Heizkraftanlage. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Heizkraftanlage, bei welcher die Ab dampfwärme einer Kraftmaschine in einem Wärmeaustauscher einem sekundären Wärme träger zugeführt und Wasser von einer die Temperatur des sekundären Wärmeträgers hinter dem Verbraucher übersteigenden Tem peratur aus dem System entnommen und dem Kessel als Speisewasser zugeführt wird.
Bisher wurde Hochdruck- und Heizwasser entweder durch direkte Entnahme aus einem Dampfkessel mit entsprechender Spannung oder durch Erhitzung in Oberfläehenwärme- austausehern bzw. Mischvorwärmern gewon nen. In jenen Fällen, in denen Kessel mit höherer Spannung die Gewinnung von elek trischer Energie in Vorschaltturbinen zulas sen, wird das Wasser aus Entnahme- und/ oder Gegendruckdampf nach dem eingangs er wähnten Verfahren erhitzt, wobei auch schon vorgeschlagen worden ist, die Erhitzung des Wassers in zwei verschiedenen Druckstufen durchzuführen, um sich dem schwankenden Temperaturbedürfnis der Wärmeverbraucher in wirtschaftlicher Form anpassen zu können.
Solche zweistufigen Anlagen wurden bis her in der Weise betrieben, dass entweder für beide Druckstufen Oberflächenwärmeaustau- scher verwendet wurden, oder es wurde nur für die niedrigere, dem Gegendruck entspre chende Stufe ein Oberflächenwärmeaustau- scher, für den Druckbereich der Zwischen dampfentnahme hingegen ein Mischvorwärmer vorgesehen, welcher gleichzeitig als Ausdeh nungsraum für das ganze Heizungsnetz diente.
Die ausschliessliche oder teilweise Verwen dung von Oberflächenwärmeaustauschern hat jedoch den Nachteil, dass die Energieausbeute in der Turbine dadurch vermindert wird, dass die indirekte Aufwärmung des Heizwassers ein entsprechendes Temperaturgefälle zur Voraussetzung hat und dass die Anlage mit höherem Entnahme- bzw. Gegendruck betrie ben werden muss, als bei der Verwendung von Mischvorwärmern, bei welchen man näher an die Sattdampftemperatur herangehen kann.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, diesen Nachteil zu beseitigen, und die erfindungs- emi sse Heizkraftanlage kennzeichnet sich da- g durch, dass mindestens zwei nach dem Misch prinzip arbeitende Wärmeaustauscher vorge sehen sind,
deren einer mit der Abdampflei- tung und der andere mit der Zwischenent- nahmestufe einer Gegendruck-Entnahmetur- bine verbunden ist und die wahlweise einzeln oder gemeinsam. in den Kreislauf des sekun dären Wärmeträgers einsehaltbar sind.
Auf diese Weise ist. es möglich, bei Heiz anlagen, die an Dampfturbinen mit Gegen druck- und Zwisehenentnahmestufe ange schlossen sind, nur Wärmeaustauscheinrich- tungen zu verwenden, die nach dem Misch- prinzip arbeiten.
Vorzugsweise ist eine Verbindungsleitung zwischen den beiden Wärmeaustauschern vor gesehen, durch welche der durch den Gegen druck in dem nach dem Mischprinzip arbeiten- den ersten Wärmeaustauscher erwärmte se- kundäre Wärmeträger dem mit dem Dampf der Zwischenentnahmestufe gespeisten zusätz lichen Wärmeaustauscher zuführbar ist.
In jenen Fällen, bei denen die Rücklauf temperatur des sekundären Wärmeträgers so hoch ist, dass dieser durch die niedrigere Druckstufe nur mehr sehr wenig oder gar nicht aufgeheizt werden kann, kann auch so vor gegangen werden, dass der vom Wärmever braucher rückströmende sekundäre Wärme träger dem mit demn Dampf der Zwischenent nahmestufe gespeisten zusätzlichen Wärme austauscher unmittelbar zugeleitet und das sich in letzterem bildende Überschusswasser als Kesselspeisewasser verwendet wird.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand eines Ausführungsbei spiels schematisch veranschaulicht.
