DE441469C - Vorrichtung zur Ausnutzung der Waerme des abgelassenen Dampfkesselwassers - Google Patents

Description

Zur Reinigung des Kesselwassers, insbesondere zur Verhütung einer übermäßigen Salzkonzentration in dem Kessehvasser, insbesondere bei Schiffskesseln, ist es bereits \*orgeschlagen, dauernd aus dem Kessel Wasser abblasen zu lassen, das in einem mehrstufigen Verdampfer destilliert wird, wobei ■ das Destillat dann als Speisewasser, gegebenenfalls vermehrt durch Zusatzwasser, verwendet wird. Eine vollständige Anlage dieser Art ist in der amerikanischen Patentschrift ι 393 800 beschrieben.

Die vorliegende Erfindung will nun diese Anlage in der Weise verbessern, daß die Wärme des dauernd abgeblasenen Dampfkesselwassers in vollkommener Weise ausgenutzt wird, derart, daß der wärmewirtschaftliche Wirkungsgrad der Anlage wesentlich erhöht wird. Dieser Erfolg wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das abgeblasene Kesselwasser unmittelbar hinter dem Kessel durch einen Speisewasservorwärmer hindurchgeführt wird, dem das Speisewasser aus dem üblichen Rauchgasvorwärmer zugeführt ist. Vor dem Rauchgasvorwärmer ist noch ein weiterer Speisewasservorwärmer vorgeschaltet, der durch den Dampf beheizt wird, der sich aus dem abgeblasenen alten Kessel-

wasser entwickelt, wenn dieses in eine größere Sammelleitung oder größeres Sammelgefäß geführt wird, das das abgeblasene Kesselwasser evtl. mehrerer Kessel aufnehmen soll. Weiter wird gemäß der Erfindung der mehrstufige Verdampfer an seinen beiden Enden, also sowohl an der ersten wie an der letzten Stufe, mit einem Kondensator verbunden, dergestalt, daß die Reihenfolge der ίο Stufen des Verdampfers gewechselt wird, w^rie auch ein Teil der Verdampferstufen ausgeschaltet werden kann, wodurch eine Außerbetriebsetzung der ganzen Anlage vermieden wird, falls in einem der Kondensatoren oder \^rerdampferstufen Schwierigkeiten entstehen sollten.

Die Erfindung ist auf den Zeichnungen in mehreren Ausführungsformen veranschaulicht.

Abb. ι zeigt einen schematischen seitlichen Aufriß, zum Teil im Schnitt einer Ausführungsform der Erfindung.

Abb. 2 ist eine Abänderung eines Teiles dieser Anlage, bei der ein Einspritzkondensator an Stelle eines Oberflächenkondensators verwendet wird.

Abb. 3 ist eine der Abb. 1 im allgemeinen gleiche Darstellung und zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Abb. 4 zeigt in Seitenansicht bzw. Schnitt eine der Verdampferstufen.

Abb. S ist ein Schnitt nach Linie 5-5 der Abb. 4.

Abb. 6 zeigt in Einzeldarstellung ein Schwimmerventil zur Regelung der Ausströmung des Kondensators aus einer der Verdampferstufen.

Abb. 7 gibt in vergrößertem Längsschnitt eines der Verdampferrohre wieder, die bei dem mehrstufigen Verdampf er benutzt werden, j In den Zeichnungen sind in den Abb. 1, 4, | 5, 6 und 7 mit 2 die Rohre eines Wasserrohrkessels und init 3 dessen Dampf- und Wasseroberkessel bezeichnet. 4 ist ein Economiser, der in drei einander folgenden Abteilungen in dem Auslaßkanal des Kessels angeordnet ist, so daß die Abgase darauf einwirken können. 5 ist ^eiⁿ Abblaserohr, dessen oberes Ende ungefähr in der Mitte der Höhe des Dampf- und Wasseroberkessels und etwas unterhalb des normalen Wasserstandes in diesem Oberkessel liegt. Dieses Rohr führt zu einer Schlange 6 in dem Wärmeaustauschgefäß 7. Das Speisewasser gelangt aus dem Economiser 4 durch das Rohr 8 in dieses Gefäß 7, wo es die Schlange 6 umströmt und berührt, um darauf durch ein Rohr 9 in den Wasserraum des Oberkessels 3 geleitet zu werden.

