DE2613418C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Hochdruckdampf - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Hochdruckdampf

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DE2613418C3 DE2613418A DE2613418A DE2613418C3 DE 2613418 C3 DE2613418 C3 DE 2613418C3 DE 2613418 A DE2613418 A DE 2613418A DE 2613418 A DE2613418 A DE 2613418A DE 2613418 C3 DE2613418 C3 DE 2613418C3
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Hochdruckdampf, wobei in einem Kessel oder Erhitzer vorgesehenen Zellen Abdampf als Niederdruckdampf zugeführt wird, in welchem der Druck und die Temperatur des Abdampfes erhöht und der so gewonnene Frischdampf als Hochdruckdampf einem Verbraucher zugeführt wird.
Bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art (DE-PS 3 09 921) ist innerhalb eines Kessels eine solche Zelle angeordnet, die aus einer Rohrschlange besteht, welche um eine Hohlwelle drehbar in dem Kessel gelagert ist. Die Hohlwelle ist in zwei in axialer Richtung hintereinanderliegende Kammern unterteilt, wobei das eine Ende der Rohrschlange in die eine Kammer und das andere Ende in die andere Kammer einmündet.
Während der Drehbewegung wird abwechselnd die eine und danach die andere F.inmündung der Rohrschlange in die Hohlwelle durch Wasser verschlossen, welches sich in den beiden Kammern der Hohlwelle befindet.
Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der umlaufenden Zelle Abdampf zugeführt, sobald die Eintrittsöffnungen der Rohrschlange oberhalb de- Wasserspiegels in die Hohlwelle gelangt. Dabei ist das Austrittsende der Rohrschlange unterhalb des W?sserspiegels in der anderen Kammer angeordnet. Der in der Zelle befindliche Abdampf soll in dem Kessel erhitzt und in Frischdampf verwandelt werden. Dies gelingt jedoch nur unvollkommen ι der Druck der Wassersäule auf der Austrittsseite der Rohrschlange den erzielbaren Dampfdruck begrenzt. Sobald der Druck innerhalb der Zelle den Dampfdruck auf der Eintrittsseite und den Druck der absperrenden Wassersäule auf der Austnttssiite überschreite;, wird die umlaufende Zelle nach beiden Seiten Dampf abblasen, d. h. neuer Abdampf kann gar nicht erst in die Anlage eintreten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufjabe zugrunde, dieses bekannte Grundprinzip /u einer arbeitsfähigen Vorrichtung auszugestalten, die einen besseren Wirkungsgrad besitzt.
Zur Losung der genannten Aufgabenstellung sieht die Erfindung vor, daß mehrere Zellen vorgesehen sind, die nacheinander zyklisch durch heißere und kühlere Bereiche des Kessels geführt werden und dabei eine jede Zelle in einem heißen Bereich nach der Aufnahme von Abdampf beidseitig mechanisch verschlossen und der Druck und die Temperatur des Abdampfes erhöht werden, und zur Abgabe von Frischdampf an den Verbraucher geöffnet wird, anschließend in einem neutralen Bereich zu einem Dampfaustausch gebracht
wird, danach geschlossen und in einen gekühlten Bereich der Dampfdruck in der Zelle erniedrigt wird und sie anschließend nach einseitigem öffnen wieder Abdampf aufnimmt.
Ein Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß der ϊ thermische Wirkungsgrad einer Wärmekraftanlage erhöht wird, da nicht das Kühlwasser, sondern Dampf erhitzt wird.
