DE1426905A1

DE1426905A1 - Arrangement of a steam power plant

Info

Publication number: DE1426905A1
Application number: DE19631426905
Authority: DE
Inventors: Marguerre Dr-Ing E H Fritz
Original assignee: MARGUERRE DR ING FERDINAND; MARGUERRE DR ING KARL FRIEDRIC
Current assignee: MARGUERRE DR ING FERDINAND; MARGUERRE DR ING KARL FRIEDRIC
Priority date: 1963-11-27
Filing date: 1963-11-27
Publication date: 1969-02-20

Description

"Anordnung einer:Dampfkraftanla8e" Gegenstand de-s Hauptpatentes ist eine Anordnung einer Dampfkraftanlage mit einer Dampfturbine, mit einem Regenerativsystem und einer Anzapfung zur Versorgung eines Warmwasser-Heizungssystems über einen im Umwälzverfahren betriebenen, zur Zeit verminderten Kraftbedarfs aufzuladenden Warmwasserspeicher, dem zur Spitzenzeit des L'raftbedarfs unter Verminderung bzw. Aufhebung der Entnahme aus der Turbine zur Versorgung des Warmwasser-Heizungssystems, Heißwasser entnehmbar ist."Arrangement of a: Dampfkraftanla8e" is the subject of the main patent an arrangement of a steam power plant with a steam turbine, with a regenerative system and a tap to supply a hot water heating system via an im Hot water storage tank operated by a circulation process, currently with reduced power requirement, that at the peak of the power requirement with a reduction or cancellation of the withdrawal hot water can be taken from the turbine to supply the hot water heating system is.

Gemäß der Erfindung des Hauptpatentes ist eine Kombination des Warmwasserspeichers mit weiteren an sich bekannten Speichersystemen (Speisewasserspeicherung, Entspannung von Speicherwasser zur Dampferzeugung, vorgesehen, die eine prinzipiell nicht beschränkte Erhöhung der Leistungsabgabe über die Kesselleistung hinaus gestatten, wobei für mindestens zwei der genannten Systeme der Wärmeentnahme aus den Speichern die Wärmeentnahme aus einem Speichergefäß erfolgt und der Entspannungsdampf geeigneten Niederdruckstufen der Turbine zugeführt wird.According to the invention of the main patent is a combination of the hot water tank with other storage systems known per se (feed water storage, relaxation of storage water for steam generation, provided, which in principle is not limited Allow the output to be increased beyond the boiler output, whereby for at least two of the named systems of heat extraction from the storage tank heat extraction takes place from a storage vessel and the expansion steam suitable low-pressure stages is fed to the turbine.

Das in den Entspannungsgefäßen zurückbleibende abgekühlte Wasser kann - wie dies schon im Hauptpatent angegeben ist - weiter für Reizzwecke Verwendung finden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine besonders zweckmäßige Anordnung der Dampfkraftanlage nach dem Hauptpatent und zwar erfolgt bei einer solchen Anlage erfindungsgemäß die Wärmeentnahme aus einem gemeinschaftlichen Speicher eo, daß dieser - für einen höheren Druck als für die Temperatur der Heizung erforderlich ist bemessene Speicher - entladen wird, indem das heiße Wasser zuerst über einen Entspanner, dessen Dampf in eine geeignete Stufe der Turbine krafterzeugend strömt, geleitet wird und dann in das Heizungsnetz fließt, wobei ein zweiter Speicher, dessen Temperatur den Bedürfnissen des Netzes entspricht, den Ausgleich zwischen den Wärmemengen, die das entspannte Wasser hergibt und dem Bedarf des Heizungsnetzes herbeiführt.The cooled water remaining in the expansion vessels can - as already stated in the main patent - continue to be used for stimulation purposes. The subject of the present invention is a particularly expedient arrangement of the steam power plant according to the main patent, namely in such a system the heat is extracted from a common memory according to the invention, so that this memory - dimensioned for a higher pressure than required for the temperature of the heater - is discharged The hot water is first passed through an expansion valve, the steam of which flows into a suitable stage of the turbine to generate power, and then flows into the heating network, whereby a second storage tank, the temperature of which corresponds to the needs of the network, balances the amounts of heat, which provides the relaxed water and brings about the needs of the heating network.

