DE889597C - Dampferzeuger mit mittelbarer Beheizung des Arbeitsmittels - Google Patents

Dampferzeuger mit mittelbarer Beheizung des Arbeitsmittels

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DE889597C
DE889597C DEM641D DEM0000641D DE889597C DE 889597 C DE889597 C DE 889597C DE M641 D DEM641 D DE M641D DE M0000641 D DEM0000641 D DE M0000641D DE 889597 C DE889597 C DE 889597C
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DE
Germany
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heat
steam
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DEM641D
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English (en)
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Gerhardus Antonius Engelberts
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HERPEN CO KG LA MONT KESSEL
Original Assignee
HERPEN CO KG LA MONT KESSEL
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/16Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being hot liquid or hot vapour, e.g. waste liquid, waste vapour

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

  • Dampferzeuger mit mittelbarer Beheizung des Arbeitsmittels Zur Erzeugung von Dampf durch mittelbare Beheizung .des Arbeitsmittels wurde ein unter höherem Druck stehender Wärmeträger erst durch Rauchgas beheizt und teilweise verdampft find dann der erzeugte Dampf wieder in besonderen Wärme-@austauschern durch Wärmeabgabe an das Arbeitsmittel niedergeschlagen. Der Wärmeträger lief bei den bekanntgewordenen Dampferzeugern dieser Art entweder durch Schwerkraft oder aber mittels einer besonderen Umwälzpumpe in einem geschlossenen Kreislauf um.
  • Bei Naturumlaufkesseln dieser Art treten die gleichen unsicheren Umlaufverhältnisse auf wie bei normalen Naturumlaufkesseln, d. h. bei Lastwechsel ist es möglich, daß in bestimmten Temperaturzonen eine Umkehrung des Umlaufes oder ein völliger Stillstand eintritt. Bei Zwangslaufkesseln mit mittelbarerBeheizun.g muß, um den Kraftbedarf der Umwälzpumpe in wirtschaftlich vertretbaren Grenzen zu halten, die Dainpferzettgung je Rohr dem zulässigeil Druckabfall angepaßt werden. Aierans ergibt sich eine große Zahl parallel zu schaltender Rohre und damit die bekannten Schwierigkeiten, den Wärmeträger gleichmäßig entsprechend der Beheizung bei allen Belastungen auf die Rohre zu verteilen. Die Unsicherheit in der Verteilung bedingt einen verhältnismäßig großen Wa.sserüberschuß bezogen auf. die erzeugte Dampfmenge.
  • Ferner ist bekannt, als Wärmeträger zur mittelbaren Beheizung des Arbeeitsmittels überhitzten Dampf zu verwenden, der seineÜberhitzungswärme in besonderen Wärmeaustauschern wieder an das zu verdampfende Arbeitsmittel abgibt. Hierbei sind abwechselnd mehrere wärmeaufnehmende und wärmeabgebende Elemente hintereinandergeschaltet. Der Wärmeträger steht unter niedrigerem Druck als das Arbeitsmittel, so #daß er in den wärmeabgebenden Elementen nicht kondensieren kann. Der Nachteil dieser mittelbaren Dampferzeugung liegt in dem großen Volumnen des Wärmeträgers, so d'aß,eine große Zahl von Rohrelementenerforderlich ist, und ferner darin, daß für die wärmeaufnehmenden Rohrelemente besonders warmfester Werkstoff genommen werden muß, der entsprechend teurer ist. Hinzu kommt noch, daß der Wärmeübergang bei Heißdampf erheblich schlechter ist als bei siedendemWasser und daher bei glcidherDampferzeugung eine weit größere Heizfläche erforderlich wird.
