DE89662C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 13: Dampfkessel.

ι Patentirt im Deutschen Reiche vom 24. November 1895 ab.

Das neue Verfahren geht dahin, möglichste Ausnutzung der Feuergase eines Dampfkessels zu erreichen und zugleich die Gröfse des eigentlichen Dampfkessels auf- ein geringes Mafs herabzuziehen. Dabei wird eine hohe Vorwärmung des für den Kessel bestimmten Speisewassers und eine beinahe vollkommene Abscheidung des Kesselsteines erreicht, so dafs der Kessel selbst nach Möglichkeit frei von demselben gehalten werden kann,' was bei der verhältnifsmäfsigen Kleinheit des eigentlichen Dampferzeugers von grofser Bedeutung ist. Dieses Verfahren der Ausnutzung der Feuergase'von Dampfkesseln besteht darin, dafs von dem im Dampfkessel erzeugten Dampf ein Theil (oder der ganze Dampf) wieder durch das Speisewasservorwä'rmgefäfs abgekühlt wird, und zwar erfolgt diese Abkühlung indirect und derart, dafs eine Heizschlange, durch welche der Dampf des Dampfkessels theilweise oder ganz circulirt, in dem Vorwärmgefäfs angeordnet wird. Dieser abgekühlte Dampf, der entweder nur. nasser Dampf oder Dampf mit einem verbältnifsmäfsig grofsen Quantum Wasser ist, oder der überhaupt nur ein Condensat bildet, wird den Feuergasen des Dampfkessels, und i zwar vorzugsweise den Abgasen der Dampfkesselfeuerung ausgesetzt und durch die Feuergase wieder erhitzt und dabei verdampft bezw. überhitzt.

Die Vortheile, welche dieses Verfahren bietet, liegen darin, dafs, da Dampf nach Belieben zur Verfügung steht, in der Heizschlange des Vorwärmgefäfses so viel Wärme an das Speisewasser abgegeben werden kann, dafs dasselbe bis nahe an die Kesseltemperatur gelangt. Bei dieser hohen Erwärmung des Speisewassers tritt ein sehr weitgehendes Abscheiden des Kesselsteines ein, und man wird, damit ein gutes Absetzen desselben im Speisewasservorwärmgefä'fs erfolgen kann, dieses Gefäfs sehr weit halten.

Ein weiterer Vortheil des Verfahrens ist der, dafs in der Heizschlange für das Vorwärmgefäfs Dampf circulirt, welcher bei Condensirung ein kesselsteinfreies Wasser bildet (bezw. mit Dampf gemischt), welches nun ohne Gefahr, dafs eine Inkrustirung erfolgt, in dem den Feuergasen ausgesetzten Verdampfer bezw. Ueberhitzer verdampft oder überhitzt werden" kann. Es müssen diese Rohre vollständig von Kesselstein frei bleiben, und es ist so die Sicherheit für die dauernde Brauchbarkeit des Vorwärmers bezw. Ueberhitzers gegeben. Die Vortheile, dafs man bei diesen Vorbedingungen den . Verdampfer oder Ueberhitzer beliebig grofs wählen kann und dafs man den Rohrquerschnitt nach Bedarf ändern kann, liegen ohne Weiteres zu Tage.

In Fig. ι ist α der Dampfkessel, dessen Dampfraum das Abgangsrohr d besitzt, welches direct zum Verdampfer bezw. Ueberhitzer b führt, der aus Schlangen in Spiral windungen gebildet ist, und dessen Austrittsrohr in der den Feuergasen zunächst liegenden Schlange sich befindet. Von dem erwähnten Rohr d führt ein Abrohr e nach der Erhitzerschlange g, die im Vorwärmgefäfs f gelagert ist, und der durch c nach g strömende Dampf giebt in dieser Schlange g seine Wärme ab und condensirt, so dafs er als kesselsteinfreies Wasser, u. U. mit etwas Dampf noch gemischt, in

fs, Auflage, ausgegeben am /5. Februar IQOO.)

dünnen Strahlen durch die Erhitzerschlange nach dem Rohr e zurückfliefst, welches unter Einschaltung des Hahnes h und Abzweigung des Rohres i in das Dampfrohr d bezw. in den Dampfraum des Kessels mündet. Der Dampf oder das daraus resultirende Condensat kann in der Schlange g eine verhältnifsmä'fsig bedeutende Abkühlung erfahren, denn das in den untersten Theil des Vorwärmgefä'fses f eingeführte Speisewasser fliefst bei seinem Aufwärtssteigen im Gefäfs/ dem Condensate bezw. dem sich condensirenden Dampf entgegen, erwärmt sich nach und nach, und da nach dem Gegenstromprincip die Führung des Condensates oder Dampfes zum Speisewasser vor sich geht, so ergiebt sich im Vorwärmgefäfs f einerseits eine sehr weitgehende Erhitzung des Speisewassers und andererseits Abkühlung des Condensats. Das Condensat fliefst, wie schon erwähnt, durch das Rohr e ab, um (unter entsprechender Stellung des Hahnes h) in das Rohr d zu gelangen. Dort wird das Condensat durch den in d nach oben zum Verdampfer b strömenden Dampf mitgerissen und in den oberen Schlangen von b wieder verdampft. Der Gesammtdampf gelangt in den unteren Schlangen von b zur Ueberhitzung.

