DE377344C

DE377344C - Procedure for load compensation in steam boiler systems

Info

Publication number: DE377344C
Application number: DEM74471D
Authority: DE
Original assignee: FRITZ MARGUERRE DR ING; MAX HAUSMANN DIPL ING
Current assignee: FRITZ MARGUERRE DR ING; MAX HAUSMANN DIPL ING
Priority date: 1921-07-13
Filing date: 1921-07-13
Publication date: 1923-06-21

Description

Verfahren zum Belastungsausgleich bei Dampfkesselanlagen. Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zum Belastungsausgleich bei Dampfkesselanlagen, bei dem zur Zeit des Wärmeüberschusses mittels einer Dampfleitung oder einer Wasserumlaufleitung Wärme vom Dampfkessel auf einen Speicherkessel übertragen wird.Procedure for load compensation in steam boiler systems. The subject the invention forms a method for load compensation in steam boiler systems, at the time of excess heat by means of a steam pipe or a water circulation pipe Heat is transferred from the steam boiler to a storage boiler.

Es ist bekannt, daß bei unregelmäßiger Beanspruchung von Dampfkesselanlagen deren Wirkungsgrad erheblich sinkt und daß es daher erwünscht ist, durch Wärmespeicher einen Ausgleich zu schaffen. So ist vorgeschlagen worden, bei geringem Dampfverbrauch Speisewasser in den Kessel einzuführen und erhitztes Wasser einem andern Kessel zuzuführen, aus dem es bei starkem Dampfverbrauch zurückgeleitet wird. Arbeitet die Dampfkraftanlage mit Hochdruck, wie dies bei neuzeitlichen Anlagen der Fall ist, so ist eine unmittelbare Speicherung durch Großwasserraumgefäße nicht zweckmäßig. Man braucht sehr große Speicherräume, wenn man die Speicherung mit geringen Druckschwankungen, also geringen Temperaturunterschieden durchführen will. Bei hohem Druck müssen die Speicherräume, um bei praktisch ausführbaren Wandstärken zu bleiben, in eine große Anzahl kleinerer Gefäße unterteilt werden, wodurch die Anlagekosten sehr stark steigen und die Übersichtlichkeit der Anlage leidet.It is known that with irregular use of steam boiler systems whose efficiency drops significantly and that it is therefore is desirable to create a balance through heat storage. So it has been suggested at low steam consumption to introduce feed water into the boiler and heated water to be fed to another boiler, from which it is returned when there is a high level of steam consumption will. Does the steam power plant work at high pressure, as is the case with modern systems If this is the case, immediate storage by means of large water storage vessels is not possible expedient. You need very large storage spaces if you are storing with small Want to perform pressure fluctuations, so small temperature differences. At high The storage spaces have to pressurize in order to maintain practically feasible wall thicknesses, can be divided into a large number of smaller vessels, reducing the cost of the equipment increase very sharply and the clarity of the system suffers.

Nach dem vorliegenden Verfahren wird die Speicherung bei Hochdruckanlagen mit Gefäßen für mittleren Druck, beispielsweise von 4 bis Atm.,durchgeführt. Diese Speichergefäße werden zur Zeit des Dampfüberschusses in irgendeiner bekannten Weise aufgeladen, z. B. durch Einleiten von Überschußdampf in das Speicherwasser oder durch Wasserumlauf zwischen Kessel und Speicher und es wird ihnen dann während der Entladeperiode die Wärme durch eingebaute Wärmeübertragungskörper, z. B. Rohrschlangen, wieder entzogen, durch die das Speisewasser des Kessels gepumpt wird, so daß es sich infolge der höheren Temperatur des Speichers erwärmt. Wenn die Kessel Rauchgasvorwärmer haben, die das Speisewasser schon auf Temperaturen von etwa zoo° vorwärmen, so wird die Heizschlange des Speichergefäßes zwischen den Vorwärmer und den Kessel geschaltet. Bei einer Temperatur von etwa 15o bis x6o° im Speicher ist dieser bei verhältnismäßig geringen fCberdrucken noch in sehr großen Abmessungen ausführbar, und man kann mit ihm das Speisewasser um etwa 5o bis 6o° weiter erwärmen. Es wird dem Kessel aus dem Speicher eine zusätzliche Wärmemenge zugeführt, deren Größe von dem im Speicher verfügbaren Temperaturgefälle abhängig ist.According to the present method, the storage in high-pressure systems with vessels for medium pressure, for example from 4 to atm., performed. These Storage vessels are used in some known manner at the time of excess steam charged, e.g. B. by introducing excess steam into the storage water or by circulating water between the boiler and the storage tank and it is then transferred to them during the Discharge period the heat through built-in heat transfer body, z. B. pipe coils, withdrawn again, through which the feed water of the boiler is pumped, so that it heats up as a result of the higher temperature of the storage tank. When the boiler flue gas preheater that preheat the feed water to temperatures of around zoo °, so will the heating coil of the storage vessel is connected between the preheater and the boiler. At a temperature of around 15o to x6o ° in the storage tank, this is relatively high small overprints can still be carried out in very large dimensions, and one can use heat the feed water further by about 5o to 6o °. It gets out of the kettle an additional amount of heat supplied to the memory, the size of which differs from that in the memory available temperature gradient is dependent.

