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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfnutzungsanlage, welche wenigstens einen Dampferzeuger, wenigstens eine von dem Dampferzeuger ausgehende Dampfleitung mit einem Sicherheitsüberdruckventil und einem Überströmventil und wenigstens eine den wenigstens einen Dampferzeuger speisende Flüssigkeitsleitung aufweist.
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Dampfnutzungsanlagen der genannten Gattung kommen beispielsweise in Wäschereien zum Einsatz. Dabei wird Dampf als Wärmeträger erzeugt, wobei der Dampf zur Beheizung von Waschmaschinen, von Wäschetrocknern und von Wäschemangeln zum Einsatz kommt. Zum Betrieb der Wäschetrockner und der Wäschemangeln werden höhere Temperaturen benötigt. Daher wird der erzeugte Dampf typischerweise zunächst zur Beheizung der Wäschetrockner und der Wäschemangeln eingesetzt. Der nach seiner Nutzung unter hohem Druck kondensierende Dampf wird dann einem Entspannungsgefäß zugeführt, in welchem das Kondensat teilweise zu Brüdendampf verdampft. Der Brüdendampf ist dann der Wärmeträger, in dem der größte Teil der Wärmeenergie aus dem Kondensat konzentriert wird. Der Brüdendampf wird beispielsweise zur Beheizung des Waschwassers in einer als Waschröhre ausgebildeten Waschmaschine verwendet. Eine solche in Wäschereien verwendete Waschmaschine ist beispielsweise in der Druckschrift
EP 0088052 B2 beschrieben.
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Im Stand der Technik ist das Entspannungsgefäß mit einer Brüdendampfleitung gekoppelt. An die Brüdendampfleitung ist auch ein Sicherheitsventil gekoppelt, das bei einem Anlagenüberdruck öffnet und den Überdruck aus Sicherheitsgründen ins Freie ablässt. Des Weiteren ist an die Brüdendampfleitung ein Überströmventil gekoppelt, das bereits bei einem geringeren Druck als das Sicherheitsventil öffnet und somit schon zeitlich vor dem Sicherheitsventil den Überdruck ins Freie entlässt. Durch das Überströmventil wird das Sicherheitsventil geschont und seine sichere Funktion gewährleistet.
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Beim Schalten von Überdruckventilen kommt es zu sogenannten Dampfschlägen, die einerseits eine starke Geräuschbelästigung und andererseits auch eine Materialbelastung für die Ventile darstellen. Die Überströmventile sind deshalb in der Regel so ausgebildet, dass sie in bestimmten Druckbereichen als Druckregelventile arbeiten und Dampfschläge nur selten auftreten. Bei dieser Funktion der Überströmventile strömt Dampf ins Freie. Die in dem überströmenden Dampf gebundene Wärmeenergie geht somit im Stand der Technik für die weitere Nutzung verloren.
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Die Druckschrift
US 4,240,259 beschreibt eine Dampfmaschine, welche einen herkömmlichen Boiler mit einer externen Verbrennungskammer nutzt, welche Wasser in einer Druckkammer erhitzt, um Dampf zu erzeugen. Eine Mischkammer wird verwendet, um den Dampf aus dem Boiler mit zurückgewonnenem, wieder komprimiertem Dampf zu mischen. Der Dampf aus der Mischkammer bewegt einen Kolben in einem Zylinder, dann gelangt der Dampf zu einem Reservoir in einem Wärmetauscher, wo der wiedergewonnene Dampf aufbewahrt und durch die Abgabe der Verbrennungskammer erhitzt wird. Der zurückgewonnene Dampf wird dann wieder komprimiert, wobei er durch Einsprühen von Wasser in der Sättigung gehalten wird. Der zurückgewonnene Dampf aus einem Dampfspeicher wird dann erneut in der Mischkammer genutzt. Dadurch wird verhindert, dass der Dampf kondensiert. Somit kann der Dampf wieder zurückgewonnen werden, um erneut verwendet werden zu können. Die Wärme des zurückgewonnenen Dampfes geht durch den beschriebenen Prozess nicht verloren.
