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Dampfmaschinenanlage mit Wärmespeicher. Bei Dampfkraftanlagen, bei
denen entweder starke Belastungsschwankungen auftreten oder die Dampferzeugung in
den Kesseln Schwankungen unterworfen ist oder auch beides auftritt, wird bekanntlich
zum Ausgleich zwischen Dampferzeugung und Dampfverbrauch der Dampfkraftmaschine
häufig ein Dampfspeicher benutzt, welcher abwechselnd den überschüssigen Dampf -aufnimmt
und den fehlenden Dampfbedarf deckt. Bisher wurde die Einrichtung so getroffen,
daß die Dampfmaschine in einen getrennten Hochdruck- und Niederdruckteil zerlegt
wurde, wobei der Hochdruckteil mit einem dem Speicherdruck entsprechenden Gegendruck
arbeitet und der Niederdruckteil das Gefälle zwischen Speicherdruck und der Luftleere
der Kondensationsanlage ausnutzt. Eine solche Maschinenanlage ist wärmewirtschaftlich
ungünstig, weil die erste Maschine unter wechselndem Gegendruck, die zweite unter
wechselndem Anfangsdruck zu arbeiten gezwungen ist. Es ist auch bekannt, dem Wärmespeicher
eine zur Deckung der Spitzenbelastungen dienende Zusatzmaschine nachzuschalten und
ihn von der Zufuhrleitung der Hauptmaschine aus über ein Drosselorgan mit Frischdampf
zu speisen, was wegen der hohen Drosselverluste gleichfalls ungünstig ist.
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Die Maschinenanlage gemäß der Erfindung unterscheidet sich von den
bekannten im wesentlichen dadurch, daß der mit Frischdampf gespeiste Teil der Maschinenanlage
in zwei
miteinander mechanisch oder elektrisch gekuppelte Einzelmaschinen
zerlegt ist, die den Dampf mittels eines selbsttätigen Regelorgan so zugeführt erhalten,
claß die eine ausschließlich die zwecks Ausgleichs der jeweiligen Über- und Unterschüsse
in der Dampferzeugung zur Speicherung gelangenden Dampfmengen aufnimmt, während
die andere als Hauptmaschine die übrigen Dampfmengen verarbeitet, die zur Deckung
der Hauptlast erforderlich sind. Bei einer solchen Alllage vermag der Druckwechsel
im Speicher keinen Einfluß auf die die HauptdainDfmaschine durchströmende Dampfmenge,
welche die Grundbelastung deckt, auszuüben: nur die zur Ausgleichung der Spitzenbeiasttirgen
dienenden Dampfmengen werden durch die Drucksch«vankungen des Speichers beeit.-flußt.
Diese ,Mengen sind aber sehr gering. Ergeben sieh bei einem Betrieb mit stark -eränderlicher
Belastung z. B. plötzliche Spitzen, die den Dampfverbrauch um die Hälfte der mittleren
Belastungen erhöhen und treten solche Spitzen während etwa 11" der täglichen Betriebszeit
auf, so beträgt die zur Spitzendeckung erforderliche, durch den Speicher zuzuführende
Dampfmenge nur I/_o des mittleren Daiilpfbedarfs. Da sonach der weitaus größte Teil
des Dampfes in der üblichen Weise unter günstigsten Bedingungen ausgenutzt wird,
kann das Gefälle zwischen dein jeweils sich einstellenden Speicherdruck und dein
tiefsten Speicherdruck, der für die Anschlußstelle der Hauptdarnpfinaschine maßgebend
ist, ohne weiteres preisgegeben und dennoch ein günstigerer Dampfverbrauch gegenüber
der bekannten Anordnung erzielt werden, bei welcher die die Erfindung bilflcnde
I"literteilung des mit Frischdampf gespeisten Teiles der llascliinenanlage nicht
torgenommen ist.
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Es ist an sich, und zwar bei Förderanlagen mit sogenanntem Rateau-Speicher
bekannt, ton einem Dampferzeuger aus nicht nur cien Hochdruckteil einer mehrstufigen
Dampf.-kraftinaschine, sondern auch eine «eitere Dampfkraftmaschine (Förderinaschine)
zu speisen, die ihren Auspuffdampf an einen Speicher abgibt, der sich seinerseits
auf den 1liederdruckteil (leg mehrstufigen Danipfkraftinaschilie entlädt. Es handelt
sich aber hierbei nicht uin eine Anlage, die die Gleichhaltung des Druckes ini Dampferzeuger
erniög-'icht, vielmehr dient der Speicher in diesenn Falle dazu, die unregelmäßig
anfallenden Abdampfineilgen der Fördermaschine in gleichmäßigem Strom zur weiteren
Ausllutzung an die Betriebsmaschine abgeben zu können. Die bekannte Anlage unterscheidet
sich voll dein Erfindungsgegenstand leingemäß dadurch, daß die beiden Dan:pfmaschinen
nicht miteinander mechanisch oder elektrisch gekuppelt sind, und weiterhin dadurch,
daß auch kein selbsttätiges Regelorgan vorgesehen ist, «-elches die Verteilung der
Dampfmengen so vornimmt, daß die Gleichhaltung des Kesseldruckes gewährleistet ist.