Das Speisewasser, welches dem Kessel zugeführt wird, ist somit zur Zeit hoher Beanspruchung des Kessels, in welcher der Speicher in Tätigkeit tritt, wesentlich stärker vorgewärmt als bisher. Man kann auf diese Weise bei einer Anlage von beispielsweise i5 bis 2o Atm. Kesseldruck die Speicherung mit Gefäßen von beispielsweise 5 bis 6 Atm. durchführen und ist im übrigen bezüglich des verfügbaren Temperaturgefälles im Speicher, welcher für seine Abmessungen maßgebend ist, nicht an die nur in engeren Grenzen zulässigen Druckschwankungen im Kessel gebunden. Die Regelung der Ladung und Entladung des Speichers kann selbsttätig erfolgen. Die Wärmezufuhr zum Speicher wird in Gang gesetzt, sobald der Kesseldruck einen gewissen eingestellten Höchstwert und der Speicher noch nicht seine höchste Temperatur erreicht hat. Man kann hierfür Absperrorgane, die von Differentialkolben in Tätigkeit gesetzt werden, oder auch hintereinandergeschaltete Organe, von welchen jedes einzelne von einem der beiden Drucke abhängig ist, verwenden. Während der Entladeperiode, welche bei sinkendem Kesseldruck eintritt, wird das Speisewasser, welches sonst durch eine Umlaufleitung am Speicher vorbeigeführt wird, infolge der Einschaltung eines in diese Leitung eingebauten Absperr- oder Drosselorgans durch den Speicher getrieben. Dieses Drosselorgan wird entweder vom Kesseldruck allein, oder falls man eine zu weit gehende Entladung des Speichers verhindern will, auch vom Speicherdruck beeinflußt. Anstatt des Druckes kann man auch die Temperatur durch geeignete bekannte Mittel zur Regelung des Vorganges heranziehen.The feed water that is fed to the boiler is therefore used Time of high load on the boiler during which the storage tank is in operation, much more preheated than before. You can do this with a plant for example from 15 to 20 atm. Boiler pressure storage with vessels of for example 5 to 6 atm. perform and is otherwise with regard to the available temperature gradient in the memory, which is decisive for its dimensions, not just in the narrower Limits of permissible pressure fluctuations in the boiler. The regulation of the cargo and the storage tank can be discharged automatically. The heat supply to the storage tank is started as soon as the boiler pressure has reached a certain set maximum value and the storage tank has not yet reached its highest temperature. You can do this Shut-off devices that are activated by differential pistons, or else organs connected in series, each of which is from one of the two Depends on prints, use. During the discharge period, which is when the When the boiler pressure occurs, the feed water, which would otherwise pass through a circulation line is bypassed the memory, as a result of the connection of a in this line built-in shut-off or throttle device driven through the memory. This throttling organ is either from the boiler pressure alone, or if one discharges too far wants to prevent the accumulator, also influenced by the accumulator pressure. Instead of pressure one can also adjust the temperature by suitable known means for controlling the process draw in.

