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Verfahren Z1l1'mittelbaren Dampferzengung durch iiberhitzten Heizdampf.
Die Erfindung betrifft die mittelbare Dampferzeugung durch überhitzten Heizdampf, der zwecks wiederholter Wärmeübertragung an den Flüssigkeitsinhalt des Verdampfers abwechselnd durch von aussen beheizte Überhitzerelemente und im Verdampfer liegende Heizelemente hindurchgeleitet wird.
Die Erfindung bezweckt, das Verfahren, das nach einem bekannten Vorschlag zur Dampferzeugung oder Erwärmung von Flüssigkeiten mittels einer offenen ins Freie ausmündenden Heizdampfleitung durchgeführt werden sollte, so zu vervollkommnen, dass es in wirtschaftlicher Weise zur Erzeugung von Hochdruckdampf Anwendung finden kann. Das Wesen der Erfindung besteht demgemäss darin, dass als Heizdampf Verbrauchsdampf dient, der auf seinem Wege vom Dampferzeuger zur Verbrauchsstelle ein geschlossenes, aus abwechselnd hintereinander geschalteten Überhitzern und Heizelementen bestehendes
System durchströmt.
Der Betriebsdruck der Verbrauchsstelle, der am Ende des vom Heizdampf durchströmen geschlossenen Systemes liegt, ist so viel niedriger als der Druck an der Erzeugungsstelle des Heizdampfes, dass die erforderliche Strömung durch das Heizsystem sichergestellt ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird der Heizdampf dem mittelbar beheizten Ver- dampfer entnommen und gegebenenfalls aus der letzten Heizstufe des geschlossenen Systems in den Niederdruckkessel eingeleitet.
Auf den Zeichnungen sind schematisch verschiedene Ausführungsbeispiele von Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt im senkrechten Schnitt einen mit einem Schiffszylinderkessel üblicher Ausführung vereinigten mittelbaren Dampferzeuger.
Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 11-11 der Fig. 1. Ferner zeigt Fig. 3 eine stationäre Kesselanlage im
Querschnitt, Fig. 4 eine Lokomotive im Längsschnitt und Fig. 5 das Schema einer abgeänderten Ausführungsform einer Zweidruckkesselanlage.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 den Zylinderkessel, der zur Erzeugung von Niederdruckdampf dient, und 2 die Verdampfertrommel, in der durch mittelbare Beheizung Hochdrnckdampf erzeugt wird. Ferner bezeichnet 3 die Flammrohre des Zylinderkessels, 4 die Umkehrkammer, o Rauchrohre (die der Deutlichkeit wegen in Fig. 1 nicht dargestellt sind) und 6 den Rauchfang. Die vom Heizdampf durchströmten Heizstufen bestehen aus den Überhitzerelementen und den mit ihnen abwechselnden Heizelementen. Bei dem gezeichneten Beispiel sind sechs Heizstufen vorgesehen, von denen jede aus einem in der Umkehrkammer liegenden Überhitzerelement 8 und einem im Wasserraum der Verdampfertrommel 2 liegenden Heizelement zu besteht.
An das erste Überhitzerelement ist eine mit dem Dampfraum des Zylinderkessels verbundene Heizdampfzuleitung 10 angeschlossen, während von dem Heizelement 9 der letzten Heizstufe eine Abdampfleitung 11 für den Heizdampf aus der Verdampfertrommel 2 nach aussen geführt ist. Die Verbindungsleitungen 12 zwischen einem Überhitzerelement 8 und dem zugehörigen Heizelement 9 sowie die Verbindungsleitungen 13 zwischen einem Heizelement 9 und dem nächstfolgenden Überhitzerelement 8 sind durch je eines der Rauchrohre hindurchgeführt.
Der aus dem Kessel 1 entnommene Heizdampf strömt also durch die Zuleitung 10 in das erste Überhitzerelement 8, dann zu dem ersten Heizelement 9 in der Verdampfertrommel. 2 und dann weiter abwechselnd durch ein Überhitzerelement und ein Heizelement, bis er vom letzten Heizelement ss durch die Abdampfleitung 11 zu einer Verbrauehsstelle geführt wird. An die Dampfzuleitung 10 ist eine Speise-
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leitung 14 angeschlossen. durch die im Bedarfsfalle destilliertes Wasser in das Pberhitzerelement 8 der ersten Heizstufe eingeführt werden kann, um auf diese Weise Heizdampf in der ersten Heizstufe selbst zu erzeugen. Dies geschieht zweckmässig beim Anheizen des Kessels, solange der Niederdruckkessel 1 noch keinen Heizdampf liefert.
