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Einrichtung zum Betrieb von Dampfkesselanlagen.
Es ist bekannt, bei Dampfkesselanlagen die Verbrennungsluft mittels Rauehgasvorwärmer, also durch im Kessel nicht ausgenutzte Abwärme vorzuwärmen. Es hat sich dabei gezeigt, dass das Ergebnis noch günstiger ist, als rechnungsgemäss zu erwarten war. Es ist erstens bei der durch die vorgewärmte Verbrennungsluft erzielten höheren Temperatur der Verbrennungszone der Wärmeübergang durch Strahlung günstiger als bei normaler Temperatur der Verbrennungsluft, zweitens werden infolge der höheren Temperatur der Verbrennungsluft die Rückstände an Verbrennliehem vermindert und drittens lässt sich der sonst erforderliche Überschuss an Verbrennungsluft wesentlich herabmindern, so dass die Abgasverluste geringer werden.
Viertens endlich ist aus den obgenannten Gründen die Abgastemperatur am Ende des Kessels trotz hoher Anfangstemperatur der Verbrennungsluft niedriger als bei Feuerungen ohne Vorwärmung der Verbrennungsluft. Infolge dieser günstigen Ergebnisse der Rauchgasluft vorwärmung gewinnt diese der Rauchgasspeisewasservorwärmung gegenüber einen Vorsprung. Anderseits aber verzichtet man aus verschiedenen Gründen nicht gerne auf die Vorwärmung des Speisewassers. Die Erfindung vereinigt daher beides, d. h. sowohl die Vorwärmung des Speisewassers, wie auch die Vorwärmung der Verbrennungsluft, um auf diese Weise den bestmöglichsten Wirkungsgrad des Kessels zu erreichen.
Dieser Zweck der Erfindung wird durch eine Einrichtung erreicht, bei der ausser einem einen Teil des Speisewassers vorwärmenden Rauchgasvorwärmer ein die Verbrennungsluft vorwärmender Rauehgasvorwärmer vorgesehen ist, während ein dampfbeheizter Vorwärmer zur Vorwärmung des durch den Rauchgasvorwärmer nicht durchgehenden Speisewassers dient.
Ein Ausführungsbeispiel besteht darin, dass im Rauchgaskanal eines Kessels bzw. einer Gruppe ein Rauchgasvorwärmer für das Speisewasser eines Kessels bzw. einer Gruppe, im Rauchgaskanal des andern Kessels bzw. der andern Gruppe aber ein Rauchgasvorwärmer für die Verbrennungsluft beider Kessel bzw. beider Gruppen vorgesehen ist, während zur Vorwärmung des Speisewassers für den ohne Ekonomiser arbeitenden Kessel bzw. die entsprechende Gruppe ein dampfbeheizter Vorwärmer dient.
Hiebei kann zur Vorwärmung der Verbrennungsluft ein mit Heisswasser beheizter Vorwärmer vorgesehen werden, der sein Heizwasser von einem dampfbeheizten Vorwärmer erhält, zu dem es im Kreislauf zurückgeführt wird. Ferner kann zu dem Wasserkreislauf der Vorwärmer ein Speicher (Verdrängungsspeicher) an sich bekannter Art parallel schaltbar sein, in welchem überschüssige Dampfwärme aufgespeichert wird, die in Zeiten von Dampfmangel wieder zur Luftvorwärmung nutzbar gemacht wird, wobei vorteilhaft die Steuerung der die Wasserwege und Wassermengen bestimmenden Ventile in an sich bekannter Weise selbsttätig in Abhängigkeit vom Dampfverbraueh erfolgt.
Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsformen der Erfindung. Eine Ausführungsform, welche sich nicht nur für Einzelkessel, sondern besonders auch für Kesselgruppen eignet, besteht darin, dass man einen Teil des Speisewassers mit einem Teil der Rauchgase, das übrige Speisewasser aber mit Dampf vorwärmt, und dass man die zur Speisewasservorwärmung nicht ausgenutzte Wärme der Rauchgase zur Luftvorwärmung benutzt. Dies ist besonders günstig für Kesselanlagen mit schwankender Belastung, weil man dabei in Zeiten von Dampfüberschuss Heisswasser aufspeichern kann, das in Zeiten von Dampfmangel gespeist wird, zu allen Betriebszeiten aber gleichzeitig eine normale Ausnutzung der Rauchgase erhält, so dass der Wirkungsgrad einer solchen Anlage vorzüglich ist.
