-
Hochtemperaturheizanlage Gegenstand der Erfindung sind Heizanlagen
zur Erzeugung hoher Heizraumtemperaturen, wie sie z. B. für chemische Zwecke, zur
Beheizung von Flüssigkeiten, insbesondere bei Ülverarbeitungsanlagen, für Trocknungszwecke,
beim Backen, Dörren, Rösten usw. benötigt werden. Die Erfindung bedient sich hierzu
Überhitzten Hochdruckdampfes als Wärmeträger, der mittels einer Pumpe durch den
Überhitzer und die Heizstellen im Kreislauf bewegt wird. Die bekannten Heizeinrichtungen
dieser Art sind zum Betrieb mit den erforderlichen hohen Temperaturen insofern nicht
geeignet, als bei ihnen keine Möglichkeit besteht, das Temperaturniveau zu stabilisieren,
sondern die Beheizung des Überhitzers dauernd genau den Schwankungen des aus den
Heizstellen austretenden Dampfes angepaBt werden muß. Zur Ausgleichung dieser Schwankungen
ist schon vorgeschlagen worden, den Betrieb mit geschlossenem Kreislauf aufzugeben
und die Heizstellen zusammen mit Dampfmaschinen als Dampfverbraucher zu betreiben.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß der von den Heizstellen
abströmende Dampf in den Wasserraum eines nicht besonders beheizten Behälters, aus
dessen Dampfraum die Umwälzpumpe Sattdampf ansaugt, rückgeführt wird, wobei in dem
geschlossenen Hochdrucksystem Wärmeaufnahmestellen vorgesehen sind, welche jederzeit
mindestens in dem Ausmaße Wärme aufnehmen können, als der aus den Heizstellen rückströmende
Dampf evtl. noch Überhitzungswärme enthält.
-
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt.
-
In Fig. i bedeutet i eine durch Feuergase nicht beheizte Kesseltrommel
mit Wasser- und Dampfraum, 2 einen feuerbeheizten Überhitzer, 3 die Heißdampfleitung
zu den Heizstellen, beispielsweise zu den Trockenanlagen q., welche von dem überhitzten
Dampf mittels der Heizschlangen 5 beheizt werden. Die den einzelnen Heizstellen
q., 5 zuströmenden Dampfmengen werden durch Regulierorgane 6' eingestellt, welche
in den Zuleitungen von der Hauptleitung 3 angeordnet sind. Der aus den Heizstellen
q., 5 abfließende, »evtl. noch überhitzte Dampf wird durch die Leitung 7 in den
Wasserraum der Kesseltrommel i zurückgeführt. In den so gebildeten, geschlossenen
Kreislauf ist zwischen Kesseltrommel i und Überhitzen 2 eine Zirkulationspumpe 8
eingeschaltet, welche den Dampf aus dem Dampfraum der Kesselttommel i ansaugt und
ihn zwangsläufig und regelbar im Kreislauf fördert. Dabei ist der in den Überhitzer
2 eintretende Dampf mit Sicherheit stets Sattdampf.
-
Im allgemeinen müBte nun der Heizdampf in den Heizstellen q., 5 bis
auf Sättigungstemperatur abgekühlt werden, wenn nicht eine Drucksteigerung
in
dem System und dadurch folgendes Abblasen eintreten soll. Um dies zu vermeiden,
sind besondere Wärmeaufnahmestellen g vorgesehen, denen aus dem geschlossenen System
Wärme durch die Heizschlangen io zugeführt wird. Die Heizschlangen io sind im vorliegenden
Beispiel mit Sattdampf beaufschlagt und den Heizstellen 4., 5 parallel geschaltet.
