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Dampfmaschinenanlage mit Wärmespeicher.
Bei Dampfkraftanlagen, bei denen entweder starke Belastungsschwankungen auftreten oder die Dampferzeugung in den Kesseln Schwankungen unterworfen ist bzw. beides auftritt, wird bekanntlich zum Ausgleich zwischen Dampferzeugung und Dampfverbrauch der Dampfkraftmaschine häufig ein Dampfspeieher benutzt, welcher abwechselnd den überschüssigen Dampf aufnimmt bzw. den fehlenden Dampfbedarf deckt. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Kesseldruck bei allen Betriebsverhältnissen gleichbleibend erhalten werden kann bzw. vorübergehend ein grösserer Dampfverbrauch, als der jeweiligen Dampferzeugung entspricht, stattfinden kann, da die Spitzen des Dampfbedarfes aus dem Speicher gedeckt werden können. Der Speicher wird alsdann wieder geladen, sobald der Dampfbedarf der Maschinenanlage geringer ist als die Dampferzeugung.
Bei diesen bekannten Anlagen wurde bisher zumeist die Einrichtung so getroffen, dass die Dampf- maschine in einen getrennten Hochdruck-und Niederdruckteil zerlegt wurde, wobei der Hochdruckteil mit einem dem Speicherdruck entsprechenden Gegendruck arbeitet und der Niederdruckteil das Gefälle zwischen Speicherdruck und der Luftleere der Kondensationsanlage ausnutzt. Zu Zeiten des Dampf- überschusses, während welchen der Speicher geladen wird, geht alsdann ein Teil des Dampfes, welcher in dem Hochdruckteil bereits Arbeit geleistet hat, in den Speicher, während der übrige Teil desselben dem Niederdruckteil der Maschine zur Arbeitsleistung zugeführt wird. Zu Zeiten des Dampfmangels fliesst der gesamte Abdampf des Hochdruckteils dem Niederdruckteil der Maschine zu, wobei dem letzteren ausserdem noch Dampf aus dem Speicher zugeführt wird.
Hiebei wird entsprechend dem Ladezustand des Speichers der Gegendruck des Hochdruckteils und der Anfangsdruck des Niederdruckteils erheblichen Schwankungen unterworfen, welche insbesondere bei Verwendung von Dampfturbinen schwerwiegende Nachteile zur Folge haben. Es wurde zwar bisher angenommen, dass diese Schwankungen für den Hochdruckteil durchaus zulässig seien, während für den Niederdruckteil eine besondere Regelungsvorrichtung verwendet wurde, durch welche je nach dem Speicherdruck der Dampf in eine Stufe entsprechenden Druckes des Niederdruckteiles eingeführt wird. Bei einer solchen Ausführung ergibt sich ausser erheblichen konstruktiven Schwierigkeiten der Nachteil, dass durch die wechselnden Gegendrucke eine Verschleeh- terung des Wirkungsgrades hervorgerufen wird.
Zudem wird die gesamte, überhaupt zur Krafterzeugung' verwendete Dampfmenge den durch die Speicherung hervorgerufenen wechselnden Druckbedingungen unterworfen, obgleich nur der kleinste Teil derselben tatsächlich zur Speicherung kommt. Wie gering meist der zu speichernde Teil des Dampfes im Verhältnis zur Gesamtdampfmenge ist, ergibt sich aus folgendem Beispiel :
Bei einem Betrieb mit gleichbleibender Dampferzeugung, jedoch sehr veränderlicher Belastung, mögen sich während des Betriebes plötzliche Spitzen ergeben, die den Dampfverbrauch um die Hälfte der mittleren Menge erhöhen. Angenommen diese Spitzen treten in einem Zehntel der täglichen Betriebs-. zeit auf, so beträgt die zur Deckung der Spitzen erforderliche Dampfmenge demnach ein Zwanzigstel des mittleren Dampfbedarfs.
Es muss daher nur dieser Teil gespeichert und wieder abgegeben werden.
Der oben erwähnte Nachteil soll nun gemäss der Erfindung dadurch vermieden werden, dass nur diejenige Dampfmenge unter wechselnden Druckbedingungen verarbeitet wird, die zur Aufbringung eines erhöhten Energiebedarfs tatsächlich aufgespeichert wird. Hiebei kann infolge des günstigen Arbeitens der Hauptdampfmenge das Gefälle zwischen dem jeweils sich einstellenden Speicherdruck und dem tiefsten Speieherdruck, für welchen die Zweidruckturbine bemessen ist. preisgegeben werden.
