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Dampfkesselanlage mit Schwankungsausgleich durch einen. Speisewasserspeicher
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf Dampfkesselanlagen, bei denen der
Ausgleich der Schwankungen mittels Speisewasserspeicherung erfolgt. Die durch Heißspeisung
der Dampferzeuger aus dem Speisewasserspeicher erzielbare Mehrleistung an Dampf
ist auf eine Höhe begrenzt, die sich nach der Temperaturspanne zwischen normaler
Speisewassertemperatur des gespeicherten Wassers richtet.
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Die Abdeckung von Bedarfsspitzen größerer Höhe kann durch unmittelbare
Dampfbildung aus dem zur Verfügung stehenden Heißwasser unter Druckabfall erfolgen,
wie es bei Dampfspeichern und bei Großwasserraumkesseln üblich ist. Man hat auch
bereits Speisewasserspeicher in Verbindung mit den zugehörigen Dampferzeugern durch
gleichzeitigen Druckabfall in beiden zur unmittelbaren Dampfabgabe herangezogen.
Hierbei wirkt der bei der Entladung fallende Kesseldruck störend auf die Hochdruckdampfverbraucher
ein, die, wenn sie Kraftmaschinen sind, einen höheren spezifischen Dampfverbrauch
haben und dadurch den zeitweisen Wärmemangel oder erhöhten Wärmebedarf noch verstärken.
Auch ist schon vorgeschlagen, aus einem mit Heißwasser aus dem Kessel gespeisten
Speicher durch Verbindung mit Dampfverbrauchern Dampf unter Druckabfall zu entnehmen
und hiermit den Mehrverbrauch zu decken. Bei diesem Betrieb kommen die Vorteile
der Speisewasserspeicherung, wie die größere Speicherkapazität, die Lieferung des
Mehrdampfes unter gleichbleibendem Druck nicht zur Geltung, und die Ausnutzung des
Speicherraumes ist mangelhaft. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Speisewasserspeicher
zur Abgabe von Dampf zur Deckung der Dampfspitzen großer Höhe mit herangezogen,
jedoch nur insoweit, als diese Spitzen die durch Heißwasserspeisung erzielbare Dampferzeugung
übersteigen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß bei Wärmemangel oder beim
Steigen des Dampfbedarfs der Ausgleich zunächst durch die ohne Druckabfall im Speicher
wirkende Heißwasserspeisung erfolgt und erst bei einem über die durch diese Speiseart
erzielbare maximale Dampferzeugung der Kesselanlage steigenden Dampfbedarf die unter
Druckabfall erfolgende Dampfabgabe aus dem Speicher unter Aufrechterhaltung des
Kesseldruckes zur Abdeckung der hohen Spitzen mit eingreift, während beim Zurückgehen
des Dampfbedarfs der Speicher durch die Überschußwärme zunächst auf seinen Normaldruck
gebracht und erst danach weiter aufgefüllt wird. Hierdurch wird erreicht, daß der
Druckabfall im Speicher, der nur im Notfall zur Dampfabgabe herangezogen- wird,
klein und auf möglichst kurze Zeit beschränkt bleibt, daß also die Speisung des
Kessels bei nonnalerMehrbelastung mit der gleichen höchsten Speichertemperatur vor
sich gehen kann. Andererseits bleibt die Möglichkeit offen, kurzzeitige, aber hohe
Spitzen ohne Druckabfall im Kessel durch den Speicher aufzunehmen.
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Die Zeichnung zeigt ein beispielsweises Schema einer Anlage gemäß
der Erfindung, bei dem die Frischspeisung in den Kessel erfolgt.