Um die Dampfbildung in den Heizstufen zu beschleunigen, wird das Heizsystem durch eine von der Abdampfleitung 11 abzweigende Leitung 15 vorübergehend an einen Kondensator angeschlossen. Durch eine Speiseleitung. M mit Pumpe 19 wird der Verdampfertrommel Speisewasser aus dem Niederdruckkessel ! zugeführt. Der in dem Verdampfer erzeugte Hochdruckdampf wird durch eine Leitung 20 in einen in der Umkehrkammer des Zylinderkessels 1 angeordneten Überhitzer 21 geleitet, von dem der überhitzte Hochdruckdampf durch eine Leitung 22 dem Zylinder 23 und von diesem dem Zylinder 24 einer zweistufigen Hoehdruckmaschine zuströmt.
Die Abdampfleitung 25 des Hochdruckzylinders 24 mündet in die von den Heizstufen kommende Heizdampfableitung 11 ein.
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maschinenanlage benutzt.
Während bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Heizdampf in einem besonderen Niederdruckkessel erzeugt wird, wird bei dem in Fig. 3 dargestellten stationären Kessel der Heizdampf der mittelbar beheizten Hochdruektrommel entnommen, wie dies für andere Dampferzeugungsverfahren bereits bekannt ist. Die Trommel 2 liegt oberhalb der Feuerung, die als Düsenfeuerung (Kohlenstauboder Ölfeuerung) ausgebildet ist. Der Brennraum 48 bildet einen senkrechten Heizzug, der am oberen Ende durch einen waagrechten Heizzug 49 mit einem zweiten senkrechten Heizzug 60 in Verbindung steht, in dem die Heizgase in der Richtung von oben nach unten zum Fuchs ziehen. Die in der Verdampfertrommel 2 liegenden Heizelemente 51 der Heizstufen wechseln wieder mit den von aussen beheizten Überhitzerelementen ab.
Drei der dargestellten Überhitzerelemente, nämlich die Überhitzerelemente 52, sind als Strahlungsheizfläche an den Wänden des Feuerraumes angeordnet. In das vierte Überhitzerelement sind die in bekannter Weise einen Schlaekenkühlrost bildenden Rohre 53 eingeschaltet und das Überhitzerelement 54 der letzten Heizstufe ist in dem waagreehten Heizzug 49 angeordnet.
Von dem letzten Heizelement 51 wird der Heizdampf zunächst durch einen im Heizgaszug 50 liegenden Überhitzer 55 und dann durch eine Leitung 56 zur Verbrauchsstelle geleitet. Um während des Anheizens im Überhitzer der Heizstufen Heizdampf erzeugen zu können, ist an die zum ersten Überhitzerelement 62 führende Heizdampfzuleitung 58 wieder eine Speiseleitung 59 und an die Heizdampfleitung 56 eine zu
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noch ein Speisewasservorwärmer 64 angeordnet, von dem aus das vorgewärmte Speisewasser durch eine Leitung 65 der Verdampfertrommel 2 zugeführt wird.
Die Überhitzerelemente der Heizstufen sind, wie aus der vorstehenden Erläuterung hervorgeht, verschiedenartig ausgebildet und angeordnet, u. zw. im wesentlichen so, dass die Überhitzerelemente, denen der Heizdampf höherer Spannung zuströmt, dort liegen, wo die höchsten Brennraumtemperaturen herrschen, während die folgenden Überhitzerelemente entsprechend dem Spannungsabfall des Heizdampfes beim Durchströmen der Heizstufen an Stellen niedrigerer Temperatur untergebracht sind.