Es ist ohne Weiteres ersichtlich, dafs, da sehr nasser Dampf, nämlich Dampf direct aus dem Dampfkessel und gemischt mit dem Condensat, welches aus der Vorwärmung des Speisewassers in f gebildet ist, durch die oberen Schlangen des Verdampfers und Ueberhitzers b herabströmt, dort eine sehr grofse Wärmeabgabe der schon verhältnifsmäfsig abgekühlten Feuergase stattfinden kann, und es wird diese Wärmeabgabe, was von grofsem Werth ist, infolge des reichen Gehaltes des Dampfes an Wasser in diesen oberen Röhren nicht einmal sehr grofser Rohroberflächen bedürfen, sondern wegen dieses starken Wassergehaltes gerade in den oberen Röhren von b eine tiefgehende Abkühlung und damit auf geringem Räume die denkbar weitgehendste Ausnutzung der Feuergase eintreten.

Da das Herabfliefsen des Condensate, mit Dampf gemischt, zu den Feuergasen nach dem Gegenstromprincip erfolgt, so wird, um ein Beispiel zu erwähnen, das Temperaturgefälle an den verschiedenen Stellen dieses Verdampfers und Ueberhitzers, sowie in der Heizschlange g etwa folgendes sein, wobei diese Zahlen nur als eine Annahme zur Verdeutlichung der Vortheile dienen sollen, die das soeben beschriebene Verfahren fast an allen Stellen des Apparates bietet.

Wird im Kessel α Dampf von ίο Atmosphären Ueberdruck erzeugt, so passirt derselbe mit einer Temperatur von i§ö° die Rohre d und c und kühlt sich in der Schlange g ab, etwa derartig, dafs das Condensat mit einer Temperatur von 6o° unten aus dem Speisewasservorwärmgefäfs austritt. Das Speisewasser selbst tritt unten etwa mit einer Temperatur von 30⁰ ein, um sich, nach oben steigend, an der Heizschlange bis auf etwa i6o° zu erwärmen. Dann beträgt das Temperaturgefälle an der untersten Stelle der Heizschlange 30⁰ und an der obersten Stelle der Heizschlange 20⁰, so dafs, wie ersichtlich, die Schlange auf ihrer ganzen Länge mit verhältnifsmäfsig gleichem Temperaturgefälle erwärmend wirkt.

Ebenso vortheilhaft liegt die Sache in Betreff des Temperaturgefälles der Feuergase gegenüber dem zu verdampfenden und zu überhitzenden Condensat in den Spiralröhren b.

Der durch d nach der obersten Stelle von b steigende Dampf, der mit Condensat aus der Heizschlange g vermischt ist, hat etwa eine Mitteltemperatur von 18o° und wird von Feuergasen umspült, welche mit etwa 250° zum Schornstein abgehen. Die Temperaturdifferenz ist also 70⁰. Beim Herabfliefsen des mit Condensat stark vermischten Dampfes wird dieses Gemisch von den heifseren Feuergasen umspült, dabei selbst das Condensat verdampft und schliefslich der entstehende Dampf überhitzt, so dafs in der untersten Schlange etwa eine Ueberhitzung von 300⁰ resultirt, während die umspülenden Feuergase dort etwa eine Temperatur von 6oo° besitzen.

Wie ersichtlich, erfahren die verhältnifsmäfsig heifsen Feuergase in dem Verdampfer bezw. Ueberhitzer eine Abkühlung¹ von 6oo^Q auf 250⁰, welche in dieser Gröfse bei dem verhältnifsmäfsig kleinen Verdampfer und Ueberhitzer nur dadurch möglich ist, dafs das in die oberste Schlange von b zugeführte Gemisch von Dampf und Condensat in hohem Mafse die Fähigkeit der Wärmeaufnahme durch die eintretende Verdampfung des Wassers besitzt.

Wie erkennbar, wird ein grofser Theil der Wärme der Feuerung durch dieses Verfahren erst, nachdem die Feuergase den Kessel verlassen haben, ausgenutzt, und zwar geschieht dies in der für den Rohrverdampfer b völlig gefahrlosen Weise, sowie dies in der Einleitung der Beschreibung nach den verschiedensten Richtungen als vortheilhaft dargestellt ist.

Bei vorstehend beschriebener Anordnung hat der schnell durchfiiefsende nasse Dampf nicht nur an und für sich den Effect, dafs er vermöge seines dadurch gleichmäfsig vertheilten Wassergehaltes eine verhältnifsmäfsig starke Abkühlung der Rohrwandung herbeiführt, sondern er hat auch vor allem die Wirkung, dafs er jegliches Wasserquantum mit sich reifst und in sich vertheilt.

