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Verfahren zur mittelbaren Erzeugung von hochgespanntem Dampf Die Erfindung
betrifft eine Weiterausbildung des Verfahrens nach dein Hauptpatent zur mittelbaren
Erzeugung von hochgespanntem Dampf durch Abgabe der Wärme eines in einer geschlossenen
Leitung umlaufenden Wärmeträgers an das Wasser des Betriebskessels. Bei einem Verfahren
dieser Art zur mittelbaren Erzeugung von hochgespanntem Dampf, bei welchem der Wärmeträger
beim Eintritt in den oder die Heizkörper des Betriebskessels Dampfform hat, um während
der Wärmeabgabe in den flüssigen Zustand durch Kondensation überzugehen, ist es
für den gesicherten Betrieb einer nach diesem Verfahren arbeitenden Dampferzeugungsänlage
von wesentlicher Bedeutung, daß aus dem-. Verd@ampfungsteil nur reiner Dampf in
den Heizkörper gelangt und kein Wasser mitgeführt wird. Zu diesem Zwecke läßt man
bei dem Verfahren des Hauptpatentes den als Wärmeträger dienenden Dampf in den Heizkörper
in trocken gesättigtem Zustand eintreten, wodurch besonders günstige Bedingungen
hinsichtlich des Wärmeüberganges geschaffen werden, indem der Wärmeaustausch an
das Betriebskesselwasser durch sich niederschlagenden, gesÄttigten Dampf erfolgt
und bei Drücken, die zwar verhältnismäßig hoch sind, aber noch wesentlich unterhalb
des kritischen Druckes liegen, der Wärmeaustausch zwischen gesättigtem Dampf und
Wasser durch -eine Wandung bei gleichem Temperaturunterschied um ein Mehrfaches
größer ist als bei Überhitztem Dampf.
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Um dieses Verfahren bezüglich einer günstigen mittelbaren Gewinnung
besonders hochgespannten Betriebsdampfes bei gesichertem Wärmeträgerumlauf ohne
Anwendung einer Umlaufpumpe zu vervollkommnen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung
bei Steigerung des Druckes in der geschlossenen Wärmeträgerumlaufleitung bis zum
kritischen Druck und darüber der als Wärmeträger dienende Dampf der Wirkung der
Heizgase so lange ausgesetzt, daß er in überhitztem Zustand in den oder die Heizkörper
des Betriebskessels
gelangt. Der beheizte Teil des geschlossenen
Umlaufsystems, d. h. die der Außenbeheizung ausgesetzten Rohrschlangen, bilden in
diesem Fall mit ihren untersten Windungen den Vorwärmer, welcher das Kondensat des
Wärmeträgers von der Temperatur des Betriebsdampfes auf die kritische Temperatur
- bei Wasser 374° - bringt, bei der sich unter dem kritischen Druck die Umwandlung
aus der Flüssigkeit in Dampf in bekannter Weise ohne Sieden vollzieht. Die obersten,
durch die Damp:ferzeugungsschlangen geschützten Windungen der Heizschlangen bilden
den Überhitzer, der dem Dampf eine ausgiebige Überhitzungswärme zuführt. Soll beispielsweise
in dem. Betriebskessel Betriebsdampf von ioo Atm. erzeugt werden, welchem Druck
eine Temperatur von etwa 31o° entspricht, so tritt bei destilliertem Wasser als
Wärmeträger das Kondensat mit etwa 32o° unten in die beheizte Schlange ein und wird
in deren unteren Windungen auf 374° gebracht, bei welcher Temperatur unter dem in
dem Umlaufsystem herrschenden Druck von 225 Atrn. oder darüber die Umwandlung zunächst
in gesättigten Dampf erfolgt, der dann in den oberen Windungen auf etwa 45o° überhitzt
wird, so daß vollkommene Sicherheit besteht, daß in das oder die Heizelemente, die
im Wasser des-Betriebskessels liegen, kein Wasser mitgerissen wird. Beim Wärmeaustausch
gibt zunächst der Heizdampf seine Überhitzungswärme von im Beispielsfalle etwa 17o
kcallkg an das Betriebskesselwasser ab, um dann noch die gesamte dem Temperaturunterschied
von 374° und 32o° entsprechende Flüssigkeitswärme, das sind ebenfalls etwa
170 kcallkg an das Betriebskessel,v#Tasser abzugeben. Hierbei ist der Unterschied
des spezifischen Gewichtes der Kondensatwassersäule von 32o° und des in der Verdampferschlange
befindlichen Inhaltes, bestehend aus höher erhitzter, Wasser, der Wasserdampfemulsion
und dem hochüberhitzten Dampf, völlig ausreichend, um die geringe in Umlauf zu setzende
Wärmeträgermenge ohne Zuhilfenahme einer Pumpe in genügendem: Maße umzuwälzen. Daß,
beim Anfang des Wärmeaustausches zunächst der Wärmeaustausch nicht zwischen Sattdampf
und Wasser, sondern zwischen Heißdampf und Wasser erfolgt, ist deshalb kein Nachteil,
weil einmal die Temperaturdifferenz hier eine sehr hohe ist und ferner, weil sieh
gezeigt hat, daB, je mehr sich der Druck dem kritischen Druck nähert bzw. noch über
diesen hinausgeht, um so mehr sich der Unterschied zwischen dem Wärmeaustauschvermögen
zwischen Heißdampf und Sattdampf verringert.
