<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Betriebe von Heizanlagen und Einrichtungen zu seiner Durchführung.
Heizanlagen für Temperaturen von beiläufig 200-500 C, wie sie z. B. für chemische Prozesse,
Trockenanlagen, Backöfen, Röstanlagen usw. benötigt werden, arbeiten mit Vorteil derart, dass Dampf durch eine Umwälzpumpe im Kreislauf zwischen Wärme aufnehmender und Wärme abgebender Heizfläche bewegt wird, beispielsweise gemäss Patent Nr. 137474, wobei die Anlage auch noch zu Kraftzwecken oder ähnlichem Dampf abgeben kann.
Die übliche Art der Regelung der einzelnen Heizstellen durch Drosselung in der Dampfleitung würde bei solchen Anlagen auch die übrigen Heizstellen mit beeinflussen und die Druckdifferenz zwischen Ein-und Austritt der Heizstellen verändern. Ebenso würde die nötige Änderung der Fördermenge der Umwälzpumpe die Heizwirkung unbeabsichtigt verändern.
Nach der Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch behoben, dass der Druckunterschied zwischen Ein-und Austrittsleitung der Heizstellen durch ein Überströmventil annähernd konstant gehalten wird. In manchen Fällen muss dazu auch die Umwälzpumpenfördermenge verändert werden, vorteilhaft nach der Anzeige eines Differenzdruckmessers selbsttätig oder von Hand, so dass der angestrebte Differenzdruck erreicht wird. In vielen Fällen genügt es, einerseits eine Überschreitung des Differenzdruckes durch ein Überströmventil 35 zu verhindern, anderseits eine Unterschreitung durch das Instrument 7 (Differenzdruckmesser oder Dampfmengenmesser) anzuzeigen und zur Regelung der Pumpenfördermenge zu benützen ; vgl. Fig. 1, die eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens darstellt.
Der Heizkreislauf umfasst den Behälter 1, die Pumpe 2, den Überhitzer 3, die Hauptleitung 4, die Heizstellen 5, 5', 5"und die Rückleitung 6.
Um den absoluten Druck des Kreislaufdampfes bei geringstem Volumen des Behälters 1 konstant zu halten, ist die Heizschlange 13 vorgesehen, welche Wärme aus dem Hochdruckkreislauf in die Niederdruckstufe überleitet.
Das Instrument 7 zeigt den Differenzdruck der Leitungen 4 und 6 an. Mit Hilfe dieser Anzeige kann der Differenzdruck dadurch möglichst konstant gehalten werden, dass die Fördermenge der Umwälzpumpe 2 geregelt wird.
Mit Rücksicht auf die Erwärmung des Speisewassers zur Deckung der Undichtheitsverluste und die Wärmeverluste durch die Isolation muss bei solchen Anlagen immer mit einem wesentlichen Überschuss am Umlaufdampf gearbeitet werden. Es genügt daher meist, durch das Überströmventil 35, das mittels Feder od. dgl. auf einen bestimmten Differenzdruck eingestellt ist, den Differenzdruck konstant zu halten und vermittels des Instrumentes 7 Unterschreitungen anzuzeigen.
Infolge des konstanten Differenzdruckes entspricht bei den Regelorganen 8, 8', y der einzelnen Heizstellen jeder Stellung, d. h. jedem Drosselquerschnitt, eine ganz bestimmte Heizintensität.
Die Regelorgane 8 können daher mit einer Skala versehen und genau so bedient werden wie die elektrische Beheizung.
Mit Vorteil werden die Organe 8 selbsttätig wirkend ausgeführt.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt. Sattdampf tritt bei t ein, strömt durch das Einlagerohr 21, kehrt durch den Ringraum zwischen den Rohren 22 und 21 wieder zurück und tritt bei g aus.
'Das Einlagerohr 21 wird am Ende in einer Führung 23 geführt, so dass es sich dort frei dehnen kann. Das Rohr 22 ist aussen gut isoliert und wird von dem Messrohr 24 umschlossen, welches durch
<Desc/Clms Page number 2>
das Anschlussstück 25 direkt mit dem Dampfrohr 22 verbunden ist, so dass eine möglichst geringe Wärmeleitung an das Rohr 24 oder umgekehrt erfolgt.
