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Speisewasservorwärmung durch Maschinenabdampf. In der Patentschrift
4i537¢ ist ein Verfahrerl beschrieben, nach welchem durch periodische Vorwärmung
von Wasser mittels Abdampf einer Kraftmaschine erreicht wird, daß die Temperatur
des Maschinenabdampfes von der augenblicklichen Vorwärmtemperatur nur um so viel
abweicht, als den unvermeidlichen Temperaturunterschieden entspricht, die für die
Wärmeübertragung erforderlich sind.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Verhältnisse der Wärmeübertragung
der nach diesem Verfahren arbeitenden Anlage zu verbessern. Bei dem Verfahren nach
genannter Patentschrift wird der Dampf unmittelbar in den Sammelbehälter eingeblasen,
oder er wird einer Heizfläche zugeführt, die im Sammelbehälter untergebracht ist.
Dabei ist der Wärmeübergang durch die Heizfläche schlecht, weil das Wasser im Sammelbehälter
ruht oder nur eine durch die im Wasser auftretenden Temperaturunterschiede bedingte
Bewegung ausführt. Gemäß der Erfindung wird nun der Vorwärmer außerhalb des Sammelbehälters
verlegt und das im Behälter angesammelte Kondensat durch eine Pumpe oder eine andere
geeignete Vorrichtung im Kreislauf dem Vorwärmer zugeführt und zum Behälter zurückgeleitet.
Es wird dadurch möglich, das Wasser mit großer Geschwindigkeit die Heizfläche bestreichen
zu lassen und hierdurch einen guten Wärmeübergang zu erreichen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.
Die Vorwärmung durch Maschinenabdampf geschieht hier durch die Hilfsturbine i i
einer Kondensationsanlage, die ihren Dampf aus der Zwischenstufe einer Hauptturbine
oder aus dem Frischdampfnetz erhält. Der Abdampf der Hilfsturbine wird entweder
dem Vorwärmer 8 oder einer Niederdruckstufe einer Turbine zugeführt. Das Kondensat
der Hauptturbine allein oder zusammen mit anderen Turbinen wird einem Behälter i
zugeleitet; im Behälter z geschieht die Vorwärmung des Kondensats im Kreislauf mit
dem Vorwärmer, und vom Behälter 3 aus wird das vorgewärmte Kondensat durch eine
Kesselspeisepumpe dem Kessel oder einer weiteren Speisewasservorwärmung durch Dampf
oder Rauchgas zugeführt. Es sind ferner Umschaltventile ,4 und 5 für das Speisewasser
sowie ein Umschaltventi16 für den Abdampf der Hilfsturbine vorgesehen. Eine Pumpe
7 bewirkt den Kreislauf des Wassers zwischen Behälter 2 und Vorwärmer 8; das Kondensat
des Vorwärmers 8 wird dem Hauptkondensator zugeführt, ebenso die eindringende Luft,
falls die Vorwärmung im Vakuumgebiet erfolgt. Die Pumpe 7 bewirkt außer dem Kreislauf
des Kondensats die Entleerung des Behälters i und die Füllung des Behälters 3. Zu
den Zeiten, wo die .Vorwärmung erfolgt, sind die Umschaltventile 4 und 5 derart
gestellt, daß der Kreislauf zwischen- Behälter 2 und Vorwärmer 8 geschlossen ist.
Am Anfang der Vorwärmung ist die Temperatur im Behälter a diejenige des kalten Kondensats.
Im Vorwärmer 8 findet eine von der Fördermenge der Pumpe 7 abhängige Temperaturerhöhung
statt,
und das erwähnte Kondensat mischt sich mit dem Inhalt des BehälterS z und ruft in
diesem eine geringfügige Temperaturerhöhung vor. Mit dieser erhöhten Temperatur
wird nun das Kondensat wieder dem Vorwärmer zugeführt, so daß auf diese Weise allmählich
eine Erhöhung der Temperatur im Behälter 2 eintritt. Um eine gute Mischung des aus
dem Vorwärmer austretenden Kondensats mit dem Inhalt des Behälters 2 zu erzielen,
kann das eintretende Kondensat durch eine Mischdüse oder eine andere geeignete Vorrichtung
eingeführt werden.
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Sobald nun die Temperatur des aus dem Vorwärmer austretenden Kondensats
die gewünschte Höhe erreicht hat, wird durch Einwirkung eines Temperaturreglers
oder eines Reglers für den Gegendruck der Hilfsturbine das Umschaltventil s so eingestellt,
daß das erwärmte Kondensat dem Behälter 3 zugeführt wird. Durch diese Maßnahme entleert
sich der Behälter 2 und füllt den Behälter 3. Sobald der Behälter 2 ganz oder nahezu
leer ist, wird durch einen Schwimmer g das Ventil 4. derart umgcschaltet, daß die
Pumpe aus dem Behälter i statt aus Behälter z ansaugt. Es kann durch _diesen ._
Schwimmer gleichzeitig das Umschaltventil 6 so gestellt werden, daß der Hilfsturbinenabdampf
der Hauptturbine oder einem Kondensator statt dem Vorwärmer zugeführt wird. Da aus
dem Behälter i kaltes Kondensat angesaugt wird, sinkt der Dampfdruck im Vorwärmer
und ebenso die Austrittstemperatur aus dem Vorwärmer, so daß der Regler das Umschaltventil
5 wieder auf den Behälter 2 umstellt. Auf diese Weise wird der Inhalt des Behälters
i nach Behälter 2 herübergepumpt. Ist der Behälter i ganz oder teilweise entleert,
so kann durch einen Schwimmer io die Pumpe ; ausgeschaltet werden, so daß das ganze
System ruht, bis sich so viel Kondensat im Behälter i angesammelt hat, daß- durch
den wieder steigenden Schwimmer Pumpe 7 wieder eingeschaltet und das Pumpen von
Behälter i nach Behälter 2 wieder eingeleitet wird. Hierdurch wird jeder überflüssige
Leerlauf vermieden. Ist der Behälter 2 voll, so stellt der Schwimmer 9 das Umschaltventil
q. wieder in die Kreislaufstellung und den Hilfsturbinendampf wieder nach dem Vorwärmer
um. Im Vorwärmer konnte sich in der Zwischenzeit allmählich der Druck einstellen,
welcher der verringerten Speisewassertemperatur entspricht, und die Bewegung der
Umschaltvorrichtung kann so langsam erfolgen, daß auch bei Eintritt der aus der
Hilfsturbine kommenden Dampfmengen der tiefstmögliche Gegendruck aufrechterhalten
bleibt. Falls im Behälter 3 der ZVasserstand unzulässig sinkt, kann beispielsweise
durch einen Schwimmer der Behälter mit der nach i führenden Kondensatleitung oder
mit dem Behälter i selbst verbunden werden, um zu verhindern, daß für den Kessel
das Speisewasser fehlt. Übersteigt im Behälter i der «Wasserstand die zulässige
Grenze, so kann durch überlauf eine Verbindung nach dem Behälter 3 angeordnet werden,
oder es kann die Speisewasserzufuhr zu Behälter i bei höchstem Wasserstand auf Behälter
3 umgestellt werden.