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Ein Ausführungsbeispiel mit zwei Kesseln, bei welchem das Speisewasser des einen Kessels durch Rauchgase, das des andern aber durch Dampf erhitzt wird, und bei den die Verbrennungsluft für beide Kessel durch die Rauchgase des ohne Ekonomiser arbeitenden vorgewärmt wird, ist in Fig. 1 dargestellt.
Gemäss der Darstellung geht das Speisewasser des Kessels b1 durch den Rauchgasvorwärmer gl, während dasjenige des Kessels b2 durch Zwischendampf der Turbine A im Behälter k vorgewärmt wird.
Die den Feuerungen beider Kessel zugeführte Verbrennungsluft geht durch den im Rauchgaskanal des Kessels b2 angeordneten Luftvorwärmers I. In die Speiseleitung des Kessels b2 ist zwischen dem Vorwärmer 7c und dem Kessel b2 ein Warmwasserspeicher m eingebaut. Die Regelung der Speisung kann von Hand oder selbsttätig erfolgen, z. B. indem man die zwischen dem Speicher m und dem Kessel b2 angeordnete Pumpe n konstant laufen lässt, in die Leitung zwischen dem Speicher m und dem Vorwärmer k aber ein Regelventil o einbaut, das z. B. vom Regulator der Turbine 7t aus so gesteuert wird, dass es bei steigender Belastung schliesst, bei sinkender aber öffnet.
Die Kessel bl, b2 werden dauernd mit den der normalen Dampferzeugung entsprechenden Wassermengen gespeist. Sinkt jetzt z. B. die Belastung der Turbine h, so wird das Ventil o weiter geöffnet. Infolgedessen gehen grössere Wassermengen durch die Kühlschlange des Behälters k, in welchem somit grössere Dampfmengen kondensiert werden. Derjenige Dampf also, der von der Turbine nicht verbraucht wird, wird für die Vorwärmung überschüssigen Speisewassers ausgenutzt, das aufgespeichert wird für Zeiten, wo die Turbine übernormal belastet ist. In diesen Zeiten sehliesst das Ventil o entsprechend, so dass durch die Kühlschlange des Behälters k weniger Wasser hindurchgeht.
Das durchgehende Wasser wird daher schneller heiss und es wird daher weniger Entnahmedampf kondensiert, so dass der Dampf für die Maschine zur Verfügung bleibt. Das an der normalen Menge fehlende Speisewasser wird vom Speicher m geliefert.
Selbstverständlich kann man bei einer derartigen Einrichtung auch mit Frisehdampf im Vorwärmer Je arbeiten. Die Regelung des Ventils o erfolgt dann in Abhängigkeit von Frischdampfdruelk. Auch kann an Stelle des Ventils o die Speisepumpe n geregelt werden.
Die Anwendung einer ähnlichen Einrichtung, wie vorstehend beschrieben, für einen einzelnen Kessel zeigt die Fig. 2.
Hier sind der Raucbgasvorwärmer gl für einen Teil des Speisewassers und der Luftvorwärmer l im Rauchgaskanal des Kessels b hintereinander geschaltet. An die vom Rauchgasvorwärmer gl zum Kessel b
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gasvorwärmer gehende, an der normal zuspeisenden Menge fehlende Wasser aus dem Speicher 1lZ zuführt.
Die Vorwärmung des dem Speicher zugefÜhrten Wassers erfolgt in gleicher Weise mittels Zwischendampf der Turbine h, wie gemäss Fig. 1.
Die Pumpe n und die dem Rauchgasvorwärmer gl vorgeschaltete Pumpe n1 werden in Abhängigkeit von der Temperatur des Wassers beim Austritt aus dem Rauchgasvorwärmer g1 gleichmässig so gesteuert dass der Druck des aus dem Speicher zugeführten Wassers den Rauchgasvorwärmerdruck nicht übersteigt.
Die Pumpe n kann natürlich auch hinter der Vereinigungsstelle der Speiseleitung, also zwischen dem Rauchgasvorwärmer gl und dem Kessel angeordnet sein, wenn man den Kesseldruck nicht auf den Vorwärmer rückwirken lassen will.
Auch bei Luftvorwärmung durch Dampf (Frisehdampf, Anzapfdampf, Abdampf usw.) kann man erfindungsgemäss mit Wärmespeicherung arbeiten, wenn man den Dampf zunächst zur Erwärmung von Wasser benutzt und das Heisswasser zur Luftvorwärmung verwertet. Man kann alsdann in Zeiten von Dampfüberschuss die überschüssige Wärme an das aufzuspeichernde Wasser binden und in Zeiten von Dampfmangel das aufgespeicherte Heisswasser zur Luftvorwärmung verwenden.