In der Yig. 1 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dampfkraftanlage schematisch dargestellt. Es bedeutet darin, 1 eine Turbine, 2 einen Zwischenüberhitzer, 3 den Kondensator, 4 bis 9 die üblichen Entnahmen. Von einer Stufe der Turbine (im Beispiel Stufe 7) geht eine Zeitung 1o zu einem Vorwärmer 11, der-±@ den Hauptkreislauf '12 einer Fernheizung eingeschaltet ist und zu dem parallel ein Speicher 13 liegt, der drucklos Bein kann, und .der in bekannter Weise, wie durch Pfeile angedeutet, geladen' und entladen wird (die notwendigen Pumpen sind als selbstverständlich in der Zeichnung nicht dargestellt).In the Yig. 1 of the drawing is an embodiment of the invention Steam power plant shown schematically. It means 1 a turbine, 2 one Reheater, 3 the condenser, 4 to 9 the usual withdrawals. From one Stage of the turbine (in the example stage 7) a newspaper 1o goes to a preheater 11, the- ± @ the main circuit '12 of a district heating is switched on and to the parallel a memory 13 is located, which can leg without pressure, and .der in a known manner, as indicated by arrows 'charging' and discharging (the necessary pumps are of course not shown in the drawing).

In der Zuleitung zum Heiznetz 12 kann sich noch ein Apparat - z.B.An apparatus - e.g.

ein ölgefeuerter Röhrenvorwärmer 14 - befinden, der erforderlichenfalls bei strenger Kälte die Temperatur des Heizwassers erhöht.an oil-fired tubular preheater 14 - are located, if necessary the temperature of the heating water increases in severe cold.

Ponder Entnahmestufe 6 der leurbine geht eine Zeitung 15 zu einem weiteren Vorwärmer 17, der in einem Nebenkreislauf 18 liegt, welcher au einem Speicher 19 führt. In bekannter Weise kann dem Speicher 19 zusätzlich erwärmtes Wasser aus dem Vorwärmer 17 zugeführt (Ladung) ind über eine Leitung 2o und den Entspanaler 21 Speicherwasser entnommen @R verden (Entladung). Aus dem Entspanner strömt über eine Zeitung 22 >ampf lelatungssteigernd in die Turbinenentnahmestelle 7 und über eine ieitung 23 das abgekühlte, aber für die Fernheizung noch ausreichend Leiße Wasser vom Vorlauf des Heizungsnetzes 12 zu, wodurch die zwei-'ache Ausnutzung des Speichers 19 entsteht. Pfeile deuten die Fließ--ichtungen, die sich bei der Ladung und der Entladung in bekannter Weise umkehren, an. Die in den Speichern eingeschriebenen Grenztemperaturen lassen erkennen, daß das Wasser des Speichers 19 zwar unmittelbar im Entspanner (in dem gewählten Beispiel) nur von 12o°0 auf loo00, dann. aber weiter im Heiznetz auf 6o00, also für zwei Wärmeabgabesysteme, abgekühlt wird.Ponder removal stage 6 of the leurbine is a newspaper 15 to a further preheater 17, which is located in a secondary circuit 1 8 which au a memory leads 19th In a known manner, heated water from the preheater 17 can additionally be supplied to the storage unit 19 (charging) and storage water removed via a line 2o and the expansion channel 21 (discharging). From the ventilator flows through a newspaper 22, increasing ampf lelatungshöhung into the turbine extraction point 7 and through a line 23 the cooled, but still sufficient for the district heating, water from the flow of the heating network 12, whereby the double utilization of the storage 19 arises. Arrows indicate the directions of flow, which are reversed in a known manner during charging and discharging. The limit temperatures written in the memory show that the water in the memory 19, although directly in the expander (in the selected example) only from 120 ° 0 to 10000, then. but the heating network continues to cool to 6o00, i.e. for two heat dissipation systems.