Es ist in der bisherigen Erläuterung angenommen, dafs sämmtlicher durch g geführter Dampf im Gefäfs f zu Condensat umgewandelt

und unter entsprechender Stellung des Hahnes h, welcher das Rohr i völlig abschliefst, in das Rohr d übergeführt worden ist, um dort vom Dampf mitgerissen und in dem Verdampfer b wieder verdampft zu werden. Es können aber, wie ohne Weiteres ersichtlich, "die Verhältnisse derart sein, dafs nur sehr nasser Dampf aus der Abkühlung der Heizschlange g resultirt, oder dafs aus dem Rohr e ein Gemisch von Condensat und Dampf heraustritt. Auch in diesen beiden Fällen kann das ganze Product durch das Rohr e nach dem Rohr d übergeführt und dort durch den aufsteigenden Dampf des Dampfkessels mitgerissen werden. Insofern bieten also diese beiden Modificationen nur darin etwas Abweichendes, als das Product aus der Schlange g von mehr oder weniger flüssiger Beschaffenheit ist.

Zu erwähnen ist aber noch der Fall, dafs nicht, wie bisher, das ganze Product dem Dampf des Rohres d zugeführt wird, sondern dafs die Masse des Condensate eine so grofse ist, dafs bei Ueberführung des gesammten Condensate nach dem Verdampfer b dort eine entweder nicht vollständige Verdampfung des Condensats oder eine zu geringe Ueberhitzung des betreffenden Dampfes eintreten würde. Wenn dies zu befürchten ist, oder wenn eine sehr hohe Ueberhitzung im Kessel α herbeigeführt werden soll, wird man eine Regulirung des Condensatzuflusses zu dem Rohr d vornehmen ; dies geschieht beispielsweise durch den Hahn h, welcher einen Theil des Condensats bei geeigneter Stellung in den Dampfkessel zurücklaufen läfst, so dafs nur ein beliebig zu bemessender anderer Theil des Condensats aus g nach d und somit in die Schlange b gelangt.

Bei der Anordnung Fig. ι ist, wie ersichtlich, das Gegenstromprincip 'sowohl für Heizschlange g, wie für Ueberhitzerschlange d durchgeführt. Man kann aber auch ohne Gegenstromprincip arbeiten, man kann theilweise im Gleichstrom, theilweise im Gegenstrom und Gleichstrom arbeiten, man kann insbesondere für liegende Kessel und bei nach unten geführten Abgasen, der Feuerung (Abführung durch den Fuchs) die Anordnung ganz nach Bedarf wählen, um die höchste Abkühlung der Feuergase herbeizuführen.

In Fig. 2 ist eine abgeänderte Anordnung des Kessels dargestellt, bei welcher angenommen ist, dafs stets das ganze Condensat bezw. die ganze Mischung von Condensat und Dampf, welche aus der Heizschlange g abfliefst, in der Schlange b zur erneuten Erwärmung gelangt, und ist zu diesem Zweck das Speisewasservorwärmgefä'fs f so hoch gestellt, dafs das Condensat der Heizschlange g direct in die Schlange b einfliefsen kann. Ist der zur Heizung verwendete Dampf vollständig in der Schlange g in Condensat übergeführt, so wird dem Verdampfer b nur Wasser zugeführt, welches zuerst verdampft und dann dort überhitzt werden kann. Es ist in dieser Fig. 2 nur ein Dam'pfabführungsrohr, welches zur Heizschlange g führt, dargestellt. Selbstverständlich ist es nicht nöthig und wünschenswerth, allen für die Arbeitsmaschine oder sonstwie gebrauchten Dampf durch die Schlange g zu führen, sondern man wird den Hauptdampf an anderer Stelle aus dem Dampfkessel entnehmen und denselben, wenn Ueberhitzung erfolgen soll, den untersten Schlangen des Ueberhitzers b mit zuführen. In Fig. 2 wird nur ein Theil des Dampfes durch die Schlange g hindurchgeführt gedacht, der Haupttheil des Dampfes wird anderweitig abgeführt. Zu erwähnen ist noch, dafs die Höherstellung des Gefäfses g der Fig. 2 natürlich ebensogut bei der Anordnung (Fig. 1) angewendet werden kann, ebenso wie die dortigen Regulireinrichtungen auch bei Fig. 2 entsprechend Verwendung finden können.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i.~ Verfahren zur Ausnutzung der Abgase von Dampfkesseln, dadurch gekennzeichnet, dafs der in dem einen, die Feuerung enthaltenden Kesseltheil entwickelte Dampf durch das frisch zugeführte Speisewasser (unter Vorwärmung desselben) niedergeschlagen und das Dampfwasser (unter Umständen gemischt mit Dampf) behufs erneuter Verdampfung bezw. Ueberhitzung dem zweiten, ^: durch die Abgase der Feuerung beheizten Kesseltheil zugeführt wird.
2. 2. Das unter 1. gekennzeichnete Verfahren unter Verwendung einer Zweigleitung (i) an dem Dampfwasser-Ableitungsrohr e mit Regulirvorrichtung, wodurch die theilweise Ableitung des Dampfwassers aus der Dampfleitung d ermöglicht ist, zum Zwecke der Regulirung der Dampfüberhitzung.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.