DE2837540A1

DE2837540A1 - Geschlossener heizwasserkreislauf, insbesondere zur abwaermenutzung hinter einem abhitzekessel, mit druckregeleinrichtung

Info

Publication number: DE2837540A1
Application number: DE19782837540
Authority: DE
Inventors: Hans Rudolf Dipl Ing Gubser; Rolf Dipl Ing Kehlhofer
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-07-28
Filing date: 1978-08-28
Publication date: 1980-02-07
Also published as: FR2433728A1; US4301650A; DE2837540C2; SE431893B; JPS5520394A; CH636674A5; SE7906305L; FR2433728B1

Description

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Geschlossener Heizwasserkreislauf, insbesondere zur Abwärmenutzung hinter einem Abhitz.ekess.el, mit Druckregeleinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen geschlossenen Heizwasserkreislauf nach dem Oberbegriff 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. Heisswasser 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 Pernwärmeanlagen 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 Grosse nicht überschreiten. Zu diesem Zweck ist eine Druckregeleinrichtung vorzusehen,#die diesen Druck begrenzt und ihn in einem gewissen Bereich regelt.

Der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Lösung für die Regelung des Druckes im Zwischenkreislauf zu finden.

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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 Heizwasserkreis

lauf 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 3₅ Gasturbine 4 und Generator 5· Die heissen Abgase der Gasturbine strömen in einen Abhitzekamin 6, in dem die Heizflächen eines Dampfkessels 7 liegen. Der darin erzeugte Dampf dient zum Antrieb eines Dampftürbogenerators 8 mit einer Dampfturbine 9, einem Generator 10 und einem Kondensator 11. Eine Kondensatpumpe 12 fördert das Kondensat in einen Speisewasserbehälter 13 ₃ in dem es entgast und durch eine Speisewasserpumpe 14 wieder in den Kessel 7 gefördert wird.

Die nach dem Kessel J in den Abgasen noch vorhandene Restwärme wird in einem Wärmetauscher 15 zur Erwärmung von Wasser in einem Zwischenkreislauf ausgenutzt ₃ der in einem oder mehreren Wärmetauschern 16 seine Wärme an irgendeinen Heisswasserverbraucher 17 der eingangs genannten 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.

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Um die Volumenausdehnung bzw. das praktisch inkompressible 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 Volumänderungen des Heizwassers allein aufnimmt und die Stabilität der Druckregelung gewährleistet, während zum Ausgleich grösserer Aenderungen 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 Druckmess einrichtung 22 eingestellte Grosse des Kreislaufdruckes nicht überschritten wird. Zur Stabilisierung dieser Regelung dient, wie oben erwähnt, das Ausdehnungsgefäss 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 Oeffnen des Ablassventils 21. Das ausfliessende Wasser strömt über die Leitung 26 in die Kondensatleitung 27 vor dem Speisewasserbehälter 13. Das Ablasswasser könnte natür-

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lieh auch direkt in den Dom des Speisewasserbehälters 13 geleitet werden, wo die Entgasung stattfindet.

Die Uebertragung 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 Gasdruckausdehnungsgefass 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 geöffnet, erst bei einer grösseren Abweichung erfolgt das Oeffnen des jeweils grösseren Regelventils. Auf diese Weise ist eine feinfühligere Regelung möglich. Das Ablasswasser wird hier in einen Kaltkonden-. satbehälter 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 Dreiwegventil 44, mit dem der

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Heizwasserkreislauf durch eine Bypassleitung 45 um den Wärmetauscher 31 herum kurzgeschlossen werden kann, um dessen Ueberhitzung zu vermeiden. Eine gleichartige Bypassschaltung ist auch für den zweiten Wärmetauscher 30 vorgesehen. 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 Speisewasserpumpen herkommenden Leitungen 50 und 51 dar.

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Claims

102/78

BBC Aktiengesellschaft Mü/dh

Brown, Boveri & Cie.
Baden (Schweiz)

P a t e nt an sprue he

j 1. Geschlossener Heizwasserkreislauf, insbesondere zur Abwärmenutzung hinter einem Abhitzekessel, mit Druckregeleinrichtung zur Regelung des Kreislauf druckes,, mit einem Wärmetauscher zur Aufnahme der 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 aus demselben, vom Regler (23) gesteuerte Stellorgane zur Betätigung des Zulaufventils (20) und des Ablassventils (21), sowie ein Gasdruckausdehnungsgefäss (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. 36j 37) vorgesehen sind, wobei das kleinere der beiden Regelventile (34; 36) dazu bestimmt ist, zuerst geöffnet zu werden, um die Regeleigenschaften zu verbessern.

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