DE387379C

DE387379C - Method and device for compensating for fluctuations in steam consumption

Info

Publication number: DE387379C
Application number: DES59705D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1923-12-27

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleich von Dampfverbrauchsschwankungen. Die bei Dampfverbrauchsanlagen vorkommenden Schwankungen, die sich über eine lange Zeit erstrecken, können durch den Ruthsdampfspeicher weniger leicht ausgeglichen werden als die großen Schwankungen, die nur kurze Zeit andauern; es ist z. B. leichter möglich, die Brenngeschwindigkeit eines Dampfkessels in gewissen Grenzen für längere Zeit zu erhöhen oder zu vermindern, als schnell aufeinanderfolgenden großen Schwankungen mit der Brenngeschwindigkeit zu folgen.Method and device for compensating for fluctuations in steam consumption. The fluctuations occurring in steam consumption systems, which last for a long time Time can be less easily offset by the Ruthsdampfspeicher are called the great fluctuations that last only a short time; it is Z. B. easier possible the burning speed of a steam boiler within certain limits for longer periods Time to increase or decrease as rapidly successive large fluctuations with the burn rate to follow.

Wollte man daher alle Schwankungen durch Dampfspeicher einebnen, so würde man dazu so große Wärmespeicher brauchen, daß die Anlage unwirtschaftlich würde. Die Abb. i zeigt als Beispiel die Speicherzustandskurve 3 einer solchen Schwankung; dabei ist in der Senkrechten i nicht etwa die Dampfspannung, sondern es sind die Wärmeeinheiten oder die kg Dampf in dieser Richtung eingetragen, während in der Wagerechten 2 die Zeit aufgetragen ist. Die Kurve 3 gibt den jeweiligen Lade- oder Entladezustand des Speichers an; jede beliebige Ordinate in Richtung i bedeutet also den Dampfinhalt g, der gegenüber den höchsten Lade- oder den tiefsten Entladezustand bis zu dem betreffenden Zeitpunkt aufgespeichert oder abgegeben wurde.So if you wanted to level out all fluctuations by using steam accumulators, so one would need such a large heat accumulator that the system would be uneconomical would. Fig. I shows as an example the storage state curve 3 of such a fluctuation; where i is not the vapor tension in the vertical, but it is the Thermal units or the kg of steam entered in this direction, while in the Wagerechten 2 the time is plotted. The curve 3 gives the respective loading or Discharge status of the memory on; means any ordinate in the i direction that is, the steam content g, which is the opposite of the highest charge or the lowest discharge until the relevant point in time was stored or submitted.

Diese Zustandskurve ist aus der Kurve der Strömungsgeschwindigkeiten abgeleitet, indem die mittlere Geschwindigkeit festgestellt und auf diese bezogen, die Schwankung nach der Zeit integriert ist. Der senkrechte Abstand des höchsten und tiefsten Punktes der Zustandskurve st 11t dann die erforderliche Speicherkapazität für vollständigen Ausgleich der Dampfschwankunz dar. Tede Tangente an die Zustandskurve bedeutet dann eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit gegenüber der mittleren Geschwindigkeit, für die die Tangente = o ist und mit der Abzisse 2 zusammenfällt. Zieht man nun z. B. von 8 an den Punkt 9 eine Tangente, so stellt jede Senkrechte auf 2 an die Geraden 8,9 auch eine Dampfmenge g dar. Daß die Linie 8, 9 eine Gerade ist, bedeutet gleichbleibende Geschwindigkeit, die sich im Geschwindigkeitsdiagramm durch eine Wagerechte ausdrücken würde.This state curve is derived from the curve of the flow velocities by determining the mean velocity and, based on this, integrating the fluctuation over time. The vertical distance between the highest and lowest point of the state curve then represents the storage capacity required for complete compensation of the steam fluctuation. Tede tangent to the state curve then means a change in the flow velocity compared to the mean velocity, for which the tangent = 0 and coincides with the abscissa 2. If you now z. B. a tangent from 8 to point 9, then each perpendicular to 2 to the straight line 8,9 also represents a quantity of steam g. The fact that the line 8, 9 is a straight line means constant speed, which is divided into a horizontal line in the speed diagram would express.

