DD206815A5 - Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines hochdruck-dampfkessels - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN UND EINE VORRICHTUNG (WAERMETAUSCHER) ZUM BETRIEB EINES HOCHDRUCK-DAMPFKESSELS. WAEHREND DAS ZIEL IN DER VERBESSERUNG DER BETRIEBSBEDINGUNG EINER HEISSDAMPFKESSELANLAGE BESTEHT, IST ES AUFGABE, DEN DAMPFKESSEL IN EINFACHER WEISE AN VERSCHIEDENE BETRIEBSBEDINGUNGEN LEICHT ANZUPASSEN UND DIE LEISTUNG DES WAERMETAUSCHERS IN ABHAENGIGKEIT VOM KONDENSATANFALL ZU STEUERN. ERFINDUNGSGEMAESS WIRD DAS HEISSE KONDENSAT DEM FREIEN RAUM DES WAERMETAUSCHERS ZUGEFUEHRT, DAS ZU ERWAERMENDE SPEISEWASSER DEM WAERMETAUSCHER ZUGEPUMPT, IM WAERMETAUSCHER VOM KALTEN ZUM WARMEN BEREICH SPIRALFOERMIG GEFUEHRT UND VOM WAERMETAUSCHER IN DEN DAMPFKESSEL GELEITET. DURCH AUFHEIZUNG DES SPEISEWASSERS WIRD DIE IM KONDENSAT ENTHALTENE WAERME WIRTSCHAFTLICH NUTZBAR GEMACHT. DER WAERMETAUSCHER BESTEHT AUS EINEM BEHAELTER MIT EINER DARIN ANGEORDNETEN ROHRLEITUNG FUER DAS EINE MEDIUM UND ANSCHLUSS FUER DAS ZWEITE MEDIUM.

Description

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Berlin, den 30.6.1933 AS F 22 D/24' 61 933/24/39

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Hochdruck-Dampfkessels

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (Wärmetauscher) zum Betrieb eines Hochdruck-Dampfkessels, insbesondere für Chemisch-Reinigungen, Wäschereien oder dergleichen, mit an einem Hochdruck-Dampfkessel angeschlossenen Verbrauchern, deren Kondensat zu einem Kondensat-Behälter zurückgeführt wird, aus dem mittels einer Speisewasser-Pumpe dem Dampfkessel Speisewasser zugeführt wird und das Kondensat~und das Speisewasser vor dem Kondensat-Behälter einem Wärmetauscher zugeführt wird·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Jede Heißdampfkesselanlage ist mit einem Kondensatrücklauf versehen· Das Kondensat besteht aus einem Gemisch aus Brüdendampf mit ca· 105 ⁰G sowie einem kondensierten Heißwasserdampfgemisch von ca. 90 bis 100 ⁰G.

Das heiße Kondenswasser wird normalerweise in einem Kondensatbehälter der Kesselanlage wieder aufgefangen· &'ine Kesselspeisewasserpumpe drückt dieses heiße Wasser sodann wieder in den Heißdamp-f-Kessel, wo eine erneute Verdampfung stattfindet· Da Wasser über 80 - 85 ⁰C Schwierigkeiten bei den Pumpen in dem Kessel mit sich bringt, werden entweder die Kondensatbehälter sehr groß angelegt, oder das Kondensat wird zusätzlich gekühlt. Dies führt jedoch anderer-

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seits wieder zu Schwierigkeiten, wenn das Kondensat zu kalt ist (z. B. 60 ⁰G), da dann die Kesselheizflächen bzw. Leitungen versotten· Es ist auch bekannt, die Kondensatbehälter mit einem Abgasstützen zu versehen, durch den der Brüdendampf abdampfen kann* Der Sinn aller dieser Maßnahmen ist es, das sehr heiße Kondensat möglichst abzukühlen, so daß eine Kondensatwassertemperatur vor der Pumpe von 60 - 70 ⁰C gegeben ist.

Bei derartigen Heißdampfkesselanlagen entstehen hohe Wärmeverluste, ferner benötigt eine derartige Kesselanlage bei Betriebsbeginn eine lange Anlaufzeit, ehe der Heißdampf seine notwendige Temperatur erreicht hat.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, mit dem Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung die Betriebsbedingungen einer derartigen Heißdampfkesselanlage derart zu verbessern, daß der Wärmeinhalt des Kondensats ausgenutzt wird, die Anheizzeit des Kessels verkürzt wird und keine Schädigungen der Leitungen und des Kessels, durch ausfallendes SOp beispielsweise, auftreten»

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Hochdruck-Dampfkessels, insbesondere für Chemisch-Reinigungen, Wäschereien oder dergleichen, mit an einem Hochdruck-Dampfkessel angeschlossenen Verbrauchern, deren Kondensat zu einem Konden-

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sat-Behälter zurückgeführt wird, aus dem mittels einer Speisewasser-Pumpe dem Dampfkessel Speisewasser zugeführt wird, das Kondensat und das Speisewasser vor dem Kondensat-Sehälter einem 'Wärmetauscher zugeführt wird, zu schaffen, wobei der Dampfkessel in einfacher Weise an verschiedene Betriebsbedingungen bzw. verschiedene Größen des Hochdruck-Dampfkessels, beispielsweise höhere Leistung, leicht angepaßt werden kann und ferner die Leistung des Wärmetauschers in Abhängigkeit vom Kondensatanfall steuerbar ist·

Erfindungsgeinäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das heiße Kondensat dem freien Raum des Wärmetauschers zugeführt wird, das zu erwärmende Speisewasser dem Wärmetauscher zugepumpt, im Wärmetauscher vom kalten zum warmen Bereich spiralförmig geführt und vom Wärmetauscher in den Dampfkessel geleitet wird· Das Verfahren wird in vorteilhafter Weise derart geführt, daß das mit einer Temperatur von ca* 90-105 ⁰G zufließende Kondensat im Wärmetauscher auf ca· 50 ⁰G abgekühlt und vom Speisewasser-Behälter mit einer Temperatur von ca· 40 ⁰G dem Wärmetauscher wieder zugeführt und mit einer Temperatur von ca· 90-95 ⁰C oder höher dem Dampfkessel zugeleitet wird·

Vorteilhaft wird die 3rfindung bei einem Wärmetauscher, der aus einem Behälter mit einer darin angeordneten Rohrleitung für das eine Medium und Anschluß für das zweite Medium besteht, dadurch gelöst, daß im Deckel des Behälters mündende Anschlüsse für eine erste Kondensatleitung, eine Speisewasser-Zuführleitung und eine Speisewasser-Abführleitung sowie eine zweite Kondensatleitung vorgesehen sind, daß eine zwischen der Speisewasser-Zuführleitung und der

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Speisewasser-Abführleitung angeordnete, sich über die Höhe des Behälters erstreckende Speisewasser-Spirale vorgesehen ist, wobei die Speisewasser-Zuführleitung sich bis zum tiefsten Punkt der Speisewasser-Spirale erstreckt und die Speisewasaer-Abführleitung vom höchsten Punkt der Speisewasser-Spirale ausgeht*

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher wird im Kondensatkreislauf nach der Pumpe für Speisewasser und vor dem Kesseleingang geschaltet.

Durch diese Ausbildung ergibt sich der Vorteil, daß das heiße Prischkondensat abgekühlt wird und andererseits das Kesselspeisewasser von ca· 60 ⁰C in der Speisewasser-Spirale durch das B'rischkondensat auf ca. 90-95 ⁰G und auch höher, vor dem Kesseleintritt aufgeheizt wird»

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Kondensatleitung mit Verbrauchern verbunden und führt zu einem Speisewasser-(KondensatJ-Behälter, wobei die Speisewasser-Zuführleitung an eine Pumpe und die Speisewasser-Abführleitung an einen Hochdruck-Dampfkessel angeschlossen ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Spirale für Speisewasser an ihrem oberen Ende als Flachspirale ausgebildet, Dadurch wird der Wärme ^inhalt des Kondensats, der im Prischkondensat vorhanden ist, optimal ausgenutzt. Die 3?lachspirale kann dabei, gemäß einem ersten Ausführungsbeiapiel eben oder, gemäß Abwandlungen, nach oben zu konkav oder konvex ausgebildet sein.

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Zusätzlich kann, nach, einem weiteren Merkmal der Erfindung, in Behälter ein beispielsweise konisches, vom Deckel ausgehendes, bis zur Ebene der Plachspirale reichendes, Prallblech (Zvvangsstrahlblech) angebracht sein» Dadurch wird der Brüdendampf an die Stelle der Speisewasser-Spirale geführt, die sich am Wärmetauschereingang befindet· Dadurch wird nochmals eine erhöhung der temperatur des Kesselspeisewassers um ca« 5 ⁰C erreicht·

Zur weiteren Erhöhung der Ausnutzung des Wärmeinhaltes des Kondensats ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung unterhalb der ilachspiraie ein Rezirkulationsblech vorgesehen«

Durch diese Ausbildung ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß das heiße ^rischkondensat im Bereich der Plachspirale eine intensive "'.Turbulenz entwickelt und einen größeren '-"-'eil seines Wärmeinhaltes an die IPlachspirale abgibt· Das einströmende Irischkondensat verdampft, umströmt zunächst allseitig die j?lachspirale und trifft auf das Rezirkulationsblech auf, was die starke Turbulenz zur Folge hat·

In vorteilhafter Weise wird, nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das Rezirkulationsblech an der Speisewasser-Zuführleitung angeordnet«

Gemäß einem einfachen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Rezirkulationsblach eben ausgebildet·

Gemäß einer Abwandlung der Erfindung ist das Rezirkulationsblech zum Deckel hin konkav ausgebildet·

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In noch weiterer Abwandlung der Erfindung ist das Rezirkulationsblech zum Deckel hin konvex ausgebildet.

Schließlich kann, beispielsweise bei liegender Anordnung eines Wärmetauschers, auch der Boden des Wärmetauschers als Rezirkulationsbleche wirken·

Unabhängig von der räu^ichen Ausbildung des Rezirkulationsbleches kann dieses, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung profiliert sein. Die Profilierung kann durch Erhöhungen oder durch Vertiefungen erfolgen, die punkt- oder linienförmig ausgebildet sein können.

