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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserdampf mittels Stufenverdampfung
Die bezieht sich einerseits auf ein Verfahren zur Erzeugung von Wasserdampf mittels
Stufenverdampfung. Andererseits bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung
zur Ausübung obigen Verfahrens.
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E s ist bekannt, daß bei Elektrokesseln, bei denen das Kesselwasser
als elektrischer Leiter dient, die elektrische Leitfähigkeit des Kesselwassers und
damit der Salzgehalt desselben gewisse Grenzen nicht überschreiten darf. Diese Grenzen
sind insbesondere bei hohen Spannungen durch die Gefahr von Kurzschlüssen bedingt.
Bei gegebener Speise- I wasserduaftät muß die zulässige Grenzleitfähigkeit im Kesselwasser
durch entsprechendes Abschlämmen eingehalten werden. Dies bedingt ohne besondere
Vorkehrungen beim Vorliegen von Speise-%vasser mit relativ hohem Salzgehalt entsprechend
große Abschlämmungen, wodurch Wärmeverluste und 'höhere Kosten der Wasseraufbereitung
hervorgerufen werden. Um diese dauernde Erhöhung der Betriebskosten -zu umgehen,
ist bisher in besonders ungünstigen Fällen das Dampf- und Wassersystem des Elektrokessels
von denjenigen des Verbrauchnetzes durch einen Dampftransformer getrennt
worden.
Elektrokessel und Primärseite des Dampftransformers bilden dabei ein geschlossenes
System, in welchem die Aufrechterhaltung der gewünschten Grenzleitfähigkeit im Kesselwasser
,des Elektrokessels keine Schwierigkeiten bietet. Auf der Sekundärseite des Dampftransfonmers
liegen alsdann die für derartige Apparate normalen Was.server,hältnisse vor. Diese
Lösung ist jedoch verhältnismäßig teuer, da die ganze erzeugte Dampf= menge im Transformer
umgesetzt werden muß, was entsprechend große Heizflächen bedingt. Diese kommt daher
nur in Fällen mit besonders ungünstigen Speisewasserverhältnissen in Betracht.
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In sehr vielen Fällen ist nun die Speisewasserbeschaffenheit so, daß
sich zwar .der Einbau eines Dampftransformers nicht rechtfertigt, daß indessen doch
hohe Abschlämmungen in Kauf genommen werden müssen. Für diese Fälle sind das Verfahren
und die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung geeignet, eine Verminderung
der Betriebskosten herbeizuführen.
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Das Verfahren nach der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung von
Wasserdampf mittels Stufenverdampfung und besteht darin, daß das Wasser zunächst
in einem Hauptkessel, als elektrischer Leiter dienend, geheizt und teilweise verdampft
wird und daß fortlaufend Wasser in einen Nachverdampfer abgeführt wird, der auf
andere Weise beheizt wird.
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Die Vorrichtung zur Ausführung obigen Verfahrens Besteht aus einem
Elektrodenkessel für die erste Verdampfungsstufe und einem andersartig beheizten
Nachverdampfer für die Restverdampfung.
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Die im Nachverdampfer zur Verdampfung des Kesselwassers benötigte
Wärme kann dem im Hauptkessel erzeugten Dampf oder auch dem Kesselwasser des Hauptkessels
entnommen werden. Der im Hauptkessel erzeugte Dampf kann nach Drosselung mit dem
Dampf des Nachverdampfers vereinigt werden, wobei es vorteilhaft ist, diese Drosselung
in Abhängigkeit des Wasserstandes im Nachverdampfer einzustellen. Der im Nachverdampfer
erzeugte Dampf kann aber auch in ein unabhängiges Netz von niedrigerem Druck abgegeben
werden. Wird in diesem Fall der Nachverdampfer durch einen Teil des irn Hauptkessel
erzeugten Dampfes geheizt, so wird vorteilhafterweise die Menge dieses letzteren
in Abhängigkeit vom Wasserstand im Nachverdampfer reguliert. Die Menge des aus dem
Hauptkessel in den Nachverdampfer geführten Wassers kann in Abhängigkeit von der
Leitfähigkeit im Hauptkessel reguliert werden. Es ist auch möglich, daß mehrere
Hauptkessel über eine Sammelleitung mit einem gemeinsamen Nachverdampfer zusammenarbeiten,
wobei am besten für jeden Hauptkessel die Entnahme von Wasser in Abhängigkeit von
der Leitfähigkeit in diesem Kessel geregelt wird. Endlich besteht die Möglichkeit,
dem Speisewasser des Hauptkessels einenTeil der Wärme des atrs dem Nachverdampfer
abgeschlämmten Wassers zu übertragen.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt.
Fig. i ist das Schema einer Vorrichtung, bestehend aus einem Hauptkessel und einem
durch den Dampf des Hauptkessels geheizten Nachverdampfer.
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Fig. 2 und 3 zeigen zwei ähnliche Vorrichtungen, bei welchen jedoch
die Heizung des Nachverdampfers durch das Kesselwasser des Hauptkessels vorgenommen
wird.
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Fig.4 zeigt eine Vorrichtung, bei welcher drei Hauptkessel mit einem
gemeinsamen Nachverdampfer zusammenarbeiten.
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In Fig. i ist als Hauptkessel ein Elektrokessel i mit den Elektroden
2 dargestellt. Das Speisewasser gelangt in den Hauptkessel über eine Leitung 3,
ein Regulierventil 4, einen Wärmeaustauscher 5 und eine Leitung 6. Im Hauptkessel
wird das Wasser, als elektrischerLeiter dienend, geheizt und teilweise verdampft.
