DE2225836A1 - Dampferzeugungseinrichtung fuer eine betonherstellungsanlage - Google Patents

Description

• Dampferzeugungseinrichtung für eine Betonherstellungsanlage Die Erfindung betrifft eine Dampferzeugungseinrichtung für eine Betonherstellungsanlage, bei der in einen Mischer Dampf in Form eines kurzen Dampfstoßes zur Erwärmung des Betons geleitet wird. Es sind Verfahren bekannt, nach denen Beton mit einer höheren Temperatur erzeugt wird. Die höhere Betontemperatur ist für verschiedene Zwecke erwünscht. Beim Winterbau wird Beton mit einer ausreichenden Temperatur verwendet, damit auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen eine einwandfreie Härtung gewährleistet ist. Die erhöhte Temperatur kann auch bei Verwendung geeigneter Zemente eine beschleunigte Hydration und damit eine schnelle Härtung nerbeiführen.
• Somit wird die Härtungszeit herabgesetzt, was insbesondere in Fertigteilwerken oder für Fertigteile eingesetzten transportablen Feldfabriken die Ausschalzeiten und damit die Formkosten verringert. Zusätzlich werden durch bestimmte Verfahren der Heißbetonherstellung physikalisch bedingte Spannungsrisse, Wie bei der Dampfhärtung auftreten, vermieden und damit gute Endfestigkeitswerte erzielt.
• Ein besonders vorteilhaftes Verfahren arbeitet wie f-olgt: Die vorzugsweise vorgewärmten Zuschlagsstoffe kommen in einen Mischer, und zwar vorteilhaft einen Zwangsmischer mit umlaufenden Rührarmen, und werden mit dem Zement vor gemischt. Danach wird Sattdampf in Form eines kurzen DampEstoßes eingegeben, der nochmals eine weitere Vorwärmung der Zuschlagstoffe bewirkt. Durch die Kondensation erfolgt eine sehr gute Wärmeübertragung, so daß hier eine Vorwärmung in kürzester Zeit durchgeführt werden kann. Danach wird Wasser, und zwar vorzugsweise Heißwasser, eingegeben. Insgesamt ist es das Bestreben, dem Beton möglichst wenig Wasser zuzusetzen, um die Betonqualität zu heben und die Bauwerke von vornherein mit möglichst wenig Wasser zu belasten, das später wieder austrocknen muß. Die Heißbetonherstellungsverfahren ermöglichen es, den Beton mit sehr wenig Wasseranteil herzustellen, ohne Mischung oder Härtung zu verschlechtern.
• Nach der Wasserzugabe erfolgt dann die Fertigmischung.
• Bei einem solchen Mischverfahren beträgt die Gesamtzeit für einen Mischvorgang bestenfalls ca. 90.Sekunden. Die Dampf zugabe soll nach Möglichkeit in einem Bruchteil dieser Zeit erfolgen und in der Größenordnung von etwa areißig Sekunden liegen. Dieser kurze Dampfstoß erfordert nun einen relativ großen Kessel, der eine ausreichende Speicherkapazität hat, d.h. einen Großwasserraumkessel. Solche Kessel sind jedoch kaum transportabel, so daß sich die Heißbetonerzeugung schon allein aus diesem Grunde in Feldfabriken oder anderen transportablen Anlagen verbietet.
• Ferner haben Großwasserraumkessel, beispielsweise Flamrnrohr-Rauchrohrkessel, den Nachteil, daß sie große Anlagekosten, Anheizzeiten und einen großen Raumbedarf benötigen.
• Moderne Schnelldampferzeuger lassen sich, wie sich gezeigt hat, nicht einsetzen, da die Stoßzeiten für de Benutzung so kurz sind, daß eine gleichbleibende Dampfqalität.während des Stoßes nicht gewährleistet.ist bzw. die Mengen gegen Ende des Dampfstoßes sehr stark zurückcehen. Das erhöht wiederum die Gesamtarbeitsdauer der gesamten Anlage, die dann nur unvollständig ausgenutzt ist.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dampferzeugungseinrichtung für eine Betonherstellungsanlage zu schaffen, die die erwähnten Nachteile vermeidet und insbesondere an die wechselnden Verhältnisse gut anpaßbar ist.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Dampferzeugungseinrichtung aus einem Thermoölerhitzer, einem von Thermoöl durchströmten Dampferzeuger und einem daran angeschlossenen Dampf speicher besteht.
