Verfahren zur Erzeugung von Wasserdampf. Im Hauptpatent ist ein Verfahren zur Er zeugung von Wasserdampf angegeben; bei dem eine Wärmemenge, die zur Verdampfung dss Wassers notwendig ist, der Umgebung entnommen und durch mechanische Energie auf die zur Verdampfung des Wassers erfor derliche Temperaturhöhe emporgehoben wird. Das Emporheben geschieht bei den im Haupt patent beschriebenen Ausführungsarten des Verfahrens dadurch, dass die der Umgebung entnommene Wärmemenge einem Medium zugeführt wird, das dadurch verdampft und dann komprimiert wird.
Aufgabe der vor liegenden Erfindung ist es nun, die zur Ver fügung stehenden Wärrnemengen günstiger als bei den im Hauptpatent beschriebenen Ausführungsarten des Verfahrens auszunut zen. Dies wird erfindungsgemäss dadurch er reicht, dass nicht alle zur Verfügung stehen den Wärmemengen dem Medium bei seiner Verdampfung zugeführt werden, sondern dass Wärmemengen von höherer Temperatur als die des zu verdampfenden Mediums erst nach der Verdampfung des Mediums ausgenutzt werden.
Wenn zum Beispiel ausser der dem 112e- dium bei seiner Verdampfung zuzuführenden Wärmemenge noch Abdämpfe zur Verfügung stehen, so können nach dem vorliegenden Verfahren die Abdämpfe, anstatt zur Ver dampfung des Mediums herangezogen zu wer den, beispielsweise mit dem bereits erzeugten Wasserdampf vereinigt und mit ihm zusam men auf die erforderliche Spannung kompri miert werden. Auf diese Weise wird die Wärme der Abdämpfe meistens besser aus genutzt, und man kommt mit einem kleine ren Verdampfer aus. Abdämpfe durch Kom pression wieder auf die Gebrauchsspannung zu bringen, ist an sich bekannt. Durch die beschriebene Anwendung der Kompression von Abdämpfen ergeben sich aber besondere und eigenartige Vorteile.
Denn eine maschi nelle Anlage, die bei Durchführung des be-. kannten Verfahrens lediglich zur Verwertung des Abdampfes aufgestellt werden muss, ist weniger wirtschaftlich, als iverrn der Abdampf in einer ohnehin schon vorhandenen Konrpres- soranlage verwertet werden kann. Diese liegt auch während der Zeiten nicht brach, wäh rend deren keine Abdämpfe zur Verfügung stehen; und sind diese mir in geringerer Menge vorhanden, so würde sieh eine beson dere Anlage zu ihrer Verdichtung überhaupt nicht lohnen.
Ein weiterer Vorteil liegt in folgendem Die verfügbare Abdampfrnenge wird wegen der unvermeidlichen Verluste stets geringer als die benötigte Nutzdampfmenge sein, so dass immer eine gewisse Menge frischen Zusatz dampfes neu erzeugt werden muss. Bei der beschriebenen Kombination gemäss der Erfin dung wird aber ein besonderer Brennstoffauf wand für diesen Zusatzdampf vermieden.
Ein Beispiel einer Vorrichtung zur Aus führung dieser Art des vorliegenden Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt. In der Rohrschlange 1 wird Ammoniak verdampft und von dein Kompressor 2 komprimiert und in die Heiz schlange 4 des Dampfkessels 5 gedrückt. Der entwickelte Wasserdampf wird durch einen zweiten Kompressor 6 abgesaugt und auf die gewünschte Nutzspannung kompri miert.
Das in der Heizschlange 4 niederge schlagene flüssige Ammoniak fliesst durch ein Reduzierventil 7 in die Rohrschlange 1 zu- Kick. Dem Dampfkessel 5 wird nun Abdampf ;furch eine Leitung 8 zugeführt, so dass er ebenso wie der im Kessel 5 erzeugte Wasser dampf vom Kompressor ö angesaugt und komprimiert wird.
Das Verfahren lässt sich wärmetechnisch in den meisten Fällen noch vervollkommnen, wenn die Kompression des Wasserdampfes in mehreren Stufen vorgenommen wird. Ein Aus führungsbeispiel hierfür zeigt Fig. 2.
Im Dampfkessel 12 wird vermittelst der Rohrschlange 13 dem Wasser die zur Ver dampfung erforderliche Wärme zugeführt, die zuvor mit Hilfe einer Vorrichtung, welche der in der Fig. 1 durch die Organe 1, 2 und 7 gekennzeichneten entspricht, auf das erforder liche Temperaturniveau gehoben ist. Der ent- wickelte Wasserdampf wird vom Niederdruck kompressor 9 durch die Leitung 14 abgesaugt, komprimiert und in den Aufnehmer 15 ge drückt. Aus diesem saugt der Niederdruck- kornpressor 10 den Dampf ab und fördert ihn nach der Kompression in den Aufnehmer 17.
