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Verfahren zur Erzeugung von Quecksilberdampf und Einrichtung zur Ausübung
des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von Quecksilberdampf,
insbesondere für Kraftanlagen mit Quecksilber als Erststoff und einem anderen: Stoff
(z. B. Wasser) als Zweitstoff, in einer Kesselanlage aus gewöhnlichen Baustoffen
(Stahl, Eisen), deren außen feuerberührte Erhitzungsflächen innen völlig flüssigkeitsberührt
sind.
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Es ist bereits ein Verfahren zum Erzeugen von Wasserdampf bekannt,
bei dem die Dampferzeugung außerhalb des Flüssigkeitserhitzers durch Druckabsenkung
erfolgt.
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Die Erfindung benutzt dieses Verfahren. Es wird also das in einem
Erhitzer unter Druck stehende und erhitzte Ouecksilber dadurch zum Verdampfen gebracht,
daß der Druck außerhalb des Erhitzers in Dampfentwicklern herabgesetzt wird.
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Die Erfindung hat dabei den Vorteil, daß der Wärmeübergang von der
äußeren Wärmequelle auf das Quecksilber wesentlich günstiger ist, weil bekanntlich
die Wärmeübertragung auf eine Flüssigkeit besser ist als auf ein Dampf- oder Flüssigkeits-Dampf-Gemisch.
Infolgedessen erfolgt die Wärmeübertragung auf das Ouecksilber mit einer sehr hohen
Geschwindigkeit, so daß die Heizflächen des Kessels außerordentlich gut ausgenutzt
werden. Ein weiterer Vorteil besteht in der Verringerung der erforderlichen Menge
des im Kessel umlaufenden Quecksilbers. Dazu kommt, daß die ganze Anlage infolgedessen
wesentlich gedrängter wird, weniger Raum und insbesondere weniger Fläche erfordert.
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Erfindungsgemäß besteht die Dämpfkesselänlage aus einer Mehrzahl von
Trommeln, Behältern oder ähnlichen Gefäßen, die Flüssigkeit enthalten und hintereinandergeschaltet
sind, wobei die Flüssigkeit diese Trommeln oder Behälter der Reihe nach durchfließt.
Die erste der Trommeln wird von außen so erhitzt, daß die Flüssigkeit unter einem
verhältnismäßig hohen Druck steht. Aus diesem ersten Erhitzer fließt die Flüssigkeit
in einen nachgeschalteten Behälter als Dampfentwickler; dessen Innendruck geringer
ist als im ersten Behälter, so daß ein Teil der eingeführten Flüssigkeit verdampft.
Der Dampf wird zu einer Verbrauchsstelle abgeleitet, während die übriggebliebene
Flüssigkeit aus dem Dampfentwickler in einen folgenden Dampfentwickler gelangt,
in dem ein geringerer Druck herrscht als in dem vorhergehenden Dampfentwickler,
so daß hier wiederum ein Teil der zugeflossenen Flüssigkeit verdampft und zu einer
Verbrauchsstelle abgeführt wird. Das hier übriggebliebene flüssige Quecksilber kann
entweder in einen
noch folgenden Dampfentwickler mit noch geringextnt
`Druck` öder--'zurück in den Erhitzer übergeleitet werden.
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Die Eifindung betrifft weitere vorteilhafte Einzelheiten, die im nachfolgenden
beschrieben sind. Die Zeichnung veranschaulicht zw ei Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Abb. i zeigt schematisch eine Anlage gemäß der Erfindung.
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Abb.2 zeigt schematisch eine andere Artordnung der aneinandergereihten
Behälter der Kesselanlage.
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Abb.3 veranschaulicht den Vorgang in dem Kessel gemäß der Erfindung
in einem Temperaturentropiediagramm.
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Abb. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Dampfkesselanlage gemäß
der Erfindung, Abb. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel der Dampfkesselanlage.
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Abb.6 und 7 zeigen eine Einzelheit der Kesselanlage nach Abb. 5 im
Schnitt und in Ansicht von oben.