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Aus der Druckschrift
US 3,803,846 ist ein Verfahren zur Rückgewinnung von überschüssiger Wärme mittels einer Kombination aus Fluid- und Dampf-Vorwärmeeinheiten und einer modifizierten Dampfgeneratorentlüftung bekannt, wodurch eine effizientere und kontrolliertere Wärmegewinnung aus Niedrigtemperaturgasen bewirkt wird.
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Die Druckschrift
WO 00/62592 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser und Abgasen und zur Verbesserung der Verbrennung von Kohlenwasserstoffbrennstoffen und des Wärmetransfers innerhalb eines Dampfkessels. Die Vorrichtung umfasst eine Steuerung, ein Verteilerrohr, eine Mehrzahl von Wärmerückgewinnungsmodulen und eine Mehrzahl von magnetischen Ionisierungsmodulen. Die Vorrichtung ermöglicht es, die Dampferfordernisse innerhalb eines Gebäudes zu überwachen und darauf zu reagieren, indem die Erfordernisse mit der am kosteneffektivsten arbeitenden Dampfversorgungsquelle erfüllt werden. Die Mehrzahl an Wärmerückgewinnungsmodulen umfasst Abgaswärmerückgewinnungsmodule. Die Mehrzahl von magnetischen Ionisierungsmodulen umfasst ein magnetisches Brennstoffionisierungsmodul und ein magnetisches Wasserionisierungsmodul zum Laden von Brennstoffmolekülen, um eine vollständigere und effizientere Verbrennung zu erzielen, und zum Laden der mineralischen Moleküle im Wasser, um eine Kristallisation zu verhindern.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dampfnutzungsanlage vorzuschlagen, in welcher die Systemenergie besser ausgenutzt wird.
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Die Aufgabe wird durch eine Dampfnutzungsanlage der oben genannten Gattung gelöst, die sich dadurch auszeichnet, dass die Dampfnutzungsanlage eine Überströmmischvorrichtung aufweist, die zum Ersten über einen Flüssigkeitseingang mit der Flüssigkeitsleitung oder einem Flüssigkeitsreservoir des wenigstens einen Dampferzeugers zur Zuführung einer Flüssigkeit in die Überströmmischvorrichtung, zum Zweiten mit einer das Überströmventil enthaltenden Überdruckdampfleitung und zum Dritten über einen Flüssigkeitsausgang der Überströmmischvorrichtung mit einer Energiewiederverwertungsvorrichtung für die Dampfnutzungsanlage verbunden ist, wobei die Überströmmischvorrichtung einen Mischraum aufweist, in welchem eine Vermischung des durch das Überströmventil abfließenden Dampfes mit der durch den Mischraum fließenden Flüssigkeit vorgesehen ist.
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Die erfindungsgemäße Dampfnutzungsanlage weist also eine Überströmmischvorrichtung auf, in welcher durch das Überströmventil abfließender Dampf in eine Flüssigkeit eingeleitet wird und dabei die Flüssigkeit erwärmt. Die Überströmmischvorrichtung weist hierfür drei Anschlüsse auf:
- 1. einen Flüssigkeitseingang,
- 2. einen Dampfeingang und
- 3. einen Flüssigkeitsausgang.
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In der Überströmmischvorrichtung fließt eine Flüssigkeit bzw. ein Kondensat von dem Flüssigkeitseingang zu dem Flüssigkeitsausgang. Der Flüssigkeitseingang kann an verschiedenen Stellen in die Dampfnutzungsanlage eingebunden sein. Vorzugsweise wird der Flüssigkeitseingang jedoch nicht mit einer kalten Flüssigkeit verbunden, sondern mit einer bereits warmen Flüssigkeit, die durch den eingeleiteten Dampf weiter erwärmt wird, sodass am Flüssigkeitsausgang der Überströmmischvorrichtung eine Flüssigkeit mit einer hohen Temperatur zur Verfügung gestellt werden kann, welche nachfolgend geeignet nutzbar ist.
