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Dampfanlage mit stark schwankendem Verbrauch.
Bei Dampfanlagen für stark schwankenden Verbrauch werden die Kessel bisher zumeist so ein- gerichtet, dass sie den Höchstverbrauch an Dampf decken können, so dass in der Zeit, wo weniger Dampf verbraucht wird, die Dampfkessel entweder verhältnismässig wenig belastet werden, während, falls längere
Zeit weniger Dampf verbraucht wird, ein Teil der Kessel abgestellt wird.
In beiden Fällen beeinflusst die verminderte Dampferzeugung sehr unvorteilhaft die Wirtschaftlichkeit der Kesselanlage, u. zw. nicht nur deshalb, weil die Anlagekosten sehr hoch ausfallen, da die Kesselanlage für den höchsten Dampf- verbrauch berechnet werden muss, sondern auch weil der Wirkungsgrad der Kesselanlage während des verminderten Dampfverbrauches immer herabgesetzt wird, mag nun die ganze Kesselanlage unter verminderter Belastung arbeiten oder ein Teil der Kesselanlage abgestellt sein. Im letzteren Falle müssen nämlich die abgestellten Kessel, damit sie stets bereit sind, in den Betrieb einzugreifen, ständig unter Dampf gehalten werden, sie verzehren also Brennstoff, der gar nicht verwertet wird.
Anlagen mit derartig stark wechselndem Verbrauch finden sich z. B. in Sulfitzellulosefabriken mit Kochern, in städtischen Elektrizitätswerken u. dgl. Der Dampfverbraueh einer solchen Anlage ist in Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht. Die ständig betriebenen Verbrauchsstellen, wie Dampfmaschinen, Kocher im Dauerbetrieb usw., verlangen gleichmässigen Dampf, wie durch die wagreehte Linie g veranschaulich wird. Diese Linie, die natürlich auch bis zu einem gewissen Grade wellenförmig verlaufen kann, stellt die Grundbelastung der Anlage dar, die von den ständig mit Dampf gespeisten Verbrauchsstellen herrührt.
Wird nun z. B. ein frisch beschickter Kocher an die Dampfleitung angeschlossen, so muss zunächst der Inhalt des Kochers erwärmt werden. Das verlangt während einer gewissen Zeit, die zwischen 20--60 Minuten dauern kann, eine erhöhte Dampfzufuhr, die sich durch Spitzen s, s im Diagramm kennzeichnet.
Ist der Inhalt des Kochers auf die erforderliche Temperatur erwärmt, so kann die Dampfzufuhr abnehmen.
Ein ähnlich schwankender Verbrauch tritt in Elektrizitätswerken auf, wenn, wie bei SI'SI (Fig. 1) angedeutet, in den Abendstunden Zusatzmasehinen in Betrieb gesetzt werden müssen, um den Mehrverbrauch
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lagen wurden die Dampferzeuger bisher für den Röchstdampfverbrauch bemessen. Dabei treten aber ausser den oben angeführten Übelständen auch noch andere auf. Bei plötzlichen sehr hohen Dampfentnahmen sind nämlich Druckschwankungen in den Dampferzeugern und in den Dampfleitungen nicht zu vermeiden. Diese Druckschwankungen wirken sehr ungünstig auf die vom Dampferzeuger gespeisten Dampfmasehinen.
Wärmespeicher an und für sich sind bekannt. Der einzige Wärmespeicher, der jedoch Erfolg gehabt hat, ist der von Rateau angegebene, bei welchem der Auspuffdampf von mit Unterbrechungen arbeitenden Maschinen, beispielsweise Fördermaschinen, einem mit Wasser gefüllten Wärmespeicher zugeführt wird. Die Fig. 2 zeigt schematisch eine solche Anlage. Der Dampferzeuger d speist die mit Unterbrechungen arbeitende Maschine m und der Auspuffdampf wird in den Wärmespeicher a geleitet, aus dem der ständig laufenden Ililfsmaschine Dampf zugeführt wird. Diese Hilfsmaschine besteht in der Regel aus einer Niederdruckturbine.
Im Wärmespeicher a treten nur geringe Druckschwankungen auf. Man pflegt derartige Speicher so einzurichten, dass der Druck etwa zwischen 1'07 und 1'27 Atm. abs., entsprechend einer Temperatur von 101-106 schwankt. Während der Förderzeit steigt der Druck im Wärmespeicher durch Zufuhr
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Die Hauptmaschine 1n läuft ständig und dient, ebenso wie etwa andere ständige Verbrauchsstellen. dazu, die Grundbelastung der gesamten Anlage aufzunehmen. Die Spitzenbelastungen an Kraft und Dampf hingegen werden aus dem Wärmespeicher a gedeckt. Der Wärmespeicher ist durch eine Dampf- leitung e mit einern Dampferzeuger d verbunden und wird von diesem Dampferzeuger regelmässig mit Dampf gespeist. Um seinen Zweck zu erfüllen, muss der Wärmespeicher mit verhältnismässig grossen Druckund Temperaturschwankungen arbeiten, zwischen Grenzen, die viel höher liegen als bei dem Rateauschen Wärmespeicher.
Da der Druck des Wärmespeichers schwankt und immer niedriger ist als der Dampfdruck im Dampferzeuger, so muss unbedingt, um nicht Druckstörungen in der Dampfleitung sowie auch in den durch diese Leitung gespeisten ständigen Verbrauchs stellen hervorzubringen, eine Vorrichtung 10 eingeschaltet werden, die einen Druckabfall erzeugt.
Dann lässt sich die Gesamtanlage so gestalten, dass die Dampferzeuger d gleichmässig belastet sind, also ständig mit demselben Dampfdruck arbeiten. Eine derartige Anlage hat den weiteren Vorzug. dass, weil die Dampfentnahme beinahe gleichmässig ist, der Dampferzeuger als Wasserröhrenkessel ausgebildet werden kann, der unter hohem Druck, beispielsweise 20 Atm., arbeitet, während der Wärmespeicher a für geringeren Druck eingerichtet ist. Die ständig arbeitende Hauptmaschine m arbeitet dann z. B. unter hohem Druck, also erheblich wirtschaftlicher. Die Spitzenbelastung wird durch eine bei niederem Druck arbeitende Maschine gedeckt. Die Vorrichtung U1 zur Erzielung des Druckabfalles muss also in diesem Falle so eingerichtet werden, dass sie den Kesseldruck von 20 Atm. auf den Speicherdruck herabmindert.
Die Vorrichtung H) kann verschieden gestaltet sein. Man kann in die Leitung e ein selbsttätig wirken- des Druckminderungsventil, eine Lavaldüse od. dgl. einbauen.
Zweckmässig wird der Dampfspeicher a so bemessen, dass er den gesamten Dampfbedarf für die Spitzen zu decken vermag. Das gilt ebenso für eine Dampfmaschine oder Dampfturbine, die in den Abendstunden den Mehrverbrauch an Strom zu liefern hat, wie für einen Kocher, dessen frische Beschickung zunächst zu erwärmen ist und der dann aus dem Dampfspeicher a unmittelbar oder unter Benutzung eines Verminderungsventiles Dampf erhält.
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Gemäss der Erfindung ist es somit möglich, bei einer Anlage, deren gesamter Dampfverbrauch der gezackten Linie g-g in Fig. 1 entspricht, die Kesselanlage derart zu bemessen, dass die stündlich ab. gegebene Da. mpfmenge gleichmässig wird und der gestrichelten Linie p-p entspricht.