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Verfahren zur zwei-oder mehrstnngen Überhitzung des Zwischendampfes von Dampf- h-raftanlagen.
Es ist in neuerer Zeit üblich, bei Dampfkraftanlagen mit mehrfacher Expansion den Abdampf der Hochdruckstufe vor dem Eintreten in die folgenden Druckstufen wieder zu überhitzen. Dies geschieht entweder dadurch, dass der Zwischendal1lpf zwischen aufeinanderfolgenden Stufen in Überhitzer zurückgeleitet wird, die sich am Kessel befinden, oder dadurch, dass der Zwischendampf überhitzt wird. Um hiebei im letzteren Falle mit der Zwischenüberhitzungs- temperatur möglichst hoch zu kommen, ist bereits vorgeschlagen worden, als Heizdampf hochgespannten Dampf zu verwenden, der in einem besonderen Kessel erzeugt wird.
Die Überhitzung des Zwischendampfes kommt gewöhnlich nur bei grossen Turbinen in Frage, in welchem Falle sehr grosse Heizdampfmengen erforderlich sind. Um z. B. die Tem- peratur einer bestimmten Niederdruckdampfl1lel1ge um 100 zu erhöhen, Sind an Heizdampf 5 - 60/0 des zu überhitzenden Dampfes erforderlich, und wenn. wie es wünschenswert ist, die Temperatur des Zwischendampfes um 300 gesteigert werden soll, so sind über IS" der Gesamtmenge des zu überhitzenden Zwischendampfes für den Heizdampf erforderlich.
Bei einer grossen Anlage von beispielsweise 50.000 oder mehr Kilowatt würde in diesem Falle ein verhältnismässig grosser Hochdruckkessel erforderlich sein, um den Heizdampf für die Zwischenüberhitzung zu erzeugen, und die Kosten einer solchen Anlage würden, abgesehen
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gerechtfertigt sein.
Bei Anwendung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung werden die Vorteile der Zwischenüherhitzung unter Verwendung von Frischdampf beibehalten und die Zwischen- überhitzung wird dessen ungeachtet unter Verwendung eines verhältnismässig kleinen Hochdruckkessels ermöglicht. Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht darin, dass die Zwischen- überhitzung in der ersten Stufe durch den Dampf der Betriebskesselanlage und die Zwischen- überhitzung der letzten Stufe durch Dampf von höherem Druck als dem des Betriebsdampfes bewirkt wird. Der Heizdampf sowohl für die erste als auch für die letzte Stufe der Zwischen- überhitzung kann gesättigt oder auch überhitzt sein.
Die Zeichnung stellt zwei beispielsweise Ausführungsformen einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung dar. Fig. 1 zeigt in einem lotrechten Schnitt eine Dampfkessel- und Dampfmaschinenanlage mit Zwischenüberhitzungseinrichtung ; die Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, wobei an der linken Seite der Abbildung der Betriebsdampfkessel mit dem Höchstdruckheizkessel und auf der rechten Seite der Abbildung ausserdem die Verbindung dieser Kessel mit der Maschinenanlage und der Zwischenüberhitzungseinrichtung dargestellt ist.
Bei dem Aiisfüllruingsbeispiel nach Fig. 1 ist 10 ein Betriebsdalllpfkessel, der als Kammerwasserröhrenkessel ausgebildet ist und zu einer Batterie von solchen Kesseln gehören kann. Der Kessel ist mit einem Überhitzer 11 versehen, aus welchem der überhitzte Dampf
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dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Dampfturbine ist, jedoch auch als Kolbenmaschine ausgeführt sein kann. Aus der Hochdruckstufe 13 der Maschinenanlage geht der Abdampf durch eine Leitung 14 in einen Zwischenüberhitzer 15 und aus diesem durch eine Leitung 16 in die Niederdruckstufe 17, deren Abdampf dem Kondensator 18 zugeführt wird.
Der Zwischenüberhitzer 15 ist mit zwei Heizelementen 19 imd 20 versehen, die als Rohrschlangen dargestellt sind, jedoch auch anders ausgeführt sein könnten. Das Heizelement 19 wird mit Frischdamf aus dem Betriebsdampfkessel 10 gespeist, welcher durch eine von der Hochdruck-rnaschinenleitung 12 abzweigende Leitung 21 dem Element 19 zugeführt) wird und in diesem vorteilhaft vollkommen kondensiert. Das Kondensat geht durch eine Leitung 22 in einen Heisswasserbehälter 23. Das Heizelement 19 ist an dem Ende des Zwischenüberhitzers 15 angebracht, an welchem der Abdampf der Hochdruckstufe 13 eintritt.