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Eine geeignete Flüssigkeitsquelle ist dabei das Flüssigkeitsreservoir eines Entspannungsgefäßes, das als Dampferzeuger für Brüdendampf dient. Bei der im Flüssigkeitsreservoir vorliegenden Flüssigkeit handelt es sich um ein Kondensat, dem durch Verdampfung von Brüdendampf Wärmeenergie entzogen wurde, welche nun über das Überströmventil diesem Kondensat, welches über den Flüssigkeitseingang in die Überströmmischvorrichtung eingebracht wird, wieder zugeleitet wird. Das heißt, in der Überströmmischvorrichtung wird der überströmende Dampf dem abfließenden Kondensat wieder beigemischt. Durch diesen Zusammenhang besteht eine Kopplung zwischen der Dampfmenge und der Flüssigkeitsmenge, sodass eine optimale Abstimmung zwischen Dampfmenge und Flüssigkeitsmenge beim Betrieb der Überströmmischvorrichtung erreichbar ist. Hierdurch kann das in der Überströmmischvorrichtung durch Dampf erhitzte Kondensat (Flüssigkeit) mit nahezu dem gleichen Energiegehalt wie das in den Dampferzeuger eingeleitete Kondensat für nachfolgende Verbraucher zur Verfügung gestellt werden. Es geht im Prinzip keine Energie verloren.
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Um dies zu erreichen, ist in der Überströmmischvorrichtung ein Mischraum vorgesehen, in welchem der Dampf mit der Flüssigkeit vermischt wird. Am Flüssigkeitsausgang der Überströmmischvorrichtung steht dann durch den Dampf weiter erwärmte Flüssigkeit zur Verfügung. Der Flüssigkeitsausgang ist zudem mit einer Energiewiederverwertungsvorrichtung verbunden, die die aufgeheizte Flüssigkeit bzw. das Kondensat vorteilhaft nutzt. Eine Energiewiederverwertungsvorrichtung kann beispielsweise eine Mischkammer zur Einleitung der erwärmten Flüssigkeit in frisches zugeführtes Weichwasser, sie kann aber auch ein Wärmetauscher oder eine Waschmaschine sein.
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In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage ist die Überströmmischvorrichtung derart ausgebildet, dass die Flüssigkeit die Überströmmischvorrichtung in einer Flüssigkeitsströmungsrichtung durchströmt und die Dampfeinleitung in die Überströmmischvorrichtung quer zu der Flüssigkeitsströmung ausgebildet ist. Durch diese Anordnung erreicht man eine besonders gute Einmischung des Dampfes in die Flüssigkeit. Ferner können auf diese Weise die Anschlüsse der Überströmmischvorrichtung servicefreundlich voneinander beabstandet werden, und die Überströmmischvorrichtung kann kompakt ausgebildet werden.
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Desweiteren ist es in der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage von Vorteil, wenn die Überströmmischvorrichtung zylinderförmig ausgebildet ist. Zylinderförmige Gehäuseteile sind aus Rohrabschnitten kostengünstig herstellbar und mechanisch aus einem Betriebsdruck resultierende Kräfte werden gleichmäßig auf den Zylinder verteilt.
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In einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage ist der Zylinder der zylinderförmig ausgebildeten Überströmmischvorrichtung an den Rändern der Zylindermantelfläche mit ersten Seiten eines ersten und eines zweiten konischen Trichters verbunden, wobei eine zweite Seite des ersten konischen Trichters zur Verbindung mit dem Flüssigkeitseingang und eine zweite Seite des zweiten konischen Trichters zur Verbindung mit dem Flüssigkeitsausgang vorgesehen sind. Der Mischraum in der Überströmmischvorrichtung weist einen größeren Durchmesser als die zu- und abführenden Flüssigkeitsleitungen auf. Zur Ausbildung des Mischraumes mit Anschlüssen für die Flüssigkeitsleitungen sind deshalb geeignete Übergänge erforderlich, welche in dieser speziellen Ausführungsvariante durch die konischen Trichter realisiert werden, die günstig mit Zylindern oder Rohren verschweißt werden können.