Bevorzugt ist der Durchmesser des Rezirkulationsblech.es kleiner gewählt als der Innendurchmesser des Behälters. Bei diesem Ausführungsbeispiel strömt somit der Brüdendampf von der Mitte des Wärmetauschers etwa radial nach außen und zwischen Rezirkulationsblech und Wandung des Wärmetausehers nach unten·

Um eine Anpassung an den Durchsatz des Brüdendampfers zu ermöglichen, ist in noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Rezirkulationsblech höhenverstellbar angeordnet·

Um den Wärmetauscher der vorstehend beschriebenen Art derart auszubilden, daß er in einfacher Weise an verschiedene Betriebsbedingungen bzw. verschiedene Größen des Hochdruck-Dampfkessels, beispielsweise höhere Leistung, leicht angepaßt werden kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mindestens ein, mit dem Behälter verbindbarer und durch den mit

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Anschlüssen für die Kondensatleitung, eine erste Speisewasser-Zuführleitung und eine zweite Speisewasser-Abführleitung versehenen Deckel verschließbarer Rohrschaß vorgesehen ist, mit "einer IPlachspirale für Speisewasser, einem Prallblech und einem Rezirkulationsblech sowie mit Verbindungsmittel zwischen Speisewasser-Zuführleitungen und Flachspirale des Rohrschusses mit Speisewasser-Abführleitung der Flachspirale des Behälters·

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung von zusätzlich anbringbaren Rohrschüssen mit Flachspirale wird in vorteilhafter Weise eine einfache Anpassung an verschiedene Betriebsgrößen des jeweils zu betreibenden Hochdruck-Dampfkessels ermöglicht.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Rezirkulationsblech im Rohrschuß analog ausgebildet sein zu dem Rezirkulationsblech im Wärmetauscher-Behälter selbst. Insbesondere ist in vorteilhafter Weise das Rezirkulationsblech an der Speisewasser-Zuführleitung des Rohrschusses angeordnet· Itfach einem ersten Ausführungsbeispiel ist das Rezirkulationsblech eben ausgebildet·

Um den Brüdendampf durch das Rezirkulationsblech wieder nach oben zu leiten, ist in vorteilhafter Weise das Rezirkulationsblech zum Deckel hin konkaw ausgebildet.

Soll hingegen ein bestimmter Anteil des Brüdendampfers der zweiten ebenen Flachspirale im Behälter zugeführt werden, dann ist es vorteilhaft, wenn das Rezirkulationsblech zum Deckel hin konvex ausgebildet ist.

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In noch weiterer Ausgestaltung kann das Eezirkulationsblech profiliert ausgebildet sein·

Im allgemeinen ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser des Rezirkulationsbleches kleiner ist als der Innendurchmesser des·. Rohr Schusses. In Verbindung mit dem Prallblech ist es zweckmäßig, wenn der Durchmesser des Rezirkulationsbleches größer ist als der freie innere Durchmesser des Prallbleches.

Auch im Sohrschuß kann, zur Anpassung an den Durchsatz des Brüdendampfes, in noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung, das Rezirkulationsblech höhenverstellbar angeordnet sein· In vorteilhafter Weise sind Antriebsmittel für Höhenverstellmittel (des) der Rezirkulationsbleche(s) vorgesehen. Die Antriebsmittel für die Höhenverstellmittel können elektrisch oder elektronisch gesteuert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher wird, bedingt durch die spezielle Art der Zuleitung, das Rückkondensat von den Verbraucherateilen in zwei Aggregatzuständen Gas und Flüssigkeit getrennt, nämlich Brüdendampf und Heißwasser» Dadurch entstehen, im Wärmetauscher eine Primär-(Gas)-Zone und eine Sekundär-(Wasser)-Zone· Durch die Dampfbildung in der speziell geformten "Primärzone ist ein hoher k-Wert gegeben· In der Sek.undärzone wird das Kesselspeisev/asser vorgeheizt· Diese Zone befindet sich im unteren Drittel des Wärmetauschers, nämlich im Plüssigkeitsbereich·

Um den Wirkungsgrad dieses Wärmetauschers noch weiter zu erhöhen und eine weitere Energieeinsparung für den Betrieb des Dampfkessels zu erzielen, ist, gemäß einer Weiterbildung

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der Erfindung, in der Kondensatleitung vom Behälter zum Speisewasser-(Kondensat)-Behälter eine Rückschlagklappe angeordnet.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kondensatleitung als Steigleitung zu dem in einem gegenüber dem Ort des Behälters höheren Niveau angeordneten Speise-(Kondensat)-Behälter ausgebildet ist·

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß ein die funktion des Wärmetauschers gewährleistender Staudruck entsteht. Da der Wärmetauscher im Druckbereich von + 0,2 bar arbeitet, verhindert die Rückschlagklappe die Rücksaugung des wärmetechnisch verbrauchten Kondensats«

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann zusätzlich zur Erzeugung von Brauchwasser verwendet werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn um den Behälter ein Brauchwasser-Behälter-Mantel angeordnet ist mit einem Brauchwasser-Zuführanschluß und einem Brauchwasser-Abführanschluß.

Zur noch weiteren Steigerung der Ausnutzung des Wärmeinhalts des Kondensats ist es vorteilhaft, wenn die Kondensatleitung mit Behälter wärmeisoliert ist·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

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Pig. 1: eine schematische Prinzipdarstellung einer Heißdampf-Kesselanlage ;

Fig· 2: einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher;

Fig. 3: einen Querschnitt in Höhe der ebenen Spirale gemäß dem Schnitt I-I in Pig. 2;

Pig. 4: einen Längsschnitt durch einen weiteren Wärmetaus eher;

Pig» 5: einen Querschnitt in Höhe der ebenen Spirale gemäß ' dem Schnitt I-I in Pig. 4;

Pig, δ: eine Prinzipdarstellung einer Heißdaspf-Kesselanlage, analog au Pig. 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers;

Pig» 7i einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers;

Pig. 8: einen Querschnitt in Höhe der ebenen Spirale gemäß dem Schnitt I-I bzw. H-II in Pig. 7;

Pig. 9: eine Prinzipdarstellung einer Heißdampf-Kessenanlage analog Pig. 1 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers und

Pig. 10: einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher gemäß Pig. 9.