Der Dampf aus diesem Aufnehmer wird durch den Hoelrdruclzkornpr-essor 11 abermals ver dichtet und durch die Leitung 19 einem Be hälter oder den Verbrauchsstellen zugeführt. Die Abdämpfe werden nur) je nach ihrem Druck entweder dein Dampfkessel 12 durch die Leitung \30 zugeführt, oder dem Aufneh- mer 15 durch die Leitung 16, oder dein Auf nehmer 17 durch die Leitung 18.
Je höher der Druck ist, den der Abdampf noch hat, um so mehr Kompressorarbeit wird erspart, um so kleiner kann die Kompressoranlage gebaut werden.
Besonders vorteilhaft ist, dass gerade die durch ihr grosses Volumen unbe quemem @Tiederdruckstufen auf diese Weise beschränkt werden. Die Zuleitungen 16, 18 20 können gleichzeitig oder einzeln den Ab danrpf der Anlage zuführen, je nach der Art, wie der Betrieb Abdampf verschiedener Span <B>nung abgibt.</B>
Auch bei Verwendung eines einzigen Kom- pressors 1ä sst sieh dieses Stufenverfahren an wenden, wenn man den Abdampf im richti gen Augenblick während des Kompressions hubes in den Zylinder einführt.
Bei den im Hauptpatent beschriebenen Ausführungsbeispielen des durch das Haupt patent geschützten Verfahrens entsteht ein Verlust dadurch, dass die hohe Temperatur des Kondensates nicht ausgenutzt wird. Die ser Verlust lässt sich dadurch vermeiden, dass die Wärme des Kondensates dem Dampf vor oder während seiner Kompression zugeführt wird. 41 In Fig. 3 ist als Beispiel eine Vorrieh- tung dargestellt, die zur Durchführung dieser Ausführungsart des Verfahrens dient.
Die Rohrschlange 21 (Fig. 3) ist von strömendem Wasser umspült, das die Wärme zur Ver dampfung des in der Rohrschlange enthalte nen flüssigen Mediums liefert. Der Kompres sor 22 saugt den Dampf ab und komprimiert ihn auf einen so hohen Druck, dass die ge- würrsclite Heiztemperatur erreicht wird. In der Rohrschlange 23 kondensiert der -Dampf wieder und gibt dabei seine Kondensations- wä rrne an das zu verdampfende Wasser ab, das sich in dein Kessel 24 befindet.
Das Kon densat fliesst durch die Rohrleitung 25 ab. Iss wird 1111n der Rohrschlange 21 nicht un mittelbar wieder zugeführt. Es durchströmt vielmehr einen Überhitzer 26. In diesem liegt eine Rohrschlange 27, die der Dampf durch str'iimt, ehe er zum Kompressor 22 gelangt. Durch ein Redrrzierv entil 28 tritt das Kon- densat in die Rohrschlange 21 zurück.
Durch die Überhitzung des Dampfes in der Rohr schlange 27 wird mit Sicherheit er-reictrt, dass nur trockener Dampf zum Kompressor 22 an gesaugt wird. Zweitens kann durch eine ge nügend hohe Überhitzung erreicht werden, dass auch der Dampf, der den Kompressor 2'2 verlässt, keine Feuchtigkeit enthält, obwohl gewisse Dämpfe mit verwickelter Molekular- struktur die Eigentümlichkeit haben, dass sie bei adiabatischer Kompression zurr Teil kon densieren,
wenn die Kompression im Sätti- g e ungszus,tande beginnt. Urn die Temperatur des Kondensates besonders ausgiebig auszu nutzen, lät man es im Gegenstrorrr mit dem Dampf aus der Rohrschlange 21 in Wärme austausch treten. Wird in mehreren Stufen komprimiert, so wird mit Vorteil der Dampf auch zwischen den einzelnen Stufen durch das Kondensat erhitzt.
Bei Anwendung mehrerer Druckstufen ist auch noch eine andere Ausführungsform der Erfindung möglich. Fig. 4 zeigt ein Ausfüh rungsbeispiel hierfür. Der Dampf aus der Rohrschlange 29 wird hier zunächst durch den Kompressor 32 auf einen Zwischendruck und erst vom Kompressor 33 auf den End- druck komprimiert. Beide Kompressoren sind durch die Leitung 34 miteinander verbunden. Das Kondensat aus der Rohrschlange 30 ge langt durch ein Reduzierventil 35 in einen Zwischenbehälter 36, der mit der Leitung 34 in Verbindung steht.
