DE141836C

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Publication number: DE141836C
Application number: DENDAT141836D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Klasse 56 έ.

Kraftmaschine.

Die Erfindung betrifft eine Kraftanlage, welche aus einer Wasserdampfturbine und einer Kaltdampfturbine besteht, und zwar werden die Betriebsdämpfe der letzteren Turbine mittels des Abdampfes der Wasserdampfturbine aus ■Kaltdampfflüssigkeiten (IVJT₃, SO₂, CO₂ oder dergl.) erzeugt.

Bei solchen Kraftanlagen sind die beiden Turbinen derart zu dimensionieren, daß bei normalen Belastungen der beiden Turbinen der gesamte Abdampf der Wasserdampfturbine zur Erzeugung von Kaltdämpfen bezw. zur Heizung der Kaltdampfturbine ausgenutzt wird, so daß also die beiden Turbinen und deren Verbrauch an Wasserdampf bezw. an Kaltdampf in einem bestimmten Verhältnisse zueinander stehen.

Sind nun die beiden Turbinen einer derartigen Kraftanlage nicht miteinander gekuppelt, so kann es vorkommen, daß das Verhältnis der Belastungen der beiden Turbinen und damit auch das Verhältnis des Verbrauches an Wasserdampf für die Wasserdampfturbine und an Kaltdampf für die Kaltdampfturbine verschieden wird gegenüber dem normalen Verhältnis. Es kann z. B. die Wasserdampfturbine zeitweise mehr als normal, die Kaltdampfturbine dagegen weniger als normalbelastet sein; auch kann der umgekehrte Fall eintreten, daß die Wasserdampfturbine weniger als normal, die Kaltdampfturbine dagegen zeitweise mehr als normal belastet ist. Da nun die Heizung der Kaltdampfturbine durch den Abdampf der Wasserdampfturbine geschieht, so wird im ersteren Falle mehr Abdampf aus der Wasserdampfturbine vorhanden sein·, als zur Heizung der Kaltdampfturbine nötig ist, während im zweiten Falle weniger Abdampf für die Heizung der Kaltdampfturbine zur Verfügung steht, als letztere benötigt. Im ersteren Falle würde dann ein Teil des Abdampfes motorisch unbenutzt abströmen, während im zweiten Falle außer dem Abdampf auch noch eine andere Wärmequelle, z. B. Frischdampf, zur Heizung der Kaltdampfturbine hinzugenommen werden müßte, so daß sich der Frischdampfverbrauch einer derartigen Anlage vergrößern würde. Auch sind bei derartigen Anlagen komplizierte Vorrichtungen für die Regelung des Wärmezuflusses zu dem Verdampfer der Kaltdampfturbine notwendig.

Diese Mißstände sollen gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch möglichst vermieden werden, daß die · Wasserdampfturbine mit der Kaltdampfturbine gekuppelt wird, so daß die Belastung beider Turbinen und damit auch deren Verbrauch an Wasserdampf für die Wasserdampfturbine und an Kaltdampf für die Kaltdampfturbine in einem konstanten Verhältnis zueinander stehen und Regelungsvorrichtungen für die Wärmezufuhr zum Verdampfer der Kaltdampfturbine fortfallen können.

Der Vorteil einer derartigen Kraftanlage mit zwei gekuppelten Turbinen (Wasserdampf bezw.

Kaltdampfturbine) in bezug auf den Dampfverbrauch gegenüber einer Anlage mit zwei ungekuppelten Turbinen geht aus den nachstehenden Zahlenbeispielen hervor.
In diesen Beispielen ist angenommen, daß ι PS-Stunde in der Wasserdampfturbine mit 7 kg Frischdampf, ι PS-Stunde in der Kaltdampfturbine mit 11 kg Abdampf aus der Wasserdampfturbine erzeugt werden kann, und

ίο zwar bei den verschiedenen Belastungen bezw. Füllungen der beiden Turbinen. Ferner ist angenommen, daß die normale Belastung der Wasserdampfturbine 50 PS, die der Kaltdampfturbine dagegen 32 PS ist.