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In Fig. 1 ist schematisch eine Hochdruck-Dampfkessel-Anlage dargestellt, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird·

Eine derartige Anlage umfaßt einen Hochdruck-Dampfkessel 1, der einen Hochdruckdampf mit einer Temperatur'von etwa 150 - 170 ⁰C bei einen Druck von etwa 5-7 bar abgibt·

Der Heißdampf wird über eine Hochdruck-Dampfleitung 2 Verbrauchern y ; 3"; 3¹'' zugeführt· Derartige Verbraucher 3'; 3"; 3* ' * können, bei Verwendung der Kesselanlage in einer Chemisch-Reinigung oder in einer Wäscherei, Bügelmaschinen, Dämpfpuppen, Dämpfkabinen oder dergleichen sein. Von den Verbrauchern 3¹; 3"; 3^1f· wird das Heißkondensat über eine erste Kondensatleitung 4 zurückgeführt. Diese Konden— aatleitung 4 führt normalerweise zu einem Speisewasser-(Kondensat J-Behälter 5» in dem das Kondensat abkühlt. Vom Speisewasser-(Kondensat)-3ehälter 5 wird das Speisewasser mittels einer Pumpe 7 für Speisewasser wieder dem Hochdruck-Dampfkessel 1 zugeführt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Kondensat, ehe es in den Speisewasser-(Kondensat)-Behälter 5 eintritt, durch einen Behälter 8, der als Wärmetauscher ausgebildet ist, geführt. Im Behälter 8 wird die Wärme des mit einer 'iemperatur von etwa 90 - 105 ⁰G zurückfließenden Kondensats an das Speisewasser abgegeben, so daß das Kondensat beim Verlassen des Behälters 8 eine temperatur von etwa 50 ⁰G aufweist und mit dieser temperatur in den Speisewasser-(Kondensat)-Behälter 5 eintritt· Durch die Abkühlung im 3peisewasser-(Kondensat J-Behälter 5 sinkt die Temperatur des Speisewasser^

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nach der Pumpe 7 auf etwa 40 ⁰C, Durch den Wärmeaustausch im Behälter S wird dann die Temperatur des Kesselwassers wiederum auf etwa 80 - 105 ⁰G erhöht·

Da das Speisewasser bereits mit relativ hoher Temperatur in den Hochdruck-Dampfkessel 1 eintritt, wird die zur Erzeugung des Dampfes mit 150 - 170 ⁰C benötigte Wärmemenge verringert» Messungen haben ergeben, daß ein mindestens 20 % geringerer Bedarf an Heiaenergie entsteht·

Bin zusätzlicher Vorteil ergibt sich dadurch, daß bei Betriebsbeginn der Hochdruck-Dampfkessel 1 wesentlich früher seine Betriebstemperatur erreicht und den Heißdampf abgeben kann· Das heiße Prisehkondensat kühlt sich durch die Abgabe der Wärme an das ' durchgepumpte Kondensat ab. Der durch die Pumpe 7 bewirkte Zwangsdurchlauf durch den Behälter 8 ermöglicht die vorteilhafte Ausnutzung der Wärme des Wärmeinhaltes des Heißkondensats aus der Kondensatleitung 4 zur Aufheizung des Speisewassers für den Hochdruck-Dampfkessel 1.

In Fig» 2 ist ein erfindungsgemäßer Behälter 8 im Längsschnitt dargestellt» Dieser Behälter 8 besteht im allgemeinen aus einem zylindrischen Kessel mit einem Deckel 17, in den die Kondensatleitung 4 und eine Speisewasser-Zuführleitung 6 münden. Das abgekühlte Kondensat wird mittels einer zweiten Kondensatleitung 10 zu einem Speisewasser-(Kondensat)« Behälter 5 geleitet· Die Speisewasser-Zuführleitung 6 erstreckt sich vom Deckel 17 bis zum tiefsten Punkt des Behälters 8 und wird dann spiralförmig als Schlange bis za einer, ebenfalls am Deckel 17 angeordneten Speisewasser-

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Abführleitung 9 geführt· Durch die Anordnung der Kondensatleitung 4 am Deckel 17 wird erreicht, daß das heisteste Kondensat auf'die Endwindungen einer Spirale 11 für Speisewasser kurz vor deren Austritt aus dem Behälter 8 auftritt.

Dadurch, daß der Behälter 8 im Kreislauf nach der Pumpe 7 und vor dem Hochdruck-Dampfkessel 1 geschaltet ist, ergibt sich eine besonders günstige Ausnutzung der Wärme des Kondensats durch den dadurch bedingten Zwangsdurchlauf des Kesselspeisewassers durch den Behälter 8·