Da dieses Verfahren in seiner Wirkung beschränkt ist, durch die beschränkte Wärmeaufnahmefähigkeit des Speisewassers, kann man es zweckmäßig noch mit dem bekannten Speicherverfahren vereinigen, indem außer dem Speicher nach dem vorliegenden Verfahren noch ein gewöhnlicher Wasserspeicher, der dem Kessel parallel geschaltet ist, Verwendung findet. Den normalen Ausgleich übernimmt dann der große Speicher nach dem neuen Verfahren, während die plötzlich auftretenden Spitzen vom gewöhnlichen Wasserspeicher, der bei Volldruck arbeitet, aufgenommen werden. Die selbsttätige Regelung kann in der Weise erfolgen, daß bei sinkendem Kesseldruck, welcher als das Anzeichen verstärkten Dampfbedarfes anzusehen ist, zunächst der Speisewasser-Erwärmungsspeicher in Gang gesetzt wird. Genügt dieser bei sehr starker stoßweiser Dampfentnahme nicht, so tritt bei weiterem Sinken des Kesseldrucks der Hochdruckwasserspeicher in Tätigkeit. Das Verhältnis der Größe des Speisewasser-Erwärmungsspeichers nach dem neuen Verfahren und des Dampfwärmespeichers zwischen Kessel und Maschine wird von dem voraussichtlichen Verlauf der Belastungskurve abhängen. Da bei den meisten Betrieben die ganz plötzlichen Spitzen zwar manchmal erhebliche Augenblickswerte erreichen, aber bei kurzer Dauer doch geringe aufgespeicherte Wärmemengen erfordern, kann der Hochdruckspeicher in der Regel kleiner gehalten werden.Since this procedure is limited in its effect, it is limited by the Heat absorption capacity of the feed water, it can be expediently still with the known Unite storage method by except the memory according to the present method nor an ordinary water tank, which is connected in parallel to the boiler, is used finds. The large storage unit then takes over the normal compensation after the new one Procedure while the sudden peaks from ordinary water storage, working at full pressure. The automatic regulation can be done in take place in such a way that with falling boiler pressure, which increased as the sign Steam demand is to be seen, first the feed water heating storage in operation is set. If this is not sufficient with very strong intermittent steam extraction, then so the high-pressure water storage tank comes into operation if the boiler pressure drops further. The ratio of the size of the feedwater heating storage tank according to the new method and the steam heat accumulator between the boiler and the machine is based on the anticipated Depend on the course of the load curve. Most of the companies have the very sudden ones Although peaks sometimes reach considerable instantaneous values, they are short-lived but require small amounts of stored heat, the high-pressure storage in can usually be kept smaller.

Diese Zusammenstellung kann nicht nur mit Hochdruckwasserspeichern, sondern auch mit anderen Arten von Speichern erfolgen, z. B. mit einem Speicher, bei welchem zur Aufspeicherung des Dampfes Salzlösungen Verwendung finden, die bei hoher Temperatur geringe Drucke zeigen und außerdem gegebenenfalls die Verdünnungswärme solcher Salzlösungen ausgenutzt wird. Insbesondere im letzten Fall bietet die Zusammenstellung besondere Vorteile. Ist während der Entladezeit eines Salzlösungsspeichers durch Einleiten von Verdünnungswasser in die Lösung Wärme freigemacht worden, so muß während der Aufspeicherungsperiode die Lösung wieder durch Wärmezufuhr auf ihren ursprünglichen Konzentrationsgrad eingedampft werden. Der hierbei entweichende Dampf hat aber die relativ physikalischen Eigenschaften, welche sich aus dem geringen Dampfdruck der Lösung ergeben. Diesen Dampf kann man nun durchaus nutzbar machen, daß man ihn zur Speicherung nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren verwendet. Es wird also, während die Salzlösung des Salzspeichers durch Zuführung der überschüssigen Wärme aus der Kesselanlage eingedampft wird, der sich entwickelnde Dampf in einen Speicher mittleren Druckes, der etwa wieder q. bis 5 Atxn. aufweist, niedergeschlagen, und diese Wärme dient ganz oder teilweise in der vorbeschriebenen Weise zurErwärmung desSpeisewassers während der Zeit des Dampfmangels.This combination can not only be used with high-pressure water storage tanks, but can also be done with other types of storage, e.g. B. with a memory, in which salt solutions are used to store the steam Find, which show low pressures at high temperature and also possibly the heat of dilution such salt solutions is exploited. Especially in the latter case, the compilation offers special advantages. Is through during the discharge time of a saline solution storage tank Introducing dilution water into the solution has been relieved of heat, so must during During the storage period, the solution is restored to its original state by applying heat Concentration level to be evaporated. However, the steam escaping here has the relatively physical properties, which result from the low vapor pressure of the Solution. This steam can now be made fully usable by using it Storage used according to the method described above. So it will while the salt solution of the salt reservoir by supplying the excess heat is evaporated from the boiler system, the developing steam in a storage mean pressure, which is again about q. up to 5 atxn. has, dejected, and this heat is used in whole or in part for heating in the manner described above of the feed water during the period of lack of steam.

Es ist nicht notwendig, daß die gesamte, im Speicher angesammelte Wärmemenge dem Kessel wieder zugeführt wird, sondern sie kann auch teilweise anderen Zwecken, z. B. der Heizung, dienen.It is not necessary that the entire, accumulated in memory Amount of heat is fed back into the boiler, but it can also be partially different Purposes, e.g. B. the heating, serve.

