-
Durch Motorabgase beheizte Dampferzeugungsanlage zum Betrieb der Hilfsdampfmaschinen
auf durch Generatorgasmotoren betriebenen Schiffen Die Erfindung bezieht sich auf
eine durch die Motorabgase beheizte Dampferzeugungsanlage für durch Generatorgasmotoren
angetriebene Schifte, die Energie für die Hilfsbetriebe des Schiffes, z. B. für
Pumpen, Gebläse und Beleuchtung, liefert und gegebenenfalls auch einer an die Schraubenwelle
des Schiffes angeschlossenen Dampfkraftmaschine Dampf zuführt.
-
Eine solche Dampferzeugungsanlage ist von der Belastung der Motoren
völlig abhängig und macht ihre Belastungsschwankungen mit. Man hat deshalb bei durch
Dieselmotoren angetriebenen Schiffen bereits vorgeschlagen, neben den Abhitzekesseln
noch besondere, mit festen oder flüssigen Brennstoffen betriebene Hilfskessel aufzustellen,
die beim Stillstand der Dieselmotoren den zum Aufrechterhalten der Hilfsbetriebe
erforderlichen Dampf liefern.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei durch Generatorgasmotoren
angetriebenen Schiffen der durch die Motorabgase. beheizten Dampferzeugungsanlage
zusätzlich die fühlbare Gaswärme des Gaserzeugers und die im Wassermantel des Gaserzeugers
aufgefangene Abwärme zugeführt und bei Stillstehen oder schwankender Belastung der
Gasmotoren als Ersatz für die fehlende Motorabwärme von den Motoren nicht verbrauchtes
Gas des Gaserzeugers in der Dampferzeugungsanlage verbrannt.
-
Durch das Heranziehen der Gaserzeugerabwärme zum Dampferzeugen wird
sie nicht nur beträchtlich vergrößert, sondern es werden auch die bei wechselnder
Motorbelastung auftretenden Schwankungen in der Dampferzeugung stark gedämpft, da
der Gaserzeuger mit seinem großen Brennstoffinhalt ein großes Wärmespeichervermögen
aufweist. Durch das Heranziehen des von den Motoren nicht verbrauchten Gases zum
Dampferzeugen wird sie von den durch die Motorleistungsschwankungen verursachten
Schwankungen völlig befreit, da jeweils als Ersatz für die ausfallende Motorabwärme
von den Motoren nicht verbrauchtes Gas in dem Dampferzeuger verbrannt wird. Der
Erfindungsgegenstand hat noch den weiteren Vorteil, daß auch der Gaserzeuger von
starken Schwankungen in der Gasentnahme befreit wird, da er bei Leistungsschwankungen
der Motoren einen großen Teil des von den Motoren nicht verbrauchten Gases an diel
Dampferzeugungsanlage abgibt.
-
Die Gasentnahme aus dem Gaserzeuger und die Gaszufuhr zu dem Dampferzeuger
wird
in weiterer Ausgestaltung der Erfindung durch ein in der Drehzahl
veränderbares Gebläse geregelt. Dadurch ist es möglich, das: Dampferzeugen jederzeit
beliebig zu verändern und dem Bedarf der Hilfsbetriebe'", nauestens anzupassen.
-
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindung s gegenstandes ist auf derZeichnung
dargestellt. Der Gaserzeuger i ist mit einem nach außen hin durch eine Isolierschicht
2 gegen Wärme geschützten Wassermantel 3 versehen. Der Wassermantel 3 ist durch
die Rohrleitung 4 mit einem vorzugsweise im Kamin des Schiffes angeordneten Dampfsammelbehälter
5 verbunden. Die Auspuffleitung 6 der Hauptantriebsmotoren 7 ist mit einem Wassermantel
s umgeben, der durch eine Rohrleitung 9 ebenfalls mit dem Dampf sammelbehälter 5
verbunden ist. An Stelle der einfachen Wassermäntel 3, 8 können natürlich
auch Rohrsysteme treten; das hat den Vorteil, daß das Dampferzeugen schneller vonstatten
geht, allerdings wegen des geringeren Wasserinhaltes auf Kosten des Wärmespeichervermögens.
