DE733019C - Quecksilberdampfkesselanlage - Google Patents

Description

• Quecksilherdampfkes@selanlage Die Erfindung bezieht sich auf QuecksilberdampfIzesselanlagen mit einer zum Trennen und Sammeln vorn Dampf und Flüssigkeit dienenden mittleren Trommel, an der symmetrisch zur Trommelachse liegende K#esselcinheiten angeschlossen sind. Das erfindelische Neue gegenüber Quecksüberdampfkesseln bekannter Art besteht darin, daß jede Kesseleinheit eine selbständige Feuerung biesitzt und ihre Heizrohre an eine gemeinsame Umlaufpumpe angeschlossen und derart ausgebildet sind, da.ß sie im unteren Teile durch Strahlungswärme, in ihrem oberen Teil durch Berührungswärme beheizt werden. Hierbei können in Weiterbildung der Erfindung die durch Strahlungswärme beheizten Kesseleinheiten V-förmig zueinander liegen und durch die anschließende schräg liegende Berührungskammer an7den ;gemeinsamen Abzug für @ die Rauchgase angeschlossen sei Die durch Strahlungswärme beheizten, am oberen Ende der Brenlukamm,er halsartig ,eingezogenen Rühre können in dem anschließenden, durch Berührungswärme beheizten Kesselteil, in den die Heizgase über den durch eine Ausbiegung der Rohre frei gewordenen Raum eintreten, bündelartig verlaufen. Da bei Vezwendung vorn Zusätzen, die in bekannter Weise dem Quecksilber beigemischt werden, die Gefahr besteht, daß eine Entmischung eintritt, so, ist die Sammelkammer in besonderer Weise ausgebildet. Der Umla2iä des Quecksilbers kaum in Abhängigkeit vorn der Belastung des von der lesselanlage ,gesp.eisten Verbrauchers, also der Turbine, geregelt werden. Ebenso kann der Umlauf zu den einzelnen Kesseleinheiten in Abhängigkeit vorm Druck des zu@geführten Brennstoffes ge= steuert werden.
• Wasserdampfkessel mit Zwangsumlauf und mit von Strahlumgs- und Berührungswärme beaufschlagten Heizflächen sind vielfach bebannt. Ferner ist es bei Qu@ccksill@e.rciaiiipfkesseln bereits bekannt, die Heizrohre a ;m oberen Ende der Brenlnk<nmmcr halsartig einzuziehen und au-schließend bündelartig verlaufen zu lassen. Für Quecksilberdampfkessel kann die für @Vasserda,nipflcessel übliche Bauart nicht ohne weiteres verwendet werden, denn eine Quecksilherfiillu;ng ist kostspielig, so daß sie nach Möglichkeit gering gehalten werden muß. Bei geringer Füllustig des Kessels besteht aber die Gefahr des Durchbrennens der Rohre. Daher wird der bei Wasserdampfkesseln vielfach übliche angewendet, der bewirkt, daß cinü sich jeder Belastung in kurzer Zeit ohne weiteres anpassende große Vcrdampferleistung erzielt wird, ohne daß die Gefahr des DurcIibrenn:ens der Rollire besteht. Die selbständige Befeuerung einer jeden Kesseleinheit be-@S irkt einen sparsamen Brünnstolfverbrauch, da, je nach der Kesselbtaastung diese selbständige Befeuerung eines jeden Kessels fein er abgestuft werden kann. Hierzu trägt auch, die V-förmige Gestaltung der H.cizelem,ente des Kessels, die ati sich bei Wasserrohrkesseln auch bekannt ist, in vorliegendem Falle besonders dazu bei, die entwickelte Wärme in wirtschaftlicher Weise durch Strahlung und Berührung auf das Betriebsmittel zu übertragen.
• Atrf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
• Fig. i zeigt die linke Kesselhälfte in Ansicht und die rechte Kesselhälfte im Schnitt. Fig.2 zeigt einen Längsschnitt durch die Kesseltrommel nach Linie 2-2 der rig. i, und Fig.3 zeigt einen Schnitt durch eine besondere Ausführungsform.
• Wie aus Fig. i erkennbar, besteht der Kessel aus zwei zu beiden Seiten einer mittleren Trommel 22 liegenden Kesseleinheiten io und i i. Jede Einheit ist von einem Gehäuse 12 mit innerem Futter 13 aus hitzebeständigem Werkstoü umschlossen. Die Gehäuse 12 sind an ihrem oberen Ende an den Abzug i.l für die Rauschgase angeschlossen. Jedes Gehäuse besteht aus dem unteren zylindrischen, die Brenn- oder Strahlungskammer 15 bildetnden Teil und dem oberen, die Berühruingskammer 16 bildenden Teil, welch letztere vo,n beiden Seiten in deti Abzug 1.1 für die Rauchgase einmünden. Die Brennkammer 15 enthält eine Reihe vorn Heizröhren 1;, di,e -In dem inneren Futter 1-3 :entlang laufen. Die unteren Teile 18 der Heizrohre sind voi- den Befestigungen in den unteren Sammelkammern i9 abgebogen, so, daß die Rohre in der Längsrichtung sich ausdehnen hönneir. Nach oben sind die Enden der Heizrohre unter Belassung einer öffn.ung für die Heizgase bei 2o halsförmig eingezogen, und die

