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Wärmekraftanlage Im Hauptpatent ist eine Wärmekraftanlage mit kombiniertem
Gas-Dampf-Prozeß beschrieben. Dabei wird von einer Dampfkraftanla:;e ausgegangen,
die eine umfangreiche Regenerativvorwärmung aufweist. Im Dampferzeuger wird
im Anschluß an die regenerative ßndvorwärmung die zur Dampferzeugung nicht verwertbare
Rauchgaswärmemenge
zur Vorwärmung der verdichteten Verbrennungsluft
in einen Vorwärmer für die Verbrennungsluft der Gasturbine überführt. Die hier nicht
mehr verwertbare Restwärme wird daran anschließend dann zur Vorwärmung des Speisewasserstromes
in einem zwischen Hochdruck- und Niederdruck-Regenerativ-Speisewasservorwärmern
geschalteten rauchgasbeheizten Speisewasservorwärmer genutzt. _.
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Dieser Nachschalt-Economiser soll den Abgasen des Dampferzeugers so
viel Wärme entziehen, daß die Abgastemperatur so weit wie möglich abgesenkt wird.
Auf je niedrigere Temperaturen man die Rauchgase abzukühlen versucht, umso größer
muß die Wärmeübertragungsfläche werden, sodaß der Nachschalt-Eco eine große Heizfläche
darstellt. Ein solcher Vorwärmer wird aber bei derartig großen Abmessungen besonders
kostspielig, wenn er für den vollen Kesseldruck dimensioniert werden muß.
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Die Erfindung ermöglicht die Verwendung eines mit großen Wärmeaustauschflächen
versehenen rauchgasbeheizten Speisewasservorwärmers billigerer Bauart. Weiterhin
gestattet die Erfindung die Wirtschaftlichkeit der Förderung des Kondensats, welches
in einem dem Speisewasservorwärmer nachgeschalteten Hochdruckvorwärmer anfällt.
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Die Erfindung besteht darin, daß der rauchgasbeheizte Speisewasservorwärmer
mit einem wesentlich niedrigeren Druck betrieben wird als der eigentliche Kesseldruck
beträgt. So kann der Eco mit einem Druck von beispielsweise nur 40 bis 50 atü
betrieben
werden, während der eigentliche Kessel für einen Dampf au strittszustand von 180
atü bei 530°C ausgelegt ist. Außer dem rauchgasbeheizten Speisewasservorwärmer kann
auch zumindest die unmittelbar folgende dampfbeheizte Renenerativstufe mit diesem
heraböesetzten Druck betrieben werden. Die Hauptspeisepumpe kann in eine Vorpumpe
und eine Hauptpumpe unterteilt werden, wobei die Vorpumpe das Speisewasser auf den
Druckwert von beispielsweise 40 atü fördert, während die Hauptpumpe eine Druckerhöhung
von 40 auf beispielsweise 230 atü bewerkstelligt. Die beiden Pumpen können von einem
gemeinsamen iüotor angetrieben werden, wobei z.B. die Vorpumue auf der einen und
die Hauptpumpe-auf der anderen Seite des Motors, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
einer drehzahlveränderlichen Kupplung, z.B. nach Art einer Voith-Kupplung, angeschlossen
ist. Der rauchgasbeheizte Vorwärmer und eine oder iuehrere dahinterliegende Regenerativstufen
kö£lneri dann mit einem Konzessionsdruck von 50 atü ausgestaltet werden und stellen
sich dadurch wesentlich billiger. Die Kondensatrückförderpumpe aus den obersten
Regenerativstufen benötigt nur eine Förderhöhe von höchstens 10 at und kann dementsprechend
als kleines Aggregat mit gutem Wirkungsgrad ausgebildet sein.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erl@iutert werden.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Lrfitidung wesentlichen
Teilen in stark vereinfachter Darstellung eines Wärmescrialtbildes. Die Darstellung
ist in
weitgehender Übereinstimmung mit der Zeichnung des Haupt-.
patentes ausgeführt,-wobei für gleiche oder einander entsprechende Teile gleiche
Bezugszeichen verwendet worden sind.
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Die Dampfkraftanlage ist in Gestalt eines Durchlaufkessels mit Kraftmaschine
in Blockschaltung ausgebildet und arbeitet als hochwertige Anlage mit Zwischenüberhitzung
und sowohl niederdruckseitiger als auch hochdruckseitiger R egenerativ-Speisewasservorwärmung.