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In einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage weist die Überströmmischvorrichtung solche Abmessungen auf, dass die Flüssigkeit in der Überströmmischvorrichtung eine Fließgeschwindigkeit von etwa 1 m/s hat. Die Überströmmischvorrichtung soll einerseits möglichst kompakte Abmessungen aufweisen, andererseits soll aber auch eine vollständige Mischung des Dampfes mit der Flüssigkeit in der Mischvorrichtung erreicht werden. Bei der Auslegung der Überströmmischvorrichtung ist dabei ein Optimum zwischen den beiden Anforderungen zu finden. Dieses Optimum wurde dann erreicht, wenn die Überströmmischvorrichtung für eine Fließgeschwindigkeit von etwa 1 m/s ausgelegt wurde.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage ist in der Überströmmischvorrichtung eine sich in Flüssigkeitsströmungsrichtung erstreckende Düsenlanze mit Düsen vorgesehen, die so angeordnet sind, dass der Dampf über die Düsenlanze und die Düsen in den Mischraum strömt. Durch die Düsenlanze kann der Dampf besonders gut innerhalb des Mischraumes verteilt und durch die Düsen gleichmäßig in den Mischraum abgegeben werden. Auf diese Weise wird eine effiziente Durchmischung des Gases mit der Flüssigkeit erreicht, sodass die Überströmmischvorrichtung lageunabhängig betrieben werden kann. Beispielsweise kann die Überströmmischvorrichtung mit vertikal oder horizontal vorgesehener Flüssigkeitsströmungsrichtung installiert sein.
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Es hat sich als besonders geeignet erwiesen, in der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage die Düsenlanze in Form eines Winkels auszubilden, wobei ein erster Schenkel des Winkels durch eine Wand der Überströmmischvorrichtung durchgeführt und an der Durchführungsstelle mit der Wand der Überströmmischvorrichtung verbunden ist. Ein zweiter Schenkel der Düsenlanze ist entlang einer in einer Flüssigkeitsströmungsrichtung mittig in dem Mischraum ausgerichteten Längsachse der Überströmmischvorrichtung angeordnet. Durch die Ausbildung der Düsenlanze als Winkel kann der zweite Schenkel der Düsenlanze, der die Düsen enthält, zentral oder an einer anderen geeigneten Position in dem Mischraum positioniert werden. Dabei übernimmt der Schenkel, der quer zu der Flüssigkeitsströmungsrichtung angeordnet ist, die Funktionen der mechanischen Befestigung der Düsenlanze an der Wand der Überströmmischvorrichtung und der Zuführung des Gases zu den Düsen der Düsenlanze.
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In einer günstigen Ausbildung der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage weisen die Düsen einen Durchmesser von 3 mm bis 4 mm auf. Mit Düsen dieses Durchmessers ist eine besonders gute Durchmischung von Gas und Flüssigkeit erreichbar.
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Desweiteren wird in einer erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage die Anzahl der Düsen vorzugsweise so hoch ausgewählt, dass eine Dampfaustrittsgeschwindigkeit von 30 m/s bis 40 m/s aus den Düsen erreicht wird. Diese Dampfaustrittsgeschwindigkeit hat sich ebenfalls als vorteilhaft für eine gute Durchmischung von Dampf und Flüssigkeit herausgestellt.
