4 | < 16 | 235 | 213 | 185 | 165 | 140 |
| 1 Bei Berechnung mit der Zugfestigkeit gelten die Mindestwerte der betreffenden DIN-Normen.
2 Die für 100 °C angegebenen Festigkeitskennwerte gelten bis 120 °C. In den übrigen Bereichen ist zwischen den angegebenen Werten linear zu interpolieren, z.B. für 180 °C zwischen 100 °C und 200 °C, wobei eine Aufrundung nicht zulässig ist. | ||||||
| Tafel 2. Kleinste zulässige Wanddicken (Nennwanddicken) bei Dampferzeugern aus Stahl und sonstigen Werkstoffen außer Gußeisen 1 | |||||||||||||||||
| Wandungsteile | Zulässige Wärmeleistung (kW) | Kleinste zulässige Nennwanddicken (mm) | |||||||||||||||
| ferritische Stähle | austenitische Stähle nach DIN 17440 und sonstige rostfreie Stähle | ||||||||||||||||
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| 4 5 6 8 | 2 3 4 | ||||||||||||||
| 2.1 < 100 2.2 < 100 | 3 4 | 2 2 | ||||||||||||||
| 4 | 3 | |||||||||||||||
| 2,9 2 | 1 | |||||||||||||||
| 1 Abweichungen sind möglich bei entsprechender Berechnung nach den TRD der Reihe 300 innerhalb der dort festgelegten Grenzen (z.B. TRD 301 Abschnitt 11(3)) oder, soweit eine Berechnung nicht ohne weiteres möglich ist, bei positivem Abschluß eines Prüfprogramms, welches mit den zuständigen Sachverstsndigen vorher zu vereinbaren ist.
2 2 mm bei Außendurchmessern unter 17,2 mm, unbeheizte Rohre Normalwand nach DIN 2448 und DIN 2458 | |||||||||||||||||
| Tafel 3. Kleinste zulässige Wanddicken bei Dampferzeugern aus Gußeisen | |||||||||
| Zulässige Wärmeleistung kW | Kleinste zulässige Wanddicke (mm) Gußeisen mit Lamellengraphit | ||||||||
| 4,0 4,5 5,5 6,5 | ||||||||
| Tafel 4. Kleinste zulässige Wanddicken (Nennwanddicken) und Wanddicken-Zuschläge bei Speicher-Wassererwärmern (in mm) | ||||||
| Ausführung 1 | Mindestwanddicke Smin Durchmesser | Wanddickenzuschlag c2 | ||||
| für unbeheizte und mittelbar beheizte Wandungen Durchmesser | für unmittelbar beheizte Wandungen Durchmesser | |||||
| < 450 | > 450 | < 450 | > 450 | < 450 | > 450 | |
| 1. Korossionsbeständige 1.1 Werkstoffe | rechnerisch erforderliche Mindestwanddicke | - | - | - | - | |
| 1.2 Auskleidungen Beschichtungen Überzüge | 2,0 | 2,0 | - | - | 1,0 | 1,5 |
| 2. Korrosionsgeschützte | 2,5 | 3,0 | 1,0 | 2,5 | 2,0 | 4,0 |
| 1) nach DIN 4753 | ||||||
6 Ausrüstung
6.1 Sicherheitseinrichtungen gegen Drucküberschreitung
6.1.1 Jeder Dampferzeuger muß mindestens eine zuverlässige Sicherheitseinrichtung gegen Drucküberschreitung haben. Die Sicherheitseinrichtung gegen Drucküberschreitung muß so bemessen sein, daß der der zulässigen Wärmeleistung entsprechende Dampfmassenstrom abgeführt werden kann, ohne daß dabei der zulässige Betriebsüberdruck des Dampferzeugers um mehr als in TRD 721 angegeben überschritten wird. Bei Verwendung von Standrohren darf der zulässige Betriebsüberdruck um nicht mehr als 0,1 bar überschritten werden.
6.1.2 Es können Standrohre bis zu einem zulässigen Betriebsüberdruck von 0,5 bar oder Sicherheitsventile gemäß Abschnitt 5 der TRD 721 verwendet werden.