6a Das Wasser, das dauernd aus einem der Kessel abgeblasen wird, geht durch die Schlange in dem Austauschgefäß 7, dann durch das Rohr 10 in und durch einen Thermostat und darauf durch das mit Ventil versehene Rohr 12 in eine Hauptsammelleitung 13. Der Thermostat 11 regelt den Wasserdurchfluß, so daß eine bestimmte Temperatur im Rohr 10 eingehalten wird. Sollte die Temperatur fallen, dann wird eine größere Wassermenge durch den Thermostat fließen; steigt die Temperatur übermäßig, so wird der Wasserstrom verringert. Indem man auf diese

■ Weise den Wasserstrom durch das Rohr 12 ! so einstellt, daß die Temperatur darin nahezu etwas unter der Temperatur im Oberkessel 3 ! konstant bleibt, kann die durch das Rohr 10 ausfließende Wassermenge in dem jeweils ge-

■ wünschten Verhältnis zu der Speisewasser-' menge, die durch das Rohr 9 eintritt, gehalten werden, um gleichmäßige Betriebsverhältnisse zu schaffen. Falls das Niveau des Wassers im Kessel so weit fällt, daß Dampf in das Rohr 5 eintritt, so würde dann eine Temperatursteigerung in dem Rohr 10 entstehen, und der Thermostat würde das Rohr 10 schließen, um zu verhindern, daß Dampf unmittelbar aus dem Kessel in die Hauptsammelleitung 13 abgeblasen wird.

Ein Überdruck von ungefähr ²/₃ bis 1 Atm. wird am zweckmäßigsten in der Haupt-Sammelleitung 13 eingehalten. Der Auspuff der Hilfsmaschinen wird in die Hauptsammelleitung 13 geleitet, und irgendein darin vorhandener Druckmangel wird durch Zufuhr von Frischdampf in die Hauptleitung durch das Rohr 14 ausgeglichen, das aus dem Kessel zu dem Reduzierventil 15 führt, das ihn auf den gewünschten Druck bringt und durch das Rohr 16 in die Sammelleitung 13 strömen läßt. Das rechtsseitige Ende der Hauptleitung 13 ist in Abb. 1 abgebrochen dargestellt, um anzudeuten, daß eine Leitung angeschlossen werden kann, um eine gewisse Menge Dampf aus einer der Niederdruckstufen der Dampfturbine oder aus anderen Hilfsmaschinen o. dgl. der Anlage aufzunehmen.

Aus der Hauptsammelleitung 13 gelangen der Dampf und das Wasser durch das Rohr 17 nach dem Sammelbehälter 18, wo der Dampf vom Wasser getrennt wird. Zweckmäßig wird ein bestimmter Wasserstand in diesem Behälter eingehalten; Wassermangel wird durch Rohr 19 mit Schwimmerventil 20 ausgeglichen. Das auf diese Weise hinzugefügte Wasser stellt das Ersatzwasser für die Anlage dar. Gewöhnlich ist das durch " Rohr 19 zugeführte Wasser salzhaltig, wie z. B. Seewasser, oder es wird aus dem Behälter 21 entnommen, in den die Kessel abgeblasen werden, um in ihnen den angesammelten Schlamm zu entfernen. Dieser Schlamm kann sich in dem Behälter 21 setzen,

bevor das Wasser in den Behälter 18 gepumpt wird. Die Pumpe ist bei 76 angedeutet; J" ist das Rohr, das von der Pumpe zu dem Rohr 19 führt.

Nachdem das Wasser und der Dampf in dem Behälter 18 getrennt sind, fließt das Wasser gesondert durch das Rohr 22 zu dem Verdampfer, während der Dampf ebenfalls getrennt dem dreistufigen Verdampfer zuströmt; 24 ist die erste, 25 die zweite und 26 die dritte Stufe. Das Ventil 27 im Rohr 22 ist richtig eingestellt, um das Wasser zu drosseln und die richtige Menge für die erste Stufe zuzulassen.

