DE385051C

DE385051C - Process for improving the performance of multi-stage steam engines with heating steam extraction

Info

Publication number: DE385051C
Application number: DEM70590D
Authority: DE
Original assignee: ADOLF MERTZ
Current assignee: ADOLF MERTZ
Publication date: 1923-11-19

Description

Verfahren zur Verbesserung der Leistung von mehrstufigen Dampfmaschinen mit Heizdampfentnahme. Es ist für die Volkswirtschaft heutzutage von höchster Bedeutung, daß die den Dampfkesseln in Form von Kohle zugeführte Wärmemenge möglichst vollständig ausgenutzt wird, wozu gehört, daß möglichst viel von dieser Wärme in Gestalt von Dampfleistung wiedergewonnen wird.Process for improving the performance of multi-stage steam engines with heating steam extraction. It is of paramount importance to today's economy that that the amount of heat supplied to the steam boilers in the form of coal is as complete as possible is used, which includes that as much as possible of this heat in the form of Steam power is recovered.

Es ist deshalb vorgeschlagen worden, den Altdampf von Dampfmaschinen zu Heizungszwecken heranzuziehen.It has therefore been proposed to use the waste steam from steam engines to be used for heating purposes.

Bisher hatte man als Heizungskraftmaschinen einfache Einzvlinderrnaschinen vorgesehen, deren Abdampf in die Heizung übergeführt wurde. Gegenüber dieser Anordnung wird bei der Erfindung die Leistung des zweiten "Zylinders aus der Wärme der abziehenden Heizgase gewonnen. Ferner hatte man für Heizzwecke Verbundmaschinen verwendet. Wird bei diesen der Heizdampf hinter dein Niederdruckzylinder entnommen, so wird die Spannung im Aufnehmer erhöht, weil die Endspannung im NiederdruckzvIinder dein Heizungsdruck entsprechen muß. Der schädliche Gegendruck im Niederdruck- und Hochdruckzylinder beeinträchtigt hierbei die Wirtschaftlichkeit der Maschine. Eine weitere Möglichkeit der Anordnung für @'erbundinaschinen bestand bisher darin, daß der Dampf für Heizzwecke dem zwischen Hoch- und Niederdruckzvlinder befindlichen Aufnehmer entnommen v wurde. Hierbei mußte der Übelstand finit in Kauf genommen «-erden, daß der Niederdruckzylinder nicht mehr die für ein wirtschaftliches Arbeiten erforderliche Dampfmenge erhält, und daß anderseits die gesamte in der Maschine verbrauchte Dampfmenge nicht mehr für Heizungszwecke zur Verfügung steht. Die Erfindung betrifft Heizungskraftmaschinen, bei welchen die Heizdampfentnahine hinter der Niederdruckstufe der Dampfmaschine erfolgt. Die dieser Anordnung bisher eigentümlichen oben beschriebenen Mängel werden nun gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß der von der ersten Maschinenstufe kommende Abdampf nach Überhitzung durch einen im Abgasstrom liegenden Überhitzer in einem Düsensystem unter gleichzeitiger Temperaturherabsetzung im Druck erhöht, danach in einem weiteren, im Abgasstrom liegenden überhitzer überhitzt und schließlich zur Arbeitsleistung einer zweiten Maschinenstufe zugeführt wird, hinter welcher die Heizdampfentnahme erfolgt.Up to now, simple single-cylinder machines were used as heating machines provided, the exhaust steam of which was transferred to the heater. Compared to this arrangement In the invention, the output of the second "cylinder is derived from the heat of the withdrawing one Heating gases obtained. Compound machines had also been used for heating purposes. Will in these the heating steam is removed behind your low-pressure cylinder, the Tension in the transducer increases because the final tension in the low pressure cylinder is your heating pressure must correspond. The harmful back pressure in the low pressure and high pressure cylinder this affects the economy of the machine. One more way the arrangement for @ 'erbundinmaschinen was previously that the steam for heating purposes was taken from the transducer located between the high and low pressure cylinder v. Here the disadvantage had to be finitely accepted "- that the low-pressure cylinder no longer receives the amount of steam required for economical work, and that, on the other hand, the entire amount of steam used in the machine is no longer available is available for heating purposes. The invention relates to heating engines, in which the Heizdampfentnahine behind the low pressure stage of the steam engine he follows. The above-described shortcomings heretofore peculiar to this arrangement will become now eliminated according to the invention in that that of the first machine stage Incoming exhaust steam after overheating by a superheater located in the exhaust gas flow increased in a nozzle system with simultaneous temperature reduction in the pressure, then superheated in a further superheater located in the exhaust gas flow and finally is fed to the work performance of a second machine stage, behind which the heating steam is withdrawn.