Zweckmäßig werden die Wassermäntel 3 und 8 durch eine auf- der Zeichnung nicht dargestellte
Rohrleitung miteinander verbunden, um einenbesseren Wasserumlauf in dem aus den
Wassermänteln 3, 8 und dem Dampfsammelbehälter 5 bestehenden Dampfkessel zu erhalten.
Der Sattdampf wird dem Dampfraum io des Dampfsammelbehälters 5 entnommen und durch
die Rohrleitung i i dem vorzugsweise im Gasentnahmeraum des Gaserzeugers untergebrachten,
von der fühlbaren Gaswärme beheizten Überhitzer 12 zugeführt. Der überhitzte Dampf
wird durch die Rohrleitung 13 einer Dampfkraftmaschine, z. B. einer Kolbendampfmaschine
oder einer Dampfturbine 14, zugeführt, die über eine lösbare Kupplung
15 den für die Leistungsentnahme der Hilfsbetriebe bemessenen Stromerzeuger
16 antreibt. Das noch freie Ende der Antriebsachse des Stromerzeugers ist über eine
lösbare Kupplung 49 mit einem kleinen, mit flüssigen Brennstoffen oder Flaschengas
betriebenen Verbrennungsmotor 5o gekuppelt. Der Verbrennungsmotor 5o ist so bemessen,
daß er die für das Gebläse 27 erforderliche Leistung, gegebenenfalls noch die für
die Beleuchtung des Schiffes und die Kesselspeisepumpe erforderliche, aufbringt.
Der Abdampf der Dampfkraftmaschine 14 wird durch die Rohrleitung 17 in einen Kondensator
i8 geleitet. Von dort aus läuft das Kondensat durch die Rohrleitung i9 der Kesselspeisepumpe2o
zu, die es in den Dampfkessel 3, 5, 8 zurückfördert. Das Kondensatorkühlwasser wird
dem Kondensator 18 durch die Kühlwasserpumpe 21 zugeführt und durchströmt, nach
Aufnahme der Abdampfwärme, die Rohrleitung=- und die Kühlwasserräume der Hauptantriebsmotoren
7. Das hat den besonderen Vorteil, daß die Motoren vorgewärmtes Kühlwasser erhalten.
Das Kühlwasser ver-.läßt die Motorkühlwasserräume durch die Rohrleitung 23 und gelangt
in ein mit einem Überlauf 24 versehenes Sammelgefäß 25, von wo aus es nach Bedarf
zum Nachspeisen des Dampfkessels 3, 5, 8 der Kesselspeisepumpe2o durch das
Absperrventil 26 zugeführt wird.
-
Das Gas wird dem Gaserzeuger i_durch ein Gebläse 27 entnommen. Das
Gebläse 27 wird durch einen regelbaren Elektromotor 28 angetrieben, so daß seine
Drehzahl dem Gasbedarf der Anlage weitgehend angepaßt werden kann. Es dient gleichzeitig
zum Anfachen des Gaserzeugers i beim ersten Inbetriebsetzen der Anlage. Unter dem
Einfluß des Gebläses 27 tritt das Gas nach Abgabe des größten Teils seiner
fühlbaren Wärme in den Überhitzer 12, durch den Stutzen 29 in die Gasreinigungs-
und Kühlanlage 30 ein und von dort durch die Rohrleitung 3i, das Gebläse27
und die Rohrleitung32 in den Druckregler 33, der dafür sorgt, daß das Gas den Hauptantriebsmotoren
7 ständig mit gleichbleibendem Druck durch die Rohrleitung 34 zugeführt wird. Die
heißen Abgase der Motoren 7 treten durch die Auspuffleitung 6 in den als Röhrenkessel
ausgebildeten Dampfsammelbehälter 5 über; geben dabei ihre fühlbare Wärme an das
in dem Wassermantel 8 derAuspuffleitung und in dem Dampf sammelbehäIter 5 befindliche
Wässer ab und treten dann in den Kamin 35 aus.
