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Verfahren zur Erzeugung von Höchstdruckdampf. Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zur Erzeugung von Höchstdruckdampf, bei welchem das in einem offenen
Behälter nur wenig vorgewärmte Wasser innerhalb eines beheizten Rohrbündels bis
nahezu auf die Verdampfungstemperatur gebracht und einem Sammelraum zugeführt wird,
aus welchem es einem zweiten mit höherer Temperatur beheizten Rohrbündel derart
zugeführt wird, daß es nur an den Wänden der Rohre herunterrieselt, wobei der gebildete
Dampf im Innern des Rieselungsmantels zu dem Sammelraum der beiden Rohrgruppen steigt
und das Überschußwasser sich am Fuß des Verdampfungsbündels sammelt.
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Ein Kessel, der nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren arbeitet,
gestattet bei der Erzeugung von Höchstdruckdampf die Anwendung einer gewissen Wassermenge
als Puffer bei stark schwankender Belastung und gibt ferner die Möglichkeit, das
in der Verdampfungsrohrgruppe nicht verdampfte Überschußwasser
entweder
unmittelbar Verbrauchsstellen zuzuführen oder aber bei stark schwankenden Belastungen
zur Dampfbildung heranzuziehen.
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Hierzu wird bemerkt, daß die Vorwärmung des zu verdampfenden Wassers
im Kessel selbst sowie die Verdampfung durch Herabrieselung an den Innenwänden von
Rohren, die am äußeren Umfang beheizt sind, an sich bekannt ist, und daß die-Erfindung
nur in der Vereinigung der einzelnen Merkmale zu erblicken ist, als deren wichtigstes
die Speisung des Kessels mit einem Überschuß an Speisewasser angesehen wird.
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Auf der Zeichnung ist ein Kessel zur Ausführung des Verfahrens durch
Abb. i dargestellt, während Abb.2 ein Schaltungsschema für den Kessel in Verbindung
mit einer Krafterzeugungsanlage und Wärmespeichern zeigt.
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Der Kessel besteht zweckmäßig aus einem starkwandigen, nahezu kugelförmigen
Gefäß i, in welches die oberen Enden einer Rohrgruppe :2 münden, deren untere Enden
durch eine Ringkammer 3 verbunden sind. In die Ringkammer 3 führt ein Rohrstutzen
4, an welchen eine von einer Pumpe gespeiste Speiseleitung angeschlossen ist. Das
Speisewasser geht in der Rohrgruppe 2 nach oben und tritt in den Sammelraum i. Innerhalb
der Rohrgruppe 2 ist eine zweite Rohrgruppe 5 angeordnet, deren obere Enden in einen
geraden Teil 6 des Gefäßes i eingewalzt, während die unteren Enden in einer Ringkammer
7 befestigt sind. Die unteren Enden der Rohre 5 gehen jedoch von der Seite radial
in die Ringkammer 7, um die Ringkammer gegen die unmittelbare Wirkung des Heizmittels
schützen zu können. Die oberen Enden der Rohre haben erweiterte Einwalzstellen und
endigen nur wenig über dem geraden Teil 6. In die erweiterten Einwalzstellen
sind besondere Rohre 8 eingesetzt, die durch Rippen oder Stege g so in der Einwalzstelle
gehalten werden, daß ein Ringspalt'io entsteht, wobei die .unteren Enden der Rohre
8 einen Durchgang ii frei lassen, durch welchen das in dein Sammelraum i befindliche
Wasser austreten und an den Innenwänden der Rohre 5 herabrieseln kann. Die -Rohre
S sind nach oben so weit über den höchsten Wasserstand des Sammelraumes i geführt,
daß in keinem Falle Wasser von hier in die Rohre 5 eintreten kann. Der Durchgang
i i kann in irgendeiner beliebigen Weise veränderlich gemacht werden, um die Menge
des durchtretenden Wassers regulieren zu können. Der in den Sammelraum i aus den
Rohren 8 austretende Dampf kann unmittelbar als Frischdampf benutzt werden, oder
er kann durch eine besondere Überhitzeranordnung geleitet werden, die so bemessen
sein kann, daß sie den Dampf nur gut trocknet oder stark überhitzt. Zu diesem Zweck
besitzt das Gefäß i in der Mitte einen nach unten ragenden Kegel 12, an welchen
sich, in das Gefäß i ragend, ein Mantel 13 anschließt, der ebenfalls weit über den
höchsten Wasserstand geführt ist. In diesen Mantel 13 und den Kegel 12 ragt ein
Rohr 14, das unten offen ist und oben an einen Dampfentnahmestutzen 15 angeschlossen
wird. In dem -Ringraum zwischen Kegel 12 und Rohr 14 sind zweckmäßig Spiralwände
16 vorgesehen, welche den von oben in den Ringraum eintretenden Dampf in drehende
Bewegung versetzen und in innige Berührung mit dem von außen beheizten Kegel 12
bringen.
