DE962080C - Dampfkesselanlage mit mehreren Abhitzekesseln - Google Patents

Description

• Dampfkesselanlage mit mehreren Abhitzekesseln Die vorliegende Erfindung betrifft Dampfkesselanlagen mit mehreren Abhitzekesseln, von denen jeder an eigene Abhitze-Wärmequelle angeschlossen ist und aus einem Dampferzeuger und einem Dampfsammler besteht, die derart miteinander verbunden sind, daß sich zwischen ihnen ein natürlicher Wasserumlauf ergibt. Sie bezweckt die Ausnutzung der Wärme, die oft an mehreren Stellen in einem Industriebetrieb zugänglich ist, wie z. B. die in den Abgasen der vielen Öfen einer Eisenhütte enthaltene Wärme, aber die sonst verlorengehen würde. Bekanntlich geht beim Betrieb mancher Industrieanlagen viel Wärme in der Form von Rauschgasen, Strahlung usw. verloren, aber da die verschiedenen Wärmequellen oft über die ganze Anlage verteilt sind, hat sich die Ausnutzung dieser Abhitze aus wirtschaftlichen Gründen früher nicht gelohnt. Bei einer bekannten Anlage dieser Art geschieht die Ausnutzung der Wärme, die sonst verlorengehen würde, durch Dampferz ugungsrohre bei jeder Wärmequelle, welche mit einem gemeinsamen Dampfsammler verbunden sind. Dieses System hat sich als vollkommen zufriedenstellend erwiesen, aber es hat doch einen ernsten Nachteil. Die verschiedenen Kessel, die einem solchen System gehören, sind Zwangsumlaufkessel, und weil sie alle einem gemeinsamen Dampfsammler angeschlossen sind, ist es mit Rücksicht teils auf die dazu erforderlichen Rohrleitungen und teils .auf den zum Aufrechterhalten des Umlaufes erforderlichen Energieaufwand sehr kostspielig, das Dampfkesselmedium zwischen dem einzigen Dampfsammler und allen den einzelnen Dampfkesseln zu leiten.
• Eine bereits bekannte Dampfkesselanlage dieser Art hat den Zweck, bei Nichtbenutzung einer oder mehrerer Feuerungen eine Störung im Dampfstrom durch Überlaufen der unbeheizten Dampferzeuger zu verhindern; sie weist daher in den Verbindungen der Abhitzekessel mit der Dampfsammelleitung Absperrvorrichtungen auf, die vom Druckunterschied -des Dampfes der Kessel und der Verbrauchsanlage gesteuert sind,. und beim Nachlassen der Dampfentwicklung die Dampfverbrauchsanlage vom Abhitzekessel selbsttätig abtrennen.
• Davon unterscheidet sich die neue Naturumlaufkesselanlage, deren hauptsächlicher Zweck ist, die bei der obenerwähnten Zwangsumlaufkesselanlage aufstrebenden Verluste zu beseitigen, in erster Linie dadurch, daß die Dampfsammler außerhalb der Abhitzekessel auf gleicher Höhe liegen und die Dampfsammler dieser Kessel sowohl oberhalb als auch unterhalb ihres Wasserspiegels durch Leitungen miteinander verbunden sind, die von den Speisewasserleitungen und Nutzdampfleitungen unabhängig sind, so daß sich in allen Dampfsammlern der gleiche Wasserstand einstellt. Eine Kombination der Speisewasser- und Nutzdampfleitungen mit den gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Leitungen zum Ausgleich des Wasserstandes in den Dampfsammlern ist erforderlich, weil die Druckverluste in den Speisewasser- und Nutzdampfleitungen so verschieden sein können, daß dadurch die Wasserspiegel in den Dampfsammlern nicht auf eine gleiche Höhe gebracht werden. Gerade das .aber ist für die Wirkungsweise der Anlage von entscheidender Bedeutung.
• Die vorliegende Erfindung hat zum Zweck, diese Verluste zu beseitigen und das Ausnutzen der Wärme aus einer Mehrzahl von Wärmequellen zu vereinfachen, obwohl es selbstverständlich ist, daß die Erfindung nicht nur auf die Anwendung von Abhitze begrenzt ist, sondern ebensogut anwendbar ist, wenn die Dampfkessel direkt geheizt werden oder mit Hilfsmitteln für zusätzliche Heizung versehen sind.
