DE417341C - Steam system, in which the vapors of a high-boiling intermediate substance heated by combustion gases are used to generate and superheat steam - Google Patents

Description

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.Steam system in which the vapors are one of combustion gases heated high-boiling intermediate for steam generation and overheating to serve. It has already been suggested that the water be superheated in high tension To convert water vapor that one cold or preheated water through a pipe coil lets flow, which in the steam room of a heated by means of combustion gases, partially arranged with a high-boiling intermediate filled, closed vessel is. The first part of the pipe coil lying in the intermediate material steam room forms the steam generator, the last part in the same room the superheater. from This known An'ae differs the subject of the invention in that the intermediate vapors with little or no overpressure first enter the superheater coat, in order to then clear: I act separately on the steam generator, whereupon they are returned to the intermediate material evaporator as cooled condensate. This arrangement; has significant advantages. If namely the steam generator and the i'-superheater is known to be in a shared intermediate steam room lie where the boiling temperature of the intermediate material is almost everywhere, so the intermediate vapor can only transfer its heat of vaporization to the water or give off the water vapor; but the condensate is not capable of its own heat to exchange with the contents of the pipe sch'_ange and, on the contrary, almost returns Back to the boiling point in the liquid space. But is according to the invention of Steam generator in a room, which from the one containing the superheater Space is separated, so the condensate of the intermediate material has the opportunity to stand up the walls of the steam generator further, theoretically up to the temperature of the boiler water to cool down and thereby give the water a substantial part of its To give off its own heat. This is extremely important as certain a'.s intermediate is excellent suitable hydrocarbons have a relatively low latent heat of vaporization and you therefore have a very large one. hardly like to use steam room to be heated would have to, if one considers the heat transport exclusively through the intermediate material vapors wanted to be done. By the fact that according to the invention, the proportionate utilizing the high inherent heat of the condensate to generate water vapor, one can use the steam room keep the intermediate material container small.

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.By taking the vapors of the precursor according to the invention one after the other the superheater and the steam generator can be coated, one reaches further, as discussed in more detail in the description of an exemplary embodiment should, a very sensitive, automatic superheating temperature control, which cannot be reached in the known system.

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.The drawing illustrates two exemplary embodiments of the subject matter of the invention. Fig. I shows a section of a system with intermediate material evaporators set up next to one another with Wassc ° rdanipfüberliitzer, water steam generator, a'-s water level regulator and feed water preheater working buffer boiler and steam trap.

Abb. 2 zeigt im Schnitt einen zylindrischen Wasserdampfüberhitzer mit Zwischcnstoffverdampfer und eingebautem Wasserdampferzeuger sowie einen Dampffänger.Fig. 2 shows in section a cylindrical steam superheater with intermediate evaporator and built-in steam generator as well as a steam trap.

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.In a fire flue 3 protrude in the bottom of a boiler-shaped intermediate material evaporator 6 attached field tubes 4. into it. The evaporator 6, in which the coiled tube superheater 8 is located, which is connected to a supply line i for saturated and to a discharge line 9 is connected for superheated steam, contains one as an intermediate suitable, e.g. B. at about 4oo ° C boiling hydrocarbon, which during heating partially a: s a boiling liquid 5 the field tubes and the lower part of the Boiler 6 fills, partially circulating in vapor form and as condensate; its fumes transfer part of their heat to the steam superheater 8, whereby they are partially compress, while the remaining part flows over into a boiler io. in the the intermediate vapors transfer their heat to the latter.

gestellten Wasserdampferzeuger i i, und das # -tufl, gekühlte Kondensat fließt durch ein Rohr i a unten in den Verdampfer 6 zurück.provided steam generator i i, and the # -tufl, cooled condensate flows back into the evaporator 6 through a tube i a.

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.The choice of intermediate depends on the degree to which the steam is superheated. target. At atmospheric pressure, the boiling point of the intermediate material only needs to be slightly above the temperature of the superheated steam. The temperatures required for the steam overheating and for the generation of steam can therefore be achieved without the voltage of the intermediate vapor being increased significantly above atmospheric pressure. In order to prevent the voltage of the intermediate vapor from reaching too high a value, the intermediate vapor space is in open communication with the outside air. A pipe 13 is provided, one end of which opens into the Kessei io and the other end of which opens into a steam collector 14 which is open at 15. To be on the safe side, a bundle of cooling tubes 16 (Fig. 2j) is provided in this steam collector. The condensate formed in the steam collector can be returned to the boiler through a line 17 with the shut-off valve usually closed.

