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Anlage zur Rückgewinnung der Wärme stillgesetzter Kessel. Die Erfindung
stellt eine Vervollständigung der Anlage zur Rückgewinnung der Wärme nach dem Hauptpatent
dar. Da der Wärmeanfall durch stillgesetzte Kessel sehr starken Schwankungen unterworfen
ist, weil beispielsweise in einer Lokomotivwerkstatt die Lokomotiven sehr unregelmäßig
einlaufen, und weil anderseits auch große Schwankungen in der Wärmeentnahme vorlieg
en, denn diese Wärmeentnahme ist nicht nur abhängig von der Außentemperatur, sondern
auch vom Wärmebedarf der einzelnen Anlagen, wie Badeeinrichtungen, Abkochanlagen
u. d-1., so ist es notwendig, die Anlage zur Rückgewinnung der Wärme noch weiterhin
so zu vervollständigen, daß jede Wärmemenge nutzbar verwendet werden kann. Gegebenenfalls
wird sie zunächst in irgendeiner Form aufgespeichert, um dann späterhin weiterverbraucht
zu werden. Das gilt insbesondere auch für die aus dem Kesselwasser zu entnehmende
Wärme.
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Es soll daher gemäß der Erfindung das Wasser aus den feuerlosen Kesseln
einer Abwärmeverwertungsanlage zugeführt werden, die aus einem unteren Gefäß besteht,
in welches das abzulassende Kesselwasser zunächst eintritt. Das Wasser gibt dabei
seine Wärme an eine Schlange für Frischwasser ab, welche mit einem oberen, unter
Druck stehenden Gefäß verbunden ist: In dieses Gefäß tritt also das vorgewärmte
Frischwasser über und wird hier durch Wasser oder Dampf weiter erwärmt. Beide Gefäße
sind durch eine Umlaufleitung verbunden, so daß der Umlauf ohne Pumpe zwangläufig
erfolgt.
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Es wird aber nicht in allen Fällen möglich sein, in dem erstgenannten
Gefäß die Wärme des Schmutzwassers vollständig auszunutzen, weil die Temperaturunterschiede
zwischen Frischwasser und Schmutzwasser in dem Gefäß nicht hoch genug sind. Es wird
deshalb hinter diesen Behälter noch eine zirkulationsfreie Wärmeaustauschvorrichtung
geschaltet, durch welche das Schmutzwasser in der einen Richtung abfließt, während
das Frischwasser, selbstverständlich getrennt, sich in entgegengesetzter Richtung
bewegt. Diese zirkulationsfreie Wärmeaustauschvorrichtung kann dann so lang bemessen
werden, daß das Schmutzwasser in der Lage ist, fast seine ganze Wärme im Gegenstrom
an das- Frischwasser abzugeben, so daß das Schmutzwasser die Anlage mit einer Temperatur
verläßt, die nur einige Grade über der Eintrittstemperatur des Frischwassers liegt.
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Das Frischwasser durchströmt also zunächst die zirkulationsfreie Wärmeaustauschvorrichtung,
dann den Schmutzwasserbehälter und gelangt nun in den Warmwasserbereiter. In diesem
Warmwasserbereiter wird eine weitere Erhöhung der Temperatur des Frischwassers
durch
die Zuführung von Dampf oder heißem Wasser erzielt. Das heiße Wasser wird dabei
zweckmäßig aus dem Dampfspeicher entnommen. Es wird also der Warmwasserbereiter
etwa mit einer Heizschlange versehen, welche mit dem Wasserinhalt des Wärmespeichers
in Verbindung steht.
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Das hat den Vorteil, daß, wenn die Dampfzuführung zum Wärmespeicher
größer ist als die Entnahme an Wärme, die .überschießende Wärme in dem Wasser aufgespeichert
wird und durch die Zirkulation.seinrichtung an den Warmwasserspeicher abgegeben
wird.
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Im allgemeinen soll die Erwärmung des Frischwassers durch den niedriggespannten
Dampf aus den Lokomotiven erfolgen. Es kann aber auch hier der Fall eintreten, daß
die Dampfabgabe zu gering ist, um das Frischwasser auf die genügende Temperatur
zu bringen. Es wird daher die Heizschlange im Warmwasserbereiter außerdem an die
Hochdruckkesselanlage angeschlossen, selbstverständlich unter Einschaltung von Reduzierventilen,
so daß auch Frischdampf zugeführt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, durch
die verschiedenartigsten Schaltungen je nach den im Augenblick vorliegenden Wärmeverhältnissen
die Wärme in elastischer Weise in der Anlage aufzunehmen und nach Bedarf wieder
abzugeben.