Das Rohr 24 wird bei Troekenheizanlagen in den zu heizenden Raum, bei Heizung von Flüssigkeiten in die zu heizende Flüssigkeit gelegt und nimmt daher die zu messende Temperatur vollkommen an. Die Differenz zwischen der Wärmedehnung der Rohre 24 und 22 wird mit Hilfe eines Übersetzungshebels 26 auf einer Skala 27 angezeigt und gleichzeitig mit demselben oder einem andern Hebel 28 die Beheizung dadurch verstellt, dass z. B. ein : Kolbenschieber 29 mittels der Stange 30 in dem Zylinder 31 verschoben wird. Dadurch wird der Heizdampf, der bei h eintritt und bei i austritt, mehr oder weniger gedrosselt. Das Übertragungsgestänge kann z. B. bei der Kolbenstange 30 vermittels des Handrades 32 mit gegenläufigem Gewinde verstellt werden, wodurch die Heizraumtemperatur willkürlich verändert werden kann.
Die Sattdampfleitung, welche bei f anschliesst, wird am einfachsten hinter der Umwälzpumpe bei & (Fig. 1) abgezweigt, als Verteilleitung 33 zu den einzelnen Heizstellen geführt und nach Durchströmen der Messeinrichtungen, nach Fig. 1 bezeichnet mit 34, 34', 34", bei m, m', m"an die Sammelleitung des Heizdampfes 6 (Fig. 1) angeschlossen.
Selbstverständlich gibt es auch noch andere Ausführungsarten ; z. B. kann bei schwach geneigtem
EMI2.1
bei f auch am andern Ende durch das Verbindungsstück 25 und eine gesonderte isolierte Leitung erfolgen, weiters kann auch der Sattdampf nach Luftkühlung oder ähnlichen Einrichtungen gleich aus der Leitung 6 oder 4 entnommen werden, wobei im letzteren Fall für entsprechende Kondensatabführung gesorgt werden muss.
Bei Hochdruckheizanlagen erzeugt meist ein Abhitzekessel 9 den Niederdruckdampf für die betreffende Anlage. Die Spannung des Niederdruckkessels wird gegenüber dem Bedarf der Anlage um so viel höher gewählt, dass die Umwälzpumpe des Hochdruckheizverfahrens durch eine Gegendruckdampfmaschine 10 angetrieben werden kann. Die Maschine arbeitet zwecks möglichst kleiner Abmessungen mit voller Füllung ohne Füllungsregelung, wobei für die Bemessung die voraussichtliche Minimalverbrauchsmenge an Niederdruckdampf zugrunde gelegt wird. Die Regelung der Gegendruckmaschine besorgt ein Fliehkraftregler 11, bei welchem die Drehzahl durch Änderung der Federkraft od. dgl. eingestellt werden kann.
Vorteilhaft wirkt dieser Fliehkraftregler beispielsweise auf einen Umschaltschieber 12, welcher den von der Umwälzpumpenantriebsmaschine nicht benötigten Verbrauchsdampf durchtreten lässt. Mit dem von der Antriebsmaschine kommenden Abdampf vereinigt fliesst er bei a zur Verwendungsstelle. Erreicht die Verbrauchsmenge des Dampfes gerade den von der Umwälzpumpe benötigten Dampf, so sperrt der Regler mittels des Umschaltschiebers den Dampfdurchtritt dieser Umgehungsleitung. Unterschreitet ausnahmsweise die Verbrauchsdampfmenge den Dampfbedarf der Umwälzpumpenantriebsmaschine, so bewirkt der Regler, dass der Umschaltschieber 12 Dampf je nach Bedarf bei b entweder ins Freie oder in sonstige Räume geringen Druckes abführt.