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Bei einer Dampfkesselanlage nach Abb. i sind mehrere Trommeln oder
Behälter io, ii, 12, 13 vorgesehen, die hintereinandergeschaltet sind und -in denen
das Quecksilber erhitzt und nach und nach zum Verdampfen gebracht wird. Der Erhitzer
1o erhält das flüssige Quecksilber durch eine Zuflußleitung 14 und wird durch eine
Wärmequelle 15 geheizt. Die Leitungen 16, 17 und 18 verbinden den Erhitzer und die
Dampfentwickler untereinander. Die Dampfentwickler ir, 12 und 13 haben Dampfauslaßleitungen
ig, 2o und 2i, die den in ihnen erzeugten Dampf . zu einer Verbrauchsstelle, beispielsweise
zu einer Dampfturbine 22, abführen.
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Im Erhitzer io wird das flüssige Quecksilber hoch erhitzt bis zu einem
Druck, bei welchem eine Verdampfung überhaupt nicht oder nur in einem sehr geringen
Maße erfolgt. Beim Übergang des hoch erhitzten und unter hohem Druck stehenden Quecksilbers
aus dem Erhitzer io in den Dampfentwickler ii; in welchem ein geringerer Druck aufrechterhalten
wird, verdampft infolge dieser Druckverminderung ein Teil. Der Dampf strömt durch
die Leitung ig zur Turbine 22. Das übrige flüssige Quecksilber fließt in. den folgenden
Dampfentwickler 12, # dessen geringerer Druck auch zur Folge hat, daß ein weiterer
Teil verdampft, der durch die Leitung 2o zur Turbine 22 strömt. Dieser Vorgang wiederholt
sich beim Übertritt des restlichen flüssigen Quecksilbers in den Dampfentwickler
13. Das hier unverdampft gebliebene Quecksilber gelangt durch die Leitung 23, die
Pumpe 28 und die Leitung 14 in den Erhitzer 10 zurück, uni in diesen wieder erhitzt
zu werden.- Von der Turbine 22 fließt der Datrtpf in einen Kondensator 25, aus welchem
das Xondensat über die Pumpe 26 und die Leitung 14 auch in den Erhitzer io zurückgeführt
wird Die Drücke in den verschiedenen Dämpfentwicklern können entsprechend den Druckstufen
der Turbine 22 oder entsprechend sonstigen Betriebsverhältnissen gewählt werden;
beispielsweise kann der Druck in dem Erhitzer etwa 21 at abs., im 'ersten Dampfentwickler
15 at abs., im zweiten etwa i i at abs. und irre dritten etwa 5 at abs. betragen.
Somit wird im Erhitzer, dem die Wärme zugeführt wird, überhaupt kein oder nur sehr
wenig flüssiges Quecksilber verdampft, so daß die Wärmeübertragung sehr günstig
ist.
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An Stelle von mehreren einzelnen durch Leitungen verbundenen Trommeln
oder Behältern kann auch nach Abb.2 ein einziges Gefäß 3o benutzt werden, das durch
Trennwände 31, 32 und 33 in einzelne Abteilungen 34 35, 36 und 37 unterteilt ist.
Das flüssige Quecksilber wird durch die Leitung- 38 der ersten Abteilung 34 zugeführt,
welche durch den Brenner 3g erhitzt wird. Die Wärmezufuhr erfolgt so, daß das Quecksilber
bei hoher Ternpers,tur unter einem Druck steht, bei dem überhaupt keine oder nur
eine geringe Verdampfung in der Kammer 34 erfolgt. Durch das Rohr 40, welches in
der Trennwand 31 vorgesehen ist und in das flüssige Quecksilber der Kammer 34 hineinragt;
wird es aus der Kammer 34 in die Kammer 35 gedrückt. In der letzteren herrscht ein
geringerer Druck als in der Kammer 34, so daß ein Teil verdampft und durch die Leitung
41 zur Verbrauchsstelle abströmt. Die restliche flüssige Quecksilbermenge wird durch
das Rohr 42 in die Kammer 36 gedrückt. Das untere Ende des Rohres 42 ragt in das
flüssige Quecksilber in der Kammer 35 hinein, während das obere Rohrende in den
Dampfraum der Kammer 36 hineinragt. Die Verdampfung in der Kammer 36 wird begünstigt,
wenn das obere Rohrende düsenartig ausgebildet ist, wie in Abb. 2 veranschaulicht.