• In der Zeichnung wird als Beispiel eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wobei die Figur eine Mehrzahl von untereinander verbundenen Abhitzedampfkesseln darstellt.
• In der Zeichnung bezeichnen 5, 6 und 7 drei voneinander getrennte Wärmequellen, die im vorliegenden Falle nur als Rauchgaskanäle, durch welche heiße Abgase strömen, veranschaulicht sind. Es ist selbstverständlich, daß diese Gase ihre Wärme aus einer beliebigen Wärmequelle erhalten haben können und daß sie die Abhitze irgendeiner industriellen Anlage, z..B. einer Eisenhütte, sein kann. Das Wesentliche aus dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist, daß diese Wärmequellen voneinander ganz unabhängig sind.
• Ein Dampfkessel 8 ist mit jedem der Abgaskanäle verbunden. Obwohl die Ausgestaltung dieser Dampfkessel verschiedenartig sein kann, muß jeder von ihnen laut .dieser Erfindung ein Kessel mit natürlichem Umlauf sein. Jeder Dampfkessel ist mit einem Dampfsammler g versehen, welcher mit den Verdampfungsrohren 1o des Kessels auf solche Weise verbunden ist, daß ein natürlicher Umlauf des Dampfkesselmediums durch dieselben aufrechterhalten werden kann. Vorzugsweise hat jeder Dampfkessel auch einen Speisewasservorwärmer z r zur Erwärriiung des Speisewassers für den Dampfkessel und einen Überhitzer 12, welcher mit .dem Dampfsammler auf gewöhnliche Weise verbunden ist und zum Überhitzen des im Dampfkessel erzeugten Dampfes dient.
• Die Dampfsammler der verschiedenen Dampfkessel, deren Anzahl die gleiche sein kann, wie die der auszunutzenden Wärmequellen, sind in der Hauptsache in gleicher Höhe angeordnet. Dieser Umstand in Verbindung mit direkten Verbindungsleitungen zwischen allen Dampfsammlern, teils oberhalb, teils unterhalb des Wasserspiegels in denselben, bewirkt, .daß sich ein gemeinsamer Wasserspiegel in den Dampfkesseln einstellen kann. Zu diesem Zweck ist eine Verbindungsleitung 13 mit allen Dampfsammlern oberhalb des Wasserspiegels mit Hilfe der Zweigleitungen 1q. verbunden, und eine andere Verbindungsleitung 15 ist mit den Dampfsammlern unterhalb des Wasserspiegels mittels der Zweigleitungen 16 verbunden, und die beiden Verbindungsleitungen 13 und 15 sind außerdem durch den Ausgleichsbehälter i7 miteinander verbunden.
• Der Ausgleichsbehälter 17 ist in der Hauptsache in gleicher Höhe mit den Dampfsammlern montiert, so daß der Wasserspiegel in demselben der gleiche ist, wie in den verschiedenen Dampfkesseln. Daraus folgt, daß der Wasserspiegel im Ausgleichsbehälter ein genaues Maß des Wasserstandes in allen Dampfkesseln darstellt, und um die Angabe desselben zu erleichtern, ist der Ausgleichsbehälter mit einem gewöhnlichen Wasserstandsanzeiger 18 versehen. Der Ausgleichsbehälter 17 ist mit der Speisewasserhauptleitunga2 durch eine Verbindungsleitung 36 verbunden, welche vorzugsweise ein Ventil 2o enthält, das durch einen von Schwankungen ,des Wasserstandes im Ausgleichsbehälter beeinflußten Regelorgan 24 derart bestätigt wird, daß das Ventil bei sinkendem Wasserstand öffnet.
• Da der Ausgleichsbehälter 17 und-sein Wasserständsanzeiger 18 in keinem der Dampfkessel enthalten sind, können diese Kontrollorgane in einer zweckmäßig gelegenen Überwachungszentrale gelegen sein.
• Wenn Speisewasser dem System zugeführt werden muß, wird ein Ventil 35 geöffnet, so daß Speisewasser aus einem zweckmäßigen Speisewasserbehälter 2 r mittels einer motorisch angetriebenen Speisewasserpumpe. i9 in die Speisewasserleitung 22 hineingepumpt werden kann, welche durch Zweigleitungen 23 mit den Speisewasservorwärmern i i aller Dampfkessel verbunden ist.