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Statt der Umschaltventile können auch zwei getrennte Ventile verwendet
werden, die gemeinsam oder unabhängig voneinander gesteuert werden. Die Einwirkung
der Wasserstandshöhe auf die Behälter sowie der Temperatur bzw. des Vakuums auf
die Umschaltvorrichtungen können auch in anderer Weise durchgeführt werden. So kann
beispielsweise die Umstellung der Umschaltvorrichtung' 5 von Behälter z auf Behälter
3 statt durch die Temperatur bzw. das Vakuum vom Schwimmer 9 aus bewerkstelligt
werden. An Stelle der Schwimmer können ebenso andere, den Wasserstand anzeigende
Vorrichtungen verwendet werden.
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An Stelle der Hilfsturbine einer Kondensation kann auch eine andere
Kraftmaschine verwendet werden, die aus einer öder verschiedenen Zwischenstufen
einer oder mehrerer Turbinen oder durch Frischdampf gespeist wird, wobei diese Kraftmaschine
dazu dient, das Kondensat der ganzen Anlage oder eines Teiles derselben vorzuwärmen.
Wo es sich nicht um die Deckung eines konstanten oder nahezu konstanten Kraftbedarfs
wie bei Antrieb einer Kondensationshilfsmaschine handelt, und dort, wo bei Antrieb
der Kondensationshilfsmaschinen oder anderer Hilfseinrichtungen außerdem eine zusätzliche
Maschine, beispielsweise eine elektrische Maschine, gekuppelt ist, die imstande
ist, Belastungsäriderungen auszugleichen, kann die Vorwärmmaschine in der Belastung
so geregelt werden, daß die Vorwärmung zu Zeiten von- Dampfüberschuß der Kesselanlagen
erfolgt, so daß hierdurch ein Belastungsausgleich für die Dampfanlage geschaffen
wird. Um dies zu erreichen, kann die Belastung der Vorwärmmaschine in Abhängigkeit
. von dem Kesseldruck der Anlage, der. elektrischen Belastung oder durch andere
geeignete Mittel gesteuert werden.
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Durch eine selbsttätige Regelung kann ferner erreicht werden, daß
die zur V orwärmung dienenden Abdampfmengen nahezu konstant bleiben oder eine gewisse
Grenze nicht überschreiten. Die Regelung kann beispielsweise in Abhängigkeit
von der Temperaturerhöhung im Vorwärmer auf die Belastung der Turbine wirken, deren
Abdampf zur Vorwärmung dient. Hierdurch wird erreicht, daß
der Temperaturunterschied
zwischen dem Abdampf und dem in den Vorwärmen eintretenden Kondensat, der für die
Krafterzeugung verlorengeht, klein. bleibt.
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Die Vorwärmmaschine kann auch derart betrieben werden, daß ständig
in einer oder mehreren Stufen das ganze Wärmegefälle vom verfügbaren Anfangsdruck
bis zum augenblicklichen Gegendruck ohne Auftreten einer Drosselung verarbeitet
wird. Dies wird am einfachsten dadurch erreicht, daß die Maschine ohne Zwischenschaltung
von Steuerorganen zwischen den verfügbaren Anfangsdruck und den Gegendruck geschaltet
wird. Je nach den Druckverhältnissen durchströmt sie dann eine veränderliche Dampfmenge.
Zum Ausgleich des Kraftbedarfs, von Belastungsschwankungen der Anlage und zur Regelung
der für Vorwärmzwecke benutzten Dampfmengen können eine oder mehrere Stufen oder
Stufenteile mit veränderlicher Beaufschlagung vorgesehen werden.
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Die Maschine, deren Abdampf zur Vorwärmung dient, kann ferner zeitweise
oder periodisch mit bestem Vakuum betrieben werden, indem der Vorwärmen zu diesen
Zeiten mit gewöhnlichem Kühlwasser niederer Temperatur gespeist wird. Als besonderer
Anwendungsfall dieser Anordnung ist eine Anlage anzusehen, bei welcher der Kondensator
einer mit gewöhnlichem Kühlwasser arbeitenden Turbine periodisch mit Kondensat im
Kreislauf zu einem Sammelbehälter gespeist wird.
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An Stelle eines Oberflächenvorwärmers kann in allen Fällen auch ein
Vorwärmen mit Mischung von Dampf und Kondensat verwendet werden.