Die Nachüberhitzung von Abdampf ist an sich bekannt, ebenso sind Druckumsetzungsdüsen zur Erhöhung des Dampfdruckes an sich bekannt. Die Form, in welcher jedoch ihre Anwendung vorgeschlagen worden ist, läßt sich praktisch, wenn der Abdampf für Heizungszwecke verwendet werden soll, nicht verwirklichen. Es ist der Vorschlag gemacht worden, den Abdampf von Turbinen durch einen direkt beheizten Überhitzer zu schicken, alsdann durch eine Druckumsetzungsdüse im Druck zu erhöhen und schließlich in einem zweiten direkt befeuerten Überhitzer weiterzuerhitzen und als Betriebsdampf der Turbine wieder zuzuführen. Bei diesen Anlagen ist ein Dampfkessel überhaupt nicht vorgesehen, und es soll die ganze zur Vollführung des Arbeitsprozesses erforderliche Wärmemenge durch die erwähnten beiden Über-, hitzer dem Arbeitsmittel zugeführt werden. Dabei soll die Leistungsregelung durch Einstellung verschiedener Dampfwege erfolgen. Abgesehen davon, daß eine derartige Betriebsweise wohl kaum durchführbar ist, bedeutet sie eine außerordentlich schlechte Ausnutzung des Brennstoffes, weil die hinter dem direkt befeuerten überhitzer abziehenden Heizgase für den Betrieb vollständig verlorengehen. Außerdem ist die Wirkung von unmittelbar im Feuer liegenden Überhitzern erfahrungsgemäß sehr gering.The post-superheating of exhaust steam is known per se, as are pressure conversion nozzles known per se for increasing the vapor pressure. The form in which their Application has been proposed can be practical if the exhaust steam is used for heating purposes should not be used. The suggestion has been made then to send the exhaust steam from turbines through a directly heated superheater through a pressure conversion nozzle to increase the pressure and finally in a second to continue heating the directly fired superheater and as operating steam for the turbine to feed again. In these systems, a steam boiler is not provided at all, and it should take the entire amount of heat required to carry out the work process are supplied to the working fluid by the two superheaters mentioned. Included the power control should be done by setting different steam paths. Apart from that of the fact that such an operation is hardly feasible, it means an extraordinarily poor utilization of the fuel, because the behind the Directly fired superheater extracting hot gases for operation are completely lost. In addition, the effect of superheaters lying directly in the fire has been shown by experience very low.

Die Erfindung geht von anderen Gesichtspunkten aus. Da es sich hier um eine Heizungskraftanlage handelt, muß ein Dampfkessel vorhanden sein. Er besitzt eine Feuerung, welche unmittelbar zur Dampferzeugung im Kessel .dient und welcher gegebenenfalls ein Hauptüberhitzer nachgeschaltet ist. Die Feuer- oder Rauchgase, welche hinter dem Kessel oder dem überhitzer abziehen, können nun für die Verbesserung der Leistung der Heizungskraftmaschinen herangezogen werden, und zwar dadurch, das der aus der ersten Maschinenstufe kommende Heizdampf von den Rauchgasen überhitzt, alsdann in einem Düsensystem bekannter Art im Druck erhöht wird. Diese Ausnutzung der verhältnismäßig kühlen Rauchgase ist deshalb möglich, weil der Dampf bei der Umsetzung in den Düsen, wie bekannt, eine Temperaturherabsetzung erfährt - seine Temperatur liegt etwa bei Sattdampftemperatur -, so das zwischen dem die Düsen verlassenden Dampf und den Feuergasen noch ein hinreichend großer Temperaturunterschied vorhanden ist, der die Wärmeaufnahme durch den im Druck erhöhten Dampf gestattet.The invention is based on other points of view. As it is here If it is a heating and power plant, a steam boiler must be available. He owns a furnace which serves directly to generate steam in the boiler and which if necessary, a main superheater is connected downstream. The fire or smoke gases, which draw off behind the boiler or the superheater can now be used for improvement the power of the heating engines are used, namely by the the heating steam coming from the first machine stage is superheated by the flue gases, then is increased in pressure in a nozzle system of known type. This exploitation the relatively cool flue gases is possible because the steam at the Implementation in the nozzles, as is known, experiences a temperature reduction - his Temperature is around saturated steam temperature - so that between the one leaving the nozzles Steam and the fire gases still have a sufficiently large temperature difference which allows heat to be absorbed by the increased pressure of the steam.