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Die Zeichnung zeigt sinnbildlich eine Antage im Längsschnitt zur Durchführung
des Verfahrens zur Erzeugung von Betriebsdampf von höherer Spannung als nach dem
des Hauptpatentes. A ist der erste Heizgaszug des Kessels, B der zweite und
E der Barüberliegende, der Auflenbeheizung entzogene Betriebskessel. Beginnt man
bei der Betrachtung des Wärmeträgerumlaufs an der Austrittsstelle aus dem Betriebskessel,
so bezeichnet i die Fallrohre für das Wärmeträgerkondensat, welches dann durch eine
Verbindungsleitung 2 in den unteren Teil der im Feuerraum liegenden beheizten Schlangen
3 tritt. In deren unteren Windungen erfolgt die Vorwärmung auf die kritische Temperatur
von 374° und bei dieser darauffolgend die Umwandlung in gesättigten Dampf ohne Sieden
und in den oberen Windungen dann die Überhitzung um etwa 5o bis ioo° über die kritische
Temperatur. Durch eine Anschlußleitung 4 tritt der überhitzte, unter dem kritischen
Druck (im Fall von Wasser als Wärmeträger 225 Atm.) oder Barüberstehende Heizdampf
in das oder die Heizelemente 5, um sich in diesen nach Abgabe seiner Überhitzungswärme
bei einer Temperatur von 374° niederzuschlagen und sich auf etwa 32o° abzukühlen,
um mit dieser Temperatur in die Heizschlange 3 wieder einzutreten. Das Speisewasser
für den Betriebskessel E wird durch: eine nicht dargestellte Speisepumpe dem im
zweiten Heizgaszug liegenden Vorwärmer g zugeführt, aus dem es durch eine Leitung
io in den Betriebskessel gelangt, während der erzeugte Betriebsdampf durch eine
Leitung6 in den ebenfalls im- zweiten Heizgaszug liegenden Überhitzer 7 und aus
diesem durch eine Leitung 8 zur Maschine geht.
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Wenn oben von einer Steigerung des Drukkes. in der geschlossenen Wärmeträgerumlaufleitungbis
zum kritischen Druck und darüber die Rede ist, so ist darunter nicht eine genaue
Zahl, bei Wasser also genau 22'4,2 Atm., zu verstehen, sondern es ist annäherungsweise
der kritische Druck gemeint. Es können also auch einige Atmosphären weniger sein,
beiWasser beispielsweise 22oAtm., da einerseits die genaue Zahl für die meisten
Flüssigkeiten, die als Wärmeträger in Frage kommen, nicht mit Sicherheit feststeht
und andererseits bei einem geringen Darunterbleiben unter dem kritischen Druck der
dann eintretende Siedevorgang verhältnismäßig gering ist und das hierbei etwa noch
verbleibende und mitgerissene Wasser in dem vorgesehenen Überhitzer verdampft wird,
ehe es in die Heizelemente gelangen kann. Selbstverständlich wird man bestrebt sein,
nach Möglichkeit den Druck in dem Umlaufsystem auf über 225 Atm. zu halten.