DE262010C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Dampfkraft aus industriellen Abgasen und lufthaltigen Abdämpfen durch Abgabe der Wärme an Wasser 5 oder eine andere Flüssigkeit, welche die in sich aufgenommene Wärme in besonderen Verdampfern unter dem Einfluß des Vakuums zur Bildung des Dampfes abgibt. Es können ■ aber auch anderweitig zur Verfügung stehende

ίο Flüssigkeiten von hoher Temperatur in gleicher Weise zur Erzeugung von Dampfkraft 'ausgenutzt werden.

Da das nutzbare Wärmegefälle in dem Wärmeträger, vorzugsweise Wasser, ein verhältnismäßig nicht großes ist, so ist es von Wichtigkeit, daß der Wärmeträger in dem Verdampfer möglichst viel Wärme abgibt, also sich möglichst weitgehend abkühlt.

In einem Verdampfer mit nur einer einzigen Kammer ist dies schwer zu erreichen, weil die untere Grenze des Wärmegefälles von der Temperatur des entwickelten Dampfes abhängt, also Verhältnismäßig hoch liegt.

Nach vorliegender Erfindung läßt sich aber diese untere Grenze des nutzbaren Wärmegefälles im Wasser oder einem anderen Wärmeträger wesentlich herabdrücken, wenn man einen Verdampfer mit mehreren Verdampfungskammern verwendet und auf das heißere Wasser das schwächere und auf das kältere das stärkere Vakuum einwirken läßt. Bei Ausnutzung der Dampfkraft in einer Niederdruckturbine würden mithin die Dämpfe der einzelnen Verdampfungskammern den einzelnen Druckstufen der Turbine in der Reihenfolge des Wärmegefälles in absteigender Richtung nach dem Kondensator hin zugeführt werden. Auf diese Weise · wird die Gesamtwärme des Wassers bzw. eines anderen Wärmeträgers fast bis zur Kondensatortemperatur zur Dampferzeugung herangezogen. Die Wirtschaftlichkeit des in mehrere Kammern geteilten Verdampfers ist daher gegenüber dem einkammerigen Verdampfer eine wesentlich gesteigerte.

Bei den Abdampfturbinen gewöhnlicher Bauart wird der gesamte Dampf der Turbine durch einen einzigen Stutzen zugeführt. Da die Spannung des der Turbine zugeführten Dampfes nur in geringen Grenzen schwankt, wird eine solche Anzahl Stufen gewählt, daß der Durchschnittsdruck mit einem hohen Nutzen verwertet werden kann. Für einen sehr stark schwankenden Dampfdruck wäre es thermodynamisch vorteilhafter, wenn der Dampf bei hohem Druck eine größere Anzahl Stufen durchlaufen würde als bei niedrigem; eine unnötig große Stufenzahl bringt aber nur größere Ventilationsverluste und deshalb doch keine bessere Ausnutzung mit sich.

Beispielsweise sei ein Abdampf von genau ioo° Temperatur und von 1 Atm. absoluter Spannung angenommen. Die Kondensatortemperatur sei genau 50°, und die Anzahl der Druckstufen der Turbine sei 5. Es möge ferner der Einfachheit wegen die sehr rohe Annahme gestattet sein, daß die Arbeit des

Dampfes zwischen ioo und go, 90 und 80, 80 und 70, 70 und 60 sowie 60 und 50 ° immer die gleiche, nämlich gleich ein Fünftel der totalen Arbeitsfähigkeit desselben sei. Wird nun angenommen, daß aus irgendeinem Grunde die ursprüngliche Spannung auf 70° und demgemäß auf etwa 0,7 Atm. sinkt, dann ist ohne weiteres einzusehen, daß die Ausschaltung der ersten drei Druckstufen der Turbine für diese Zeit des geringen Druckes besser wäre, da doch nur ein kleineres Wärmegefälle zur Verfügung steht und nach der Bauart der Turbine sowieso lediglich die Schaufelung der beiden letzten Räder in Betracht kommt.

Angenommen, daß jetzt der Dampfdruck wieder auf 1 Atm. steige und eine neue Dampfquelle hinzukomme, die nur imstande ist, Abdampf von 0,7 Atm. Spannung zu liefern. Dieser Dämpf kann dann nur mit der höchsten Ausbeute verwertet werden, wenn derselbe nicht durch den Hauptstutzen, sondern durch einen zweiten Hilfsstutzen derart eingeführt wird, daß er nur die beiden letzten Stufen beaufschlagt. Bei dieser Anordnung trifft der Dampf im Innern der Turbine mit einem Dampf zusammen, der dieselbe Spannung hat. Dieselbe Betrachtung kann man nun für Dampf von jeder beliebigen Spannung zwischen 1 Atm. und der Kondensatorspannung anstellen. Allgemein geht daraus hervor, daß der Dampf eigentlich nicht mehr Stufen durchlaufen soll, als seiner tatsächlichen Arbeitsfähigkeit entspricht.

Außerdem folgt daraus, daß es thermodynamisch falsch und demgemäß wirtschaftlich unpraktisch ist, Wasserdämpfe von verschiedenen Temperaturen zu mischen und dann gemeinschaftlich der Turbine zuzuführen.