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In einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage ist die Überströmmischvorrichtung in der Dampfnutzungsanlage vertikal ausgerichtet und die Flüssigkeitsströmungsrichtung in der Überströmmischvorrichtung von unten nach oben vorgesehen. Prinzipiell sind die meisten Ausbildungen von Überströmmischvorrichtungen zwar in jeder Lage einbaubar, die vertikale Ausrichtung der Überströmmischvorrichtung mit einer Flüssigkeitsströmung von unten nach oben ist jedoch unter verschiedenen Einsatzbedingungen vorteilhaft. Solche Einsatzbedingungen können beispielsweise bei geringen Dampfüberströmmengen oder bei kleinen, die Flüssigkeitsströmung antreibenden Differenzdrücken an der Flüssigkeitsleitung gegeben sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage ist die Überströmmischvorrichtung thermisch isoliert. Durch die thermische Isolierung wird ein hoher thermischer Wirkungsgrad der Dampfnutzungsanlage erreicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage weist der Dampferzeuger der Dampfnutzungsanlage ein Entspannungsgefäß zur Bereitstellung von Brüdendampf auf, wobei in dem Entspannungsgefäß die Einleitung eines unter Druck stehenden Kondensates, eine teilweise Verdampfung des Kondensates bei einem mittleren Druck zu Brüdendampf und die Ableitung von nicht verdampftem Kondensat aus dem Flüssigkeitsreservoir über den Flüssigkeitseingang zu der Überströmmischvorrichtung vorgesehen ist. Erfahrungsgemäß geht an dem Überströmventil eines Entspannungsgefäßes zur Erzeugung von Brüdendampf eine große Dampfmenge verloren und es ist besonders erstrebenswert, diesen Überströmdampf durch Einleitung in eine Überströmmischvorrichtung zu verwerten.
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Der Einsatz der erfindungsgemäß vorgesehenen Überströmmischvorrichtung ist jedoch nicht an dieses Anwendungsbeispiel gebunden, in anderen Ausführungsvarianten der Erfindung können auch andere, bisher ungenutzte Dampfvolumina der Überströmmischvorrichtung zugeführt werden. Bei dem Anwendungsbeispiel, bei dem der über das Überdruckventil abgeleitete Brüdendampf in die Überströmmischvorrichtung eingeleitet wird, ist es desweiteren besonders vorteilhaft, den Flüssigkeitseingang der Überströmmischvorrichtung mit dem Flüssigkeitsreservoir in dem Entspannungsgefäß, in dem bei Entspannung von Kondensat Brüdendampf entsteht, zu nutzen. Bei dieser Nutzung ist sichergestellt, dass es zu keiner Überhitzung und Verdampfung der Flüssigkeit kommt, da nur ein geringer Teil des Brüdendampfes, der in dem Entspannungsgefäß erzeugt wird, wieder in das Kondensat zurückgeleitet wird. Dieses Kondensat ist in der Lage, die thermische Energie aufzunehmen, die im Stand der Technik über das Überströmventil ungenutzt abgeleitet wurde. Um dieses Ausführungsbeispiel technisch umzusetzen, sind nur wenige Änderungen an einer bestehenden Dampfnutzungsanlage erforderlich, während sich andererseits durch einen solchen Umbau sehr hohe finanzielle Einsparungen beim Betrieb der umgebauten Dampfnutzungsanlage ergeben.
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Das in der Überströmmischvorrichtung durch die Dampfeinleitung weiter erwärmte Wasser kann in verschiedenen Ausbildungen der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage unterschiedlich genutzt werden. So kann die Energiewiederverwertungsvorrichtung ein Speisewasservorwärmgefäß für die Dampfnutzungsanlage oder auch ein weiteres Entspannungsgefäß der Dampfnutzungsanlage aufweisen. Das heißt, in einem Ausführungsbeispiel wird die in der Überströmmischvorrichtung erwärmte Flüssigkeit zur Erwärmung von Speisewasser in einem Speisewasservorwärmgefäß genutzt. In einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage wird die erwärmte Flüssigkeit in ein weiteres Entspannungsgefäß eingeleitet. In jedem Fall folgt die Flüssigkeitsströmung einem in der der Dampfnutzungsanlage bestehenden Druckgefälle.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei
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1 schematisch einen möglichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage zeigt; und
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2 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer in einer erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage verwendbaren Überströmmischvorrichtung zeigt.