• Nunmehr kann der eigentliche Kessel, der Thermoölerhitzer, ständig durchlaufen, da relativ große und schnell umlaufende Thermoölmengen schon einen großen Teil des Stoßes auffangen können. Der Dampferzeuger, der vorzugsweise rekuperativ arbeitet, kann mit geringem Aufwand mit relativ großer Leistung ausgelegt werden, so daß eine schnelle Dampferzeugung möglich ist. Es entsteht ferner der Vorteil, daß das zur Verdampfung kommende Wasser nicht so sorgfältig gereinigt zu werden braucht, wie dies für einen Großwasserraumkessel zwingend erforderlich wäre.
• Gerade bei Feldfabriken ist dies ein ganz wesentlicher Vorteil, der den Einsatz teilweise erst möglich macht und zumindest die Betriebskosten wesentlich vermindert.
• Der angeschlossene Dampfspeicher fängt dann den letzten Rest des Stoßes auf und sorgt insbesondere dafür, daß die Dampf qualität und -menge während des ganzen Stoßes eingehalten werden kann.
• Der Dampf speicher kann vorzugsweise gleichzeitig als Speisewasserbehälter (und dementsprechend Speisewasservorwärmer) für den Dampferzeuger dienen. Bei entsprechender Auslegung ergibt sich dann gleichzeitig, daß der Dampfspeicher als Nachverdampfer dient. Dazu ist der Dampf speicher derart ausgebiluet, daß er zum Teil mit Wasser gefüllt ist. Dieses Wasser bildet sowohl wärmeseitig als auch von der Seite des Mediums Wasser her einen Puffer, indem es den im Dampferzeuger in den "Ruhezeiten" erzeugten überschüssigen Dampf rückkondensiert und während des Dampfstoßes auf Grund seines Wärmeinhaltes die abzugebende Dampfmenge durch Nachverdampfung erhöht. Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal ist in die Dampfzuleitung zum Mischer ein DampEkühler eingeschaltet. Dieser ermöglicht es, die Dampfqualität während des Stoßes besonders genau einzuhalten und, wenn er, wie es bevorzugt ist, mit Einspritzung arbeitet, die Dampfmenge noch zu erhöhen.
• Es ist also zu erkennen, daß eine Dampferzeugungseinrichtung geschaffen wird, die nicht nur die Erfüllung der zwingenden Forderungen bezüglich des Stoßbetriebes ermöglicht, sondern vor allem auch wesentliche praktische Vorteile bezüglich der Wasseraufbereitung etc. besitzt. Es ist auch zu erkennen, daß die Auf teilung in mehrere kleinere Einheiten nicht nur der Beweglichkeit sondern auch der Sicherheit zugute kommt.
• Die Dampferzeugungsanlage nach der Erfindung hat ferner den wesentlichen Vorteil, daß sie den leichten Anschluß anderer Wärmeverbraucher ermöglicht So kann vorzugsweise an den Thermoölkreislauf des Thermoölerhitzers ein Warmwasserbereiter für das Zuschlagwasser angeschlossen sein. Ferner kann an den Thermoölkreislauf des Thermoölerhitzers eine Vorheizanlage für die Zuschlagstoffe angeschlossen sein.
• Wie bereits erwähnt, ist es ein praktischer Vorteil, daß die Dampferzeugungseinrichtung aus mehreren einzelnen Einheiten besteht. So ist es besonders bevorzugt, daß der Thermoölrhitzer, der Dampferzeuger, der DampEspeicher und der ggf. vorgesehene Warmwasserbereiter einschließlich ihrer Steuergeräte und Anschlüsse in mehreren transportablen Einheiten montiert sind. Die Montage kann auf zwei rechteckigen Grundrahmen erfolgen, die längs einer Seite miteinander verbindbar sind. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß auf einer Einheit der Thermoölerhitzer ggf. einschließlich seines Vorratsbehälters und auf der zweiten Einheit der Dampferzeuger, der Dampfspeicher und der Warmwasserbereiter montiert sind.
• Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
• Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung einer Dampferzeugungseinrichtung und Figur 2 eine schematische Draufsicht auf eine Dampferzeugungseinrichtung.
• Die in Fig. 1 skizzierte Dampferzeugungseinrichtung besitzt einen Thermoölerhitzer 11 üblicher Bauart, der ein von einer Umwälzpumpe 12 in der Einrichtung umgewälztes Thermoöl erwärmt. Der Thermoölerhitzer 11 besitzt einen Brenner 13, beispielsweise einen Ölbrenner. Zu dem Thermoölerhitzer 11 gehören ein Thermoölbehälter 14, der auch als Fußgefäß bezeichnet wird, und ein Ausdehnungsgefäß 15.
• Der in einer dicken ununterbrocnenen Linie dargestellte Thermoölkreislauf führt über einen Vorlaufverteiler 16 in Form eines Sammlers, von dem einzelne Teile des Kreislaufes abzweigen. In ähnlicher Weise ist der Thermoölerhitzer 11 über einen Rücklauf sammler 17 rücklaufseitig an den Kreislauf angeschlossen.
• Aus dem Vorlaufverteiler 16 führt eine Thermoölleitung 18 über ein Dreiwegeventil 19 in einen Dampferzeuger 20, der von dem Thermoöl durchströmt wird. In die hinter dem Dampferzeuger 20 in den Rücklaufsammler 17 mündende Thermoölleitung mündet eine Bypassleitung, über die der Thermoölkreislauf vor dem Dampferzeuger 20 kurzgeschlossen werden kann.
• Auf der Dampf- bzw. Wasserseite, die durch dicke unterbrochene Striche symbolisiert ist, ist der als Dampferzeuger 20 dienende Gegenstromapparat an einen Dampf speicher 22 angeschlossen. Der Dampf speicher 22 besteht aus einem relativ großen Behälter, in dem ein ziemlich großer Wasservorrat auf einem geregelten Niveau gehalten wird.
• Der Wasserraum 23 dient gleichzeitig als Speisewasserbehälter für den Dampferzeuger 20 und ist mit diesem über eine Wasserzuleitung 24 verbunaen. Der Wasserspiegel ist so gehalten, daß durch Schwerkraft ein großer Teil aes senkrecht angeordneten Dampferzeugers von dem Speisewasser gefüllt ist. Der Dampfraum 25 des Dampfspeichers 22 steht über eine Dampfleitung 26 mit dem Dampferzeuger 20 in Verbindung.
• Der erzeugte Dampf strömt dann über eine Dampfzuleitung 27 zu einem nicht dargestellten Mischer einer Herstellungsanlage für Heißbeton und wird aort während der Mischung in Form eines kurzen Dampfstoßes zugegeben. In di3. Dampf zuleitung 27 ist ein Dampfkühler 28 eingebaut, der mit Wassereinspritzung arbeitet. Dampferzeuger bzw. Dampfspeicher, Dampfkühler und ein später noch zu besclireibender Warmwasserbereiter 30 werden von einer Wasserzuleitung 29 aus gespeist.
• Der Warmwasserbereiter 30 ist thermoöl-seitig ebenfalls zwischen Vorlaufverteiler 16 und Rücklaufsammler 17 angeschlossen. In ihm wird das Zuschlagwasser für den Beton auf die gewünschte Temperatur erwärmt, das über eine Leitung 31 dem nicht dargestellten Mischer zugeführt wird.
• An den Vorlaufverteiler ist ferner ein Verteiler 32 angeschlossen, von dem verschiedene Thermoöl-Zweigleitüngen 33 ausgehen. Diese führen zu einer Vorheizanlage für die Zuschlagstoffe, wie beispielsweise Sand, gies etc. Das von der nicht dargestellten Vorheizungsanlage zurückkommende Thermoöl fließt über einen Sammler 34 dem RücklauEsammler 17 zu.
• In Fig. 1 ist durcn eine strichlierte Umrahmung angedeutet, daß die Dampferzeugungseinrichtung in zwei räumlich voneinander trennbare Einheiten 35, 36 aufgeteilt ist.
• In Fig. 2 ist dies ebenfalls dargestellt, wobei jedoch die Leitungen der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Es ist zu erkennen, daß die Einheit 35 den Thermoölerhitzer 11 samt seinem Brenner .13, der Umwälzpumpe 12, dem Thermoölbehälter 14 sowie dem Ausdehnungsgefäß 15 aufnimmt. Die Einheit 36 enthält dagegen die Sammler bzw.
• Verteiler, den Dampferzeuger 20, Dampfspeicher 22, Dampfkühler 28 und Warmwasserbereiter 30. Es ist zu erkennen, daß beide Einheiten nur durch zwei Leitungen miteinander verbunden zu sein brauchen, nämlich dem Thermoöl-Vorlauf und -Rücklauf.
