-
Verfahren zum Speisen von Dampfkesseln mit Wasser verschiedener Temperaturen.
Bei Dampfkesseln wird ein erheblicher Teil der durch die Feuerung zugeführten-Wärme
bekanntlich dazu benutzt, das Speisewasser bereits außerhalb des Kessels, beispielsweise
durch einen Rauchgasvorwärmer vorzuerhitzen. Bisher hat man dazu in der Hauptsache
Abwärme, d. h. sonst verlorengehende Wärme von Abgasen, Abdampf oder Kondenswasser
benutzt. Obwohl sich dadurch bereits nennenswerte Vorteile erzielen lassen, können
derartige Einrichtungen in Zeiten hohen Dampfverbrauches nicht befriedigen, weil
es damit nicht gelingt, das Wasser bis zur Siedetemperatur vorzuerhitzen.
-
Um während solcher Zeiten hoher Belastung Spitzenleistungen des Kessels
herausholen zu können, hat man daher besondere Heißwasserspeicher vorgeschlagen,
aus denen der Kessel zu Zeiten höchster Belastung unter Ausschaltung der normalen
Vorwärmerspeisung mit Wasser beliefert wird. Dazu muß natürlich ein zweiter Behälter
zu Hilfe genommen werden, damit das durch den Vorwärrner geleitete Wasser während
der Speisung aus dem Heißwasserspeicher aufbewahrt werden kann, der Vorwärmer also
während dieser Zeit nicht zu ruhen braucht. Ferner muß zwischen dem Heißwasserspeicher
und dem Kessel in der Regel eine zweite Pumpe verwendet werden. Derartige, neben
einem Heißwasserspeicher noch besonders benötigte Hilfsspeicher aber sind häufig
störend, und außerdem bereitet auch die Einführung des Wassers von Siedetemperatur
zum Kessel Schwierigkeiten, wenn dabei Speisevorrichtungen, z. B. Pumpen, benutzt
werden sollen, die nicht in Berührung mit dem heißen Wasser kommen dürfen.
-
Die vorliegende Erfindung nun hat den Zweck, die Speisung von Dampfkesseln
zeitweise mit Wasser von Vorwärmertemperatur und zeitweise mit Wasser von S.iedetemperatur
in
der Weise zu ermöglichen, daß für die Aufbewahrung sowohl des Wassers von Siedetemperatur
wie auch des vom Vorwärmen vorgewärmten Wassers nur ein Behälter und für die Speisung
sowohl des Heißwassers wie auch des vorgewärmten Wassers nur eine Pumpe erforderlich
ist, die weder mit dem vorgewärmten noch auch mit dein Heißwasser in Berührung kommt.
Dieser Zweck wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Wasser von Siedetemperatur
durch einem Rauchgasvorwärmer o. dgl. entnommenes Wasser niedrigerer Temperatur
mittels der dem Vorwärmen vorgeschalteten Speisepumpe aus einem Behälter verdrängt
wird, der in die Abflußleitung des Vorwärmers oder in eine dazu parallel verlaufende
Leitung eingebaut ist und für gewöhnlich unter Kesseldruck steht. Das vom Vorwärmen
kommende kältere Wasser wird dabei von unten in den Speisebehälter eingeführt, so
daß das verschiedene spezifische Gewicht des Wassers verschiedener Temperatur dazu
ausgenutzt wird, eine Vermischung tunlichst zu vermeiden. Bei der Einfachheit des
Verfahrens wird es bei vorhandenen Speisevorrichtungen in den meisten Fällen möglich
sein, dasselbe nach Einbau eines entsprechenden Behälters durchzuführen. Unter Umständen
läßt sich der Behälter natürlich auch in die Saugleitung einbauen, doch wird dabei
der Umstand, daß die Fördervorrichtung mit dem Heißwasser in Berührung kommt, gegebenenfalls
von Nachteil sein. Das Laden des Speicherbehälters mit Heißwasser kann in beliebiger
Weise erfolgen. Erfindungsgemäß nimmt man die Ladung vorzugsweise vom Kessel aus
in der Weise vor, daß zwischen dem Kessel und dem Speicher mittels absperrbarer,
am Boden und in der Nähe des höchsten Wasserstandes vorgesehener Verbindungsleitungen
ein Wasserumfluß zwischen Kessel und Speicher unter dem Einfluß des spezifischen
Gewichtsunterschiedes herbeigeführt wird, falls im Speicherbehälter bei Beginn des
Betriebes noch kaltes Wasser vorhanden ist. Wenn das Wasser im Behälter jedoch noch
so warm ist, daß der spezifische Gewichtsunterschied gegenüber dem Kesselwasser
zur Herbeiführung bzw. zur Durchführung des Umlaufes nicht ausreicht, so kann der
Umlauf durch eine besondere Fördervorrichtung, beispielsweise durch eine Pumpe o.
