DE280325C

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Publication number: DE280325C
Application number: DENDAT280325D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

! ί ■ - JVi 280325 • ■}';' KLASSE 14c. GRUPPE

WÄRME-VERWERTUNGS-GESELLSCHAFT m. b. H. in SIEMENSSTADT b. BERLIN.

der Verdampfung im Wärmeaufnehmer.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 31. Juli 1913 ab.

Es ist bereits bekannt, Dampfkessel so zu betreiben, daß dauernd Wasser und dessen Dämpfe im geschlossenen Kreislauf den Kessel durchfließen, in dem praktisch auch der Dampf — nach Arbeitsleistung und Kondensation — dem Dampfkessel wieder zurückgeführt wird. Es ist auch bereits bekannt, das Kondensat in besonderen Heizrohren, die in den Fuchs der Feuerung gelegt werden, anzuwärmen und ίο dem Hauptkessel hierauf zuzuführen. Endlich ist es bekannt, durch einen vermehrten Druck in den Wasserrohren, eines Kessels die Verdampfung daselbst zu verhindern und das z. B. mit Hilfe einer Pumpe durch diese Wasserrohre gepreßte Wasser erst nach der Wärmeaufnahme entsprechend der stattfindenden Druckverminderung und der aufgenommenen Wärme teilweise verdampfen zu lassen.

In Gemäßheit der vorliegenden Erfindung erfolgt nun die Wärmeaufnahme stufenweise in voneinander getrennten Wasserrohren.

Fig. ι stellt schematisch eine solche Anordnung vor.

E bedeutet z. B. eine Feuerung mittels Öl bzw.. Hochofengas oder Koksgas usw. In dem Teil I des Kessels liegt ein Rohrsystem, welches durch eine Rohrleitung mit dem Wasser- und Dampfspeicher Sp verbunden ist. Mit Hilfe einer Pumpe P₂ wird das zu erhitzende Wasser, wie bekannt, in der Richtung der eingetragenen Pfeile zwangläufig durch das beschriebene Rohrsystem gepreßt und durch ein Drosselorgan!) gleichzeitig während der Wärmeaufnahme so unter Druck gehalten, daß die Dampfentwicklung behindert wird. Hinter dem Drosselorgan, also praktisch im Speicher Sf, findet demgemäß eine Druckverminderung und eine der Überhitzung des Wassers entsprechende Verdampfung statt.

Der hier gebildete Dampf dient zum Betriebe einer Dampfturbine M, deren Kondensat aus dem Kondensator K durch eine Pumpe P₃ wieder in den Kreislauf des Wassers eingedrückt wird.

Ein zweites Rohrsystem II — in der Heizung jedoch hinter dem Rohrsystem I gelegen — wird ganz ähnlich wie vorher einem zweiten Speicher sp angeschlossen und in demselben durch die Pumpe P ein zwangläufiger Flüssigkeitsstrom erzeugt, der wieder durch das Drosselelement zwischen, diesem und der Pumpe P, also während der Wärmeaufnahme, unter erhöhtem Druck gehalten wird, der dortselbst die Verdampfung behindert.

Entsprechend den bereits durch das Rohrsystem I abgekühlten Heizgasen sind auch die Temperaturen des im Rohrsystem II kreisenden Wassers niedriger und dementsprechend auch der Druck im Speicher Sp niedriger gehalten, so daß der dortselbst entstehende Dampf mit niederer Spannung einer zweiten Turbine T (z. B. Niederdruckturbine) zugeführt wird, worauf wie früher das Kondensat aus K durch die Pumpe P₁ in den Kreislauf des Wassers zurückgedrückt wird.

Ohne die Stufenteilung würde das Rohrsystem I allein den Heizraum einer Kesselanlage ausfüllen und entsprechend der ■ Er-

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zeugung von Hochdruckdampf (z. B. io Atm. Überdruck) eine Dampf- und Wassertemperatur im Speicher von etwa 183⁰C besitzen.

Mit dieser Temperatur würde auch das Wasser durch die Preßpumpe P₂ in das Rohrsystem eingedrückt werden, worin es durch das Drosselorgan D etwa unter 18 Atm. absolut (also 18 — 11 = 7 Atm. Überdruck) -gehalten w rd. Die Endtemperatur werde durch die Wärmeübertragung auf etwa 203⁰C gesteigert, so daß also jedes Kilogramm durch das Drosselorgan fließende Wasser eine Wärmeaufnahme von zwanzig Kalorien zeigt, welche Wärme nach Entspannung auf 183⁰C nun zur Erzeugung von Dampf gebraucht wird.