In der Düse steigert sich die Durchflttßgeschwindigkeit des flüssigen Quecksilbers,
wodurch eine Druckverminderung entsteht. Das aus der Kammer 35 in die Kamtrier 36
durch die Düse eingespritzte Quecksilber verdampft teilweise, wobei der Dampf durch
die Leitung 43 zur Verbrauchsstelle strömt, während die restliche flüssige Quecksilbermenge
durch das Rohr 44 in die letzte Kammeer 37 gedrückt wird. Auch das P,6hr 44 ragt
unten in das flüssige Quecksilber hinein, während am oberen'I'eil eine düsenartige
Verengung 46 vorgesehen ist. Aus dem Däinpfrautii der Kammer 37 strömt der Dampf
durch die Leitung 45 zur Verbrauchsstelle, während da,4 restliche unverdampfte Quecksilber
durch eine nicht veranschaulichte
Verbindungsleitung wieder der
ersten Kammer 34 zufließt.
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Die Anlage nach Abb., 2 hat den Vorteil, daß eine geringere Fläche
zur Unterbringung derselben Leistung .erforderlich ist, ferner, daß die Bauart gedrängter
ist. Die Verdampfung wird schließlich durch die düsenartige Ausbildung der Verbindungsrohre
zwischen den einzelnen Kammern verbessert. Ein weiterer Vorteil dieser Bauart besteht
darin, daß die statischen Flüssigkeitsdrücke der Kammern 35 und 37 gestatten, in
den Kammern 34 und 36 höhere Drücke einzuhalten, während bei der Anordnung nach
Abb. i die statischen Flüssigkeitsdrücke der einzelnen Behälter auf dieDrücke in.
den vorhergehenden Behältern keinen Einfluß ausüben.
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Die Abb.4 zeigt eine Dampfkesselanlage gemäß der Erfindung, die in
ähnlicher Weise aufgebaut ist, wie in den Abb. 1 und 2 schematisch- gezeigt. Bei
dieser Anlage sind eine Heizkammer und zwei Verdampfungskammern vorgesehen, wobei
als Heizkammer derjenige Teil der Kesselanlage bezeichnet ist, in welchem das Quecksilber
erhitzt, aber nicht verdampft wird, während die Verdampfungskammern geringere Drücke
aufweisen und lediglich zum Verdampfen dienen. Die Heizkammer befindet sich bei
dieser Anlage innerhalb einer Feuerung, die von einer Wand 5o umgeben ist und aus
der die Gase durch den Kanal 51 abströmen. Die Heizkammer enthält eine Mehrzahl
spiraliger Rohre 52, deren untere Enden 53 parallel an ein unteres Sammelrohr 54
und deren obere Enden parallel an ein oberes Sammelrohr 55 angeschlossen sind. Beide
Sammelrohre sind ringförmig und umschließen zusammen mit den spiraligen Rohren 52
eine zylinderförmige Brennkammer. Der Brennstoff wird dieser Brennkammer durch einen
Brenner 56 zugeführt, der in der Feuerungsdecke angeordnet ist und in den Brennraum
nach unten gerichtet hineinragt. Die Leitungen 57 und 58 neben dein Brenner 56 dienen
zur Zuführung von Brennluft in die Brennkammer. Die aus den Rohren 52 bestehende
Kesseleinheit ist an der Feuerungsdecke mittels der Haken 59 aufgehängt. Durch eine
Leitung 6o gelangt das flüssige Quecksilber zu dem unteren Sammelrohr 54, während
das erhitzte Quecksilber durch die Leitung 61 aus dem oberen Sammelrohr 55 abströmt.
In dieser Heizkammer wird das OOuecksilber auf eine hohe Temperatur gebracht, und
zwar bei einem Druck, bei dem nur wenig oder überhaupt keine Verdampfung stattfindet.
Aus dieser Heizkammer gelangt das Quecksilber durch das Rohr 61 in den ersten Verdampfungsbehälter
62. In dem Rohr 61 ist eine düsenartige Verengung 63 vorgesehen, durch welche
das flüssige Quecksilber in den Behälter 62 gespritzt wird. Indem Verdampfungsbehälter
62 ist der Druck geringer als in dem Heizkessel 52, so daß ein Teil verdampft. Der
Dampf strömt durch die Leitung 64 ab. Das zurückgebliebene flüssige Quecksilber
fließt durch die Leitung 65 in einen zweiten Verdampfungsbehälter 67. Die Leitung
65 hat einen U-förmig gekrümmten Teil 66. Im Behälter 67 ist der Druck niedriger
als in dem Behälter 62. Der infolgedessen entstehende Dampf strömt durch die Leitung
68 zur Verbrauchsstelle, beispielsweise einer Dampfturbine 74. Das restliche flüssige
Quecksilber fließt zurück in den IIeizkessel 52 durch eine Leitung 69, eine Umlaufpumpe
70 und eine Leitung 7.1, die einen umgekehrten U-förmigen Teil
72 besitzt und zur Einlaßleitung 6o des unteren Sammelrohres 54@ führt.