Sine noch weitere Erhöhung der temperatur des durchgepumpten Kessel-Speisewassers kann dadurch erreicht werden, daß die Spirale 11 an ihrem oberen Ende mit einer zusätzlichen, ebenen bzw« nach oben konvexen oder konkaven Speisewasser-Spirale bzw· Plachspirale 12 versehen Jst, Bei Anwendung einer derartigen zusätzlichen Flachspirale 12 wird zweckmäßig, ausgehend vom Deckel 17, ein Prallblech 16 (Zwangsstrahlbleoh) vorgesehen· Dieses Prallblech 16 kann scheibenförmig oder ringförmig ausgebildet sein· Durch dieses Prallblech 16 wird der Brüdendampf an die Stellen der Spirale 11; Flachspirale 12 geführt, die sich am Wärmetauscher-Eingang befinden· Die Anwendung einer ebenen Plachspirale 12 und eines Prallbleches 16 ergibt eine weitere Erhöhung der Temperatur des Kessel-Speisewassers um ca· 5 °C·

In Fig. 3 ist in einem Querschnitt gemäß der Linie I-I der Fig. 2 in der Ebene der Flachspirale 12 die Zuordnung der Kondensatleitungen 4; 10, Speisewasser-Zu- und Abführleitungen 6; 9 und Flachspirale 12 ersichtlich·

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Durch die iSrhÖhung der temperatur des Kessel-Speisewassera auf ca· 80 - 105 ⁰O wird einerseits erreicht, daß der Hochdruck-Dampfkessel 1 in ca. 15 - 30 Minuten seinen vollen Betrieb aufnehmen kann und. daß der ochwefelanteil im Heizöl für den Heizkessel stets gasförmig bleibt, so daß kein SO₂ ausfällt und damit auch eine Versottung der Heizflächen des Hochdruck-Dampfkessels 1 vermieden wird·

Bei dem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen ?/ärmetauschers gemäß den Pig. 4 und 5 ist, um die Verweildauer des j?rischkondensates im Bereich der Flachspirale 12 zu vergrößern bzw. S'rischkondenaat zu speichern, unterhalb dieser ^lachspirale 12 ein Rezirkulationsblech 18 vorgesehen. Dieses, vorzugsweise runde, Rezirkulationsblech 18 ist zweckmäßig an der Speisewasser-Zuführleitung 6 angeordnet. Das Rezirkulationsblech 18 kann dabei mit der Speisewasser-Zuführleitung 6 verschweißt sein. Ss kann auch an geeigneten Haltesträben 19 aufgelegt oder eingehängt sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Rezirkulationsblech auch höhenverstellbar angeorndet sein* Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, eine Anpassung des Spaltes zwischen Prallblech 16 und Rezirkulationsblech 18 an den jeweiligen Durchsatz an J?rischkondensat anzupassen.

Die Ausbildung ist dabei derart getroffen, daß der Durchmesser des Rezirkulationsbleches 18 kleiner ist als der Innendurchmesser des Wärmetauschers. Dadurch ergibt sich ein Spalt zwischen dem Mantel des Wärmetauschers und dem Rezirkulationsblech 18, durch den das abgekühlte Kondensat nach unten absinken kann«

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Das Rezirkulationsblech 18 kann, wie in Fig« 4 links dargestellt, eben ausgebildet sein oder aber auch konvex bzw» konkav in Richtung zum Deckel 17» wie in Fig, 4 rechts gezeigto

In ^ig. 5 ist in einem Querschnitt gemäß der Linie I-I der"Fig. 4 in der Ebene der Flachspirale 12 die Zuordnung der Kondensatleistungen 4; 10, Speisewasser-Zu- und Abführleitungen 6; 9, Flachspirälen 12 sowie des Prallbleches 16 und des Rezirkulationsbleches 18 ersichtlich·

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den Fig, 6 bis 8 ist auf dem Behälter 8 des Wärmetauschers zwecks Anpassung an die jeweilige Leistung des Hochdruck-Dampfkessels 1 (Fig. 6) ein zweiter Wärmetauscher derart angeordnet, daß ein "Rohrschoß 20 besteht, wobei Rohrschuß 20 und Behälter 8 über Ringflansche 22; 23 miteinander verbunden sind.

In Fig. 7 iat ein derartiger Wärmetauscher 8 in Verbindung mit"dem Rohrschuß 20 im Längsschnitt dargestellt.

Der vorgesehene, zusätzliche Wärmetauscherabschnitt ist in einem Rohrschuß 20 angeordnet. Dieser Rohrschuß ist mit einem oberen Ringflansch 21 versehen, mit dem ein Deckel 17 verbunden ist«. In dem 2eil des Deckels 17 münden die Kondensatleitung 4 und eine Speisewasser-Zuführleitung θ*. Durch eine ebenfalls am Deckel 17 angeordnete Speisewasser-Abführleitung 9" wird das Speisewasser an den Hochdruck-Dampfkessel 1 zurückgeleitet. Das abgekühlte Kondensat wird mittels einer am Behälter'8 angeordneten Kondensatleitung 10

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zu einem Speisewasser-(KondensatJ-Behälter 5 geleitet· Die Speisewasser-Zuführleitung 6"; 6'" erstreckt sich vom Deckel 17 bis zum tiefsten Punkt des Behälters 8 und wird dann spiralförmig als Schlange bis zu der Speisewasser-Abführleitung 9¹; 9" geführt· Durch die Anordnung der Kondensatleitung 4 am Deckel 17 wird erreicht, daß das heißeste Kondensat auf die Endwindungen einer im Eohrschuß 20 angeordneten Plachspirale 12" für Speisewasser kurz vor deren Austritt aus dem Rohrschuß 20 des Wärmetauschers auftrifft

Die Spirale 11 ist auch im Behälter 8 an ihrem oberen Ende als ebene oder konkave oder konvexe Flachspirale 12* ausgebildet, die mit einer Plachspirale 12" im Rohrschuß verbunden ist· Auch im Rohrschuß 20 ist ein Rezirkulationsblech 18" vorgesehen sowie ein Prallblech 16"·

