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Dampfanlage mit Heisswasserspeicher.
Die Erfindung bezieht sich auf Dampfanlagen, in denen Flüssigkeiten, insbesondere Speisewasser, durch Dampf vorgewärmt und nach Bedarf in Heisswasserspeichern ausgespeichert wird.
Die Erfindung besteht darin, dass zur Erzielung eines Ausgleiches der Schwankungen zwischen Dampfbedarf und Dampferzeugung die Zufuhr der vorzuwärmenden Flüssigkeit zu den Dampfvorwärmern oder zum Speicher in Abhängigkeit vom Druck im Frischdampfnetz bzw. im Kessel erfolgt. Die Regelung der Flüssigkeitsmenge geschieht dabei in der Weise, dass die Wasserzufuhr bei steigendem Kesseldruck vergrössert und bei sinkendem Druck verringert oder ganz abgestellt wird.
Es wird dadurch erreicht, dass infolge der verstärkten Kaltwasserzufuhr bei geringer Belastung der Anlage eine geringe Druckabnahme im Speicher bzw. im Vorwärmer eintritt, wodurch der über- schlüssige Dampf in den Speicher oder Vorwärmer geleitet und daselbst niedergeschlagen wird, wobei der Kesseldruek ständig auf gleicher Höhe gehalten wird. Durch die Erfindung wird es ermöglicht, den Kessel ständig mit heissem Wasser zu speisen, das in den Zeiten geringen Dampfbedarfes gewonnen wird.
Die Folge davon ist, dass der Brennstoffbedarf zur Erzeugung der gleichen Dampfmenge verringert wird und die Kesselleistung grössere ist als vorher, die Feuerführung aber trotzdem ständig gleichmässig bleibt.
Die Temperatur des zu speichernden Wassers wird so gewählt, dass die höchste Wirtschaftlichkeit der Anlage gesichert ist, indem ein möglichst grosser Teil des Dampfbedarfes bei der gegebenen, dem Kessel durch die Heizung zugeführten Wärmemenge ohne Druckabfall und Feueränderung gedeckt wird.
Würde Wasser mit der Verdampfungstemperatur gespeichert werden, so liesse sich zwar der grösstmögliche Ausgleich zwischen Dampfbedarf und Dampferzeugung erzielen, der mit Hilfe der Speicherung heissen Speisewassers erreicht werden kann. Aber bei den jetzt üblichen Kesseldrücken steigt die Temperatur nur wenig mit dem Druck, so dass die Speicher für diese Drücke mit Rücksicht auf ihren Wärmeinhalt verhältnismässig teuer werden. Die Speicher der Anlagen nach der Erfindung können daher mit niedrigerem als Kesseldruck betrieben werden.
Wenn in der Dampfanlage Maschinen vorhanden sind, dann ist es zweckmässig, den Überschuss- dampf oder einen Teil desselben erst in den Maschinen Arbeit leisten zu lassen und die Dampfvorwärmer an Entnahmeleitungen einer Anzapfdampfmaschine anzuschliessen.
Der Betrieb von Wärmespeiehern mit niedrigerem als Kesseldruck ist bei den sogenannten Gefällespeichern bekannt, die Dampf unter Drueksteigerung aufnehmen und unter Drucksenkung abgeben. Diese Speicher arbeiten am besten in niedrigen Druckgebieten, weil dort die Speicherfähigkeit einer bestimmten Wassermenge grösser ist als bei hohem Druck. Diese Gefällespeicher müssen aber dennoch für den höchsten Druck bemessen werden, mit dem der Ladedampf eintritt, auch wenn sie an ein Netz mit bedeutend geringerem Druck angeschlossen sind. Diese Gesichtspunkte kommen für reine Heisswasserspeicher, auf die sich die Erfindung allein bezieht, nicht in Betracht.
Wenn mehr Dampf erzeugt als verbraucht wird, also Überschussdampf vorhanden ist, so steigt der Druck im Kessel. Dies wird zum Anlass genommen, den überschüssigen Dampf der Anlage zu entnehmen und zum Anwärmen von Wasser zu verwenden, das dann aufgespeichert und zur Kesselspeisung verwendet wird. Die Menge des anzuwärmenden Wassers wird nach dem Dampf Überschuss bestimmt. Dadurch
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Dampf zum Anwärmen des Wassers entnommen wird, nicht wesentlich steigt oder sinkt. Die Temperatur des angewärmten Wassers bzw. der der Temperatur entsprechende Druck im Speicher bleibt dadurch ebenfalls ständig gleich.
Die Vorwärmung des Wassers kann durch unmittelbare Berührung mit dem Entnahmedampf, z. B. durch Einführung des Dampfes in das Wasser oder durch Vermittlung von Wärmeaustausch- vorrichtungen, z. B. Oberflächenvorwärmern, durchgeführt werden.