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Der aus den beiden Verdampfungsbehältern 62 und 67 abströmende Dampf
verrichtet mechanische Arbeit in dem veranschaulichten Beispiel in zwei Turbinen
73 und 74. Die erste Turbine 73 wird über die Leitung 64 von dein ersten Behälter
62 mit Dampf gespeist, die zweite Turbine 74 über die Leitung 68 von dem Behälter
67, Beträgt der Druck in dem Heizkessel 52 beispielsweise 21 at abs., so kann er
in dem Behälter 62 etwa ä 5 at abs. betragen; so daß die Turbine 73 den Dampf mit
diesem Druck erhält. Der Abdampf der Turbine 73 kann beispielsweise unter einem
Druck von etwa ii at äbs. ausströmen, wobei dieser Druck auch in dem zweiten Verdampfungsbehälter
67 herrscht. Die Turbine 73 ist eine Hilfsmaschine und treibt die Umlaufpumpe 7o
und eine Speisepumpe 76.
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Der Dampf aus dem Behälter 67 und aus der Turbine 73 gelangt über
die Leitung 68 in die Hauptturbine 74. Der Abdampf der Hauptturbine strömt in den
Kondensator 77, dann durch die Leitung 79, die Speisepumpe 76, die Leitung 8o, den
Vorwärmer 78 und die Leitung 81 in den zweiten Verdampfungsbehälter 67. Der Vorwärmer
78 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem einzigen spiralförmig gebogenen
Rohr, das konzentrisch zu den Rohren des Heizkessels 52 angeordnet ist. Die aus
dem eigentlichen Brennraum innerhalb der Rohre des Heizkessels 52 absfrömenden Gase
heizenden Vorwärmer 78, der in dem Ringraum zwischen dein Kessel 52
und der Feuerungswand 6o liegt. Konsole 82 an der Feuerungswand tragen den Vorwärmer.
Die eingetragenen Pfeile zeigen die Strömungsrichtung an.
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Für den Fall, daß aus dem zweiten Verdampfungsbehälter 67 Dampf über
die Umlaufpumpe 7o in die Leitung 71 gelangt oder daß in der Leitung 71 flüssiges
Quecksilber verdampft" wird das umgekehrte U-förmige
Rohr 72 durch
eine Leitung,83 mit einer Drosselscheibe-'84 'an-" `den ersten Verdampfur@gshehälter
62 angeschlossen. Sollte sich nun- in-der Leitung 7z oder dem Rohr 72 Dämpf ansammeln,
so kann er in den ersten V erdampfüngsbehälter 62 abströmen.
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Das gekrümmte Ende des umgekehrten Urförmigen Rohres 72 befindet sich
etwa in der Höhe oder um ein Geringes unterhalb des oberen- Sammelrohres 55 des
Heizkessels 52. Dadurch wird erreicht, daß in dem Heizkessel 52 ein .bestimmter
Flüssigkeitsspiegel vorhanden ist, wenn die Anlage nicht in Betrieb ist. Des Heizkessel
52 ist dann stets im Wesentlichen mit flüssigem Quecksilber gefüllt, so daß ein
Überhitzen der Kesselrohre beim Inbetriebsetzen des Kessels vermieden ist. Das U-förmige
Rohr 72 dient somit zur Sicherung einer bestimmten Quecksilberhöhe im Heizkessel
in den Betriebspausen. Das U-förmige Rohr 66 dagegen dient zur Einhaltung des Druckes
in dem ersten Verdampfungsbehälter 62. Dieser Druck im Behälter 62 muß den Druck
des Behälters 67 zuzüglich des statischen Druckes der Flüssigkeitssäule in einem
der Schenkeldes U-förmigen Rohres 66 überwinden. Das Rohr 66 besitzt innerhalb des
Behälters. 67 - eine Verlängerung 85 zum Einführen des flüssigen Quecksilbers unterhalb
des Flüssigkeitsspiegels des Behälters 67. Das hat den Vorteil, daß das in der-
Behälter 67 einfließende OOuecksilber das in dem Behälter bereits vorhandene Quecksilber
heftig durchwirbelt, was die Verdampfung begünstigt. Am oberen Ende des Rohres 85
ist ein Rohrstutzen mit einer Drosselscheibe 86 vorgesehen, um den in den Rohren
65 und 66 etwa entstehenden Dampf in, den oberen Teil des Behälters 67 ausströmen
zu lassen.