Der Sattdampf wird hinter der Umwälzpumpe 8 durch die Leitung ii entnommen und gelangt
nach erfolgter Wärmeabgabe ganz oder teilweise kondensiert durch die Leitung 7 wieder
in die Kesseltrommel i zurück. Seine Menge wird durch die Regulierorgane & hinter
den Heizschlangen io so eingestellt, daß von den Wärmeaufnahmestellen g stets mindestens
in dem Ausmaße Wärme abgenommen wird, als der aus den Heizstellen 4, 5 zu der Kesseltrommel
i rückströmende Dampf noch Überhitzungswärme enthält. Das aus den Wärmeaufnahmestellen
g, io rückfließende Kondensat wird dann in der Kesseltrommel x durch die Überbitzungswärme
des Abdampfes aus den Heizstellen 4, 5 wieder verdampft. Für eine weitere Wärmezufuhr
zur Kesseltrommel i ist den Heizstellen 4, 5 eine schaltbare Umgehungsleitung 12
parallel gelegt, die von der Schaltvorrichtung 13 in der Heißdampfleitung 3 abzweigt
und in die Rückleitung 7 zur Kesseltrommel i mündet, so daß Heißdampf unmittelbar
in den Wasserraum der Kesseltrommel i eingeführt werden kann. Unter Umständen ist
es vorteilhaft, die Umgehungsleitung 12 unmittelbar in die Kesseltrommel i zurückzuführen.
Eine solche Umgehungsleitung ist in jedem Falle zweckmäßig, um die Regulierung und
Feuerführung der Anlage zu verbessern, und um die von der Umwälzpumpe 8 erzeugte
Zwargsströmung durch den Überhitzer 2 unter allen Umständen zu sichern.
-
Heizanlagen nach der Erfindung können somit als vollkommen geschlossenes
Hochdrucksystem ausgebildet werden. Ihr Inhalt an Wasser und Dampf bleibt dann unverändert.
Dies ist für die Ausbildung reiner Heizanlagen sehr wichtig, besonders für kleine
Anlagen, denn eine normale Speisepumpe ist dann entbehrlich, und die Speiseeinrichtung
ist nur entsprechend den geringen Verlusten zu bemessen.
-
Mittels der Umgehungsleitung i2 kann unter Benutzung der Kesseltrommel
=, des Überhitzers 2 und der Umwälzpumpe 8 auch Hochdruckdampf zur Abgabe nach außen
in einfacher Weise erzeugt werden. Die Dampferzeugung erfolgt dann nach dem bekannten
Dampfumwälzverfahren. Dabei dient die Umwälzpumpe 8 gleichzeitig zur Erzeugung des
Kreislaufes in dem Heizsystem und zur Durchführung der Dampferzeugung. Der erzeugte
Dampf wird durch die Leitung 14 abgegeben.
-
Heizanlagen nach der Erfindung lassen sich aber auch zusammen mit
Dampferzeugung beliebiger Bauart anwenden. Der Betrieb des Kessels und der Dampfverbraucher
bleibt dabei von der Heizanlage vollkommen unbeeinflußt. Es lassen sich dann Heizanlagen
nach der Erfindung vorteilhaft auch bereits mit niedrigen Dampfdrücken betreiben.
-
Die Dampfumwälzpumpe 8 und sonstige Hilfsmaschinen der Anlage sowie
Nebeneinrichtungen werden zweckmäßig mit Niederdruckdampf betrieben, wobei der Niederdruckkessel
zusammen mit dem Überhitzer 2 von einer Feuerstelle aus beheizt wird. Am vorteilhaftesten
geschieht dies durch die Abgabe des Überhitzers 2. Diese stehen mit verhältnismäßig
hoher Temperatur zur Verfügung, da sie nur zur Beheizung des Überhitzers 2 dienen
und eine Speisewasservorwärmung bei reinen Heizanlagen entfällt.
