Anlage zur Erzeugung von Warmwasser für Heizzwecke bei konstanter Temperatur durch den Abdampf einer Turbine, deren Leistung unabhängig von dem Ileizdampf- betrieb erzeugt wird. Wird die Abwärme einer Kraftmaschine., zum Beispiel der Abdampf einer Turbine, zur Erzeugung von Warmwasser für eine Heizung verwendet, so ist man in der Erzeu gung der Leistung von der augenblicklich benötigten Heizwärme abhängig.
Um in der Abgabe der jeweils verlangten Leistung un abhängig zu sein, wenn ein Parallelbetrieb mit einem letz oder andern Kondensations gruppen nicht möglich ist, war man gezwun gen, eine Anzapfturbine aufzustellen, bei welcher das warme Wasser durch den Ent nahmedampf in besonderen Wärmeaus- tauschern erzeugt wird, während der Rest dampf in einem normalen Kondensator nie dergeschlagen wird. Die Verwendung einer Anzapfturbine erhöht die Kosten der An lage ganz erheblich, zudem ist der Wir kungsgrad wegen der Drosselverluste in den Überströmventilen verhältnismässig schlecht.
Die Anzapfung bei einem verhältnismässig hohen Druck bedeutet einen Verlust an aus- nutzbarem Gefälle; zudem müssen noch be sondere Wärmeaustauscher.aufgestellt wer den. Alle diese erwähnten Nachteile wer den gemäss der vorliegenden Erfindung ver mieden.
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung von Warmwasser für Heiz zwecke bei konstanter Temperatur durch den Abdampf einer Dampfturbine, deren Lei stung unabhängig von dem Heizbetrieb er zeugt wird, und besteht darin, dass abwechs lungsweise in einer Heizperiode die über schüssig erzeugte Warmwassermenge in einem Speicher angesammelt wird, während in einer Vakuumbetriebsperiode der Dampf mit der durch die Temperatur des Kühlwas sers bedingten höchsten Luftleere ausgenützt und das Heizungswasser aus dem Speicher entnommen wird.
Anhand der in der Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispiele des Erfindungsge genstandes sei die Erfindung näher erläutert. A ist die Turbine, B der Abdampfkonden- sator, C und D sind zwei Kühlrohrsysteme innerhalb des Kondensators;
das Kühlrohr system C wird in der Vakuumbetriebs- periode durch die Pumpe E mit Kühlwasser aus dem Kühlwasserbehälter F gespeist, wäh rend das Kühlrohrsystem D in der Heiz periode durch die Pumpe G aus dem Warn wasserspeicher H gespeist wird. Abwech s- lungsweise wird in der Heizperiode die über schüssig erzeugte Warmwassermenge in dein Speicher H angesammelt, während in der Vakuumbetriebsperiode der Dampf mit der durch die Temperatur des Kühlwassers be dingten höchsten Luftleere ausgenutzt und das Heizungswasser aus dem Speicher ent nommen wird.
Die Turbine wird nun e-@.b- wechslungsweise so betrieben, dass sie für eine gewisse Zeit mit Gegendruck läuft und dabei Warmwasser erzeugt (sogenanntcr Heizbetrieb), während sie zeitweise als nor male Kondensationsturbine läuft (sogenann ter Vakuumbetrieb). In beiden Betriebsfällen erzeugt die Turbine die jeweils verlangte Leistung.
In der Heizperiode wird dias warme Wasser im Kondensator (Kühlrohr D) an gewärmt und oben in den Speicher eingeführt, während durch die Pumpe G die gleichgrosse Kaltwassermenge dem Speicher unten ent nommen und dem Kondensator im ge schlossenen Kreislauf zugeführt wird. Im Vakuumbetrieb wird dagegen von der Kühl wasserpumpe Kühlwasser durch den Konden sator (Kühlrohr C) gefördert, während zu gleich die Pumpe K das Wasser dem Luf t- strahlapparat L zuführt, so dass im Konden sator wieder das der Kühlwassertemperatur entsprechende normale Vakuum herrscht.
Der Speicher ist stets mit Wasser gefüllt; während der Heizperiode wird sich im Spei cher eine zwischen dem warmen und dem kalten Wasser befindliche Trennschicht<B>31</B> nach unten verschieben. Hat die Trennschicht ilie vorgesehene tiefste Lage erreicht, das heisst also ist der Speicher mit warmem Wasser gefüllt, so wird die Turbine auf Vakuumbetrieb umgeschaltet; die Umschal- tun; kann selbsttätig, beispielsweise mittelst ines Thermostates N, oder von Hand er folgen.