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1 zeigt schematisch einen möglichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage 1. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage kann auch ein anderer Aufbau als derjenige, der in 1 gezeigt ist, verwendet werden.
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Kernbestandteil der erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage 1 ist der in 1 mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnete Anlagenkomplex. Der Anlagenkomplex 25 weist einen Dampferzeuger 2 auf, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Form eines Entspannungsgefäßes 23 ausgebildet ist. Das Entspannungsgefäß 23 ist in der gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und vertikal aufgerichtet angeordnet, sodass die Zylindermantelfläche des Entspannungsgefäßes 23 seitlich angeordnet ist. Der Dampferzeuger 2 ist mit einer Flüssigkeitsleitung 6 gekoppelt, über welche der Dampferzeuger 2 mit einer Flüssigkeit in Form eines heißen, unter Druck stehenden Kondensates versorgt wird. Die Richtung der Kondensatzuleitung ist in 1 in der Flüssigkeitsleitung 6 schematisch durch entsprechende Pfeile dargestellt.
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Die unter Druck stehende heiße Flüssigkeit (Kondensat) sammelt sich in dem Entspannungsgefäß 23 des Dampferzeugers 2 in dessen unteren Bereich in einem Flüssigkeitsreservoir 9. Dabei bildet sich oberhalb des Flüssigkeitsreservoirs 9 Dampf 26, dass heißt der sogenannte Brüdendampf, der ebenfalls unter einem gegenüber Atmosphärendruck erhöhten Druck steht. Dieser Dampf 26 wird über eine Dampfleitung 3 aus dem Dampferzeuger 2 in der durch den Pfeil in der Dampfleitung 3 schematisch gezeigten Richtung abgeführt.
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An der Dampfleitung 3 ist zunächst ein Sicherheitsüberdruckventil 4 vorgesehen, über welches Dampf 26, dessen Druck einen festgelegten Anlagenüberdruck überschreitet, entsprechend dem an dem Sicherheitsüberdruckventil 4 vorgesehenen Pfeil ins Freie abgeführt wird.
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Das Sicherheitsüberdruckventil 4 sowie das Flüssigkeitsreservoir 9 des Entspannungsgefäßes 23 sind jeweils mit einer Entwässerungsleitung 36 gekoppelt.
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In Fließrichtung des Dampfes 26 in der Dampfleitung 3, dem Sicherheitsüberdruckventil 4 nachgeordnet ist ein Überströmventil 5 vorgesehen. Das Überströmventil 5 öffnet bereits unterhalb eines Dampfdruckes, an welchem das Sicherheitsüberdruckventil 4 öffnen würde. Damit wird unter Überdruck stehender Dampf 26 zunächst über das Überströmventil 5 entsprechend der durch den Pfeil an dem Überströmventil 5 vorgesehenen Richtung abgeführt.
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Der durch das Überströmventil 5 fließende, unter zu hohem Überdruck stehende Dampf wird durch eine Überdruckdampfleitung 10 einer Überströmmischvorrichtung 7 zugeführt, welche in 2 beispielhaft nochmals in vergrößerter Ansicht gezeigt ist.
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Die Überströmmischvorrichtung 7 ist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zylinderförmig ausgebildet. Obwohl die Überströmmischvorrichtung 7 in jeder beliebigen Konstellation erfindungsgemäß angeordnet werden kann, ist sie in dem in 1 gezeigten Beispiel als aufrecht stehender Zylinder vorgesehen. Dabei erfolgt die Einleitung des unter Überdruck stehenden Dampfes 26 mittels der Überdruckdampfleitung 10 in eine Zylindermantelfläche 16 der Überströmmischvorrichtung 7.