Ein Ausführungsbeispiel dieser Art, bei welchem als Speicher ein sogenannter Verdrängung- speicher vorgesehen ist, ist aus Fig. 3 ersichtlich.
Das Speisewasser des Kessels b wird wiederim Rauchgasvorwärmer g vorgewärmt. Zur Vorwärmung der Verbrennungsluft dient Wasser, das mittels der Pumpe n2im Kreislauf durch den mit Zwischendampf der Turbine h beheizten Wassererhitzer Je1 und den durch das erhitzte Wasser beheizten Luftvorwärmer/) geführt wird. Parallel zu diesem Wasserkreislauf ist der Verdrängungsspeieher q schaltbar, von dessen Boden eine mit Regelventil r1 versehene Leitung ausgeht, die an die Saugleitung der Pumpe n2 zwischen dieser und dem Luftvorwärmer p angeschlossen ist.
Eine zweite, vom Boden des Speichers q ausgehende, mit Regelventil r2 versehene Leitung ist an die Druckleitung der Pumpe n2 vor einem in dieser Leitung zwischen der Pumpe und dem Wassererhitzer kl befindlichen Regelventil r3 angeschlossen.
In die vom Wassererhitzer kl zum Luftvorwärmer p unmittelbar führende Leitung ist gleichfalls ein Regelventil r4 eingebaut, und zwischen diesem Regelventil und dem Wassererhitzer Je1 einerseits bzw. dem Luftvorwärmer anderseits sind an diese Leitung mit Regelventil r5 bzw. r6 versehene Zweigleitungen angeschlossen, die zur Decke des Speichers $'führen. Die Ventile r1 bis r6 werden selbsttätig, z.
B. in Abhängigkeit vom Turbinenregler so gesteuert, dass bei Normalbetrieb nur die Ventile r3 und r4 offen sind, bei Dampfüberschllss das Ventil r3 weiter öffnet als normal, das Ventil r4 seine Stellung bei- behält, gleichzeitig aber die Ventile r1 und r6 um den Betrag öffnen, um den das Ventil r3 weiter geöffnet hat. Bei Dampfmangel dagegen schliessen die Ventile r3 und 1. 4 nach Massgabe des Dampfmangels, während gleichzeitig die Ventile r2 und r5 einen entsprechenden Betrag öffnen.
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Bei Normalbetrieb geht also das von der konstant laufenden Pumpe n2 geförderte Wasser in den der normalen Luftvorwärmung entsprechenden Mengen unmittelbar im Kreislauf durch den Wassererhitzer kl und dem Luftvorwärmer p. Bei hoher Belastung der Turbine geht weniger Wasser durch das mehr oder wenig geschlossene Ventil und das entsprechend geschlossene Ventil zum Luftvorwärmer.
Gleichzeitig aber geht ein Teil des von der Pumpe n geförderten Wassers über das Ventil r2in den unteren Teil des Speichers q und verdrängt dort entsprechende Warmwassermengen über das Ventil 1'5 zum Luftvorwärmer, so dass die Luftvorwärmung in gleicher Weise wie bisher beibehalten wird. Bei unternonualer Belastung der Turbine h dagegen entnimmt die Pumpe n2 ausser dem aus dem Luftvorwärmer kommenden
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und drückt diese grösseren Wassermengen über das entsprechend weiter geöffnete Ventil r3 durch den Wassererhitzer , von dem aus durch das normal geöffnete Ventil die normalen Heisswassermengen zum Luftvorwärmer p gehen, während der Überschuss über das entsprechend offene Ventil r6 in den oberen Teil des Speichers q geht.
Selbstverständlich sind die Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung mit den dargestellten Beispielen nicht erschöpft. Es sind vielmehr zahlreiche Kombinationen der Vorwärmung von Luft und Wasser mit Frischdampf, Anzapfdampf, Abdampf und Rauchgasen usw. möglich.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Betriebe von Dampfkesselanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass ausser einem einen Teil des Speisewassers vorwärmenden Rauchgasvorwärmer (g1) ein die Verbrennungsluft vorwärmender Rauchgasvorwärmer (l) vorgesehen ist, während ein dampfbeheizter Vorwärmer (k) zur Vorwärmung des durch den Rauchgasvorwärmer (gl) nicht durchgehenden Speisewassers dient.