Das warme Wasser wird aus dem obern Teil des Speichers entnommen und mittelst Pumpe P in die Heizungsanlage ge fördert; gleichzeitig tritt die gleichgrosse, in der Heizungsanlage abgekühlte Wassermenge bei Q in den untern Teil des Speichers wie der ein, so dass sich die Trennschicht lli allmählich wieder nach oben verschiebt.
Hat sie nun umgekehrt die höchstzulässige Lage im Speicher erreicht, das heisst also ist der Speicher mit kaltem Wasser gefüllt, so wird die Turbine vom Vakuumbetrieb wieder auf Heizbetrieb umgeschaltet, wodurch der Spei cher wieder aufgeladen wird. Die Umschal tung kann auch hier beispielsweise selbst tätig mittelst Thermostaten R, oder von Hand erfolgen. Wie in Fig. 1 schematisch darge stellt, werden die Pumpen E und G mit- telst der Thermostatenregelung an- oder ab gestellt.
Statt ,dessen können auch Schieber in den betreffenden Leitungen vorgesehen werden, welche je nach Betriebsfall verstellt werden.
Zur Konstanthaltung .der Warmwasser temperatur ist in der zum Speicher führenden Warmwasserleitung ein Schieber S vorge sehen, der vom Druckregler T beeinflusst wird und die Menge des umlaufenden Was sers begrenzt.
Es ist ohne weiteres verständlich, dass diese-Betriebsweise ermöglicht mit einer ein zigen zur Verfügung stehenden Gruppe die Tagesleistung mit dem kleinstmöglichen Brennstoffaufwand zu erreichen. Einerseits wird im Heizbetrieb der Dampf zur kW Erzeugung so weit ausgenützt als irgendwie möglich, anderseits wird im Vakuumbetrieb das Gefälle ebenfalls mit gutem Wirkungs grad verarbeitet, so dass die dargestellte Ein richtung zur Warmwassererzeugung in wirt schaftlicher Hinsicht ausserordentlich vorteil haft ist.
Zwar wird die Beschauflung durch den wechselnden Betrieb etwas beeinflusst; es bietet jedoch keine Schwierigkeiten, .diese den Betriebsverhältnissen anzupassen. Man ist ohne weiteres in der Lage, den Dampf im Vakuumbetrieb gut auszunützen oder in der Heizperiode einen Gegendruck von 1 bis ata zu gestatten.
Wird zeitweise oder auch dauernd ein Teil oder die Gesamtheit des warmen Was sers bei einer höheren Temperatur, zum Bei spiel<B>110</B> oder 130 , verlangt, was einen Heizdampfdruck im Abdampfstutzen der Turbine von 2 bis .1 ata bedingen würde, so können mit Vorteil diese letzten 10 bis 30 " dem Warmwasser direkt :durch den Kessel zugeführt werden.
Die Pumpe P drückt da, Wasser durch die an einer entsprechenden Stelle im Zuge der Abgase des Dampfkessels 1T' angeordnete Heizschlange U; zwei Sohie- ber V1 und I" werden zu diesem Zweck ge öffnet und der Schieber V' geschlossen. Das Schliessen und Öffnen kann zweckmässig durch einen Thermostaten automatisch oder auch von Hand bewirkt werden. Durch diese zusätzliche Nachheizung kann zum Beispiel die Bedingung erfüllt werden, dass der Heiz dampfdruck nicht. höher als Atmosphären druck steigt.
In den Anlagen, in denen die Abgase jedoch wegen des niedrigen Temperaturge <B>n</B> nicht mehr mit grossem Vorteil zur Dampf- bezw. Leistungserzeugung verwen det werden können, ist es zweckmässig, das Warmwasser nicht durch die Abgase, sondern durch den Kessel 11' selbst zusätzlich auf die verlangte Temperatur zu heizen.
Zur Regelung der Wassertemperatur kann entweder die Heizfläche des Zusatzerwärmers verändert oder ein Teil des Warmwassers um geleitet und hinter dem Zusatzwärmer mit dem zusätzlich erwärmten Wasser vermischt werden. Die Veränderung der Heizfläche, bezw. die Umleitung eines Teils des Warm wassers wird zweckmässig durch Thermosta ten geregelt.