Entsprechend der Temperatur des im Rohrsystem I befindlichen Wassers von mindestens 183⁰C würde — den günstigsten Fall, nämlich »Gegenstrom« vorausgesetzt — die Temperatur der durch den Fuchs A abstreichenden Heizgase auf höchstens 183 + 50 = 233 ° C vermindert werden können.

Fügt man nun in Gemäßheit der vorliegenden Erfindung ein zweites Rohrsystem II hinzu, worin man entsprechend dem im Speicher sp herrschenden Druck von z. B. nur 1,2 Atm. absolut Wasser von nur 105 ° C Temperatur eindrückt, so kann man die Heizgase der Feuerung — ein Temperaturgefälle von ebenso 50⁰C vorausgesetzt — bis auf 105 + 50 = ungefähr 155 ° C ausnutzen. D. h. bei einer spezifischen Wärme der Heizgase von etwa 0,3 können aus jedem Kilogramm Heizgas noch 0,3 · (283 — 155) = 0,3 · 78 = etwa 23 Kalorien gewonnen werden.

Aus einer Dampfkesselanlage, die z. B. stündlich nur 100 kg Kohle verbrennt und also demgemäß etwa 20 bis 25 X 100 = 2000 bis 2500 kg Heizgase ergibt, können somit noch stündlich 46 bis 60 000 Kalorien mehr gewonnen werden, die, in einer Niederdruckturbine als Dampf verbraucht, einen Gewinn von etwa 4 bis 5 Prozent an Energie ergeben.

Praktisch wird man jedoch bei dieser An-Ordnung das Niederdruckröhrensystem II vergrößern und das Niederdruckröhrensystem I verkleinern, um das Temperaturgefälle zwischen Heizgasen und Wasser an der Grenze des Rohrsystems II und I höher zu halten.

Die gleichen Vorteile werden auch ausgenutzt durch die in Fig. 2 gekennzeichnete ähnliche Einrichtung. Auch hier wird durch die Pumpe P im geschlossenen Kreislauf des Rohrsystems DK und des Speichers Sp das Wasser fortbewegt und innerhalb der Wärmeaufnahmestelle durch das Drosselorgan D unter erhöhtem Druck gehalten und der hinter D sich entwickelnde Dampf zum Antrieb der Turbine T benutzt.

Nach Kondensation des Dampfes im Kühler K wird jedoch im Gegensatz zu der Ausführung Fig. ι das Kondensat durch die Pumpe P₁ in ein besonderes Röhrensystem V geleitet und dort von etwa 50⁰C Temperatur auf eine beliebig höhere, z. B. 190 °, erwärmt, an der Dampf entwicklung jedoch, wenn erforderlich, durch ein Drosselorgan D vor Rückkehr in den Speicher Sp behindert.

Da hier das Kondensat mit etwa 50⁰C Temperatur in das Rohrsystem V eintritt, können die Abgase praktisch noch tiefer gekühlt werden als vorhin, und zwar, das gleiche, Endtemperaturgefälle vorausgesetzt (50 °), auf etwa 100 ° C, so daß durch diese Anordnung ein weiterer Gewinn zu erwarten steht.

In allen Fällen findet eine stufenweise Aufnähme der Wärme in voneinander getrennten Wasserrohren statt.

Man kann auch eine beliebige Anzahl von Heizstellen an einen Speicher oder an eine Speicheranlage anschließen und die stufenweise Wärmeaufnahme in verschiedene Heizstellen legen.

Es ist selbstverständlich, daß man den in den Speichern entstehenden Dampf vor seiner Verwendung auch noch in einem besonderen Röhrensystem durch direkte oder indirekte Beheizung überhitzen kann, und daß man den Überdruck an der Wärmeaufnahmestelle auch durch einen entsprechenden hoch · liegenden Speicher erzielen könnte, was z. B. beim Niederdruckverfahren praktisch leicht erzielbar wäre.

Claims

Patent-An Sprüche:

i. Einrichtung zum Betriebe von Dampfkraftanlagen, insbesondere Dampfturbinen mit geschlossenem Kreislauf des Treibmittels bei fast gänzlicher Verhinderung der Verdampfung im Wärmeaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaufnahme stufenweise in voneinander getrennten Wasserrohren erfolgt.
2 Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfbildung und Dampfausnutzung in voneinander getrennten, unter verschiedenem Druck stehenden geschlossenen Kreisläufen erfolgt.
3. Ausführungsform der Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenweise aufgenommene Wärme zu einem geschlossenen Dampfkreislauf geführt wird.
4. Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Dampfkreislauf erzeugten Kondensate, in je einer Stufe für sich erhitzt, dem Sammelbehälter zugeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.