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Dampfkesselanlage, in der Wasser aus einem Speicherbehälter wahlweise
in verschiedener Höhe entnommen und mittels einer Pumpe durch ein Heizsystem gefördert
werden kann Für viele Industrien werden größere Mengen Dampfes für Fertigungszwecke
benötigt. Der Dampfverbrauch in derartigen Betrieben ist zumeist recht schwankend,
so daß man im allgemeinen noch Kesseln mit größerem Wasserraum den Vorzug gibt.
Derartige Großwasserraumkessel benötigen aber, gemessen an ihrer Dampfleistung,
sehr viel Platz, so daß häufig bei steigendem Dampfbedarf der verfügbare Raum sehr
beschränkt ist, zudem erfordert auch die Wirtschaftlichkeit, etwaige Neuanlagen
von vornherein räumlich weitgehendst auszunutzen.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die neueren Kesselsysteme, welche
nach dem Wasserumwälzverfahren arbeiten, so z. B. Verdampfer nach dem La Mont-System,
auch für diese Industriezweige wirtschaftlich zu verwenden, wobei besonders auch
darauf geachtet ist, daß bei gleicher Leistung und bei gleichem Wasserinhalt gegenüber
Großwasserraumkesseln der Platzbedarf wesentlich verringert wird.
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Bei den Kesselsystemen mit zwangsmäßigem Umlauf des Wassers ist es
üblich, die Trennung von Dampf und Wasser in einem Sammler erfolgen zu lassen. Dieser
Sammler kann in bekannter Weise auch gleichzeitig als Wasserspeicher ausgebildet
werden. Es ist schon vorgeschlagen, das Wasser in derartige Speicher von unten einzuspeisen
und das umzuwälzende Wasser in verschiedener Höhe des Sammlers abzuzapfen und die
einzelnen Anzapfstellen durch Ventile abzusperren.
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Da die Zahl der Anzapfungen in der Höhe wirtschaftlich begrenzt ist,
hat diese Einrichtung den Nachteil, daß immer Wassermengen von verschiedener Höhenlage
im Speicherbehälter bzw. verschiedener Temperatur miteinander vermischt werden müssen.
Außerdem sind auch für die Entnahme in den verschiedenen Höhen verschiedene Regelglieder
notwendig.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, daß die Entnahmemündung des Umwälzwassers
unmittelbar innerhalb des Speicherbehälters verstellt werden kann. Es ist auf diese
Weise möglich, das Umwälzwasser an jeder beliebigen Stelle im Speicherbehälter zu
entnehmen. Hierdurch wird die Speicherwirkung des Behälters bedeutend erhöht, da
beispielsweise das Umwälzwasser bei normaler Belastung immer zwischen der oberen
heißen und unteren kalten Schicht entnommen wird und eine scharfe Trennung von heißem
und
kaltem Wasser trotz des durch Wärmefluß auftretenden Temperaturausgleichs
erfolgt.
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Durch Höhenverstellung der Entnahmemündung für das Umwälzwasser kann
man einen guten Ausgleich bei schwankender Belastung herbeiführen. Befindet sich
beispielsweise die Entnahmestelle tief unten im Sammler, so muß der ganze Wasserinhalt
des Sammlers in den Umwälzkessel auf Sattdampftemperatur gebracht werden. Bei stärkerer
Dampfentnahme kann somit der Wasserzulauf durch Höherlegen der Entnahme so eingestellt
werden, daß stets Wasser von Dampftemperatur in den Umwälzverdampfer gelangt, wobei
sich das eingeführte Speisewasser unten in der Trommel ansammelt. In diesem zweiten
Grenzfall ist dann keine weitere Wärmezuführung zur Erwärmung des Wassers auf Siedetemperatur
notwendig. Es ist dann unter der Voraussetzung, daß ein Druckabfall nicht stattfinden
soll, eine Höchstleistung für einen längeren Zeitraum möglich. Bei geringer werdender
Belastung wird umgekehrt die Entnahme derart verändert, daß Wasser mit niedrigerer
Temperatur dem Kessel zugeführt wird, so daß bei gleichbleibender Wärmeaufnahme
die Dampfleistung, ohne daß eine Drucksteigerung erfolgt, verringert wird. Es ist
ohne weiteres einleuchtend, daß eine Regelung der Wasserentnahme durch selbsttätige
Einrichtungen herbeigeführt werden kann.
