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Einrichtung zum Speisen von Höchstdruckkesseln mittels Rückspeiser
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Speisen von Dampfkesseln mittels
Rückspeiser nach Patent 588 651, bei dem Speisewasser, das gegebenenfalls schon
vorgewärmt ist und, wie an sich bekannt, durch eine Fördervorrichtung unter höherem
Druck als Atmosphärendruck gehalten wird, durch die Fördervorrichtung absatzweise
in einen oder mehrere vor oder hinter dem Rückspeiser angeordnete Wärmeaustauscher
geführt und in diesen durch den Rückspeiserabdampf in solchem Maße erhitzt wird,
daß -eine Druckabsenkung im Rückspeiser unter dem Druck des Speisewassers erfolgt,
worauf dieses hocherhitzt dem Kessel zugeführt wird.
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Bei den im Hauptpatent erläuterten Ausführungsbeispielen dieses Verfahrens
erfolgt die Erhitzung des Speisewassers in den Wärmeaustauschern durch Ausnutzung
des Wärmeinhalts von zur Rückspeisung benutztem, dem Kessel entnommenem Sattdampf.
Bei Sattdampf hohen Druckes ist aber der Wärmeinhalt und daher die im Speisewasser
unterzubringende Wärmemenge verhältnismäßig groß, und zur Unterbringung derselben
im Speisewasser sind daher auch große Wärmeaustauschvorrichtungen erforderlich.
Es ist aber häufig notwendig oder erwünscht, mit kleineren Wärmeaustauschern arbeiten
zu können, und die Erfindung zeigt dafür einen Weg, auf dem es außerdem möglich
ist, einen Teil der Wärme des Rückspeiserabdampfes im Kesselwasser unmittelbar nutzbringend
zu verwerten.
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Die Erfindung besteht darin, daß der zum Betrieb eines oder mehrerer
Rückspeiser verwendete Kesseldampf vor der Einführung in den unter Druck zu setzenden
Rückspeiser hoch überhitzt wird, ohne Rücksicht darauf, ob der vom Kessel gespeiste
Dampfbetrieb mit überhitztem Kesseldampf arbeitet oder nicht. Auch kann der im Rückspeiser
Verwendung findende Dampf anderen Stellen als dem Kesseldampfraum entnommen werden,
z. B. aus Speichern; er kann auch im Kessel getrennt vom Betriebsdampf erzeugt werden,
etwa durch Strahlungswärme, und in diesem Falle kann er auch höheren Druck erhalten
als Kesseldruck.
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Arbeitet der Dampfbetrieb mit überhitztem Dampf, so kann für die Rückspeisung
ein Teil des überhitzten Betriebsdampfes verwendet werden, der gegebenenfalls auf
dem Wege zum Rückspeiser noch höher überhitzt werden kann, je nach den vorliegenden
Verhältnissen. Bei Sattdampfbetrieb wird der zur Rückspeisung benutzte Dampf besonders
überhitzt.
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Die Erfindung nutzt also den an sich bekannten Umstand aus, daß auf
den Kubikmeter bzw. auf den gleichen Raum bezogen
der überhitzte
Dampf bei gleichem Druck weniger Wärme enthält als der Sattdampf.
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Bei der Verwendung von überhitztem Dampf zur Rückspeisung ergibt sich
allerdings infolge des Druckverlustes, den der Kesseldampf im Überhitzer erleidet,
kein voller Druckausgleich zwischen Kessel und Rückspeiser. Dieser Umstand spielt
aber insofern keine wesentliche Rolle, als man in die Speiseleitung eine Fördervorrichtung
einbauen kann, welche den verhältnismäßig geringen Druckunterschied ausgleicht,
wozu man große Pumpen von hoher Förderleistung bei geringem Kraftverbrauch benutzen
kann. Ebenso könnte man mit Hilfe eines Dampfverdichters den Dampfdruck auch soweit
als nötig wieder nach dem Durchgang durch den Überhitzer erhöhen.
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Man erzielt dabei noch einen Vorteil, der besonders für Hochdruckdampf
von Bedeutung ist.
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Bisher erfolgte nämlich die Entleerung des mit Wasser gefüllten Rückspeisers
mit Hilfe statischen Druckunterschiedes. Dies hat den Nachteil, daß sich der Behälter
nur langsam leert, wenn man nicht, wie man es auch bei Verwendung von überhitztem
Dampf tun könnte, zu sehr großen Höhenlagen des Rückspeisers greifen will. Diese
sucht man möglichst zu vermeiden mit Rücksicht auf die schlechte Zugänglichkeit
des Rückspeisers und mit Rücksicht darauf, daß das Speisewasser auf die große Höhe
hinaufgepumpt werden muß. Mit Hilfe der Fördervorrichtung großer Förderleistung
dagegen kann die Entleerung des Rückspeisers in sehr kurzer Zeit erfolgen, so daß
man in der Zeit, die erforderlich ist, einen hochstehenden Behälter großen Fassungsvermögens
einmal zu füllen und wieder zu entleeren, einen kleineren, etwa auf Kesselhöhe stehenden
Rückspeiser wiederholt füllen und entleeren kann, zumal auch das Füllen desselben
durch die dort vorhandene Pumpe erfolgen und beliebig beschleunigt werden kann,
wobei man die Pumpe ständig laufen lassen und das anfallende Speisewasser in einem
Speicher geringen Druckes zuvor sammeln kann.
