CH636674A5 - Geschlossener heizwasserkreislauf, insbesondere zur nutzung der abwaerme eines abhitzekessels, mit einer druckregeleinrichtung. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen geschlossenen Heizwasserkreislauf nach dem Oberbetriff des Patentanspruchs 1.

Bei Dampferzeugern, die mit Abhitze, z.B. mit den Abgasen einer Gasturbine, geheizt werden, ist die Abgastemperatur am Kaminaustritt oft noch so hoch, dass der Einbau eines nachgeschalteten Wärmetauschers, mit dem z.B. Heiss-wasser erzeugt werden kann, wirtschaftlich ist. Das in einem solchen Wärmetauscher erzeugte Heizwasser wird in einem geschlossenen Kreislauf umgewälzt, der noch mindestens einen weiteren Wärmetauscher aufweist, der zum Erwärmen verschiedener Medien, insbesondere Wasser, wie Kondensat, Wasser für Heiz- und Fernwärmeanlagen usw., aber auch z.B. für Luft, verwendet werden kann. Das Heizwasser bildet also einen geschlossenen Zwischenkreislauf zwischen dem Abgaskamin und dem für die erwähnten Zwecke zu erwärmenden Medium.

Dieser Zwischenkreislauf muss unter Druck stehen, um die Verdampfung des Wassers zu vermeiden. Mit Rücksicht auf die begrenzte Festigkeit der wasserleitenden Teile des Heizwasserkreislaufs, d.h., der Rohre und Wärmetauscher, darf dieser Druck im Zwischenkreislauf eine gewisse Grösse nicht überschreiten. Zu diesem Zweck ist eine Druckregeleinrichtung vorzusehen, die diesen Druck begrenzt und ihn in einem gewissen Bereich regelt.

Der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 definierten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Lösung für die Regelung des Druckes im Zwischenkreislauf zu finden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser stellen dar:

Fig. 1 das Schema eines kombinierten Gas/Dampfturbinenkraftwerks mit einem geschlossenen Heizwasserkreislauf gemäss der Erfindung, und

Fig. 2 das Schema des erfindungsgemässen Heizwasserkreislaufes allein mit einer Variante der Druckregeleinrichtung.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Gasturbogenerator mit Verdichter 2, Brennkammer 3, Gasturbine 4 und Generator 5.

Die heissen Abgase der Gasturbine strömen in einen Abhitzekamin 6, in dem die Heizfläche eines Dampfkessels 7 liegen. Der darin erzeugte Dampf dient zum Antrieb eines Dampfturbogenerators 8 mit einer Dampfturbine 9, einem Generator 10 und einem Kondensator 11. Eine Kondensatpumpe 12 fördert das Kondensat in einen Speisewasserbehälter 13, in dem es entgast und durch eine Speisewasserpumpe 14 wieder in den Kessel 7 gefördert wird.

Die nach dem Kessel 7 in den Abgasen noch vorhandene Restwärme wird in einem Wärmetauscher 15 zur Erwärmung von Wasser in einem Zwischenkreislauf ausgenutzt, der in einem oder mehreren Wärmetauschern 16 seine Wärme an irgendeinen Heisswasserverbraucher 17 der eingangs geannten Art abgibt, wobei 17 in Fig. 1 lediglich den Teil des Leitungssystems des Heisswasserverbrauchers im Bereich des Wärmetauschers 16 bezeichnet. Zur Aufrechterhaltung des Kreislaufes dient eine Umwälzpumpe 18.

Um die Volumenausdehnung bzw. das praktisch inkom-pressible Verhalten des Wassers im Zwischenkreislauf zu kompensieren, ist in ihm ein Gasdruckausdehnungsgefäss 19 vorgesehen. Es ist so dimensioniert, dass es innerhalb eines gewissen Schwankungsbereiches Druck- und Volumenänderungen des Heizwassers allein aufnimmt und die Stabilität der Druckregelung gewährleistet, während zum Ausgleich grösserer Änderungen ein Zulaufventil 20 und ein Ablassventil 21 vorgesehen sind. Weitere Elemente zur Regelung des Druckes im Zwischenkreislauf sind eine Druckmesseinrichtung 22 und ein Regler 23, der durch auf Stellorgane der Ventile 21 und 22 gegebene Impulse dafür sorgt, dass eine in der Druckmesseinrichtung 22 eingestellte Grösse des Kreislaufdruckes nicht überschritten wird. Zur Stabilisierung dieser Regelung dienst, wie oben erwähnt, das Ausdehnungs-gefäss 19, das die Kompressibilität des Zwischenkreislaufes erhöht und dafür sorgt, dass ein gewisser Druckzuwachs zunächst von ihm aufgenommen wird, bevor ein Regeleingriff durch den Regler 23 erfolgt.