Die Heizschlange 13 wird vom Dampf, welcher hinter der Umwälzpumpe bei c entnommen wird, durchströmt. Das Regelorgan 14 wird vom Druck des Behälters 1 automatisch betätigt und sorgt für Konstanthaltung des Druckes im Dampfheizsystem 4-6. Der Niederdruckdampferzeuger wird zweckentsprechend mit grossem Wasserinhalt als Speicher ausgeführt.
Ein Beispiel einer Ausführung des Differenzdruckmanometers 7 der Fig. 1 zeigt Fig. 3. Der Anschluss n ist an die Verteilleitung 4 der Fig. 1, der Anschluss o an die Sammelleitung 6 der Fig. 1 angeschlossen, auf den Labyrinthkolben 15 wirkt die Druckdifferenz zwischen den Leitungen 4 und 6.
EMI2.2
auf einen elektrischen oder magnetischen Geber übertragen werden. In der gezeichneten Ausführungform sitzt der Geber 16 auf der verlängerten Kolbenstange 17. Es ist nicht nötig, dass der Messbereich des Manometers bei Null beginnt, sondern es genügt ein Bereich um den normalen Differenzdruck herum. Das Eigengewicht von Kolben usw. gibt die untere Grenze derAnzeige, eventuell um Belastunggewichte vermehrt, eine Feder 18 setzt der Aufwärtsbewegung des Kolbens und der Wirkung des Differenzdruckes steigenden Widerstand entgegen.
Kühlrippen 19, welche mit Vorteil zur besseren Kühlung geneigte Flächen erhalten, sorgen für Kühlhaltung der magnetischen bzw. elektrischen Einrichtung 20. Selbstverständlich können auch noch andere konstruktive Durchbildungen eines Differenzmanometers, wie z. B. die Ringwaage oder ähnliche zur Anzeige verwendet werden. Überdies können durch die Anzeige optische oder akustische Signale für den Kesselwärter oder sonstige Einrichtungen betätigt werden.
Das Überströmventil35 wird vorzugsweise automatisch ausgebildet, so dass es die Druckdifferenz zwischen den Leitungen 4 und 6 konstant hält. Ein derartiges Überströmventil 35 in Fig. 1 beruht auf demselben Prinzip wie der Druckdifferenzmesser 7 in Fig. 1, welcher in Fig. 3 herausgezeichnet ist. In Fig. 4 sind daher nur jene Einzelheiten dargestellt, in welchen sich dieses Überströmventil von dem Druckdifferenzmesser unterscheidet. Die Anschlüsse o und n sind dieselben, der Kolben 15 steuert selbsttätig die Überströmschlitze 36, indem er durch den steigenden Überdruck von unten her gehoben wird und mehr oder weniger Überströmquerschnitt freigibt. Vorteilhaft wird nach Art von Kolben-
<Desc/Clms Page number 3>
schiebern eine Büchse 37 eingesetzt.
Besonders bei Anlagen, die dauernd eine Überströmung von
Heissdampf in die Leitung 6 erfordern, wird mit Vorteil der Druckdifferenzmesser 7 mit dem Überström- ventil 35 kombiniert, wie aus Fig. 3 und 4 leicht erkennbar bzw. der Druckdifferenzmesser überhaupt weggelassen.
In Fig. 5 und 6 sind Ausführungen dargestellt, welche sich von der Ausführung in Fig. 1 durch eine andere Schaltung der Heizschlange 13 unterscheiden. Die Bezeichnungen sind dieselben wie in
Fig. 1. Die Heizschlange 13 erhält dadurch ebenfalls konstanten Differenzdruck entsprechend dem
Hauptanspruch.
. In Fig. 5 ist die Heizschlange 13 bei p hinter dem Überhitzer 3 parallel zu den Heizstellen 5 ) und y angeschlossen. Nach Durchströmen der Heizschlange mündet der Dampf entweder, wie in
Fig. 5 gezeichnet, bei q direkt in den Behälter oder, wie in Fig. 1 dargestellt, in die Leitung 6. Durch das Überströmventil 35 wird die Druckdifferenz, unter welcher der Dampf die Heizschlange durch- strömt, konstant gehalten, so dass die Stellung des Regelorgans 14 die Leistungsaufnahme der Heiz- schlange unabhängig von der Leistung der Heizanlage anzeigt und bei Belastungsänderungen der Heizanlage keine Nachregelung am Ventil 14 bei konstanter Heizschlangenleistung nötig ist. Der
Vorteil dieser Ausführung ist geringe Umwälzdampfmenge und unbedingter Zwangslauf durch den Überhitzer.
