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.
Process for generating water vapor. In the main patent, a method for generating water vapor is given; in which an amount of heat that is necessary for evaporation of the water is taken from the environment and raised to the temperature level required for evaporation of the water by mechanical energy. In the embodiments of the method described in the main patent, uplifting occurs in that the amount of heat extracted from the environment is fed to a medium which is thereby evaporated and then compressed.
The object of the present invention is now to zen auszunut the available amounts of heat more favorable than in the embodiments of the method described in the main patent. According to the invention, this is achieved in that not all of the available amounts of heat are supplied to the medium during its evaporation, but that amounts of heat at a higher temperature than that of the medium to be evaporated are only used after the medium has evaporated.
For example, if, in addition to the amount of heat to be added to the medium during its evaporation, there are still exhaust vapors available, the present method allows the exhaust vapors to be combined with and with the water vapor already generated instead of being used to vaporize the medium be compressed together to the required voltage. In this way, the heat from the fumes is usually better used, and you can get by with a smaller evaporator. Bringing exhaust vapors back to the working voltage through compression is known per se. However, the described application of the compression of damping results in special and peculiar advantages.
Because a machine system that is used when the loading. known processes only have to be set up for the recovery of the exhaust steam is less economical than the exhaust steam can usually be recovered in an already existing compressor plant. This is also not idle during the times during which no exhaust fumes are available; and if these are available to me in smaller quantities, it would not be worthwhile at all to have a special system for condensing them.
Another advantage lies in the following: Due to the unavoidable losses, the amount of evaporation available will always be less than the amount of useful steam required, so that a certain amount of fresh additional steam must always be generated. In the described combination according to the invention, however, a special fuel consumption is avoided for this additional steam.
An example of a device for implementing this type of the present method is shown in FIG. In the pipe coil 1, ammonia is evaporated and compressed by your compressor 2 and pressed into the heating coil 4 of the steam boiler 5. The water vapor developed is sucked off by a second compressor 6 and compressed to the desired useful voltage.
The liquid ammonia hit in the heating coil 4 flows through a reducing valve 7 into the pipe coil 1 to kick. The steam boiler 5 is now supplied with exhaust steam through a line 8, so that it, like the water vapor generated in the boiler 5, is sucked in and compressed by the compressor.
In most cases, the process can still be perfected in terms of thermal technology if the steam is compressed in several stages. An exemplary embodiment for this is shown in FIG. 2.
In the steam boiler 12, by means of the coil 13, the water is supplied with the heat required for evaporation, which is previously raised to the required temperature level with the aid of a device corresponding to that indicated in FIG. 1 by the organs 1, 2 and 7 . The developed water vapor is sucked off by the low pressure compressor 9 through the line 14, compressed and pressed into the transducer 15. The low-pressure granulator 10 sucks off the steam from this and, after compression, conveys it into the receiver 17.
The steam from this receiver is compressed again by the Hoelrdruclzkornpr-essor 11 and fed through the line 19 to a container or the consumption points. The exhaust vapors are only fed either to the steam boiler 12 through the line 30, or to the receiver 15 through the line 16, or to the receiver 17 through the line 18, depending on their pressure.
The higher the pressure that the exhaust steam still has, the more compressor work is saved and the smaller the compressor system can be.
It is particularly advantageous that the low-pressure stages, which are uncomfortable due to their large volume, are limited in this way. The supply lines 16, 18, 20 can supply the exhaust to the system simultaneously or individually, depending on the way in which the operation emits exhaust steam of various voltages. </B>
Even when using a single compressor 1ä, you can apply this step-by-step process if the exhaust steam is introduced into the cylinder at the right moment during the compression stroke.
In the embodiments of the method protected by the main patent described in the main patent, a loss occurs because the high temperature of the condensate is not used. This loss can be avoided by adding the heat from the condensate to the steam before or during its compression. 41 In FIG. 3 a device is shown as an example, which is used to carry out this embodiment of the method.
The coil 21 (Fig. 3) is bathed in flowing water, which supplies the heat for evaporation of the liquid medium contained in the coil. The compressor 22 sucks off the steam and compresses it to such a high pressure that the specific heating temperature is reached. The steam condenses again in the pipe coil 23, releasing its heat of condensation to the water to be evaporated, which is located in the boiler 24.