Wenn der Druck im Kreislauf sinkt, so veranlasst die Regelung, dass das Zulaufventil 20 geöffnet und Wasser in den Kreislauf gepumpt wird. Dieses Zusatzwasser wird aus der Leitung 24 im Kesselkreislauf entnommen und durch eine Leitung 25 in den Heizwasserkreislauf gedrückt. Die Entnahme erfolgt hinter der Speisewasserpumpe 14, wo es bereits entgast ist und auch der Druck genügend hoch, d.h., höher als im Heizwasserkreislauf, ist.

Wenn der Druck im Kreislauf steigt, so bewirkt die Regelung ein Öffnen des Ablassventils 21. Das ausfliessende Wasser strömt über die Leitung 26 in die Kondensatleitung 27 vor dem Speisewasserbehälter 13. Das Ablasswasser könnte natürlich auch direkt in den Dom des Speisewasserbehälters 13 geleitet werden, wo die Entgasung stattfindet.

Die Übertragung der Steuersignale vom Regler 23 an die Stellorgane der Ventile 20 und 21 erfolgt über die Signalleitungen 28 und 29.

Fig. 2 stellt einen Heizwasserkreislauf, isoliert von der kombinierten Gas/Dampfturboanlage, dar, mit zwei Wärmetauschern 30 und 31 für die Wärmeabgabe, wobei der Wärmetauscher 30 z.B. für die Speisewasservorwärmung und der Wärmetauscher 31 zur Heisswasserbereitung vorgesehen ist. Soweit die Elemente gleich ausgeführt sind wie bei der Variante nach Fig. 1, sind ihnen auch die gleichen Bezugszahlen zugeordnet. Es handelt sich dabei im wesentlichen nur um den Wärmetauscher 15 und das Gasdruckausdehnungsgefäss 19. Abweichend von der Ausführung nach Fig. 1 sind hier zwei Umwälzpumpen 32 und 33 vorhanden sowie je zwei Regelventile 34 und 35 bzw. 36 und 37 für den Zulauf und den Ablass. Dabei ist jeweils das eine der beiden Regelventile kleiner als das andere. Es wird bei einem Regeleingriff zuerst

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geöffnet, erst bei einer grösseren Abweichung erfolgt das Öffnen des jeweils grösseren Regel ventils. Auf diese Weise ist eine feinfühligere Regelung möglich. Das Ablasswasser wird hier in einen Kaltkondensatbehälter 38 geleitet, der Zusatzwasser für den Kesselkreislauf enthält.

Die Druckmesseinrichtung und der Regler sind hier in einem gemeinsamen Regelgerät 39 vereinigt, von dem aus die Signalleitungen 40 und 41 zu den Stellorganen für die Zulauf-und Ablassventile führen. Ein weiterer Regler 42 wirkt über eine Signalleitung 43 auf ein Drei wegventil 44, mit dem der

Heiz wasserkreislauf durch eine Bypassleitung 45 um den Wärmetauscher 31 herum kurzgeschlossen werden kann, um dessen Überhitzung zu vermeiden. Eine gleichartige Bypass-schaltung ist auch für den zweiten Wärmetauscher 30 vorge-5 sehen. Die zu diesen beiden Bypassschaltungen gehörigen Temperaturmess- und Regeleinrichtungen sind mit 46 und 47 bezeichnet, 48 und 49 bezeichnen das Dreiwegventil bzw. die Bypassleitung für den Wärmetauscher 30. Den Anschluss an den Kesselkreislauf stellen die beiden von zwei Speisewasser-lo pumpen herkommenden Leitungen 50 und 51 dar.

B

2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

636674 PATENTANSPRÜCHE

1. Geschlossener Heizwasserkreislauf, insbesondere zur Nutzung der Abwärme eines Abhitzekessels, mit einer Druckregeleinrichtung zur Regelung des Kreislaufdruckes, einem Wärmetauscher zur Aufnahme von Abgaswärme und mindestens einem Wärmetauscher zur Abgabe der Heizwasserwärme an ein zu erwärmendes Medium, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinrichtung eine Druckmesseinrichtung (22), einen mit dieser Druckmesseinrichtung zusammenwirkenden Regler (23), mindestens je ein Zulaufventil (20) und ein Ablassventil (21) zur Zuführung von Wasser in den Kreislauf bzw. zur Entnahme von Wasser aus demselben, vom Regler (23) gesteuerte Stellorgane zur Betätigung des Zulaufventils (20) und des Ablassventils (21) sowie ein Gas-druckausdehnungsgefäss (19) aufweist.

2. Geschlossener Heizwasserkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl für den Zulauf als auch für den Ablass je zwei verschieden grosse Regelventile (34,35 bzw. 36,37) vorgesehen sind, wobei jeweils das kleinere der beiden Regelventile (34; 36) dazu bestimmt ist, zuerst geöffnet zu werden, um eine feinfühligere Regelung zu erhalten.