• Wie in Fig. 2 angedeutet ist, bestehen die Einheiten jeweils aus einem flachen Grundrahmen, der aus Eisenträgern zusammengeschweißt ist. Er besitzt einen umlaufenden Außenrahmen 37 und diesen innen verbindende Querverstrebungen 38.
• Zusätzlich zu den anhand der Beschreibung von Fig. 1 erwähnteWteilen ist auf dem Rahmen 35 in Fig. 2 noch ein Schaltpult 39 angeordnet, von dem aus die Dampferzeugungseinrichtung gesteuert wird.
• Die beiden Einheiten 35, 36, auf denen die einzelnen Anlagenteile fest aufgebaut sind, sind getrennt für sich transportabel. Es ist somit möglich, die Einheit in zwei Teilen auf der Bahn oder Straße zu transportieren, ohne daß irgendwelche Höchstmaße oder Höchstgewichte überschritten werden. Am Einsatzort werden dann die beiden Einheiten 35, 36 mit ihren langen Seiten nebeneinandergestellt und aneinander befestigt. Wach Verbindung der beiden erwähnten Rohrleitungen miteinander sowie einer der Regelleitungen, was mit einem einfachen Stecker geschehen kann, sowie dem Anschluß an den Mischer und die Versorgungsleitungen ist die Einrichtung einsatzfähig.
• Im folgenden wird noch kurz die Funktion beschrieben: Zu Beginn eines Betonherstellungs-Zyklus werden die durch das Thermoöl über die Leitungen 33 vorgewärmten Zuschlagstoffe über eine Waage oder eine andere Zuteilungsvorrichtung in einen Mischer eingebracht. Es handelt sich dabei meist um Zwangsmischer mit Rührarmen, die eine schnellere Vermischung ermöglichen als die sonst üblichen Schwerkraftmischer. Gleichzeitig wird auch der Zement eingebracht. Danach wird Dampf in Form eines beispielsweise dreißig Sekunden langen Dampfstoßes zugegeben. Bei einer üblichen Mischergröße werden etwa fünfundzwanzig Kilogramm Sattdampf von; 0,8 bis 1 atü bei einer entsprechenden Temperatur von ca. 1200C zugegeben.
• Dadurch werden die Zuschlagstoffe durch den rasch und gut verteilt kondensierenden Dampf schlagartig auf ca. 65 bis 800C vorgewärmt. Das danach zugegebene Wasser, dessen Menge, wie bereits erwähnt, so niedrig wie möglich gehalten wird, wird über die Leitung 31 aus dem Warmwasserbereiter 30 zugeführt und besitzt etwa die gleiche Temperatur wie die Zuschlagstoffe nach der Dampfvorwärmung, d.h.
• ca. 65 bis 800C. Der gesamte Mischvorgang einschließlich der Beschickung dauert ca. eineinhalb bis zwei Minuten.
• Der im Dampferzeuger erzeugte Dampf liegt in seinem Temperaturniveau etwas höher als der später benötigte Dampf.
• Eine genaue Einregelung erfolgt im Dampfkühler 28. Durch diese Maßnahme kann von vorherigen Regelmaßnahmen weitgehend abgesehen werden; es ist lediglich ein Regler mit kurzer Zugriffszeit am Ausgang des Dampfkühlers 28 notwendig. Durchschnittlich werden beispielsweise in Dampf kühler etwa acht Prozent der gesamten Dam?fmasse in Form von Einspritzwasser zugegeben. en man dann noch berücksichtigt, daß durch Nachverdampfung im Dampfspeicher 22 ebenfalls eine erhebliche Wassermenge unmittelbar verdampft, so ist zu erkennen, daß die im Dampferzeuger 20 verdampfte Wassermenge erheblich geringer ist als die gesamt durcesetzte. Auch dieses merkmal trägt dazu bei, daß der Gegenstromapparat, der den Dampferzeuger 20 bildet, nicht sehr hoch belastet zu werden braucht und demnach die Rückstandsbildung auch bei schlechtem Speisewasser in Grenzen gehalten werden kann. Auch die Tatsache, daß eine Verdampfung praktisch während der gesamten Zykluszeit, nicht nur während der Stoßzeit stattfindet, hält die Belastung der Thermoöl-Heizfläche im Dampferzeuger gering, so daß die Kesselsteinbildung gering gehalten werden kann.

