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Einrichtung zur Erzeugung von Dampf sehr hoher Spannung. Für diese
Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni igi i die Priorität auf Grund
der Anmeldung in Schweden vom 22. Februar 1922 beansprucht Bei jedem Dampfkessel
besteht die Hauptaufgabe darin, die aus dem Brennstoff erzeugten Gase so weit abkühlen
zu lassen, daß die in den Abgasen befindliche restliche Wärmemenge beim Verlassen
des Kessels so klein wie möglich ist. Die Abkühlung der Gase wird zur Zeit in höchstem
Maße von der Wärmeübergangsziffer zwischen Gas und derjenigen Kesselfläche bestimmt,
die in erster Linie die Wärme der Gase aufnimmt.
Diese Wärmeübergangsziffer
ist jedoch ziemlich unabhängig von der Konstruktion des Kessels, sie kann allerdings
innerhalb gewisser Grenzen schwanken. Bei den meisten Kesselsystemen mit gewöhnlicher
Verbrennung beträgt die Dampfabgabe des ganzen Kessels, berechnet auf dessen wärmeaufnehmende
Fläche, im Mittel etwa io bis 30, in vereinzelten Fällen bis zu 5o qm und Stunde
unter der Voraussetzung normaler Abkühlung der Heizgase. Gewöhnlich ist die Kesselheizfläche
auf der Wasserseite dem Druck des Dampfes ausgesetzt, weshalb in-der Regel die ganze
Heizfläche so beschaffen sein muß, daß sie dem höchsten Kesseldruck gewachsen ist.
Beim heutigen Stande der Technik zeigt es sich jedoch, daß man bei normalen Kosten
die Heizfläche eines Kessels so ausführen kann, daß sie einen Druck von 2o Atm.
aushält, daß aber für höheren Druck die konstruktiven Schwierigkeiten sehr groß
werden, weshalb bei etwas höherem Druck als 2o Atm. der Preis per (Quadratmeter
Kesselheizfläche ganz plötzlich steigt.
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Soll ein Kessel für beispielsweise ioo Atm. gebaut werden, so ist
nach den obigen Ausführungen ungefähr dieselbe Heizfläche erforderlich wie für einen
Kessel von 2o Atm. bei gleicher Dampferzeugung, aber es ist klar, daß, wenn die
Heizfläche für ioo Atm. ausgeführt sein soll, die Kosten besonders hoch werden.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, teils die erforderliche Heizfläche
für den hohen Druck zu verringern, teils für den dem höchsten Druck ausgesetzten
Teil des Kessels eine Einrichtung zu schaffen, die, ohne ein Durchbrennen befürchten
zu müssen, dem höchsten Druck gewachsen ist.
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Es sei hier darauf hingewiesen, daß Kessel mit mehrfacher Vorwärmung,
bei denen das Speisewasser absatzweise auf höheren Druck gebracht wird, an und für
sich bekannt sind, und daß es auch an und für sich bekannt ist, Dampf in reinen
Rohrschlangen zu erzeugen.
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Der Gegenstand der Erfindung kennzeichnet sich als eine Kombination
an sich bekannter Einrichtungen, durch die aber ein wirklich betriebssicherer Hochdruckkessel
geschaffen wird.
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Bei der Einrichtung zur Erzeugung von hochgespanntem Dampf gemäß der
Erfindung finden an sich bekannte, von den Abgasen des Kessels geheizte Wasservorwärmer
Verwendung, die von dem zu verdampfenden Wasser nacheinander durchflossen werden,
wobei der Druck des Wassers absatzweise erhöht wird. Aus dem letzten Vorwärmer,
in dem der höchste Wasserdruck herrscht, wird das Wasser erfindungsgemäß in das
eine Ende einer im heißesten Teil der Feuerung angeordneten Rohrschlange oder eines
Röhrensystems gedrückt, das in einem stark erhitzten und bei der angewandten Temperatur
flüssigen, wärmeübertragenden Mittel von verhältnismäßig niedrigemDampfdruck, aber
hohem Siedepunkt, oder in dem von diesem Mittel gebildeten Dampf eingebettet ist,
derart, daß das voher erwärmte, durch die Rohrschlange oder das Röhrensystem strömende
Wasser in seinem Verlaufe in hochgespannten Dampf umgewandelt wird, der in an sich
bekannter Weise am anderen Ende der Rohrschlange oder des Röhrensystems entnommen
wird.
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Durch die Kombination gemäß der Erfindung wird die hochdruckdampferzeugende
Heizfläche sehr verringert und dadurch die Herstellungskosten des Hochdruckkessels
wesentlich herabgesetzt. Für den dampferzeugenden Teil des Kessels sind nur etwa
14 Prozent der ganzen Heizfläche nötig, während die übrigen etwa 86 Prozent auf
den Flüssigkeitsvorwärmer entfallen. Dieser Vor wärmer ist, wie gezeigt, in mehrere
hintereinandergeschaltete Teile aufgestellt, und diese Teilung kann beispielsweise
so ausgeführt sein, daß in dem ersten Teil das Wasser auf die einer Atmosphäre entsprechende
Temperatur vorgewärmt wird, wonach es in einem zweiten Vorwärmer auf eine Temperatur
entsprechend 2o Atm. und in einem dritten Vorwärmer etwa auf eine Temperatur entsprechend
8o oder ioo Atm. gebracht wird, um dann schließlich in den eigentlichen dampferzeugenden
Kesselteil überzutreten.
