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Verfahren zur mittelbaren Erzenguug von Dampf.
Die Erfindung betrifft eine Weiterausbildung des Verfahrens zur mittelbaren Erzeugung von hochgespanntem Dampf durch Abgabe der Wärme eines in einer geschlossenen Leitung umlaufenden Wärmeträgers an das Wasser des Betriebskessels. Bei einem Verfahren dieser Art zur mittelbaren Erzeugung von hochgespanntem Dampf, bei welchem der Wärmeträger beim Eintritt in den oder die Heizkörper des Betriebskessels Dampfform hat, um während der Wärmeabgabe in den flüssigen Zustand durch Kondensation überzugehen, ist es für den gesicherten Betrieb einer nach diesem Verfahren arbeitenden Dampferzeugungsanlage von wesentlicher Bedeutung, dass aus dem Verdampfungsteil nur reiner Dampf
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einen Zwischenbehälter zwischen Verdampfungsschlange und Heizelement einzuschalten,
aus dem das ausgeschiedene Wasser in den unteren Teil der Verdampfungsschlange zurückfliesst, oder aber den als Wärmeträger dienenden Dampf der Wirkung der Heizgase so lange auszusetzen, bis er in den Heizkörper in trocken gesättigtem Zustand eintritt, indem dem eigentlichen Verdampfer eine Trocknerschlange
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Leitung ein Nebenumlauf, durch Verdampfer und Sammelbehälter in dem ersten Fall und innerhalb des Verdampfers allein im zweiten Fall. In beiden Fällen erfolgt weiter der Wärmeaustausch an das Betriebskesselwasser durch kondensierenden gesättigten Dampf.
Dies geschieht aus dem Grunde, weil bei Drücken, die zwar verhältnismässig hoch sind, aber noch wesentlich unterhalb des kritischen Druckes liegen, der Wärmeaustausch zwischen gesättigtem Dampf und Wasser durch eine Wandung bei gleichem Temperaturunterschied um ein mehrfaches grösser ist als bei überhitztem Dampf.
Um diesen Ausführungsformen des Verfahrens gegenüber die Anlage zu vereinfachen und trotzdem eine günstige mittelbare Gewinnung besonders hochgespannten Betriebsdampfes bei gesichertem Wärmeträgerumlauf ohne Anwendung einer Umlaufpumpe zu ermöglichen, wird gemäss der vorliegendenErfindung unter Steigerung des Druckes in der geschlossenen Wärmeträgerumlaufleitung bis zum kritischen Druck und darüber der als Wärmeträger dienende Dampf der Wirkung der Heizgase so lange ausgesetzt, dass er in überhitztem Zustand in den oder die Heizkörper des Betriebskessels gelangt.
Der beheizte Teil des geschlossenen Umlaufsystems, d. h. die der Aussenbeheizung ausgesetzten Rohrschlangen, bilden in diesem Fall mit ihren untersten Windungen den Vorwärmer, welcher das Kondensat des Wärmeträgers von der Temperatur des Betriebsdampfes auf die kritische Temperatur-bei Wasser 3740 - bringt, bei der sich unter dem kritischen Druck die Umwandlung aus der Flüssigkeit in Dampf in bekannterweise ohne Sieden vollzieht. Die obersten, durch die Dampferzeugungsschlangen geschützten Windungen der Heizschlangen bilden den Überhitzer, der dem Dampf eine ausgiebige Überhitzungswärme zuführt.
Soll beispielsweise in dem Betriebskessel Betriebsdampf von 100 Atm. erzeugt werden, welchem Druck eine Temperatur von etwa 310 0 entspricht, so tritt bei destilliertem Wasser als Wärmeträger das Kondensat mit etwa 320 unten in die beheizte Schlange ein und wird in deren unteren Windungen auf 3740 gebracht, bei welcher Temperatur unter dem in dem Umlaufsystem herrschenden Druck von 225 Atm. oder darüber die Umwandlung zunächst in gesättigtem Dampf erfolgt, der dann in den oberen Windungen auf etwa 4500 überhitzt wird, so dass vollkommene Sicherheit besteht, dass in das oder die Heizelemente, die im Wasser des Betriebskessels liegen, kein Wasser mitgerissen wird.