Die Bauart einer Verdampferstufe, die bei der Erfindung zweckmäßig verwendet wird, ist in ihren Einzelheiten in, den Abb. 4 bis 7 dargestellt. Jede Stufe besteht aus einer wagerechten Trommel, die nahe an dem einen Ende eine Rohrwand 28 hat, mit einer Reihe von Rohrlöchern, in welche die offenen Enden der Verdampferrohre 29 eingewalzt sind. Diese Rohre verlaufen von der Rohrwand in leichter Aufwärtssteigung nach ihren oberen Enden, die frei liegen. Zweckmäßig haben diese Rohre 75 bis 100 mm Durchmesser und ungefähr 1500 mm Länge; das obere Ende jedes Rohres liegt ungefähr 40 mm höher als das untere Ende. Um irgendwelche nicht kondensierbaren Gase aus den Rohren zu entfernen, sind Entlüftungen vorgesehen, die bei 30 in Abb. 7 wiedergegeben sind. Jede Entlüftung besteht aus einem Stutzen, der in das obere Ende einer geschlossenen schrägen Wand 31 eingeschraubt ist. Der Stutzen hat ein Loch von etwa 0,8 mm Durchmesser, durch welches der Dampf mit irgendwelchen darin enthaltenen, nicht kondensierbaren Gasen dauernd austritt. Diese Entlüftung ist so angeordnet, daß sie nicht durch das Wasser verschlossen wird, das in dem Verdampfer umläuft.

Die Rohre 29 dienen als Heizfläche für die Übertragung der Wärme des in den dreistufigen Verdampfer durch das Rohr 23 eintretenden Dampfes auf die Flüssigkeit, die über die Rohre geleitet wird. Das in jede Verdampferstufe oder jedes Element eintretende Wasser wird mittels einer Zirkulationspumpe 32 in Umlauf gesetzt, die das Wasser durch das Rohr 33 aufwärts drückt. Das Wasser tritt am oberen Teil des Elements ein, wird in einen durchlochten TiOg 34 geleitet, der schräge durchbrochene Seitenwände 35 hat, die das Wasser über die A^erdampferrohre verteilen, so daß es über diese hinabrieselt.

Das Kondensat fließt, nachdem es sich zu einer gewissen Höhe in jedem Element angesammelt hat, vermöge eines Schwimmerventils 36 durch ein Rohr 37 in das nächste Element oder aus dem dritten Element in den Konden-] sator. Eine gewisse Menge des Wassers, das '· über die Verdampferrohre in dem ersten ι Element mittels der Pumpe 32 geleitet ist, kann durch das mit Ventil versehene Rohr 38 in das zweite Element fließen. Der aus diesem seihen Wasser in dem ersten Element erzeugte . Dampf geht durch das Rohr 39 in das zweite ' Element.

Die Wirkungsweise des zweiten Elements 25 ist dieselbe wie die des ersten Elements. Die Wirkungsweise des dritten Elements 26 ist dieselbe wie die des zweiten Elements, mit der Ausnahme, daß, anstatt das Wasser und den Dampf in ein viertes Element mit niedrigerem Druck gelangen zu lassen, das destillierte Wasser durch ein mit Ventil versehenes Rohr 40 nach dem Oberflächenkondensator 41 geleitet wird, während der Dampf von dem dritten Element durch das Rohr 42 in den Kondensator 41 geht.