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Die Heizflächenverteilung ist dann etwa die folgende: Verdampfungsteil
1q. Prozent, ioo-Atm.-Wasservorwärmer 15 Prozent, 2o-Atm.-Wasservorwärmer
18 Prozent, 2-Atm.-Wasservorwärmer 53 Prozent von der Gesamtheizfläche.
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.Naturgemäß kann man den Verdampfungsteil und den ioo-Atm.-Wasservorwärmer
in einer Einheit zusammenbauen.
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Es ist besonders zweckmäßig, sich für den Hochdruckteil der bekannten
Anordnung zu bedienen, bei der eine Rohrschlange in einem stark überhitzten und
bei der betreffenden Temperatur flüssigen Medium von verhältnismäßig niedrigem Dampfdruck
oder in dem von diesem Medium gebildeten Dampf eingebettet ist. Hierdurch wird die
Rohrschlange gegen Durchbrennen geschützt.
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Auf der beiliegenden Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in
einer Ausführungsform beispielsweise veranschaulicht. Es bezeichnet c den Hochdruckteil,
der Dampf von beispielsweise ioo Atm. erzeugt, d und e
sind Wasservorwärmer,
f ist der überhitzer, g die Feuerung, h, j, h sind Pumpen, 1, in,
.ii,
o, p Wasserleitungen für Warmwasser, s ist die das Wärmeübertragungsmittel
umschließende Hülle, und t sind die Rohrschlangen des Hochdruckteiles.
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Mittels Pumpe IL wird das kalte Wasser, wie durch Pfeile angedeutet,
durch die Leitung L in den Wasservorwärmer e, der beispielsweise für
i Atm. gebaut ist, gedrückt und ihm an dessen kältester Stelle zugeführt. Diesem
Vorwärmer e wird das Warmwasser an dessen wärmster Stelle durch Leitung m entnommen
und mittels Pumpe j durch die Leitung n dem Wasservorwärmer d, der
beispielsweise für 2o Atm. gebaut ist, zugeführt. Von dessen wärmster Stelle wird
das Wasser durch die Leitung p, die Pumpe k
und die Leitung o den Rohrschlangen
t des Hochdruckteiles zugeführt, die eingebettet in Hüllen s, in diesem Fall bestehend
aus Röhren, beispielsweise in einem Bleibad liegen. Der Hochdruckteil c liegt der
Feuerung am nächsten, und geht das Gas, nachdem es diesen Teil bestrichen hat, durch
den Wasservorwärmer d, den Überhitzer f und schließlich durch den
Wasserv orwärmer e. Von den Rohrschlangen kann gewünschtenfalls der Dampf dem Überhitzer
f zugeleitet oder auch schon in den Rohrschlangen t überhitzt werden. Diese Rohrschlangen
t in den Hüllen s können auf die eine oder andere zweckmäßige Art entweder parallel
oder in Reihe geschaltet oder durch eine Kombination dieser Schaltungen miteinander
verbunden werden. Die Rohre s können zuerst beispielsweise mit Schrot oder ähnlichem
Stoff gefüllt werden, so daß bloß die Zwischenräume mit Blei oder anderen zweckmäßig
bei hoher Temperatur flüssigen Stoffen gefüllt zu werden brauchen.
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Zur Deckung von Dampfbedarfsspitzen und zur Verhinderung, daß bei
plötzlich eintretendem geringeren Dampfbedarf das Medium im Hochdruckteil zu hoch
erhitzt wird, können in den Rohren s zweckm:ißig wärmeaufspeichernde Stoffe Verwendung
finden.
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Die Wasservorwärmer d und e können so ausgeführt werden, daß sie mit
größeren Vorratsbehältern für aufgespeichertes Warmwasser in Verbindung stehen,
so daß bei großem Dampfbedarf für den Hochdruckteil stets hinreichend erhitztes
Wasser vorhanden ist, oder daß das Wasser - wenn der Dampfbedarf plötzlich fällt
- fortdauernd in den verschiedenen Wasservorwärmern ertvärmt und in den Behältern
gespeichert wird, ohne daß die Gefahr entsteht, daß der Druck in den Behältern steigt
oder dort Dampf erzeugt wird.
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Die Wasservorwärmerwerden zweckmäßig als Rohrschleifen ausgeführt,
durch die das Wasser mit großer Geschwindigkeit strömen muß, so daß man auf der
Wasserseite größeren Wärmeübergang erzielt.
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Die Pumpen müssen zweckmäßig so angeordnet werden, daß sie ständig
ohne Saughöhe arbeiten, so daß also das Wasser ihnen zuläuft. Mit Rücksicht auf
die Regelung werden zweckmäßig Schleuderpumpen verwendet.
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Falls eine schon vorhandene Kesselanlage ausgenutzt werden soll, so
wird der Hochdruckteil über der Feuerung angeordnet, wobei der alte Kessel mit dem
Hochdruckteil verbunden und als Warmwasserbereiter verwendet wird.