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Da in dieser Kesselanlage Dampf in mehreren Stufen durch Ausdehnung
infolge Druckminderung erzeugt wird, kann man den Kessel als einen mehrstufigen
Ausdehnungskessel bezeichnen. Der .zwangsläufige Umlauf und die Dampferzeugung durch
Ausdehnung gestatten hohe Umlaufgeschwindigkeiten des Quecksilbers, also schnellen
Wärmeübergang ohne Gefahr einer Überhitzung der wärmeübertragenden und das flüssige-
Quecksilber enthaltenden Teile des Kessels. Die Sicherung einer bestimmten Flüssigkeitshbhe
bei kaltem Kessel ist eine Gewähr dafür, daß ein Durchbrennen der Rohre beim Anheizen
vermieden ist. ' Der Antrieb der beiden Pumpen erfolgt durch eine Hilfsturbine,
die von dem Dampf eines Dampfentwicklers angetrieben -wird, %vobei der Auspuff dieser-
Turbine in einen zweiten Dampfentwickler gelangt, so daß die Verluste der Hilfsturbine
in der Anlage in. Gestalt von Wärme zurückbleiben und somit zur weiteren Arbeitsleistung
herangezogen werden können. Auch die Verluste in der Umlauf- und der Speisepumpe
bleiben in der Anlage in Gestalt von Wärme erhalten. Die Arbeit, die zur Aufrechterhaltung
des Umlaufs in der Anlage erforderlich ist, braucht somit lediglich die Reibungsverluste
in der Hilfsturbine und in den Pumpen zu überwinden. In bezug auf den Umlauf arbeitet
.die Anlage somit ohne Wärmeverluste.
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Bei einem einzigen Umlauf oder Kreislauf wird ein verhältnismäßig
geringer Teil des Quecksilbers verdampft, während der übrige Teil nur umläuft. Es
kommen beispielsweise nur etwa 3 % der gesamten flüssigen Quecksilbermenge während
eines Umlaufs zur Verdampfung, während der übrige Teil wieder in den Umlauf gelangt.
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Abb. 3 zeigt ein Temperaturentropiediagramm für Quecksilber, in welchem
die Vorgänge bei der Verdampfung des flüssigen Quecksilbers in dem Dampfkessel gemäß
der Erfindung veranschaulicht sind. Der Punkt A zeigt den Zustand in dem Heizbehälter
52 bei etwa 21 at abs. Bei diesem Zustand entsteht eine Verdampfung entweder bei
weiterer Zufuhr von Wärme oder bei plötzlicher Verringerung des Druckes. Bei dem
letzteren Verfahren wird das flüssige Quecksilber durch die Düse 63 gedrückt. Der
Punkt B zeigt den Zustand im ersten Dampfentwickler 62 (Abb. 4), in welchem ein
Druck von etwa 15 at abs. herrscht. Bei diesem Zustand ist ein Teil des Quecksilbers
verdampft, wobei diese Teilmenge durch das Verhältnis
gekennzeichnet ist. Der Zustand des Dampfes ist gekennzeichnet durch den Punkt D.