Zur besseren Übersicht bzw. Verdeutlichung sind in S¹Xg* 7 die Spirale 11 bzw» die etwa ebenen 3?lachspiralen 12* ; 12", abweichend von der in Wirklichkeit etwa waagerechten Lage" im Behälter 8 bzw· im Rohrschuß 20, geneigt dargestellt»

Durch die Prallbleche 16¹; 16".wird der Brüdendampf an die Stellen der Spiralen 11; 12'; 12" geführt, die sich am Kesseleingang befinden· Diese Anwendung ebener Plachspiralen 12·; 12" und Prallbleche 16» ; 16" ergibt eine weitere Erhöhung~der Temperatur des Kessel-Speisewassers um ca· 5 ⁰G,

Die unterhalb der i'lachspirale 12¹ ; 12" vorgesehenen Rezirku-Iationsbleche 18'; 18° vergrößern die Verweildauer des

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Brüdendampfes im Bereich der ebenen Flachspiralen 12^f ; 12".

Diese, vorzugsweise runden, Rezirkulationsbleche 18¹; 18" sind zweckmäßig jeweils an der Speisewasser-Zuführleitung 6'; 6" angeordnet· Das jeweilige Rezirkulationsblech 18'; 18" kann dabei mit der Leitung 6'; 6" verschweißt sein. Es kann auch an geeigneten Haltestreben"19 aufgelegt oder eingehängt sein* Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann jedes Rezirkulationsblech 18* ; 18" auch höhenverstellbar angeordnet sein. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, eine Anpassung des Spaltes zwischen zugehörigem Prallblech 16* ; 16" und Rezirkulationsblech 18^f ; 18" an den jeweiligen Durchsatz an Brüdendampf anzupassen·

Die Ausbildung kann dabei derart getroffen sein, daß Höhenverstellmittel 25 vorgesehen sind, die durch Antriebsmittel 26 betätigt werden· Die Steuerung der Antriebsmittel 26 kann dabei durch elektronische oder elektrische Elemente erfolgen, die in Abhängigkeit vom Anfall an Brüdendampf die Antriebsmittel 26 steuern· Dabei kann beispielsweise eine Turbine an der Kondensatleitung 4 zur Mengenmessung des einströmenden Brüdendampfes bzw· Kondensats vorgesehen werden.

Die Ausbildung der Rezirkulationsbleche 18*; 18" kann dabei derart getroffen sein, daß ihr Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Behälters 8 bzw. des Rohrschusses Dadurch ergibt sich jeweils ein Spalt zwischen dem Mantel des Behälters 8 bzw· Rohrschusses 20 und dem Rezirkulationsblech 18'; 18", durch den das abgekühlte Kondensat nach unten absinken kann·

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Das jeweilige Rezirkulationsblech 18* ; 18" kann, wie in J¹Ig. 7 dargestellt, eben ausgebildet sein"oder aber auch konvex bzw. konkav in Richtung zum Deckel 17.

Durch den zusätzlichen Wärmetauscherteil im Rohrschuß 20 ist es möglich, den Wärmetauscher an die jeweiligen Betriebsbedingungen des zugehörigen Hochdruck-Dampfkessels 1 bzw. der Anlage anzupassen. Ea besteht auch "die Möglichkeit, mehrere Rohr3chüsse 20 mit einer jeweiligen ebenen Flachspirale 12 axial hintereinander anzubringen. 3s brauchen dazu lediglich die jeweiligen Plansche verbunden und auf den obersten Rohrschuß 20 der Deckel 17 aufgeschraubt zu werden. Die Speisewasser-Zuführleitung 6^!; 6" der einzelnen Rohrschüslse 20 und des Behälters 8 des Wärmetauscherteils, werden durch an sich bekannte, beliebige Verbindungsmittel 24 miteinander verbunden.

In Pig» 8 ist in einem Querschnitt gemäß den Linien I-I bzw» II-II der S¹Ig. 7 in den Ebenen der Flachspiralen 12'; 12" die Zuordnung der einzelnen Kondensatleitung 4; der opeiäewasser-Zylinderleitungen 6"; 9" und Flachspiralen 12'; 12" sowie der Prallbleche 16'j~16"'und der Rezirkulationsbleche 18¹ ; 18" ersichtlich.

Die Fig. 9 und. 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem durch eine entsprechende Ausbildung der Leitungen der Wirkungsgrad des Behälters 8 des Wärmetauschers weiter erhöht und für den Betrieb des Hochdruck-Dampfkessels 1 eine weitere Energieeinsprarung erzielt werden kann.

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In 5¹Ig, 9 ist eine ausgebildete Anlage schematisch dargestellt«, In S¹Ig. 10 ist ein weitergebildeter Behälter 8 als V/ärme tauscher dargestellt. In ^ig. 10 ist dieser Behälter 8 im Längsschnitt dargestellt» Das abgekühlte Kondensat wird, wie bei den anderen Ausführungsbeispielen, mittels einer zweiten Kondensatleitung 10 dem Speisewasser-(Kondensat)-Behälter 5 zugeleitet. Die zweite, nach oben führende Kondensatleitung 10 weist eine Höhendifferenz von etwa 2,5 m auf und ist vorzugsweise im oberen Bereich mit einer Rückschlagklappe 27 versehen.