Diese so dargestellte Dampfmenge soll nun nicht aus den Speicher entnommen oder in diesen geladen werden, sondern durch Änderung der Dampferzeugung oder durch Dampfabgabe an andere Stellen ausgeglichen werden. Der Speicher soll dann nur noch die Kapazität 1q. statt q. erhalten. Sobald nun die Kurve 3 mit den im senkrechten Abstand 14 gezogenen Parallelen 5 und 6 zusammentrifft, findet ein Regelvorgang statt, der durch die zulässigen Grenzdrucke des Speichers ausgelöst wird, und zwar so, daß eine Berührung von 3 mit 5 die Linie 5 im Sinn des Uhrzeigers, eine Berührung von 3 und 6 im umgekehrten Sinn abbiegt. Der Regelvorgang dauert so lange, bis sich 3 und 5 oder 6 nicht mehr berühren; dann behalten 5 und 6 die neue Richtung bei, bis wieder eine Berührung erfolgt. Im Beispiel der Schwankungsverteilung zwischen Dampfkessel und Speicher würde dies bedeuten, daß die Brenngeschwindigkeit des Kessels gegenüber seiner mittleren Brennungsgeschwindigkeit mehr oder weniger vergrößert oder verkleinert wird.This amount of steam shown in this way should now not be taken from the memory or be loaded into these, but by changing the steam generation or by Steam release to other places can be compensated. The memory should then only the capacity 1q. instead of q. obtain. As soon as the curve 3 with the in the vertical Distance 14 drawn parallels 5 and 6 meet, a control process takes place instead, which is triggered by the permissible limit pressures of the accumulator, namely so that a touch of 3 with 5 marks line 5 in the clockwise sense, a touch from 3 and 6 turns in the opposite direction. The control process lasts until 3 and 5 or 6 no longer touch; then 5 and 6 keep the new direction, until there is another contact. In the example of the fluctuation distribution between Steam boiler and storage would mean that the burning rate of the boiler more or less increased compared to its mean burning rate or is reduced.

Die Erfindung besteht also darin, daß ein Wärmespeicher von der Art eines Ruthspeichers nur die kurzfristigen Schwankungen aufnimmt, während die langfristigen in anderer Weise ausgeglichen werden.The invention consists in the fact that a heat accumulator of the type Ruth's memory only absorbs short-term fluctuations, while long-term fluctuations be balanced in other ways.

Man könnte die Verteilung des Ausgleichs auf den Wärmespeicher und auf die Ausgleichsvorrichtung für die langfristigen Schwankungen von Hand vornehmen, indem man z. B. nach einem Wärmespeichermanometer bei Erreichung der oberen Druckgrenze,- also- der höchsten zulässigen Ladung, so lange umsteuerte, bis der Druck sinkt und damit die Ladung abnimmt und indem man bei Erreichung der unteren Druckgrenze umgekehrt steuerte. Die Erfindung löst aber auch die Aufgabe der selbsttätigen Augleichsverteilung, und zwar dadurch, daß der Wärmespeicher nur im Augenblick der höchsten zulässigen Ladung und der höchsten zulässigen Entladung ein Organ umsteuert, das denAusgleichtdergroßen Schwankungen regelt, indem es für längere Zeit eine größere oder geringere Dampferzeugung oder Wärmeableitung herbeiführt. Diese Regelung kann z. B. dadurch erfolgen, daß bei Erreichung des höchsten Druckes im Wärmespeicher gin Ventil selbsttätig zweiter geöffnet und -bei Erreichung des niedrigen Druckes selbsttätig mehr geschlossen wird, durch das der überschüssige Dämpf, z. B. in irgendeinem Wärmeträger oder zur unmittelbaren Verwendung, abgeleitet wird. Dies kann dadurch geschehen, daß ein unter dem Dampfdruck des Wärmespeichers stehender Kolben das Ventil weiter schließt oder öffnet, wie dies z. B. in der Abb. 3 dargestellt ist. Der Zylinderraum ao steht dabei durch das Rohr 21 unter dein Dampfdruck `des Wärmespeichers, so daß der Kolben 22 entgegen der Wirkung de rsFeder 23 nach oben gedrückt wird. An def Kolbenstange befindet sich eih Langloch 2q., das in den Endlagen den Ventilhebel 25 mitnimmt und dadurch das Ventil 26 verstellt, so daß Dampf aus dem Wärmespeicher oder seiner Zuleitung bei 27 austreten kann. Wird der Kolben 22 gehoben, stößt also das untere Ende ,des Langlochs 24 an den Hebel 25, so -wird das Ventil 26 weiter geöffnet, und zwar im Beispiel so lange, bis sich infolge des Dampfabflusses bei a7 die Zunahme des Dampfdrucks in eine Abnalune umkehrt. Infolgedessen sinkt dann der Kolben 22 wieder, und zwar so lange, bis das obere Ende des Langlochs 2.4 den Ventilhebel 25 wieder abwärts mitnimmt und dadurchden Dampfabfluß bei 27 vermindert.One could distribute the compensation on the heat accumulator and on the compensation device for the long-term fluctuations by hand, by z. B. after a heat storage manometer when reached the upper pressure limit, - i.e. the highest permissible load, as long as reversed, until the pressure drops and thus the charge decreases and by reaching the controlled the lower pressure limit in reverse. But the invention also solves the problem the automatic equalization distribution, namely by the fact that the heat accumulator only at the moment of the highest permissible charge and the highest permissible discharge an organ that regulates the compensation of the large fluctuations by acting for causes greater or lesser steam generation or heat dissipation for a longer period of time. This scheme can, for. B. be done in that when the highest pressure is reached in the heat accumulator gin valve automatically opens and -when the low pressure is closed more automatically, through which the excess Steam, e.g. B. in any heat transfer medium or for immediate use derived will. This can be done in that a steam pressure of the heat storage tank standing piston the valve further closes or opens, as z. B. in Fig. 3 is shown. The cylinder space ao stands through the pipe 21 under your Vapor pressure `of the heat accumulator, so that the piston 22 against the action of the rsFeder 23 is pushed up. On the piston rod there is an elongated hole 2q., which takes the valve lever 25 with it in the end positions and thereby adjusts the valve 26, so that steam can escape from the heat accumulator or its supply line at 27. When the piston 22 is lifted, the lower end of the elongated hole 24 hits the Lever 25, the valve 26 is opened further, in the example as long as until as a result of the steam flow at a7 the increase in the steam pressure turns into an abnalune reverses. As a result, the piston 22 then sinks again until the upper end of the elongated hole 2.4 takes the valve lever 25 down again and thereby Steam outflow decreased at 27.

