Yerfaliren zum Betrieb von Grenzdampfkraftanlagen. Will man Dampf in der Weise erzeugen, dass an keiner Stelle des Erzeugungsverfah rens eine unstetige Trennung von Dampf und Flüssigkeit eintritt, so verwendet man das sogenannte Grenzdampfverfahren. Die ses bekannte Verfahren verläuft so, dass das Arbeitsmittel unter einem Druck, der in der Nähe des kritischen Druckes liegt, durch einen Erhitzer, zum Beispiel ein beheiztes Rohrsystem, gedrückt wird und dass die Wärmezufuhr so geregelt wird, dass im Er hitzer die kritische Temperatur überschritten wird.
Bei diesem Verfahren geht nach be kannten physikalischen Gesetzen die Flüssig keit durch einen Grenzübergang im kritischen Punkt stetig in die Dampfform über, im Gegensatz zu andern Dampferzeugungsver- fahren, bei denen eine unstetige Scheidung von Dampf und Flüssigkeit von gleicher Temperatur, aber von verschiedenem spezi fischen Gewicht und verschiedenen physika lischen Eigenschaften eintritt.
Da man das Arbeitsmittel mit dem hohen Druck, der zum Beispiel bei Wasser 225 Atmosphären beträgt, zweckmässig nicht zum unmittel- baren Antrieb einer Kraftmaschine verwen det, so, drosselt man es auf den Gebrauchs druck ab, wobei man aber die Wärmezufuhr so einregelt, dass eine unstetige Scheidung von Dampf und Flüssigkeit an keiner Stelle des Erzeugungsverfahrens eintritt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zum Betrieb von Grenzdampfkraftanlagen, bei denen der Dampf nach Erzeugung in einem Erhitzer ebenfalls auf den Gebrauchsdruck gedrosselt wird, und zwar soll nach diesem Verfahren der Druck und die Temperatur des Arbeits mittels gleichzeitig in Abhängigkeit von den Leistungsschwankungen der Anlage selbst tätig so eingeregelt werden, dass im Erhitzer der Druck ständig in der Nähe des- kritischen Druckes und an allen Stellen des Verfah rens-zur Erzeugung von fertigem Gebrauchs dampf die Temperatur auf einer solchen Höhe gehalten wird, dass eine unstetige Scheidung von Dampf und Flüssigkeit an jeder Stelle dieses Erzeugungsverfahrens we nigstens annähernd vermieden wird.
In den Abbildungen ist eine Reihe von Regelmöglichkeiten beispielsweise dargestellt, die sich als besonders zweckmässig für die Durchführung des Verfahrens darstellen. In allen den Skizzen bedeutet 1 den Erhitzer, 2 den Überhitzer, 3 die Speisepumpe, 4 die Kraftmaschine, 5 die Feuerung, 6 die Ürisch- dampfleitung, 7 das Drosselventil zwischen Erhitzer und Überhitzer. Durch gestrichelte Linien ist angedeutet, welche Impulse auf die verschiedenen Einrichtungen einwirken, und zwar sind mit<I>p</I> Druckimpulse, mit l' Temperaturimpulse bezeichnet. Die Pfeile geben an. in welcher Richtung die Impulse wirken.
Die auftretenden Leistungsschwankungen der Anlage äussern sich entweder im Druck oder der Temperatur des Arbeitsmittels in der Frischdampfleitung, oder sie äussern sich, falls die Kraftmaschine einen elektrischen Stromerzeuger antreibt, zunächst in der Leistungsabgabe dieses Stromerzeugers uiid dann erst in der Frischdampfleitung, oder sie äussern sich in der Abdampfleitung der Kraftmaschine. Je nachdem die Anlage mit oder ohne VTärmespeicher arbeitet, sind auch die Regelmöglichkeiten verschieden.
In Fig. 1 ist dargestellt, dass die Drossel einrichtung in Abhängigkeit von den Druck- sehwankungen in der Frischdampfleitung verstellt wird. Steigt beispielsweise der Dampfbedarf der Maschine 4 an, so muss mehr Dampf in die Frischdampfleitung ge schickt werden. Da bei erhöhtem Dampf= bedarf der Kraftmaschine 4 der Druck in der Frischdampfleitung 6 absinkt, so wird ein Druckimpuls p dazu verwendet, um das Drosselventil 7 weiter zu öffnen. Geschieht dies, so fällt aber gleichzeitig der Druck im Erhitzer 1 ab.
Es ist also ein weiterer Druckimpuls vorgesehen, der die Speiseein richtung beispielsweise durch Verstellen eines Ventils 8 so einregelt, dass durch ent sprechende Erhöhung der Fördermenge der Druck im Erhitzer 1 wieder bis in die Nähe des kritischen Druckes gehoben wird. Durch diese beiden Mittel würde es zwar gelingen, den Druck auf der verlangten Höhe zu hal ten. Es würde aber eine Abkühlung ein- treten, da die Feuerung ja nicht der erhöhten Fördermenge angepasst ist.
Infolgedessen ist ein weiterer Impuls vorgesehen, und zwar ein Temperaturimpuls T, der die Feuerung in Abhängigkeit von der Temperatur des Arbeitsmittels in der Frischdampfleitung so einregelt, dass eine unstetige Scheidung von Dampf und Flüssigkeit vermieden wird. Die Höhe der Temperatur, auf die die Feuerung eingeregelt werden soll, hängt naturgemäss von den Betriebsbedingungen ab, so dass sich genauere Angaben hierüber nicht machen lassen.
