Dampfkraftanlage mit Regenerativ-Vorwärmung Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampf kraftanlage mit einer Kondensationsturbine und einer Gegendruckturbine, die Verbraucher von Dampf von im wesentlichen gleichbleibendem Druck zu ver sorgen hat. Die Erfindung hat besondere Bedeutung für Heizkraftwerke, bei denen gleichzeitig Strom erzeugt wird und ein Heizdampfnetz zu versorgen ist. Die Betriebsbedingungen für eine derartige An lage werden dadurch erschwert, dass elektrische Leistung und Wärmeabgabe nicht nur Schwankungen schlechthin unterworfen sind, sondern dass diese Schwankungen in beliebiger Weise, also nicht gleich sinnig verlaufen können.
Es ist an sich bereits bekannt, bei Dampfkraft anlagen eine Kombination von Gegendruck- und Kondensationsturbine vorzusehen. Bei der Anlage nach der Erfindung wird ebenfalls davon Gebrauch gemacht, eine Gegend'ruckturbine zusätzlich zur Kon densationsturbine zu betreiben, wobei die Wärme verbraucher durch die Gegendruckturbine mit Dampf von im wesentlichen gleichbleibendem Druck ver sorgt werden.
Man könnte an sich zur Belieferung des Heiz dampfnetzes Entnahmedampf aus der Kondensations turbine heranziehen. Eine solche Massnahme wäre aber nur dann sinnvoll, wenn die Turbinenlast durch gleichbleibende Kraftmaschinenbelastung und gleich bleibenden Dampfbedarf des Heizdampfnetzes kon- stand bliebe. Gegebenenfalls könnte auch bei gleich bleibendem Verhältnis dieser 'beiden Grössen eine solche Schaltung brauchbar sein.
Wenn aber Schwan kungen der aufzubringenden elektrischen Leistung einerseits und der Wärmeabgabe anderseits in nicht gleichsinnigem Verlauf zu erwarten sind, muss diese Anordnung versagen.
Bei der Verwendung einer Gegendruckmaschine könnte man daran denken, diese Maschine unmittel= bar an den Kessel anzuschalten. Dadurch wäre eine gewisse gegenseitige Unabhängigkeit von Gegen druckturbine und Kondensationsturbine erreichbar, so dass- auch bei unterschiedlich schwankenden Be lastungen sich diese jeweils nur auf die ihr zuge ordnete Turbine auswirken. Mit einer derartigen Schaltung- würde aber der Wirkungsgrad der An lage nur innerhalb ganz bestimmter Belastungsgren zen günstig zu bemessen sein, während bei einer grossen Anzahl vön Betriebszuständen mit starken Verlusten zu rechnen wäre.
Ausserdem müssten Mass- nahmen getroffen werden, um bei Lastabsen kung der Kondensationsturbine einen hinreichen den Dampfdurchsatz durch den Zwischenüberhitzer sicherzustellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe auf andere Weise und beseitigt die darin bestehenden geschil derten Schwierigkeiten, dass einerseits starke Be lastungsschwankungen hinsichtlich der zu erzeugen den elektrischen Energie einzubeziehen sind, während anderseits auch bei der Heizdampfversorgung mit erheblichen Verbrauchsschwankungen zu rechnen ist.
Bei einer der Stromerzeugung dienenden Anlage mit gleichzeitiger Heizdampfversorgung im Sinne ei nes Heizdampfkraftwerkes sind diese Schwankungen in dem Sinne verschiedenartig, dass' in den weitaus meisten Fällen die Zeiten der Höchstlast für die elektrische Energieerzeugung nicht mit den Zeiten zusammenfallen, innerhalb derer der höchste Heiz- dampfverbrauch zu erwarten wäre. Überdies sollen die Wärmeverbraucher stets. mit Dampf von im wesentlichen gleichbleibendem Druck versorgt wer den.
Die- Erfindung besteht darin, dass die Gegen dTuckturbine dem Mitteldruck- bzw. Niederdruckteil der Kondensationsturbine parallel geschaltet ist, wo bei Anzapfdampfleitungen sowohl aus der Gegen- druckturbine als auch aus der Kondensationsturbine der Regenrativ-Vorwärmung zugeführt sind, wobei die Speisung der Regenerativ-Vorwärmung wahlweise auf beide oder jede der einzelnen Turbinen von Fall zu Fall umschaltbar ist.