Claims (10)

Ansprüche

1.iDampferzeugungseinrichtung für eine Betonherstellungsanlage, bei der in einen Mischer Dampf in Form eines kurzen Dampfstoßes zur Erwärmung des Betons eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampf erzeugungseinrichtung aus einem Thermoöl-Erhitzer (11), einem von Thermoöl durchströmten Dampferzeuger~(20) und einem daran angeschlossenen Dampfspeicher (22) besteht.

2. Dampferzeugungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch'gekennzeichnet, daß der DampfSpeicher (22) geichzettig als Speisewasserbehälter für den Dampferzelger (20) dient.

3. Dampferzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der DampEspeicher (22) als Nachverdampfer dient.

4. Dampferzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die DampEzuleitung (27) zum Mischer ein Dam'pfkühler (28) eingebaut ist.

5. Dampferzeugungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfkühler (28) mit Einspritzung arbeitet.

6. Dampferzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Thermoöl-Kreislauf des Thermoöl-Erhitzers (11) ein Warmwasserbereiter (30) für das Zuschlagwasser angeschlossen ist.

7. Dampferzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Thermoöl-Kreislauf des Thermoöl-Erhitzers (11) eine Vorheizanlage für die Zuschlagstoffe angeschlossen ist.

8. Dampferzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoöl-Erhitzer (11), der Dampferzeuger (20), der DampEspeicher (22) und ggf. der Warmwasserbereiter (30) einschließlich ihrer Steuergeräte und Anschlüsse in mehreren transportablen Einheiten (35, 36) montiert sind.

9. Dampferzeugungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Montage auf zwei im wesentlichen rechteckigen Grundrahmen (37, 38) erfolgt, die längs einer Seite miteinander verbindbar sind.

10. Dampferzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Einheit (35) der Thermoöl-Erhitzer (11) ggf. einschließlich seines Thermoöl-Behälters (14) und der zu seinem Betrieb gebrauchten Einrichtungen und auf der zweiten Einheit (36) der Dampferzeuger (20), der Dampfspeicher (22) und ggf. der Warmwasserbereiter (30) montiert sind.

L e e r s e i t e