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Es ist natürlich dabei zweckmäßig, die Änderungen in den Schaltungen
möglichst selbsttätig vorzunehmen, um die Anlage von der Handbedienung soweit wie
angängig unabhängig zu machen. Es wird deshalb am Ende der zirkulationsfreien Wärmeaustauschvorrichtung,
da also, wo das Schmutzwasser abfließt, ein selbsttätiger Regler eingeschaltet,
welcher den Ablauf des Abwassers auf eine bestimmte Abflußtemperatur einstellt,
so daß auch Gewähr für möglichst vollständige Wärmeausnutzung gegeben ist.
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Weiterhin wird aber auch in den Schmutzwasserbehälter ein Durchflußregler
für das Frischwasser eingeschaltet,. welcher die Wärmeüberführung aus dem Schmutzwasser
an das Reinwasser derart regelt, daß der Wärmeübergang beliebig verlängert oder
verkürzt werden kann, oder indem man den Regler auf eine bestimmte Temperatur :einstellt.
Wird diese Temperatur unterschritten, so- schließt unter Umständen der Regler die
Frischwass,erzufuhr ab, und das Frischwasser geht dann unmittelbar zu dem Warmwasserbereiter.
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Die Wärmeausnutzung von stillgelegten Kesseln. wird hauptsächlich
in Lokomotivreparatur- und Betriebswerkstätten in Frage kommen. Die Schaltung wird
in dem Fall so ausgeführt, daß das erwärmte Frischwasser den anzuwärmenden Lokomotivkesseln
entweder unmittelbar zugeführt wird durch den Druck des Wasserturmes, unter den
das Frischwasser gesetzt wird, oder indem man das Frischwasser durch eine Spritzpumpe
den Lokomotiven. zuführt. Das Kondensat aus den verschiedenen, mit Dampf beheizten
Verbrauchsstellen kann auch den Lokomotivkesseln zugeführt werden, oder es wird
in die feststehende Hochdruckkesselanlage durch eine Speisepumpe gedrückt.
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Der Rohrschaltplan stellt eine Abwärmeverwertungs- und Kraftgewinnungsanlage
einer Lokomotivwerkstatt dar, und zwar sind die Hochdruckdampfleitungen durch Doppellinien,
die Niederdruckleitungen durch strichpunktierte, die Schmutzwasserleitungen durch
volle und die Kondensatleitungen durch gestrichelte Linien dargestellt.
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Die in die Werkstatt einlaufenden Lokomotiven- i werden zunächst an
die Dampfleitung a angeschlossen. Der hochgespannte Dampf strömt durch die Leitung
z der Turbine 3 zu. Der Abdampf aus der Turbine geht durch die Leitung 4 zu den
Heizungsanlagen 5. Die Turbine ist mit einer Dynamomaschine 6 gekuppelt, die durch
die Leitung 7 auf das Hausnetz 8 arbeitet, welches außerdem an die Speiseleitung
io, beispielsweiseeiner überlandzentrale, angeschlossen ist. In die Leitungen 7
und i o "d Zähler i i und 12 eingeschaltet.
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Der Dampf aus den Lokomotivkesseln kann auch durch die Leitung 13
in den Dampfspeicher 14 gelangen, um dann von hier aus durch die Leitung 13a der
Turbine zuzuströmen. Durch Einschaltung des Dampfspeichers werden größere Druck-
und Mengenschwankungen ausgeglichen, so daß die Turbine mit einer konstanten Spannung
arbeitet. Würde der Dampfspeicher fehlen, so hätte die Turbine .alle Schwankungen,
die in b.ezug auf Dampfdruck und Dampfmenge bei dem zeitlich sehr unregelmäßigen
Aufkommen . der Lokomotiven entstehen, aufzunehmen. Die erzeugte elektrische Leistung
wird in Abhängigkeit von der jeweils benötigten Abdampfmenge, mithin also in Abhängigkeit
von dem Dampfbedarf der Heizung und Warmwasserbereitunggebracht. Verwendet wird
eine Turbine, , die bei stets gleichbleibender Umdrehungszahl für schwankende Zudampfdrücke
und Zusatzmengen gebaut ist. Der Regler der Turbine, die im übrigen nicht Gegenstand
der Erfindung ist, kann für verschieden hohe Gegendrücke eingestellt werden.