dgl., erzwungen oder beschleunigt werden. Ist der Behälter jedoch leer, so genügt
es, von den Verbindungsleitungen nur die untere zu öffnen, um Wasser aus dem Kessel
in den Behälter überströmen zu lassen. Man hat es dabei in der Hand, den Wasserstand
im Behälter nach@Wunsch einzustellen. Die Erfindung beschränkt sich aber nicht allein
auf die Ausnutzung des Speichers zur Aufbewahrung von Wasser verchiedener Temperaturen,
sondern man kann denselben erfindungsgemäß auch dazu benutzen, Dampf zur Unterstützung
des Kessels in eine Niederdruckdampfleitung zu schicken. Man kann dabei in verschiedener
Weise vorgehen, indem man sich entweder darauf beschränkt, bei zu hohem Druck oder
zu 'niedrigem Wasserstand Dampf in die Niederdruckleitung vorübergehend abblasen
zu lassen, oder indem man den Speicher zeitweise auf Niederdruck einstellt.
-
Einige Einrichtungen zur Durchführung der Erfindung sind in der Zeichnung
beispielsweise dargestellt. Abb. r zeigt ein einfaches Schema der Gesamtanlage und
Abb. a bis q. verschiedene Einzelheiten der Speicherausrüstung.
-
Gemäß Abb. z ist D ein Dampfkessel, welcher in üblicher Weise aus
einem Vorratsbehälter K durch die Pumpe P, den Rauchgasvorwärmer R und die-mit Absperrorgan
P versehene Leitung Lv gespeist werden kann. Zwischen dem Vorwärmen R und dem Ventil
V ist von der Leitung Lv eine Leitung La
abgezweigt, welche über ein Absperrorgan
A zum Boden eines geschlossenen Behälters B führt. Der obere Teil des Behälters
B steht über eine Leitung Zu mit Absperrorgan U wieder mit der Leitung Lv
in Verbindung. Der Behälter B kann durch Leitungen L, W,
die mit Absperrorganen
E, F versehen sind und von denen die eine W in der Nähe des Behälterbodens die andere
am oberen Teil des Behälters angeschlossen ist, mit dein Kessel D in Verbindung
gesetzt werden. Ferner ist an dem oberen Teil des Behälters B ein Überdruckventil
S angeschlossen, das in eine Niederdruckleitung N mündet.
-
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Angenommen, der
Behälter B enthalte nach längerer Ruhepause kaltes Wasser, sämtliche Absperrorgane
seien geschlossen, und der Kessel D befinde sich bereits auf Siedetemperatur. Um
alsdann den Behälter B zu laden, öffnet man einfach die Absperrorgane B und F, worauf
das kalte Wasser aus B unter dem Einfluß des größeren spezifischen Gewichtes nach
dem Kessel überströmen und von diesem über die Leitung L heißes Wasser in den Speicher
drängen wird, so daß dieser sich mit Wasser von Siedetemperatur füllt. War der Speicher
vorher leer, so braucht nur F geöffnet zu werden, um das heiße Wasser aus dem Kessel
überströmen zu lassen.
-
Während der Zeiten normalen Dampfverbrauches erfolgt die Speisung
bei. geschlossenen
Organen E, F, A, [j über T' und Lv. Wird aber
nun bei stärkerem Dampfverbrauch V geschlossen und U und A geöffnet, so drückt
die Pumpe vorgewärmtes Wasser in den Behälter B und aus diesem heißes Wasser über
das Absperrorgan U zum Kessel D, woselbst das heiße Wasser entsprechend mehr Dampf
bilden wird. Eine gewisse Dampfbildung wird aber auch im Speicher B erfolgen. Falls
darin der Dampfdruck zu hoch wird, oder falls der Druck im \ iederdrucknetz N zu
stark sinkt, öffnet sich <las Ventil S, und aus dein Behälter B bläst Dampf in
die Niederdruckleitung N ab. Die Ausstattung des Überdruckventils hängt von dei-Betr.iebsart
ab.
-
Ist z. B. nur mit einem vorübergehenden Sinken des Druckes in der
Niederdruckleitung bei kurzer Überlastung des Kessel während der Zeit sonst normaler
Speisung zu rechnen, so genügt die Ausführung nach Abb. z, bei welcher das Ventil
S' mit einem Kontaktrelais K zusammenwirkt, durch welches das Absperrorgan V der
Kesselspeiseleitung Lv gesteuert wird. Durch dieses Relais wird beim öffnen des
Ventils S der Wasserzufluß zum Kessel gesperrt, so daß infolge Unterbrechung der
Speisung die Dampfentwicldung gesteigert wird. Gleichzeitig wird Dampf aus dein
Behälter B in die iederdruckleitung abblasen. Dieser Zustand darf, wie bereits gesagt,
mit Rücksicht auf den Vorwäriner nur vorübergehend :ein.
