CH301118A - Cogeneration system. - Google Patents

Cogeneration system.

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Publication number
CH301118A
CH301118A CH301118DA CH301118A CH 301118 A CH301118 A CH 301118A CH 301118D A CH301118D A CH 301118DA CH 301118 A CH301118 A CH 301118A
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CH
Switzerland
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heat
fed
heating
steam
power plant
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German (de)
Inventor
Bric S A
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Bric S A
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/02Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for heating purposes, e.g. industrial, domestic

Description

  

  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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Heizkraftanlage, bei welcher die Abdampf wärme einer Kraftmaschine in einem Wärme- austauscher einem sekundären Wärmeträger zugeführt und Wasser von einer die Tempera tur des sekundären Wärmeträgers hinter dem Verbraucher übersteigenden Temperatur aus dem System entnommen und dem Kessel als Speisewasser zugeführt wird, dadurch gekenn zeichnet, 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 einschaltbar sind. UNTERANSPRÜCHE: 1. PATENT CLAIM: Cogeneration system in which the exhaust steam from an engine is fed to a secondary heat carrier in a heat exchanger and water at a temperature that exceeds the temperature of the secondary heat carrier downstream of the consumer is removed from the system and fed to the boiler as feed water, which is characterized that at least two heat exchangers working according to the mixing principle are provided, one of which is connected to the exhaust pipe and the other to the intermediate extraction stage of a counterpressure extraction turbine and which can be switched on either individually or together in the circuit of the secondary heat transfer medium . SUBCLAIMS: 1. Heizkraftanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbin dungsleitung zwischen den beiden Wärme- austauselhern vorgesehen ist, durch welche der durch den Gegendruck in dem nach dem Mischprinzip arbeitenden ersten Wärmeaus- tauscher erwärmte sekundäre Wärmeträger dem mit dem Dampf der Zwischenentnahme- stufe gespeisten zusätzlichen Wärmeaustau- scher zufübrbar ist. 2. Heating and power plant according to patent claim, characterized in that a connecting line is provided between the two heat exchangers, through which the secondary heat transfer medium, heated by the counter pressure in the first heat exchanger working according to the mixing principle, provides the additional heat exchange fed with the steam of the intermediate extraction stage - shear can be added. 2. Heizkraftanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbin dungsleitung vom Wärmeverbraucher zum mit dem Dampf der Zwischenentnahmestufe ge speisten zusätzlichen Wärmeaustauscher vor gesehen ist, durch welche der vom Wärmever braucher rückströmende sekundäre Wärmeträ ger dem zusätzlichen Wärmeaustauscher un mittelbar zuleitbar ist. Combined heating and power plant according to claim, characterized in that a connection line from the heat consumer to the additional heat exchanger fed with the steam of the intermediate extraction stage is provided, through which the secondary heat transfer medium flowing back from the heat consumer can be directly fed to the additional heat exchanger. 3. Heizkraftanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss eine Verbin dungsleitung zwischen der Dampfaustritts stelle der Zwischenentnahmestufe der Kraft maschine und einem Entgaser für Kessel speisewasser vorgesehen ist, mittels welcher der an der Dampfaustrittsstelle herrschende Druck auf den Entgaser übertragbar wird. 4. Heizkraftanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in die von den beiden Wärmeaustauschern zu dem Wärmever braucher führenden Leitungen je eine Pumpe eingeschaltet ist. 5. 3. A heating power plant according to claim, characterized in that a connec tion line between the steam outlet point of the intermediate extraction stage of the engine and a degasser for boiler feed water is provided, by means of which the pressure prevailing at the steam outlet point can be transferred to the degasser. 4. A heating power system according to claim, characterized in that a pump is switched on in each of the lines leading from the two heat exchangers to the heat consumer. 5. Heizkraftanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass in der Verbindungsleitung zwischen den Wärmeaustauschern ein gesteuertes Rück strömventil vorgesehen ist. 6. Heizkraftanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaus- tauscher in Serie in den Kreislauf des sekun dären Wärmeträgers einschaltbar sind. Heating and power plant according to claim and dependent claim 1, characterized in that a controlled return valve is provided in the connecting line between the heat exchangers. 6. Thermal power plant according to claim, characterized in that the heat exchangers can be switched in series into the circuit of the secondary heat transfer medium.
CH301118D 1952-02-22 1952-02-22 Cogeneration system. CH301118A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2377524A1 (en) * 1977-01-14 1978-08-11 Laing Nikolaus HEAT PRODUCTION PLANT
CN113446076A (en) * 2021-06-29 2021-09-28 国能南京电力试验研究有限公司 Industrial heat supply parameter matching method based on grading matching

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