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Sobald der Dampfdruck in einer der gleichzeitig oder nacheinander
abzudampfenden Lokomotiven bis zu einer bestimmten Grenze gesunken ist, wird die
Dampfleitung a dieser Lokomotive geschlossen. Gleichzeitig wird die Dampfleitung
15, die zur Entnahme des Dampfes geringerer Spannung bis herunter zu etwa
o,
i atü dient, geöffnet. Durch 'die Leitung 15 geht der Dampf sinkender Spannung in
den Warmwasserbereiter 16 bzw. in eine in diesem Warmwasserbereiter eingebaute Heizschlange,
die zur indirekten Wassererwähnung dient. Der Dampf kann aber auch unter Einschaltung
eines Reduzierapparates 12V1 für Raumheizungszwecke Verwendung finden. Ein zweiter
Reduzierapparat RV. dient zur Entnahme und Druckverminderung aus dem Dampfspeicher
14.
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Der Warmwasserbereiter 16 kann auch mit Abdampf beheizt werden. Zu
diesem Zweck wird von der Auspuffleitung 4 abzweigend eine Leitung 18 zu einer besonderen
Heizschlalige, die in den Behälter 16 eingebaut ist, geführt. Um den Behälter auch
von dem Dampfspeicher aus beheizen zu können, wird eine Verbindungsleitung zwischen
dieser Heizschlange und dem Dampfverteiler 5a hergestellt.
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Eine weitere Möglichkeit zur Wassererwärmung besteht in der Einschaltung
der Wanmwasserheizschlange zwischen Warenwasserspeicher 16 und Dampfspeicher 14.
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Das erzeugte heiße Wasser wird durch die Leitung ig den Verbrauchsstellen
zugeführt, oder es gelangt durch die Leitung 2o unter dem Druck des Wasserturmes
in die Füllleitung der Lokomotive i. Eine Umschaltung gestattet es, das erwärmte
Wasser der Spritzpumpe 4o zuzuführen, um die Lokomotiven mit ihrer Hilfe schneller
füllen zu können.
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Das aus dem Lokomotivkessel i anfallende heiße, aber stark verunreinigte
Kesselwasser fließt durch die Entleerungsleitung 23 und einen Schlammfänger 3o in
einen offenen Behälter 2:1. Dieser Behälter ist als Wärmeaustauscher durchgebildet.
Das eintretende Frischwasser, das erwärmt schließlich zum Füllen der Lokomotiven
Verwendung finden soll, wird durch eine Heizschlange, die in den unteren Teil des
Behälters 24 eingebaut ist, geleitet. Das kalte Wasser entzieht dem abgelassenen
heißen Kesselwasser Wärme und tritt dann unter Druck durch die Leitung 32 in den
geschlossenen Behälter 16 ein. Hier erfolgt die Nachwännung auf etwa go° und höher
entsprechend dem Druck des kalten Wassers durch die oben beschriebenen Dampf- und
Wasserheizschlangen. Da am Boden des Behälters 16 lagernde kältere Wasser sinkt
durch die Leitung ; i nach unten, durchfließt die Heizschlange des Behälters 24
und steigt schließlich durch die Leitung 32 wieder in den Behälter 16. Da bei Auswaschanlagen
das zum Spritzen zu verwendende Wasser nicht unter 5o° abgekühlt werden darf, wird
ein Regler eingeschaltet, der den Kaltwasser- und Zirkulationswasserdurchfluß durch
die Heizschlange im Behälter 24 regelt. Sinkt die Temperatur darin unter 5o°, so
schließt der Regler den Durchgang ab. Das kalte Wasser steigt dann durch die Leitung
-,i direkt in den Behälter 16. Tritt eine Stockung in der Mrasserentnahme bei unverändert
fortschreitender Erwärmung ein, so erfolgt Druckentlastung durch das in die Kaltwasserleitung
eingeschaltete Sicherheitsventil SV.