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Man kann also als Rückspeisebehälter kleine Behälter benutzen, was
bei sehr hohn Drücken von größter Bedeutung ist.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung der Erfindung
ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt.
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Angenommen, der Betrieb erhalte vom Kessel K Sattdampf über die Leitung
2d, so erhält der Speisebehälter S Dampf über die Leitung 2 ,mit Absperrventil F
nach vorheriger Überhitzung im überhitzer U.
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Von dem Speisebehälter S geht oben die mit Absperrventil D versehene
Leitung 17 zu einem im Kessel K angeordneten Wärmeaustauscher J, von dem
eine Rückleitung i7r in den Speisebehälter S unten zurückführt. In die Leitung 17
ist dabei vorteilhaft eine Umwälzpumpe Pu eingebaut. Ferner geht oben vom
Speisebehälter S die mit Absperrventil T versehene Dampfleitung 18 aus, die zu einer
Heizschlange 6n führt, welche in einem Wärmeaustauscher N liegt und deren Kondensat
einem Sammelbehälter Sb zufließt. Von diesem aus wird es mit dem erforderlichen
Zusatzwasser nach Entlüftung in den Rückspeisebehälter S zurückgeführt, wie nachstehend
beschrieben ist.
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Dem Wärmeaustauscher N ist die Speisepumpe P1 vorgeschaltet, durch
welche das unten am Speisebehälter durch die mit Absperrventil A versehene Leitung
i9 zu entnehmende Spftisewasser über den Wärmeaustauscher N zum Kessel geführt wird.
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Dieser Wärmeaustauscher N ist dabei als Speicher gedacht.
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Die Füllung des Speisebehälters S mit Wasser erfolgt vom Sammelbehälter
Sb aus durch die Pumpe P2 und die mit Absperrventil Y versehene Leitung 21. In die
letztere ist noch ein Vorwärmer Zr eingebaut, in dem eine Heizschlange 6r vorgesehen
ist, die Dampf über die oben vom Speisebehälter S ausgehende, mit Absperrventil
Xr versehene Leitung 22 erhält und ihr Kondensat ebenfalls in den Sammelbehälter
Sb abgibt.
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Angenommen nun, der Speisebehälter S enthalte nach erfolgter Entleerung
bei i cbm Inhalt eine Dampffüllung von 150 ata 500°, 46 kg; bei einem Wärmeinhalt
von 794 WE/kg hat der Dampf dann einen Wärmeinhalt von rund 36 ooo WE. Man öffnet
dann nach Schließen des Ventils F und des Ventils A nur das Ventil D, worauf der
Dampf durch die Pumpe Pu durch den Wärmeaustauscher I
im Kessel K geführt
wird. Hierbei gibt er seine Überhitzungswärme an das Kesselwasser zur Dampferzeugung
ab und geht mit etwa 35o° wieder in den Rückspeiser S zurück. Im Kessel werden dabei
etwa 4000 WE nutzbar gemacht, so daß nach dem Schließen des Ventils D noch Dampf
mit 32 000 WE bei einem Dampfdruck von 105 ata im Rückspeiser verbleiben,
da dessen Raum der gleiche bleibt. Nun öffnet man das Ventil T, so daß der Dampf
des Rückspeisers in die Heizschlange 6n gelangt. Infolge der an das Speisewasser
abgegebenen Wärme wird dann . im Rückspeiser S ein Druckabfall hervorgerufen, der
bis auf etwa 2o ata zugelassen wird, worauf man das Ventil T schließt. Dabei sind
in der Heizschlange 6n etwa 38 kg Kondensat mit 9500 WE entstanden, das zum
Sammelbehälter Sb geht. An das Speisewasser sind rund 17 ooo. WE abgegeben worden,
wodurch
eine Erwärmung um etwa 17' erfolgt.
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Im Rückspeiser -sind demnach 8 kg Dampf von 2o ata mit 5200
WE zurückgeblieben. Diesen Restdampf schickt man dann nach Öffnung der Ventile Xr
und Y bei der Wiederfüllung des Rückspeisers S mit Wasser durch die Pumpe
P° und die Leitung 2i in die Heizschlange 6r des in die Leitung 2i eingebauten Vorwärmers
Zr, aus dem das Kondensat in den Sammelbehälter Sb abfließt.
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Die Regelung der Kesselspeisung und der einzelnen Vorgänge bei der
Verwertung des Rückspeiserabdampfes kann auch selbsttätig erfolgen. So kann man
z. B. die Ventile F und A in Abhängigkeit vom untersten Wasserstand des Kessels
öffnen und in Abhängigkeit vom untersten Wasserstand des Rückspeisers wieder schließen
lassen. Eine Überspeisung des Kessels kann dabei nicht stattfinden, da nicht mehr
gespeist werden kann, als im Rückspeiser enthalten ist. -DieAbdampfverwertung kann
nach dem Schließen der Ventile F und A in Abhängigkeit von der Temperatur des Dampfes
bei seiner Umwälzung geregelt und nach beendigter Umwälzung die Regelung in Abhängigkeit
vom Dampfdruck fortgesetzt werden. Die Mittel dazu sind bekannt und bedürfen keiner
besonderen Erörterung. ",