Durch die Anordnung der Rückschlagklappe 27 in der Kondensatleitung 10 wird erreicht, daß beim Arbeiten des Behälters im Unterdruckbereich das wärmetechnisch verbrauchte Kondensat nicht in den Behälter 3 zurückgesaugt wird und das Gasvoluinen der Primärzone aufrechterhalten bleibt· Durch das Hochführen der Kondensatleitung 10 und die Rückschlagklappe 27 entsteht der für die funktion des Wärmetauschers vorteilhafte Staudruck. Die dadurch sich ergebende Unterteilung des Wärmetauschers in zwei Zonen ermöglicht, daß das auftretende Kondensat sich schlagartig entsp>annt, d. h· expandiert, und sich zu einem Gasvolumen im Sinne des Aggregatszustandes als Gas vergrößert. Zur selben Zeit wird dem Gasvolumen durch Kontakt mit einer großen wärmeabziehenden Oberfläche, nämlich der Spirale 11, schlagartig ein großer ^eil des Wärmeinhaltes entzogen. Der Dampf fällt auf ca. 1/1000 seines Volumens zusammen, wodurch ein Vakuum von bis zu -0,4 bar im gesamten Kondensat-Leitungssystem entsteht» Dadurch wird Kondensat beschleunigt dem Wärmetauscher zugeführt.

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Die repulsierende Arbeitsweise des T/ärmetauschers im plus- und minus-Druckbereich ermöglicht den Aufbau der Druckzone und damit die Speicherung von ungleichmäßig anfallendem frischkondensat· Da durch das otatidruckprinzip, Hochführung der Kondensatleitung auf der Ausgangsseite um ca· 2,5 m, ein Druckaufbau entsteht mit maximal ca. 0,4 bar, ist die Primärzone zeitweise mit einem Hiederdruckdampfkessel zu verleichen*

Sine noch weitere Ausnutzung des Wärmeinhaltes des Kondensats kann dadurch stattfinden, daß der Behälter 8 mit einem zusätzlichen Brauchwasser-Behälter-Mantel 15 (S¹Ig₀ 2 oder . 3) umgeben ist, der einen Brauchwasserbehälter bildet» Das Brauchwasser kann durch einen Brauchwasser-Zufuhranschluß 13 zugeleitet und vom Brauchwasser-Zylinder durch eine Brauchwasser-Abfuhrleitung 14 entnommen werden·

3ine noch weitere Erhöhung der Wärmeausnutzung ergibt sich dann, wenn die Kondensatleitung 4 sowie der Wärmetauscher wärmeisoliert sind·

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ätisführungsbeispiele beschränkt· $±e umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen sowie 'Heil- und Ünterkombinationen der dargestellten bzw» beschriebenen Merkmale und Maßnahmen·

Claims (12)

1. 24741» 3 -21- 30.6.1983

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   Erf ind ung;s ana pr uch

   1. Verfahren zum Betrieb eines Hochdruck-Dampfkessels, insbesondere für G&emisch-Reinigungen, Wäschereien oder dergleichen, mit an einem Hochdruck-Dampfkessel angeschlossenen Verbrauchern, deren Kondensat zu einem Kondensat-Behälter zurückgeführt wird, aus dem mittels einer Speisewasser-Pumpe dem Dampfkessel Speisewasser zugeführt wird, das Kondensat und das Speisewasser vor dem Kondensat-Behälter einem Wärmetauscher zugeführt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das heiße Kondensat dem freien Raum des Wärmetauschers zugeführt wird, das zu erwärmende Speisewasser dem 'wärmetauscher zugepumpt, im Wärmetauscher vom kalten zum warmen Bereich spiralförmig geführt und vom Wärmetauscher in den Dampfkessel geleitet wird·

   2· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das mit einer Temperatur von ca· 90 - 105 ⁰G zufließende Kondensat im Wärmetauscher auf ca. 50 ⁰G abgekühlt und vom Speisewasser-Behälter mit einer Temperatur von ca· 40 ⁰C dem Wärmetauscher wieder zugeführt und mit einer Temperatur von ca« 90 bis 95 ⁰C dem Dampfkessel zugeleitet wird·
2. 3. Wärmetauscher insbesondere zum Durchführen des Verfahrens . nach Punkt 1 oder 2, bestehend aus einem Behälter mit einer darin angeordneten Rohrleitung für das eine Medium und Anschluß für das zweite Medium, gekennzeichnet dadurch, daß im Deckel C17) des Behälters (S) mündende Anschlüsse für eine Kondensatleitung (4), eine Speise-

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   wasser-Zuführleitung (6) und eine Speisewasser-Abführleitung (9) angeordnet sind sowie eine Kondensatleitung (1O), eine zwischen der Speisewasser-Zuführleitung (6) und der Speisewasser-Abführleitung (9) sich über die Höhe des"Behälters ^8) erstreckende 'Speisewasser-Spirale (11) angeordnet ist, wobei die Speisewasser-Zuführleitung C6) sich bis zum tiefsten Punkt der Speisewasser-Spirale (11) erstreckt und die Speisewasser-AbfUhrleitung (9) vom höchsten Punkt der Speisewasser-Spirale (11) ausgeht.

