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Wasserdampfanlage, bei welcher die Dämpfe eines von Verbrennungsgasen
geheizten hochsiedenden Zwischenstoffes zur Wasserdampferzeugung und -überhitzung
dienen. Man hat bereits vorgesch:agen, Wasser dadurch in hochgespannten überhitzten
Wasserdampf umzuwandeln, daß man kaltes oder vorgewärmtes Wasser durch eine Rohrschlange
strömen läßt, welche im Dampfraume eines mittels Verbrennungsgase geheizten, teilweise
mit einem hochsiedenden Zwischenstoff gefüllten, geschlossenen Kessels angeordnet
ist. Der erste Teil der im Zwischenstoff dampf -raume liegenden Rohrschlange bildet
dabei den Wasserdampferzeuger, der im selben Raume liegende letzte Teil den L berhitzer.
Von
dieser bekannten An'ae unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand dadurch, daß
die Zwischenstofrdämpfe ohne oder mit nur geringem Vberdruck zunächst den Cberhitzer
bestreichen, um dann räum:ich getrennt auf den Wasserdampferzeuger einzuwirken,
worauf sie als gekühltes Kondensat in den Z.wischenstoffverdampfer zurückli@l,)en.
Diese Anordnun; hat wesent:iclie Vorteile. Wenn nämlich der Wasserdampferzeuger
und der i'-berhitzer bekannterweise in einem semeinschaft_ichen Zwischenstoffdampfraume
liegen, wo überall annähernd die Siede-emperatur des Zwischenstoffes herrscht, so
kann der Zwischenstoffdampf nur seine la@ente'Verdampfungswärme an das Wasser bzw.
den Wasserdampf abgeben; das Kondensat aber ist nicht in der La"e, seine Eigenwärme
mit dem Inhalte der Rohr sch'_ange auszutauschen und kehrt im Gegenteil nahezu bei
Siedetemperatur in den Flüssigkeitsraum zurück. Liegt aber gemäß der Erfindung der
Wasserdampferzeuger in einem Raume, welcher von dem den Cberhitzer enthaltenden
Raume getrennt ist, so hat das Kondensat des Zwischenstoffes Gelegenheit, sich auf
den Wandungen des Wasserdampferzeugers weiter, und zwar theoretisch bis zur Temperatur
des Kesselwassers, abzukühlen und dabei dem Wasser einen wesentlichen Teil seiner
Eigenwärme abzugeben. Dies ist äußerst wichtig, da gewisse a'.s Zwischenstoff hervorragend
geeignete Kohlenwasserstoffe eine verhältnismäßig geringe latente Verdampfungswärme
haben und man daher einen sehr großen. kaum gefalir'os zu heizenden Dampfraum verwenden
müßte, wenn man den Wärmetransport ausschließlich durch die Zwischenstoffdämpfe
erfolgen lassen wollte. Dadurch, daß man gemäß der Erfindung auch die verhältnismäßig
hohe Eigenwärme des Kondensats zur Wasserdampferzeugung ausnutzt, kann man den Dampfraum
des Zwischenstoffbehälters klein halten.
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Indem man die Dämpfe des Zwischenstoffes gemäß der Erfindung nacheinander
den fiberhitzer und den Wasserdampferzeuger bestreichen läßt, erreicht man weiter,
wie bei der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher auseinandergesetzt werden
soll, eine sehr empfindliche, selbsttätige Cberhitzungstemperaturreglung, welche
bei der bekannten Anlage nicht erreichbar ist.
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Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
Abb. i zeigt im Schnitt eine Anlage mit nebeneinander aufgestelltem Zwischenstofiverdampfer
mit Wassc°rdanipfüberliitzer, Wasserdampferzeu@er, a'-s Wasserstandsregler und Speisewasservorwärmer
arbeitendem Pufferkessel und Dampffänger.
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Abb. 2 zeigt im Schnitt einen zylindrischen Wasserdampfüberhitzer
mit Zwischcnstoffverdampfer und eingebautem Wasserdampferzeuger sowie einen Dampffänger.
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In einen Feuerzug 3 ragen im Boden eines kesselförmigen Zwischenstoffverdampfers
6 befestigte Fieldröhren 4. hinein. Der Verdampfer 6, in welchem sich der Schlangenrohrüberhitzer
8 befindet, der an eine Zufuhrleitung i für gesättigten und an eine Abfuhrleitung
9 für überhitzten Wasserdampf angeschlossen ist, enthält als Zwischenstoff einen
geeigneten, z. B. bei etwa 4oo° C siedenden Kohlenwasserstoff, der während der Heizung
teilweise a:s eine siedende Flüssigkeit 5 die Fieldröhren und den unteren Teil des
Kessels 6 füllt, teilweise in Dampfform und als Kondensat umläuft; seine Dämpfe
übertragen einen Teil ihrer Wärme auf den Wasserdampfüberhitzer 8, wobei sie sich
teilweise verdichten, während der übrige Teil in einen Kessel io überströmt. Im
letzteren übertragen die Zwischenstoffdämpfe ihre Wärme auf den darin.
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gestellten Wasserdampferzeuger i i, und das # -tufl, gekühlte Kondensat
fließt durch ein Rohr i a unten in den Verdampfer 6 zurück.
