-
Verfahren zum Betrieb von Kesselanlagen, die in Zeiten von Spitzenbelastung
aus einem Gleichdruckspeicher gespeist werden. Es ist bekannt, bei Kesselanlagen
mit stark schwankendem Dampfverbrauch einen Ausgleich der Schwankungen dadurch herbeizuführen,
daß in Zeichen geringen Dampfverbrauches Heißwasser von etwa Sattdampftemperatur
aufgespeichert und in Zeiten hohen Dampfbedarfes zur Steigerung der Dampferzeugung
durch Wiedereinführung in den Kessel ausgenutzt wird.
-
Bisher erfolgte bei derartigen Anlägen die Aufspeicherung des Heißwassers
entweder im Kessel selbst oder aber in einem besonderen, mit dem Kessel verbundenen
Gleichdruckspeicher. Die Speicherung irn Kessel selbst ist bei normalen Kesseln
an sich wegen der nur in verhältnismäßig engen Grenzen zulässigen Wasserstandsschwankungen
wenig ergiebig und, selbst wenn es sich um einen sogenannten Großspeiseraumkessel
handelt, für die Bewältigung von Spitzenperioden längerer Dauer häufig nicht ausreichend.
Andererseits müssen die zur Deckung längerer Spitzenbelastungsperioden aufgestellten
besonderen Gleichdruckspeicher sehr groß sein, so daß sie hohe Anschaffungskosten
verursachen und viel Raum beanspruchen.
Die Erfindung hat den Zweck,
diesen Nachteil der beiden bekannten Verfahren zu vermeiden, und sie besteht darin,
daß beide Verfahren miteinander vereinigt werden, d. h. daß neben der Leistungselastizität
eines Gleichdruckspeichers auch die Leistungselastizität des Kessels durch über
die zulässigen Wasserstandsschwankungen normaler Kessel hinausgehende Erhöhung oder
Absenkung des Wasserspiegels ausgenutzt wird, wobei die Ladung bzw. Entladung der
beiden Behälter in beliebiger Reihenfolge nacheinander erfolgt.
-
Man erreicht dadurch den Vorteil, daß mit Hilfe eines verhältnismäßig
kleinen Gleichdruckspeichers auch Leistungen längerer Dauer bewältigt werden können,
wobei der Speicher um so kleiner sein kann, je weiter die Grenzen sind, in denen
Wasserstandsschwankungen im Kessel, z. B. also in einem Großspeiseraumkessel, zugelassen
werden können.
-
Die Durchführung des Verfahrens und die dazu benutzten Einrichtungen
können verschieden gewählt werden. Im nachstehenden sind einige Beispiele an Hand
der schematischen Darstellungen näher erläutert.
-
Abb. r zeigt eine Einrichtung zur Anwendung des Verfahrens bei Anlagen,
bei welchen in bekannter Weise vorgewärmtes Speisewasser in Zeiten der Spitzenbelastung
des Kessels aufgespeichert wird, um später zur Erzeugung und Aufspeicherung von
Heißwasser Verwendung zu finden. Zur Wasserbewegung bedient man sich dabei, wie
an sich bereits bekannt, zweier Pumpen P1, P2, von denen die Pumpe P1 Frischwasser
zum Kessel K über ein vorn Dampfdruck gesteuertes Regelventil RV, und zum Warmwasserspeicher
Wri' über ein Rückschlagventil R1 fördert, während die Pumpe P2 in gleichfalls üblicher
Weise je nach Stellung der vom Dampfdruck gesteuerten Wechselventile Ti'Vl und r1'1;'2
entweder Warmwasser aus dem entsprechenden Speicher IUIr' zum Heißwasserspeicher
HW oder aus diesem Heißwasser zum Kessel K zu fördern vermag. Die Mengen «-erden
durch das sowohl auf Drucksenkungen wie Drucksteigerungen in der Frischdampfleitung
ansprechende Regelventil RV, bestimmt.