-
Die Wärmeaufnahmestellen g, io können beispielsweise ebenfalls mit
Vorteil zur Erzeugung von Niederdruckdampf zum Betrieb der Umwälzpumpe 8 usw. verwendet
werden. Es werden dadurch dauernd größere Wärmemengen aus den Heizschlangen io aufgenommen,
und der Abdampf aus den Heizstellen 4, 5 kann dann noch hoch überhitzt sein. Die
Anlage kann also mit sehr hoher Temperatur in den Heizstellen 4, 5 arbeiten.
-
Die Wärmeaufnahmestellen lassen sich in diesem Fall vorteilhaft mit
dem Niederdruckkessel bzw. mit dem Abhitzekessel zu dem Überhitzer 2 vereinigen,
wie Fig. 2 zeigt. Der Aufbau des Heizkreislaufes ist hier derselbe wie in dem Beispiel
nach Fig. i. In den Abhitzekessel i9, in einen mit seinem Wasserraum kommunizierenden
Behälter o. dgl. ist eine Heizschlange 2o eingelegt, deren Zuleitung 21 bei a hinter
der Umwälzpumpe 8 und vor dem Überhitzer 2 abzweigt und deren Ableitung bei b in
die Kesseltrommel i mündet. Die Leitungen t sind durch die Ventile 22 und 23 absperrbar,
wobei das Ventil 22 außerdem als Regelventil dient und hierfür zweckmäßig automatisch
eingerichtet ist. Der Heizschlange 2o wird Wärme in Form von Sattdampf mindestens
in dem Maße t zugeführt, als der aus den Heizschlangen 5 rückkehrende Dampf noch
Überhitzungswärme enthält. Diese Wärme wird an den Wasserinhalt des Abhitzekessels
i9 übertragen und kann dort gespeichert werden. Mittels der Heizschlange 2o kann
gleichzeitig auch die Dampferzeugung in dem Abhitzekessel i9 in Einklang mit der
benötigten Niederdruckdampfmenge gebracht werden. Die Hochdruckheizfläche ist dann
gegenüber der Heizfläche des Abhitzekessels i9 größer zu bemessen als dem tatsächlichen
Verbrauch entspricht. Die überschüssige Wärmeaufnahme im Hochdruckteil wird dabei
durch Wärmeabgabe vermittels der Heizschlangen 2o an den Abhitzekessel ausgeglichen,
ebenfalls ohne daß der Hochdruckteil seinen Inhalt vermindert. Das Regelventil 22
kann dann z. B. in Abhängigkeit
vom Druck im Abhitzekessel zg eingestellt
werden.
-
Die Wärmeaufnahmestellen zur Ausgleichung der aus den Heizstellen
q., 5 evtl. rückkehrenden Überhitzungswärme müssen aber durchaus nicht - wie es
in den gezeigten Beispielen der Fall ist -von den Heizstellen q., 5 räumlich getrennt
sein und anderen Zwecken als diese selbst dienen. Sie können beispielsweise dazu
verwendet werden, in den Heizstellen eine bestimmte Temperaturverteilung herbeizuführen,
wie es z. B. bei Backöfen erforderlich ist. Ferner können sie im Dampfstrom auch
in Serie mit den Heizstellen geschaltet sein. Sie können dann beispielsweise zur
Vorheizung des in den Heizstellen zu beheizenden Arbeitsmittels benutzt werden.
Unter Umständen ist es bei der Schaltung der Wärmeaufnahmestellen im Dampfstrom
hinter die Heizstellen auch ohne weiteres möglich, die Wärmeaufnahmestellen mit
den Heizstellen zu einer einzigen Heizschlange zu vereinigen, indem die Heizschlange
für die Heizstellen überdimensioniert wird, wobei der zuletzt von Dampf durchströmte
Teil der Heizschlangen die Aufgabe hat, den Heizdampf mindestens auf trockene Sättigung
abzukühlen. Eine etwaige weitere Wärmeentziehung kann dann durch direkte Zuführung
von Heißdampf in die Kesseltrommel x mittels der Umgehungs-. Leitung 12 (Fig. i)
ausgeglichen werden.