Da der Druck im Zwi schenbehälter 36 geringer ist als im Konden- sator 30, wird ein Teil des Kondensates durch die Flüssigkeitswärrne des letzteren verdampft und vom Kompressor 33 sofort auf den Höchst druck komprimiert. Der Rest des Kondensa tes geht durch ein Reduzierventil 37 zur Rohr schlange 29 zurück. Der Gewinn, der hier durch erzielt wird, ist offensichtlich. Für den im Zwischenbehälter 36 verdampfenden Teil der Flüssigkeit wird die Arbeit des Nieder- druclkompressors 32 erspart.
Geht die Kom pression in mehr als zwei Stufen vor sich, so lassen sich entsprechend mehrere Zwischen behälter anordnen, so dass der ungenutzte Temperatursturz noch weitgehender beschränkt. wird.
Wenn der im Kessel 31 erzeugte Wasser dampf seine Wärrne irgendwo im Betriebe abgegeben hat, so wird man sein Kondensat und die von ihm erwärmten Flüssigkeits mengen im allgemeinen zwecks neuer Erwär mung in den Kessel 31 zurückführen.. Haben diese sich jedoch sehr stark abgekühlt, so würde ihre unmittelbare Verwendung zum Speisen des Kessels 31 einen Energieverlust bedeuten:
Bei Unterteilung des Verfahrens in mehrere Stufen könnte dieser Verlust .v er mieden werden, wenn man das Speisewasser vermittelst einer Wärmemenge erwärmen könnte, die erst eine Stufe durchlaufen hat.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Durchführung einer derartigen Ausfüh rungsform des vorliegenden Verfahrens. In der Rohrschlange 49 verdampft ein Medium, dem die hierzu nötige Wärme durch eine die Rohrschlange bespülende Flüssigkeit zuge führt wird. Der Dampf des Mediums wird vom Kompressor 50 abgesaugt, komprimiert und in die Rohrschlange 51 gedrückt, wo er kondensiert. Die Rohrschlange 51 gibt die Kondensationswärme des Mediums nicht un mittelbar an ein zweites zu verdampfendes Medium ab, sondern an eine Wassermenge, die in den Gefässen 59 und 61 umläuft.
Eine Pumpe 60 hält den Umlauf im Gange. Im Gefäss 61 befindet sieh eine Rohrschlange 64, aus welcher der zweite Kompressor 52 den Dampf des zweiten Mediums absaugt und dann in die Rohrschlange 53 drückt, wo er unter Kondensation das im Kessel 54 befind- liehe Wasser zur Verdampfung bringt.
Der Dampf wird durch das Rohr 55 weitergeleitet, während das Kondensat durch das Reduzier ventil 57 in die Rohrschlange 64 zurückfliesst. L m nun die Wärme von aus dem Betriebe zurückkommenden Abwässern von höherer Temperatur als der des in der Rohrschlange 49 verdampfenden Mediums möglichst spar sam zu verwerten, werden sie entweder durch eine Leitung 63 in das Gefäss 61 geleitet, oder, wenn ihre Temperatur nicht ausreicht, um das zweite Medium in der Rohrschlange 64 mitzuverdampfen, durch eine Leitung 62 in das Gefäss 59.
Von hier aus werden sie mit dem andern Wasser entweder in das Ge fäss 61 gepumpt, oder als Speisewasser durch eine Leitung 65 in den Kessel 54 geleitet. Herrscht hier ein zu hoher Druck, so wird eine besondere Speisepumpe 66 notwendig sein. Sind die Abwässer nicht rein genug, so lassen sie sich doch zur Vorwärmung des Speisewassers für den Kessel 54 verwenden. Findet eine Wasserlieferung an den Kessel 54 von den Gefässen 59 und 61 aus über haupt nicht statt, so kann die überschüssige Wassermenge aus dem Gefäss 61 ihre Wärme noch an die Rohrschlange 49 abgeben.
Diese Ausführungsform des Verfahrens gibt die Möglichkeit, den Betrieb den ver schiedenartigsten Bedingungen anzupassen. Kommen die Abwässer ganz abgekühlt aus dein Betriebe zurück, so kann man sie zur Rohrschlange 49 leiten. Die etwas wärmeren Abwässer werden in das Gefäss 59 geleitet, noch wärmere in das Gefäss 61, und die heissesten dienen als Speisewasser für den Kessel 54. Die Energievergeudung durch un genutzte Temperaturdifferenzen lässt sieh auf diese Weise auf ein Mindestmass beschränken.