-
Die Purrrpe P2 kann aber erfindungsgemäß auch Warmwasser aus dem Speicher
WW zum Kessel K fördern, und zu diesem Zwecke ist die vom Wechselventil WVl zum
Heißwasserspeicher führende Leitung L , mit der Speiseleitung L1 durch eine Leitung
I_.£ verbunden.
-
In die Leitung I_; ist ein Rückschlagv entil R2 und in die Leitung
L4 ein Rückschlagventil R3 eingeschaltet, von welchen das eine auf höheren Druck
anspricht als das andere, je nach der Reihenfolge, in welcher Kessel und Speicher
aufgeladen «-erden sollen. Das auf niedrigen Druck ansprechende Rückschlagventil
wird dabei z. B. durch einen Schwimmer in dem zuerst aufgeladenen Behälter zwangläufig
geschlossen, wie bei dem zum Kessel-gehörenden Rückschlagventil R3 durch die gestrichelte
und bei dem zum Speicher gehörenden Rückschlagventil R2 durch die strichpunktierte
Bezugslinie angedeutet ist. Das zum Heißwasserspeicher HiV gehörende Überströmventil
UV ist in üblicher Weise vom Dampfdruck in der Frischdampfleitung beeinflußt. Außerdem
wird das Überströmventil ÜV durch einen im Speicher angeordneten Schwimmer geschlossen,
sobald dieser Schwimmer nach vollendeter Rufladung des Speichers das Rückschlagventil
R2 schließt. Schließlich wird das Regelventil RV." durch welches die dem Kessel
bzw. dem Heißwasserspeicher zuzuführenden Warmwassermengen und die aus dem Heißwasserspeicher
dem Kessel zuzuführenden Heißwassermengen bestimmt werden, je nachdem zuerst der
Kessel oder der Speicher entladen «-erden soll, durch einen im Kessel oder Speicher
angeordneten Schwimmer in der Weise gesteuert, daß im ersteren Falle der durch die
strichpunktierte Verbindungslinie angedeutete Kesselschwimmer erst nach vollendeter
Entladung des Kessels das Regelventil RV" öffnet oder im zweiten Fall der durch
die gestrichelte Bezugslinie angedeutete Schwimmer des HeißwasserspeichersHW das
Regelventil RV ? schließt, sobald die Speicherentladung vollendet ist.
-
Die Wirkungsweise ist dadurch folgende: Bei normalem mittleren Dampfverbrauch
speist die Pumpe P1 über den Vorwärmer E und das Regelventil RV" das bei normalem
Dampfdruck offen gehalten wird, lediglich die dem Bedarf entsprechenden Speisewassermengen
in den Kessel. Alle anderen Ventile sind hierbei geschlossen. Steigt der Dampfdruck
infolge geringeren Dampfverbrauches, so bleibt das Regelventil RV, offen,
und gleichzeitig mit dem unter dem Einfluß des Dampfdruckes öffnenden Regelventil
RV,
stellen sich dieWechselventile rVVl und rr"r'., so ein, daß der Weg vom
Warmwasserspeicher WTV durch die Leitung L.. zu Alen Leitungen L4 und L, freigegeben
wird. Soll der Kessel zuerst aufgeladen werden, so öffnet unter dem Druck der Pumpe
P2 zunächst das Rückschlagventil R3, so daß Warmwasser sowohl aus dem Economiser
E als auch aus dem Warmwasserspeicher in den Kessel gespeist wird. Sobald in diesem
der Höchstwasserstand erreicht ist, wird das Rückschlagventil R" durch den im Kessel
vorgeseltenen
Schwimmer geschlossen. Infolge des darauf weiter
steigenden Kesseldruckes öffnet jetzt das Überström ventil Ü1' und unter dem Einfluß
des erhöhten Wasserdrukkes gleichzeitig das Rückschlagventil R, der Leitung Z.,i,
so daß jetzt der Heißwasserspeicher in bekannter Weise geladen wird.
