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Verfahren und Einrichtungen zum Betriebe von Dampffernleitungen.
Die in Dampfleitungen durch Strahlung und Leitung auftretenden Wärmeverluste sind bekanntlich bei überhitztem Dampf weitaus geringer als bei Satt-oder Nassdampf. Die bisher zur Verfügung stehenden Mittel, um bei Dampffernleitungen die Wärmeverluste niedrig zu halten, bestehen in der Anwendung von schlechten Wärmeleitern als Isolationsmaterial und in der Überhitzung des in dieLeitung gesendeten Dampfes auch in jenen Fällen, in denen an der Verbrauchsstelle bloss Sattdampf benötigt wird. Beide Massnahmen können aber nicht verhindern, dass innerhalb längerer Dampfleitungen die Sattdampftemperatur erreicht oder unterschritten wird.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird das Erreichen oder Unterschreiten der Sattdampftemperatur innerhalb der Fernleitung dadurch verhindert, dass einerseits die Wärmeverluste durch Leitung weitgehend ausgeschaltet und anderseits die Wärmeverluste, u. zw. sowohl die durch Strahlung als auch die durch Wärmeleitung eingetretenen Verluste, mittels an Zwischenpunkten der Fernleitung angeordneter elektrischer Heizkörper ersetzt werden, die dem Dampfe die verlorene Überhitzungswärme von neuem zuführen. Behufs annähernder Ausschaltung der Wärmeverluste durch Leitung erhält das Leitungsrohr eine Vakuumisolation, indem es in einem äusseren Rohr angeordnet und der Zwischenraum zwischen den beiden Rohren möglichst luftleer gemacht wird.
Die zur Zwischenüberhitzung des Dampfes dienenden elektrischen Heizkörper werden vorzugsweise in dem Dampfstrom selbst angeordnet und der zu ihrer Speisung dienende elektrische Strom wird vorzugsweise durch Ausnutzung eines Teiles des Druckgefälles des zu weit entfernten Heizdampfverbrauchern zu leitenden Dampfes in einer am Erzeugungsorte befindlichen Kraftanlage gewonnen.
Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Teil einer der Erfindung gemäss ausgebildeten Dampfleitung.
Die Fig. 2 stellt eine Ausführungsform der Einrichtung zur Zwischenüberhitzung des Dampfes dar.
Wie Fig. 1 zeigt, ist das Dampfleitungsrohr a von einem zweiten Rohr b umgeben und wird von in geeigneten Abständen angeordneten Zwischenwänden c gestützt. Die einzelnen Teile des Leitungsrohres werden vorzugsweise durch Schweissung miteinander verbunden ; ebenso die Teile des Umhüllungsrohres. Die Zwischenwände c werden der leichteren Einbringung wegen vorzugsweise zweiteilig ausgeführt und bestehen aus einem die Wärme möglichst schlecht leitenden Stoff. Der Raum d zwischen den beiden Rohren a und b wird möglichst luftleer gemacht, so dass im wesentlichen nur Wärmeverluste durch Strahlung eintreten, die wegen der verhältnismässig niedrigen Temperatur nur gering sind.
Das Umhüllungsrohr b kann glatt sein, vorzugsweise wird es jedoch als Wellrohr ausgebildet, damit es bei möglichst kleiner Wandstärke den Druck der Aussenluft aufzunehmen vermag.
Um sämtliche durch die Zwischenwände c gebildete Kammern d gleichzeitig auspumpen zu können, werden zunächst die Wände c undicht in dem Umhüllungsrohr b angeordnet. Nach dem Auspumpen wird das Umhüllungsrohr b bei jeder Zwischenwand c kräftig eingeschnürt, wodurch die Zwischenwände c sowohl gegen das Umhüllungsrohr b als auch gegen das Dampfrohr a abdichten. Durch diese Einschnürungen m wird erzielt, dass bei einer irgendwo eintretenden Undichtheit, sei es des Umhüllungrohres b oder des Dampfrohres a, sich bloss eine der Kammern d mit Dampf oder Luft füllt und dass eine infolgedessen eintretende höhere Erwärmung des Umhüllungsrohres die schadhafte Stelle der Dampfleitung verrät.
Zur weiteren Verringerung der Wärmeverluste kann die Innenfläche des Umhüllungsrohres b in an sich bekannter Weise mit einem spiegelnden Belag versehen sein.
Das Erreichen oder Unterschreiten der Sattdampftemperatur wird durch in der Dampfleitung a durch in geeigneten Abständen voneinander angeordnete elektrische Zwischenüberhitzer/ (Fig. 2) ver-
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hindert. Diese können zur mittelbaren Beheizung des in der Leitung a strömenden Dampfes eingerichtet sein, vorzugsweise sind sie aber, wie die Zeichnung zeigt, unmittelbar in den Dampfstrom eingebaut.
Der Abstand der elektrischen Heizkörper f voneinander hängt von dem Überhitzungsgrad des in die Leitung a eintretenden Dampfes und von der Wirksamkeit der verwendeten Wärmeisolierungen ab.
Bei Dampfanlagen, welche zur Versorgung weit entfernter Heizdampfverbraucher dienen, wird der zur Speisung der Zwischenüberhitzer f notwendige elektrische Strom vorzugsweise durch Ausnutzung des Druckgefälles des in dem Kessel g und Überhitzer h erzeugten Dampfes bzw. eines Teiles dieses Druckgefälles gewonnen. Hiezu dient eine mit einem Stromerzeuger i gekuppelte Gegendruck-oder Anzapf turbine j, deren Abdampf den für den Eintritt in die Fernleitung a gewünschten Überhitzungsgrad und Druck hat.