• Alle Überhitzer 12 stehen durch Verbindungsleitungen 25 mit einer Hauptdampfleitung 26 für überhitzten Dampf in Verbindung. Die Leitung 26 führt nach der Verbrauchsstelle des in der Anlage erzeugten Dampfes, und es ist gleichgültig, ob die Anlage Niederdruck- oder Hochdruckdampf erzeugt. Ein gewisses Gleichgewicht zwischen der Wärme, die in einem bestimmten Dampfkessel zur Verfügung steht und der Wärme, die in seinem Überhetzer aufgenommen wird, wird dadurch aufrechterhalten, daß der Dampfstrom durch den Überhitzer in Übereinstimmung mit der Temperatur des aus dem überhitzer hinausströmenden Dampfes, selbsttätig geregelt wird. Zu diesem Zweck ist _ein selbsttätiges Ventil 27 nach dem Überhitzer eingeschaltet und wird von einem temperaturempfindlichen Regler beeinflußt, dessen temperaturempfindliches Element 28 in dem Auslaß des Überhitzers gelegen ist.
• Damit irgendein Dampfkessel aus dem System ausgeschaltet werden kann, sind Absperrventile 29 und 30 in den Zweigleitungen 14 bzw. 16 eingeschaltet und Absperrventile 31 sind in den nach den Speisewasservorwärmern führenden Zweigleitungen 23 eingeschaltet sowie auch Absperrventile 32 in den von den Überhitzern führenden Zweigleitungen 25.
• Obschon es wünschenswert ist, daß der Ausgleichsbehälter 17 in dem System enthalten ist, kann dieser weggelassen werden, und statt dessen kann die Überwachung an einem der Dampfkessel geschehen. In diesem Falle genügt ein gewöhnlicher Wasserstandsanzeiger an dem Dampfsammler des gewählten Dampfkessels, um sichtbare Anzeigung des Wasserstandes aller Dampfkessel zu ermöglichen. _ Da es sehr möglich ist, daß die Erwärmungskapazität der Dampfkessel, d. h. die Abgasmenge, die durch die einzelnen Kessel strömt, oder die Temperatur der Abgase von Zeit zu Zeit schwanken und in den einzelnen Dampfkesseln verschieden sein kann, ist es zweckmäßig, einige Organe zum Zusammenordnen der Speise-Nvassermenge, die den Dampfkesseln zuströmt, mit der Wärmeübertragung in dem fraglichen Dampfkessel anzuordnen. Dies kann beispielsweise dadurch ausgeführt werden, daß Drosselventile 33 in die Zweigleitungen 23, die nach den einzelnen Speisewasservorwärmern führen, eingeschaltet werden, wobei diese Drosselventile von der Temperatur des Speisewassers, das die Speisewasservorwärmer verläßt, geregelt werden, beispielsweise mittels Thermostaten, deren temperaturempfindliche Elemente 34 in den Auslässen der Speisewasservorwärmer angeordnet worden sind.
• Mit der beschriebenen Anordnung kann es vorkommen, daß alle Ventile 33 gleichzeitig geschlossen sind, so daß Speisewasser den einzelnenDampfkesseln durch die Zweigleitungen 23 nicht zugeführt werden kann. Wenn der Wasserstand in den einzelnen Dampfsammlern 9 und somit auch in dem Ausgleichsbehälter 17 unterhalb des gestatteten Mindestmaßes sinken sollte, wird daher ein beispielsweise elektromagnetisches Ventil 2o, .daß in einer Zweigleitung 36 zwischen der Hauptleitung 22 für den Speisewasserzufuhr und dem Ausgleichsbehälter eingeschaltet und von einem schwimmergeregelten Schalter beeinflußt ist, der nur schematisch angedeutet und mit 24 bezeichnet worden ist. Hierbei wird das Speisewasser dem Ausgleichsbehälter 17 zugeführt und von demselben durch die Verbindungsleitung 15 und die Zweigleitungen 16 auf die einzelnen Dampfkessel 8 verteilt.