6.1.3 Die Standrohre müssen DIN 4750 und die Sicherheitsventile müssen TRD 721 entsprechen.
6.2 Wasserstandregler und Wasserstandbegrenzer
6.2.1 Dampferzeuger sind mit einem zuverlässigen 3, 4 Wasserstandregler zu versehen.
6.2.2 Dampferzeuger müssen mit einem zuverlässigen 3 Wasserstandbegrenzer ausgerüstet sein, dessen Geber vom Wasserstandregler unabhängig ist.
6.2.3 Absperreinrichtungen in den Verbindungsleitungen von Begrenzern dürfen nur in geöffneter Stellung einen Betrieb der Beheizung ermöglichen (Verblockung).
Bei Feuerungen mit festen Brennstoffen dürfen Absperreinrichtungen in den Verbindungsleitungen nur dann eingebaut werden, wenn in Schließstellung der Absperreinrichtungen ein optisches oder akustisches Dauersignal erfolgt, das erst gelöscht werden kann, wenn sich die Absperreinrichtungen in Offenstellung befinden.
Bei automatischer Beschickung muß beim Absperren der Verbindungsleitung zum Wasserstandbegrenzer die Feuerung verblocken. Für Prüfzwecke kann für die Dauer des Prüfvorganges die Verblockung mittels Taster aufgehoben werden. Die Überbrückungsdauer darf nicht länger sein als die Absinkdauer des Kessels von NW bis auf max. 50 mm über höchstem beheizten Feuerzug. Dies ist mittels eines typgeprüften Zeitrelais mit maximaler Zeitbegrenzung sicherzustellen.
6.2.4 Ein gemeinsamer Anschluß von Wasserstandregler und Wasserstandbegrenzer an die Verbindungsrohre zur Wasserstandanzeigeeinrichtung ist zulässig.
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6.3 Wasserstandanzeigeeinrichtungen
Dampferzeuger sind mit einer unmittelbar anzeigenden, gegen Beschädigung geschützten Wasserstandanzeigeeinrichtung (Wasserstandglas) zu versehen. Jedes Wasserstandglas muß mit einer sichtbaren und fest angebrachten Strichmarke für den niedrigsten Wasserstand (N-W) ausgerüstet sein.
Zylindrische Wasserstandgläser müssen eine Einrichtung haben, die Personen vor Gefahren durch zerplatzende Gläser schützt.
6.4 Speiseeinrichtung
Jede Dampfkesselanlage mit einem oder mehreren Dampferzeugern ist mindestens mit einer geeigneten Speiseeinrichtung auszurüsten, deren Förderleistung mindestens das 1 ,25fache der Gesamtdampferzeugung aller angeschlossenen Dampferzeuger betragen muß. Anteile aus einem natürlichen Kondensatrücklauf können bei der Bestimmung der Förderleistung berücksichtigt werden.
6.5 Dampferzeuger mit Wassererwärmern
Dampferzeuger, die mit eingebauten oder angebauten, nicht steuerbaren Wassererwärmern nach Abschnitt 2.2 ausgerüstet werden, sind hinsichtlich des zulässigen Betriebsüberdruckes nur bis 0,5 bar zugelassen.
6.6 Anschlüsse für Füll- und Entleerungseinrichtungen
Jeder Dampferzeuger muß wenigstens einen Anschluß zum Füllen und zum Entleeren aufweisen. Dieser Anschluß kann ein gemeinsamer sein. Jeder Dampferzeuger muß auf der Vorder- oder Rückseite an der tiefsten Stelle eine Öffnung besitzen, über die eine Entleerung des Kessels möglich ist. Die Größen betragen mindestens
6.6.1 bei Füllanschlüssen:
(1) R 1/2 bei einer zulässigen Wärmeleistung bis 100 kW,
(2) R 3/4 bei einer zulässigen Wärmeleistung über 100 kW;
6.6.2 bei Entleerungsanschlüssen an Dampferzeugern aus Stahl:
(1) DN 25 bei einer zulässigen Wärmeleistung bis 1 MW,
(2) DN 32 bei einer zulässigen Wärmeleistung über 1 MW bis 6 MW
(3) DN 50 bei einer zulässigen Wärmeleistung über 6 MW;
6.6.3 bei Entleerungsanschlüssen an Dampferzeugern aus Gußeisen:
(1) DN 25 bei einer zulässigen Wärmeleistung bis 150 kW,
(2) DN 32 bei einer zulässigen Wärmeleistung über 150 kW bis 350 kW,
(3) DN 50 bei einer zulässigen Wärmeleistung über 350 kW.
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