Der von'dem Stromerzeuger t erzeugte elektrische Strom wird durch die Leitung 7c den Zwischenüberhitzern f zugeführt, welche die in dem vorhergehenden Abschnitt der Dampfleitung a eingetretenen Wärmeverluste ersetzen und den Dampf von neuem überlfitzen.
Da die Verluste in der elektrischen Leitung 7c weitaus geringer sind als die Wärmeverluste in einer Dampfleitung, kann das gesamte Druck-und Wärmegefälle des in der Dampfanlage erzeugten Dampfes mittels der Einrichtung nach Fig. 2 bedeutend wirtschaftlicher ausgenutzt werden, als wenn der erzeugte Dampf unmittelbar in die Fernleitung a geführt würde.
Selbstverständlich kann die zur Speisung der Zwischenüberhitzer t dienende elektrische Energie auch andern Stromquellen entnommen werden, ohne dass dadurch der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt geschmälert wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betriebe von Dampffernleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Erreichen bzw. Unterschreiten der Sattdampftemperatur innerhalb der Dampfleitung hintangehalten wird, indem die durch Wärmestrahlung und-leitung eintretenden Wärmeverluste mittels an Zwischenpunkten der Fernleitung angeordneter elektrischer Heizkörper ersetzt werden.
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Procedures and facilities for operating steam pipelines.
The heat losses that occur in steam lines due to radiation and conduction are known to be much lower with superheated steam than with saturated or wet steam. The means available to date to keep the heat losses low in steam pipelines consist in the use of poor heat conductors as insulation material and in the overheating of the steam sent into the pipeline, even in those cases in which only saturated steam is required at the point of consumption. However, both measures cannot prevent the saturated steam temperature from being reached or undershot within longer steam lines.
According to the present invention, reaching or falling below the saturated steam temperature within the long-distance line is prevented in that on the one hand the heat losses through conduction are largely eliminated and on the other hand the heat losses, etc. between both the radiation and the heat conduction losses are replaced by means of electrical heating elements arranged at intermediate points in the long-distance line, which supply the steam with the lost overheating heat again. As a result of the approximate elimination of heat losses through conduction, the conduit pipe receives vacuum insulation by placing it in an outer pipe and making the space between the two pipes as evacuated as possible.
The electrical heating elements used to reheat the steam are preferably arranged in the steam flow itself and the electrical current used to feed them is preferably obtained by utilizing part of the pressure gradient of the steam to be conducted too far away in a power plant located at the point of generation.
FIG. 1 of the drawing shows part of a steam line designed according to the invention.
Fig. 2 shows an embodiment of the device for reheating the steam.
As shown in FIG. 1, the steam pipe a is surrounded by a second pipe b and is supported by intermediate walls c arranged at suitable intervals. The individual parts of the conduit are preferably connected to one another by welding; likewise the parts of the cladding tube. The partition walls c are preferably made in two parts for ease of introduction and consist of a material that conducts heat as poorly as possible. The space d between the two tubes a and b is made as evacuated as possible, so that essentially only heat losses due to radiation occur which are only slight because of the relatively low temperature.
The jacket tube b can be smooth, but it is preferably designed as a corrugated tube so that it can absorb the pressure of the outside air with the smallest possible wall thickness.
In order to be able to pump out all of the chambers d formed by the intermediate walls c at the same time, the walls c are initially arranged in a leaky manner in the casing tube b. After pumping out, the jacket tube b is strongly constricted at each partition c, whereby the partition walls c seal against both the jacket tube b and the steam pipe a. Through these constrictions m it is achieved that in the event of a leak occurring somewhere, be it in the casing pipe b or the steam pipe a, only one of the chambers d is filled with steam or air and that a consequent higher heating of the casing pipe reveals the defective point of the steam line .
To further reduce the heat losses, the inner surface of the casing tube b can be provided with a reflective coating in a manner known per se.
Reaching or falling below the saturated steam temperature is ensured in the steam line a by electrical reheaters / (Fig. 2) arranged at suitable distances from one another.
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hinders. These can be set up for indirect heating of the steam flowing in line a, but, as the drawing shows, they are preferably incorporated directly into the steam flow.
The distance between the electric radiators f depends on the degree of superheating of the steam entering the line a and on the effectiveness of the thermal insulation used.
In steam systems which are used to supply heating steam consumers far away, the electrical current required to feed the reheater f is preferably obtained by utilizing the pressure gradient of the steam generated in the boiler g and superheater h or a part of this pressure gradient. This is done by a counterpressure or bleeding turbine j coupled to a power generator i, the exhaust steam of which has the degree of superheating and pressure desired for entry into the long-distance line a.
The electric current generated by the power generator t is fed through the line 7c to the reheaters f, which replace the heat losses that occurred in the previous section of the steam line a and re-circulate the steam.
Since the losses in the electrical line 7c are far less than the heat losses in a steam line, the entire pressure and heat gradient of the steam generated in the steam system can be used significantly more economically by means of the device according to FIG. 2 than if the steam generated is directly in the pipeline a would be led.
Of course, the electrical energy used to feed the reheater t can also be taken from other power sources without the technical progress achieved by the invention being reduced thereby.
PATENT CLAIMS:
1. A method for operating steam pipelines, characterized in that reaching or falling below the saturated steam temperature within the steam pipeline is prevented by replacing the heat losses caused by thermal radiation and conduction by means of electrical radiators arranged at intermediate points on the pipeline.