-
Soll dagegen der Heißwasserspeicher HIT,' vor dem Kessel aufgeladen
werden, so müssen die beiden Rückschlagv entile R, und R., so belastet und eingestellt
werden, daß zunächst das Rückschlagventil R, öffnet und erst nach erfolgter Aufladung
des Heißwasserspeichers, wenn das Rückschlagv entil R, und Überströmventil LW unter
Einfluß des Schwimmers im Heißwasserspeicher geschlossen haben, durch den erhöhten
Wasserdruck die Aufladung des Kessels über das Rückschlagv entil R3 erfolgt.
-
Sinkt der Dampfdruck wieder, so spielen sich die geschilderten Vorgänge
in umgekehrter Reihenfolge ab, bis der mittlere normale Dampfverbrauch und Dampfdruck
erreicht ist. Bei Unterschreitung dieses Druckes stellen sich die Wechselventile
WI', und WI'.., so um, daß nur der Weg vom Heißwasserspeicher HIT' zur Speiseleitung
L, des Kessels frei ist und Heißwasser gespeist werden kann. Gleichzeitig schließt
nach Maßgabe des sinkenden Kesseldruckes das Regelventil RV, der Kaltspeiseleitung
Ll, und das Rück-'2 R1 der zum Warmwasserspeicher führenden Zuleitung L_ öffnet
sich unter dein Einfluß des steigenden Pumpendruckes. Während also die unmittelbare
Speisung zum Kessel verringert wird, fließt das überschüssige vorgewärmte Wasser
zum Warmwasserspeicher tT'W. Die Reihenfolge der Entladung des Kessels und des Speichers
hängt davon ab, wie das Regelventil RV, gesteuert wird. Soll der Kessel zuerst entladen.
werden, so wird das Ventil RV, zunächst geschlossen gehalten, bis der Kessel auf
seinen Mindestwasserstand entladen ist. Dann erst wird das Ventil RT', geöffnet
und durch die Pumpe P, Heißwasser aus dem Heißwasserspeicher zum Kessel gefördert.
Soll dagegen der Speicher zuerst entladen werden, so beginnt der Durchfluß des Heißwassers
von dem Heißwasserspeicher HIT' nach dein Kessel sofort nach Umstellung der
Wechselventile Ti"Tli und II'Tl._. Das Regelventil RV,
wird in dieseln Fall
vorn Speicherschwimmer geschlossen, sobald im Speicher der niedrigste Wasserstand
erreicht ist. In diesem Augenblick beginnt die Entladung des Kessels. Für die Entladung
des Heißwasserspeichers kann auch ein besonderes Regelventil vorgesehen werden,
das beispielsweise zwischen dem Wechselventil WV. und dem Heißwasserspeicher anzuordnen
ist und in gleicher Weise durch Schwimmer gesteuert werden muß wie das Regelventil
RV,.
-
Zur Durchführung des Verfahrens bei Anlagen ohne Economiser und ohne
Warmwasse rspeicherung kann beispielsweise die Einrichtung nach Abb. 2 verwendet
werden. Hier übernimmt die Pumpe P1 die unmittelbare Kaltwasserspeisung zum Kessel
K über die Leitung L, und zum Heißwasserspeicher HW über die Leitung L_ mit dem
Rückschlagventi1R. In die LeitungL, ist dabei wiederum ein vom Dampfdruck gesteuertes-Regelventil
R1'1 eingeschaltet, das außerdem, wie durch die strichpunktierte Linie angedeutet
ist, durch einen Kesselschwimmer geschlossen werden kann, sobald der Kessel aufgeladen
ist und seinen höchsten Wasserstand erreicht hat. In die zum Heißwasserspeicher
führende Leitung L-, ist außer dem Rückschlagventil R ein vom Dampfdruck in der
Frischdampfleitung gesteuertes Regelventil RV" eingeschaltet, das auf das Überströmv
entil UV des Speichers abgestimmt ist und außerdem durch einen Speicherschwimmer
geschlossen werden kann, sobald der Speicher seinen höchsten Wasserstand erreicht
hat. Das in die Verbindungsleitung zwischen Heißwasserspeicher und Kessel eingebaute
Regelventil RV., wird lediglich unter dem Einfluß des sinkenden Dampfdruckes geöffnet
und außerdem in ganz gleicher Weise wie bei Abb. i entweder durch einen Speicherschwimmer
bei tiefstetr Wasserstand geschlossen oder durch einen Kesselschwimmer bei tiefstem
Kesselwasserstand geöffnet.