   4· Wärmetauscher nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß die Kondensatleitung (4) mit Verbrauchern (3¹, 3", 3"¹) verbunden ist, daß die Kondensatleitung (1Ö) zu einem Speisewasser-(Kondensat)-·Behälter (5) führt, daß die ^speisewasser-2uführleitung (6) an eine Pumpe (7) und die Speisewasser-Abführleitung (9) an einen Hochdruck-Dampfkessel (1) angeschlossen ist.
3. 5. Wärmetauscher nach Punkt 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Spirale (11) für Speisewasser an ihrem oberen Jin.de als eine S'lächspirale (12) ausgebildet ist. ' " ·
4. 6. Wärmetauscher nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß die ^lachspirale (12) eben ausgebildet ist,
5. 7. Wärmetauscher nach Punkt 5» gekennzeichnet dadurch, daß die Plachspirale 12 nach oben konkav oder konvex ausgebildet ist.

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   S. Wärmetauscher nach den Punkten 3 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß im Behälter (8) ein vom Deckel (7) ausgehendes, bis zur Ebene der Plachspirale (12) reichendes Prallblech (16) angeordnet ist·
6. 9. Wärmetauscher nach den Punkten 3 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß unterhalb der Flachspirale (12) ein Rezirkulationsblech (18) vergesehen ist,
7. 10. Wärmetauscher nach Punkt 9» gekennzeichnet dadurch, daß das Rezirkulationsblech (18) an der Speisewasser-Zuführleitung (6) angeordnet ist·
8. 11. Wärmetauscher nach Punkt 9 oder 10, gekennzeichnet dadurch, daß das Rezirkulationsblech (13) eben ausgebildet ist,

   12« Wärmetauscher nach Punkt 9 oder 10, gekennzeichnet dadurch, daß das Rezirkulationsblech (18) zum Deckel (17) hin konkav ausgebildet ist.

   13· Wärmetauscher nach Punkt 9 oder 10, gekennzeichnet dadurch, daß das Rezirkulationsblech (18) zum Deckel (17) hin konvex ausgebildet ist· " " '

   14· Wärmetauscher nach den Punkten 9 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß das Rezirkulationsblech (18) profiliert ist·

   15» Wärmetauscher nach den Punkten 9 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß der üUrchmesaer des Rezirkulationsbleches (18)

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   kleiner ist als der Innendurchmesser des Behälters (8).
9. 16. Wärmetauscher nach den Punkten 9 bis 15» gekennzeichnet dadurch, daß das Rezirkulatxonsblech 18 hochenversteilbar angeordnet ist·
10. 17. Wärmetauscher nach den Punkten 9 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein, mit dem Behälter (8) verbindbarer und durch den mit Anschlüssen für 'die Kondensatleitung (4), die erste Speisewasser-Zuführleitung (6¹) und die zweite Speisewasser-Abführleitung (9^f) versehenen Deckel (17) verschließbarer, Rohrschuß (20) mit einer Flachsρirale (12* ) für Speisewasser,' Prallblech (16') und Rezirkulationsblech (18') sowie durch "Verbindungsmittel (24) zwischen Speisewasser-Zuführleitungen (6; 6¹) und Plachspirale (12') des Rohrschusses (20) mit Speisewasser-Abführleitung (9) der Plachspirale (12) des Behälters (8) vorgesehen ist· '
11. 18. Wärmetauscher nach Punkt 17, gekennzeichnet dadurch, daß das Rezirkulatxonsblech (13*) an der Speisewasser-Zuführleitung (6¹) des RohrSchusses (20) angeordnet ist·
12. 19. Wärmetauscher nach Punkt 17 oder 18, gekennzeichnet dadurch, daß der Durchmesser des Rezirkulationsblech.es (18') kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrschusses (20)·

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    20, Wärmetaaseher nach den Punkten 17 bis 19» gekennzeichnet dadurch, daß der Durchmesser des Rezirkulationsbleches (18; 18') größer ist als der freie innere Durchmesser des Prallbleches (16; 16·)·

    21· Wärmetauscher nach den Punkten 17 bis 20, gekennzeichnet dadurch, daß eines der (oder die) Rezirkulationsbleche (18; 18') im Rohfschuß (20) und/oder im Behälter (8) höhenverstellbar angeordnet ist (sind)·

    22· Wärmetauscher nach Punkt 21, gekennzeichnet dadurch, daß Antriebsmittel (26) für Höhenverstellmittel (25) (des) der Rezirkulationsbleche(s) (18; 18') vorgesehen sind·

    23· wärmetauscher nach den Punkten 3 bis 22, gekennzeichnet dadurch, daß in der Kondensatleitung (10) vom Behälter (8) zum Speisewasser-(Kondensat J-Behälter (5) eine Rückschlagklappe (27) "angeordnet ist·

    24· Wärmetauscher nach den Punkten 3 bis 23» gekennzeichnet dadurch, daß die Kondensatleitung (1O) als Steigleitung zu dem in einem gegenüber dem Ort des Behälters (8) höheren HiveaU angeordneten Speisewasser-(Kondensat)-Behälter (5) ausgebildet ist,

    25· Wärmetauscher nach den Punkten 3 bis 24» gekennzeichnet dadurch, daß ein den Behälter (8) umschließender: Brauchwasser-Behälter-Mantel (15) mit Brauchwasser-

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    -26- 30,6.1983

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    Zuführanschloß (13) and Brauchwasser-Abführanschluß (14) angeordnet'ist,

    26, Wärmstaaseher nach den Punkten 3 ΌIs 26, gekennzeichnet dadurch, daß die Kondensatieitung (4) mit Behälter (8) wärmeisoliert ist, ·

    - Hierzu 4 Seiten Zeichnungen -