Dieser Dampf dehnt sich weiter aus in der Hilfsturbine bis zum Auspuffdruck von
beispielsweise etwa i i at abs. Die für i kg Dampf verfügbare Energiemenge, die
zur Aufrechterhaltung des Umlaufs der Flüssigkeit durch die Hilfsturbine erforderlich
ist, wird dargestellt durch die Fläche CDEF. Das nach dem Zustand im Punkt C übriggebliebene
flüssige Quecksilber, d. h. im ersten Dampfentwickler 62 (Abb.4), dehnt sich nun
bis zum Druck von etwa i i at abs. im zweiten Dampfentwickler aus. Der Zustand im
zweiten Behälter wird durch den Punkt G gekennzeichnet. Der verdampfte Teil des
Quecksilbers im zweiten Behälter ergibt sich aus dem Verhältnis
Der Dampfzustand im zweiten Behälter entspricht dem Punkt H. Die verfügbare Arbeit
des Dampfes ist dargestellt durch die Fläche FHTK, vorausgesetzt ist dabei ein Auspuffdruck
in der Hauptturbine von etwa o,i at abs. -Das Kondensat im
Kondensator
77 entspricht dann dem Zustande gemäß dem Punkt K. Im Vorwärmer wird das Kondensat
fast bis zum Siedepunkt 'bei etwa i i at abs. vorgewärmt und durch die Leitung 81
in den zweiten Behälter geführt, in welchem es sich mit dem nicht verdampften Quecksilber
vermischt.
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Von der Arbeitsfläche CDEF, die zum Antrieb der Umlauf- und Speisepumpe
verfügbar ist, wird nur ein Teil in Arbeit umgesetzt. Ist beispielsweise der Wirkungsgrad
der Hilfsturbine 6o % und der Pumpen auch etwa 6o °1o, so beträgt der Gesamtwirkungsgrad
36 °/o, d. h. 64 °(o der verfügbaren Arbeit werden nicht umgesetzt. Diese nicht
umgesetzte Arbeit ist jedoch nicht verloren, denn sie erscheint als Wärme in der
Kesselanlage und kann deshalb in der Hauptturbine zur Leistungsabgabe herangezogen
werden.
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Der Verfolg der Vorgänge in der Kesselanlage im Temperaturentropiediagramm
zeigt, daß es möglich ist, den Umlauf des Quecksilbers in der Kesselanlage zu betreiben
ohne wesentlichen Arbeitsverlust, so daß ein sehr großer Teil der gesamten Wärme
der Feuerung unmittelbar dem flüssigen Quecksilber zugeführt wird. Das flüssige
Quecksilber kann bei geeigneter Strömungsgeschwindigkeit durch den Heizkessel eine
außerordentlich große Wärmemenge ohne Durchbrennungsgefahr für die Heizrohre aufnehmen.
Die Betriebssicherheit und die Lebensdauer des Kessels werden dadurch erhöht. Infolge
der hohen Wärmeaufnahmefähigkeit ist eine verhältnismäßig geringe Heizfläche erforderlich.
Versuche haben gezeigt, daß Umlaufgeschwindigkeiten von etwa 1,2 m/Sek. und mehr
möglich sind bei einer Temperatur im Brennraum bis zu 170o° C ohne Gefahr für die
Behälter und die Leitungen.
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Das Temperaturentropiediagramm zeigt auch den Vorteil der Dampferzeugung
durch Ausdehnung in mehreren Stufen. Wäre nur eine Stufe für die Dampferzeugung
benutzt worden, d. h. der Ausgangspunkt in dem Diagramm wäre A und der Endpunkt
L, so würde auch die gleiche Dampfmenge dein Punkte A entsprechen. Ein Dampf
von diesein Zustande würde eine verfügbare Arbeit entsprechend .der Fläche FHTK
pro Kilogramm besitzen. Wird aber die Dampferzeugung in zwei Stufen vorgenommen,
so entsteht noch eine zusätzliche Arbeitsfläche pro Kilogramm Dampf, gekennzeichnet
durch den Punkt D, und zwar die Fläche CDEF. In manchen Fällen kann diese
zusätzliche Dampfmenge genügen, um' den Umlauf im Kessel aufrechtzuerhalten. Der
darüber hinaus noch vorhandene zusätzliche Dampf könnte zur Arbeitsleistung in der
Hochdruckstufe der Hauptturbine verwendet werden. Die gesamte in -dem Verdampfungsbehälter
62 entstehende verfügbare Arbeit kann auch zur Arbeitsleistung herangezogen
werden, beispielsweise zum Antrieb- der Hochdruckstufen der Hauptturbine, während
der Dampf aus dem zweiten Verdampfungsbehälter 67 in den unteren Turbinenstufen
verwendet werden kann. Eine solche Anordnung zeigt die Ausführung nach den Abb.