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Das in dem Behälter 24 verbleibende Wasser, das bei dem Vorhandensein
von Auswaschanlagen auf 5o°, bei dem Fehlen derartiger Anlagen auf etwa 2o° abzukühlen
ist, fließt schließlich durch die Entleerungsleitung 33 einer Wärmeaustauschvorrichtung
34 zu. Der W asserabfluß wird durch den Regler R; eingestellt. Dieser Regler öffnet
den Wasserabfluß bei einer Temperatur von beispielsweise 20°. Die Wärmeaustauschvorrichtung
arbeitet nach dem reinen Gegenstromprinzip, d. h. das Wasser zirkuliert nicht darin.
Die Wasseranwärmung und somit eine möglichst restlose Rückgewinnung der Wärme aus
dem abzulassenden Wasser ist auf diese Weise sichergestellt.
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Da der Dampfbedarf der Heizungsanlage in den kalten Wintermonaten
sehr stark schwankt und häufig größer ist, als die einkommenden Lokomotiven hergeben,
so muß eine besondere Heizkesselanlage 25 vorgesehen werden. Von dieser Heizke.sselanlage
geht Dampf hoher Spannung (etwa i o atü) durch die Leitung 2 6 in die Turbine 3
und schließlich von hier aus durch die Leitung 4 als Abdampf in die Heizungsanlage.
Die Turbine wird, wie schon gesagt, für verschieden hohe Dampfdrücke eingerichtet.
In erster Linie soll aber der den Lokomotiven entnommene Dampf verwendet werden.
Die fehlende Dampfmenge soll von der Kesselanlage 25 selbsttätig zugeführt werden.
Zu diesem Zweck wird an der Verbindungsstelle der Leitungen 2 und 26 eine selbsttätig
wirkende Umsteuerungsvorrichtung 27, 28, 29 eingebaut: Diese Vorrichtung bewirkt,
daß in erster Linie der in der Leitung 2 aufkommende Dampf der Turbine zugeleitet
wird. Sinkt die Dampfspannung in dieser Leitung unter eine bestimmte Grenze, so
erfolgt Umsteuerung, und es strömt Dampf aus der Leitung 26 in die Turbine 3 ein,
während die Leitung 2 geschlossen ist. Steigt der Dampf in der Leitung 2 wieder
auf eine bestimmte Höhe, so erfolgt erneut Umsteuerung, und es ist dann die Leitung
2 6 geschlossen, während die Leitung 2 geöffnet ist. Kleinere Schwankungen, die
während der Umsteuerung auftreten, gleicht der Dampfspeicher 14 aus.
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Um die angeschlossenen Heizungs- und Warmwasserbereitungsanlagen bei
Stillstand der Abdampfverwertung betreiben zu können, wird eine Leitung 36 mit Reduzierventil
RV, abzweigend von der Kesselanlage 25, hergestellt. Durch diese Leitung strömt
Dampf
geringerer Spannung in die verschiedenen Verbrauchsleitungen
ein.
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Damit die mit heißem Wasser gefüllten Lokomotiven in hohem Maße betriebsbereit
werden, noch bevor die Feuer in Gang gebracht sind, können die Kessel durch die
Leitung 37 etwa vom Speicher 14 aus aufgedampft werden. Es ist das etwa eine Umkehrung
des Vorgangs beim Abdampfen der Lokomotiven. Der hochgespannte Dampf wird entweder
der Dampfleitung 2 :oder dem Dampfspeicher @entnommen und durch :einen tiefliegenden
Anschluß in die mit Wasser gefüllten Lokomotiven eingeführt. Das etwa 95° warme
Kesselwasser absorbiert große Dampfmengen. Das Aufdampfen wird fortgesetzt, bis
etwa der Druck im Kessel auf etwa 3 bis 4 Atm. (dem in den Leitungen 2 bzw. Speicher
14 zur Verfügung stehenden Dampf entsprechend) gebracht ist. Die Kondensate aus
-sämtlichen Anlagen (Heizung und Warmwasserbereitung, Dampfspeicher) werden einem
tiefstehenden Sammelbehälter 17 zugeleitet. Eine Kesselspeisepumpe 41 fördert das
heiße Kondensat durch den Economiser 38 in die Kesselanlage 25. Die überfüssigen
Kondensatmengen werden durch die Kondensatpumpe 42 in die Füllwasserleitung der
Lokomotiven und somit in die Lokomotiven selbst gefördert. Die Abwässer werden durch
die Leitung 43 aus der Anlage entfernt, während das Frischwasser z. B. vom Wasserturm
durch die Leitung 44 zufließt.