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Aushilfskraftanlage mit Reservedampfkesseln und Wärmespeicher.
Um bei Elektrizitätswerken und ähnlichen mit Reservedampfkesseln versehenen Anlagen vorübergehende Störungen der Kraftquelle oder Erhöhungen der Gesamtbelastung zu überwinden, ist ein Wärmespeicher vorgeschlagen worden, der mit den Hilfskesseln durch eine mit einer Umlaufpumpe versehene Wasserleitung und mit einem elektrisch geheizten besonderen Heizkessel derart verbunden ist, dass das Wasser des Wärmespeichers und der Hilfskessel mittels elektrischer, dem Heizkessel zugeführter Überschussenergie erhitzt und auf den gewünschten
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Druck und bei Betriebsstörungen werden beide so lange zur Dampflieferung benutzt, bis die Hilfskessel befeuert sind und dadurch Frischdampf liefern können.
Bei einer Mehrbelastung des Werkes wird mittels der Pumpe heisses Speisewasser aus dem Wärmespeicher entnommen und den Hilfskesseln zugeführt, wodurch die Verdampfungsfähigkeit der Kesselanlage gesteigert werden soll.
Die vorliegende Aushilfskraftanlage mit Reservedampfkesseln und Wärmespeicher verfolgt ähnliche Zwecke, aber mit anderen Mitteln und nach einem anderen Arbeitsverfahren.
Während bei der bekannten Anlage dem Wärmespeicher lediglich durch den elektrisch beheizten Kessel Wärme zugeführt wird, erfolgt die Aufspeicherung der Wärme im vorliegenden Falle ausschliesslich im Wärmespeicher in an sich bekannter Weise durch Kondensation von Dampf, der von den Aushilfsdampfkesseln geliefert wurde. Ist die Aufspeicherung beendet, so können die Dampfkessel stillgelegt werden, während der Wärmespeicher die in ihm aufgespeicherte Wärmeenergie so lange behält, bis sie gebraucht wird.
Zu diesem Zwecke ist die den Dampfraum des Dampfkessels mit dem Wärmespeicher verbindende Leitung absperrbar. Die Kessel können dann nach der Aufspeicherung nicht nur kalt gestellt werden, sondern der Wärmespeicher kann auch für einen erheblich niedrigeren Druck als der Kesseldruck gebaut sein. Während die Dampfkessel beispielsweise mit 20 Atm. arbeiten, kann der Wärmespeicher beispielsweise nur mit 3. Atm. arbeiten, und eben dieser niedrige Druck ermöglicht es, das Fassungsvermögen des Speichers sehr gross zu wählen, was bei einem hohen Dampfdruck aus Festigkeitsgründen unmöglich wäre.
Der Wärmespeicher kann in dieser Ausführung die ganze Dampfmenge liefern, die erforderlich ist, um die Kraftanlage zu betreiben, bis die Aushilfskessel den benötigten Dampf hergeben können
Die neue Anlage ermöglicht also, dass die Aushilfskessel der Dampfreserve nicht, wie bisher, stets in Bereitschaft gehalten werden müssen. um die Belastung bei Betriebsstörungen unmittelbar aufnehmen zu können.
Auch bei einer Mehrbelastung der Anlage ist das Arbeitsverfahren von dem der bekannten Anlagen gänzlich verschieden. Während in der bekannten Aushilfskraftanlage die Reservedampfkessel bei einer Mehrbelastung erheblich mehr beansprucht werden, da sie die ganze Dampfmenge, wenngleich mit heissem Speisewasser erzeugt, hergeben müssen, wird bei der vorliegenden Anlage die zusätzliche Kraft von einer Niederdruckmaschine geliefert, die ausschliesslich Dampf aus dem Wärmespeicher enthält so dass die Reservedampfkessel von der Mehrbelastung gar nicht berührt werden.
Die Erfindung kann in der mannigfachsten Weise ausgeführt werden. In der Zeichnung sind in den Fig. 1, 2 und 3 verschiedene Ausführungsformen schematisch dargestellt.
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In Fig. i bezeichnet a die drei elektrischen Kraftleitungen eitler Kraftzmtraie, z. B. einer Wasserkraftzentrale, b ist die Reservedampfkesselbatterie, c die Reservemaschine (Turbine o. dgl.) d deren Kondensator, e ein Ventil und/f ein Wechselstromgenerator. der mittels des Schalters g mit den Leitungen a verbunden werden kann. h ist der Wärmespeicher, der in solcher Weise in der Anlage angeordnet ist. dass die Dampfmaschine c bei einer Betriebsstörung zuerst mit Dampf vom Wärmespeicher betrieben werden kann. Bei einer Störung in der Hauptzentrale oder an den Leitungen a wird selbsttätig oder von Hand das Ventil i geöffnet, so dass Dampf vom Wärmespeicher h in die Turbine c gelangen kann.
Der Wärmespeicher ist zweckmässig so gross gewählt, dass er die bei einer kurzen Störung
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Sobald die Kessel den erforderlichen Dampf liefern können, wird das Ventil geöffnet und das Ventil i geschlossen, so dass die Turbine mit Frischdampf betrieben werden kann. Die Leitung, in die das Ventil e eingeschaltet ist, mündet zweckmässigerweise in die Leitung k vor dem Ventil des Fliehkraftreglers ein.