-
Der Dampfsammelbehälter 5 weist eine Feuerkammer 36 und von deren
Decke ausgehende Siederohre 37 auf. Die Auspuffleitung 6 der Hauptmotoren mündet
in die Feuerkammer 36 ein. Zum zusätzlichen Beheizen des Dampfsammelbehälters 5
ist in dessen Feuerkammer 36 ein Gasbrenner 38 vorgesehen. Der Gasbrenner 38 ist
über ein Gasventil 39 mit einer Rohrleitung 4o verbünden, die vor dem Druckregler
33 in die vom Gaserzeuger kommende Rohrleitung einmündet. In der Rohrleitung 40
ist eine durch eine Feder 41 belastete Absperrklappe .42 vorgesehen, die den Durchtritt
zum Gasbrenner 38 freigibt, sobald ein bestimmter Druck in der Rohrleitung 32 überschritten
wird. Das tritt z. B. ein, wenn die Hauptantriebsmotoren gedrosselt werden oder
wenn die-Lieferung des Gebläses 27 vergrößert wird. An der Absperrklappe 4.2 ist
ein Schalter 43 vorgesehen, der den Stromkreis 4,4 eines vor dem Gasbrenner 38 angeordneten
Zünders 45 schließt oder unterbricht, je nachdem ob die Klappe 42 geöffnet oder
geschlossen ist. Von der Rohrleitung 4o ist unter Zwischenschalten eines Absperrventils
46 eine in den Kamin 35.
einmündende, den - Dampfsammelbehälter
5 überbrückende Rohrleitung 46 abgezweigt.
-
Außer dem Brenner 38 ist in der Feuerkammer 36 des Dampfsammelbehälters
5 ein Rost 48 für feste Brennstoffe vorgesehen, der zum zusätzlichen Beheizen des
Dampfsammel-1)eliälters dient. Seine Hauptaufgabe besteht indessen darin, während
sehr langen Stillliegens des Schiffes, insbesondere im Winter, die Anlage vor Frost
zu schützen und gleichzeitig das Schift über auf der Zeichnung nicht dargestellte
Warmwasser- oder Dampfheizkörper, die an den Abdampfsammelbehälter 5 angeschlossen
sind, zu beheizen. An Stelle des soeben beschriebenen Dampfsammelbehälters kann
ein z. B. aus einem Rohrsystem bestehender Schnellverdampfer treten, dem das Verdampfungswasser
aus den Wasserkammern 3, 8 oder den im Gaserzeuger und/oder in der Motorauspuffleitung
vorgesehenen Rohrsystemen zugeführt wird.
-
Der in der Kesselanlage 3, 5. 8, 12 aus der Abwärme gewonnene Dampf
kann während der Fahrt des Schiffes eine mit den Hauptantriebsmotoren lösbar gekuppelte
oder mit ihnen zu einem einheitlichen Ganzen verbundeneDampfmaschine5z antreiben.
DieDampfmaschine kann auch über eine lösbare Kupplung auf das Wende- und gegebenenfalls
Untersetzungsgetriebe des Schiffes -arbeiten; -das durch eine weitere lösbare Kupplung
mit den Hauptgasmotoren verbunden ist. Dadurch ist es möglich, die Schiffsschraube
mit der Dampfmaschine und mit den Gasmaschinen oder entweder mit der Dampfmaschine
oder mit den Gasmaschinen allein anzutreiben. Durch die Dampfmaschine 51 wird auch
während der Fahrt des Schiffes, wenn die erforderliche Leistung für die Hilfsbetriebe
nur kleine Beträge aufweist, die Ab-%värme bestens ausgenutzt. Der Abdampf der Dampfmaschine
,51 wird durch die Rohrleitung 52 in den Kondensator 18 geführt und hier niedergeschlagen.