■ Das Wasser zum Kondensieren des Dampfes in dem Kondensator 41 ist gewöhnlich das Speisewasser des oder der Kessel. Dies Speisewasser wird aus dem Behälter 58 durch die Pumpe 43 gesaugt und- durch das Rohr 44 weitergefordert; es tritt in den Kondensator 41 durch die Ventilverbindung 45 ; ein. Das erhitzte Zirkulations- oder Speisewasser verläßt den Kondensator durch das : Rohr 46 und gelangt in den Behälter 46¹. Aus ; eiern Behälter 46¹ geht das Wasser durch die mit Ventil versehene Rohrleitung 47 zu der Speisepumpe 43¹. Es wird alsdann durch die mit \^rentü versehene Rohrleitung 48¹ in den . Speisewasservorwärmer 48 gedrückt. Xachj dem das Wasser durch die Schlange in dem Vorwärmer gegangen ist, wird das Speisewasser durch das Rohr 49 nach dem Kessel oder den Kesseln gespeist, wobei es zuerst den oder die Rauchgasvorwärmer, falls diese verwendet werden, durchströmt und danach in den oder die Kessel gelangt. Der Speisewasservorwärmer 48 wird mit Überschußdampf aus dem Hauptsammeirohr 13 durch das Rohr 50 gespeist; das Ventil 51 in diesem Rohr hat die Form eines Entlastungsventils, das so eingestellt ist, daß Dampf aus der Leitung 13 in den Vorwärmer 48 strömt, wenn der Druck in der Hauptsammelleitung 13 eine : vorher bestimmte Höhe erreicht.
Wenn Dampf über das zum Betriebe der Anlage erforderliche Maß der Hauptleitung j 13 zugeführt wird, so wird dieser Überschuß ! an den Speisewasservorwärmer 48 abgegeben, ; so daß also die darin enthaltene Wärme der ■ Anlage wieder zugeführt wird. Das Wasser, das aus dem Dampf kondensiert, der in den \ Speisewasservorwärmer 48 geleitet wird, gelangt durch das Rohr 52 in den Behälter 58 und wird als Speisewasser verwendet.

Das konzentrierte Wasser, aus dem Dampf

entwickelt ist und das aus dem dritten Element 26 herausbefördert wird, fließt durch die Ventilleitung 53 zu der Pumpe 54) von wo aus es abgeblasen wird.

Um einen bestimmten Druck in der Hauptsammelleitung 13 aufrechtzuerhalten, wird bei Druckmangel Dampf aus dem Kessel durch das Rohr 14 zugeleitet, das mit dem Reduzierventil 15 ausgerüstet ist, wie bereits erwähnt. Dieses Reduzierventil ist so eingestellt, daß es bei einem niedrigeren Druck wirkt als das Regulierventil 51; es läßt keinen Dampf von dem Kessel in die Hauptsammelleitung eintreten, wenn der Druck nicht unter eine vorher festgelegte Grenze fällt.

Das destillierte Wasser und der Dampf von dem Kondensator 41 gehen durch das Rohr 55 zu der Vakuumpumpe 56, welche durch das Rohr 57 in den Sammelbehälter 58 entleert. Alle Ablaufrohre in der Anlage leiten irgendwie destilliertes Wasser, das sich durch Abscheiden oder Kondensation ergibt, in den Behälter, und zwar entweder durch besondere Rohre oder durch ein gemeinsames Rohr·. Der kondensierte Dampf aus den Kondensatoren der Dampfturbine oder anderen Hauptantriebmaschinen, der die Hauptquelle des Speisewassers darstellt, gelangt in den Behälter 58 durch das Rohr 60. Wo die Belastung der Anlage erheblich schwankt, kann eine größere Menge destilliertes Wasser zum Ausgleich von* Undichtigkeiten zu gewissen Zeiten schneller gewonnen werden als zu anderer Zeit. In diesem Falle kann ein Teil des Speisewassers dann aufbewahrt werden, wenn das Speisewasser schneller erzeugt wird, und das so aufgespeicherte Wasser kann in den Behälter 58 durch die Leitung 61 fließen, die mit einem Schwimmerventil versehen ist. Bisweilen muß Seewasser oder salzhaltiges Wasser zum Kondensieren des Dampfes im Kondensator 41 an Stelle von Speisewasser "verwendet werden. Dann wird das Seewasser mittels der Pumpe 62 durch die mit Ventil versehene Leitung 63 in den Kondensator 41 gepumpt, wobei das Ventil 64 in dem Rohr 44 geschlossen ist. Wenn Seewasser zum Kondensieren des größeren Teils der Dampfmenge verwendet wird, wird es nach Umlauf durch den Kondensator durch die mit Ventil versehene Leitung 65 abgeblasen.