Die an das Kühlwasser einer Wärmekraftanlage abgegebene Wärmemenge wurde bisher als un vermeid- ι ο licher Verlust in Kauf genommen. Dies umgeht die Erfindung und leistet damit einen Beitrag zum Umweltschutz.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die sich zur Durchführung dieser Arbeitsweise eignet, ist dadurch π gekennzeichnet, daß sie paarweise vorgesehene Trommeln aufweist, die in jeweils entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben sind und deren Zellen einseitig offen sind und über einen Teil des Umfangs, auf dem sie angeordnet sind, mit öffnungen der Abdampfleitung in Verbindung stehen und über einen anderen Teil des Umfangs mit einer Abführleitung (Frischdampfleitung) über Öffnungen in Verbindung stehen, daß einander entsprechende Zellen eines Paaren von Trommeln mittels Kanälen miteinander verbunden sind. ->> die auf einem Teil des bei der Drehbewegung durchlaufenen Umfangs angeordnet sind, und daß die Trommeln auf einen Bereich des Umfangs in einen Kesselraum und auf einem anderen Bereich des Umfangs in einen gekühlten Raum hineinragen, wobei i'> die in den Kesselraum ragenden Bereiche eines Paares von Trommeln gegeneinander versetzt angeordnet sind, und wobei zwischen dem heißen Bereich und dem gekühlten Bereich ein neutraler Bereich vorgesehen ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es s> möglich, die Dampfverluste durch Verdampfen von Kühlwasser auszugleichen und den so erhaltenen Dampf dem Frischdampf beizumischen. Zu diesem Zweck kann das Mantelrohr einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einen von Kühlwasser durchströmten ·»'> Ringraum aufweisen, der austrittsseitig mit einem Verdampfer in * 'erbindung steht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur ■<> Verwendung in Kraftwerken oder anderen v.armetechnischen Prozessen, obwohl im folgenden ein Ausführungsbeispiel /ur Verwendung mit eintr Gegendruck turbine beschrieben ist.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung ".· beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigt
F i g. I einen lotrechten Sc'/nitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
I ig. 2 einer, horizontalen Schnitt durch die Vorrichtung nach F 1 g. I in deren oberer Hälfte. "'
F i g. 3 eine Nebeneinanderstellung je eines Horizontalschnittes der oberen und der unteren Hälfte nach Fig. 1.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 bis 3 st In einem Gehäuse 10 auf einer Grundplatte ein feststehendes Mantelrohr 12 befestigt, welches einen Ringraum 13 zur Aufnahme von Kühlwasser besitzt. Dieses Kühlwasser wird von unten zugeführt jnd mündet in Verdampferschlangen 14, die nahe der Decke des Gehäuses 10 in einer Ebene angeordnet sind. Im 6r> Innern des Mantelrohrs 12 ist ein feststehendes Innenrohr 15 angeordnet, dessen Innenraum 16 durch eine Trennwand 17 in zwei lotrechte achsDarallele Kammern aufgeteilt ist. .Die eine dieser Kammern ist mit einer Abdampfleitung 18 verbunden, während die andere mit einer zur Turbine führenden Frischdampfleitung t9 verbunden ist.
In den Boden des Innenraums 16 münden Kondensatleitungen 20. Zwischen den Wandungen der Rohre 12 und 15 sind durch lotrecht und radial verlaufende Trennwände Kanäle 21 gebildet.
Um das Mantelrohr 12 sind zwei Trommeln 22, 23 drehbar übereinander angeordnet, wobei sich die untere Trommel 22 über ein Kugellager 24 auf der Gru ndplatte 11 abstützt, während die obere Trommel 23 sich über ein Kugellager 25 an der Wandung des Mantelrohrs 12 abstützt.
In ihren aneinander angrenzenden Bereichen tragen die Trommeln Zahnkränze 26 in die ein Antriebsritzel 27 eingreift, welches über eine Welle 28 von einem nicht dargestellten äußeren Antriebsmotor angetrieben ist. Die Darstellung nach Fig. 1 läßt erkinnen, daß bei angetriebener Welle 28 die beiden Trommeln in einander entgegengesetzten Drehrichtungen umlaufen. Die Kanäle 21 stehen über je eine öffn ng 30 bzw. 30a mit der Abdampfleitung 18 bzw. der Frischdampfleitung 19 in Verbindung.
Die Trommeln umfassen je einen inneren Ringraur.i. der durch lotrechte radial verlaufende Trennwändt ir: Kammern 31 unterteilt ist. An diese Kammern 31 sind Rohrbündel 32 angeschlossen. Die Kammern sind gegenüber der Außer wandung des Mantelrohres 12 abgedichtet, z. B. mittels beaufschlagter Lamellen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfaß· jede Trommel sechzehn Kammern und sechzehn Rohrbündel.
Der Innenraum des Gehäuses 10 ist zwischen den beiden Trommeln durch eine horizontale Trennwand 33 in eine obere und eine untere Kammer unterteilt. Wie die F i g. 2 und 3 erkennen lassen, ist die obere jnd die untere Kammer des Gehäuses jeweils wieder in drei getrennte Räume unterteilt, durch die die Rohrbündel der Trommel nacheinander hindurchgeführt sind. Diese Unterteilung ist so gestaltet, daß durch ein;n ernten Bereich Q, und Q2 die heißen Kessel-Abgase strömen, so daß hier ein heißer Raum gebildet wird.
Die Anordnung in der oberen und unteren Kammer ist nun so getroffen, daß in Drehrichtung der jeweiligen Trommel an diesen heißen Raum ein neutraler itaum Q> anschließt, auf den ein gekühlter Raum Q, folgt. Dieser gekühlte Raum wird mit Kaltluft über eint.i Luftkuhler und einen Zuluftventilator gespeist.
Während die obere Hälfte der F i g. 3 diese tJereiche für die obere Trommel 23 zeigt, ist aus der unteren Hälfte die demgegenüber versetzte Anordnung der unteren Kammer des Gehäuses für die untere Trommel 22 dargestellt.