An dem Ende des Zwischenüberhitzers 15, an welchem der Zwischendampf austritt, befindet sich das Heizelement 20, welchem durch eine Leitlmg 24 Frischdampf aus einem Kessel 25 zugeführt wird, der Dampf von einem wesentlich höheren Druck erzeugt, als der Betriebsdampfkessel 10. Auch dieser Höchstdruckdampf wird vorteilhaft in dem Heizelement 20 vollkommen kondensiert und das Kondensat fliesst durch eine Leitung 26 unmittelbar nach dem Höchstdruckkessel 25 zurück.
Da die Belastung des Höchstdruckkessels 25 im wesentlichen konstant ist, so kann dieser Kessel als Schlangenrohrkessel oder Schnellverdampfer ausgebildet werden.
Während des Betriebes wird der dem Heizelement 19 aus dem Betriebsdampfkessel-M zugeführte Frischdampf dazu benutzt, den Zwischendampf vorläufig auf eine Temperatur zu überhitzen, die im wesentlichen der Sättigungstemperatur des Betriebsdampfes entspricht. Diese Temperatur kann bei Überhitzung des in dem Element 19 kondensierten Dampfes etwas überschritten werden.
Nach der vorläufigen Zwischenüberhitzuug in dem Element 19 findet eine weitere Temperatursteigerung des Zwischendampfes in dem Element 20 statt, welches mit Dampf von einem solchen Druck gespeist wird, dass die Sättigungstemperatur genügend über der Temperatur liegt, auf welche der Zwischendampf in dem Element 19 gebracht worden ist.
Wegen des verhältnismässig kleinen Temperatursbereiches für die Überhitzung des Zwischendampfes in dem Element 20 ist die Menge des von dem Kessel 25 zu erzeugenden Dampfes verhältnismässig gering, so dass die Kosten dieses Kanals wesentlich verringert werden. Eine weitere Herabsetzung der Kosten für den Höchstdruckkessel ergibt sich daraus, dass dieser Kessel als Schnellverdampfer ausgebildet werden kann, und da der gesamte Dampf in dem Zwischen überhitzer kondensiert und unmittelbar nach dem Kessel zurückgeführt wird, so entfällt die Notwendigkeit einer Kesselspeisepumpe, weil die erforderliche Zirkulation durch die Unterschiede in dem spezifischen Gewichte des Heizdampfes und des Kondensates desselben sowie durch das Gefälle des Kondensates erzielt wird.
Erforderlichenfalls kann jedoch zur Verstärkung dieser Zirkulation eine besondere Pumpe in der Kondensatrückleitung 26 angeordnet werden. Die für diese Pumpe erforderliche Kraft ist sehr gering, da die Pumpe keine Speisepumpe, sondern nur eine Umwälzpumpe ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel sind nach Fig. 2 der Betriebsdampfkessel 10 und der Höchstdruckheizkessel 25'in einem gemeinsamen Mauerwerk untergebracht. Sonst ist die Anordnung die. tgleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, nur ist der Höchstdruckkessel in diesem Falle ein Kammerwasserröhrenkessel. Der Betriebsdampfkessel 10 ist wieder ein Kammerwasserröhrenkessel mit quer liegender, wagrechter Obertrommel. Der Höchstdruckkessel 25' ist im ersten und zweiten Heizgaszuge des Betriebsdampfkessels eingebaut und weist dieselbe Ausführung auf wie dieser.
Die dampferzeugenden Wasserrohre 27 liegen quer zu den Wasserrohren des Betriebsdampfkessels und geben ihren Dampf durch Umlaufrohre nach der Obertrommel 28 ab, aus welcher der Heizdampf durch die Leitung 24 nach dem Heizelement 20 geht, aus welchem das Kondensat durch die Leitung 26 nach dem Wasserraum der Obertrommel 28 des Höchstdruckkessels zurückströmt. Auch in diesem Falle ist eine besondere Pumpe in der Rückleitung nicht erforderlich, da ein geschlossenes Rohrsystem vorliegt, dessen sämtliche Teile im wesentlichen unter dem gleichen Druck stehen.
Wenn die beiden Kessel, wie nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2, zusammengebaut sind. so empfiehlt sich alsTHöchstdruckkessel. ein Zirkulationskessel, weil die Schwankungen in der Belastung des Betriebsdampfkessels einen Schnelldampferzeuger ungünstig beeinflussen würden.
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