-
Bei dem ersten Inbetriebsetzen der Anlage wirlld der Verbrennungsmotor
5o angelassen. Dieser treibt über dieKupplung49 den Stromerzeuger 16 an. Alsdann
wird das Gebläse27 mit Hilfe des vom Stromerzeuger 16 erzeugten Stromes in Betrieb
gesetzt und erzeugt einen kräftigen Zug in dem mit Brennstoff gefüllten Gaserzeuger,
so daß er schnell seinen normalen Glutzustand erreicht. Das von dem Gebläse 27 beim
Anfachen des Gaserzeugers aus ihm geförderte, nicht brennbare oder arme Gas öffnet,
da die Hauptmötoren noch stillstehen, die Klappe 42 und strömt durch den offenen
Gasschieber 46 und die Rohrleitung 47 in den Kamin 35 des Schiffes. Sobald der Gaserzeuger
brennbares Gas liefert, wird der Schieber 39 geöffnet und der Schieber 46 geschlossen.'
Das brennbare Gas tritt dann in den Brenner 38 ein und entzündet sich an dem durch
die geöffnete Klappe 42 eingeschalteten Zünder 4.5. Das Kesselsystem 2, 5, 8, 12
wird nunmehr in den Teilen 2, 5 und 12 beheizt und liefert in ganz kurzer Zeit Dampf.
Sobald ein genügender Dampfdruck erreicht ist, wird der Verbrennungsmotor 5o vom
Stromerzeuger 16 abgekuppelt und stillgesetzt und dafür die Dampfturbine 15 angelassen,
so daß nach Einrücken der Kupplung 5o der Stromerzeuger 16 nunmehr durch die Turbine
14 angetrieben wird. Die Anlage ist jetzt fahrbereit. Durch Anlassen der Dampfmaschine
51 oder durch eine bekannte Preßluftanlage werden, die Hauptantriebsmotoren7 angeworfen.
Da die Motoren 7 der Leitung 32 Gas entnehmen, sinkt deren Druck. Die Klappe 42
schließt sich, und der Brenner 38 erlöscht. Da die Hilfsbetriebe während der Fahrt
des Schiffes wenig Leistung aufnehmen, so genügt es, daß an Stelle des Brenners
38 die aus der Auspuffleitung 6 in die Feuerkammer 36 des Darnpfsammelbehälters
eintretenden heißen Abgase der Hauptantriebsmotoren 7 treten. Wenn es die Umstände
erfordern, kann natürlich das Gebläse 27 durch den regelbaren Elektromotor 28 mit
etwas größerer Drehzahl betrieben werden, so daß ein--Teil- des von ihm geförderten
Gases in den Brenner 38 strömt und in der Feuerkammer 36 des Dampfsammelbehälters
5 verbrennt.
-
Die soeben beschriebene Anlage hat den besonderen Vorteil, daß bei
dem Manöveriereri mit den Hauptmotoren 7 keinerlei Verluste eintreten, sondern daß
das von den Motoren nicht angenommene Gas selbsttätig dem Brenner 38 zugeführt wird
und seine Wärme an den großen Wasserinhalt des Kesselsystems 3, 5, 8 abgibt. Bei
längerem Stillstehen des Schiffes, wenn die Hilfsbetriebe beim Umladen von Gütern
erhebliche Leistungen aufnehmen, kann durch Einstellen der Drehzahl des Gebläses
27 jedem Dampfbedarf der Hilfsbetriebe Rechnung getragen werden. Dabei bleibt der
Gaserzeuger ohne Verlust in Betriebsbereitschaft, so daß das Schift nach beendeter
Umladung der Güter ohne Zeitverlust seine Weiterfahrt antreten kann.