Diese Anordnung ergibt den Vorteil, dass der Heizdampf, der die grösste Dichte hat, die der höchsten Temperatur ausgesetzten Über1Ützerelemente durchströmt, so dass diese wirksam gekühlt und vor Verbrennen geschützt sind. Selbstverständlich muss man den vorliegenden Verhältnissen die Grösse der Heizflächen der aufeinanderfolgenden Heizstufen anpassen. In den schematischen Zeichnungen ist dieser Gesichtspunkt nicht berücksichtigt, dies gilt für alle dargestellten Ausführungsformen.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Lokomotive wird der Heizdampf wieder in einem besonderen Niederdruckkessel u. zw. in dem Langkessel 68 erzeugt, unterhalb dessen die Verdampfertrommel 2 angeordnet ist. Die Überhitzerelemente 69 der Heizstufen, die mit den in der Verdampfertrommel 2 liegenden Heizelementen 70 abwechseln, erstrecken sich durch ein an Stelle der sonst üblichen Rauchrohre vorgesehenes weiteres Rohr 71 bis in die Feuerkiste 72. Der Heizdampf wird vom Dampfdom 73 durch eine Leitung 74 dem Heizelement 69 der ersten Heizstufe und vom Heizelement 70 der letzten Heizstufe durch eine Leitung 7-5 dem Niederdruckzylinder 76 der Lokomotivmaschine zugeführt.
An die Heizdampfzuleitung 74 ist wieder eine Speiseleitung 78 und an die Heizdampfableitung 75 eine Zweigleitung 79 angeschlossen, durch die der Heizdampf während des Anheizens ins Freie ausströmen kann. Der in der Verdampfertrommel 2 erzeugte Hochdruckdampf wird durch eine Leitung 80 einem im Rohr 71 und der Feuerkiste 72 liegenden Überhitzer 81 und von diesem durch eine Leitung 82 dem Hochdruckzylinder 83 zugeführt. Der Abdampf des Hochdruckzylinders strömt durch eine Leitung 84
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Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, bei welchem der mittelbar beheizten Kesseltrommel nur ein Teil des Hochdruekdampfes als Heizdampf für die Heizstufen entnommen wird, während der andere (grössere) Teil des Hoehdruekdampfes nach vorheriger Überhitzung unmittelbar zur Maschine geleitet wird, durchströmt bei der Ansführungsform nach Fig. 5 der gesamte in der Kesseltrommel 2
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stufe 85 ist eine Speiseleitung 90 und an die Abdampfleitung 89 eine Zweigleitung 91 angeschlossen, durch welche während des Anheizens die Abdampfleitung mit dem Freien oder mit einem Kondensator verbunden werden kann.
Die Abdampfleitung 89 ist über ein Absperrorgan 92 mit einem in den Rauchrohren 93 eines Rauchröhrenkessels 94 liegenden Überhitzer 95 verbunden, von dem eine Leitung 96 zur Hochdruckstufe der Maschine führt. Ferner führt von der Abdampfleitung 89 eine mit einem Absperr-
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geschlossen, so strömt der gesamte Hoehdruekheizdampf, nachdem er in den Heizstufen durch wiederholte Überhitzung und Wärmeabgabe an den Inhalt der Kesseltrommel 2 zur mittelbaren Hochdruckdampferzeugung herangezogen worden ist, durch den Überhitzer 95 und die Leitung 96 zur Hochdruckstufe der Maschine. Die Eintrittsspannung in dieser Maschinenstufe ist dabei um so viel niederiger als der Betriebsdruck in der Verdampfertrommel 2, dass die nötige Strömungsgeschwindigkeit durch die Heizstufen gewährleistet ist.
Durch Öffnen des Absperrorganes 98 kann man erreichen, dass ein Teil des von den Heizstufen kommenden Heizdampfes in den Wasserraum des Niederdruckkessels 94 einströmt. Dieser Anteil des in den Niederdruckkessel 94 einströmenden Heizdampfes kann durch entsprechend Einstellung der beiden Ventile 92 und 98 geregelt werden. Auch bei vollständiger Einleitung des Heizdampfes in den Niederdruckkessel ist das erforderliche Druckgefälle vorhanden, um die Strömung des Heizdampfes durch die Heizstufen zu bewirken. Der im Niederdruckkessel 94 erzeugte Dampf strömt durch eine Leitung 100 zu einem in den Rauchrohren 93 des Kessels 94 angeordneten Überhitzer 101 und von diesem durch eine Leitung 102 zur Niederdruckstufe der Maschine.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur mittelbaren Dampferzeugung durch überhitzten Heizdampf, der abwechselnd durch von aussen beheizte Überhitzerelemente und im Verdampfer liegende Heizelemente hindurchgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizdampf Verbrauchsdampf dient, der auf seinem Wege vom Dampferzeuger zur Verbrauchsstelle ein geschlossenes aus abwechselnd hintereinander geschalteten Überhitzern (8, 52, 69, 85) und Heizelementen (9, 51, 70, 86) bestehendes System durchströmt.