Beim Wärmeaustausch gibt zunächst
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wasser ab) um dann hoch die gesamte'der Temperaturdifferenz von 374 und 320'entsprechende Fiüssig. keitswärme, d. s. ebenfalls zirka 170 Ac/Ay, an das Betriebskesselwasser abzugeben. Hiebei ist der Unterschied des spezifischen Gewichtes der Kondensatwassersäule von 320 und des in der Verdampferschlange befindlichen Inhaltes bestehend aus höher erhitztem Wasser, der Wasserdampfemulsion und dem hochüberhitztenDampf völlig ausreichend, um die geringe in Umlauf zu setzende Warmeträgermenge ohne Zuhilfenahme einer Pumpe in genügendem Masse umzuwälzen.
Hierin liegt ein Vorteil dieses Verfahrens gegenüber dem bekannten Verfahren der Erzeugung hochgespannten Dampfes durch unmittelbares Einblasen von überhitztem Dampf in das Betriebskesselwasser, da bei letzterem nur die Überhitzungswärme beim Wärmeaustausch abgegeben wird und infolgedessen für die gleiche Leistung eine vielfache Menge von Heizdampf durch eine Umlaufpumpe zwangläufig in Umlauf gesetzt werden muss.
Dass ferner beim Anfang des Wärmeaustausches bei der vorliegenden Ausführungsform gegenüber dem bekannten Verfahren zunächst der Wärmeaustausch nicht zwischen Sattdampf und Wasser, sondern zwischen Heissdampf und Wasser erfolgt, ist deshalb kein Nachteil, weil einmal die Temperaturdifferenz hier eine weit grössere ist und ferner, weil sich gezeigt hat, dass je mehr sich der Druck dem kritischen Druck nähert bzw. noch über diesen hinaus geht, um so mehr sich der Unterschied zwischen dem Wärmeaustausehvermogen zwischen Heissdampf und Sattdampf verringert.
Die Zeichnung zeigt rein schematisch eine Anlage zur Durchführung des verbesserten Verfahrens im Längsschnitt. A ist der erste Heizgaszug des Kessels, B der zweite und E der darüberliegende, der Aussenbeheizung entzogene Betriebskessel. Beginnt man bei der Betrachtung des Wärmeträgerumlaufes an der Austrittsstelle aus demBetriebskessel, so bezeichnet 1 die Fallrohre für das Wärmeträgerkondensat, welches dann durch eine Verbindungsleitung 2 in den unteren Teil der im Feuerraum liegenden beheizten Schlagen 3 tritt. In deren unteren Windungen erfolgt die Vorwärmung auf die kritische Temperatur von 374 und bei dieser darauf folgend die Umwandlung in gesättigten Dampf ohne Sieden und in den oberen Windungen dann die Überhitzung um etwa 50-100 über die kritische Temperatur.
Durch eine Anschlussleitung 4 tritt der überhitzte, unter dem kritischen Druck (im Fall von Wasser als Wärmeträger 225 Atm. ) oder darüber stehende Heizdampf in das oder die Heizelemente 5, um in diesen nach Abgabe seiner Überhitzungswärme bei einer Temperatur von 374 zu kondensieren und sich auf etwa 3200 abzukühlen, um mit dieser Temperatur in die Heizschlange 3 wieder einzutreten. Das Speisewasser für den Betriebskessel E wird durch eine nicht dargestellte Speisepumpe dem im zweiten Heizgaszug liegenden Vorwärmer 9 zugeführt, aus dem es durch eine Leitung 10 in den Betriebskessel gelangt, während der erzeugte Betriebsdampf durch eine Leitung 6 in den ebenfalls im zweiten Heizgaszug liegendenüberhitzer 7 und aus diesem durch eine Leitung 8 zur Maschine geht.
Wenn oben von einer Steigerung des Druckes in der geschlossenen Wärmeträgerumlaufleitung bis zum kritischen Druck und darüber die Rede ist, so ist darunter nicht eine genaue Zahl, bei Wasser also genau 224'2 Atm., zu verstehen, sondern es ist annäherungsweise der kritische Druck gemeint. Es können also auch einige Atmosphären weniger sein, bei Wasser beispielsweise 220 Atm., da einerseits die genaue Zahl für die meisten Flüssigkeiten, die als Wärmeträger in Frage kommen, nicht mit Sicherheit feststeht und anderseits bei einem geringen Darunterbleiben unter dem kritischen Druck der dann eintretende Siedevorgang verhältnismässig gering ist und das hiebei etwa noch verbleibende und mitgerissene Wasser in dem vorgesehenen Überhitzer verdampft wird, ehe es in die Heizelemente gelangen kann.
Selbstverständlich wird man bestrebt sein, nach Möglichkeit den Druck in dem Umlaufsystem auf über 225 Atm. zu halten.