Aus dem Hochdruckkessel 1 strömt der Dampf über den Überhitzer 2 durch die Rohr leitung 3 in die Kraftmaschine 4, die von einer Dampfturbine gebildet ist. Der Abdampf die ser Turbine wird durch die Rohrleitung 5 einem nach dem Mischprinzip arbeitenden Wärmeaustauscher 6 zugeführt, der die Grund last zu übernehmen hat und daher während der ganzen Heizperiode in Betrieb ist. In dem Mischvorwärmer 6 wird der Dampf durch den sekundären Wärmeträger zur Kondensation gebracht, der durch das Rohr 7 der Umwälz- pumpe 8 und durch diese über die Rohrlei tung 9 dem Wärmeverbraucher 10 zugeführt wird. Durch das Rohr 11 gelangt der sekun däre Wärmeträger im Kreislauf wieder in den Wärmeaustauscher 6 zurück.
Das durch die Kondensation entstehende überschüssige Was ser wird durch das gesteuerte Ventil 12 über die Leitung 13 dem Entgaser 14 zugeführt, von welchem es durch die Pumpe 15 über die Leitung 16 als Speisewasser in den Kessel 1 gefördert wird. In diesem Falle steht der Ent- gaser 14 unter demselben Druck wie der Heiz- wassererzeuger 6. Dieser Teil der Anlage wird während des grössten Teils der Heizperiode für sieh allein im Betriebe sein, solange die mit dem Gegendruck der Turbine erreichbare Vorlauftemperatur dafür ausreicht.
Die Heizanlage soll aber so bemessen sein, dass sie auch die während der Heizzeit kurz auftretenden Spitzenbelastungen, die sich in folge von Aussentemperaturen zwischen -5 bis -20 C ergeben, überwinden kann. Für diese Betriebsfälle ist ein zusätzlicher Wärme- austauscher 17 vorgesehen, der ebenfalls nach dem Mischprinzip arbeitet und dem über die Leitung 18, 19 ein höher gespannter Dampf zugeführt wird, der aus der Zwischenent nahmestufe der Turbine 4 stammt.
In diesem Fall wird das Umlaufwasser der Heizungs anlage durch die Umwälzpumpe 8 nicht mehr in die Leitung 9 gedrückt, sondern es wird vom Heizwassererzeuger 6 über die Leitung 20 in den Mischvorwärmer 17 geleitet, aus wel chem es nach Mischung mit dem höher ge spannten Entnahmedampf durch die Um wälzpumpe 21 und die Leitung 22 in die Lei tung 9 gefördert wird, die es zum Wärme verbraucher 10 zurückführt. Durch die Lei- timg 11 gelangt der sekundäre Wärmeträger dann wiederiun im Kreislauf zu dem mit dem Gegendruckdampf gespeisten Wärmeaustau- scher 6.
Der Heizwassererzeuger 17 kann ein verhältnismässig kleiner Behälter sein, der nicht. für die Ausdehnung des Umlaufwassers eingerichtet zu sein braucht. Um den Wasser stand in ihm konstant zu halten, ist in einer zu dem Heizwassererzeuger 6 führenden Lei tung 23 ein gesteuertes Rückströmventil 24 vorgesehen. Das in der gesamten Anlage an fallende Überschusswasser wird durch das vom Wasserstand gesteuerte Ventil 12 über die Lei tung 13 wieder dem Entgaser 14 zugeführt, der über die Leitungen 18, 25 und 26 unter den Dampfdruck der höheren Druckstufe ge setzt ist.
Da Betriebsfälle eintreten können, bei denen die Rücklauftemperatur so hoch ist, dass das Wasser durch die niedrigere Druckstufe nurmehr sehr wenig oder gar nicht aufgeheizt werden kann, so ist zur gänzlichen oder teil weisen Umgehung des Heizwassererzeugers 6 eine Leitung 2 7 vorgesehen, die den sekundä ren Wärmeträger unmittelbar aus der Lei tung 11 in den zusätzlichen Wärmeaustau- scher 17 gelangen lässt* In diesem Fall dient der Wärmeaustauscher 6 nurmehr als Aus dehnungsbehälter,
während die Erwärmung des Wärmeträgers ausschliesslich im Wärme- austauscher 17 vor sich geht.
Cogeneration system. The present invention relates to a thermal power plant in which the steam heat from an engine in a heat exchanger is fed to a secondary heat carrier and water is removed from the system at a temperature exceeding the temperature of the secondary heat carrier behind the consumer and fed to the boiler as feed water .
Up to now, high-pressure and heating water has been obtained either by direct extraction from a steam boiler with the appropriate voltage or by heating in surface heat exchangers or mixing preheaters. In those cases in which boilers with higher voltage allow the generation of electrical energy in upstream turbines, the water is heated from extraction and / or back pressure steam according to the method mentioned at the beginning, which has also been proposed to heat the water to be carried out in two different pressure levels in order to be able to adapt economically to the fluctuating temperature requirements of the heat consumers.
