DE414324C

DE414324C - Heat storage

Info

Publication number: DE414324C
Application number: DEH96684D
Authority: DE
Original assignee: GEORG HALBIG DIPL ING
Current assignee: GEORG HALBIG DIPL ING
Priority date: 1924-04-01
Filing date: 1924-04-01
Publication date: 1925-05-28

Description

Wärmespeicher. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzielung konstanter Betriebsverhältnisse, d.h. konstanten Druckes und konstanter Temperatur, in Dampfkesselanlagen bei veränderlicher Last. Dieser Zweck wird bei der nachstehend beschriebenen Erfindung durch Anordnung eines stehenden Wärmespeichers- im Zuge des Betriebsdampfes erreicht, der, als Hochdruckspeicher ausgebildet und selbsttätig arbeitend, in Zeiten geringen Dampfverbrauches Wärme aufspeichert, um bei hoher Belastung zusätzlichen Betriebsdampf zu erzeugen. Es ist bereits eine Reihe von Verfahren für die -Wärme- bzw. Dampfspeicherung bekannt und auch patentiert.Heat storage. The invention relates to a method for achieving this constant operating conditions, i.e. constant pressure and constant temperature, in steam boiler systems with variable load. This purpose is explained in the following described invention by arranging a standing heat storage in the course of the operating steam reached, which, designed as a high-pressure accumulator and automatically working, accumulates heat in times of low steam consumption to at high Load to generate additional operating steam. It's already a number of Process for heat or steam storage known and also patented.

Die ältesten Verfahren bestanden in der unmittelbaren Speicherung des Dampfes in isolierten Dampfspeichern.The oldest methods consisted of immediate storage of the steam in insulated steam storage tanks.

Bei dem Dr. Ruths geschützten Verfahren wird eine besondere Heizflüssigkeit als Wärmeträger benutzt. Diese wird mittels einer Heizvorrichtung auf hohe Temperatur gebracht und zunächst in einem Behälter ('#Värmemagazin) gesammelt. In Zeiten großen Dampf- bzw. Wärmebedarfes. den die Kesselanlage allein nicht zti decken vermag, irird diese erhitzte Heizflüssigkeit in Umlauf gesetz; und unter Anwendung des Gegenstromprinzips durch eine Anzahl von eigens hierzu angeordneten Kesseln der Speicheranla;e geleitet. Durch L`bertrag ung der Wärme an diese wird Kesselspeisewasser vorgewärmt und auch Zusatzdampf erzeugt.At the Dr. Ruth's proprietary procedure becomes a special heating fluid used as a heat transfer medium. This is heated to a high temperature by means of a heating device brought and initially collected in a container ('# Värmemagazin). In times of greatness Steam or heat demand. the the Boiler system alone not zti cover, this heated heating fluid is put into circulation; and under Application of the countercurrent principle through a number of specially arranged for this purpose Boilers of the storage system. By transferring the heat to it Boiler feed water is preheated and additional steam is also generated.

Eine andere patentierte Anordnung besteht in einem Speicherkessel, der mit ZVasser gefüllt ist und eine Rohrschlange als Wärmeübertragungskörper enthält. Der Speicher ist im Flusse des Kesselspeisewassers unmittelbar vor dem Kessel eingeschaltet. Die Aufladung des Speichers erfolgt dadurch, daß der überschubdampf in denselben eingeleitet und dort niedergeschlagen wird. In Zeiten großer Belastung der Anlage wird das Speisewasser vor seinem Eintritt in den Dampfkessel durch die im Speicher befindliche Rohrschlange geleitet und so auf eine hohe Temperatur (bis zu etwa 156: L) vorgewärmt.Another patented arrangement is a storage tank, which is filled with ZVasser and contains a pipe coil as a heat transfer body. The storage tank is switched on in the flow of the boiler feed water immediately before the boiler. The storage tank is charged by the excess steam entering the same initiated and knocked down there. In times of great stress on the system before it enters the steam boiler, the feed water passes through the storage tank located pipe coil and so heated to a high temperature (up to about 156: L) preheated.

Ferner ist das von Professor J o s s e erfundene VerfahTen zu erwähnen. Hierbei wird ein Wärmespeicher zwischen den Rauch-asvorwärmer und den Dampfkessel eingeschaltet. Bei -eringer Belastung der Anlage wird der C berschußdampf in den Speicher eingeleitet. wodurch dessen -\Vasserinhalt erhitzt wird. Durch Verminderung des Druckes kann in dein Speicher Dampf niederer Spannung erzeugt werden. Die hierbei eintretende Abnahme des Wärmeinhaltes wird dadurch ausgeglichen, daß der Speicherinhalt durch einen zweiten besonderen Rauchgasvorwärmer oder .auch durch den Wasserraum des Dampfkessels selbst hindurchgepumpt wird.The method invented by Professor J o s e should also be mentioned. A heat accumulator is installed between the smoke preheater and the steam boiler switched on. If the system is less loaded, the excess steam is in the Memory initiated. whereby its - \ water content is heated. By diminishing Due to the pressure, low-voltage steam can be generated in your storage tank. The one here occurring decrease in the heat content is compensated by the fact that the memory content by a second special flue gas preheater or also by the water room of the steam boiler itself is pumped through.