In der an der Abb. i dargestellten Schaulinie 3 .drückt sich dies folgendermaßen aus: Das Ansteigen der Linie 5 zwischen den Punkten 8 und 9 ist durch die augenblickliche Stellung des Ventils 26 gegeben. Die Schwankung der Dampfmenge vollzieht sich also auf dieser Strecke zwischen den geraden Linien 5 und 6. Nun erreicht aber die Schaulinie 3 im Punkt 9 die gerade- Linie 5 und sucht sie zu schneiden, weil die Dampfspannung im Wärmespeicher infolge erhöhten Verbrauchs nachgelassen hat. Dies ist der Augenblick, in dem der Kolben 22 in der Abb. 3 so Weit gesunken ist, daß das obere Ende des Langlochs 24 den Ventilhebel 25 abwärts mitnimmt und dadurch das Ventil 26 etwas weiter schließt, aber nur sehr wenig, da sofort' wieder -eine Steigerung des Dampfdruckes eingetreten ist; die sich in, einem Ansteigen der Schaulinie 3 zwischen den-Punkten 9 und io ausdrückt. Infolgedessen ist die Abweichung der Linien 5 zwischen den Punkten 9 .und i i im Vergleich zu ihrer Richtung zwischen 8 und 9 nur gering. Es ist nach dem Vorstehenden ohne weiteres verständlich, warum in den Punkten i2 und 13 eine starke Richtungsänderung der parallelen Linien 5 und 6 eintreten muß.This is expressed in the viewing line 3 shown in Fig. I as follows: The ascent of line 5 between points 8 and 9 is through the current position of the valve 26 is given. The fluctuation in the amount of steam So takes place on this stretch between the straight lines 5 and 6. Now but when sight line 3 reaches straight line 5 at point 9 and tries to intersect it, because the vapor tension in the heat storage tank decreased as a result of increased consumption Has. This is the moment when the piston 22 in Fig. 3 has sunk so far is that the upper end of the elongated hole 24 takes the valve lever 25 downwards and as a result, the valve 26 closes a little further, but only very little, because immediately 'again - an increase in the vapor pressure has occurred; which is in, a rise the sight line 3 between the points 9 and io expresses. As a result, the Deviation of lines 5 between points 9 and i i compared to their direction between 8 and 9 only slightly. After the above, it is easy to understand why in points i2 and 13 a sharp change in direction of the parallel lines 5 and 6 must occur.

