-
Mit Kohlenstaub befeuerte Dampfkesselanlage Es ist bekannt, die Lüfter
vom Kessel mit einer Turbine anzutreiben, die von dem gesamten oder überwiegenden
Teil des Kesseldampfes durchströmt wird und die demnach die Eigenschaft hat, von
selbst bei jeder Belasturng dem Kessel die richtigen Luftmengen zuzuführen. Eine
weitere Eigenschaft dieser (im folgenden Serienturbine genannten) Turbine ist, daß
sie für die Kessellüftung, abgesehen von Nebenverlusten, überhaupt keinen Wärmeaufwand
notwendig macht, denn die im Gegendruck arbeitende Antriebsturbine verbraucht nur
das Wärmeäquivalent der abgegebenen Leistung, und die ganze Lüfterarbeit bis auf
kleinere Teile, wie sie beispielsweise für die Entlastungsvorrichtung und die Reibung
hinter dem Saugzug verbraucht werden, bleibt im Kessel. Immerhin tritt eine Entwertung
dieser Energie aber dadurch ein, daß ein Großteil der Reibungsverluste bei niederen
Temperaturen anfällt.
-
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist, die eben genannte
Eigenschaft der Serienturbine zur wirtschaftlichen Anwendung höherer Geschwindigkeiten
der Gase (auch der Luft) und damit besseren Wärmeübergangs zu verwenden, diese Geschwindigkeiten
und die dadurch entstehenden Reibungsverluste systematisch, wie weiter unten dargelegt,
zu verteilen und das Ganze mit einer Kohlen(staub)feuerungsart - zu kombinieren,
die durch Zurückhaltung eines Großteiles der Asche im Feuerraum die Anordnung erst
praktisch brauchl)ar macht. Da die Erhöhung der Geschwindigkeit gegen die übliche
nur innerhalb der wirksamen Heizflächen erfolgt, gilt für den Mehraufwand die oben
angeführte Tatsache, daß ein Wärmeaufwand nicht entsteht, völlig uneingeschränkt.
-
Wählt man die Geschwindigkeiten an dem Teil der Berührungsheizflächen,
bei angenommenem Gesamtenergieaufwand, am höchsten, wo die Temperaturen am höchsten
sind, also an Überhitzer-, Verdampfungs- und Eko-Heizflächen, so fallen die Reibungsverluste
bei hohen Temperaturen an. Man erreicht damit den doppelten Vorteil, däß mehr Wärme
bei hoher Temperatur verfügbar
ist und die Wärmeübergangsverbesserung
durch hohe Gasgeschwindigkeit sich auf ihrer atur nach kostspieligen Flächen, z.
B. des Kessels, Überhitzers und Ekos, konzentriert. Die. bisher übliche Verengung
der Querschnitte nach der Austrittsseite (entsprechend der Temperaturverminderung)
wird daher unterbleiben können, was noch konstruktive Vorteile haben kann; das gilt
auch für die beiden Seiten des Luvos.
-
Bei der Beurteilung der wirtschaftlichen Wirkung ist zu beachten,
daß die Serienturbinen praktisch überhaupt nicht und die Lüfter nur wenig durch
eine Erhöhung des Gasdruckes verteuert werden. Lediglich die Druckerhöhung des Kessels
kommt als fühlbares Verteuerungsmoment hinzu, obwohl bekanntlich bei einem vollständigen
Kessel weniger als 5o0/9 derKosten überhaupt vom Druck abhängig sind und die gesamte
Druckerhöhung immer im Rahmen einiger Prozente bleiben wird.
-
Durch die infolge der Erhöhung der Gasgeschwindigkeiten im Überhitzer
erreichte Verkleinerung dieses Kesselteiles sinkt aber auch der Druckabfall im Überhitzer,
so daß ein Teil .der Druckerhöhung hierdurchwiederausgeglichenwird; auch dieses
spricht für höchste Geschwindigkeit in diesem Bereich. Beim Ekonomiser macht sich
dieses auch bemerkbar, jedoch nur in Gestalteiner Verminderung der Speisepumpenarbeit.
-
Bei der heute für größere Kessel meist verwendeten Kohlenstaubfeuerung
erhebt sich aber gegen die vorstehenden Gedanken der Einwand, daß wesentliche Erhöhungen
der Gasgeschwindigkeiten wegen Verschleißerscheinungen nicht möglich sind, solange,
wie meist üblich, die Feuerung nur etwa 15 bis 2o0/9 der Asche nach unten ausstößt
und der Rest durch die Züge zum Entstauber geht. Man wird infolgedessen bei aschereicher
Kohle die Anordnung nur mit eine;- Feuerung, die einen Großteil der Schlacke unten
abzieht, wie z. r. Schmelzkammer-, Schlackentisch- und Zyklonfeuerung, anwenden
können. Erst diese Kombination wird in vielen Fällen die Erreichung der zu erwartenden
Ersparnisse praktisch möglich machen, und sie bildet daher einen wesentlichen "feil
der neuen Gedanken.
-
Die Grenzen der Cne:sch«indigkeiten werden üblicherweise, außer durch
die Rücksicht auf den Verschleiß durch die Asche, auf Grund von MTirtschaftlichkeitsüberlegungen
bestimmt, deren erfahrungsmäßiges Ergebnis dahin zusam.mengefaßt werden kann, daß
bei Landdampfkesseln für Steinkohle die Geschwindigkeiten so gewählt werden, daß
der Kraftbedarf des Saugzuges bei Lüfterwirkungsgraden von etwa 8o0/9, soweit er
im aktiven Teil des Kessels verbraucht wird, mit Steinkohlen von etwa 709o kcal/kg
bei Einzugkesseln unter o,5 kW, bei Mehrzttgkesseln unter o,8 bis i kW je i ooo
ooo kcal in der Stunde Feuerungsleistung liegt. Eine Erhöhung auf r bzw. i.81c@@"
durch höhere aktiveGasgeschwindigkeiten gibt also eine deutliche Abgrenzung gegen
die bisherige Praxis. Bei nasser (etwa 59%) Braunkohle liegen die Werte etwa 5o
% höher. Für die Zweitlüfter kommt nur der Widerstand im Luvo hier in Frage: die
üblichen Werte des Widerstandes liegen bei 16 bis 25 mm, der Kraftbedarf bei etwas
kleiner Luftmenge und kalter Luft etwa bei o, i bis o,15 kW je i oooooo kcal in
der Stunde.
-
Die Anwendung einer solchen Serienturbine mit gegen den üblichen erhöhten
Kraftbedarf, bei der also schon ein merkbarer Temperaturabfall entsteht, gibt der
Anordnung der Serienturbine innerhalb des Z:rberhitzerverlaufes, z. B. in der 'Titte,
wo meist der Temperaturregler sitzt, thermodynamisch erhöhtes Interesse, da die
hier entstehende Zwischenüberhitzung die sonst eintretende. hier schon fühlbar werdende
Beeinträchtigung des hinter dem Üb.erhitzeraustritt beginnenden Hauptprozesses verhindert;
der Gewinn an der sonst im Kondensationsbetrieb gewonnenen Lüfterenergie ist also
voll vorhanden. Ohne diese Zwischenüberhitzung kann man leicht, da die Primärtemperatur
irgendwo an einer Grenze gewählt zu werden pflegt, bei Bedarf der Lüfter von mehreren
Prozent, wie er hier zugrunde liegt, Verluste bis zu 10/0 (io bis 15° Temperaturverlust)
an der im Hauptzyklus gewinnbaren Energie erleiden. so daß diese Schaltung also
eine notwendige Ergänzung der gesamten Anordnung ergibt.