  in diecrührumgs- oder Konvektionskaininer

  16 @veitergefiihrten Rohre sind zu einem Bün-

  del von Heizrohren 21 aitseinaiidergczogen,

  die ini ihren Enden in den oberen Teil der

  Sammelkammer 22 einmünden. In gleicher

  Weise sind die Rohre der linken Kesselseite

  io an die S.ammeltrommel angeschlossen, s-)

  daß beide Kesselteile svmmetrisch schräg zier

  mittleren Trommelacbse liegen. Die Trom-

  mel22 besitzt mindestens eine, im vcrr@icgen-

  den Falle zwei Kammern 23, 2.1 ! Fig. 2 :. die

  sich nach unt<in an den Trommelboden an-

  schließen und während des Betriebes Queck-

  sillierdämpfe 25 bilden. Die Kammern a3 und

  2.1 sind durch Ausleichsrofire 24" initein-

  a a nder verbu-ndell, damit 1 der Flüssig 11 eits-

  spie.gel in beiden Kammern auf rleiclier Höhe

  steht. Enthält das Queci:silber, wie bekannt,

  eine geringe Menge von Zusätzen. «ie Ti-

  tanum, Zirl>o,niu;m, Calchinn, Magnesium

  u. d- ,I., um die P.etietzung der metallischen

  Kesselflächen zti verbessern und bei den

  hohen Temperaturen eiirr auflösen der aus

  Eisen bestehenden Kesselflächen durch das

  Quecksilber zu verhindern, so ist es nat-

  wendig. die Koinzentration der Zusätze im

  Quecksilber in allen Teilen des Kessels gleich

  zu halten. Zu diesem Zwecke sind die Kain-

  mern 23 und 24. in der Nähe der Einmün-

  dungen für das Verbindungsrohr 24" wechscl-

  seitig durch Rohre 2.11, und 2.1, mit entfernt

  liegenden Bodenteilün der Tronimel22 ver-

  bunden.

  Die Kammern 23,24 sind a.n eine Kreisel-

  oder Un-flaufpumpe 26 angeschlossen, deren

  D!ruckrolire 2; mit den gegabelten Anschluß-

  rohren 28, 29 an jede Kesseleinheit und da-

  durch an die Sammelkammern t9 jeder der

  beiden Einheiten io und i i angeschlossen ist.

  Im Betriebe wird das Quecksilber durch

  die Umlaufpumpe 26 ans dem unteren Teil

  der Trommel 22 bzw. aus deren Kammern in

  die Heizrohre 17 der Strahlungskammer 15 ge-

  drückt und gelangt vo,ti da in die in der P-e-

  rührungskammer 16 liegenden Rohre 21, um

  aus ihnen in der 1LeSSCItrommel22 auszuströ-

  men.