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Abb. 2 ist ein Einspritzkondensator 66 an Stelle des Oberflächenkondensators zum Kondensieren des von dem dritten Element abgeblasenen Dampfes verwendet. Hierbei wird das Kondensat oder das destillierte Wasser aus dem dritten Element 26 durch das Rohr 40 mittels einer Vakuumpumpe abgezogen. Das konzentrierte Wasser gelangt zu der Pumpe 54 und kann danach ablaufen.

Das Kühlwasser für den Einspritzkondensator ist normalerweise das Speisewasser, ebenso wie bei Verwendung eines Oberflächenkondensators, und deshalb wird die gesamte Wärme, die in dem das dritte Element verlassenen Dampf enthalten ist, in derselben Weise dem Speisewasser wieder zugeführt wie bei Benutzung eines Oberflächenkondensators. Beim Inbetriebsetzen der Anlage mit einem Einspritzkondensator würde der Dampf aus dem dritten Element des Verdampfers mittels Salzwasser kondensiert werden und verlorengehen. Während dieses Anlassens würde die Menge des von der Anlage gelieferten destillierten Wassers dieselbe sein, als wenn das dritte Element fortfiele, d.h. dieselbe wie bei Erzeugung mit zwei Elementen. Es wird im allgemeinen erforderlich sein, um eine gewisse Menge destillierten Wassers aus der Vorrichtung mit einem Einspritzkondensator zu erzielen, der mit Salz- oder Seewasser zum Kondensieren des Dampfes des letzten Elements des Verdampfers betrieben wird, ein Element in dem Verdampfer mehr zu verwenden, als bei Benutzung eines Oberflächenkondensators nötig sein würde. Bis zu fünf Elemente können in dem' Verdampfer verwendet werden, und es läßt sich mehr destilliertes Wasser erzielen, als zur Verwendung als Ersatzwasser erforderlich ist. Der Überschuß an destilliertem Wasser kann aufgespeichert werden für den Notfall, wenn übermäßige Undichtigkeiten in den Kondensatoren auftreten, sowie zum Anlassen der Anlage usw. Falls der Verdampfer imstande ist, mehr destilliertes' Wasser als erforderlich zu erzeugen, kann seine Leistungsfähigkeit schnell vermindert werden, indem eine geringere Menge heißen Wassers oder Dampfes in dem Verdampfer eingelassen wird.

In Abb. 3 ist eine im allgemeinen gleiche Anlage wie in Abb. 1 dargestellt, die jedoch umsteuerbar ist. Einige der in Abb. 1 dargestellten Teile seind fortgefallen, andere abgeändert. Dieser dreistufige Verdampfer kann umgesteuert werden, so daß das erste Element als drittes arbeitet und umgekehrt. Zwei Oberflächenkondensatoren sind hier in Verbindung mit dem Verdampfer mit drei EIementen vorgesehen. Der Vorteil der Anordnung der Rohrleitung in der Weise, daß der Verdampfer umgesteuert werden kann, wie auch der Anordnung zweier Kondensatoren, liegt darin, daß diese Anordnung die Notwendigkeit der Außerbetriebsetzung vermeidet, falls Schwierigkeiten mit einem der Kondensatoren auftreten.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 3, in der die Einzelteile nach Abb. 1 mit denselben Zahlen bezeichnet sind, gelangt der Dampf, wenn der Verdampfer umgekehrt zu Abb. 1

benutzt wird, aus dem Behälter 18 durch das Ventil 67 in das Element 26, das jetzt das erste Element bildet; das Ventil 68 nach dem Element 24 ist geschlossen. Schwimmerventile 69 liegen auf der entgegengesetzten Seite des Elements im Vergleich zu der Lage des Schwimmerventils 36 der ersten Ausführung. Wenn 26 das erste, 25 das zweite und 24 das dritte Element ist, dann sind die Rohrleitungen von dem Schwimmerventil 36 geschlossen. Falls das Element 24 das erste, 25 das zweite und 26 das dritte werden soll, so werden die Ventile 69¹ in den Rohrleitungen von den Schwimmerventilen 69 geschlossen und die Ventile in den Rohrleitungen von den Schwimmerventilen 36 geöffnet. Anstatt Schwimmerventile an den gegenüberliegenden Seiten der Elemente anzubringen, kann ein einfaches Schwimmerventil bei jedem EIement Verwendung finden, wenn Ouerrohrverbindungen außerhalb der Elemente vorhanden sind.

