Benson-Kessel vom Siemens-Schuckert

Das Siemens-Schuckertwerk (SSW) hatte den nach seinem Erfinder Mark Benson benannten Benson-Kessel, der als Zwangsdurchlaufkessel arbeitete, entwickelt und erprobt. Ein Prototyp befand sich 1928 im Siemens-Schuckertwerk und wurde mit Kohlenstaub als Brennstoff betrieben. Er hatte eine Dampfleistung von 20 t/h und der Dampf wurde zu Heizzwecken und zum Antrieb einer 180 bar Dampfturbine genutzt, die einen Generator antrieb. Um diese Kesselbauart auch in die Schifffahrt einzuführen, schloss SSW 1930 einen Lizenzvertrag mit der Werft Blohm & Voss in Hamburg.

Der erste Kessel für die Schifffahrt wurde zur Erprobung nach Verhandlungen mit der HAPAG für den Frachter Uckermark vorgesehen. Die Uckermark und die Kurmark (7000 BRT) wurden derzeit bei Blohm & Voss für die HAPAG gebaut, damit hatte man ein Vergleichsschiff. Beide Schiffe hatten eine Antriebsleistung von 6000 PSe, waren für den Ostasiendienst bestimmt und erhielten jeweils insgesamt vier Zylinderkessel. Zwei Doppelender- und zwei Einfachender-Kessel für einen Betriebsdruck von 15 bar, deren Dampf eine vierstufige Dampfturbinenanlage antrieben.

Kesselerprobung

Der Einbau des Kessels erfolgte im Juli 1930, die erste Probefahrt erfolgte am 10. September und die Abnahmefahrt am 16. September 1930. Anschließend wurde die erste Reise nach Montreal (Kanada) durchgeführt, um bald erste Betriebsergebnisse zu erhalten.

Auf der Jungfernfahrt gab es mehrere Rohrreißer aufgrund der Versalzung des Dampfes, die Ablagerungen an den Rohrwänden verursachte. Die Ablagerungen führten zur Verschlechterung der Rohrwandkühlung und daher bei den hohen Temperaturen zu den Rohrreißern. Daher verlegte man den Übergangspunkt von Wasser zu Dampf, der bisher im Feuerraum bei rund 1500 °C lag, in einem Bereich mit 700 °C Rauchgastemperatur. Die Ablagerungen waren ein grundsätzliches Problem des Benson-Kessels; sie wurden gelöst, indem der Kessel im Hafen mit vorgewärmten Speisewasser gespült wurde. Damit wurden die Ablagerungen aufgelöst und ausgespült.

Ergebnisse

Der Vergleich der beiden Schiffe ergab für den Hauptantrieb allein auf den ersten drei ausgewerteten Reisen einen Durchschnittsverbrauch der Uckermark von 0,256 kg Brennstoff pro PSh gegenüber der Kurmark von 0,303 kg Brennstoff pro PSh.

Umbau der Uckermark

Einer der Doppelender-Kessel wurde bei der Uckermark durch einen Benson-Kessel für den Druck von 225 bar und Dampfmassenstrom von 20 t/h ersetzt. Er hatte eine Länge von 5,3 Metern, Breite von 4,5 Metern und eine Höhe von 7 Metern und wog rund 100 t. An beiden Stirnseiten befanden sich jeweils vier Ölbrenner mit einem Nennmassenstrom von 180–200 kg/h. Im Brennerraum befanden sich die beiden Strahlungsheizflächen mit insgesamt 125 m² Heizfläche, im nächsten Zug waren der Überhitzer (74 m² Heizfläche) und der Vorwärmer II angeordnet und im letzten Zug befanden sich der Vorwärmer I und der Luftvorwärmer (Luvo). Die Vorwärmer hatten insgesamt eine Heizfläche von 316 m². Die Kolbenspeisepumpe mit drei Doppelplungern war für den Nenndruck von 250 bar ausgelegt und der Volumenstrom konnte durch die einzelne Abschaltung der sechs Kolben eingestellt werden, außerdem konnte die Drehzahl im Bereich von 95–115/min verstellt werden.

Das Wasser des Benson-Kessels wurde beim kritischen Druck von 225 bar und 410 °C im Druckhalte-Ventil auf 90 bar entspannt, verdampfte dabei mit einer Temperaturabsenkung auf 310 °C, und anschließend wurde der Dampf im Überhitzer auf 460 °C überhitzt. Aufgrund der Strömungsverluste betrug der Druck beim Ausgang des Überhitzers rund 70 bar. Bis zum Eintritt in die Düsen der Vorschalt-Höchstdruckturbine reduzierte sich der Dampfdruck auf 60 bar, die Temperatur betrug hier 440 °C. In dieser Vorschaltturbine mit einer Nenndrehzahl von 6000/min wurde der Druck in zwei Stufen auf 15 bar entspannt und anschließend expandierte der Dampf in der vierstufigen Turbinenanlage.

Für die Rückwärtsfahrt ist in der Höchstdruckturbine eine Stufe vorgesehen und von hier strömt der Dampf durch die beiden Rückwärtsturbinen der ursprünglichen Dampfturbine.