Die Turbine kann gegebenenfalls so konstruiert werden-etwa mit Einrichtungen nach Art der Überlastungsventile - dass bei Entnahme von Dampf aus dem Wärmespeicher h sie das zur Verfügung stehende Druckgefälle unter g eichzeitiger Hochhattung der Belastung möglichst vollständig ausnutzt.
Um die Strahlungsverluste vom Wärmespeicher h zu decken, ist eine kleine Heizungsvorrichtung l vorgesehen, die das Wasser im Behälter h auf einer dem gewünschten Drucke entsprechenden Temperatur erhält. Diese Heizungsvorrichtung kann natürlich so bemessen
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der Druck in h wieder hergestellt werden kann. Es lässt sich zur Deckung der Verluste auch eine elektrische Heizung verwenden,
Dauert die Störung so lange, dass die Kesselreserve b in Betrieb gesetzt werden muss, so wird man am zweckmässigsten die Ladung des Behälters h mittels Dampfes von den Kesseln b bewerkstelligen. Zu diesem Zwecke ist eine Dampfleitung in mit Absperrorgan n zwischen der Kesselbatterie b und dem Wärmespeicher h angeordnet.
Es ist ohne weiteres klar, dass der Wärmespeicher h auch dazu dienen kann, einen zufälligen Kraftbedarf bei ungestörtem Betriebe zu decken. Die Wirkungsweise ist dann vollständig dieselbe wie bei einer Störung. Wenn bei dieser Betriebsweise Dampf in verhältnismässig grossen Mengen zu verschiedenen Zeitpunkten aus dem Wärmespeicher h entnommen wird, kann man, wenn die Heizvorrichtung I nicht ausreicht, dazu einen oder mehrere Kessel der Kesselreserve verwenden.
Fig. 2 stellt eine Ausführungsform dar, bei der zwei Dampfmotoren c und cl, bei der dargestellten Ausführungsform Dampfturbinen, angeordnet sind. Wie in Fig. 1 führt von der Kesselbatterie beine Dampfleitung mit Ventil e nach der Turbine e, die eine Hochdruckturbine darstellt, während eine andere Leitung in mit Ventil n nach dem Wärmespeicher h führt. In einer Zweigleitung o ist das Ventil p eingesetzt. Diese Leitung führt zu der das Ventil s enthaltenden Überströmleitung r der Hochdruckturbine c zur Niederdruckturbine cl, die mit dem Kondensator dl verbunden ist. f1 bezeichnet einen von der Turbine cl getriebenen Generator und g1 den entsprechenden Schalter.
Bei dieser Ausführungsform kann bei einer Störung zuerst cl mit Dampf vom Wärme- speicher h gespeist werden, wobei der Generator über gl auf das Netz a arbeitet. Sobald die Kesselbatterie b betriebsfähig ist, wird c durch Öffnen des Ventils e in Gang gesetzt und gleichzeitig i geschlossen und s geöffnet, so dass cl mit Abdampf von der Turbine c getrieben wird..
Durch die Leitung it kann man den Wärmespeicher h mittels Dampf von der Kesselbatterie laden oder aber man kann durch die Leitungen o und m den Abdampf von c bei geschlossenem oder offenem Ventil s in den Speicher li einführen. Es lässt sich schliesslich auch die Niederdruckturbine cl mit Dampf unmittelbar von der Kesselbatterie b speisen.
Auch bei dieser Ausführungsform kann man einen zufälligen Kraftbedarf (Spitzendeckung) bei ungestörtem Betriebe mittels des Generators cl decken, indem dieser mit Dampf vom Wärmespeicher li getrieben wird. Die Ladung des Wärmespeichers h kann dann in derselben Weise, wie bei Fig. 1 erläutert, erfolgen.
Es ist ohne weiteres klar, dass die beiden Maschinen c und cl auch verschiedene Stufen einer und derselben Maschinen sei können. Dieselben können auch auf einer gemeinsamen Welle sitzen, so dass dann nur ein Generator f erforderlich ist.
Bei den beiden Ausführungsformen nach den Fig. i und 2 erfolgt die Einschaltung des Generators f mittels eines Schalters. Es ist aber auch möglich, die Anlage derart zu bauen, dass der Generator selbsttätig eingeschaltet wird oder immer eingeschaltet bleibt, wobei die Anlage als Momentanreserve wirkt. Fig. stellt eine derartige Anlage dar.
Der Generator f steht in diesem Falle ständig mit den Kraftleitungen a in Verbindung und läuft normal als Synchronmotor, wobei die Turbine c leer läuft. Das Einlassventil ist mit
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einer kleinen Öffnung oder einer kleinen Umlaufleitung versehen, so dass immer der zur Kühlung der Turbine erforderliche Dampf zugeführt wird. Die Zirkulationspumpe it des Kondensators d
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Vakuums erforderliche geringe Menge Kühlwasser liefert. Die Heizvorrichtung l kann so bemessen sein, dass sie die erforderliche kleine Dampfmenge erzeugt. Die Luftpumpe des Kondensators läuft dann ständig, so dass ein gutes Vakuum erhalten wird, wodurch die Leerlaufarbeit sehr niedrig wird.
Es ist einleuchtend, dass man hei einer Anlage nach Fig. 2 die eine Maschine f gemäss Fig. g anschalten kann.