Es können nun folgende Betriebsverhältnisse der Kraftanlagen eintreten:

1. Normale Belastung der Kraftanlage und der Turbine,

2. Überbelastung der Kraftanlage,
3. Unterbelastung der Kraftanlage.

Der Verbrauch der Kraftanlage an Frischdampf beträgt sodann im

Fall i. Normale Belastung der Kraftanlage und der Turbinen.

a) in einer Kraftanlage mit gekuppelten

Turbinen.

ι PS-Stunde in der Wasserdampfturbine wird erzeugt mit 7 kg Frischdampf,
50 PS-Stunden in der Wasserdampfturbine werden erzeugt mit 350 kg Frischdampf,

ι PS-Stunde in der Kaltdampfturbine wird erzeugt mit 11 kg Abdampf,

32 PS-Stunden in der Kaltdampfturbine werden erzeugt mit 350 kg Abdampf,

82 PS-Stunden in der Kraftanlage werden erzeugt mit 350 kg Frischdampf,

ι PS-Stunde in der Kraftanlage wird erzeugt mit 4,3 kg Frischdampf. '

b) In einer Kraftanlage mit ungekuppelten Turbinen.

Der Dampfverbrauch der Kraftanlage ist der gleiche wie in Fall 1 a, d. h. 4,3 kg-Stunden Frischdampf für 1 PS.

Fall 2. Unterbelastung der Kraftanlage, und zwar Unterbelastung beider Turbinen im normalen Verhältnis.

g₀ a) Kraftanlage mit gekuppelten

Turbinen.

ι PS-Stunde in der Wasserdampfturbine wird erzeugt mit 7 kg Frischdampf,

30 PS-Stunden in der Wasserdampfturbine werden erzeugt mit 210 kg Frischdampf,

ι PS-Stunde in der Kaltdampfturbine wird erzeugt mit 11 kg Abdampf,

19 PS-Stunden in der Kaltdampfturbine werden erzeugt mit 210 kg Abdampf.
49 PS-Stunden in der Kraftanlage werden erzeugt mit 21 ο kg Frischdampf,

ι PS - Stunde in der Kraftanlage wird erzeugt mit 4,3 kg Frischdampf.

b) Kraftanlage mit ungekuppelten Turbinen.

Der Dampfverbrauch ist der gleiche wie in Fall 2a.

Fall 3. Überbelastung der Kraftanlage, und zwar sei angenommen, daß die Kraftanlage insgesamt mit 110PS belastet sei, und daß in der Kraftanlage mit ungekuppelten Turbinen 80 PS in der Wasserdampfturbine und 30 PS in der Kaltdampfturbine zu leisten seien.

Alsdann ist der Frischdampfverbrauch

a) in einer Kraftanlage mit gekuppelten Turbinen, bei welcher die von den beiden Turbinen zu erzeugenden Kräfte infolge der Kupplung in konstantem Verhältnis stehen.

ι PS-Stunde in der Wasserdampfturbine wird erzeugt mit 7 kg Frischdampf,

68 PS-Stunden in der Wasserdampfturbine werden erzeugt mit 476 kg Frischdampf,

ι PS-Stunde in der Kaltdampfturbine wird erzeugt mit 11 kg Abdampf,

43 ,PS-Stunden in der Kaltdampfturbine werden erzeugt mit 473 kg Abdampf,

111 PS-Stunden in der Kraftanlage werden erzeugt mit 476 kg Frischdampf,

ι PS-Stunde in der Kraftanlage wird erzeugt mit 4,3 kg Frischdampf. '

b) in einer Kraftanlage mit " ungekuppelten Turbinen, bei welcher die Gesamtbelastung der Anlage 110 PS ist, wovon die Wasserdampfturbine 80 PS, die Kaltdampfturbine dagegen 30 PS zu leisten hat.

ι PS-Stunde in der Wasserdampfturbine verbraucht 7 kg Frischdampf,

80 PS-Stunden in der Wasserdampfturbine verbrauchen 560 kg Frischdampf,

ι PS-Stunde in der Kaltdampfturbine verbraucht 11 kg Abdampf,

30 PS-Stunden in der Kaltdampfturbine verbrauchen 330 kg Abdampf,

110 PS-Stunden in der Kraftanlage werden erzeugt mit 560 kg Frischdampf,

ι PS-Stunde in der Kraftanlage wird erzeugt mit 5 kg Frischdampf.