Es sei erwähnt, daß selbstverständlich der Druck (und damit die Temperatur ) an der Einführungsstelle des Entspannerdampfes durch den Druckverlauf in der Turbine bestimmt wird, der aber hier fest gegeben ist, da die Speicherentladung sinngemäß nur bei vollbelasteter Turbine erfolgen wird, Um bei der Ladung (schwach belastete Turbine) die erforderlichen Temperaturen des Speicherwassers zu erreichen., muß man, wie in der Fig. 1 dargestellt, aus einer höheren Entnahmestufe aufladen, oder wie bereits in dem Hauptpatent angegeben ist, den Druck, etwa vor Eintritt in den Niederdruckzylinder durch Drosseln oder Abschaltung von Flüssen aufstauen. Es kann dann evtl. der Vorwärmer 17 entfallen, indem man die Ladezeiten der beiden Speicher 13 und 19 trennt und für den Speicher 19 höher aufstaut.It should be mentioned that, of course, the pressure (and thus the temperature) at the point of introduction of the expansion steam is determined by the pressure curve in the turbine, but this is fixed here, since the accumulator discharge will only take place when the turbine is fully loaded (lightly loaded turbine) to reach the required temperatures of the storage water., one must, as shown in Fig. 1, charge from a higher extraction stage, or as already indicated in the main patent, the pressure, for example before entering the low-pressure cylinder Damming throttles or shutting off rivers. The preheater 17 can then possibly be omitted by separating the charging times of the two memories 13 and 19 and accumulating higher for the memory 19.

In dem vorstehenden Beispiel (Fig. 1) sind die Wärneentnahmen aus den beiden Speichern 19 und 13 gewissermaßen parallel geschaltet und zeitlich voneinanderuRbhängig. Falls die Verhältnisse bzw. die vorliegenden Bedürfnisse es mit sich bringen, daß der wärmere Speicher (Pos. 19 in Fig. 1) inhaltlich etwa ebenso groß anzulegen ist, wie der kältere Speicher, das heißt, der allein für den Bedarf des Heizung Systems vorgesehene Speicher (Pos. 13 in Fig. 1), so kann der Zweck der zweifachen Ausnutzung auch mit einem Speicher höheren Druckes erreicht werden; dessen Entladung dann in steter Eintereinnnderschaltung der beiden Wärmeabnehmer (Turbine und Heizungsnetz) erfolgt. Dabei ergibt sich natürlich eine wesentlich einfachere Anlage, was aber durch gewisse Nachteile erkauft wird.In the above example (FIG. 1), the heat withdrawals from the two stores 19 and 13 are, so to speak, connected in parallel and time-dependent. If the circumstances or the present needs mean that the content of the warmer store (item 19 in Fig. 1) is about as large as that of the colder store, i.e. the store intended solely for the needs of the heating system (item 13 in Fig. 1), the purpose of double utilization can also be achieved with a storage device of higher pressure; its discharge then takes place in constant one-to-one switching of the two heat consumers (turbine and heating network). Here, a much simpler system, but this is paid for by certain disadvantages results naturally.

Die verlorene Unabhängigkeit der beiden Entnahmen zur Deckung von Bedürfnissen, die einen verschiedenen zeitlichen Verlauf haben, kann nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung zwar dadurch wiedergewonnen werden,-daß, wenn aus dem Entspannen zu wenig Wärme für die Heizung,zur Verfügung steht, direkt das zu heiße Wasser des Speichers in den Heizkreislauf geleitet, aber durch Zumischung kalten Wassers 'aus dem Rücklauf.des Heizungsnetzes auf die erforderliche Temperatur gebracht wird ,; Im umgekehrten Fall - der im allgemeinen selten vor- kommen dürfte-.'kann-man-das Entspannerw assen allein oder gemischt mit HeizungsrIkklaußwasser in den unteren Teil des Speichers zurückleiten. Solche Mischungen haben, wie immer, thermodynamische Nachteile Welchem der dargelegten Gesichtspunkte das größere Gewicht beizülegen@ist, ist für jeden gegebenen Fall zu untersuchen.The lost independence of the two withdrawals to cover needs that have a different temporal course can be regained according to a further embodiment of the invention by the fact that if too little heat is available for the heating from the relaxation, directly that Water from the storage tank that is too hot is fed into the heating circuit, but by adding cold water from the return of the heating network to the required temperature is brought; In the opposite case - which is generally seldom should come -. You can-you-can-the relaxation water alone or mixed With the heating leakage water, return it to the lower part of the storage tank. Such mixtures have, as always, thermodynamic disadvantages. Which of the aspects presented should be given the greater weight must be investigated for each given case.