Die Entnahmeleitungen können dabei parallel geschaltet sein und Absperr- oder Regelorgane enthalten, welche bei sinkender Belastung der Kondensationsturbine die Entnahme aus der Gegendruckturbine absperren oder verrin gern. Auf diese Weise kann die Dampfmenge der Kondensationsturbine in gleichem Masse erhöht wer den.
Die günstige Wirkungsweise der neuen Schaltung lässt sich aus folgenden. Überlegungen erklären: Bei normaler Arbeitsweise ist die Kondensations turbine ausreichend belastet, wobei auch die Gegen druckturbine einen hohen Dampfdurchsatz aufweist, der sich aus der Dampfmenge zusammensetzt, die im Gegendrucknetz verbraucht wird und aus der Dampfmenge, die in der Regenerativ-Vorwärman- lage zur Vorwärmung des Speisewassers benötigt wird. Die Gegendruckturbine verarbeitet dann ein hinreichend grosses Gefälle, um einen guten Wir kungsgrad aufzuweisen.
Bei gleichsinniger Laständerung der Kondensa tionsturbine und der Gegendruckturbine ändert sich nur die Grösse des Dampfdurchsatzes durch beide Kraftmaschinen, nicht aber das Verhältnis des Dampfdurchsatzes durch eine Maschine zum Dampf durchsatz der anderen.
Wenn die Betriebszustände in gleichsinniger Weise für erhöhten Heizdampf bedarf und erhöhten Kraftleistungsbedarf zusammen fallen und umgekehrt auch Betriebszustände ein treten, bei denen die Leistung der Kondensations turbine und der Heizdampfverbrauch Minimalwerte einnehmen, liegt eine gewisse Proportionalität der Dampfmengen vor, so dass man vom Normalfall, also dem Betriebszustand, für den die Anlage aus gelegt ist, ausgehen kann und die Belastungen pro zentual verringert oder erhöht.
Anders liegen aber die Verhältnisse, wenn eine ungleichsinnige Lastverschiebung eintritt. So kann beispielsweise die Belastung der Kondensationstur bine zurückgehen bei gleichbleibendem oder sogar erhöhtem Dampfbedarf im Gegendrucknetz. Umge kehrt kann aber auch der Fall eintreten, dass bei steigender Belastung der Kondensationsturbine der Dampfbedarf im Gegendrucknetz gleich bleibt oder sogar absinkt. Für diese beiden Fälle gilt es nun, ein wirtschaftliches Arbeiten der Anlage sicherzu stellen.
Hier wirken sich nun die durch die Erfindung gegebenen Möglichkeiten aus. Nimmt man den Fall an, dass die Belastung der Kondensationsturbine ab solut oder relativ zur Belastung der Gegendruck turbine absinkt, so kann mehr und mehr eine Um schaltung des der Regenerativ-Vorwärmung dienen den Dampfbedarfes von den Entnahmen der Gegen druckturbine auf die Entnahmen der Kondensations- turbine durchgeführt werden.
Im Zustand der geringstmöglichen Belastung der Kondensationstur bine wird man sämtliche Entnahmeleitungen der Kondensationsturbine öffnen, während man die ent sprechenden Entnahmeleitungen der Gegendrucktur- bine schliesst.
Umgekehrt ist es für den Betriebszustand des Leistungsmaximums der Kondensationsturbine an gezeigt, sämtliche Entnahmen derselben zu sperren, so dass die gesamte Dampfmenge die Kondensations turbine bis zum Niederdruckteil und Abdampfstutzen völlig durchsetzt. Der Übergang von einem Betriebs zustand zum anderen sowie bestimmte Betriebszu stände überhaupt lassen sich durch entsprechende Aufteilung der Entnahmen aus der Kondensations turbine und der Gegendruckturbine in mehr oder weniger grossem Umfang von Fall zu Fall im Sinne einer hohen Wirtschaftlichkeit der Anlage einstellen.
