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Dampfkraftanlage mit ungesteuerter Entnahme Die Erfindung bezieht
sich auf eine Dampfkraftanlage, bei der ein Dampfnetz von gegenüber dem Frischdampfdruck
niedrigerem Druck aus einer oder mehreren Entnahmen von Kraftmaschinen, insbesondere
Turbinen, gespeist wird.
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Es sind Anlagen bekannt, bei denen aus einer ungesteuerten Anzapfung
ein Dampfnetz versorgt wird, welches durch besondere Maßnahmen einen im wesentlichen
gleichbleibenden Dampfdruck erhält. Bei Belastungsschwankungen wirkt sich eine urgesteuerte
Entnahme dahin gehend aus, daß für das zu versorgende Dampfnetz mit der Belastung
ein unterschiedlicher Druck zur Verfügung steht. Man hat daher von sogenannten wandernden
Anzapfungen Gebrauch gemacht, indem man bei Druckabsenkung eine Umschaltung des
zu versorgenden Dampfnetzes auf die nächsthöhere Anzapfung vorgenommen hat. Von
einer solchen Maßnahme kann im übrigen auch dann Gebrauch gemacht werden, wenn zwar
mit gleichbleibender Kraftmaschinenbelastung zu rechnen ist, aber von Fall zu Fall
ein anderer Entnahmedruck gewünscht wird. Durch Umschaltung auf eine nächsthöhere
Anzapfung kann dann in Verbindung mit Reduzierventilen der Druck in dem Dampfnetz
den geforderten Werten angepaßt werden.
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Aus wirtschaftlichen Gründen wird im allgemeinen die Anzahl der Anzapfungen
an einer Turbine beschränkt, so daß wandernde Entnahmen nur eine grobstufige Anpassung
an den Solldruck bieten. Große Reduzierverluste sind dabei also unvermeidlich.
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Diese Schwierigkeiten werden durch die Erfindung beseitigt. Das erfinderische
Neue besteht darin, daß zur Versorgung des Dampfnetzes eine Hintereinanderschaltung
von zwei oder mehr Reduzier-Ejektorventilen vorgesehen ist. Reduzier-Ejektorventile
sind an sich bekannt. Hierbei wird die Reduzierenergie benutzt, um in einem nachgeschalteten
Ejektor Dampf niedrigen Druckes auf eine höhere Druckstufe zu pumpen. Unter Ausnutzung
dieses Prinzips sieht die Erfindung also eine Hintereinanderschaltung solcherVentile
vor, um auf diese Weise die Nachteile der Grobstufigkeit der Wanderentnahmen zu
vermindern, indem die Reduzierenergie zum Pumpen herangezogen wird, so daß ein allmählicher
Übergang auf die Stufe höheren Druckes erfolgt und der Dampf in wirtschaftlichem
Sinne weitgehend zur Arbeitsleistung in der Turbine ausgenutzt wird. Somit gelingt
es, mit einem beachtlichen Leistungsgewinn einen gewünschten Dampfdruck im Dampfnetz
zu erzielen.
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Es sei noch erwähnt, daß es an sich auch möglich wäre, zur Versorgung
eines Betriebsdampfnetzes aus urgesteuerten Entnahmen diese von vornherein auf eine
so hohe Druckstufe zu legen, daß auch bei starken Belastungsschwankungen der Turbine
immer noch der zur Verfügung stehende Drucke über dem geforderten Dampfdruck des
Dampfnetzes liegt. Eine solche Betriebsweise wäre aber mit hohen Reduzierverlusten
verbunden, vor allem dann, wenn der Hauptdampfdurchsatz der Turbine stark schwankt.
Nur in den Grenzfällen, bei denen der Druck so stark absinkt, daß er praktisch mit
dem geforderten Dampfdruckwert im Dampfnetz übereinstimmt, wäre eine derartige Arbeitsweise
wirtschaftlich vertretbar, denn nur dann verschwinden die Reduzierverluste; dies
stellt aber nur einen selten zustande kommenden Betriebsfall dar.
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Es sei weiterhin noch erwähnt, daß es an sich bereits bekannt ist,
bei Dampfkraftanlagen zwei Strahlsauger hintereinander anzuordnen. Bei dieser bekannten
Anordnung handelt es sich aber darum, zur Abwärmeverwertung des Abdampfes von Dampfkraftmaschinen
für Heizungsanlagen vor und hinter dieser Heizungsanlage je einen Strahlsauger anzubringen.
Dabei wird der erste Strahlsauger, der mit Dampf betrieben wird, unmittelbar hinter
der Dampfkraftmaschine angeordnet, während der zweite Strahlsauger ein Wasserstrahlsauger
am Ausgang des Heizsystems ist. Durch wechselseitigen oder gleichzeitigen Betrieb
der beiden Strahlsauger soll die Wirkung der Heizungsanlage von Fall zu Fall mehr
oder weniger intensiviert werden. Dabei spielt der Druck des Dampfes in der Heizungsanlage
keine Rolle, vielmehr interessieren lediglich Dampfdurchsatz und Temperatur des
Dampfes. Weiterhin spielt sich dieser Abwärmeverwertungsvorgang einzig und allein
hinter dem Dampfauslaß der Dampfkraftmaschine ab.