Zur Erläuterung der Erfindung dienen die Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 2.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zeigt eine Dampfanlage, bei der der Frischdampf aus dem Kessel a in der Maschine s mit dem Kondensator f ausgenützt wird. Der von der Maschine oder anderen Verbrauchern nicht benötigte Dampf wird dem Verdampfer d zugeführt, in dem Rohwasser verdampft wird, das dem Kesselspeisewasser zugesetzt werden soll und aus dem Behälter g entnommen wird. Das verdampfte und von Kesselsteinbildern befreite Zusatzspeisewasser wird im Kondensator'k niedergeschlagen und dann in den Kesselspeisewasserstrom eingeführt, der vom Maschinendampfkondensator f über den Rauchgasvorwärmer e und den Speicher n zum Kessel a fliesst. Als Kühlmittel für den Kon-
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weiter erhitzt und dann im Speicher n gesammelt wird.
Der Zufluss des Speisewassers zum Kondensator k wird durch das Ventil v in Abhängigkeit vom Druck im Frischdampfnetz geregelt : Steigt dort der Druck, so wird der Wasserzufluss vergrössert. Der dadurch im Kondensator k und im Verdampfer d entstehende Druckabfall führt den in der Frischdampfleitung überschüssigen Dampf dem Verdampfer d zu, so dass die verdampfte Zusatzspeisewassermenge vergrössert wird. In den Zeiten niedriger Belastung wird nicht nur die Zusatzspeisewasserbereitung, sondern auch die Vorwärmung des Kesselspeisewassers verstärkt.
Sinkt der Druck im Frischdampfnetz, so wird die Speisewasserzufuhr zum Kondensator k vermindert, wodurch auch die Zusatzspeisewassererzeugung eingeschränkt, unter Umständen ganz eingestellt wird. Das in dieser Zeit aus dem Kondensator anfallende Kesselspeisewasser wird dem Speicher n unmittelbar zugeführt.
Wenn die aus dem Abgasvorwärmer e kommende Speisewassermenge nicht dem durch das Ventil v geregelten Bedarf für den Kondensator k genügt, so wird dem Speicher n kaltes Wasser unten entnommen und dem Speisewasserstrom für den Kondensator k hinzugefügt. Der Kessel wird gleichmässig aus dem Speicher gespeist.
Bei der Anlage nach der Fig. 2 wird der Dampf zum Vorwärmen der Stufe Si der gewöhnlichen Anzapf maschine Si-s entnommen. Die Entnahmemenge regelt das Wasserventil v ; wenn der Druck im Kessel steigt, z. B. weil die Belastung der Maschine gesunken ist und der Regler z die Dampfzufuhr zur Maschine gedrosselt hat, dann vergrössert das Ventil v die Wasserzufuhr zum Anwärmer o, in der Entnahmeleitung entsteht ein Druckabfall, das Ventil m in der Dampfleitung zwischen den beiden Stufen 81 und 82 verringert den Dampf abfluss zur Stufe 82 und der Regler z vergrössert jetzt den Dampfzufluss zur Stufe 81'damit die benötigte Leistung abgegeben werden kann.
Der Dampfüberschuss strömt dem Vorwärmer o zu und wird dort von einer entsprechenden Wassermenge niedergeschlagen. Bei niedriger Belastung findet eine starke Speisewasservorwärmung statt. Bei normaler Belastung entspricht der Wasserzufluss zum Vorwärmer o ungefähr dem Speisewasserbedarf des Kessels.
Steigt die Belastung, so öffnet das Ventil z den Dampf zufluss zur Maschine, der Druck im Frisch- dampfnetz sinkt und das Ventil v drosselt den Wasserzufluss zum Vorwärmer o. In der Entnahmeleitung steigt der Druck, das Ventil m öffnet den Dampfabfluss zur Stufe 8a, die zur Sicherstellung der benötigten Leistung stärker herangezogen wird. Die Speisewasservorwärmung wird also bei steigender Belastung verringert und unter Umständen, wenn das Ventil v ganz geschlossen ist, eingestellt.
Die Stufe 8a der Maschine ist mit dem Kondensator f ausgerüstet, dessen Kondensat zum Vorwärmer o geleitet wird. Wenn infolge geringer Speisewasservorwärmung mehr Kondensat anfällt, als zur Vorwärmung gebraucht wird, dann wird das kalte Kondensat in den Teil113 des Speichers gefördert. Übersteigt der Bedarf an vorzuwärmendem Wasser den Anfall an Kondensat, dann wird das im Raum Raum n3 gespeicherte kalte Wasser zur Vorwärmung nach dem Vorwärmer o gepumpt. Der Vorwärmer o steht mit dem Speicher in Verbindung.
Letzterer ist durch Scheidewände in die Räume n1, n2 und n3 geteilt, 11. zw. derart, dass das Wasser der oberen heissen Schicht eines Raumes mit der kühleren, unteren Schicht des ihm folgenden in Verbindung steht. Wird nun bei niedriger Belastung viel heisses Wasser im Vorwärmer o erzeugt, dann wird das heisse Wasser gespeichert, die einzelnen Räume füllen sieh allmählich mit heissem Wasser und verdrängen das vorher darin enthaltene kalte Wasser, das zu Vorwärmung nach dem Vorwärmraum o gebracht wird.
Mit dem im Vorwärmer o erzeugten heissen Wasser gleichbleibender Temperatur wird der Kessel gemäss seinem Bedarf, gegebenenfalls gleichmässig, gespeist.