Statt mehr oder weniger Dampf abzuleiten, kann.inan dem N,\Tärmespeicher auch auf andere Weise mehr oder weniger Wärme entziehen, wobei die Wärmeentziehung bei Erreichung des Höchstdruckes im Wärmespeicher gesteigert, bei -Erreicbung des Mindestdruckes aber vermindert -wird. Die @@Tärine kann dem Speicher z. B: durch -eine Flüssigkeit entzogen werden, die so durch den Wärmespeicher hindurchgeführt wird, daß sie sich mit seiner Flüssigkeit nicht vermischen kann, z. B. also durch in den Wärmespeicher eingebaute Röhren oder Kammern. Durch die Regelvorrichtung wird dann die Durchflußmenge dieser Flüssigkeit geregelt. Man kann aber auch kaltes Wasser unmittelbar in den Wärmespeicher hineinleiten und die entsprechende Menge -warmen Wassers abführen.Instead of dissipating more or less steam, it is possible to store heat in the N, \ also withdraw more or less heat in other ways, whereby the heat extraction increased when the maximum pressure in the heat storage tank is reached, when the But the minimum pressure is reduced. The @@ Tärine can z. B: through -A liquid is withdrawn, which is then passed through the heat accumulator becomes that it cannot mix with its liquid, e.g. B. So through tubes or chambers built into the heat accumulator. By the control device the flow rate of this liquid is then regulated. But you can also get cold Direct water into the heat storage tank and the corresponding amount -Discharge warm water.

Statt dem Wärmespeicher oder seiner Zuleitung mehr oder weniger Dampf oder Wärme abzunehmen, kann man zum Ausgleich der großen Schwankungen auch die Brenngeschwindigkeit am -den Dampf erzeugenden Kessel durch bekannte Mittel, wie z. B. Zugregelung, bei Erreichung des Höchstdruckes im Wärmespeicher vermindern, bei Erreichung des Mindestdruckes aber erhöhen. An Stelle des in der Abb. 3 dargestellten Ventils 26 tritt dann die Vorrichtung zur Regelung der Brenngeschwindigkeit, z. B. eine Zugklappe.Instead of the heat accumulator or its supply line, more or less steam or to remove heat, the burning rate can also be used to compensate for the large fluctuations on the steam generating boiler by known means, such as. B. tension control, at When the maximum pressure is reached in the heat storage tank, reduce when the minimum pressure is reached but increase. Instead of the valve 26 shown in Fig. 3 then occurs Device for controlling the burning rate, e.g. B. a pull flap.

Die Abb.2 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung: 30 ist ein Dampfkessel, dessen Dämpf den Hochdruckzylinder 31 und den Niederdruckzylinder 32 einer Dampfmaschine speist. 33 ist der Kondensator. Die Zivischendainpfleitung zwischen dem Hoch- und Niederdruckzylinder ist an einem Wärmespeicher 34 angeschlossen und steht auch über das Ventil 26 durch das Rohr 27 mit einem Wärmeträger 28 in Verbindung. Dieser Wärmeträger ist im Beispiel ein - mit einer Flüssigkeit gefüllter Behälter, durch den das Rohr 27 hindurchgeführt ist, so daß die Flüssigkeit im Behälter 28 erwärmt wird. Die Flüssigkeit aus dem Wärmeträger 28 kann dann anderweitig verwendet werden, z. B. zur Speisung des- Kessels 30.Fig.2 shows an application example of the invention: 30 is a steam boiler, the steam of which feeds the high-pressure cylinder 31 and the low-pressure cylinder 32 of a steam engine. 33 is the capacitor. The Zivischendainpfleitung between the high and low pressure cylinder is connected to a heat accumulator 34 and is also connected to a heat transfer medium 28 via the valve 26 through the pipe 27. In the example, this heat transfer medium is a container filled with a liquid, through which the tube 27 is passed, so that the liquid in the container 28 is heated. The liquid from the heat transfer medium 28 can then be used for other purposes, e.g. B. to feed the boiler 30.

Die Erfindung kann auch auf die Regelung der Entstehung von. Abwärme ausgedehnt werden, die zur Erzeugung von Dampf ausgenutzt wird. In diesem Falle können z. B. die Einrichtungen, bei deren Betrieb die Abwärme entfällt, von den Grenzdrucken des Wärmespeichers auf erhöhte oder verminderte Leistung gesteuert werden, so daß mehr oder weniger Abwärme entfällt und dadurch die Dampferzeugung steigt oder fällt. Entsteht die Abwärme z. B. beim Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen mit Abhitzekesseln, deren Dampf Dampfmaschinen zugeführt wird, so wird bei der Regelung der Verbrennungskraftmaschinen auf erhöhte Leistung nicht nur eine größere Dampfmenge erzielt, sondern die Dampfmaschinen werden außerdem durch die erhöhte Leistung der Nerbrennungskraftmaschinen entlastet. Hierdurch wird die Regelung sehr wirksam, auch wenn. sie verhältnismäßig milde wirkt und sich: in solchen Grenzen hält, daß die Wirtschaftlichkeit des Arbeitens der Verbrennungskraftmaschinen durchaus aufrechterhalten bleibt.The invention can also be applied to the regulation of the emergence of. Waste heat are expanded, which are used to generate steam will. In this case, for. B. the facilities in whose operation there is no waste heat, controlled by the limit pressures of the heat accumulator for increased or decreased performance so that more or less waste heat is eliminated and thus the generation of steam rises or falls. Does the waste heat z. B. in the operation of internal combustion engines with waste heat boilers, the steam of which is fed to steam engines, so is the regulation the internal combustion engines to increased power not only a larger amount of steam achieved, but the steam engines are also due to the increased performance of the Internal combustion engines relieved. This makes the regulation very effective, even if. it has a comparatively mild effect and keeps within such limits that maintain the economic efficiency of the operation of the internal combustion engines remain.