-
Wenn finit einem ähnlichen vorübergehenden Vorkommnis während der
Zeit der Heißspeisung gerechnet «erden muß, d. h. wenn während dieser Zeit periodisch
kurze Spitzenleistung des Kessels zu erwarten ist, die durch die Heißspeisung allein
nicht aufgebracht werden kann, so ist die Einrichtung nach Abb. 3 anzuwenden, bei
welcher das Überdruckventil S mit den Relais KI, KZ zusammenwirkt, durch welche
bei zu startrein Sinken des Druckes in N sowohl das Absperrorgan A wie auch das
Absperrorgan U betätigt wird. Jetzt wird demnach beire Sinken des Druckes in N während
der Heißspeisung, bei welcher TI ohnedies geschlossen ist, der Wasserzufluß zum
Kessel, gleichzeitig aber auch der Zufluß zum Behälter B gesperrt. Der Dampfbedarf
wird dann durch starke Dampfentwicklung im Kessel und Unterstützung der Niederdruckleitung
vom Behälter B aus bestritten. Auch dieser Zustand darf wiederum nur vorübergehend
sein, weil der Vorwärmer nicht ruhen darf.
-
Bringen es aber die Betriebsverhältnisse mit sich, daß auch während
der Heißspeisung mit einem Spitzendampfverbrauch gerechnet werden muß, für den die
Heißspeisung allein reicht ausreicht, der aber über diejenige Zeit, während deren
der Vorwäriner R ruhen darf, hinausgeht, so sind die Einrichtungen nach Abb. r bis
3 nicht ausreichend. In diesem Falle wird man die Einrichtung nach Abb. d. wählen,
bei der zunächst der Dampfraum des Behälters B größer ist, so daß man stets einen
gewissen Dampfstand in demselben hat. Ferner wirkt bei dieser Einrichtung mit dein,
Ventil S das Relais K2 zusammen, welches das Absperrorgan l' schließt, wenn der
Druck in N zu stark zurückgeht und das Ventil S sich öffnet. Das Ventil A bleibt
dabei vorläufig offen, so claß der Vorwärmer in Betrieb bleibt und während der Entnahme
von Dampf aus dem Behälter B dauernd vorgewärmtes Wasser in diesen gespeist wird.
In diesem Behälter kann natürlich nicht so viel Wasser verdampfen, als zugeführt
ist, und der Wasserstand steigt. Wenn man nun auch den Behälter so groß bemessen
wird, daß die Überlastungsperiode im allgemeinen nicht über die Zeit hinausgeht,
die der weiteren Füllung des Behälters B bis zu einer gewissen Grenze entspricht,
so könnte es doch vorkommen, daß diese Periode einmal kurze Zeit länger dauert.
Um in diesem Falle zu verhindern, daß das Wasser im Behälter B so hoch steigt, daß
Wasser durch das Ventil S in die Leitung N mitgerissen wird, ist im Behälter B ein
Schwimmer G vorgesehen, welcher mit einem Relais K° zusammenwirkt, durch welches
das Absperrorgan A geschlossen wird, sobald der Wasserstand in B seine höchstzulässige
Grenze erreicht hat. Da somit die Wasserzufuhr zum Behälter B "esperrt ist, der
starke Dampfverbrauch aber anhält, so wird in B beim Rückgang des Wasserspiegels
ein entsprechender Druckabfall, also eine erhöhte Verdampfung und ein schnelleres
Sinken des Wasserstandes einsetzen, das Ventil A also von Zeit zu Zeit immer wieder
öffnen; so daß auch bei über die vorgesehene Zeit dauernder Aussetzung der Speisung
der Vorwärmer nicht völlig zur Ruhe kommt. Nichtsdestoweniger muß der Behälter B
natürlich so groß gewählt sein, daß dieser Zustand nur vorübergehend sein kann.
Der Schwimmer G ist ferner in der Weise ausgebildet, daß er bei zu großem Dampfstand
bzw. bei zu niedrigem Wasserstand das Ventil S selbsttätig öffnet und das Absperrorgan
U in der Abflußleitung mittels des Relais K2 sperrt, so daß unter Abblasen von Dampf
der Wasserstand bei offenem Organ A zunehmen muß, bis der Schwimmer das Ventil wieder
freigibt, so daß es schließen kann, worauf die Speisung ihren normalen Fortgang
nimmt.
-
Die dargestellten Einrichtungen können natürlich auch in beliebiger
Weise miteinander kombiniert werden, je nach den Bedürfnissen
des
Betriebes. So kann z. B. an den Einrichtungen nach den Abb. i bis 3 ein Schwimmer
vorgesehen sein, der den Zufluß des Wassers in den Behälter B regelt bzw. das Mitreißen
von Wasser durch das Sicherheitsventil verhindert. Auch kann die Gesamteinrichtung
anders ausgeführt werden als dargestellt. So kann z. B. das Ventil V und die zwischen
dem Vorwärmer und der Anschlußstelle der Leitung Lu liegende Strecke der Leitung
Lv unter Umständen fehlen. Die normale Speisung mit lediglich vorgewärmtem Wasser
geht dann auf dem Wege A, La, B,
F, W vor sich, wobei das kalte Wasser
einfach unter der Schicht heißen Wassers im Behälter B weggedrückt wird, während
eine Verdrängung des Heißwassers erst nach Schließen von F in der Leitung W und
nach Öffnen des Ventils U in der Leitung Zu erfolgt.