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Verfahren zur mittelbaren Erzeugung hochgespannten Dampfes. Gegenstand
der Erfindung ist eine Dampfkesselanlage zur Erzeugung hochgespannten Dampfes (von
etwa 2o Atm. an) durch mittelbare Wärmeabgabe der Heizgase über einen im geschlossenen
Kreislauf durch den Betriebsdampfkessel umlaufenden Wärmeträger. Bei der Dampfkesselanlage
gemäß der Erfindung tritt der Wärmeträger in den Betriebsdampfkessel als Dampf ein,
und die Erzeugung dieses Dampfes ist in wenigstens zwei Stufen derart unterteilt,
daß in einem von den kälteren - Heizgasen bestrichenen Heizgaszug eine Vorwärmung
des zur Dampferzeugung bestimmten Wassers (Kondensats) bewirkt wird, während die
eigentliche Dampferzeugung in einem Heizgaszug erfolgt, der zeitlich dem Zuge vorangeht,
in dem die Vorwärmung stattfindet.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung stellt eine sehr vorteilhafte Lösung
der Aufgabe dar, hochgespannten Dampf in wirtschaftlicher und betriebssicherer Weise
durch mittelbare Beheizung zu erzeugen. Dadurch, daß der Wärmeträger in den Betriebsdampfkessel
als Dampf eintritt, ergibt sich ein besonders günstiger Wärmeübergang von dem Wärmeträger
auf das Betriebskesselwasser. Man kommt daher mit kleineren Heizflächen für die
Dampferzeugung aus. Ferner benötigt man zur Sicherung des ungestörten Umlaufs des
Wärmeträgers keine -Umlaufpumpen, die besonders bei hohen Drücken des Wärmeträgers
leicht zu Betriebsstörungen Veranlassung geben können. Der Dampfwasserbehälter für
den eigentlichen Betriebsdampfkessel läßt sich so unterbringen, daß er der schädlichen
Einwirkung der Heizgase nicht unterworfen ist. Die Heizgase lassen sich infolge
der Unterteilung der Erzeugung des Wärmeträgers in zwei Stufen, nämlich in Vorwärmung
und Verdampfung, gut ausnutzen. Auch ist die Raumfrage so zweckmäßig gelöst, daß
sich ein ausschaltbarer Überhitzer zwischen Vorwärmer und Verdampfer unterbringen
läßt, woraus sich eine weitere günstige Ausnutzung der Wärme der Heizgase ergibt.
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Der Wärmeträger läuft in engen Rohrsystemen um, die entweder schlangenförmig,
spiralförmig oder geradlinig verlaufen können
und einen geringen
Wasserinhalt besitzen, so daß die Explosionsgefahr so gut wie ausgeschlossen ist.
Auch lassen sich die dampferzeugenden und die vorwärmenden Glieder derart unterteilen,
daß die einzelnen Teile leicht auswechselbar sind, und daß im Falle der Beschädigung
eines Gliedes der übrige Teil der Umlaufvorrichtung auch ohne den beschädigten Teil
in Betrieb bleiben kann. Gegenüber einer bekannten Anordnung hat die neue Kreislaufunterteilung
den Vorteil, daß die in derselben Kreislaufstufe vorgesehenen Glieder, z. B. die
des Vorwäriners, Verdampfers, der Vorrichtung zur Abgabe !, der Wärme an das Wasser
des Betriebskessels usw. dem beheizenden oder kühlenden Mittel gleichmäßig ausgesetzt
sind. Es findet also gewissermaßen eine Art Parallelschaltung der einzelnen Teile
statt. Zusätzliche Einrichtungen dienen zur Ausgestaltung der Dampfkesselanlage
nach der Erfindung und erhöhen damit den Wert und Zweck des Lösungsgedankens des
gestellten Problems, das darauf abzielt, eine wirtschaftliche und betriebssichere
Kesselanlage für die Erzeugung hochgespannten Dampfes durch mittelbare Beheizung-
zu schaffen.
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In den Zeichnungen wird der Gegenstand der Erfindung in einer Anzahl
von Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Die Abb. i und 2 zeigen eine nach dein
Verfahren der Erfindung arbeitende ortsfeste Anlage in schematischer Ansicht finit
teilweisem Schnitt. In . zwei - nebeneinanderliegenden Zügen A und B sind ein Vorwä
rmer D und eine Einrichtung C angeordnet, in welcher der zur Erzeugung des Betriebsdampfes
dienende Wärineträ ger verdampft wird. Diese Einrichtung möge daher als Verdampfer
bezeichnet werden. Oberhalb der Heizzüge ist der eigentliche Betriebskessel E vorgesehen;
er wird durch eine Zwischendecke 15. vor der Berührung finit den Heizgasen und der
Bestrahlung durch die Feuerung geschützt. Würde der Betriebskessel E durch Feuergase
beheizt «-erden, so würde in den den Feuergasen ausgesetzten Teilen der Wand ein
Temperaturstau entstehen, der erhebliche Wärmespannungen Hervorruft, die mit der
Zeit bei Kesseln für hohe Betriebsdrücke zu l:riniidtUigserscheinungen des Wandmaterials
führen und den Kessel nach verhältnismäßig kurzer Zeit betriebsunbrauchbar machen.