Das in dem Behälter 18 vom Dampf abgeschiedene Wasser fließt durch das Rohr 22 und durch das Ventil 70 in das erste Element, wobei das Ventil 70 so eingestellt ist, daß es die richtige Wassermenge in das Element 26 einläßt.

Der in dem ersten Element kondensierte Dampf sammelt sich in Form von Wasser an, und wenn dieses Wasser eine gewisse Höhe in dem Element erreicht hat, fließt es durch das Schwimmerventil 69 in das zweite Element 25. Der Dampf, der von dem Wasser verdampft wird, das über die Rohre in dem Element 26 fließt, strömt durch die Rohrverbindung 71 nach dem zweiten Element. Die Wirkung des zweiten Elements 25 ist dieselbe wie die des ersten Elements 26, und die Wirkung des dritten Elements 24 ist dieselbe wie die des zweiten Elements 25. Der Dampf von dem dritten Element 24 gelangt in den Oberflächenkondensator 72 durch die Ventilverbindung y^, und der kondensierte Dampf aus dem dritten Element 24 gelangt in den Oberflächenkondensator J2. durch die Ventilverbindung 74. Das konzentrierte Wasser aus dem dritten Element 24 geht durch die Ventilverbindung 75 zu der Pumpe 54, die es abbläst. Das kondensierte Wasser des Kondensators 72 gelangt zu der Vakuumpumpe 56, die es in den Behälter 58 pumpt. Die Vorrichtung ist derart ausgebildet, daß entweder das Speisewasser zum Kondensieren des Dampfes in den Oberflächenkondensatoren 72 verwendet werden kann oder Seewasser in derselben Weise wie bei der in Abb. 1 dargestellten Anordnung.

In der ganzen Beschreibung und in den Ansprüchen werden, wenn von »Salzen« gesprachen wird, irgendwelche Fremdkörper verstandenI" der Ausdruck »Salze« ist also nicht in der engsten technischen Bedeutung zu verstehen.

Eine ganze Reihe von Abänderungen kann sowohl an der Kesselbauart, deren Abblasevorrichtung, den Einrichtungen für den Wärmeaustausch und zur Vermeidung von Wärmeverlusten aus dem Abblasewasser usw. vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Z. B. wenn das Speisewasser als Kühlwasser für den Kondensator zum Kondensieren des Dampfes der ersten Verdampferstufe benutzt wird, so kann es in den Kondensator eingeführt werden, bevor es in den Behälter 58 gelangt. Wiederum kann im Falle der Verwendung eines Zweistufeneconomisers das als Kühlwasser verwendete Speisewasser unmittelbar durch den Kondensator nach der Niederdruck- 8u stufe des Economisers oder der Economiser gedrückt werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι. Vorrichtung zur Ausnutzung der Wärme des abgelassenen Dampfkesselwassers, das in einem mehrstufigen Verdampfer als reines Destillat zur Speisung go des Kessels wiedergewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das als Speisewasser gewonnene Destillat, gegebenenfalls vermehrt durch Zusatzwasser, vor Eintritt in den Rauchgasvorwärmer (4) in einem Vorwärmer (48), der durch den Überschußdampf des abgelassenen Kesselwassers beheizt wird, und hinter dem Rauchgasvorwärmer (4) in einem unmittelbar von dem aus dem Kessel abgelassenen Kesselwasser beheizten Vorwärmer Cj) vorgewärmt wird.
2. 2. Vorrichtung zur Ausnutzung der Wärme des abgelassenen Dampfkesselwassers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem mehrstufigen Verdampfer als. Speisewasser gewonnene Destillat zum Betriebe von zwei Kondensatoren (41 und 72) vor Eintritt in den Vorwärmer (48) benutzt wird, von denen jeder an je einem Ende des mehrstufigen Verdampfers angeordnet ist, so daß die Reihenfolge der Stufen des Verdampfers gewechselt bzw. umgekehrt oder ein Teil der Verdampfer ausgeschaltet werden kann.

   Hierzu ι I i ■ -1; t Zeichnungen.