Die vorliegende Erfindung beschreitet einen anderen Weg. Zunächst wird angenommen, daß die Dampferzeugungsanlage dauernd eine gewisse Mindestbelastung (Grundlast) zu dekken hat. Die Dampfkesselanlage hat die Aufgabe, dauernd die der Grundlast entsprechende Dampfmenge (= Dampfgewicht) zu erzeugen, deren Wärmeinhalt jedoch der mittleren Belastung der gesamten Dampferzeugungsanlage entspricht. Erreicht wird dies durch eine entsprechend hohe Überhitzung. Die über die Grundlast hinausgehenden Belastungsspitzen (s. Abb. i), d. h. das denselben entsprechende Dampfgewicht, hat der Speicher (Zusatzdampferzeuger) aufzubringen. Derselbe wird entsprechend der gemessenen oder zu erwartenden Höchstbelastung eingerichte-.The present invention takes a different approach. First it is assumed that the steam generating system constantly has a certain minimum load (Base load) has to cover. The task of the steam boiler is to keep the Base load to generate the corresponding amount of steam (= steam weight), its heat content however, corresponds to the mean load of the entire steam generation plant. Achieved this is caused by a correspondingly high level of overheating. Those that go beyond the base load Load peaks (see Fig. I), i.e. H. has the same corresponding vapor weight the memory (additional steam generator). The same becomes according to the measured or expected maximum load.

Eine schematische Darstellung der Ausführung und Anordnung der Speicheranlage zeigt Abb. _.A schematic representation of the design and arrangement of the storage facility shows fig. _.

Der Speicher i ist stehend und ün Zuge de. Betriebsdampfes angeordnet. Entsprechend denn Drucke des Betriebsdampfes ist der Wärmespeicher als Hochdruck- oder als \iederdruckspeicher ausgeführt, da er dem Betriebsdruck der Anlage standhalten muß. Er ist mit einem geeigneten Speichermaterial gefüllt, welches nach Menge und Eigenschaften so gewählt wird, daß es die erforderlichen Wärmemengen aufzuspeichern und zu übertragen vermag. Ferner besitzt der Speicher a Kanalsysteme 3 und 4.. Beide Kanalsysteme sind so ausgebildet. daß das Speichermaterial. dem Dampf und dem Speisewasser möglichst große Berührungsflächen darbietet, so daß eine gute Wärmeübertragung gewährleistet ist. Durch das eine Kanalsystem 3 wird der aus dein primären Dampfkessel kommende hochüberhitzte Dampf nach Durchströmen der Dampfverteilungskammer 5 hindurchgeleitet. Dasselbe mündet oben in die Dampfsammelkammer 7. Das andere Kanalsystem ¢ ist durch die Wasserverteilungskammer 6 einerseits rpit einem Speisewasserbehälter 8 in Verbindung und steht von diesem aus unter Druck, anderseits mündet es oben ebenfalls in die Dampfsammelkammer 7 des Speichers und ist dadurch auch dem Druck des Betriebsdampfes ausgesetzt. Der Speisewasserbehälter 8 wird zweckmäßig in bekannter «"eise an einen Rauchgasv orwärmer angeschlossen, so daß das Speisewasser genügend vorgewärmt werden kann.The memory i is stationary and in the course of de. Operating steam arranged. According to the pressures of the operating steam, the heat accumulator is a high-pressure or designed as a low-pressure accumulator, as it can withstand the operating pressure of the system got to. It is filled with a suitable storage material, which according to quantity and Properties is chosen so that it can store the required amounts of heat and able to transmit. Furthermore, the memory a has channel systems 3 and 4 .. Both Sewer systems are designed in this way. that the storage material. the steam and the feed water presents the largest possible contact surfaces, so that a good heat transfer is guaranteed is. Through the one channel system 3, the one coming from your primary steam boiler becomes highly superheated steam passed through after flowing through the steam distribution chamber 5. The same opens up into the steam collecting chamber 7. The other channel system ¢ is through the water distribution chamber 6 on the one hand rpit a feed water tank 8 in connection and is under pressure from this, on the other hand it also flows into the above Steam collecting chamber 7 of the memory and is therefore also the pressure of the operating steam exposed. The feed water tank 8 is expediently in a known "" iron to a Flue gas preheater connected so that the feed water is sufficiently preheated can.