5 bis 7. Es sind hier vorgesehen ein Heizkessel go in einer Feuerung gi und drei
Dampfentwickler 92, 93
und 94 außerhalb der Feuerung. Der Heizkessel besteht
aus einer Mehrzahl spiralig gebogener Rohre, die einen zylindrischen Körper bilden,
in welchem der Brennraum liegt. Die unteren Heizrohrenden sind parallel an einen
unteren Sammler 95, die oberen Rohrenden parallel an einen oberen Sammler 96 angeschlossen.
Der untere Sammler 95 (Abb. 6 und 7) ist ein verhältnismäßig kleiner Behälter, der
etwa in der Mitte unter dem durch die Heizrohre gebildeten Heizkessel liegt, wobei
die unteren Rohrenden des Kessels in die obere Hälfte des Sammlers münden. Das Rohr
97 ist im Unterteil des Sammlers in der Mitte angeschlossen und führt das flüssige
Quecksilber zu. Diese Anordnung .hat den Vorteil, daß die unteren Heizrohrenden
von dem Zuführer 97 im Sammler gleichmäßig entfernt sind, so daß auch eine
gleichmäßige Speisung aller Rohre erfolgt.
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Ein Brenner 98 ragt durch die Feuerungsdecke in den Brennraum hinein,
während die Rohre 99 die Brennluft zuführen. Ein Kanal ioo dient zur Abfuhr der
Brenngase. Haken ioi und Konsole ioz tragen den Heizkessel in der Feuerung.
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Das in diesem Kessel auf eine hohe Temperatur und einen hohen Druck
erhitzte Quecksilber fließt durch die Leitung 103 und die Düse i04. in den
ersten Dampfentwickler 92, wo ein Teil verdampft. Der Dampf strömt ab durch die
Leitung 105, das restliche Quecksilber fließt durch die Leitung 1o6 zum zweiten
Dampfentwickler 93. In der Leitung 1o6 ist eine aus einem Gehäuse 1o8 mit Einlaßanschluß
an den Behälter 92 und Auslaßanschluß an den Behälter 93 bestehende Vorrichtung
eingebaut, die zwar das flüssige uecksilber durchläßt, aber nicht den Dampf. in'
dem Gehäuse 1o8 ist zu diesem Zweck eine Stahlkugel iog vorgesehen. Nach erfolgter
Verdampfung eines Teiles des Quecksilbers im Dampfentwickler 93 infolge des geringeren
Druckes gelangt der Dampf in die Leitung iio, während das flüssige Quecksilber durch
die Leitung i i i und eine Dampffalle 112, ähnlich der Falle 107, in den
dritten Dampfentwickler 94 gelangt. Auch in diesem erfolgt infolge des verringerten
Druckes - Verdampfung,
wobei der Dampf durch die Leitung 113 abströmt,
während das flüssige Quecksilber zu dem Heizkessel zurücküeleitet wird. Hierzu dienen
eine Leitung 114, eine Umlaufpumpe 115, eine Leitung 116 mit einem U-förmigen Krümmer
und ein Vorwärmer 117, der an die Leitung 97 angeschlossen ist: Der Vorwärmer 117
besteht aus einem spiraligen Rohr, -das in dem Ringraum zwischen dem Heizkessel
und der Feuerungswand angeordnet ist und von Haltern 118 an der Feuerungswand getragen.
wird.- Die aus dem Heizkessel go unten entweichenden Brenngase strömen aufwärts
durch diesen Ringraum und geben ihre Wärme an den Vorwärmer i 17 ab. -Der U-förmige
Krümmer in der Leitung 116 dient zu dem gleichen Zwecke wie der Krümmer 72 bei der
Anordnung nach Abb. 4, nämlich zur Einschaltung einer bestimmten Flüssigkeitshöhe
im Heizkessel in Betriebspausen; d. h. bei kaltem Kessel. Zur Ab= führung des in
dem Rohr 116 etwa entstehenden Dampfes ist an dem Krümmer eine Leitung zum Behälter
92 angeschlossen, in weicher eine Drosselscheibe 11.6a eingebaut ist. Der eine Schenkel
des Krümmers ist mit Rücksicht auf den Vorwürmer 117 kürzer als der andere.