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Die Wahl des Zwischenstoffes richtet sich nach dem Grade, in welchem
der Wasserdampf überhitzt werden. soll. Der Siedepunkt des Zwischenstoffes braucht
bei Atmosphärendruck nur wenig über der Temperatur des überhitzten Wasserdampfes
zu liegen. Die für die Wasserdampfüberhitzung und für die Wasserdampferzeugung erforder:ichen
Temperaturen können daher erreicht werden, ohne daß die Spannung des Zwischenstoffdampfes
wesentlich über Atmosphärendruck gesteigert wird. Um nun zu verhindern, daß die
Spannung des Zwischenstoffdampfes einen zu hohen Wert erreicht, steht der Zwischenstoffdampfraum
in offener Verbindung mit der Außenluft. Es ist nämlich ein Rohr 13
vorgesehen,
dessen eines Ende in den Kessei io und dessen anderes Ende in einen Dampfsammler
14 mündet, der bei 15 offen ist. In diesem Dampfsammler ist sicherheitshalber noch
ein Bündel Kühlröhren 16 (Abb. 2j vorgesehen. Das im Dampfsammler i¢ entstehende
Kondensat kann durch eine Leitung 17 mit für gewöhnlich geschlossenem Absperrventil
in den Kessel io zurückgeführt werden.
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Die in den Kessel io übertretenden Zwischenstoffdämpfe verdichten
sich auf den Wasserröhren des Wasserdampf erzeugers. Nachdem die Röhren die latente
Verdampfungswärme dieser Dämpfe aufgenommen haben, entziehen sie auch dem Kondensat
einen Teil seiner Eigenwärme. Der Wasserdampferzeuger soll so bemessen sein, daß
er unter gewöhnlichen Umständen den umlaufenden Wasserstoffdämpfen die ganze vom
Cberhitzer nicht aufgenommene Wärme entzieht.
ha die wärmeübertragenden
Zwischenstoffdämpfe sich schnell auf den Wasserröhren verdichten, entsteht eine:
mehr oder weniger scharfe Trennungsebene zwischen den von oben einströmenden Zwischenstoffdämpfenund
der darunter im Kessel t o befindlichen Luft. Nimmt die Menge der in den Kessel
to strömenden Zwischenstoffdämpfe durch stärkere Heizung der Fieldröhren zu und
steigt dadurch die t'berliitzungstemperatur, so sinkt diese Trennungsebene; es wird
eine größere Fläche des Wasserdampferzeugers von den Zwischenstoldämpfen bespült,
und es entwickelt sich pro Zeiteinheit eine größere Menge Sattdampf, welcher die
fi-berliitzungstemperatur wieder auf den gewünschten Wert zurückbringt. Umgekehrt
nimmt die Sattdampfentwick:ung ab, wenn die Zwischenstoff -dampferzeugung nach_äßt
und die Cberhitzungstemperatur daher sinkt; in diesem Falle steigt nämlich die erwähnte
Trennungsebene, und es nimmt die beheizte Fläche des Wasserdampferzeugers ab.
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Die L'berhitzungstemperatur ist daher konstant. Hierdurch werden die
durch den überhitzten ZVasserdampf getriebenen Maschinen vor Beschädigung geschützt.
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Von Zwischenstoffen, deren Dämpfe bei den Betriebstemperaturen spezifisch
schwerer sind als Luft, kann man die Dämpfe unten in den Kessel io treten lassen.
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Damit der umlaufende Zwischenstoff in chemischer Hinsicht unverändert
bleibt, kann man die Luft in der Anlage durch ein unwirksames Gas ersetzen. In manchen
Fällen aber dürfte der Sauerstoff im Kessel 14 und in den übrigen Teilen der Anlage
von dem benutzten Zwischenstoffe aufgenommen werden, so daß der zurückbleibende
Stickstoff den Zwischenstoff und das Metall in genügendem Maße vor weiterer Oxydierung
schützt. Der spezifisch leichtere und außerdem erwärmte Stickstoff sammelt sich
in fast reinem Zustande oben im Kessel 14 an.
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Bei Revision oder Ausbesserung des Wasserdampferzeugers kann man den
Zwischenstoff durch mäßige Erwärmung aus den Fieldschen Röhren urfd aus dem Kessel
6 in den Dampfsammler i ¢ überführen, der dann durch sein Rohrbündel als Luftkondensat
für die Zwischenstoff-dämpfe wirkt. Zu diesem Zweck wird zunächst das Wasser aus
dem Wasserdampferzeuger abgelassen, so daß die Zwischenstoffdämpfe sich nicht mehr
auf den Wasserdampfkesselwandungen verdichten können.
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Gemäß Abb. i ist der Wasserdampferzeuger i i mit einem Pufferkessel
18 versehen, der gleichzeitig als Wasserstandsregler arbeitet. Der Sattdampf tritt
durch ein Rohr i9 in den Pufferkessel über, steigt hierin zum Wasserspiegel empor
und sammelt sich im Dom 2o, aus welchem er durch das Rohr 7 zum L"berhitzer 8 fließt.
Der Unterrand des Rohres i9 bestimmt den Wasserspiegel im Kessel i (vgl. Patent
388o68).
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Sollte der Wasserspiegel im Wasserdampferzeuger zu stark sinken, so
tritt dies dadurch in die Erscheinung, daß der Zwischenstoff durch die Öffnung 15
des Dampfsammlers i¢ nach außen tritt. Selbst aber wenn der Wasserdampfkessel überhaupt
kein Wasser mehr enthalten sollte, so entsteht hierdurch keine Explosionsgefahr,
auch dann nicht, wenn im Wasserdampferzeuger durch dessen etwaige Verbindung mit
weiteren Wasserdampferzeugern nach wie vor der volle Betriebsdampfdruck herrscht.