-
Bei normalem mittleren Dampfverbrauch speist die Pumpe P, -wie üblich
über das Regelventil RVi in den Kessel. Alle übrigen Regelventile sind in dieser
Zeit geschlossen. Steigt infolge geringeren Dampfverbrauchs der Druck im Kessel,
so öffnet, wenn zuerst der Kessel aufgeladen werden soll, das Regelventil RTli weiter
als bisher und läßt das zur Aufnahme der überschüssigen Wärme notwendige Wasser
in den Kessel eintreten, so daß zunächst Heißwasser in diesem aufgespeichert wird.
Hat der steigende Wasserstand die zulässige Höchstgrenze erreicht, so wird das Regelventil
RV, durch den Schwimmer geschlossen. Infolge der dadurch bewirkten weiteren Drucksteigerung
öffnen jetzt sowohl das Regelventil RV, wie auch <las Überströmventil üTl, so
daß nunmehr der Heißwasserspeicher geladen wird, indem der steigende Wasserdruck
den Widerstand des Rückschlagventils Ri der Leitung L4 überwindet. Die Zumessung
der notwendigen Wassermenge erfolgt durch das Regelventil RV,.
-
Wenn der Speicher zuerst aufgeladen werden soll, so öffnen bei steigendem
Kesseldruck
zunächst die Ventile 'CV und RF', ..i so daß die überschüssige
Wärme in dem dem Heißwasserspeicher zugeführten Frischwasser niedergeschlagen wird.
Ist der Höchstwasserstand im Speicher erreicht, so schließt der Speicherschwimmer,
wie durch die strichpunktierten Linien angedeutet, diese beiden Ventile. Auf Grund
der dann weiter eintretenden Drucksteigerung in der I tischdainpfleitung beginnt
in diesem Falle das Regelventil RVi erst jetzt weiter zu ö itnen, so daß gegenüber
dem vorhergehenden Fall der Kessel erst in zweiter Linie zur Speicherung herangezogen
wird.
-
Sinkt infolge vermehrten Dampfverbrauches der Kesseldruck, so f iilireii
die Ventile RVi und RV, bis zur Riicl,lcehr des Normaldruckes die umgekehrten Bewegungen
aus. Beim weiteren Wachsen nies Dampfverbrauches über den normalen mittleren beginnt
die damit verbundene Drucksenkung das Regelventil RVi zu schließen. Gleichzeitig
öffnet jedoch das Regelventil RV" und läßt das durch die Umwälzpumpe P , geförderte,
für die Erhöhung der Dampferzeugung notwendige Heißwasser in den Kessel treten.
Ist der Heißwasserspeicher entleert, so schließt, wie durch die strichlierte Linie
angedeutet, das hierauf ansprechende Regelventil RV_ und es wird der weitere Dampfmehrverbrauch
unter Wasserspiegelabsenkung aus dem Betriebskessel gedeckt.
-
Soll der Kessel zuerst entladen werden, so muß das Regelventil RV,
statt vom Speicherschwimmer vom Scli-"viminer :!n Kessel beeinflußt «-erden und
darf erst öffnen, wenn der niedrigste Wasserstand im Kessel erreicht ist.