Der al« heißer Raum bezeichnete Bereich liegt innerhalb eines Kessels und umfaßt bei dem dargestellten Auslührungsbeispiel 180", der neutrale Raum 135
und der Bereich des kalten Raumes 45° auf dem Umfang.
Aus den F 1 g. 2 und 3 ist ersichtlich, daß die beiden Trommeln über die Kanäle 21 verbunden sind, die ihrerseits Durchbre hungen aufweisen, die in die Kammern 31 der beiden Trommeln einmünden, an die ihrerseits die Zellen in Form der Rohrbündel 32 angeschlossen sind.
Die Anordnung ist so getroffen, daß die Zeden der beiden umlaufenden Trommeln (vgl. F i g. 3 und Tafel 2) beim Durchlaufen der Bereiche Q\ und Qi von der jeweils anderen Trommel Datrmf erhalten, während sie
beim Durchlaufen des Bereiches Qi Dampf an die jeweils andere Trommel abgeben. Auf diese Weise ist ein Wärmeübergang zwischen den beiden Trommeln ermöglicht. Dabei ist ersichtlich, daß nach dem Beladen einer Zelle mit Abdampf durch die entsprechende Kammer des Innenrohres 15 während ihres Diirchlaufs durch die Bereiche Q< und Q: der Dampfdruck in ihr erhöht wird. Beim Weiterdrehen der Trommel wird am Ende dieser Bereiche eine Abgabestelle erreicht, an der sich die Zelle entlädt, bis sie ;mi linde des Bereiches Q1 eine entsprechende neue Dampfmenge aufnehmen kann, die im vorliegenden Aiisführungsbeispiel 0.24 kg betragen mag: während des Diirchlaufs durch den Bereich Q1 sind die /eilen entladen und übertragen ihren Druck an die über die Abführleitiing 19 mit ihnen verbundenen /eilen der jeweils anderen Trommel.
Dieser Vorgang der Druckerhöhung und der Druckabsenkung ist in Fig. j durch die Verbindungspfeilc /wischen den entsprechenden Räumen der oberen und der unteren Trommel angedeutet und im Verlauf aus Tafel 2 ersichtlich. Beim Durchlaufen des Bereiches Qt sinkt der Druck in den Zellen infolge der Kühlung ab. im vorliegenden Aiisliilirungsbeispiel auf etwa 3 at, so daß die /eile beim F.intri't in den Bereich Ci wieder mit Abdampf beladen werden kann. Hier sei erwähnt, dall da1· Diagramm nach Tafel J im Zusammenhang mit der Tabelle der l'afel I /u lesen ist.
Die nachfolgende tabelle der Tafel I enthalt /ahicnwertc. die rechnerisch ermittelt wurden und die der graphist hen Darstellung muli Tafel 2 entsprechen.
Im Ausfühiungsbeispiel sind folgende Werte zugrunde gelegt:
turbine mit 44(K) PS
t" herhit/er
Dampf
DampfverhiMucli Dampfdruck
Dampftempenitur t-nthalpie
- S.Mkgsek
= H .it Spe/Vol 0.09 m' kg
Spe/.( iew - I 1.0 kg m"
4(K) C
- 770 kcal kg
Abdampf
Damplmengc sek Dampfdruck
Dampftcmpcr.itiir I -nthalpie
7 1I kg 5 al Spe/.Viil. 0.3X in' kg
Spe/ (iew. ■=- 0.262 kg m1
170 C
673 keil k>j
und
ib.i
\hg
e fmmmeln 22. 23 werde1! nut Abdampf gespeist Jer Druck steigt von i,i' bei 0 Drehwirkel au! a1 bei ISO Drehwinkei. Der Gegendruck ,in !er abestelle betragt J J at l;s tritt eine I nthalpie Iτ:·ι>j von 770 - ^' i = ^7 Kv. ,il kg auf. Der Dampfs eriiist turbine "-j;1".ige !0"... Die Vorrichtung iinilaht Ib Ze len pro trommel und lault mit ti- bO ( mm um
Das Volumen einer Zelle ist se ι /u wählen, daß <\\\ der Abgabestelle nach Abgabe vim 0.2-1 kg Dampf em ReM von 2.!^ kg in diesem Bespiel in der Zelle Hciht. \,u■!■ Tafel i ert'ibt sich in Q Io -..'ende Bi!,':/:
0 V)MIo Π:ιιηηί - Rest in /eile (1.240 kg Abdampf- von turbine
1 .S(H) kg Inmsfer-Dampl
Cie-.init ■- 2.4-0 Vu' Dampf Zelle .in der Ahiiahestelle. Das Z, ileini'lumen errechnet ski
t -
2.4.-
1 1
-■ 0.24
^-.i.h i!-'i Zusi.'.ndgleichiinü haben wir ;:n der Abgabestelle:
Pl = CRT /'I = 10 33(1 > 36.5 > 0.24 = 90 5(X) kgmgrd CRT= 2.43 * 477 χ 793 = 90 500 kgmgrd
Der Dampfverbrauch sek = 0.24O kg gewärmter Abdampf
- 0.030 kg frischer Dampf Gesamt - 0.270 kg *32lZel1enl = 8.64kgsek
Wählt man fur die Rohrbünde! Rohre aus austeniti- -e: Wenn die Höhe eines Rohrbündcls zu 1 m angenomschem Stahl mit einem Querschnitt von 1 320 mm:. so men wird, so ergibt sich der Trommeldurchmesser: ergibt sich die Rohrlänge für etne Zelle zu 180 m und die „ _ , -
Oberfläche pro Zeiie zu 28.3 m-\ - --'-.
