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Hochdruck-Dampferzeuger mit zwei hintereinandergeschalteten unbefeuerten
Verdampfern Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochdruck-Dampferzeuger mit unbefeuerten
Verdampfern, bei welchem die in der Feuerung erzeugte Wärme mittels eines Wärmeträgers
auf die zu verdampfende Flüssigkeit übertragen wird und als Wärmeträger Eigendampf
benutzt wird.
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Es ist an sich bekannt, neuen Sattdampf durch Oberflächenverdampfung
an den äußeren Flächen von Heizkörpern zu erzeugen, die in einem Verdampfer liegen
und von überhitztem Eigendampf durchströmt werden. Ferner ist es auch bekannt, neuen
Sattdampf durch Einleiten von überhitztem Eigendampf in den Flüssigkeitsraum eines
Verdampfers durch Mischverdampfung zu erzeugen, wobei eine Umlaufpumpe verwendet
wird.
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Auch sind Hochdruck-Dampferzeuger der letzteren Art nicht mehr neu,
die ohne Zuhilfenahme einer Umlaufpumpe arbeiten. Diese verwenden jedoch beispielsweise
einen besonderen Erregerkessel, der im Feuerraum selbst liegt und daher alle die
Nachteile, wenn auch in kleinerem Maßstabe, hat, die derartige unmittelbar befeuerte
Kessel aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf einen Hochdruck-Dampferzeuger,
bei dem die beiden Erzeugungsmöglichkeiten, also Oberflächen- und Mischverdampfung,
vereinigt sind, wobei bei der Mischverdampfung gleichfalls die Umlaufpumpe vermieden
wird.
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Auch derartige Dampferzeuger mit beispielsweise zwei Verdampfern sind
an sich bekannt, doch ist hierbei ein getrenntes Arbeiten der beiden Verdampfer
vorgesehen, derart, daß der eine mit Mischverdampfung arbeitende Verdampfer einen
erheblich niedriger gespannten Dampf liefert als der andere Verdampfer, wobei außerdem
noch der eine Verdampfer durch Heizgase befeuert wird.
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Erfindungsgemäß soll nun bei einem Hochdruck-Dampferzeuger mit zwei
hintereinandergeschalteten, unbefeuerten und mittelbar durch überhitzten Dampf beheizten
Verdampfern der Dampfraum des mit höherem Druck betriebenen ersten Verdampfers mit
dem einen Ende eines Überhitzers in Verbindung stehen, dessen anderes Ende an ein
im Wasserraum des zweiten Verdampfers liegendes Verteilerrohr angeschlossen ist.
Weiterhin soll der Dampfraum des zweiten, mit niederem Druck betriebenen Verdampfers
mit dem einen Ende eines weiteren Überhitzers verbunden sein, dessen anderes Ende
an einen mit der Verbraucherleitung in Verbindung stehenden und im Wasserraum des
ersten Verdampfers liegenden Heizkörper angeschlossen ist, derart, daß der durch
den überhitzten Nutzdampf im ersten Verdampfer über Heizflächen gewonnene Dampf
den Nutzdampf im zweiten Verdampfer durch Einleiten in dessen Flüssigkeitsinhalt
erzeugt.
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Eine derartige Anordnung, bei der also der Hochdrucknutzdampf aus
dem zweiten Verdampfer entnommen wird, bietet gegenüber den obenerwähnten Zweidruckverdampfern
mit Oberflächen- und Mischverdampfung den Vorteil,
daß die gesamte
Brennstoffwärme zur Erzeugung von Hochdruckdampf verwendet wird, und daß ferner
der im ersten Verdampfer erzeugte Hochdruckdampf mit annähernd gleichem Druck in
den zweiten Verdampfer zwecks Mischverdampfung übertreten kann, da die Drücke in
den beiden Verdampfern nur um den durch die geringen Strömungswiderstände bedingten
Unterschied voneinander verschieden sind.
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Gegenüber den Dampferzeugern mit reiner Mischverdampfung bietet die
Anordnung gemäß der Erfindung den Vorteil, daß trotz Beibehaltung der Mischverdampfung
entweder die Umlaufpumpe ganz in Fortfall kommt oder unter sonst gleichen Verhältnissen
viel kleinere Abmessungen erhält, da sie stets nur für einen Bruchteil der Nutzdampferzeugung
in Frage kommt.