  • Beider vorliegenden Erfindung werdendiese Nachteile bei mittelbarer Dampferzeugung vermieden. Erfindungsgemäß wird zurErzeugung vonDampf durch mittelbare Behei.zung vorgeschlagen, daß .der Wärmeträger hintereinandergeschaltete Rohrelemente durchströmt und wärmeaufnehmende und in einem Arbeitsmittel enthaltenden Behälter liegende, wärmeabgebende Rohrelemente mehrmals aufeinanderfolgen. Das in einem wärmeaufnehmenden Element erzeugte Dampf-Wasser-Gemisch gibt in einem im Wasserraum des Behälters liegenden Element seine Verdampfungswärme durch Kondensation des in ihm enthaltenen Dampfes wieder ab. Dieser Vorgang wiederholt sich im Strömungsfluß des Wärmeträgers mehrmals. Da der erzeugte Dampf ständig wieder kondensiert wird, nimmt das Volumen des Wärmeträgers trotz ständigerWärmeaüfnahme nicht zu. Die vom Wärmeträger durchflossenen Elemente können daher aus verhältnisynäßig wenigen, aber sehr langen Rohrsträngen bestehen, die so geführt werden können, daß sämtliche Rohrstränge alle Temperaturzonen des Dampferzeugers durchlaufen. Für Naturumlauf ergeben sich bei einem Dampferzeuger nach dem Erfindungsvorschlag in .den wenigen Rohrsträngen ganz eindeutige und klare Umlaufverhältnisse. Es kann nicht vorkommen, .daß beispielsweise bei Laständerung ein Stillstand oder Umkehrung des Umlaufes eintritt. Noch. größer ist -der Vorteil bei Dampferzeugern mit Zwangsumlauf. Die wenigen Rohrstränge können leicht so geführt werden, daß sie bei allen Belastungen annähernd. gleiche Wärmeaufnahme haben, so daß die Verteilung des Wärmeträgers auf die einzelnen Rohrstränge keine Schwierigkeit macht. Hinzu kommt noch, @daß nach dem vorgeschlagenen Verfahren die Stabilität des Umlaufes erheblich verbessert wird; so daß es bei an sich gleicher Beheizung der Rohrstränge nicht mehr vorkommen kann, daß in einem Rohr vorwiegend eine Aufwärmung und in dem anderen vorwiegend eine Verdampfung eintritt, weil in den wärmeabgebenden Heizflächen nur durch Kondensation von Dampf eine wesentliche Wärmeabgafe eintritt und so bei Wärmezufuhr eine Verdampfung .; intreten muß, weil im anderen Fall keine Wärmeabfuhr erfolgt.
  • Die Erfindung ist an Hand der Ausführungsbeispiele nach Abb. i bis 6 näher beschrieben. In Abb. i ist ein Dampferzeuger mit mittelbarer Beheizung und Zwangsumlauf des Wärmneträgers im Längsschnitt dargestellt. Die Verd'ampfertrommel, in -der -der Betriebsdampf durch mittelbare Beheizun.g d es Arbeitsmittels erzeugt wird, ist mit i bezeichnet. DiePumpe2 fördert einenWärmeträger, vorzugsweise Wasser, durch einen geschlossenen Rohrstrang 3, in dem in Reihe hintereinandergeschaltete wärmeaufnehmende Rohrelemente q., ,4', q." usw. mit dazwischengeschalteten wärmeabgebenden Rohrelementen 5, 5', 5" usw. liegen. In jedem wärmeaufnehmenden Rohrelement ¢, 4', q." wird derWärmeträger mehr oder minder starkverdampft und das erzeugte Dampf-Wasser-,Gemisch dann in den in der Verdampfungstrommel i gelegenenwärmeabgebenden Elementen 5, 5', 5" wieder niedergeschlagen. Dabei wird-die Verdampfungswärme an das Arbeitsmittel abgegeben, während der Wärmeträger erneut dem folgenden wärmeaufnehmenden Rohrelement zuströmt, um in dem anschließenden wärmeabgebenden Rohrelement wieder seine aufgenommene Vendampfungswärme abzugeben und so fort. Aus dem letzten wärmeabgebenden Element wird der Wärmeträger wieder der Pumpe zugeführt. Die Anzahl der hintereinandergeschaltetenElemente ist von der Leistung des Dampferzeugers sowie von dem zugelassenen Druckabfall in dem geschlossenen Rohrstrang 3 abhängig. Es können mehrere Rohrstränge parallel geschaltet werden. Für die Bemessung der wärmeabgebenden Rohrelemente 5, 5', 5"... ist die Wahl dies überdruckes des Wärmeträgers gegenüber dem Betriebsdruck von Bedeutung. Die Heizfläche der Rohrelemernte 5, 5', 5" kann um so kleiner sein, je höher der Druckunterschied ist und umgekehrt.
  • Das Speisewasser tritt in den Verdampfer bei 6 ein und der erzeugte Betriebsdampf wird bei 7 entnommen.
  • In dem Kreislauf des Wärmeträgers ist ein Sammler 8 eingeschaltet, dessen Inhalt mindestens gleich ist dem Inhalt des Kreislaufes mit den Elementen d., q.', 4#' . . . und 5, 5', 5" . . . Der Sammler 8 ist oben durch eine Leitung 9 an den Dampfraum der Verdampfungstrommel i angeschlossen. In der Leitung 9 ist ein Absperrventil io und ein Rückschlagventil i i angeordnet. Indem Dampfraum des Sammlers 8 liegt eine Kühlschlange i2, idie durch ein Ventil 13 absperrbar ist. Diese Einrichtung ermöglicht es, etwaige Leckverluste in,dem Kreislauf ,des Wärmeträgers auf folgende Weise zu ersetzen.