Fall 4.· Überbelästung der Kraftanlage, und zwar sei angenommen, daß die Kraftanlage insgesamt mit 110 PS belastet wird, und daß in der Kraftanlage mit ungekuppelten Turbinen 30 PS in der Wasserdampfturbine, 80 PS in der Kaltdampfturbine zu leisten seien. Alsdann ist der Frischdampfverbrauch

a) in einer Kr aft an a η lage mit gekuppelten Turbinen, bei welcher die von den beiden Turbinen zu erzeugenden Kräfte infolge der Kupplung in konstantem Verhältnis zueinander stehen, wie in dem Fall 3 a.

b) in einer Kraftanlage mit ungekuppelten Turbinen, bei welcher die Ge-

samtbelastung der Anlage iioPS ist, wovon die Wasserdampfturbine 30 PS, die Kaltdampfturbine dagegen 80 PS zu leisten hat.

1 PS-Stunde in der Wasserdampfturbine verbraucht 7 kg Frischdampf,

30 PS-Stunden in der Wasserdampfturbine verbrauchen 210 kg Frischdampf,

ι PS-Stunde in der Kaltdampfturbine verbraucht 11 kg Frischdampf,

80 PS-Stunden in der Kaltdampfturbine verbrauchen 880 kg Frischdampf.

110 PS-Stunden in der Kraftanlage werden erzeugt mit 880 kg Wasserdampf, und zwar werden hiervon 210 kg pro Stunde in der Wasserdampfturbine verbraucht, während 880 — 210 kg = 670 kg Wasserdampf zur Heizung der Kaltdampfturbine außer dem Abdampf der Wasserdampfturbine nötig ist. Der Dampfverbrauch der Anlage für 1 PS-Stunde ist daher 880 : 110 = 8 kg-Stunden gegenüber 4,3 kg-Stunden im Falle 4a.

In den vorstehenden Zahlenbeispielen ist der Einfachheit wegen angenommen, daß der DampfVerbrauch jeder der beiden Dampfturbinen für die erzeugte Krafteinheit bei allen Belastungen konstant bleibe; in Wirklichkeit erhöht sich der Dampfverbrauch für die erzeugte Krafteinheit bei abnehmender Belastung.

Eine Kraftanlage gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt.

Gespannter Wasserdampf strömt durch Rohr 1 in die Wasserdamplturbine A ein, expandiert

in derselben unter Arbeitsleistung und strömt durch Rohr 2 in den Verdampfer B, in wel- 35 chem der Abdampf seine Wärme an die in den Röhren befindliche KaltdampfflUssigkeit (N H_z, SO₂, CO₂) o. dergl. abgibt. Der Abdampf wird an den Röhren kondensiert und strömt durch das Rohr 3 ins Freie oder zu 40 einer Luftpumpe. Die im Verdampfer B erzeugten Kaltdämpfe können direkt zur Kaltdampfturbine D strömen oder sie werden zuerst durch Rohr 4 in einen Überhitzer C, in welchem sie mittels Wasserdampf, Feuerungs- 45 gasen o. dergl. überhitzt werden, geleitet und gehen sodann erst durch das Rohr 5 zur Kaltdampfturbine D, welche mit der den Abdampf liefernden Wasserdampfturbine A direkt oder indirekt gekuppelt ist. Die Kaltdämpfe expan- 50 dieren in der Kaltdampfturbine D bis auf Kondensatorspannung und strömen sodann durch das Rohr 6 in den Kondensator E, in welchem sie mittels Kühlwasser verflüssigt werden. Die verflüssigten Kaltdämpfe strömen einer Speise- 55 pumpe F zu und werden von dieser in den Verdampfer A zur erneuten Verdampfung zurückgeführt.

Claims

Patent-Anspruch :

Kraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wasserdampfturbine mit einer Kaltdampfturbine gekuppelt ist, deren Betriebsdampf in einem Verdampfer beliebiger Art durch den Abdampf der ersten Turbine 6g erzeugt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.