Ilicr/u 5 Blati
ZEICHNUNGEN BLAn 2
Nummer: ZB13 41B
Int. Cl.z: FOIK 19/04 Bekanntmachungstag: 2. Oktober 1980
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Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Erzeugung von Hochdruckdampf, bei dem in einem Kessel oder Erhitzer vorgesehenen Zellen Abdampf als Niederdruckdampf zugeführt wird, in welchem der Druck und die Temperatur des Abdampfes erhöht und der so gewonnene Frischdampf als Hochdruckdampf einem Verbraucher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zellen vorgesehen sind, die nacheinander zyklisch durch heißere und kühlere Bereiche des Kessels geführt werden und dabei eine jede Zelle in einem heißen Bereich (Q\< Qi) nach der Aufnahme von Abdampf beidseitig mechanisch verschlossen und der Druck und die Temperatur des Abdampfes erhöht werden, und zur Abgabe von Frischdampf an den Verbraucher geöffnet wird, anschließend in einem neutralen Bereich (Qi) zu einem Dampfaustausch gebracht wird, danach geschlossen und in einen gekühlten Bereich (Qt) d<.r Dampfdruck in der Zelle erniedrigt wird und sie anschließend nach einseitigem Öffnen wieder Abdampf aufnimmt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (32) um ein mittleres, feststehendes Mantelrohr (12) herum umlaufend angeordnet sind, welches die Abdampfleitung (16, 18) und die Abführleitung (16, 19) enthält und welches mit den Zellen nacheinander in Verbindung iretende Öffnungen (30, 3Oa^ sowie die Zellen mechanisch verschließende Wandungsbi reiche aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie paarweise vorgesehene Trommeln (22, 23) aufweist, die in jeweils entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben sind un& Jeren Zellen (32) einseitig offen sind und über einen Teil des Umfangs. auf dem sie angeordnet sind, mit Öffnungen (30) der Abdampfleitung (18) in Verbindung stehen und über einen anderen Teil des Umfangs mit einer Abführleitung (Frischdampfleitung) (19) über öffnungen (Via) in Verbindung stehen, daß einander entsprechende Zellen eines Paares von Trommeln mittels Kanälen (21) miteinander verbunden sind, die auf einem Teil des bei der Drehbewegung durchlaufenen Umfangs angeordnet sind, und daß die Trommeln auf einen Bereich (Q\. Qi) des Umfangs in einen Kesselraum und .iuf einem anderer. Bereich (Qt) des Umfangs in einen gekühlten Raum hineinragen, wobei die in den Kesselraum ragenden Bereiche eines Paares von Trommeln gegeneinander Versetzt angeordnei sind, und wobei /wischen dem heißen Bereich (Qu Qi) und dem gekühlten Bereich (Qt) ein neutraler Bereich (Q\) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenrohr (15) von dem Mantelrohr (12) umgeben ist. welches über radiale Stege mit dem Innenrohr verbunden ist. /wischen denen die Kanäle (21) gebildet sind, und daß das Mantelrohr (12) auf seinem Umfang für jede der Zellen beider frömmeln eine Durchbrechung aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (32) aus Rohrbündeln bestehen, die an Kammern (31) angeschlossen sind, die ihrerseits zu dem Mantelrohr (12) hin offen sind, und deren Wandungen mittels Dichtungen gegen das Mantelrohr hin abgedichtet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gekühlte Bereich (QA) von durchgeleiteter Kaltluft gekühlt ist, und daß die erwärmte Abluft über einen Verdichter dem Brenner des Kessels zugeführt wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (12) einen von Kühlwasser durchströmten Ringraum (13) aufweist, der austrittsseitig mit einem Verdampfer (14) in Verbindung steht.
DE2613418A 1976-03-30 1976-03-30 Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Hochdruckdampf Expired DE2613418C3 (de)

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