Der primäre Dampferzeuger (moderner Hochleistungskessel) liefert eine konstante Dampfmenge von gleichbleibendem Druck und gleichbleibender Überhitzung, deren Gewicht der Grundlast und deren Wänneinhalt der Mittellast (s. Abb. i) entspricht. Der hochüberhitzte Dampf tritt nach Verlassen des Kessels zunächst in die Dampfverteilungs!-kammer 5 des Speichers ein und gelangt dann in das Kanalsystem 3. Hier gibt er einen bestimmten, regelbaren Teil seiner überhitzungswärme ab, sammelt sich in der Dampfsammelkammer 7 und verläßt sodann den Speicher, um dem Verbraucher (Dampfturbine, Kolbenmaschine) zugeführt zu werden. Die an das Speichermaterial abgegebene Wärme wird, je nach den Betriebsverhältnissen, entweder restlos an das im Kanalsystem ¢ befindliche Speisewasser abgegeben oder teilweise, zeitweise auch vollständig, im Speichermaterial aufgespeichert. Der im Kanalsystem 4 entwickelte Dampf strömt in die Kammer 7 ein und vereinigt sich dort mit dem Kesseldampf. Vor dem ' Eintritt in den Verbraucher kann der gesamte Dampf nach Bedarf zum Zwecke der Trocknung noch durch eine geeignete Vorrichtung geleitet werden. Im Kanalsystem ¢ halten sich der Druck des Kesseldampfes und derjenige des Speisewasserbehälters das Gleichgewicht. Dieses wird durch Regelung des Wasserdruckes so eingestellt, daß bei 1Tittellast sich eine Wassermenge in dem Kanalsystem 4 befindet, welche hinreicht, um unter Aufzehrung der (lern Speichermaterial dauernd zugeführten -Wiirtnerncnge die bei Mittellast erforderliche zusätzliche Dampfmenge im Speicher zu entwickeln und ausreichend zu überhitzen.The primary steam generator (modern high-performance boiler) provides one constant amount of steam at constant pressure and constant overheating, whose weight corresponds to the base load and whose heat content corresponds to the average load (see Fig. i). After leaving the boiler, the superheated steam first enters the steam distribution chamber 5 of the storage tank and then enters the sewer system 3. Here it gives a certain, controllable part of its overheating, collects in the steam collecting chamber 7 and then leaves the storage facility to supply the consumer (steam turbine, piston engine) to be fed. The heat given off to the storage material is, depending on the operating conditions, either completely to that in the sewer system ¢ Feed water released or partially, sometimes completely, in the storage material stored. The steam developed in the channel system 4 flows into the chamber 7 and merges there with the boiler steam. Before 'entering the consumer can all steam as required for the purpose of drying still through a suitable Device are directed. The pressure of the boiler steam is maintained in the duct system ¢ and that of the feed water tank the equilibrium. This is done through regulation the water pressure is set so that at 1Tittellast a Amount of water in the sewer system 4 is, which is sufficient to be consumed the (learn storage material continuously supplied -Wiirtnercnge the at medium load necessary additional amount of steam to develop in the memory and sufficient overheat.