Der erzeugte Dampf wird über eine Leitung 7 und ein Druckreduzierventil R in das
Verbrauchernetz d abgeführt. Zur Einhaltung der Grenzleitfähigkeit im Hauptkessel
-,wird eine eiltsprechende Menge Kesselwasser über eine Leitung io und ein Regulierorgan
i i in einen Nachverdampfer 12 geführt. Zur Heizung .des Nachverdampfers wird ein
Teil des ini Hauptkessel i erzeugten Dampfes von der Leitung 7 über eine Leitung
13 in den Nachverclampfer 12 abgeleitet, wo er durch Austauschflächen 1.4 einen
Teil seiner Wärme an das Kesselwasser abgibt. Das sich dabei bildende Kondensat
wird durch eine Kondensatpumpe 15 und die Leitung 16 in .den Ilauptkessel i zurückgeführt.
Der im Nachverdampfer 12 erzeugte Dampf entweicht durch eine Leitung 17 und vereinigt
sich mit dem durch das Druckreduzierventil 8 gedrosselten Dampf des Hauptkessels.
Die Al>-schlämmung des Nachverdampfers erfolgt durch die Leitung 18 über den Wärmeaustauscher
5 und die Abfuhrleitung icg. lm Wärmeatistauscher 5 wird die im Abschlämmwasser
enthaltene Wärme zum größten Teil durch Abgabe an das Speisewasser zurückgewonnen.
Der Zufluß des Speisewassers in den Hauptkessel wird automatisch durch einen auf
das Regulierventil .4 wirkenden Wasserstandregler 2o eingestellt. Die Drosselung
des Dampfes des Hauptkessels wird durch den Wasserstand im Nachverdampfer beeinflußt,
indem ein Wasserstandregler 2i das Druckreduzierventil 8 automatisch einstellt.
Kann das Kondensatwasser dem Hauptkessel i durch natürliches Gefälle wieder zugeführt
werden, so kann die Kondensatpumhe 15 entbehrt @yerden.
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bie in den Fig. 2 und 3 dargestellten Vorrichtungen weichen von denjenigen
der Fig. i nur darin ab, daß die im Nachverdampfer benötigte Verdampfungswärme nicht
dem Dampf, sondern dem Kesselwasser des Hauptkessels i entnommen wird. Im Fall der
Vorrichtung nach Fig.2 sind zu diesem Zweck im Wasserraum des Hauptkessels Heizschlangen
22 eingelegt, die durch Sammelleitungen 23 mit dem nur noch als Ausdampfgefäß wirkenden
Behälter des Nachverdampfers 12 verbunden sind. Das in den Heizschlangen 22 sieh
bildende Dampf-Wasser-Gemisch wird durch die Zirkulation
in (las
Ausdampfgefäß 12 befördert, wobei der Dampf ausgeschieden und durch die Leitung
17 ins Verbrauchernetz 9 geführt wird.
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Im Falle der Vorrichtung nach Fig. 3 sind Heizschlangen 24 im Nachverdampfer
12 selbst untergebracht, welche über Leitungen 25 mit dem Wasserbehälter des Hauptkessels
t verbunden sind'. Hier wird das Kesselwasser des Hauptkessels durch 'Phermosip'honwirkung
unigewälzt. In den Schaltungen nach den Fig. 2 und 3 kann wiederum die Intensität
der Be'heizung des Nachverdampfers durch entsprechendes Drosseln des Druckreduziervenbils
8 erfolgen.
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1n Fig.4 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei welcher mehrere Hauptkessel
1 mit einem gemeinsamen Nac`h.verdampfer 12 zusammenarbeiten. Die Speisung jedes
Hauptkessels geschieht wiederum über ein Regulierventil 4, welches durch einen Wasserstandregler
2o automatisch und unaMlängig von den Regulierventilen -der .anderen Hauptkessel
eingestellt wird. Das Abschläm@mwasser jedes Kessels gelangt über eine Sammelleitung
26 in den Nachverdampfer, wobei aber für jeden Kessel die entnommene Wassermenge
durch ein selbständiges Al)scblämmventi111 bestimmt wird, dessen Einstellung durch
einen betreffenden Leitfähigkeitsregler 27 in Abhängigkeit der Leitfähigkeit des
Kesselwassers bee-influßt wird. Der in den Hauptkesseln erzeugte Dampf gelangt über
eine SammelleitUng 28 ins Dampfnetz 29. Der im Nachverdampfer erzeugte Dampf wird
hier als Variante in ein besonderes Dampfnetz 30 mit niedrigerem Druck geführt.
Zur Heizung des Nachverdampfers wird in diesem Falle ein Teil des Dampfes der Hauptkessel
aus der Sammelleitung 28 über das Drosselventil 31 und' die Leitung 32 dem Nachverdampfer
zugeleitet. Im Nachverdampfer kann die Regelung der entsprechend der abfallendere
Abschlä,mm-enge benötigten Heizdampfmenge so gestaltet werden, daß durch den Wasserstand
im Nachverdampfer über einen Wasserstandregler 33 das Drosselventil 31 beeinflußt
wird. Die Steuerung dieses Drosselventils 31 erfolgt dabei @in dem Sinne, daß dasselbe
sich mit steigendem Wasserstand zunehmend öffnet, wodurch eine entsprechend größere
Heizleistung dem Nachverdampfer aufgedrückt wird.
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Die im Nachverda-rnpfer benötigte Verdampf ungswärme kann selbstverständlich
aus irgendeiner anderen Wärmequelle, wie dem Kesselwasser oder dem Dampf des Hauptkessels,
entnommen werden. So kann der Nachverdampfer z. B. auch als Elektrokessel ausgebildet
werden, in welchem das Wasser nicht als elektrischer Leiter dient und daher die
hohe Leitfähigkeit des Wassers belanglos ist.