Unter gewissen Bedingungen ist es mög lich, bei Verwendung einer Zusatzanwä.r- inung im Kessel die Anlage nach der Fig. 1 wesentlich zu vereinfachen. Gemäss Fig. 3 strömt der Dampf aus dem Kessel W in die Turbine < 4 und der Abdampf in den Konden sator B; der Abdampf wird durch das aus der Heizungsanlage durch die Pumpe Ui geförderte kalte Wasser niedergeschlagen. Das Warmwasser wird in dem Speicher Il gesammelt, der hier die gleiche Rolle zu übernehmen hat wie in Fig. 1.
Die im Kon densator stattfindende Erwärmung .des Hei zungswassers erreicht nicht die in .der Hei zungsanlage verlangte Temperatur. Das Warmwasser wird demgemäss ganz oder teil weise durch -die Abgase des Kessels oder durch den Kessel selbst auf die gewünschte Temperatur noch weiter erwärmt. Es sind hierbei zwei Schaltungen fair die Erwärmung durch die Abgase des Kessels möglich.
Ent weder wird das gesamte Warmwasser nach geheizt, wobei die Anschlussstelle Y an den Abgasvorwärmer nach Belieben verschoben und dadurch die Heizfläche entsprechend ge ändert werden kann, bis die gewünschte End- temperatur erreicht ist, oder aber es wird ein Teil des im Kondensator erwärmten Hei zungswassers nicht in den Zusatzwärmer U, sondern durch eine Umgehungsleitung mit Ventil Z direkt in die Heizungsvorlauf leitung geführt, so dass die endgültige Misch temperatur \vieder den gewünschten Wert erreicht. Ein Thermostat J kann sowohl ,
das Verändernder Heizfläehe des Zusatzerwär- mers als auch die Steuerung des Ventils Z der Umgehungsleitung automatisch bewirken.
Die zusätzliche Erwärmung des Warm wassers kann statt durch die Abgase des Kes sels auch durch den Kessel selbst erfolgen.
Während der Sommerzeit, wenn keine oder nur kleine Mengen Warmwasser benö tigt werden, ist es vorteilhaft, den Konden Sator B in Vakuumschaltung zu betreiben. Die Kühlwasserpumpe E tritt in Funktion und der Schieber 01 wird geschlossen, der Schieber 02 dagegen geöffnet. Das verlangte Warmwasser wird dann nur im Kessel :er zeugt.
System for the generation of hot water for heating purposes at a constant temperature using the exhaust steam of a turbine, the output of which is generated independently of the steam operation. If the waste heat from an engine, for example the exhaust steam from a turbine, is used to generate hot water for heating, the generation of the output depends on the heating energy required at the moment.
In order to be independent in the delivery of the required output, if parallel operation with one of the last or other condensation groups is not possible, it was necessary to set up a bleed turbine in which the hot water is drawn through the extraction steam in special heat exchangers is generated, while the rest of the steam is never beaten in a normal condenser. The use of a bleed turbine increases the cost of the system considerably, and the efficiency is relatively poor because of the throttling losses in the overflow valves.
Tapping at a relatively high pressure means a loss of usable gradient; In addition, special heat exchangers must be installed. All of these disadvantages mentioned who avoided the ver according to the present invention.
The invention relates to a system for generating hot water for heating purposes at a constant temperature by the exhaust steam of a steam turbine, the performance of which is independent of the heating mode it is generated, and consists in that alternately in a heating period the excess amount of hot water generated in a memory is accumulated, while in a vacuum operating period, the steam is exploited with the highest air void caused by the temperature of the Kühlwas and the heating water is taken from the memory.
Based on the dargestell th in the drawing exemplary embodiments of the subject invention, the invention will be explained in more detail. A is the turbine, B the exhaust steam condenser, C and D are two cooling pipe systems within the condenser;
The cooling pipe system C is fed with cooling water from the cooling water tank F by the pump E during the vacuum operating period, while the cooling pipe system D is fed from the warning water storage H by the pump G during the heating period. The excess amount of hot water generated is alternately accumulated in the storage tank H during the heating period, while in the vacuum operating period the steam with the highest air void due to the temperature of the cooling water is used and the heating water is taken from the storage tank.
The turbine is now operated alternately in such a way that it runs with counter pressure for a certain time and generates hot water (so-called heating mode), while it temporarily runs as a normal condensing turbine (so-called vacuum mode). In both operating cases, the turbine generates the required power.