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Zudem sei noch darauf hingewiesen, daß bei einer derartigen Einrichtung
und bei Entnahme dicht unter dem Wasserspiegel des Speicherbehälters die Anheizzeit
gegenüber den seitherigen Großwasserraumkesseln wesentlich vermindert werden kann,
da bei letzteren der gesamte Wasserinhalt allmählich erwärmt werden muß.
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Die Wirkungsweise der Erfindung sei an einem in der Zeichnung schaubildlich
dargestellten Beispiele näher erläutert, wobei ohne weiteres erkannt werden wird,
daß vorhandene Kesselanlagen als Speicherbehälter für den neuen Kessel ebenfalls
leicht benutzt werden können.
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Aus dem Speicherbehälter a wird Wasser mittels der Pumpe b durch den
Kessel c gepumpt. Das entstehende Dampfwassergemisch fließt durch die Leitung d
in den oberen Teil des Speicherbehälters, der als Dampfraum dient und in welchem
Dampf und Wasser getrennt werden. Die Speisung des Speicherbehälters erfolgt in
dem unteren Teil durch die Leitung e. In welcher Weise beispielsweise das Wasser
aus jeder Höhe der Trommel entnommen werden kann, ist aus der Zeichnung ersichtlich.
Die beiden beweglichen Rohrschenkel f und g sind in den Gelenken h und
i drehbar. Der Rohrschenkel g wird nahe der Rohrmündung in einer Leitschiene
h geführt. Damit ist die Möglichkeit gegeben, bei gleichem Wasserstande eine Wasserentnahme
in verschiedener Höhe der Wassersäule durchzuführen. Durch entsprechendes Gestänge
und Übertragungseinrichtungen kann die Bewegung des Schenkels g selbsttätig über
die ganze Höhe der Wassersäule erstreckt werden, und zwar in Abhängigkeit von der
Kesselbelastung. Es ist selbstverständlich, daß die Wasserentnahme in verschiedener
Höhe auch durch andere Bauarten durchgeführt werden kann.
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Bei Dampferzeugeranlagen, welche nur teilweise nach dem Umwälzverfahren
arbeiten, beispielsweise solchen, bei denen nur die Feuerräume zur Ausnutzung der
strahlenden Wärme mit einem Umwälzröhrensystem ausgerüstet sind, läßt sich der Erfindungsgedanke
naturgemäß in gleicher Weise durchführen.
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Bei der vielfachen Anwendungsmöglichkeit sei hierunter noch ein Rechnungsbeispiel
für einen bestimmten Fall angegeben.
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Bei einem Sammler von 55 m3 Wasserinhalt, einem Kesseldruck des Verdampfers
von 16 ata und einer Speisewassertemperatur von 5o° soll die Wärmeaufnahme des Umwälzverdampfers
rund 5 ooo ooo koal/h betragen. Die normale Dampfleistung beträgt somit 8,1 t/h.
Tritt eine Belastungssteigerung auf, so kann die Leistung auf io,8 t gesteigert
werden, ohne daß ein Druckabfall zu erfolgen braucht. Diese Mehrleistung von 330i,
läßt sich bei dem angegebenen Wasserinhalt etwa fünf Stunden aufrechterhalten. Wenn
man dagegen in dem Dampfbetrieb noch einen Druckabfall von beispielsweise 3 at zulassen
kann, so ergibt sich bei einer einstündigen Spitzenleistung eine Mehrleistung von
47"/,.
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Umgekehrt liegen bei Belastungsverringerung die Verhältnisse noch
günstiger. Bei der Annahme, daß das Wasser im Sammler der Speisewassertemperatur,
also 5o°, entspricht, und bei der Annahme, daß etwa die sechsfache Menge der normalen
Dampfleistung durch die Pumpe umgewälzt wird, zeigt sich, daß überhaupt keine Dampfentwicklung
mehr stattfindet. Es würde etwa 1,6 Stunden dauern, bis das ganze Wasser auf Siedetemperatur
angewärmt ist und nach dieser Zeit die volle Dampfleistung eingestellt werden kann,
eine Möglichkeit, die in Betriebspausen (Mittagszeit) besonders wichtig wird.