\"on dein Verdampfer C führt eine Leitung 16 in eine Rohrgruppe 13, die im Wasserraum
des Betriebskessels E untergebracht ist und durch eine Leitung i mit dem Vorwärmer
D verbunden ist. Von diesem führt eine Leitung 5 nach dein Verdampfer. Es kann also
der Wärmeträger einen ständigen Kreislauf vollführen. Zweckmäßig bestehen sowohl
der Verdampfer C, der Vorwärmer D und die Rohrgruppe 13 aus mehreren Teilen, welche
Teile entsprechend untereinander verbunden sind. Auf diese Weise wird es ermöglicht,
schadhafte Teile des Vorwärrners, des Verdanipfers oder der Wärmeabgabeeinrichtung
leicht auszuwechseln. Wie ohne weiteres aus der Abb. 2 ersichtlich ist, sind alle
drei Teile der Einrichtungen D C und 13 der Wirkung der -Heizgase bzii. der Wärme
gleichmäßig ausgesetzt. Diese Teile sind gewissermaßen parallel zueinander oder
nebeneinander, also nicht hintereinander angeordnet. Man ],rann daher, wenn ein
Teil schadhaft geworden ist, den Betrieb mit den übrigen Teilen vorübergehend durchführen.
Oberhalb des Kessels E ist ein Dampfsammler 8 vorgesehen, der mit dem Kessel durch
eine Anzahl Stutzen verbunden ist. Von dem Sammler 8 führt eine Leitung 9 in den
Überhitzer i o, der in dem Heizgaszug B untergebracht ist. Durch die besondere Anordnung
des Vorwärmers im Bereich des letzten (kälteren) Teiles der Rauchgase wird nicht
nur eine gute Ausnutzung der in den Gasen enthaltenen Wärme erzielt, sondern es
wird auch Platz für die Anbringung des Überbitzers io geschaffen. In die Leitung
(oder die Leitungen) i kariu (-in Behälter 3 eingeschaltet werden, in dem ein oder
mehrere Rohre i i von zweckmäßig spiralförmiger Anordnung vorgesehen sind (vgl.
auch Abb.5), welche einen Teil der Leitungen i bilden. Durch die Leitung 4 tritt
dann das Speisewasser für.- den Kessel E in den Behälter 3 ein, von wo es vorgewärmt
durch die Leitung da nach dem Kessel gelangt. Der Wärmeträger kühlt sich im Behälter
3 durch Abgabe von Wärme an das Kesselspeisewasser erheblich ab, so daß das spezifische
Gewicht des Wärmeträgers zunimmt, wodurch eine Verstärkung und Sicherung des Kreislaufes
des Wärmeträgers bedingt wird.
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Die einzelnen Einrichtungen zur Beförderung des Umlaufes des Wärmeträgers,
zur Unterteilung des Vorwäriners und Verdampfers usw. erhöhen die Betriebssicherheit
der ganzen Anlage.
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Die in den Abb. i und 2 dargestellte Anlage zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung läßt mancherlei -bauliche Abänderungen zu. In den- Abb. 3 und
.E der Zeichnung wird eine Kesselanlage veranschaulicht, bei der der schlangenförmige
Vorwärmer D in den oberen Teil eines Verdampfers C einmündet. Dieser besteht aus
einem oberen und einem unteren Sammler 18, die durch senkrechte Rohre 19 verbunden
sind. Die kälteren Teile des Wärmeträgers fallen durch die ersten (linken) Rohre
i 9 aus dem oberen Sammler 18 nach unten und werden durch die Rauchgase erhitzt.
Die wärmeren Teile
des Wärmeträgers steigen dann in die Wärmeabgabevorrichtung
13 des Kessels E Der Wärmeträger läuft also hierbei selbsttätig in der Einrichtung
C um, ähnlich wie das Wasser in einem Dampfkessel. Im unteren Teil des Zuges B ist
ein Luftvorwärmer 2o angebracht.
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In den Abb.5 und 6 wird eine Ausführungsforiii eines Verdampfers dargestellt,
der den Raum im Heizgaszug A möglichst ausfüllt. Der Verdampfer C ist hier in der
Höhenrichtung in die Teile c" c" c, zerlegt, die mit den Rohrgruppen 13 des Behälters
E und anderseits mit dem Vorwärmer (nicht gezeichnet) verbunden werden. Von den
Gruppen 13 gehen Leitungen i bzw. i i nach dem Vorwäriner. Es entstehen auch hei
dieser Anordnung mehrere selbständige Kreisläufe.
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In Abb. 7 ist der Verdampfer C als Feuerbüchse ausgebildet. Er ist
in der Höhenrichtung in drei Gruppen cl, c._, c;; zerlegt, die durch Leitungen 2,
2 einerseits mit der Wärmeabgabeeinrichtung 13 im Betriebskessel E, anderseits mit
der Einrichtung 3 bzw. i i verbunden sind, die wieder durch eine Leitung an die
Vorrichtung 13 angeschlossen ist. Wie sich aus der Zeichnung ohne weiteres
ergibt, entstehen auch bei dieser Ausführungsform drei selbständige Kreisläufe.
Sie ist insbesondere für ortsbewegliche Anlagen (Lokomobilen, Dampfpflüge usw.)
geeignet.
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Die Ausnutzung der Wärme des durch die Rohrschlangen i i fließenden
Mittels kann in beliebiger Weise erfolgen, z. B. kann die Wärme des rückfließenden
Wärmeträgers auch an die Verbrennungsluft abgegeben werden. Der Luftvorwärmer 2o
im Fuchs kann dann fortfallen.