In Fig. 6 ist die Heizschlange 13 in Serie hinter die Heizstellen 5 und 5'geschaltet, wodurch gegenüber Fig. 5 noch weiter an Umwälzdampfmenge gespart wird. Allerdings muss die Heizfläche
EMI3.1
Eine ähnliche Einrichtung wird mit Vorteil auch bei der Ausführung nach Fig. l oder 5 zwecks Ver- nichtung der Druckdifferenz beim Hochheizen der Anlage oder in sonstigen Fällen angewendet.
Es ist auch möglich, die Heizschlange 13 nicht, wie in Fig. 6 dargestellt, direkt zu beheizen, sondern einen Thermosiphonkreislauf einzuschalten. In diesem Fall sind zwei Heizschlangen vor- gesehen. Die eine liegt im Abhitzekessel. Das in ihr gebildete Kondensat wird durch eine zweite Heiz- schlange verdampft, die durch Dampf aus der beschriebenen Anlage beheizt wird. Dieser Kreislauf wird vorteilhaft am höchsten Punkt an den Hochdruckkessel angeschlossen und ermöglicht es so, ohne jede Regelung selbsttätig für das Rückströmen von Sattdampf in den Behälter und dadurch für die
Erhaltung des Druckes zu sorgen.
Es sind auch noch den vorgenannten ähnliche Ausführungsarten möglich.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betriebe von Heizanlagen, bei welchen Dampf durch eine Umwälzpumpe im
Kreislauf zum Zwecke der Wärmeabgabe an Heizstellen bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überströmventil (35) derart eingestellt wird, dass der Unterschied zwischen dem Dampfdruck vor den Heizstellen und dem Dampfdruck hinter den Heizstellen annähernd konstant gehalten wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Heizstellen ein Dampfmengenmesser oder Differenzdruckmesser (7) geschaltet ist, auf Grund dessen Anzeige die Regelung der Dampfumwälzmenge erfolgt.
<Desc / Clms Page number 1>
Procedure for the operation of heating systems and facilities for its implementation.
Heating systems for temperatures of around 200-500 C, as they are, for. B. for chemical processes,
Drying systems, ovens, roasting systems, etc. are required, work with advantage in such a way that steam is moved by a circulating pump in the circuit between the heat-absorbing and heat-releasing heating surface, for example according to Patent No. 137474, the system also emitting steam for power purposes or similar can.
The usual type of regulation of the individual heating points by throttling in the steam line would also influence the other heating points in such systems and change the pressure difference between the inlet and outlet of the heating points. Likewise, the necessary change in the delivery rate of the circulating pump would unintentionally change the heating effect.
According to the invention, this difficulty is eliminated in that the pressure difference between the inlet and outlet lines of the heating points is kept approximately constant by an overflow valve. In some cases, the circulating pump delivery rate must also be changed for this purpose, advantageously automatically or manually after the display of a differential pressure meter, so that the desired differential pressure is achieved. In many cases it is sufficient, on the one hand, to prevent the differential pressure from being exceeded by an overflow valve 35 and, on the other hand, to indicate an undershoot by the instrument 7 (differential pressure meter or steam flow meter) and to use it to regulate the pump delivery rate; see. 1, which shows an embodiment of a device for carrying out the method according to the invention.
The heating circuit comprises the container 1, the pump 2, the superheater 3, the main line 4, the heating points 5, 5 ′, 5 ″ and the return line 6.
In order to keep the absolute pressure of the circulating steam constant with the smallest volume of the container 1, the heating coil 13 is provided, which transfers heat from the high-pressure circuit into the low-pressure stage.