Eine in dieser Weise betreibbare Anlage ist in Fig.-2 der Zeichnung schematisch dargestellt. Bei dieser Anlage ist statt der beiden-in Fig. 1 dargestellten Speicher 19 und 13 ein einziger gemeinsamer, für einen höheren Druck als für die Temperatur der Heizung erforderlich ist,bemessener Speicher 19 vorgesehen, dessen Entladung über einen Entspannen 21 erfolgt, von dem der Dampf über eine Zeitung 22 in eine geeignete Stufe 7 der Turbine 1 krafterzeugend strömt, und aus dem das entspannte Wasser über eine Zeitung 23 .in das Heizungsnetz 12 gelangt.-Ferner ist eine Zeitung 25 vorgesehen,über die der obere Teil des Speichers 19 unter Umgehung des Entspanners 21 mit dem Vorlauf des Heizungsnetzes 12 verbunden werden kann, sowie eine den Vor- und Rücklauf des Heizungsnetzes miteinander verbindende Zeitung 26 mit Regelorgan 27. Gegebenenfalls kann eine weitere Verbindungsleitung .(in der Zeichnung nicht dargestellt) mit Regelorgan, durch die im Entspannen entspann@eä. Wasaer dem unteren Teildes Speichers 19 zu7 führbar ist, bei Bedarf vorgesehen sein.A system which can be operated in this way is shown in FIG. 2 of the drawing shown schematically. In this system, instead of the two shown in FIG. 1 Reservoirs 19 and 13 a single common, for a higher pressure than for the Temperature of the heating is required, sized memory 19 is provided, its Discharge takes place via a decompression 21, from which the steam via a newspaper 22 flows into a suitable stage 7 of the turbine 1 generating force, and from which the Relaxed water reaches the heating network 12 via a newspaper 23 a newspaper 25 is provided over which the upper part of the memory 19 is bypassed the expander 21 can be connected to the flow of the heating network 12, as well as a newspaper connecting the flow and return of the heating network 26 with control element 27. If necessary, a further connection line (in the Drawing not shown) with regulating element, through which relax @ eä. What can be fed to the lower part of the reservoir 19 can be provided if necessary.

Die Fig: 2 lässt die Veränderungen erkennen, die die rechte Seite . der Fig. 1 im Falle der zuletzt beschriebenen Anordnung erfährt, während die linke Seite der@Fig. 1 von den Anschlüssen der Zeitungen 1o, 15, 22 ab, dabei unverändert bleibt. Auch in dem neu dargestellten. Teil der Anlage (Fig. 2) gelten alle früheren Bezugszeichen. Es ist nur die,Zeitung 25 - die den direkten Zufluß des Speicherwassers zum ileiznetz 12 unter Umgehung des Entspannera 21 ermöglicht - weiter, die heitung 26 mit Regelorgan 27 zur Zumischung von kaltem @üoläüi-' waaser und eine heitung 28 zwischen dem Speicher 19 und der Rückiaüß-.leitung des Netzes 12 hinzugekommen, während dagegen der reine HeizunE speicheT 13 fortgefallen ist.The Fig: 2 shows the changes that the right side. of Fig. 1 in the case of the last-described arrangement, while the left side of the @ Fig. 1 from the connections of newspapers 1o, 15, 22, but remains unchanged. Also in the newly presented. Part of the system (Fig. 2) all earlier reference numerals apply. There is only the, newspaper 25 - which enables the direct inflow of the storage water to the ileiznetz 12 while bypassing the expander 21 - further, the line 26 with control element 27 for admixing cold @ üoläüi- 'waaser and a line 28 between the storage 19 and the return line of the network 12 has been added, while the pure heating storage 13 has been omitted.

Die Speicherladung erfolgt indem Rüeklaufwaqser aus dem Heizungsnetz 12 über die Vorwärmer 11 und 17 auf die gewünschte Temperatur gebracht und dann von oben in den - hier als V®rdrängungsspeicher gezeichneten - Speicher 19 eintritt. Die Entladung erfolgt über die heitungen 18, 2o und den Entspanner 21 und dielaitung 23 zum-Heizung; vorlauß 12.The storage tank is charged by bringing the return tank from the heating network 12 to the desired temperature via the preheaters 11 and 17 and then entering the storage tank 19 from above - shown here as a displacement storage tank. The discharge takes place via the lines 18, 2o and the expander 21 and the line 23 for heating; preliminary 12.

