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Verfahren zum Überhitzen von Dampf bei Dampferzeugungsanlagen für
hohen Dampfdruck und hohe Überhitzung. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Überhitzen von Dampf bei Dampferzeugungsanlagen für hohen Dampfdruck und hohe Überhitzung.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß hochgespannter Frischdampf zunächst
in einem Feuergasüberhitzer hoch überhitzt wird, dann in einem Zwischenüberhitzer
den aus der Hochdruckstufe der Maschinenanlage (Vorschaltmaschine) zur Niederdruckstufe
strömenden Zwischendampf von verhältnismäßig hoher Spannung wieder auf hohe Überhitzungstemperatur
(mindestens 3oo° C) bringt, darauf in einem zweiten von dem ersten Feuergasüberhitzer
unabhängigen Feuergasüberhitzer wieder auf die für die Hochdruckstufe erforderliche
Temperatur überhitzt wird, um dann zur Hochdruckstufe der Maschinenanlage (Vorschaltmaschine)
zu strömen. Hierbei nutztman das Druckgefälle zwischen Dampferzeuger und Maschine
zur Überwindung der Widerstände in den überhitzerrohren aus. Der im Zwischenüberhitzer
als Wärmeträger verwendete Dampf kann vor seinem Eintritt in den zweiten Feuergasüberhitzer
in einer Düse o. dgl. mit Frischdampf gemischt werden.
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Einrichtungen zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung sind
schematisch beispielsweise in der Zeichnung dargestellt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. i wird aus einem Dampferzeuger
i bzw. aus dessen Dampfbehälter 2 durch eine Leitung 3 Frischdampf entnommen, der
durch einen Feuergasüberhitzer q. auf hohe Überhitzungstemperatur gebracht wird.
Durch Leitung 6 strömt dieser hoch überhitzte, hochgespannte Frischdampf in die
Rohrschlangen eines zers 7. In dem Zwischenüberhitzer 7 wird Dampf, der durch eine
Leitung 8 aus der Hochdruckstufe 9 der Maschinenanlage kommt und noch verhältnismäßig
hohe Spannung besitzt, wieder auf hohe Überhitzungstemperatur (mindestens 300° C)
gebracht Durch Leitung io verläßt dieser wieder hoch überhitzte Zwischendampf den
Zwischenüberhitzer und strömt zur Niederdruckstufe i i der Maschine. Der im Zwischenüberhitzer
als Wärmeträger benutzte Dampf strömt in der durch Pfeile angegebenen Richtung in
einen zweiten Feuergasüberhitzer 14 und wird in diesem wieder auf die gewünschte
hohe Temperatur gebracht, um durch Leitung 15 zum Hochdruckteil der Maschine
zu strömen. Durch gestrichelte Linien ist eine Umführungsleitung 16 mit einer Drosselstelle
angedeutet, die eine Regelung der Überhitzung für den Frischdampf und den Zwischendampf
ermöglicht. Der zweite Überhitzer i q. könnte auch in einem anderen Dampferzeuger
angeordnet sein, ohne daß etwas an dem Wesen der Erfindung geändert wird.
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Bei der in Abb. 2 dargestellten Einrichtung wird durch eine Leitung
17 eine als Wärmeträger für den Zwischenüberhitzer genügende
Dampfmenge
aus dem Dampferzeuger e'iitnommen und in einem überhitzer i ä hoch überhitzt. Nach
Durchströmen des Zwischenüberhitzers 7 wird dieser Dampf in einer Düse oder Drosselstelle
i 9 mit dem durch Leitung 3 zum Ü berhitzer a strömenden Arbeitsdämpf vereinigt.
Im Feuergasüberhitzer ¢ wird dann die gesamte in der Hochdruckstufe benötigte Dampfmenge
auf hohe überhitzungs-temperatur gebracht.