Anden Kessel 1 mit dem Überhitzer 2 -ist die Dampfkraftmaschine angeschlossen. Mit
3 ist der Hochdruckteil, mit 4 der Mitteldruck- und mit 5 der Niederdruckteil der
Dampfturbine bezeichnet.. Zwischen Hochdruckteil 3 und Mitteldruckteil 4 befindet
sich ein Zwischenüberhitzer 6. Aus dem Turbinenkondensator 7 fördert die Kondensatpumpe
8 das Speisewasser in die mehrstufige Niederdruck Regenerativvorwärmanlage 9, welcher
der Speisewasserbehälter 10 nackigeschaltet ist. Mit 12 ist eine mehrstufige Hochdruck-Regenerativvorwärmung
bezeichnet. Im Dampferzeuger können verschiedene Brennstoffarten von fester., flüssiger
oder gasförmiger Beschaffenheit für sich allein oder zusammen wahlweise verfeuert
werden: Die Gasturbinenanlage arbeitet nach dem Verfahren des offenen Gleichdruckprozesses,
wobei gegebenenfalls eine Zwischenkühlung der verdichteten Verbrennungsluft stattfindet
und auch gegebenenfalls eine Zwischenbrennkammer oder deren mehr eingeschaltet sein
können.-Der Verdichter 13 für die anzusaugende
Verbrennungsluft
fördert diese in die Brennkammer 14, welcher gleichzeitig über die Zufuhr 15 ein
Brennstoff geeigneter Form zugeleitet wird. Die Gasturbine ist mit 16 bezeichnet,
wobei es durchaus möglich ist, an Stelle einer einzigen Gasturbine auch deren mehr
zu verwenden.
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Das noch-sauerstoffhaltige Verbrennungsabgas der Gasturbine 16 mit
beispielsweise 18 % Sauerstoffgehalt dient als zusätzliche oder gegebenenfalls alleinige
Verbrennungsluft für die im Dampferzeuger zu verfeuernden Brennstoffe. Von der Gasturbine
16 gelangen die Verbrennungsabgase auf dem Weg 17 zur Feuerung des Kessels 1. Nit
18 ist eine Bypaßleitung mit verstellbarer Klappe 19-bezeichnet, die der Regelung
dient und zunächst für die Wirkungsweise der Anlage nicht näher interessant ist.
Die im Kessel nicht zur Dampferzeugung im Anschluß an die regenerative Speisewasservorwärmung
austauschbare Rauchgas-wärme wira bei geeigneter Temperatur zu einem Vorwärmer
20 für die Verurenuungsluft der Gasturbinenanlage überführt.
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i)ie dann nieL- nicht weiter austauschbare Wärme gelangt schließlich
auf dem Jege 21 zu dem rauchgasbeheizten ipeise@vasservorW.irmer 22, der zwischen
Niederdruck- und fiochdruck-Regenerativsystem des Dampferzeugers angeordnet ist,und
welcher
vom vollen Speisewasserstrom beaufschlagt wird.
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Während bei der im Hauptpatent beispielshaft dargestellten Anlage
die Speisewasserpumpe zwischen Speisewasserbehälter 10 und' rauchäasbeheiztem Vorwärmer
'2 angeordnet ist und dieser dort dann einem Speisewasserdruck von etwa 230 atü
ausgesetzt ist, wird erfindungsgemäß der rauchgasbeheizte Speisewasservorwärmer
22 auf eine Druckstufe gelegt, die sich in ihrem Druckwert zwischen Nieder- und
Hochdruckteil befindet. Dementsprechend wird durch den Motor 31 eine Speisewasser-Vorpumpe
32 angetrieben, die eine Druckerhöhung des Speisewassers von etwa 2 atü auf 40 atü
bewirkt. Daher braucht-der Vorwärmer 22 nur für einen Konzessionsdruck von 50 atü
ausgelegt werden.
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:dei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist weiterhin auch der
najhfolgende, der Hochdruck-Aege#nerativvorwärmung 12 angehörende Vorwärmer 33 für
diesen mittleren Druck des Kesselspeisewassers bemessen. Die Hauptäpeiseviasserpumpe
34 liegt erst hinter einem oder mehreren derartigen, dem rauchgasbeheizten Vorwärmer
22 nachgeschalteten dampfbeheizten Vorwärmern. Die Hauptkesselspeisepumpe 34 kann
über eine geeignete drehzahlveränderliche Kupplung, z.D. eine Voith-Kupplung 35,
angetrieben werden.
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hei der in Figur 1 dargestellten .Anlage muß das aus den dampfbeheizten
Hochdruekregenerativstufen anfallende Kondensat
mit einer besonderen
Pumpe auf den vollen Speisewasserdruck des Hochdruckkreislaufes gefördert werden,
was nur mit einem geringen Wirkungsgrad möglich ist. Demgegenüber gelingt es bei
der Anlage nach Figur 2, die Pumpenanordnung zu verbessern, ohne daB die Temperaturdifferenz
für den dampfbeheizten Vorwärmer verschlechtert wird.
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Nicht nur der rauchgaabeheizte Vorwärmer 22, sondern auch die nachgeschaltete
dampfbeheizte Vorwärmstuf e 33 und gegebenenfalls weitere Regenerativvorwärmstufen
können mit einem Konzessionsdruck von 50 atü ausgeführt werden und stellen sich
dadurch wesentlich billiger. Die gondensatrückförderpumpe 36 aus den obersten Regenerativstufen
braucht nur für eine geringe Förderhöhe von höchstens 10 at bemessen zu werden und
ergibt dadurch ein kleines Aggregat mit gutem Wirkungsgrad.