-
Wenn mehrere Kessel vorhanden sind, die von der gleichen Frischwasserspeiseleitung
bzw. vom gleichen Heißwasserspeicher aus bedient «-erden sollen und von denen gegebenenfalls
der eine ein geringeres Fassungsvermögen hat als der andere, so muß jede Kesselzuleitung
ein eigenes Rückschlagventil erhalten. Zu diesem Zwecke sind, wie aus Abb. 3 ersichtlich
ist, in die Zuleitungen LZ der Kesselspeiseleitung L, Rückschlagven'#ile R4 und
R; eingebaut, die durch Kesselschwimmer, wie gestrichelt angedeutet, so gesteuert
werden, daß sie nach Volladung der zugehörigen Kessel zwangläufig geschlossen werden.
Die Schwimmersteuerung des Regelventils RVi kommt dabei in \Vegfall. Im übrigen
wirkt die Einrichtung in gleicher Weise wie die nach Abb. a.
-
Das Verfahren kann jedoch auch in der Weise durchgeführt werden, daß
die Ladung des Kessels und des Heißwasserspeichers ausschließlich übet- den Kessel
erfolgt. Eine dazu dienende Eüirichtung zeigt Abb. 4. Die Pumpepi übernimmt die
Förderung von Frischwasser aus dem Econoniiser, sowohl zum Kessel als auch zum W
arinwasserspeicher ii'TT', die Pump.. P2 je nach Stellung des eingebauten Wechselventils
Wv die Förderung von Warmwasser aus dem Warmwaserbehälter oder von Heißwasser aus
dem Heißwasserspeicher nach dem Kessel. Bei normalem mittleren Dampfverbrauch drückt
die Pumpe pi das vorgewärmte Wasser ausschließlich über das Regelventil RV, der
Leitung Li in den Kessel. Das Regelventil RV., in der Verbindungsleitung L3 zwischen
den Speichern und dem Kessel ist dabei geschlossen. Steigt der Dampfdruck im Kessel
infolge geringeren Dampfverbrauches über den Normaldruck, so bleibt das Regelventil
RV, offen. Gleichzeitig stellt sich das Wechsel-ventil TVTI so ein, daß die
Pumpe P2 Wasser aus dem Warmwasserspeicher WW zur Aufnahme der überschüssigen
Wärme über das gleichfalls sich öffnende Regelventil RV. zum Kessel zu fördern vermag.
Ist dessen höchster Wasserstand erreicht, so fließt das weiter zugeführte Wasser
durch die Überlaufleitung L1?i in den Heißwasserspeicher. Bei wieder abnehmendem
Druck schließt entsprechend das Regelventil RV,_, bis es bei Normaldruck wieder
geschlossen ist. Bei Unterschreitung desselben stellt sich das Wechselventil WTl
auf den Heißwasserspeicher um. Das Regelentil RTri beginnt zu schließen, das Regelventil
RV, dagegen wieder zu öffnen, so daß die Pumpe P2 nach Maßgabe des Dampfmehrverbrauches
Heißwasser zum Kessel fördert. Ist der Speicher entleert, so schließt der Heißwasserspeicherschwimmer
das Regelventil RV=, und der weitere Dampfmehrverbrauch wird durch Wasserspiegelabsenkung
im Kessel gedeckt.
-
Soll zuerst der Kessel entladen werden, so muß das Regelventil RV,
statt vom Speicherschwimmer vom Kesselschwimmer in der durch die strichpunktierte
Linie angedeuteten Weise beeinflußt werden und erst öffnen, wenn der niedrigste
Wasserspiegel im Kessel erreicht ist.
-
Abb.5 zeigt eine Einrichtung zwecksDurchführung des Verfahrens wie
Abb. q., jedoch mit dem Unterschied, daß keine Wasservorwärmung und keine Aufspeicherung
von Warmwasser erfolgt. Hier übernimmt. die Pumpe Pi sowohl die Normalspeisung des
Kessels über das Regelventil RV, wie auch die Ladung desselben über das gleiche
bei steigendem Kesseldruck weiter öffnende Ventil und des Speichers mittels der
Über Laufleitung ZU. Die Entladung von Kessel und Speicher erfolgt bei schließendem
Regelventil Rhi in gleicher Weise wie bei der Einrichtung nach Abb. q..