In der Zeichnung ist in Abb. z zur Erläuterung des Verfahrens eine zu seiner Ausführung geeignete Anlage dargestellt.In the drawing is in Fig. Z to explain the method system suitable for its execution is shown.

Abb. 2 zeigt eine Anlage für die gemischte Aufspeicherung mittels eines Niederdruck- und eines Hochdruckspeichers.Fig. 2 shows a system for mixed storage by means of a low-pressure and a high-pressure accumulator.

In der Vorrichtung nach Abb. x enthält der Wärmespeicher a eine Rohrschlange b, die einerseits durch das Rohr c mit dem Kessel d und andererseits durch das Rohr e mit dem Vorwärmer f in Verbindung steht. Die beiden Verbindungsleitungen enthalten die Ventile g, lt. Durch ein Ventil i kann der Vorwärmer f unmittelbar mit dem Kessel d in Verbindung gebracht werden. Vom Dampfraum des Kessels d führt eine mit einem Ventil L versehene Leitung k in den Speicherkessel a. In the device according to Fig. X, the heat accumulator a contains a pipe coil b, which is connected on the one hand to the boiler d through the pipe c and on the other hand to the preheater f through the pipe e. The two connecting lines contain the valves g, lt. The preheater f can be brought into direct connection with the boiler d through a valve i. A line k provided with a valve L leads from the steam space of the boiler d into the storage boiler a.

Zur Zeit des Wärmeüberschusses im Kessel d wird Dampf durch die Leitung k in den Speicher a geleitet. Zur Zeit des Dampfmangels wird dann das Speisewasser vom Vorwärmer f aus anstatt unmittelbar in den Kessel, zunächst durch die Rohrschlange b geleitet, wo es unter Umständen noch um weitere 5o' bis 6o ° vorgewärmt wird, bevor es in den Kessel d gelangt.At the time of excess heat in the boiler d, steam is released through the pipe k is passed into memory a. At the time of the lack of steam, the feed water is then used from the preheater f instead of directly into the boiler, initially through the pipe coil b, where it may be preheated by another 5o 'to 6o °, before it gets into the boiler d.

Die Anlage zur gemischten Aufspeicherung nach Abb. 2 entspricht in ihrem linken Teile der vorbeschriebenen Anlage. An die von der Leitung k ausgehende Verbrauchsleitung na ist die mit Ventilen n versehene Abzweigleitung o angeschlossen, von welcher zwei mit Rückschlagklappen oder anderen vom Druck gesteuerten Absperrvorrichtungen P, y versehenen Zweigleitungen s, t zum Hochdruckkessel i, führen. Die Leitung s dient zur Einleitung des Dampfes bei der Aufspeicherung und die Leitung t zur Dampfentnahme. In die Leitung o kann gegebenenfalls ein Überhitzungsspeicher eingeschaltet sein. Die Regelung der beiden Speicher kann selbsttätig oder auch von Hand erfolgen.The left part of the system for mixed storage according to Fig. 2 corresponds to the system described above. The branch line o, which is provided with valves n, is connected to the consumption line na from line k, from which two branch lines s, t, provided with non-return valves or other pressure-controlled shut-off devices P, y, lead to the high pressure vessel i. The line s is used to introduce the steam during storage and the line t is used to extract steam. If necessary, an overheating storage device can be switched into line o. The two storage tanks can be regulated automatically or manually.

Claims

PATENT CLAIM 3R: r. Procedure for load compensation in steam boiler systems, at the time of excess heat by means of a steam pipe or a water circulation pipe Heat is transferred from the steam boiler to a storage boiler, characterized in that that at the time of the lack of steam accumulated heat through the mediation of a heat transfer body transferred to the feed water. will.

2. Procedure for balancing the burden at Steam boilers, characterized in that only the general compensation by means of the Method according to claim z, however, the compensation of the peaks in a known manner by means of a steam heat storage takes place.

3. The method according to claim 2 with storage the steam heat in a storage tank with a salt solution filling, characterized in that that the amounts of steam produced during re-evaporation of the dilute salt solution precipitated in the storage tank (a), in which the feed water is heated will. q ..

Steam boiler system for carrying out the method according to claim x, characterized in that characterized in that a heat transfer body connected to the feed line (b) is arranged in the memory (a).

5. Steam boiler system according to claim q., Characterized characterized in that the coil (b) located in the storage tank between The preheater (f) and the steam boiler (d) are switched on.