• Obschon es wünschenswert sein kann, daß jeder Dampfkessel mit einem Speisewasservorwärmer versehen ist, wie gezeigt und beschrieben worden ist, ist es auch möglich, das System ohne dieses Hilfsmittel zu betreiben, in welchem Fäll Speisewasser dem Dampfkessel unmittelbar durch die Verbindungsleitungen 15 oder den Ausgleichsbehälter 17 zugeführt wird, falls ein solcher verwendet wird. In den letztgenannten Fällen muß die Verbindungsleitung 15, die alle Dampfsammler unterhalb des Wasserspiegels untereinander verbindet, natürlicherweise ausreichend dick sein, um eine schnelle Strömung des Wassers von einem Dampfkessel nach dem anderen zu ermöglichen.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Dampfkesselanlage mit mehreren Abhitzekesseln, von denen jeder an eine eigene Abhitze-Wärmequelle angeschlossen ist und aus einem Dampferzeuger und einem Dampfsammler besteht, die derart miteinander verbunden sind, daß sich zwischen ihnen ein natürlicher Wasserumlauf ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfsammler (9) außerhalb der Abhitzekessel (8) auf gleicher Höhe liegen und die Dampfsammler dieser Kessel sowohl oberhalb als auch unterhalb ihres Wasserspiegels durch Leitungen (13, 15) miteinander verbunden sind, die von den Speisewasserleitungen (22) und Nutzdampfleitungen (26) unabhängig sind, so daß sich in allen Dampfsammlern (9) der gleiche Wasserstand einstellt.
2. 2. Dampfkesselanlage nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine einzige Speisewasserquelle (21) für alle Dampfkessel (8) und durch eine Speisewasserleitung (22, 23), mittels welcher sämtliche Dampfkessel (8) der- Speisewasserquelle (21) angeschlossen sind und durch welche den Dampfkesseln (8) Speisewasser zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Wasserstandes in denselben zugeführt werden.
3. 3. Dampfkesselanlage nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgleichsbehälter (17), der im wesentlichen in gleicher Höhe mit den Dampfsammlern (9) angeordnet ist, in denjenigen Leitungen (13, 14), die alle Dampfsammler (9) untereinander verbinden, eingeschaltet ist, sowie durch eine Verbindungsleitung (36) zwischen dem Ausgleichsbehälter (17) und der Speisewasserhauptleitung (22), welche vorzugsweise ein Ventil (2o) enthält, das durch einen von Schwankungen des Wasserstandes im Ausgleichsbehälter beeinflußten Regelorgan (24) betätigt wird.
4. 4. Dampfkesselanlage nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dampfkessel (8) mit einem Speisewasservorwärmer (i i) versehen ist, der dem Dampfsammler (9) des Dampfkessels (8) angeschlossen ist, und daß die Speisewasserleitung (22, 23) mit allen Speisewasservorwärmern (i i) verbunden ist, durch welche allen Dampfkesseln ,(8) Speisewasser zugeführt werden kann.
5. 5. Dampfkesselanlage nach Patentanspruch 4, gekennzeichnet durch ein Drosselventil (33) zwischen der Speisewasserhauptleitung (22) und jedem Speisewasservorwärmer (ii) und durch ein Organ (34) zur Einstellung von jedem Drosselventil (33) in Übereinstimmung mit der Wärmeübertragung in dem mit dem fraglichen Speisewasservorwärmer (1i) verbundenen Dampfkessel (8), so daß diejenige Speisewassermenge, die jedem Dampfkessel (8) zugeführt wird, mit der Erwärmungskapazität des fraglichen Kessels (8) zusammengeordnet wird.
6. 6. Dampfkesselanlage nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen in dem Abgaskanal (5,6 bzw. 7) jedes Dampfkessels (8) angeordneten und an dem Dampfsammler (9) des je-%veiligen Kessels (8) angeschlossenen Dampfüberhitzer (12), ferner durch eine gemeinsame Dampfleitung (26), die an die Auslässe aller Elberhitzer (12) angeschlossen ist, sowie durch Ventile (27), die zum Regeln der Temperatur des austretenden Dampfes in der Verbindungsleitung (25) zwischen dem fraglichen Überhitzer (12) und der gemeinsamen Hauptdampfleitung (26) angeordnet sind und durch einen zwischen den jeweiligen Überhitzer (12) und dem betreffenden Ventil (27) in an sich bekannter Weise angeordneten temperaturempfindlichen Regler (28). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 483 455, 530 221; schweizerische Patentschrift Nr. 159 499.