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Der Erfindung liegen folgende Erwägungen zugrunde: Untersuchungen
haben gezeigt, daß der Wärmeübergang, wenn als Wärmeträger hochgespannter hoch überhitzter
Dampf von beispielsweise 5o Atm. und als zu überhitzender Dampf ebenfalls Dampf
von höherem Druck, beispielsweise io oder mehr Atm., verwendet wird, sehr günstig
ist. Dieser Fall kann z. B. für die Überhitzung des Abdampfes von Hochdruckvorschaltmaschinen
in Betracht kommen. In diesem Fall verlangt man gewöhnlich für den Niederdruckteil
eine Dampftemperatur von 35o bis 4oo° C, während der Abdampf des vorgeschalteten
Hochdruckteiles der Maschine eine Temperatur von Zoo bis 25o' C aufweist. Jedem
Kilogramm Dampf sind also durch Zwischenüberhitzung in diesem Fall 5o bis ioo und
mehr WE zuzuführen. Wollte man diese Wärme in an sich bekannter Weise durch hoch
überhitzten Frischdampf zuführen, so würde der als Wärmeträger benutzte Dampf am
Austritt aus dem Zwischenüberhitzer, selbst wenn er anfänglich bis auf die praktisch
oberste Grenze von etwa 4.5o° überhitzt war, eine für den wirtschaftlichen Betrieb
der Hochdruckstufe bzw. der Vorschaltmaschine zu geringe Temperatur aufweisen. Wendet
man dagegen das Verfahren nach der Erfindung an, so besitzt der als Wärmeträger
benutzte hochgespannte und hoch überhitzte Dampf beim Eintritt in den Hochdruckteil
wie in den Niederdruckteil der Maschinenanlage die gewünschte hohe Temperatur, um
eine wirtschaftlich richtige Durchführung des Prozesses zu gestatten.
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Da der hochgespannte Frischdampf ein sehr kleines spezifisches Volumen
hat, sind die Querschnitte der Leitungen, die vom Kessel zum Zwischenüberhitzer
und von diesem wieder zu den im Kessel angeordneten überhitzern führen, verhältnismäßig
klein, so daß die Wärmeverluste durch Ausstrahlung sehr gering werden. Weiter ergibt
sich bei dem Verfahren nach der Erfindung der Vorteil, daß die Heizfläche des Zwischenüberhitzers
sehr gering ausfällt. Der Zwischenüberhitzer kann an beliebiger Stelle, beispielsweise
über oder unter der Maschine, aufgestellt werden; er kann aber auch mehr oder weniger
entfernt von der Maschinenanlage angeordnet sein. Da der mittlere Temperaturunterschied
zwischen dem als Wärmeträger dienenden und dem zu überhitzenden Dampf verhältnismäßig
hoch ist, wird die Heizfläche des Zwischenüberhitzers unter Umständen kleiner, als
wenn man höchstgespannten gesättigten Frischdampf von ioo Atm. und mehr Spannung
zur Beheizung des Zwischenüberhitzers verwendet.
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Weiter liegt ein Vorteil darin, daß man in den Feuergasen nur überhitzer
mit höchsten Betriebsdrücken liegen hat, die sich auf Grund langjähriger Betriebserfahrungen
der Erfinderin bei höchsten Dampftemperaturen an-, besten bewähren. Bei bisher üblichen
Verfahren, bei denen man den aus der- Hochdruckstufe (Vorschaltmaschine) kommenden
Abdampf in einem im Kessel angeordneten Zwischenüberhitzer erneut überhitzt, werden
erstens die Ausstrahlungsverluste infolge der größeren Leitungsquerschnitte vergrößert;
zweitens erfordert der durch Abgase beheizte Zwischenüberhitzer größere, schwer
ausführbare Dampfquerschnitte. Auch ist der mit niedriger gespanntem Dampf betriebene
Feuergasüberhitzer nicht so dauerhaft wie ein für höher gespannten Dampf dienender
Feuergasüberhitzer, da der erstere bei hoher Dampftemperatur leicht zum Erglühen
kommt.