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Hochdruckdampferzeuger mit einer Lösung als Wärmeträger Zur Erzeugung
von Dampf hoher Spannung hat man bereits vorgeschlagen, statt rauchgasbeheizter
Kessel mittelbar beheizte Dampferzeuger zu verwenden. Dieses Verfahren hat den Vorteil,
daß die Rohre des Hochdruckdampferzeugers nicht mit den Rauchgasen und somit nicht
mit zu -hohen Temperaturen in Berührung kommen, wodurch die Gefahr des Reißens der
Rohre, insbesondere an den Stellen, an welchen sich Kesselstein angesetzt hat, wesentlich
vermindert wird. Dem zu verdampfenden hochgespannten Wasser wird bei dem geschilderten
Verfahren die Wärme mit Hilfe eines Wärmeträgers zugeführt, welcher geringeren Druck
besitzt und deswegen ohne Gefahr in einem rauchgasbeheizten - Kessel erhitzt werden
kann.
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Als Wärmeträger hat man versucht, hochsiedende Stoffe, wie Paraffin,
Naphthalin o. dgl., zu verwenden. Diese Stoffe wurden in rauchgasbeheizten Kesseln
verdampft und gaben die hierbei aufgenommene Wärme bei der Erzeugung des Hochdruckdampfes
in einer Wärmeaustauschvorrichtung wieder ab, indem sie dabei kondensierten. Hierbei
ergab sich aber der Nachteil, daß die genannten Stoffe sich bei den hohen Temperaturen
zersetzten und damit den weiteren Betrieb unmöglich machten. Man hat auch schon
daran gedacht, Metalle als Wärmeträger zu verwenden. Die spezifische Wärme dieser
Stoffe ist indessen meist gering, wodurch sich sehr hohe Umwälzungen ergeben und
die ganze Anlage schwerfällig ausfällt. Auch mit diesen Stoffen wurden somit keine
besseren Resultate erzielt.
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Man hat ferner auch schon vorgeschlagen, als Wärmeträger Lösungen
zu verwenden. Die auf diesem Gebiete gemachten Versuche zielen dahin, die Lösung
in einem Kessel bei Wärmezufuhr in ihre Bestandteile zu zerlegen, diese Bestandteile,
also den in der Lösung enthaltenen Stoff und das Lösungsmittel aus dem Kessel getrennt
abzuführen und einem Wärmeaustauscher zuzuleiten, dessen mittlere Temperaturhöhe
unter der des Kessels liegt. Unter Einwirkung der kühleren Temperatur vereinigt
sich dann wieder der Stoff und das Lösungsmittel, wobei die frei werdende Wärmemenge
zur Verdampfung des Wassers hohen Drucks dient.
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Der Vorteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß man als Lösungsmittel
und als zu lösenden Stoff wärmebeständige Substanzen verwenden kann. Das geschilderte
Verfahren konnte sich aber deswegen nicht durchsetzen, weil es Schwierigkeiten bereitet,
bei der Verdampfung Lösungsmittel und gelösten Stoff voneinander zu trennen. Die
Ausdampfflächen
von Lösungen sind nämlich im Verhältnis zu den Ausdampfflächen
bei reinem Wasser so groß, daß man praktisch unmöglich große Oberkessel erhält.
Bereits vorhandene und bisher mit Wasser betriebene Kessel auf den Betrieb mit Lösungen
umzustellen, ist daher gänzlich ausgeschlossen.
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Durch die nachstehend beschriebene Erfindung sollen die Nachteile
vermieden werden, die bisher bei mittelbar beheizten Hochdruckkesseln aufgetreten
sind, welche mit einer Lösung als Wärmeträger betrieben wurden. Zu diesem Zwecke
wird vorgeschlagen, daß aus dem Kessel, in welchem die Wärmezufuhr an die Lösung
erfolgt, ein Gemisch aus Dampf und konzentrierter Lösung entnommen wird, daß in
einem an den Kessel sich anschließenden Überhitzer die Spaltung der Lösung weiter
betrieben wird und daß der Stoff und die Lösung, beide hoch erhitzt, in den Hochdruckdampferzeuger
gelangen, ü welchem sie sich unter Wärmeabgabe wieder vereinigen. Der Hochdruckdampf
wird hierbei auf mittelbarem Wege erstens durch die dem Stoff und dem Lösungsmittel
innewohnende, fühlbare Wärme beheizt und zweitens durch die bei der Vereinigung
freiwerdende Wärme.
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Von den bisher bekannten Verfahren dieser Art unterscheidet sich das
hier geschilderte also insbesondere dadurch, daß zunächst einmal die Schwierigkeiten
verursachende Trennung von Stoff und Lösungsmittel im Kessel selbst vermieden wird.
Der Kessel dient vorwiegend dazu, ein Dainpfflüssigkeitsgemisch herzustellen, während
das eigentlicheElement, in welchem die Aufspaltung stattfindet, der Überhitzer ist;
der ohne weiteres hoch beansprucht werden kann.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt.