Up to now, such two-stage systems have been operated in such a way that either surface heat exchangers were used for both pressure stages, or a surface heat exchanger was only provided for the lower stage, which corresponds to the back pressure, while a mixing preheater was provided for the pressure range of the intermediate steam extraction , which also served as an expansion space for the entire heating network.
However, the exclusive or partial use of surface heat exchangers has the disadvantage that the energy yield in the turbine is reduced because the indirect heating of the heating water requires a corresponding temperature gradient and that the system must be operated with higher withdrawal or counter pressure than when using mixer preheaters, where you can get closer to the saturated steam temperature.
The invention aims to eliminate this disadvantage, and the heating and power plant according to the invention is characterized in that at least two heat exchangers operating according to the mixing principle are provided,
One of which is connected to the exhaust line and the other to the intermediate extraction stage of a counterpressure extraction turbine, and they can be either individually or jointly. can be retained in the circuit of the secondary heat transfer medium.
That way is. It is possible to use only heat exchange devices that work on the mixing principle in heating systems that are connected to steam turbines with counter pressure and intermediate extraction.
A connecting line is preferably provided between the two heat exchangers, through which the secondary heat carrier heated by the counter pressure in the first heat exchanger operating on the mixing principle can be fed to the additional heat exchanger fed with the steam from the intermediate extraction stage.
In those cases in which the return temperature of the secondary heat carrier is so high that it can only be heated up very little or not at all due to the lower pressure level, the procedure can also be used to ensure that the secondary heat carrier flowing back from the heat consumer is the with the steam of the intermediate extraction stage fed additional heat exchanger is fed directly and the excess water that forms in the latter is used as boiler feed water.
In the drawing, the subject matter of the invention is illustrated schematically using a game Ausführungsbei.
From the high-pressure boiler 1, the steam flows through the superheater 2 through the pipe 3 into the engine 4, which is formed by a steam turbine. The exhaust steam from the water turbine is fed through the pipe 5 to a heat exchanger 6 working on the mixing principle, which has to take over the basic load and is therefore in operation throughout the heating period. In the mixing preheater 6, the steam is brought to condensation by the secondary heat transfer medium, which is fed through the pipe 7 of the circulating pump 8 and through this via the pipeline 9 to the heat consumer 10. The secondary heat transfer medium passes through the pipe 11 back into the heat exchanger 6 in the circuit.
The excess water resulting from the condensation is fed through the controlled valve 12 via the line 13 to the degasser 14, from which it is conveyed into the boiler 1 as feed water by the pump 15 via the line 16. In this case, the degasser 14 is under the same pressure as the heating water generator 6. This part of the system will operate on its own for most of the heating period, as long as the flow temperature achievable with the counter pressure of the turbine is sufficient.
The heating system should, however, be dimensioned in such a way that it can overcome the peak loads that occur briefly during the heating period and that result from outside temperatures between -5 and -20 C. For these operating cases, an additional heat exchanger 17 is provided, which also works according to the mixing principle and to which a higher pressure steam is supplied via the line 18, 19, which comes from the intermediate extraction stage of the turbine 4.
In this case, the circulating water of the heating system is no longer pressed into the line 9 by the circulating pump 8, but it is passed from the heating water generator 6 via the line 20 into the mixing preheater 17, from wel chem it after mixing with the higher ge tensioned extraction steam To circulating pump 21 and line 22 in the Lei device 9 is promoted, which consumer 10 returns it to heat. The secondary heat transfer medium then circulates through the line 11 to the heat exchanger 6 fed with the counterpressure steam.
The heating water generator 17 can be a relatively small container that is not. needs to be set up for the expansion of the circulating water. In order to keep the water level in it constant, a controlled non-return valve 24 is provided in a device 23 leading to the heating water generator 6. The excess water falling in the entire system is fed through the valve 12 controlled by the water level via the device 13 back to the degasser 14, which is ge via the lines 18, 25 and 26 under the steam pressure of the higher pressure stage.
Since operating cases can occur in which the return temperature is so high that the water can only be heated very little or not at all due to the lower pressure level, a line 2 7 is provided to completely or partially bypass the heating water generator 6, which the secondary ren heat transfer medium can pass directly from the line 11 into the additional heat exchanger 17 * In this case, the heat exchanger 6 only serves as an expansion tank,
while the heating of the heat carrier takes place exclusively in the heat exchanger 17.