Durch diese Ausnutzung der Heizgase wird also infolge der damit verbundenen Druckerhöhung die Leistung des Niederdruckzylinders erhehlich verbessert. Im Wärmediagramm wird die Expansionsadiabate bei steigendem Druck länger und fällt zugleich tiefer auf geringere Wärmeabfuhr unter Steigerung der Leistung des Niederdruckzylinders. Dies ist ein besonderer technischer Erfolg der Erfindung. Die Arbeitsweise des Niederdruckzylinders ist in größerer Vollkommenheit zu erreichen als bei Einzylindermaschinen. Es kommt auch noch der Vorteil hinzu, das der schädliche Gegendruck im Hochdruckzylinder bei der neuen Arbeitsweise vermindert wird.This utilization of the heating gases is therefore due to the associated Increasing the pressure greatly improves the performance of the low pressure cylinder. In the heat diagram the adiabatic expansion becomes longer with increasing pressure and falls at the same time lower to lower heat dissipation while increasing the performance of the low-pressure cylinder. This is a particular technical success of the invention. How the low pressure cylinder works can be achieved in greater perfection than with single-cylinder machines. It is coming also added the advantage that the harmful counter pressure in the high pressure cylinder is reduced in the new way of working.

Auch dann, wenn die neue Anlage zeitweise oder während längerer Zeit entsprechend den fast immer vorhandenen Anforderungen des praktischen Betriebes als Verbundmaschine mit Kondensation ohne Heizungsbedarf arbeitet, wird der Betrieb der Maschine ein günstiger sein, weil der Gegendruck auf der Hochdruckseite vermindert und der Dampfdruck auf der Niederdruckseite erhöht wird, und zwar ohne jeden besonderen Wärmeaufwand nur durch die Wärmeaufnahme aus den sonst nutzlos abziehenden Heizgasen. Daraus ergibt sich ferner, daß ein Wechsel in der Arbeitsweise vom Heizungsbetrieb auf Kondensationsbetrieb ohne weiteres .durchführbar ist, ohne daß der Wirkungsgrad der Anlage durch diesen Betriebswechsel beeinträchtigt würde.Even if the new system is temporarily or for a longer period of time according to the almost always existing requirements of practical operation works as a compound machine with condensation without heating requirement, the operation of the machine because the back pressure on the high pressure side is reduced and the vapor pressure on the low pressure side is increased without any special Heat consumption only through the absorption of heat from the otherwise uselessly exhausting heating gases. It also follows from this that a change in the mode of operation from heating operation to condensation operation without further ado, without affecting the efficiency the plant would be adversely affected by this change of operation.

Die Anwendung des Verfahrens ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar in der Anwendung auf eine liegende Dampfmaschine.The application of the process is shown schematically in the drawing, namely in the application on a lying steam engine.

Es bedeutet a den Dampfkessel, der mit einem Hauptüberhitzer ausgerüstet sein kann. Aus diesem tritt der Dampf in den Hochdruckzylinder b, der von einem beliebigen Regler c beherrscht wird. Der Abdampf des Hochdruckzylinders wird durch die Leitung d in einen Überhitzer e geführt, der im Abgasstrom liegt. Hier wird er überhitzt und gelangt dann in ein Düsensystem f, welches er hochgespannt verläßt, um in den Überhitzer g einzutreten, von wo aus er überhitzt durch die Leitung h in den Niederdruckzylinder i. zur Arbeitsleistung eintritt. Bei k tritt der Dampf aus dem Niederdruckzylin.der aus und wird nach der Heizung abgeführt.It means a the steam boiler, which can be equipped with a main superheater. From this, the steam enters the high-pressure cylinder b, which is controlled by any controller c. The exhaust steam from the high-pressure cylinder is fed through line d into a superheater e, which is located in the exhaust gas flow. Here it is overheated and then passes into a nozzle system f, which it leaves under high tension in order to enter the superheater g, from where it overheats through the line h into the low-pressure cylinder i. to work performance occurs. At k, the steam emerges from the low-pressure cylinder and is discharged after the heater.

Die Ausbildung des Düsensystems kann in beliebiger an sich bekannter Weise erfolgen.The formation of the nozzle system can be in any known manner Way.

Claims

PATENT CLAIM: Process for improving the performance of multi-stage steam engines with heating steam extraction downstream of the low-pressure stage, in which the steam boiler combustion exhaust gases are used by post-superheaters arranged in them, characterized in that the exhaust steam of the first machine stage (b) is overheated by a superheater (e) located in the exhaust gas flow , then the pressure is increased in a nozzle system (f) of a known type and at the same time the temperature is reduced, then overheated by a further superheater (g) in the exhaust gas flow and finally fed to the further machine stage (i.) for work performance , behind which the heating steam is withdrawn.