The instrument 7 shows the differential pressure in lines 4 and 6. With the help of this display, the differential pressure can be kept as constant as possible by regulating the delivery rate of the circulating pump 2.
With regard to the heating of the feed water to cover the leakage losses and the heat losses through the insulation, such systems always have to work with a substantial excess of circulating steam. It is therefore usually sufficient to keep the differential pressure constant by means of the overflow valve 35, which is set to a certain differential pressure by means of a spring or the like, and to indicate any undershoots using the instrument 7.
As a result of the constant differential pressure corresponds to the control elements 8, 8 ', y of the individual heating points in each position, i.e. H. each throttle cross-section, a very specific heating intensity.
The control elements 8 can therefore be provided with a scale and operated in exactly the same way as the electrical heating.
The organs 8 are advantageously designed to act automatically.
An exemplary embodiment is shown in FIG. Saturated steam enters at t, flows through the storage tube 21, returns through the annular space between the tubes 22 and 21 and exits at g.
At the end, the storage tube 21 is guided in a guide 23 so that it can expand freely there. The tube 22 is well insulated on the outside and is enclosed by the measuring tube 24, which is through
<Desc / Clms Page number 2>
the connection piece 25 is connected directly to the steam pipe 22, so that the lowest possible heat conduction to the pipe 24 or vice versa takes place.
In dry heating systems, the pipe 24 is placed in the room to be heated, in the case of liquids being heated in the liquid to be heated and therefore completely assumes the temperature to be measured. The difference between the thermal expansion of the tubes 24 and 22 is displayed with the aid of a transmission lever 26 on a scale 27 and at the same time with the same or a different lever 28, the heating is adjusted in that, for. B. a: piston valve 29 is moved by means of the rod 30 in the cylinder 31. As a result, the heating steam that enters at h and exits at i is more or less throttled. The transmission linkage can, for. B. can be adjusted in the piston rod 30 by means of the handwheel 32 with opposite thread, whereby the boiler room temperature can be changed arbitrarily.
The saturated steam line, which connects at f, is most easily branched off behind the circulation pump at & (Fig. 1), led as a distribution line 33 to the individual heating points and, after flowing through the measuring devices, designated as 34, 34 ', 34 "according to FIG. , at m, m ', m "connected to the manifold of the heating steam 6 (Fig. 1).
Of course there are also other types of execution; z. B. can be used for slightly inclined
EMI2.1
at f also take place at the other end through the connecting piece 25 and a separate insulated line, furthermore the saturated steam can also be taken from the line 6 or 4 after air cooling or similar devices, whereby in the latter case appropriate condensate drainage must be provided.
In the case of high-pressure heating systems, a waste heat boiler 9 usually generates the low-pressure steam for the system in question. The voltage of the low-pressure boiler is selected to be so much higher compared to the requirements of the system that the circulation pump of the high-pressure heating process can be driven by a counterpressure steam engine 10. For the purpose of the smallest possible dimensions, the machine works with full filling without filling regulation, the probable minimum consumption amount of low-pressure steam being used as a basis for the measurement. The control of the counter-pressure machine is provided by a centrifugal governor 11, in which the speed can be adjusted by changing the spring force or the like.
This centrifugal regulator has an advantageous effect, for example, on a switchover slide 12, which allows the consumption steam not required by the circulating pump drive machine to pass through. Combined with the exhaust steam coming from the prime mover, it flows to the point of use at a. If the amount of steam consumed just reaches the steam required by the circulation pump, the controller blocks the passage of steam in this bypass line by means of the switch slide. If, as an exception, the amount of steam consumed falls below the steam requirement of the circulating pump drive machine, the controller causes the switchover slide 12 to discharge steam either into the open or into other rooms of low pressure, as required at b.
The heating coil 13 is flowed through by the steam, which is taken from behind the circulation pump at c. The control element 14 is automatically actuated by the pressure of the container 1 and ensures that the pressure in the steam heating system 4-6 is kept constant. The low-pressure steam generator is designed as a storage tank with a large water content.