  • Wenn in dem Sammler 8 der Wasserspiegel zu weit abgesunken ist, dann wird in Zeiten niedriger .Belastung, beispielsweise in Betriebspausen das Ventil ro und 13 geöffnet. Dann strömt durch die Rohrschlange i2 kaltes Wasser. Durch KOnJensation von Dampf im Dampfraum des Sammlers 8 sinkt dann der Druck des Wärmeträgers unter den Betriebsdruck, so -daß sich das Rückschlagventil i i öffnet und aus der Verdampf ungstrommel i Dampf überströmt, durch dessen Kondensation. der Wasserspiegel im Sammler 8 weiter ansteigt bis das Verlustwasser wieder vollständig geideckt ist. Dann wenden die Ventile io und 13 wieder geschlossen. Bei der beschriebenen Ausführungsform liegt ein Element 4" -der wärmeaufnehmenden Heizfläche im oberen Teildes Rauchgaszuges 16 hinter einem Überhitzer 15, in dem der Betriebsdampf überhitzt wird.
  • Bei -der Ausführungsform nach Abb.2 ist der Verdampfer i als Rauchrohrkessel ausgebildet. Die Rauchrohre 17 sind der Deutlichkeit halber nicht ganz durchgezogen. Die wärmeaufnehmenden Elemente 4, .4.', 4" . . . des Kreislaufes 3 sind hier als Feuerraumkühlrohre ausgebildet. Die zwischengeschalteten wärmeabgebenden Elemente 5, 5', 5" sind in den Wasserraum :des Dampfkessels i ge- führt.
  • Die Roststäbe des Planrostes 18 können hohl ausgebildet sein und an den Kreislau des Wärmeträgers angeschlossen werden. Dies hat :den Vorteil, daß der Durchflußquerschnitt verhältnismäßig klein sein kann, weil keine innere Verschmutzung möglich ist, so daß auch die Roststäbe trotz der Kühlung nur geringe Abmessungen erhalten und genügend freier Querschnitt für die Verbrennungsluft verbleibt.
  • Die wärmeabgebenden Elemente 5, 5', 5" können, um mit einem möglichst geringen Raum auszukommen, auch spiralförmig gewunden sein.
  • Eine andere noch raumsparendere Ausführungsform zeigt Abb. 3. Das aus dem Wärmeträger erzeugte Dampf-Wasser-Gemisch strömt hierbei durch das Rohr ig in die Verdampfungstrommel i. Innerhalb der Trommel i ist ein Wasserraum an das Rohr i9 ein Rohr 20 gesetzt, :das mit einer Anzahl kleiner Bohrungen versehen und von einem äußeren Mantelrohr 5 umgeben ist. An das Mantelrohr 5 ist die Rücklauf leitung 21 angeschlossen. Das durch die Bohrungen von Rohr 2o ausströmende Dampf-Wasser-Gemisch spritzt gegen ,die Innenwand des Mantelrohres 5, an der :der Dampf niedergeschlagen wird.
  • Zur Erzeugung von möglichst trocknem Dampf kann es vorteilhaft sein, die wärmeabgebende Heizfläche möglichst weitgehend aufzulösen und, in dem ganzen Wasserinhalt der Trommel i möglichst -weitgehend zu verteilen. Für diese Ausführungsform gibt die Abb. .4 ein Beispiel. Die Zuleitung i9 verzweigt sich hier auf vier Rohre 22 mit kleinerem Durchmesser, die auf dem entgegengesetzten Ende wieder zu einem gemeinsamen Rückflußrohr 2i zusammengeführt sind. Die Zwischenrohre 22 können durch Verschraubungen 23 lösbar mit den Zu- und Abflußrohren i9 und 21 verbunden sein, so daß sie leicht ausgewechselt oder von Ankrustungen gereinigt werden können.
  • In ähnlicher Weise wie die Verdampfung kann auch die Vorwärmung des Arbeitsmittels durch mittelbare Beheizung bewirkt werden.