Zur näheren Erläuterung seien noch drei Fälle (Betriebszustände der Gesamtanlage) betrachtet: Fall i. Mittellast = \ orniallast. In der Dampfsammelkammer ; herrscht dementsprechend der normale Betriebsdruck und Gleichgewicht im Speicher. Der hierbei im Kanalsystem 4 eingestellte Wasserstand ist so abgewogen, daß unter vollständiger Aufbrauchung der dem Speichermaterial dauernd zugeführten Wärmemenge gerade eine so große Dampfmenge im Speicher erzeugt wird, welche gleich der Differenz der Dampfgewichte-bei Mittellast und hei Grundlast ist, und dal3 diesem Zusatzdampf ein genügender Cberhitzungsgrad erteilt wird,` bevor er in den Dampfsamnielraum 7 gelangt. Eine Speicherwirkung findet während dieses Betriebzustandes nicht statt. Fall a. Unterbelastung. Sinkt die Belastung der : ilage unter die Mittellast, so steigt zunächst der Druck in der Kammer 7, wodurch das -Wasser im Kanalsystem 4 so weit zurückgedrückt wird, bis wieder Gleichgewicht herrscht. Der Wasserinhalt des Speichers verringert sich, und die Dampferzeugung in demselben nimmt demzufolge ab. Da die -Wärmemenge, welche der Kesseldampf dem Speichermaterial zuführt, nun nicht mehr vollständig zur Erzeugung von Zusatzdampf verbraucht wird, bleibt der überschießende Teil derselben im Speichermaterial aufgespeichert. Fall S. überbelastung. Nimmt der Dampfverbrauch wieder zu, so sinkt zunächst der Druck in der Kammer 7 . Infolgedessen steigt der -Wasserstand im Kanalsystem 4., die Berührungsfläche zwischen --'asser und Speichermaterial wird größer, wodurch die Dampfentwicklung zunimmt. Die Übertragung von -Wärme voni Kesseldampf durch das Speichermaterial auf das Speisewasser läuft dabei noch nebenher. Dieser Vor-an- <lauert so lange, bis im Speie-lier -enügend Zusatzdampf erzeugt wird und so (las (..leichgeNvicht wieder herbestellt ist_ Prr Speicher weit dementsprechend bei auftretender -Maximallast den größten Wasserinhalt und die größte Dampfentwicklung auf.For a more detailed explanation, three more cases (operating states of Overall system) considered: Case i. Average load = \ orniallast. In the steam collecting chamber ; the normal operating pressure and equilibrium prevail accordingly in the storage tank. The water level set in the channel system 4 is weighed so that below Complete consumption of the amount of heat continuously supplied to the storage material just such a large amount of steam is generated in the memory, which is equal to the difference is the steam weights at medium load and at base load, and this is additional steam A sufficient degree of superheating is granted before it enters the steam collection room 7 arrives. A memory effect does not take place during this operating state. Case a. Under pressure. If the load on the: ilage falls below the medium load, so First, the pressure in the chamber 7 rises, which causes the water in the canal system 4 is pushed back until equilibrium is restored. The water content of the storage tank is reduced and the steam generation in the same increases accordingly away. Since the amount of heat that the boiler steam supplies to the storage material is now is no longer completely consumed to generate additional steam, the remains excess part of the same stored in the storage material. Case S. overload. If the steam consumption increases again, the pressure in the chamber 7 first drops . As a result, the water level in the sewer system rises 4., the contact area between - 'water and storage material becomes larger, whereby the development of steam increases. The transfer of heat from boiler steam through the storage material on the feed water is still running alongside. This pre-lurks so long until enough additional steam is generated in the Speie-lier and so (read (..leichgeNvicht is restored_ Prr memory accordingly when the -maximum load occurs the greatest water content and the greatest steam development.

Das neue Verfahren hat den grollen Vorteil, dalJ dadurch der primäre Dampferzeuger von allen Belastungsschwankungen befreit wird. Derselbe arbeitet alsdann unter gleichbleibenden, also günstigsten Betriebsverhältnissen und erreicht so den besten UJirkungsgrad und die größte Wirtschaftlichkeit.The new method has the major advantage that it is the primary one Steam generator is freed from all load fluctuations. The same then works under constant, i.e. most favorable, operating conditions and thus achieves the best efficiency and the greatest economy.

Die Konstruktion des Kessels kann im wesentlichen, vor allem in höherem Maße als bisher, auf beste und größtmögliche Dampferzeugung eingerichtet sein, gegebenenfalls kann der Kessel als reine Heizschlange gebaut «-erden, sein Wasseiraum also auf das geringste zulässige bz-,v. zweckdienliche Maß beschränkt «-erden.The construction of the boiler can essentially, especially in higher Dimensions than before, be set up for the best and greatest possible steam generation, if necessary the boiler can be built as a pure heating coil "-ground, so its water room open the lowest allowable bz-, v. expedient measure limited "-ground.

Die Methode ist ferner für alle gebräuchlichen Dampfdrücke und für Anlagen von beliebig großen Leistungen verwendbar. Die Darnpferzeugungsanlage wird durch Anwendung des vorbeschriebenen Verfahrens befälti` t, allen Belastungsschwankungen schnell Lind sicher zu folgen und unter allen Betriebsverhältnissen den vollkommenen Ausgleich zwischen Dampferzeugung und -verbrauch bei größter Wirtschaftlichkeit herzustellen.The method is also available for all common vapor pressures and for Systems of any size can be used. The fermentation plant will by using the procedure described above, all load fluctuations are copied to follow quickly and safely and the perfect one under all operating conditions Balance between steam generation and consumption with the greatest economic efficiency to manufacture.

Claims

PATPNT-ANSPRUCA: The extremely superheated boiler steam flows through, Automatic heat accumulator made of suitable material, characterized in that that the same switched between the boiler and the consumer, standing is arranged and penetrated by a Kanalsystesn (4), which on the one hand by a Liquid line with the feed water tank which is under a certain, controllable pressure (8), on the other hand with the steam collecting chamber (7) leading to the consumer stands in such a way that in the event of underloading and consequently increasing pressure in the chamber (;) the water level in the sewer system (4) falls and only a little additional steam in the storage tank is generated, while the pressure in the chamber (7) decreases in the event of L overload, consequently the water level in the sewer system (4) rises and with it the steam generation in same increases.