0 Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht beim Vergleich mit der Anordnung nach dem Hauptpatent in folgendem: Hei letzterer ist der Heiz- bzw. Warmwasserspeieher° (der aus wirtschaftlichen-Gründen für einen geringen oder gar keinen Überdruck bemessen wird), welcher zur Krafterzeugung über den Erstspanner dient, auf eine geringe Temperaturabsenkung bis etwa 80C beschränk,:, es wird daher der Speicher verhältnismäßig gros. Weite: wird im.Bal:ie der vorliegenden Erfindung das gesamte Wasser auf eine gemeinschaftliche tiefe Temperatur (bei den AusfUhrungabeispielen gemäß Fig. 1 und 2 600C ) abgekühlt, und daher der Speicherin-. halt reduziert. Außerdem gestattet die höhere Temperaturdifferenz und der Umstand, daß eine Mischung des vom Erstspanner und au®,ßen Heizungsrücklauf in den Speicher zurückfliesenden Waeaers im -Jele. der vorliegenden Erfindung fortfällt, einen sichereren Betried'" däs Speichers als Verdrängungespeicher. Es bedarf'keiner besonderen Erwähnung, da& zu,dem hier bchriebeaen Anordnungen noch der Speisewanserspeicher $@nma der l"teteldung hinzukommen kann. 0 A significant advantage of the present invention, when compared with the arrangement according to the main patent, is as follows: The latter is the heating or hot water tank ° (which for economic reasons is measured for little or no overpressure), which is used to generate power The primary tensioner is used, limited to a slight temperature drop to around 80C:, the storage tank is therefore relatively large. Width: is im.Bal: ie the present invention, the entire water is cooled to a common low temperature (in the AusfUhrungabebeispielen according to FIGS. 1 and 2 600C), and therefore the storage tank. just reduced. In addition, the higher temperature difference and the fact that a mixture of the heating return flow from the primary tensioner and the outside heating return into the storage tank is possible in the -Jele. The present invention omits a safer operation of the memory as a displacement memory. It bedarf'keiner special mention, as and to where bchriebeaen here Arrangements still the Speisewanserspeicher $ @ nma the line message can be added.

Claims

Arrangement of a steam power plant with a steam turbine with a regenerative system and a tap to supply a Warmwasaer Heizungssyrsteme via a circulating process operated, currently reduced power requirement to be charged Wa.rmwasaerspeiclzer, which at the peak of the power requirement with reduction or consumption = lift Turbine to supply the hot water heating system, tear water can be drawn off, and in which a combination of the hot water storage tank with other storage systems known per se (feed water storage, expansion of storage water for steam generation) is provided, which in principle increases the energy output via the boiler output In addition, allow for at least two of the named systems of heat extraction a4aden @store the heat extraction from a storage vessel takes place '' and derntspannun.gsdampf suitable low-voltage. pressure stages of the turbine is supplied, according to patent (Patentanmel® Jung -56 596 Ia / 14h), characterized in that the heat dissipation If ®.u® took a shared memory, it sat for a higher pressure than for the temperature of the heating bene®sene dpel is required earlier - is discharged by the beige Water first over an expander, the steam in a unified Stage of the turbine krafterzgugeiid flows, is directed lind 'da # -M flows into the Reisungoneto where a second reservoir, its, Tee® pe-atur den Eodü2f Conditions the t @ Q, i corresponds to the @ t @ slei " between the amounts of heat, the dv- U; '. gives relaxed water and deL BedE4, rC dos Reis.ganetzes brings about (Figure 1) or similar Dapfrtana @ o Q gei der a memory of higher pressure a derte " @@@ ü @ p @ -an @ Q '- @ ` iuI -aasen w $ ri g V o 2- # , audung fijid` @' @ 'Cr fl after tänopi'Zch 19 @@. ckenmmc @ .2at, sat e2Q cvtlo fehloi-idG heat for dnRGAG® ni . nmtaSyeioher directly ƒn .-. @ en and the to @ .od @, - @ rat @ 5 fer das poizu @ ea through 2% m, ° loch ° ang from @ üc @ l to c ° odo2 sbobokanV °, `liV.3. liq '' e, r '# 61o au r, v'Qat Q' @ ® @@ QZ @ `s' üasf @ tC -.- f`hC @ through? e @@ Cw, 1 @@` `" @ :! Ft ia cion -äiVieren TOS11 deo