In Fig. 2 ist dieselbe Anlage dargestellt. Die Feuerung wird, wie im Falle der Fig. 1, durch einen Temperaturimpuls gesteuert. Der Druckimpuls von der Frischdampfleitung wirkt in diesem Falle jedoch nicht auf die Drosselung zwischen Erhitzer und Über hitzer, sondern unmittelbar auf die Speise einrichtung.
Die Regelung verläuft also jetzt sa, dass bei sinkendem Druck in der Leitung 6 die Speisung vermehrt und bei der hierbei eintretenden Drucksteigerung im Erhitzer 1 die Drosselung 7 irr Abhängigkeit vom Erhitzerdrucli weiter geöffnet wird, so dass die Leitung 6 eine grössere Dampf menge- erhält.
Da die Temperatur in der Leitung 6 abhängig ist von der Menge des Arbeits mittels, das durch die Speiseeinrichtung ge fördert wird, so kann, wie Fig. 3 zeigt, die Pumpe auch in Abhängigkeit von der Tem peratur in der Leitung 6 geregelt werden und dementsprechend die Feuerung und die Drosselung in Abhängigkeit vom Druck. Die Wirkung der Einrichtung ergibt sich sinngemäss aus dem bereits Geschilderten.
Während bei den bisher dargestellten Einrichtungen nur Druck und Temperatur als Regelimpulse verwendet wurden, zeigt Fig. 4 eine Einrichtung, bei der ein Mengen impuls, 9, eingeführt ist. Der Teil 9 kann beispielsweise ein Venturirohr oder eine Stauscheibe sein. Die Speiseeinrichtung 3, 8 kann entweder in Abhängigkeit vom Druck oder der Temperatur und dementsprechend die Feuerung in Abhängigkeit von der Tem- peratur oder vom Druck in der Leitung 6 geregelt werden.
Die Drosselung 7 wird dann in Abhängigkeit von der Menge des geförderten Mittels verstellt, und zwar in der Weise, dass einer vergrösserten Durch flussmenge durch die Vorrichtung 9 ein grö sserer Drosselquerschnitt entspricht, und um gekehrt.
In den Fig. 5 und 6 ist der Fall dar gestellt, dass die Kraftmaschine einen elek trischen Stromerzeuger antreibt. Schwan kungen in der Belastung wirken sich dann zunächst in einer Änderung der elektrischen Leistung aus, ehe sie auf den Dampfbedarf einwirken. Es kann deshalb zweckmässig sein, den primären Einfluss der elektrischen Leistungsänderung als Regelimpuls zu ver wenden.
In Fig. 5 wird die Speiseeinrichtung, in Fig. 6 die Feuerung in Abhängigkeit von den elektrischen Leistungsschwankungen ein geregelt. Nach Fig. 5 steht die Drossel 7, wie in Fig. 2, unter der Wirkung des Er hitzerdruckes und die Feuerung unter dem Einfluss der Temperatur des Arbeitsmittels der Leitung 6. Im Falle der Fig. 6 wird die Drossel durch einen Temperaturimpuls T gesteuert, und in diesem Falle ist der Druck impuls zur Regelung der Speisevorrichtung hinter dem Erhitzer angebracht, um vor der Drossel einen bestimmten Druck aufrecht zu erhalten.
Bei der Verwendung von Zentrifugal pumpen genügt im übrigen vielfach die Re gelung durch die Drossel, so dass die beson dere Regelung der Speiseeinrichtung in Fort fall kommen kann.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel, bei dem die Feuerung unter der Einwirkung von zwei Impulsen steht, und zwar unter der Wirkung eines Druck- und eines Temperaturimpulses. Diese Anordnung kann zweckmässig sein aus folgenden Gründen: Die Drossel 7 wird von einem Druck impuls in Abhängigkeit vom Druck in der Leitung 6 gesteuert, desgleichen die Speise einrichtung durch einen Druckimpuls in Abhängigkeit vom Druck im -Erzeuger, während die Feuerung durch einen Tempe raturimpuls in Abhängigkeit von der Tem peratur des Arbeitsmittels in der Leitung 6 eingeregelt wird.
Bei dieser Regelung kann es nun vorkommen, dass zwar der Druck im Erzeuger und in der Frischdampfleitung die richtige Höhe hat und dass auch die Tem peratur des Arbeitsmittels in der Frisch dampfleitung richtig ist. Es kann aber trotzdem möglich sein, dass die Temperatur im Erhitzer zu niedrig ist. Wird jedoch, wie es das Schema zeigt, die Feuerung gleich zeitig von demselben Drüekimpuls gesteuert wie die Speiseeinrichtung, so wird die Tempera tur bei geänderter Fördermenge gleichzeitig geändert. Der Druckimpuls wirkt dabei als Grobregelung, während die Temperatur regelung die Feinregelung bildet.
Dement sprechend kann naturgemäss auch die Speise einrichtung unter die Wirkung eines Druck- und eines Temperaturimpulses gestellt wer den.
Durch die vorliegende Erfindung wird es erst möglich, Grenzdampfanlagen prak tisch zu verwerten. Das Wesen der Grenz- dampferzeugung bringt es mit sich, dass eine plötzliche Druckabsenkung zur Folge haben würde, dass sich Dampf aus der Flüssigkeit in unstetigem Übergange entwickelt, das heisst, es würden plötzlich Dampf und Flüs sigkeit von gleicher Temperatur, aber von verschiedenem spezifischem Gewicht neben einander bestehen und dadurch die Dampf erzeugung gestört werden.