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Gegenüber den Vielfachverdampfern mit und ohne Erregerkessel bietet
die Anordnung gemäß der Erfindung den Vorteil, daß die Zahl der Verdampfer auf zwei
beschränkt ist, wie es auch bei den bereits genannten Zweidruckverdampfern der Fall
ist.
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Es ist auch möglich, die durch die Heizelemente strömende Nutzdampfmenge
durch Zusatz einer verhältnismäßig geringen Menge von Umlaufdampf zu erhöhen, indem
der Nutzdampf und Umlaufdampf nach Überhitzung in einem gemeinsamen Überhitzer gemeinsam
(oder auch getrennt) die Heizelemente des Erstverdampfers durchströmen. Es ergibt
sich hierbei der Vorteil, daß bei Einschaltung einer Umlaufpumpe für den Umlaufdampf
stets eine Zwangsströmung in den Nutzdampfüberhitzern vorhanden ist. Die Umlaufpumpe
saugt hierbei eine regelbare Menge gekühlten Dampfes aus der Nutzdampfleitung an
und drückt sie in den . gemeinsamen Überhitzer zurück.
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Die Speisung geschieht zweckmäßigerweise derart, daß die vorgewärmte
Speiseflüssigkeit in den Zweitverdampfer gepumpt wird, in welchen wegen des Fehlens
wärmeübertragender Oberflächen das Ausfallen von Härtebildnern beim Sieden der Flüssigkeit
Unschädlich ist; der Erstverdampfer wird dann durch eine zweite Pumpe gespeist,
welche siedende Flüssigkeit aus dem Zweitverdampfer in den Erstverdampfer fördert.
Da die Härtebildner schon im Zweitverdampfer ausfallen, können bei dieser Art der
Speisung im Erstverdampfer keine den Wärmeübergang beeinträchtigenden Ablagerungen
an den Übertragungsflächen entstehen. Wenn die Speiseflüssigkeit genügend rein ist,
kann auch der Erstverdampfer unmittelbar und der Zweitverdampfer z.. B. mit Flüssigkeit
aus dem Erstverdampfer mittels eines Regelventils gespeist werden.
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Abb. i zeigt schaubildlich ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der in dem Erstverdampfer i anfallende Dampf wird über den Überhitzer 2 in den Flüssigkeitsraum
des Zweitverdampfers 3 geleitet. Die hier anfallende 1`Tutzdampfmenge wird durch
den Überhitzer q. und dann durch die im Flüssigkeitsraum des Erstverdampfers i angeordneten
Heizelementes geleitet, welche in die Nutzdampfleitung 6 münden.
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Die im Erstverdampfer verdampfte Flüssigkeit wird beispielsweise durch
Flüssigkeit aus dem Zweitverdampfer mittels der Pumpe 7 ersetzt, -die erforderlichenfalls
die Flüssigkeit durch ein Drosselventil 8 auf höheren Druck als den des Erstverdampfers
verdichten kann, so daß sie im Überhitzer 9 eine höhere Temperatur erreichen kann,
als der Sättigungstemperatur des Erstdampfes entspricht.
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Da bei dem nach Abb. i beschriebenen Dampferzeuger die im Erstverdampfer
abgegebene Überhitzungswärme des Nutzdampfes zur Verdampfung der erforderlichen
Erstdampfmenge ausreichen muß, so ergibt sich eine Beziehung zwischen dem Wärmeinhalt
der Speiseflüssigkeit, der Verdampfungs- und Überhitzungswärme, was wiederum bei
gegebenen Temperaturen einen bestimmten Mindestdruck für die Dampferzeugung bedingt.
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Es kann nun wünschenswert sein, die Dampferzeugung auch mit geringerem
als dem nach obigen Ausführungen bedingten Mindestdruck zu ermöglichen. Zu diesem
Zweck sieht die Erfindung außer der bereits oben erwähnten Drucksteigerung der Speiseflüssigkeit
des Erstverdampfers noch folgende Vorkehrungen vor: i. Der die Heizelemente des
Erstverdampfers verlassende Nutzdampf wird nochmals überhitzt und durch eine zweite,
im Flüssigkeitsraum des Erstverdampfers untergebrachte Heizvorrichtung geleitet,
wo er abermals Überhitzungswärme abgibt und dadurch die Erstdampfmenge vergrößert.