Wie hierbei die Regelung ganz von selbst in doppelter Richtung günstig wirkt, so können auch sonst absichtlich zwei oder mehrere Regelungen zur Erzielung einer schnellen und sicheren Wirkung vorgenommen werden. Man kann z. B. bei Erreichung der oberen Druckgrenze des Wärmespeichers sowohl Dampf ableiten als auch die Brenngeschwindigkeit am Kessel gleichzeitig vermindern. Es ist aber auch, möglich, die Regelungen nacheinander eintreten zu lassen, z. B. die Brenngeschwindigkeit nur dann zu regeln, wenn die Regelung der Dampfableitung allein nicht genügt. Im Beispiel nach der Abb. 3 kann dies z. B. dadurch geschehen, daß man an der Kolbenstange ein zweites Langloch anbringt, das länger ist als das gezeichnete, so daß die Regelung der Brenngeschwindigkeit nur herbeigeführt wird, wenn der Kolben 22 nicht schon infolge der "Umstellung des Ventils 26 seine Bewegungsrichtung umkehrt.As in this case, the regulation is beneficial in two ways by itself works, so can otherwise intentionally two or more arrangements to achieve a quick and safe effect. You can z. B. upon achievement the upper pressure limit of the heat accumulator both dissipate steam and the burning rate reduce at the same time on the boiler. But it is also possible to change the regulations one after the other to let enter, z. B. to regulate the burning speed only when the Regulation of the steam dissipation alone is not sufficient. In the example according to Fig. 3, this z. B. can be done by attaching a second elongated hole to the piston rod, that is longer than the one drawn, so that the regulation of the burning rate is only brought about when the piston 22 is not already due to the "conversion of the Valve 26 reverses its direction of movement.

Ähnlich wie in dem oben, gegebenen Beispiel kann die Regelung der langfristigen Schwankungen auch dadurch herbeigeführt werden, daß durch die Grenzdrucke des Wärmespeichers Verbraucher ganz an- oder ab- oder auf andere Kraftquellen umgeschaltet oder diesen abgenommen werden.Similar to the example given above, the regulation of the long-term fluctuations are also brought about by the fact that the limit pressures of the heat accumulator consumer switched on or off completely or switched to other power sources or these can be removed.

Claims

PATENT CLAIMS-i. Procedure to compensate for fluctuations in steam consumption, characterized in that a known heat store only the short-term Compensates for fluctuations while he is only at the moment of the highest allowable La-Jung and the deepest permissible discharge reverses an organ that compensates for the regulates long-term fluctuations.

2. Device according to claim i, characterized in that that . to compensate for the long-term fluctuations when the highest pressure is reached A valve in the heat storage tank automatically opens further and when the lowest value is reached Pressure is closed more automatically, through which the excess steam after a consumption point is derived.

3. Device according to claim i, characterized characterized in that the heat accumulator heat through a heat exchange device is withdrawn, the heat extraction when the maximum pressure is reached in the heat storage tank increased, but is reduced when the minimum pressure is reached. q ..

contraption according to claim 3, characterized in that the heat accumulator is cold water and hot water is removed.

Device according to claim i, characterized in that that in order to compensate for the long-term fluctuations, the Steam-generating boiler, by means known per se when the maximum pressure is reached reduced in the heat storage tank, but increased when the minimum pressure is reached.

6. Apparatus according to claim i, characterized in that when generating steam through waste heat, the facilities that do not use waste heat from the Limit pressure of the heat accumulator controlled to increased or decreased performance so that more waste heat is eliminated and, as a result, the generation of steam increases or falls.

7. Vorrichtug according to claim i, characterized in that by the limit pressures of the heat accumulator steam consumer completely up or down, to others Power sources are switched over or removed from them. B. device according to the Claims i to 7, characterized in that if to achieve a faster and more reliable control when the limit pressures are reached: several of the heat accumulator Regulations are made, first one regulation occurs, and that the second starts later.