  Da. der verhältnismäßig kalte Flüssigkeits-

  spegei in den Kammern 23, 2.1 auf derselben

  Höhe wie der untere Teil der Berührungs-

  kammer 16 liegt, so- sind die Rohre 21 wäh-

  rend des Anheizens leer, v<ährend die Heiz-

  rohre t; mit Quecksilber gefüllt sind. Ein

  Anheizen mit leeren Rohren 21 ist zulässig, da

  die Temperatur in der B@e-rühruingskammer

  zunächst noch niedrig ist. Di,e Anordnung

  von Wärmeleitflächen in Gestalt der Heiz-

  rOhre 21 in der Berührungskammer 16 ermög-

  licht eine wesentliche Vergrößerung der

  Wärmeübertragungsfl.ächen, ohne daß für den

  Betrieb des Kessels eine größere Menge flüs-

  sigen Quecksilbers benötigt wird. In. Anbetracht der hohen Kosten für Quecksilber bedeutet dieses ,einen wichtigen Vorteil.
• Während des Anheizens dehnt -sich das in den Heizrohren 2 z befindliche flüssige Quecksilber aus und verdampft teilweise, wodurch die Rohre 21 mit einem Gemisch vom flessigem und verdampftem Quecksilber gefüllt sind.
• Jede Kesseleinheit besitzt .einen im Boden der Brennkammer eingesetzten Br_elnner 3o, der mit einem Rohr 3 t für die Brennstoffzufuhr und einem Rohr 3 'a für die Zufuhr von Verbrennungsluft versehen ist. Die Hitze in der Brennkammer überträgt sich auf die im unteren Teil der Brennkammer liegenden, mit Quecksilber gefüllten Rohre durch Strahlung, während der obere Teil der in der Brennkammer liegenden H eizrobre und besonders die in der Kammer 2 i liegenden H:eizro:hre durch Berührungswärme beheizt -werden. Der Weg der Heizgase wird durch Anordnung von in der Kammer 16 liegenden Leitwänden 32 in bekannter Weise verlängert.
• Das Gemisch von verdampftem und flüssigem Quecksilber wird in der Trommel 22 durch Scheidewände 35, 36 in bekannter Weise getrennt. Der verdampfte Teil gelangt durch das Rühr 33 aus der Trommel 22 zu dem Verbraucher, z. B. in die mit vorgeschaltetem Regelventil43 ,-ersehene Turbine 34. Der nichtverdampfte Teil des Quecksilbers gelangt aus den Kammern 23, 24 in den Kreislauf zurück, wird also durch die Kreiselpumpe. wieder durch die Heizrohre ge- trieben.
• Die Kreiselpumpe 26 wird durch einen Elektromotor 37 in Abhängigkeit von der Belastung, also vorm Dampfdruck vor der Turbine34 angetrieben. Zu diesem Zwecke ist eine vom Dampfdruck beei@nflußte Balgmembran .4 t vorgesehen, die durch ein Rohr 42 mit der Turbine verbunden ist. Die Balgmembran4r wirkt auf einen Hebe14o, der je nach der Belastung der Turbine einen Widerstand 39 verstellt. Für den Fall, daß kein Regelventil 43 an der Turbine vorUanden oder das Regel- oder Diross,elventü dauernd geöffnet ist, kann das Rohr 42 auch in die erste Turbinenstufe :einmünden. Steigt während des Betriebes die Belastung, so wird die Balgmembran 4 1 @aus:einandergezogen und verstellt den Hebel4o nach unten, so. daß die Geschwindigkeit der Pumpe ;gesteigert und dadurch auch die Dampfbildung veamehrt wird. Bei geringer Belastung dageben braucht die Umlaufpumpe nur mit so geringer Ge schwindigkeit zu laufen, daß die Rolue i7 nur bis zu, einem Drittel gefüllt sind. Ist keine Belastung vorhanden, so kann die Pumpe stillstehen; in diesem Falle erfolgt der Umlauf lediglich durch Schwerkraft. Bei hoher Belastung kann die Pumpe so fördern, daß die Rohre 17 annähernd zu ZV-ei Dritteln gefüllt sind.
• Von dem Rohr 3 i für die Zufuhr des Brennstoffes ist ein Rohr 50 abgezweigt, das m eine B,algmembran 49 einmündet. Diese Balgmernbran steuert vermittels eines Hebels 48 Ventile 46 bzw. 47, die in die Druckleitungen 28 bzw. 29 der Umlaufpumpe 26 eingebaut sind. Dadurch ist es möglich, den Umlauf des Quecksilbers vom Druck des durch die Pumpe 45 zugeführten Brennstoffes abhängig zu machen, und zwar für jede Kesseleinheit gesondert.
• Bei der in Fig.3 dargestellten Ausführung sind die Heizrohre 59 und 6o waagerecht, also im rechten Winkel zu der gemeinsamen Trommel angeordnet. An die Trommel 55 schließen sich die Speisekammer 56 und die Kreiselpumpe San, so daß diese Ausführung, da sie wenig Platz er fordert, für Lokomotiven geeignet ist.