An example of an embodiment of the differential pressure manometer 7 of FIG. 1 is shown in FIG. 3. The connection n is connected to the distribution line 4 of FIG. 1, the connection o is connected to the collecting line 6 of FIG. 1, and the pressure difference acts on the labyrinth piston 15 lines 4 and 6.
EMI2.2
be transferred to an electrical or magnetic encoder. In the embodiment shown, the transmitter 16 is seated on the extended piston rod 17. It is not necessary for the measuring range of the manometer to start at zero, but a range around the normal differential pressure is sufficient. The weight of the piston etc. gives the lower limit of the display, possibly increased by load weights, a spring 18 opposes the upward movement of the piston and the effect of the differential pressure increasing resistance.
Cooling fins 19, which are advantageously provided with inclined surfaces for better cooling, ensure that the magnetic or electrical device 20 is kept cool. Of course, other structural configurations of a differential manometer, such as e.g. B. the ring balance or similar can be used for display. The display can also be used to activate optical or acoustic signals for the boiler attendant or other equipment.
The overflow valve 35 is preferably formed automatically so that it keeps the pressure difference between the lines 4 and 6 constant. Such an overflow valve 35 in FIG. 1 is based on the same principle as the pressure differential meter 7 in FIG. 1, which is shown in FIG. 3. In Fig. 4, therefore, only those details are shown in which this overflow valve differs from the pressure differential meter. The connections o and n are the same, the piston 15 automatically controls the overflow slots 36 by being lifted from below by the increasing overpressure and more or less releasing the overflow cross section. Is advantageous in the manner of piston
<Desc / Clms Page number 3>
slide a sleeve 37 used.
Especially in systems that continuously have an overflow of
Require hot steam in the line 6, the pressure differential meter 7 is advantageously combined with the overflow valve 35, as can easily be seen from FIGS. 3 and 4 or the pressure differential meter is omitted at all.
In FIGS. 5 and 6, designs are shown which differ from the design in FIG. 1 in that the heating coil 13 is connected differently. The names are the same as in
Fig. 1. The heating coil 13 also receives a constant differential pressure corresponding to the
Main claim.
. In Fig. 5 the heating coil 13 is connected at p behind the superheater 3 parallel to the heating points 5) and y. After flowing through the heating coil, the steam either flows out, as in
5 drawn, at q directly into the container or, as shown in FIG. 1, into the line 6. The pressure difference under which the steam flows through the heating coil is kept constant by the overflow valve 35, so that the position of the regulating element 14 indicates the power consumption of the heating coil independently of the output of the heating system and, if the load on the heating system changes, no readjustment at the valve 14 is necessary with constant heating coil output. The
The advantage of this design is the low volume of circulating steam and unconditional forced operation through the superheater.
In FIG. 6, the heating coil 13 is connected in series behind the heating points 5 and 5 ′, which saves even more of the amount of circulating steam compared to FIG. However, the heating surface must
EMI3.1
A similar device is also used with advantage in the embodiment according to FIG. 1 or 5 for the purpose of eliminating the pressure difference when the system is heated up or in other cases.
It is also possible not to heat the heating coil 13 directly, as shown in FIG. 6, but to switch on a thermosiphon circuit. In this case, two heating coils are provided. One is in the waste heat boiler. The condensate formed in it is evaporated by a second heating coil that is heated by steam from the system described. This circuit is advantageously connected to the high pressure boiler at the highest point and thus enables, without any regulation, automatically for the return flow of saturated steam into the container and thus for the
To ensure conservation of pressure.
It is also possible to implement types similar to the aforementioned.
PATENT CLAIMS:
1. Process for the operation of heating systems in which steam is pumped through a circulation pump
Circuit is moved for the purpose of heat transfer to heating points, characterized in that an overflow valve (35) is set such that the difference between the steam pressure in front of the heating points and the steam pressure behind the heating points is kept approximately constant.
2. Device for carrying out the method according to Claim 1, characterized in that a steam flow meter or differential pressure meter (7) is connected in parallel with the heating points, on the basis of which the regulation of the steam circulation takes place.