During the heating season, the warm water in the condenser (cooling pipe D) is warmed up and fed into the tank at the top, while the pump G removes the same amount of cold water from the tank below and feeds it to the condenser in a closed circuit. In vacuum operation, however, the cooling water pump pumps cooling water through the condenser (cooling pipe C), while at the same time the pump K supplies the water to the air jet device L so that the normal vacuum corresponding to the cooling water temperature prevails in the condenser.
The storage tank is always filled with water; During the heating season, a separating layer <B> 31 </B> located between the warm and cold water in the storage tank will move downwards. When the separating layer has reached the intended lowest position, that is to say that the storage tank is filled with warm water, the turbine is switched to vacuum operation; the toggles; can be done automatically, for example by means of a thermostat N, or by hand.
The warm water is taken from the upper part of the storage tank and pumped into the heating system using pump P; at the same time, the water of the same size, cooled in the heating system, enters the lower part of the storage tank at Q, so that the separating layer III gradually moves upwards again.
If, conversely, it has now reached the maximum permissible position in the storage tank, i.e. the storage tank is filled with cold water, the turbine is switched from vacuum mode back to heating mode, which means that the storage tank is recharged. The switchover can also take place here, for example, by means of thermostats R, or by hand. As shown schematically in FIG. 1, the pumps E and G are switched on or off by means of the thermostat control.
Instead, sliders can also be provided in the relevant lines, which are adjusted depending on the operating situation.
To keep the hot water temperature constant, a slide S is provided in the hot water line leading to the storage tank, which is influenced by the pressure regulator T and limits the amount of circulating water.
It is readily understandable that this mode of operation enables the daily output to be achieved with the lowest possible fuel consumption with a single group available. On the one hand, the steam for kW generation is used as far as possible in heating mode, on the other hand, the gradient is also processed with good efficiency in vacuum mode, so that the device shown for hot water generation is extremely advantageous from an economic point of view.
The blading is influenced somewhat by the changing operation; However, there are no difficulties in adapting them to the operating conditions. It is easily possible to make good use of the steam in vacuum operation or to allow a back pressure of 1 to ata in the heating period.
If part or all of the warm water is temporarily or permanently required at a higher temperature, for example <B> 110 </B> or 130, this would require a heating steam pressure in the exhaust steam connection of the turbine of 2 to .1 ata , this last 10 to 30 "can advantageously be fed directly into the hot water: through the boiler.
The pump P pushes water through the heating coil U, which is arranged at a corresponding point in the course of the exhaust gases from the steam boiler 1T '; Two sliders V1 and I "are opened for this purpose and the slider V 'is closed. The closing and opening can conveniently be effected automatically or manually by a thermostat. This additional reheating can, for example, meet the condition that the heating steam pressure does not rise higher than atmospheric pressure.
In the systems in which the exhaust gases are no longer used with great advantage for steam or Power generation can be used, it is advisable not to heat the hot water by the exhaust gases, but by the boiler 11 'itself to the required temperature.
To regulate the water temperature, either the heating surface of the additional heater can be changed or part of the hot water can be redirected and mixed with the additionally heated water behind the additional heater. The change in the heating surface, respectively. the diversion of part of the hot water is conveniently regulated by thermostats.
Under certain conditions, it is possible, by using an additional addition in the boiler, to simplify the system according to FIG. 1 considerably. According to FIG. 3, the steam flows from the boiler W into the turbine <4 and the exhaust steam flows into the condenser B; the exhaust steam is precipitated by the cold water conveyed from the heating system by the pump Ui. The hot water is collected in the memory II, which has to assume the same role here as in FIG. 1.
The heating of the heating water in the condenser does not reach the temperature required in the heating system. The hot water is accordingly wholly or partially heated to the desired temperature by the exhaust gases from the boiler or by the boiler itself. There are two possible circuits for the heating by the exhaust gases from the boiler.
Either the entire hot water is reheated, whereby the connection point Y to the flue gas preheater can be moved as desired and the heating surface can be changed accordingly until the desired final temperature is reached, or part of the heating water heated in the condenser is used not into the additional heater U, but through a bypass line with valve Z directly into the heating flow line so that the final mixed temperature reaches the desired value again. A thermostat J can
change the heating surface of the additional heater and control valve Z of the bypass line automatically.
The additional heating of the hot water can be done by the boiler itself instead of the exhaust gases from the boiler.
During the summer, when no or only small amounts of hot water are needed, it is advantageous to operate the condenser B in a vacuum circuit. The cooling water pump E comes into operation and the slide 01 is closed, while the slide 02 is opened. The required hot water is then only in the boiler: it generates.