• Bei Quecksilberdampfturbinen dieser Art ist der Gegendruck bis zu dem Punkt, wo das Quecksilber in den Rohren steigt, von zwei Dingen abhängig, und zwar erstens von der erzeugten Dampfmenge und zweitens von der Flüssi#gkeitsmenge, die durch die Rohre bei Entweichung des Dampfes strömt. Der Beschleunigungsvorgang für die Flüssigkeit :erfordert viel Energie, so daß, je mehr Flüssigkeit in die Rohre einströmt, ein um so größerer Quecksilberdampfdruck gebraucht wird, um die Flüssigkeit fortzudrücken. Wird eine Umlaufpumpe benutzt, so kann ohne Gefahr für die Überhitzung jedes einzelnen Rohres die Belastung des Kessels mit Sicherheit gesteigert werden. Daher muß der Flüssigkeitsstand des Quecksilbers nach dem Eintritt in die Rohre vor der Dampfbildung gesteigert werden. Bei gesteigerter Strömung muß eine große urenge " Quecksilber, z. B. 5o- oder 6umal mehr, wie zu einer normalen Füllung gehört, durchströmen und die Rohre füllen, bevor die Aufwallung beginnen kann. Versuche haben gezeigt, daß die Rohre bei der Strömung ,gefüllt sind und bis unter dem Siedepunkt Wärme in großen Mengen aufnehmen, und zwar mehr, wie durch gewöhnliche Strahlung in der Verb.ren.nu@ngslzammer geliefert wird. Die mit Quecksilber gefüllten Rohre liegen am Eintrittsende, wo die Brenner liegen und die Hitze am größten ist. Da in ihnen der Siedepunkt noch nicht erreicht ist, so -wird dadurch ein sicherer Schutz gegen überhitzung ,gewährleistet.
• Für Quecksilberdampfkessel ist die Benutzung des erzwungenen Umlaufs in Verbindung mit einer verlängerten Brennkammer mit Ablenkwänden wichtig, so, daß der Kessel nicht allein für Lokomotiven, bei deren gering er Höhe ein Umlauf durch Schwerkraft nicht gut möglich ist, sondern auch für ,andere Fälle, in denen die MögRchlkeit, die Kessel mit hoher Belastung zu fahren, durch räumliche Verhältnisse beschränkt ist, mit Vorteil benutzt werden kann, wie z. B. bei gewissen Arten von Sclüffen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Quecksilberdampfkesselanlage mit einer zum Trennen und Sammeln vorn Dampf und Flüssigkeit dienenden mittleren Trommel, an der symmetrisch zur Trommelachse liegende Kesseleinheiten angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kesseleinheit eine selbständige Feuerung besitzt und ihre Heizrolire an eine gemeinsame Umlaufpumpe (26) angeschlossen und derart anisgebildet sind, daß sie im unteren Teil (i 5) durch Strahlungswärme, in ihrem oberen Teil (16) durch Berührungswärme beheizt werden. :. Quecksilberdampfkesselanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Strahlungswärme beheizten selbständigen Kesseleinheiten (15) , V-förmig zueinander liegen und durch die anschließende schräg liegende Berühruingskammer (16) an den gemeinsamen Abzug (1q.) für die Ra-tileligase angeschlossen sind. 3. Quecksilberdampfkesselanlage nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, da.ß die durch Strahlungswärme beheizten, am oberen Ende der Brennkainmar halsartig eingezogenen Rohre (17) des Kessels in dem anschließenden, durch Berührungswärme beheizten Kesselteil (16), in den die Heizgase über den durch eine Ausbiegung der holii-c frei gc«-nrdcnen Raum eintreten, bündelartig verlaufen. d. Quecksilberdampfkesselanlage nach Anspiltdh i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitssammelraum (25) der gemeinsamen Trommel (22) in etwa der gleichen Höhe `wie die Berühriuigskaminer (16) liegt. 5. Quecksilberdampflcesselanlage nacb Anspruch i bis ¢, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitssammelraunm (25) der gemeinsamen Trommel (22) in mebrere Einzelkammern (23, 24.) unterteilt ist, die unter sich durch -eine Ausgleichsleitun gr (24d) in Verbindung stehen und denen das Quecksilber von entfernt auseinanderliegenden Stellen des Trommelbodens durch Verbindungsrohre (24.1" 24,) zugeführt wird. 6. Quecksilberdampfkesselanlage nach Anspruch i bis 5, dadurch gekeirnzeichnet, daß die gemeinsame hmlau,fpunipe (26) in Abhängigkeit von der Belastung des von der Kesselanlage ,gespeisten Verbrauchers gesteuert wird. -7. Quecksilberdampfkesselanlage nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von der gemeinsamen UinLaivfpumpe (26) zu den einzelne Kesseleinheiten führenden, getrennten Speiseleitungen (28, 29) je mit einem zusätzlichen Regler (4.6 bzw. 47 ) versehen sind, mittels dessen die den Kesseleinheiten zugeführte Quecksilbermenge in Abhängigkeit vom Druck in der zur Kesseleinheit zugehörigen (31) regelbar ist. B. Quecksilberdampfkessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kesseleinheiten finit waagerecht liegenden Heizrohren (59, 6o) an diegemeinsamemittlereTrommel angeschlossen sind (Fi-,.3,i.