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Die Leitungen io5, iio und 113 lassen den Dampf zu drei verschiedenen
Druckstufen einer Turbine iig strömen. Ein Teil der Wärme des Dampfes in den Leitungen
iio und 113 wird an eine andere Flüssigkeit, beispielsweise an Wasser, zur Dampferzeugung
abgegeben. Hierzu dienen die Wärmeaustauscher i2o und 121. Jeder Wärmeaustauscher
besteht aus einem Außengehäuse 122; in welches die Leitungen iio und 113 münden.
In den Gehäusen i22 sind mehrere Rohre 124. vorgesehen, die durch Sammler 125 und
126 zusammengehalten werden. Beide Wärmeaustauscher sind hintereinander durch eine
Leitung 127 verbunden. An die Außengehäuse der Wärmeaustauscher sind Leiturigen
128 und 129 angeschlossen, die eine Fortsetzung der Leitungen iio und 113 darstellen
und den Dampf aus den Behältern 93 und 94 zu den -mittleren und -unteren
Druckstufen der Turbine iig führen. Aus der Turbine iig gelangt der Abdampf durch
eine Leitung i3o zum Kondensator 131, der auch einen Wärmeaustauscher enthält. Diesem
Wärmeaustauscher wird ein anderes Mittel, beispielsweise Wasser, .zugeführt und
nach Durchströmung des Austauschers durch eine Leitung 133 zu den Wärmeaustauscher
121 geleitet. Die drei Wärmeaustauscher 13i, 12,1 und i2o sind somit für den Durchfluß
des Wassers oder eines anderen Mittels hintereinan,dergeschaltet. Aus dem Kondensator
131 fließt das Turbinenkondensat über die Leitung 134 zur Speisepumpe 135, von dieser
durch die Leitung 136 zum Vorwärmer 137, dann durch dieLeitung 138 zum dritten
Verdampfungsbehälter 94. Der Vorwärmer 137
liegt im Ringraum zwischen Heizkessel
90 und Feuerungswand gi im unteren Teil der Feuerung und wird von den abziehenden
Brenngasen geheizt.
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Die Speisepumpe 135 und die Umlaufpumpe 115 werden über eine gemeinsame
Welle von einem Elektromotor 139 angetrieben, der an eine Stromquelle i4o angeschlossen
ist.
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Im Betriebe drückt die Speisepumpe 135
das flüssige Quecksilber
durch- den Vorwärmer 137 in den Behälter 94, aus welchem es über die Abflußleitung
114, die Umlaufpumpe 115, die Leitung 116, den Vorwärmer 117, den Heizkessel go
wieder zu den Verdampfungsbehältern 92, 93 und 94: gelangt: Infolge des in jedem
nächsten Behälter geringeren Druckes entsteht in jedem Behälter eine Verdampfung,
wobei der Dampf zur Turbine gelangt, während das flüssige Quecksilber wieder dem
Umlauf zugeführt wird. Das den drei Wärmeaustauschern 131, 121 und i2o zugeführte
andere Mittel, beispielsweise Wasser, gelangt in diesen zur Verdampfung und wird
aus dem Wärmeaustauscher i2o durch eine Leitung 141 irgendeiner Verbrauchsstelle,
beispielsweise auch einer Dampfturbine, zugeführt, die in der Zeichnung nicht veranschaulicht
ist. Die Anordnung kann so getroffen werden, daß der in den Wärmeaustauschern entstehende
Dampf in dem letzten Wärmeaustauscher i2o überhitzt wird.
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Durch die Erfindung wird eine Kesselanlage zur Erzeugung von Quecksilberdampf
geschaffen, die besonders geeignet ist, weil sie die umlaufende Quecksilbermenge
möglichst gering hält und einen guten Wärmeübergang von den Brenngasen auf die Flüssigkeit
unter zuverlässigem Schutz der Heizrohre vor Überhitzung und Verbrennen sichert.
Die Erfindung ergibt einen wirtschaftlichen und wirkungsvollen Betrieb, weil weniger
Strahlungsflächen erforderlich sind und höhere Temperaturen in der Brennkammer ohne
Gefahr für die Heizrohre zulässig sind. Besonders vorteilhaft ist, wie bereits ausführlich
beschrieben, auch die Verdampfung durch Entspannung in einer Reihe von Dampfentwicklern
mit verschiedenen Druckstufen.