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An unteren und oberen Rändern 14, 15 der Zylindermantelfläche 16 der Überströmmischvorrichtung 7 sind in der in 1 dargestellten Ausführungsvariante konische Trichter 17, 18 vorgesehen. Dabei bildet der unten vorgesehene erste konische Trichter 17 eine Verbindung mit einem Flüssigkeitseingang 8 der Überströmmischvorrichtung 7 aus. In den Flüssigkeitseingang 8 mündet eine Kondensatleitung 27, die das Flüssigkeitsreservoir 9, welches im unteren Teil des Entspannungsgefäßes 23 des Dampferzeugers 2 ausgebildet ist, mit dem Flüssigkeitseingang 8 der Überströmmischvorrichtung 7 verbindet. Die Strömungsrichtung des Kondensates innerhalb der Kondensatleitung 27 ist in 1 schematisch anhand eines an der Kondensatleitung 27 vorgesehenen Pfeiles dargestellt.
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Der oben an der Überströmmischvorrichtung 7 vorgesehene zweite konische Trichter 18 bildet eine Verbindung zu einem Flüssigkeitsausgang 11 der Überströmmischvorrichtung 7 aus. Der Flüssigkeitsausgang 11 ist, wie es schematisch in 1 dargestellt ist, mit einer weiteren Flüssigkeitsleitung 6' verbunden, die zur Speisung einer Energiewiederverwertungsvorrichtung 12 vorgesehen ist.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Energieverwertungsvorrichtung 12 ein erneuter Anlagenkomplex, bestehend aus einem weiteren Dampferzeuger 2' mit einem entsprechenden Entspannungsgefäß 23' und einem Flüssigkeitsreservoir 9', einem Sicherheitsüberdruckventil 4', einem Überströmventil 5' und einer weiteren Überströmmischvorrichtung 7', wobei diese Elemente auf gleiche Weise zusammenwirken, wie es oben im Hinblick auf den Anlagenkomplex 25 beschrieben wurde. Gleiche bzw. ähnliche Bezugszeichen bezeichnen hierbei gleiche bzw. ähnliche Elemente der Dampfnutzungsanlage 1.
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Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass die Flüssigkeitsleitung 6' direkt, wie es in 1 schematisch durch die Leitung 6'' dargestellt ist, zu einem Speisewasserbehälter 24 führt, welcher wiederrum mit einer Speisewasservorwärmeinheit gekoppelt bzw. Bestandteil einer solchen Speisewasservorwärmeinheit ist.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dem Speisewasserbehälter 24 ein Entgaser 28 vorgesehen, über welchen Dampf, der aus einem Flüssigkeitsreservoir innerhalb des Speisewasserbehälters 24 nach oben dampft, ins Freie abgelassen werden kann. Der Speiswasserbehälter 24 ist im Folgenden, wie es durch die Pfeile in der aus dem Speisewasserbehälter 24 ausgehenden Ausgangsleitung 29 schematisch angedeutet ist, über Speisewasserpumpen 30 mit einem Dampfkessel 31 verbunden. Aus dem Dampfkessel 31 wird Dampf über eine Leitung 32 in Richtung des in der Leitung 32 schematisch dargestellten Richtungspfeils einem Dampfverbraucher 37 zugeführt. Kondensat, das in diesem Dampfverbraucher 37 erzeugt wird, wird über die oben beschriebene Leitung 6 dem Dampferzeuger 2 zugeführt.
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Damit weist die in 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Dampfnutzungsanlage 1 drei Druckstufen auf: nämlich eine an dem Dampfverbraucher 37 bestehende erste Druckstufe 33, den aus dem Anlagenkomplex 25 austretenden Nachdampf (geminderte zweite Druckstufe 34) und den aus der Energiewiederverwertungsvorrichtung 12 austretenden Nachdampf (geminderte dritte Druckstufe 35).