  • Statt Wasser können als Wärmeträger auch andere Flüssigkeiten gewählt werden, die eine hohe Verdampfungswärme haben. Die Verwendung von beispielsweise Quecksilber oder Diphenylmischung gibt den Vorteil, :daß diese Flüssigkeiten bereits bei verhältnismäßig niedrigem Druck mit hoher Temperatur verdampfen, so daß der Kreislauf des Wärmeträgers nur unter geringem Druck steht. Die Erfindung gestattet in einfachster Weise eine Trocknung des Betriebsdampfes mit Hilfe des Wärmeträgers wie Abb. 5 zeigt. Hierzu ist in der Verdampfungstrommel r ein Dampfentnahmerohr 24 angeordnet. In dem Dampfentnahmerohr 24 ist eine vom Wärmeträger durchflossene Roh.nschlange 2@5 verlegt. Etwaige vom Betriebsdämpf mitgerissene Flüssigkeitsteilchen werden hier verdampft, so daß nur trockner Dampf die Trommel i verläßt.
  • Infolge der höheren Temperatur des Wärmeträgers ist auch eine Regelung der Heißdampftemperatur möglich, wie Abb. 6 erkennen läßt. In .die Dampfleitung 26 ist ein Behälter 27 mit einer vom Wärmeträger durchströmten Rohrschlange 28 angeordnet. In diesem Behälter wird. der Betriebsdampf ganz oder teilweise vorüberh:itzt bevor er in .den eigentlichen Ü berhitzer 15 eintritt. Die den Behälter 2,7 durchströmende Dampfmenge wird in Abhängigkeit von der Heißdampfendtemperatur durch mehr oder minder weites Öffnen des Ventils 29 geregelt. Der nicht vorüherhitzte Dampf strömt über eine durch Ventil 3:o mehr oder minder absperrbare Umgehungsleitung 31 unmittelbar zum Überhitzer 15.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Dampferzeuger mit mittelbarer Beheizung durch einen Wärmeträger, dadurch gekennzeichnet, :daß in :dem Kreislauf des Wärmeträgers in Strömungsrichtung mehrmals abwechselnd aufeinanderfolggende wärmeaufnehmende und wärmeabgebende Rohrelemente angeordnet sind und der Wärmeträger in den wärmeaufnehmenden, Rohrelementen (4, q.', q." . . .) teilweise verdampft und in den wärmeabgebenden Rohrelementen '(5, 5', 5") der erzeugte Dampf wieder niedergeschlagen wird.
  2. 2. Dampferzeuger nach Anspruch i, @dadurch gekennzeichnet, :daß eine Umwälzpumpe (2) vorgesehen ist, die den Wärmeträger .durch den Kreislauf (3) fördert.
  3. 3. Dampferzeuger nach Anspruch i und 2, :dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kreislauf (3) des Wärmeträgers zwischen dem letzten wärmeabgebenden Element und der Umwälzpu.mpe (2) ein Sammler (8) angeordnet ist.
  4. 4. Dampferzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislauf (3) des Wärmeträgers aus mehreren parallelen Rohrsträngen besteht.
  5. 5. Dampferzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammler (8) an den Dampfraum :der Verdampfungstrommel (i) angeschlossen und mit einer Kühlschlange (12) ausgerüstet ist.
  6. 6. Dampferzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß :der Rost durch :den Wärmeträger gekühlt ist.
  7. 7. Dämpferzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verdampfungstrommel (i) ein Dampfentnahmerohr (24) vor- --,-sehen ist, in .dem zur Vortrocknung des Dampfes eine vom Wärmeträger durchflossene Rohrschlange (a5) angeordnet ist. B. Dampferzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Wärmeträger beheizter Behälter (27) vorgesehen ist, durch den zur Vorüberhitzung eine in Abhängigkeit von der HeiBdampfendtemperatur regelbare Menge Betriebsdampf geleitet wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 633 144; österreichische Patentschrift Nr. 160 747; französische Patentschrift Nr. 754 494.
DEM641D 1943-04-06 1944-02-27 Dampferzeuger mit mittelbarer Beheizung des Arbeitsmittels Expired DE889597C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1132932B (de) * 1959-06-25 1962-07-12 Babcock & Wilcox Co Verfahren und Vorrichtung zur Ausnutzung der bei der Kernreaktion frei werdenden Waerme in einem ausserhalb des Reaktors angeordneten, durch Dampf-wassergemisch beheizten Dampferzeuger
WO1982002583A1 (en) * 1972-07-06 1982-08-05 Proizv Ob I P Energet Oboru Im Stationary steam boiler with multiple forced circulation

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR754494A (fr) * 1932-04-26 1933-11-08 Schmidt Sche Heissdampf Générateur de vapeur à chauffage indirect par vapeur surchauffée
DE633144C (de) * 1934-05-20 1936-07-20 Schmidt Sche Heissdampf Ges M Dampferzeuger mit mittelbarer Beheizung
AT160747B (de) * 1942-01-10 Wiener Lokomotivfabrik Ag Dampferzeuger.

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