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- Dadurch, dass nach obigem Beispiel nur der zwanzigste Teil der Dampfmenge unter Preisgabe dieses Gefälles arbeitet, wird in vielen Fällen ein günstigerer Gesamtdampfverbrauch erreichbar sein, als bei dem bisherigen Verfahren.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass der mit Frischdampf gespeiste Teil der Maschinenanlage in zwei Einzelmaschinen zerlegt ist, die den Dampf mittels eines selbst-
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in beispielsweiser Ausführung veranschaulicht. In Fig. 1 bezeichnet a eine Zweidruckturbine, welche zeitweilig als reine Frischdampfturbine arbeitet und alsdann zur Aufbringung der Grundbelastung dient. Mit, dieser Zweidruckturbine ist eine Gegendruckturbine b auf der gleichen Welle angeordnet, welchen zu Zeiten geringer Belastung und daher hohen Kesseldrucks Frischdampf zugeführt wird und deren Abdampf einem Dampfspeicher c zufliesst. Der Dampfspeicher c steht durch eine Leitung d mit der Niederdruckseite der Zweidruckturbine in Verbindung, welcher bei mangelndem Kesseldampf zur Aufbringung der fehlenden Energiemenge eine entsprechende Abdampfmenge aus dem Speicher c zugeführt wird.
Die Ladung und Entladung des Speichers erfolgt selbsttätig in Abhängigkeit vom Kesseldruek.
Zu diesem Zwecke ist ein Druckregler e vorgesehen, welcher in Abhängigkeit vom Kesseldruck (der Kessel ist bei h angeschlossen) das Einlassorgan f zur Gegendruckturbine und das in der Leitung d vorgesehene Entladeventil g in entgegengesetztem Sinne verstellt. Die Einrichtung ist hiebei so getroffen, dass das eine Ventil erst geöffnet werden kann, nachdem das andere bereits völlig geschlossen ist. Beide Ventile sind nämlich nur in Stellung I geöffnet, dagegen in den Stellungen Il und 111 geschlossen. Die Zweidruckturbine a ist mit einer für solche Turbinen üblichen Regelungsvorriehtung versehen, die nicht dargestellt ist.
Die Wirkungsweise des Dampfspeichers ist folgende : Ist der erforderliche Kesseldruek gerade erreicht. so wird der Dampfspeicher weder geladen noch entladen. wenn man von der Kühldampfmenge, die zum Leerlaufbetrieb der Gegendruckmaschine erforderlich ist, absieht. Steigt der Kesseldruck aber das übliche Mass, so wird das Einlassorgan l'durch den Druckregler e geöffnet und der Gegendruckmaschine d Frischdampf zugeführt, wodurch gleichzeitig der Speicher c geladen wird. Sinkt hingegen der Kesseldruek. so wird nach erfolgtem Schliessen des Ventils f das Entladeventil g geöffnet und somit eine Entladung des Dampfspeichers eingeleitet.
Die zusätzliche Spitzenbelastung wird sodann durch den Niederdruckteil der Zweidruckturbine aufgebracht. Beim Zu-und Abschalten der Gegendruekturbine wird in an sich bekannter Weise die Leistung der Zweidruckturbine durch deren hier nicht dargestellte Regelungsvorrichtung eingestellt.
Die Gegendruckturbine kann natürlich unbeschadet der Erfindung, anstatt mit der Zweidruckturbine unmittelbar gekuppelt zu sein, auch mit ihr elektrisch zusammenarbeiten. Auch kann die den Speicherdampf verarbeitende Abdampfmaschine getrennt von der nach Fig. 1 mit ihr in einer Zweidruckturbine a vereinigten Frischdampfmaschine angeordnet sein. In diesem Falle wird alsdann die Grundbelastung von dieser FrischdampfmaschÎ11e oder noch anderen Frischdampfmaschinen übernommen, während die zur Ladung und Entladung des Speichers vorgesehene Gegendruck-und Abdampfmasehine nur zum Ausgleich dient. Fig. 2 lässt diese Abänderung der Anlage erkennen. u. zw. ist hier eine besondere Abdampfmasehine b vorgesehen, welche mit dem vom Speicher c kommenden Dampf gespeist wird.
Das aus der Gegendruckturbine b und der Abdampfmaschine b bestehende Aggregat arbeitet dabei zweckmässig auf einen besonderen Generator. unabhängig von der hier mit a/bezeichneten Frischdampf- maschine.
Zur Verringerung der Leerlaufarbeit der Gegendruckmaschine während der Entladung des Speichers wird deren Gehäuse zweckmässig während dieser Zeit mit dem Kondensator in Verbindung gebracht.
Der Abdampfturbine kann auch noch von anderer Seite Dampf zugeführt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Dampfmaschinenanlage mit Wärmespeicher und diesem nachgeschalteter Zusatzmaschine zum Ausgleich von Spitzenbelastungen, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Frischdampf gespeiste Teil der Maschinenanlage in zwei Einzelmaschinen (a, b) zerlegt ist, die den Dampf mittels eines selbsttätigen Regelorganes (e, f) so zugeführt erhalten, dass die eine (b) ausschliesslich die zwecks Ausgleichs der jeweiligen Über-und Unterschüsse in der Dampferzeugung zur Speicherung gelangenden Dampfmengen aufnimmt, während die andere (a, bzw. al) als Hauptmaschine die übrigen Dampfmengen verarbeitet, die zur Deckung der Gesamtbelastung erforderlich sind.