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Die Anlage gemäß der Erfindung wird zweckmäßig so ausgeführt, daß
das Einlaßventil der dem Dampfspeicher vorgeschalteten Gegendruckmaschine und das
Entladeventil des Speichers in Abhängigkeit voll einem vom Kesseldruck beeinflußten
Regler im entgegengesetzten Sinne und nacheinander so verstellt werden, daß das
eine erst geöffnet wird, wenn das andere geschlossen ist. Durch diese =Anordnung
ist vermieden, daß der Dampferzeuger zeitweise durch den Speicher hindurch mit der
an den Speicher angeschlossenen Niederdruckstufe der ,Maschine in unmittelbare Verbindung
treten kann, wodurch erhebliche Druckverluste entstehen könnten.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsformen
beispielsweise veranschaulicht. In Abb. r bezeichnet n eine Zweidruckturbine, welche
zeitweilig als reine Frischdampfturbine arbeitet und alsdann zur Aufbringung der
Grundbelastung dient. Mit dieser Zweidruckturbine ist eine Gegendruckturbine b auf
der gleichen @@7elle angeordnet, welchen zu Zeiten geringer Belastung und daher
hohen Kesseldruckes Frischdampf zugeführt wird und deren Abdampf einem Dampfspeicher
c zufließt. Der Dampfspeicher c stellt durch eine Leitung d mit der Niederdruckseite
der Zweidruckturbine in Verbindung, welcher bei mangelndem Kesseldampf zur Aufbringung
der fehlendea Energlieinenge eine entsprechende Abdainp@-menge aus dein Speicher
c zugeführt wird.
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Die Ladung und Entladung des Speicher erfolgt selbsttätig in Abhängigkeit
vom Kesseldruck. Zu diesem Zweck ist ein Druckregler e torgesehen, welcher in Abhängigkeit
vom Druck des bei Aa angeschlossenen Kessels (las Einlaßorgan f zur Gegendruckturbine
mid das in der Leitung d vorgesehene Entladeventil g im entgegengesetzten Sinne
verstellt. Die Einrichtung ist hierbei so getroffen, (iaß das eine Ventil erst geöffnet
«erden kann, nachdem (las andere bereits völlig geschlossen ist. Beide Ventile sind
nämlich nur in Stellung I geöffnet, dagegen in den Stelltin.gen i 1 und III geschlossen.
Die Zweidruckturbine a ist finit einer für solche Turbinen üblichen Regelcuigsvorrichtung
versehen, die nicht dargestellt ist. Die Wirkungsweise des Dampfspeichers ist folgende:
Ist der erforderliche Kesseldruck gerade erreicht, so wird der Dampfspeicher weder
geladen noch entladen, wenn man voll der Kühldampfinenge, die zum Leerlaufbetrieb
der Gegendruckmaschine erforderlich
ist, absieht. Steigt der Kesseldruck
über das übliche Maß, so wird das Einlaßorgan f durch den Druckregler e geöffnet
und der Gegendruckmaschine b Frischdampf zugeführt, wodurch gleichzeitig der Speicher
c geladen wird. Sinkt hingegen der K, sseidruck, so wird nach erfolgtem Schließen
des Ventils f das Entladeventil g geöffnet und somit eine Entladung des Dampfspeichers
ein geleitet. Die zusätzliche Spitzenbelastung wird sodann durch den Niederdruckteil
der Zweidruclturbine aufgebracht. Beien Zu-und Abschalten der Gegendruckturbine
wird in an sich bekannter Weise die Leistung der Zweidruckturbine durch deren hier
nicht stargestellte Regelungsvorrichtung eingestellt.
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Die Gegendruckturbine kann natürlich unbeschadet der Erfindung anstatt
mit der Zweidruckturbine unmittelbar gekuppelt sein, auch mit ihr elektrisch zusammenarbeiten.
Auch kann die den Speicherdampf bearbeitende Abdampfmaschine getrennt von der Frischdampfmaschine
a angeordnet sein. In diesem Falle wird alsdann die Grundbelastung von dieser oder
noch anderen Frischdampfmaschinen übernommen, während die zur Ladung und Entladung
des Speichers vorgesehene Gegendruck- und Abdainpfmaschine nur zum Ausgleich dient.
Abb.2 läßt diese Abänderung der Anlage erkennen, und zwar ist hier eine besondere
Abdampfmaschine b' vorgesehen, welche mit dem vom Speicher c koininenden Dampf gespeist
wird. Das aus der Gegendruckturbine b und der Abdampfmaschine b' bestehende Aggregat
arbeitet dabei zweckmäßig auf einem besonderen Generator, unabhängig von der hier
mit ä bezeichneten Frischdampfmaschine.
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Bei der Allordnung nach Abb. 2 erfolgt die Speicherdampfverarbeitung
auch im Niederdruckteil getrennt von der @#.erarbeitung des übrigen Dampfes. Infolgedessen
wird die Regelung der den Speicherdampf verarbeitenden Maschine b' vollständig getrennt
von derjenigen der Hauptdampfmaschine ä . L etztere kann also normal gebaut sein,
was für große Anlagen von Bedeutung ist. Die Anordnung nach Abb. i empfiehlt sich
dagegen für Anlagen mit kleinerer Leistung. Sie bznötigt nur einen Kondensator und
arbeitet mit geringeren Leerlaufverlusten während der. Ladezeit des Speichers, während
welcher bei der Anlage nach Abb.2 der den Speicherdampf verarbeitende Abdampfteil
der Maschine leer mitlaufen müßte. Aus letzterem Grunde kommt die Anordnung nach
Abb. i insbesondere auch in Betracht, wenn die Ladezeiten besonders lang sind. Zur
Verringerung der Leerlaufsarbeit der Gegendruckmaschine während der Entladung des
Speichers wird deren Gehäuse zweckmäßig während dieser Zeit mit dem Kondensator
in Verbindung gebracht. Der Abdanipfturbine kann auch noch von anderer Seite Dampf
zugeführt werden.