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Demgegenüber liegen der Erfindung andere Aufgaben zugrunde. Hier geht
es darum, nicht am Abdampfstutzen der Dampfturbine, sondern an Anzapfstellen der
Dampfturbine Dampf zu entnehmen und
dabei aus ungesteuerten Entnahmen
trotz starker Belastungsschwankungen der Turbine ein Betriebsdampfnetz mit Dampf
gleichbleibenden Druckes zu versorgen.
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Die Erfindung ermöglicht eine hohe Wirtschaftlichkeit einer Dampfkraftanlage,
denn die Expansion des Dampfes innerhalb der Turbine erfolgt bis zu einem Druck,
der niedriger liegt als der Solldruck des Entnahmenetzes, wodurch also die erzielbare
Leistung erhöht wird. Durch die Weiterströmung zu den niedrigen Entnahmestellen
erhöht sich der Druck an den darüber liegenden, wodurch die Anzapfmöglichkeit erweitert
wird. Die Ejektorwirkung wird dadurch verbessert, daß sich bei Hintereinanderschalten
zweier Ejektoren der ideale Zwischendruck im Sinne einer optimalen Wirkungsweise
beider, Strahler bei den gegebenen Verhältnissen einstellt.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die
Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen
in vereinfachter schematischer Darstellung.
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Die Turbinen 1 und 2 arbeiten als Gegendruckturbinen auf ein Dampfnetz
3. Naturgemäß wäre es auch möglich, Kondensationsturbinen zu verwenden für den Fall,
daß ein Betriebsdampfnetz 3 nicht erforderlich ist. Die beiden Turbinen werden von
einem Frischdampfnetz 4 gespeist. Es geht nun darum, ein Betriebsdampfnetz 5 von
vorgeschriebenem Dampfdruckwert aus ungesteuerten Entnahmen der Turbinen 1 und 2
oder einer derselben allein zu versorgen.
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Die Turbinen sind mit zwei oder mehr Anzapfungen ausgerüstet, welche
der Versorgung .des Betriebsdampfnetzes 5 dienen. Der Druck an den Entnahmestellen
ist von der Dampfabnahme des Betriebsdampfnetzes 3 abhängig.
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Fällt derAnzapfdruck an der niedrigsten Entnahmestelle unter Solldruck,
so öffnet das Reduzierventil der höheren Entnahmestelle, und durch den nachgeschalteten
Ejektor wird eine Pumpwirkung derart erreicht, daß die Dampfversorgung des ersten
Betriebsdampfnetzes 5 teilweise auch aus der unteren Entnahmestelle erfolgt, obwohl
der Anzapfdruck dort niedriger liegt. Die einzelnen Reduzier-Ejektorventile sind
mit 6 bis 10 bezeichnet, wobei an der Turbine 1 die beiden Ventile 6 und 7 und an
der Turbine 2 die drei Ventile 8, 9 und 10 hintereinander geschaltet sind.
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Umgekehrt kann in gleicher Weise das Frischdampfreduzierventil bei
weiterem Druckabfall öffnen und durch die Pumpwirkung des nachgeschalteten Ejektordampfes
aus allen Anzapfstellen zur Versorgung des Betriehsdampfnetzes5 mit herangezogen
werden. Bei der Turbine 2 ist die niedrigste Entnahmestelle so angeordnet, daß durch
die Pumpwirkung des nachgeschalteten Ejektors auch Abdampf, also solcher, der das
Betriebsdampfnetz 3 speist, hochgepumpt werden kann.
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Während bei einer Wanderentnahme bei der Umschaltung auf die nächsthöhere
Anzapfung die gesamte Dampfmenge aus dieser angezapft wird, bietet die Erfindung
den Vorteil, daß die niedriger liegenden Anzapfstellen an der Dampfversorgung weiterhin
teilhaben. Durch die Weiterströmung des Entnahmedampfes zu den niedriger liegenden
Anzapfstellen innerhalb der Turbine wird andererseits der Druck an den oberen Anzapfstellen
erhöht. Der Anzapfdampf wird in der Turbine weiter ausgenutzt, während selbst bei
niedrigem Wirkungsgrad des Ejektors ein nicht unwesentlicher Leistungsgewinn entsteht.
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Die Ejektorwirkung wird dadurch verbessert, daß sich bei Hintereinanderschalten
zweier oder mehr Ejektoren der ideale Zwischendruck im Sinne einer optimalen Wirkungsweise
beider Strahler bei den gegegebenen Verhältnissen einstellt.
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Die Schaltung ist für jede Turbinenart anwendbar. Die erreichbare
Leistung ist um so größer, je feinstufiger die Anzapfungen gewählt werden können.