Der höchstgespannte Dampf soll dem ersten Stutzen der Turbine zugeführt werden, und diesem soll nach teilweiser Entspannung erst dann der übrige Dampf zugegeben werden, wenn die Spannung des teilweise entspannten Dampfes gleich der des zuzumischenden geworden ist. In einem gewöhnlichen Verdampfer mit einem einzigen Verdampfraum entstehen in der Nähe des Einflusses des heißen Wassers Dämpfe von 100 °, etwas tiefer solche von 90 ° usw. bis zu der Temperatur herunter, die bei dem betreffenden Vakuum keine Verdampfung mehr gestattet. Alle diese Dämpfe, die eine verschiedene Temperatur, Spannung und Arbeitsfähigkeit haben, werden dann gemischt und der Turbine zugeführt. Ein solches Verfahren ist völlig unwirtschaftlich, denn der Dampf von hoher Temperatur wird abgekühlt, um damit den Dampf von niedriger Temperatur zu heizen. Die Arbeitsleistung geschieht also in der unwirtschaftlichen Mischturbine. Auf diese Weise wird eine relativ große Menge von mittelheißem Dampf erhalten, aber die Möglichkeit verloren, die unteren Temperatürstufen bis fast zum Kondensator wirtschaftlieh verwerten zu können.

Ganz anders gestalten sich die Verhältnisse in dem unterteilten Verdampfer des vorliegenden Erfindungsgegenstandes. Durch diesen wird eine stufenweise Abkühlung der dampfabgebenden Flüssigkeit erreicht und weiter verhindert, daß sich Dämpfe von verschiedener Spannung mischen; außerdem besteht die Möglichkeit, die verschiedenen Dampfströme, die auch eine verschiedene Spannung haben, an¹ den Stellen in die Turbine einzuführen, wo sie bereits gleichartigen Dampf antreffen.

Auf beiliegender Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt. Das heiße Wasser wird durch eine nicht dargestellte Heißwasserpumpe nach dem Stutzen a gedrückt. Es verteilt sich auf den Tellern b der Kammer c, indem es seine Oberfläche ständig erneuert. Der entstehende Dampf fließt durch den Stutzen d zum ersten Türbinenstutzen. Die Temperatur dieses Dampfes sei z. B. 90°. Von der Kammer c fließt das Wasser durch einen Sperrtopf e nach der zweiten Kammer f. Unter dem Einfluß des größeren Vakuums entwickeln sich in dieser Kammer von neuem Wasserdämpfe, die durch den Stutzen g der nächsten Druckstufe der Turbine zufließen. Diese Dämpfe mögen die Temperatur von 65 ° haben. Dieser Turbinenzufluß liegt nun an der Stelle, wo. die von dem Stutzen d der Turbine zugeführten Dämpfe durch die Entspannung bereits auf 65 ° abgekühlt worden sind.

Das aus der zweiten Kammer f abfließende Wasser gelangt durch den Sperrtopf h nach der dritten Kammer i. Die hier entwickelten Dämpfe haben nur ganz niedrige Spannung und durchlaufen, durch Stutzen k abgeführt, nur die allerletzte Stufe der Turbine. Sie leisten jedoch in dieser letzten Stufe gerade so viel Arbeit pro Kilo Dampf, wie der in der ersten Stufe eingetretene Dampf in der letzten Stufe noch leistet. Die bis auf die Kondensatortemperatur abgekühlte Verdampferflüssigkeit verläßt durch Stutzen I die Kammer i. 110 «

Die Dampfbildung in der letzten Kammer, die nahezu dem Vakuum des Kondensators unterliegt, und in der für die Wärmeabgabe nur noch ein ganz geringes Wärmegefälle zur Verfügung steht, läßt sich noch dadurch erleichtern, daß.das Wasser in dieselbe in fein verteiltem oder zerstäubtem Zustand eingeführt wird.

Den Ausgleich der. Vakuumunterschiede in den verschiedenen Kammern des Verdampfers verhindert das in den Rohren umlaufende Wasser, welches' gleichzeitig als Sperrflüssig-

keit dient. Eine zweckmäßige Form der Sperrung · bilden die Sperrtöpfe e, h der auf der Zeichnung dargestellten Vorrichtung. Das Zerstäuben des Wassers in der letzten Kammer i kann beispielsweise durch Siebboden m bewirkt werden.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ίο i. Vorrichtung zur Erzeugung von Dampfkraft durch Verdampfung von heißem Wasser oder anderen wärmeaufnahmefähigen Flüssigkeiten unter Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Wasser oder die heiße Flüssigkeit mehrere hintereinander geschaltete Verdampfungskammern (c, f, i) durchfließt, die mit verschiedenen Vakuumstufen, wie z. B. mit den verschiedenen Druckstufen (d, g, k) einer Niederdruckturbine, derart in Verbindung stehen, daß in den einzelnen Kammern von der heißesten bis zur kältesten abwärts das in dem heißen Wasser bzw. der heißen Flüssigkeit zur Verfügung stehende Wärmegefälle stufenweise unter dem Einfluß von stufenweise zunehmendem Vakuum annähernd bis zur Kondensatortemperatur herunter zur Dampferzeugung ausgenutzt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Wasser oder die heiße Flüssigkeit in der letzten Kammer (i) zur Erleichterung der Verdampfung beispielsweise durch Siebplatten (m) fein verteilt oder zerstäubt wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch' gekennzeichnet, daß der von Kammer zu Kammer fließende Wärmeträger in Sperrtöpfen (e, h) gleichzeitig als Sperrflüssigkeit zur Verhinderung des Ausgleiches des Vakuumunterschiedes zwischen den einzelnen Verdampfungskammern dient.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.