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.Compress the intermediate material vapors that enter the boiler on the water pipes of the steam generator. After the tubes the latent Have absorbed the heat of vaporization of these vapors, they are also extracted from the condensate part of its own warmth. The steam generator should be dimensioned so that he under normal circumstances the circulating hydrogen vapors the whole of the The superheater removes heat that has not been absorbed. ha the heat transferring Intermediate vapors condense quickly on the water pipes, resulting in: more or less sharp dividing plane between the intermediate substance vapors flowing in from above and the air below in the boiler t o. Takes the amount of in the kettle to flowing intermediate substance vapors through stronger heating of the field tubes to and if the excess temperature rises as a result, this level of separation falls; it will a larger area of the steam generator is washed by the intermediate vapors, and a larger amount of saturated steam develops per unit of time, which the fi-overheating temperature brings back to the desired value. Vice versa the development of saturated steam decreases when the intermediate steam generation decreases and the overheating temperature therefore decreases; in this case the mentioned increases Parting plane, and it takes the heated area of the steam generator from.

Die L'berhitzungstemperatur ist daher konstant. Hierdurch werden die durch den überhitzten ZVasserdampf getriebenen Maschinen vor Beschädigung geschützt.The overheating temperature is therefore constant. This will make the Protected from damage by the overheated machines driven by steam.

Von Zwischenstoffen, deren Dämpfe bei den Betriebstemperaturen spezifisch schwerer sind als Luft, kann man die Dämpfe unten in den Kessel io treten lassen.Of intermediate substances whose vapors are specific at the operating temperatures are heavier than air, you can let the vapors enter the bottom of the kettle.

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.So that the circulating intermediate is chemically unchanged remains, you can replace the air in the system with an ineffective gas. In some In some cases, however, the oxygen in boiler 14 and in the other parts of the system is likely be absorbed by the used intermediates, so that the remaining Nitrogen provides the precursor and the metal in sufficient quantities to prevent further oxidation protects. The specifically lighter and also heated nitrogen collects in almost pure condition at the top of boiler 14.

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.When revising or repairing the steam generator, you can use the Intermediate material by moderate heating from Field's tubes and from the boiler 6 into the steam collector i ¢, which then condenses through its tube bundle as air acts for the intermediate substance vapors. For this purpose, the water is first removed drained the steam generator so that the intermediate vapors are no longer can compress on the steam boiler walls.

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).According to Fig. I, the steam generator i i is with a buffer tank 18 provided, which also works as a water level regulator. The saturated steam occurs through a pipe 19 into the buffer tank, where it rises to the water level and collects in the dome 20, from which it flows through the pipe 7 to the superheater 8. The lower edge of the pipe i9 determines the water level in the boiler i (see patent 388o68).

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.If the water level in the steam generator drops too much, so this occurs in that the intermediate material through the opening 15 the steam collector i ¢ comes out. But even if the steam boiler at all should not contain any more water, there is no risk of explosion, not even if in the steam generator through its possible connection with other steam generators, the full operating steam pressure still prevails.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Wasserdampfan'.age, bei welcher die Dämpfe eines von Verbrennungsgasen geheizten hochsiedenden Zwischenstoffes zur Wasserdampferzeugung und -überhitzung dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstoffdämpfe ohne oder mit nur geringem Überdruck zunächst den überhitzer bestreichen, um dann räumlich getrennt auf den Wasserdampferzeuger einzuwirken, worauf sie als gekühltes Kondensat in den Zwischenstoffverdampfer zurückfließen. a. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der den Wasserdampferzeuger enthaltende Raum mit einem mit der Außenluft in Verbindung stehenden Dampfsammler verbunden ist.PATENT CLAIMS: i. Water vapor system, in which the vapors of a High-boiling intermediate material heated by combustion gases to generate water vapor and superheating, characterized in that the intermediate vapors without or first coat the superheater with only a slight overpressure, and then spatially act separately on the steam generator, whereupon they act as cooled condensate flow back into the intermediate evaporator. a. Plant according to claim i, characterized characterized in that the space containing the steam generator with a with the Outside air communicating steam collector is connected.