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In dem Kessel a wird der Lösung Wärme zugeführt, indessen noch nicht
in solcher Menge, daß eine vollkommene Trennung von Stoff und Lösungsmittel herbeigeführt
wird. Durch das Rohr b wird der Obertrommel des Kessels ein Gemisch aus Dampf und
heißer Lösung entnommen. Dieses Rohr ist so gestaltet, daß es eine beliebige Zusammensetzung
von Flüssigkeit und Dampf zu entnehmen gestattet. Zu diesem Zwecke ist das Rohr
b durchlöchert ausgebildet und kann so eingestellt werden, daß die Poren oder Löcher
des Rohres teils in die Flüssigkeit, teils in den Dampfraum münden. Durch Veränderung
der Höhenlage des Rohres b und somit durch Änderung der Zusammensetzung von Dampf
und Lösung bzw. des Dampflösungsgemisches kann in einfacher Weise eine Regelung
der Dampferzeugung bewirkt werden.
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Aus dem Entnahmerohr. b gelangt das Dampflösungsgemisch durch das
Rohr c in den Überhitzer d, in welchem durch weitere Wärmezufuhr eine weitgehende
Spaltung der Lösung hervorgerufen wird. Stoff und Lösungsmittel, beide hoch erhitzt,
gelangen dann aus dem Überhitzer d durch die Rohrleitung e
in den Wärmeaustauscher
f, dessen verhältnismäßig niedrige Temperatur eine Wiedervereinigung von Stoff und
Lösungsmittel bewirkt, so daß diese neben ihrer fühlbaren Wärme auch die Lösungswärme
an das zu verdampfende hochgespannte Wasser, welches durch ein Rohrsystem g durch
den Wärmeaustauscher f geführt wird, abgeben. Die anfallende Lösung gelangt dann
durch die Leitung a wieder in die Untertrommel des Kessels a zurück.
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Es ist zweckmäßig, den Wärmeaustauscher f räumlich so hoch anzuordnen,
daß ein natürlicher Umlauf des Wärmeträgers durch den Kessel a, Überhitzer
d, Wärmeaustauscher f
stattfindet. Dieser Umlauf ergibt sich zufolge
der verschiedenen Gewichte des in dem aufsteigenden und in deal absteigenden Schenkel
sich befindenden Stoffes, da in dem einen Rohrschenkel vorzugsweise Dampf und in
dem anderen Schenkel nur verdünnte Lösung vorhanden sind. Wenn es erforderlich ist,
könnte der Umlauf durch eine in der Zeichnung nicht angedeutete Hilfspumpe unterstützt
werden.
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Der in den Heizschlangen g erzeugte Hochdruckdampf wird im Erhitzer
i überhitzt und gelangt dann zur Hochdruckstufek der Kraftmaschine. Der Überhitzer
i kann entweder mit dem Überhitzer d in einer gemeinsamen Feuerung untergebracht
werden oder auch eine besondere Feuerung- erhalten. Der Abdampf der Hochdruckstufe
k gelangt in den Zwischenüberhitzer l und aus diesem in den Kondensationsteil m
der Maschine und im weiteren Verlauf in den- Kondensator yt, wo er niedergeschlagen
wird. Das anfallende Kondensat wird mittels der Pumpe o durch den Rauchgasvorwärmer
p wieder dem Wärmeaustauscher f zugeführt. Es empfiehlt sich, die aus dem Hochdruckdampferzeuger
kommende Lösung zur Zwischenüberhitzung zu verwenden.
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In diesem Falle kann der Zwischenüberhitzer l mit der aus dem
Wärmeaustauscher f
zurückfließenden Lösung beheizt werden. Zu diesem Zwecke
wird ein Zweigstrom dieser Lösung von der Pumpe y aus der Leitung lt entnommen,
durch den Zwischenüberhitzer L geführt und der Leitung h wieder zugedrückt.
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In einfacher Weise läßt sich bei der beschriebenen Anlage die Frage
der Speicherung lösen. Anstatt das aus dem Kessel kommende -Flüssigkeitsgemisch
zu speichern, wird man das aus dem tlberhitzer kommende, bereits weit zerlegte Gemisch
zu speichern versuchen.
In der Zeichnung ist der Speicher mit s
bezeichnet und an die Leitung zwischen Überhitzer und Wärmeaustauscher angeschlossen.
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Im Speicher wird sich im rohen Zustande hochkonzentrierte Lauge von
dem ausgedampften Stoff trennen. Hierbei schadet es nichts, falls das Lösungsmittel
z. B. Wasserdampf ist, diesen abzublasen und in dem Speicher nur den eingedickten
Stoff zu speichern. Bei Spitzenbelastung der Anlage würde man dann das Rohr b so
einstellen, daß der Kessel große Dampfmengen erzeugt und wenig Lösungsmittel mitgerissen
wird. Aus dem Speicher s würde man dann das hocheingedickte Lösungsmittel zusetzen.
Man erzielt auf diese Weise dieselbe Wirkung, als wenn ein weiterer Kessel zugeschaltet
würde und umgekehrt.
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Um eine derartige Spitzenlast aufnehmen zu können, wird es sich empfehlen,
auch aus Reservegründen statt des einen Wärmeaustauschers f deren mehrere vorzusehen
und diese parallel zu schalten.