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Der aus dem Entspannungsgefäß 23 des Anlagenkomplexes 25 austretende Brüdendampf kann beispielsweise zur Speisung von Mangel- und/oder Bügelstationen verwendet werden. Brüdendampf mit geringerem Druck, wie er beispielsweise der Energiewiederverwertungsvorrichtung 12 der in der 12 dargestellten Dampfnutzungsanlage 1 entnehmbar ist, kann beispielsweise zur Speisung von Waschmaschinen genutzt werden.
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2 zeigt schematisch einen möglichen Aufbau einer in einer erfindungsgemäßen Dampfnutzungsanlage 1 einsetzbaren Überströmmischvorrichtung 7.
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Wie bereits oben ausgeführt, weist die Überströmmischvorrichtung 7 in der gezeigten Ausführungsform einen zylinderförmigen Behälter auf, in dessen Inneren ein Mischraum 13 für eine Durchmischung von Dampf 26 und einer Flüssigkeit bzw. einem Kondensat ausgebildet wird. Hierfür ist innerhalb des Mischraumes 13 eine Düsenlanze 19 mit darin vorgesehenen Düsen 20 angeordnet. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Düsenlanze 19 in Form eines Winkels ausgebildet, wobei ein erster Schenkel 21 des Winkels durch eine Wand 22 der Überströmmischvorrichtung 7 durchgeführt und an der Durchführungsstelle mit der Wand 22 der Überströmmischvorrichtung 7 verbunden ist. Ein zweiter Schenkel 38 der Düsenlanze 19 ist entlang einer in einer Flüssigkeitsströmungsrichtung A mittig in dem Mischraum 13 ausgerichteten Längsachse der Überströmmischvorrichtung 7 angeordnet. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Düsenlanze 19 auch anders ausgebildet sein. Grundsätzlich können auch mehr als eine Düsenlanze 19 verwendet werden.
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Die in der Düsenlanze 19 beabstandet und rundumlaufend gesehenen Düsen 20 weisen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von 3 mm bis 4 mm auf. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch andere Düsendurchmesser eingesetzt werden.
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Zudem ist in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die Anzahl der Düsen 20 so hoch gewählt, dass eine Dampfaustrittsgeschwindigkeit von 30 m/s bis 40 m/s aus den Düsen 20 erreicht wird. Je nach Anwendungsfall können auch die Düsenanzahl und die Dampfaustrittsgeschwindigkeit erfindungsgemäß variiert werden.
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Die in 2 dargestellte Überströmmischvorrichtung 7 ist thermisch isoliert, muss es in anderen Ausführungsformen der Erfindung nicht unbedingt sein.
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Ferner weist die Überströmmischvorrichtung 7 einen Eingang und einen Ausgang in Form konischer Trichter 17, 18 auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel strömt die Flüssigkeit bzw. das Kondensat durch die Überströmmischvorrichtung 7 mit einer Geschwindigkeit von ca. 1 m/s. Der Innendurchmesser der Überströmmischvorrichtung 7 ist entsprechend so ausgelegt, dass eine Durchflussgeschwindigkeit der Flüssigkeit bzw. des Kondensates eingestellt wird, die kleiner als 1,0 m/s ist.
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Der aus den Düsen 20 austretende Überströmdampf vermischt sich sofort innerhalb des Mischraumes 13 mit dem vorbeiströmenden Kondensat bzw. der Flüssigkeit. Ohne Dampfschläge und damit verbundene Materialbelastung verlässt das Kondensat bzw. die Flüssigkeit über den konischen Ausgang die Überströmmischvorrichtung 7 und kann zum nächsten Verbraucher gelangen.
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Wie oben bereits erwähnt, kann die Überströmmischvorrichtung 7 in jeder Einbaulage montiert werden. Bei geringen Überströmmengen und Differenzdrücken kleiner 1 bar empfiehlt sich jedoch der vertikale Einbau mit Fließrichtung nach oben.
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Die Überströmmischvorrichtung 7 kann ohne Weiteres in Bestandsanlagen nachgerüstet werden.