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Um die äußere Rohrreihe 2 ist ein offenes Wassergefäß 17 angeordnet,
das als Kesselmantel und als Vorwärmer für das Speisewasser dient.
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Die Beheizung des Kessels erfolgt am zweckmäßigsten durch Gas-, C51-
oder Kohlenstaubfeuerung von der Verbrennungskammer 18 aus. Die Heizgase treten
in der Mitte des Kessels ein, umspülen den Kessel 12 und die Rohre 5. Durch eine
um die Rohre 5 gelagerte Leitwand ig werden sie zusammengehalten und dann außen
an der Rohrgruppe 2 nach unten geführt. Um die Rohre 2 ist eine zweite Wand 2o gelegt,
die die Führung der Heizgase nach oben vornimmt, so daß die letzteren das Gefäß
17 von innen beheizen. Von hier treten die Heizgase durch eine Anzahl Rohre 21 nach
dem Fuchs 22 aus, wobei die Rohre 21 ebenfalls zur Beheizung des Speisewassers herangezogen
werden.
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Die Wirkungsweise des Kessels ist folgende: DAs_ in dem Cxefäb_ i7
.befindliche Wasser wird mittels einer Speisepumpe der Rinb kammer 23 zugeführt
und steigt in den Rohren 2 nach oben. Auf diesem Wege wird es nahezu auf Dampftemperatur
erhitzt und gelangt in den Sammelraum i. Von hier rieselt es durch den Durchgang
i i in die Rohre 5 in einer dünnen Schicht und wird verdampft. Der Dampf steigt
in dem vom Wasser frei bleibenden Kern nach oben und tritt durch die Rohre 8 in
den Sammelraum i oberhalb des Wassers aus. Der Dampf geht von hier durch den Kegel
12 und Rohr 14 zu dem Dampfentnahmestutzen 15.
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Die Speisewassermenge, welche der Ringkammer 3 zugeführt wird, wird
etwas größer bemessen, als der verlangten Dampfleistung entspricht, so daß den Rohren
5 ein gew.@sser Überschuß an Wasser zugeführt wird,' den diese nicht verdampfen
können. Dieser Überscbuß hat vollkommene Dampftemperatur
und sammelt
sich in der Kammer 7 und dem unteren Teil der Rohre 5. Von hier kann der Überschuß
durch einen besonderen Stutzen 23 entnommen werden und als Heizmittel für das Speisewasser
oder auch zum Verbrauch dem Betriebe zugeführt werden. Dieser Überschuß wirkt auch
als Polster bei stark schwankender Belastung des Kessels. Steigt die Kesselbelastung,
so sinkt der Druck ein wenig, und damit wird dieses Überschußwasser sofort in Dampf
verwandelt, der den erforderlichen Mehrbedarf liefert, ohne daß die Speisung sofort
verstärkt «-erden muß. Da es ferner nicht auf den Wasserstand im Gefäß i ankommt,
so kann auch dieses Wasser zur stärkeren Dampfbildung herangezogen werden. Die Regelung
der Wasserzufuhr erfolgt am zweckmäßigsten nach dem Dampfverbrauch, der in irgendeiner
bekannten Weise gemessen werden kann.
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Ein derartiger Kessel wird zweckmäßig etwa nach dem in Abb.2 dargestellten
Schaltungsschema angewandt. Von dem Kesselstutzen 15 geht der Dampf durch eine Leitung
24 zu der Kraftmaschine 25, die ihren Abdampf in bekannter Weise einem Mitteldruckspeicherkessel
26 zuführt. Das Oberschußwasser wird unter Vermittlung eines Regelventils 27 einer
Leitung 28 zugeführt, die mit dem Wasserraum der Speicherkessel 26 in Verbindung
steht. Von der Leitung 28 ist eine Leitung 29 abgezweigt, welche zu einer Schlange
3o des Vorwärmers 31 führt. Die Leitung 29 kann durch ein Ventil 32 und die Leitung
28 vor dem Speicher 26 durch ein Ventil 33 abgesperrt werden. Der Kessel i wird
mittels der Speisepumpe 3.1 gespeist, wobei die Wassermenge durch das Ventil 35
von Hand oder selbsttätig geregelt werden kann. Es kann auch der Dampf aus dem Kessel
i durch ein Überströmventil 36, welches schwächer belastet ist als das Sicherheitsventil;
und die Leitung 37 in der gleichen Weise wie das f,lberschußwasser dem Mitteldruckspeicher
26 zugeführt werden. Aus dem Mitteldruckspeicher 26 kann auch Dampf durch ein Überströmventil
38 einem Niederdruckspeicher 39 zugeführt werden, der seinerseits sowohl Niederdruckdampf
durch die Leitung 40 oder Warmwasser durch die Leitung ,41 abgeben kann.
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Die Speisung der Speicherkessel 26 und 39 mit vorb wärmtem Wasser
kann auch durch eine Pumpe 42 und Leitung 43 erfolgen.