In Abb.2 ist diese Ausführung schaubildlich dargestellt: , Der im Erstverdampfer
i erzeugte Dampf wird im Überhitzer 2 überhitzt und dann in den Flüssigkeitsraum
des Zweitverdampfers 3 geleitet. Der aus dem Zweitverdampfer entnommene Nutzdampf
durchströmt nacheinander den Überhitzer q., Heizelemente 5, Überhitzer 7 und Heizelemente
8, welche in die Nutzdampfleitung 6 münden. In diesem Beispiel wird der Zweitverdampfer
aus dem Erstverdampfer mittels einer Leitung 9 und eines Ventils io gespeist, durch
das die Flüssigkeitsmenge geregelt werden kann. Eine der Heizvorrichtungen kann
auch im Zweitverdampfer untergebracht .werden, in welchem Falle sich eine entsprechende
Reihenfolge ergibt.
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2. Die - dem Zweitverdampfer zuführbare Wärmemenge wird dadurch vergrößert,
daß im Erstverdampfer ein erheblich höherer Druck gehalten wird und der Erstdampf
in der Düse
eines Strahlsaugers entspannt wird, Dampf aus dem Zweitverdampfer
ansaugt und durch Umsetzung seiner Strömungsenergie das Gemisch im Diffusor des
Strahlapparates verdichtet, welches nach Überhitzung in den Flüssigkeitsraum des
-Zweitverdampfers geleitet wird.
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In Abb. ist diese Bauart schaubildlich dargestellt. Der im Erstverdampfer
i erzeugte Dampf wird in der Düse 7 des Strahlsaugers 8 entspannt und saugt über
Leitung 9 Dampf aus dem Zweitverdampfer 3 an, in welchem ein niedrigerer Druck als
im Erstverdampfer herrscht. Im Diffusor io wird das Dampfgemisch verdichtet, durchströmt
dann den Überhitzer 2 und gelangt in den Flüssigkeitsraum des Zweitverdampfers 3.
Der Nutzdampf wird durch die Leitung ii entnommen und strömt durch den Überhitzer4
und Heizelemente 5 zur Verbrauchsleitung 6.
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3. Die im Erstverdampfer erzeugte Erstdampfmenge wird dadurch vergrößert,
daß die Nutzdampfmenge, welche die im Erstverdampfer liegenden Heizelemente durchströmt,
um eine bestimmte, regelbare Umlaufdampfmenge vergrößert wird. Abb. q. zeigt beispielsweise
eine derartige Ausführungsform. Die Bezugszeichen i bis 6 entsprechen denen in Abb.
i. Die Umlaufpumpe 8 saugt gekühlten Dampf durch die Leitung 7 ab und drückt ihn
durch die Leitung 9 in den Überhitzer 4 zurück, der ebenso wie die Heizelemente
5 gemeinsam von Nutzdampf und Umlaufdampf durchströmt wird.
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Abb.5 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Abb.4, gegenüber der sie den
Vorteil hat, daß ein besonderer Endnutzdampfüberhitzer (der in Abb. 4. nicht gezeichnet
ist) vermieden ist.
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Die Bezugszeichen i bis 3 entsprechen denen der übrigen Abbildungen.
Der Nutzdampf wird durch die Leitung 14 aus dem Zweitverdampfer 3 entnommen und
in den Nutzdampfüberhitzer 12 geleitet. Die Umlaufpumpe 8 saugt eine regelbare Menge
Dampf aus dem Überhitzer 12 über die im Verdampfer i liegenden Heizkörper 5 ab und
drückt sie in den Nutzdampfüberhitzer 12 zurück. Durch die Leitung 6 wird der Nutzdampf
zur Verbrauchsstelle geführt. Durch die Umlaufpumpe 8 wird im Nutzdampfüberhitzer
unabhängig von der Entnahme durch die Leitung 6 eine ständige Strömung erzielt.
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Auch im Überhitzer 2 läßt sich trotz unterbrochener Nutzdampfentnahme
eine Strömung dadurch erzielen, daß beispielsweise ein Teil des von der Umlaufpumpe
geförderten Dampfes durch den Überhitzer 2 gedrückt wird. Diese Anordnung ist durch
die Vorrichtung 15 angedeutet, die als Umschaltventil o. dgl. ausgebildet und im
Falle einer Gefahr (zu hohe Überhitzung) von Hand oder selbsttätig betätigt werden
kann. Der Erfindungsgegenstand läßt sich natürlich auch als Kombination der dargestellten
einzelnen Ausführungsformen ausbilden.