Das Verhältnis der Frischdampfmenge zu der Dampfmenge, die durch den Zwischenüberhitzer geht, kann aus dem Wert der Radraumdrücke im Hochdruck- und Mitteldruckteil hergeleitet werden. Wenn man dieses Verhältnis beispielsweise durch zwei Manometer überwacht, kann man aus dem gewonnenen Differenzwert einen Steuerimpuls für die Entnahme ableiten. Auf diese Weise kann dann z.
B. die Umschaltung der Regenerativ-Vorwärmung vorgenommen werden, so dass dann bei fallender Belastung der Kondensationsturbine die Vorwärmer auf diese geschaltet werden. Wenn man noch eine weitere vor dem Entgaser liegende Vorwärmstufe zuschaltet, kann die aus der Gegendruckmaschine für den Entgasungsvorgang zu entnehmende Dampf menge weiter vermindert werden.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt ein Ausführungs beispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischer Dar stellung. Der Dampfbedarf der Anlage wird durch den Kessel 1 gedeckt, an den die Turbine 2, 3, 4 angeschlossen ist. Zwischen Hochdruckteil 2 und Mitteldruckteil 3 der Turbine ist der Zwischen- überhitzer 7 geschaltet. 8 ist das Wärmeverbrauchs- netz von im wesentlichen konstantem Druck. Es wird nicht unmittelbar mit Dampf aus der Gegen druckmaschine versorgt, sondern über einen Dampf umformer 9, jedoch ändert das an den Voraus setzungen der Erfindung nichts.
Man ist zu der Einschaltung eines Dampfumformers gezwungen, wenn das Kondensat des Heizdampfes verlorengehen oder verunreinigt werden würde. El ... E8 sind Vorwärmerstufen, von denen jedoch im. Zusammen hang mit der Erfindung nur die Stufen El<B>...</B> E4' interessieren.<B>10</B> ... 13 sind Entnahmeleitungen der Kondensationsturbine. Die Gegendruckturbine ist mit 14 bezeichnet.
Die Gegendruckturbine 14 ist vor dem Zwischenüberhitzer 7 an die Leitung 15 ange schlossen, die einerseits über den Zwischenüber- hitzer 7 zum Mitteldruckteil 3 der Turbine, ander seits zum Vorwärmer E2 führt. Diese Schaltung wird dadurch ergänzt, dass die Gegendruckturbine 14 mit ihren Entnahmeleitungen 16 und 17 auf die Entnahmeleitungen 12 und 13 der Kondensations turbine geschaltet ist. Die Entnahme über die Lei tungen 16 und 17 kann durch Ventile 18 und 19 abgesperrt werden.
Im Normalbetrieb sind die Ventile 18 und 19 offen, die Rückschlagorgane 20 und 21 in den Entnahmeleitungen 12 und 13 geschlossen. Die Vor wärmer E3 und E4 werden also durch Entnahme dampf aus der Gegendruckturbine 14 beheizt. Die für den Entgaser 22 benötigte Dampfmenge wird von der Gegendruckleitung 23 abgezweigt.
Sinkt jetzt die Belastung der Kondensationstur bine 2... 4, so wird durch öffnen des Ventils oder Schiebers 24 die Speisewassertemperatur im Vorwärmer E4' gesteigert, so dass der Entgaser 22 weniger Dampf aus der Gegendruckleitung 23 der Turbine 14 entnimmt.
Weiterhin werden die Ab sperrorgane 18, 19 geschlossen und somit die Vor wärmer E3, E4 auf die Kondensationsmaschine ge schaltet, die jetzt eine entsprechend grössere Dampf menge verarbeiten muss, so dass der Zwischenüber- hitzer 7 weiterhin im richtigen Verhältnis zur Frisch- dampfmenge durchströmt -wird und sich die bereits beschriebenen Vorteile für beide Maschinen ein stellen.
.Zur Steuerung ist noch zu sagen, dass die Tur bine 14 in üblicher Weise nach dem Gegendruck geregelt wird, wie es die Impulslinie 25 andeutet. Die Umschaltung der Entnahme kann von einem Differenzmanometer 26 abgeleitet werden, das die Radraumdrücke der Turbinenteile 2 und 3 über wacht.