The condensate flows off through the pipe 25. It is not directly fed back to the coil 21 in 1111n. Rather, it flows through a superheater 26. In this there is a coil 27 through which the steam flows before it reaches the compressor 22. The condensate returns to the pipe coil 21 through a reducing valve 28.
The overheating of the steam in the coil 27 ensures that only dry steam is drawn in to the compressor 22. Secondly, by sufficiently high superheating, it can be achieved that the steam leaving the compressor 2'2 does not contain any moisture either, although certain vapors with an intricate molecular structure have the peculiarity that they condense to some extent with adiabatic compression,
when the compression begins in saturation. Urn to make extensive use of the temperature of the condensate, it is allowed to exchange heat in countercurrent with the steam from the coil 21. If compression is carried out in several stages, the steam is advantageously also heated by the condensate between the individual stages.
If several pressure levels are used, another embodiment of the invention is also possible. Fig. 4 shows an exemplary embodiment for this purpose. The steam from the pipe coil 29 is here first compressed by the compressor 32 to an intermediate pressure and only by the compressor 33 to the final pressure. Both compressors are connected to one another by line 34. The condensate from the coil 30 reaches GE through a reducing valve 35 in an intermediate container 36 which is in communication with the line 34.
Since the pressure in the intermediate container 36 is lower than in the condenser 30, part of the condensate is evaporated by the heat of the liquid in the latter and is immediately compressed to the maximum pressure by the compressor 33. The rest of the condensate goes through a reducing valve 37 to the coil 29 back. The profit made by this is obvious. The work of the low-pressure compressor 32 is saved for the part of the liquid evaporating in the intermediate container 36.
If the compression takes place in more than two stages, several intermediate containers can be arranged accordingly, so that the unused drop in temperature is even more limited. becomes.
If the water vapor generated in the boiler 31 has given off its heat somewhere in the company, its condensate and the amount of liquid heated by it will generally be returned to the boiler 31 for the purpose of re-heating. However, if these have cooled down very much, so their direct use for feeding the kettle 31 would mean a loss of energy:
If the process is divided into several stages, this loss could be avoided if the feed water could be heated by means of an amount of heat that has only passed through one stage.
Fig. 5 shows an embodiment for the implementation of such Ausfüh approximately form of the present method. In the coil 49 evaporates a medium to which the heat required for this purpose is supplied by a liquid flushing the coil. The vapor of the medium is sucked off by the compressor 50, compressed and pressed into the pipe coil 51, where it condenses. The coil 51 does not emit the heat of condensation of the medium directly to a second medium to be evaporated, but to an amount of water that circulates in the vessels 59 and 61.
A pump 60 keeps the circulation going. In the vessel 61 there is a coil 64 from which the second compressor 52 sucks the vapor of the second medium and then presses it into the coil 53, where it causes the water in the boiler 54 to evaporate under condensation.
The steam is passed on through the pipe 55, while the condensate flows back through the reducing valve 57 into the pipe coil 64. To use the heat from the waste water returning from the plant at a higher temperature than that of the medium evaporating in the pipe coil 49 as sparingly as possible, it is either conducted through a line 63 into the vessel 61, or, if its temperature is not sufficient, in order to evaporate the second medium in the coil 64 through a line 62 into the vessel 59.
From here they are either pumped with the other water into the Ge vessel 61, or fed as feed water through a line 65 into the boiler 54. If the pressure is too high here, a special feed pump 66 will be necessary. If the waste water is not pure enough, it can still be used to preheat the feed water for the boiler 54. If there is no water delivery to the boiler 54 from the vessels 59 and 61 at all, the excess amount of water from the vessel 61 can still give off its heat to the coil 49.
This embodiment of the method allows the operation to be adapted to the most varied of conditions. If the wastewater comes back completely cooled from your company, it can be directed to the pipe coil 49. The somewhat warmer wastewater is fed into the vessel 59, even warmer water into the vessel 61, and the hottest serve as feed water for the boiler 54. In this way, the waste of energy due to unused temperature differences can be limited to a minimum.