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In der Zeichnung stellt dar z den Kessel, 2 den Speisewasserspeicher,
3 die Speisepumpe,
q: die Speiseleitung, 5 das Regelventil der Frischwasserspeisung,
6 die Überlaufleitung vom Kessel zum Speicher. Die Heißwasserspeisung des Kessels
i aus dem Speicher 2 erfolgt durch Leitung 7 mit der Pumpe 8 und wird in der Menge
durch das Ventil 9 geregelt. Der Kessel gibt seinen Dampf über Leitung io ab zur
Hochdruckleitung ii und zu der daran angeschlossenen Kraftmaschine 12 sowie zur
Leitung 13 und zu den daran angeschlossenen Heizdampfverbrauchern 1q.. Zwischen
Leitung i1 und 13 befindet sich das Ventil 15, das ein Absinken des Druckes im Kessel
und den angeschlossenen Hochdruckverbrauchern unter ein zulässiges Maß bei erhöhter
Dampfentnahme an der Leitung 13 verhindert. Der Speicher 2 ist über Leitung 16 mit
der Verbrauchsleitung 13 verbunden; er kann über das Rückschlagventil 17 Dampf abgeben
und über Rückschlagventil 18 wiederum Dampf aufnehmen. Die Frischwasserspeiseleitung
q. und Heißwasserspeiseleitung 7 münden in der gemeinsamen Leitung i9 in den Kessel
i. Sie sind vor dem Zusammentreffen mit je einem Rückschlagventil 2o und 21 versehen,
um eine Umkehrung der Strömung zu verhindern, falls in einer der Leitungen höherer
Druck herrscht als in der anderen. Die Regelung der Ventile 5 und 9 erfolgt, wie
durch die Einflußlinien 22 angedeutet, in Abhängigkeit vom Dampfdruck, und wie durch
Linien 23 und 24 angedeutet, in Abhängigkeit vom höchsten und niedrigsten Kesselwasserstand.
Außerdem wird das Ventil 9, wie durch Linie 25 angedeutet, in Abhängigkeit von einem
unteren Wasserstand, jedoch oberhalb des tiefsten Wasserstandes beeinflußt. Das
in der Überlaufleitung 6 angeordnete Ventil 26 wird gemäß der Einflußlinie 27 vom
Wasserstand im Kessel; gemäß Linie 28 vom Wasserstand im Speicher beeinflußt.
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Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende Bei mittlerem Dampfbedarf
wird der Kessel i in üblicher Weise mit einer Wassermenge gespeist, die dem Dampfbedarf
entspricht.
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Bei geringer Dampfentnahme wird der Speisewasserspeicher 2 vom Kessel
i aus durch Heißwasserzufuhr durch Leitung 6 oder Dampfzufuhr durch Leitung 16 und
Rückschlagventil 18 geladen, indem das die Frischwasserspeisung überwachende Ventil
5 unter dem Einfluß des steigenden Dampfdruckes sich öffnet und mehr Frischwasser
zutreten läßt, als zur Dampferzeugung verbraucht wird.
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Bei Wärmemangel, stark erhöhtem Dampfbedarf, d. h. bei fallendem Druck
im Kessel oder erhöhtem Dampfbedarf wird die Frischwasserzufuhr durch Ventil 5 abgedrosselt.
Der Kessel wird aus dem Speicher 2 nach Öffnung des Ventiles 9 mit Heißwasser versorgt,
und die hierdurch erfolgende Mehrerzeugung an Dampf dient zur Abdeckung des gesteigerten
Bedarfes, sei es an der Hochdruckmaschine 12, sei es in der Leitung 13. Wird mehr
Dampf gebraucht, als die Kesselanlage bei abgestellter Frischwasserspeisung abzugeben
imstande ist, so sinkt der Kesseldruck weiter, und das auf einen etwas geringeren
als Normaldruck eingestellte Ventil 15 beginnt zu drosseln. Infolgedessen nimmt
bei weiterem Bedarf der Verbraucher an Leitung 13 der Druck in dieser Leitung ab,
der Überdruck im Speicher öffnet das Rückschlagventil 17 und läßt Dampf aus dem
Speicher unter Druckabfall in diesem zur Leitung 13 hinzutreten. Der gleichzeitige
Druckabfall im Kessel wird außer durch das Drosseln des Ventils 15 dadurch verhindert,
daß das Ventil 26 nur geöffnet ist, wenn der Wasserstand über der Mündung der Leitung
6 im Kessel steht, während es sich unter dem Einfluß 27 bei Sinken des Wasserstandes
schließt. Hierdurch wird unmöglich gemacht, daß Dampf etwa vom Kessel über Leitung
6 zum Speicher und von dort zur Leitung 13 entweicht.
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Durch die Entladung des Speichers 2 über Leitung 16 sinken Druck und
Temperatur des Wasserinhaltes im Speicher. Bei wieder eintretendem geringen Dampfbedarf
steigt der Druck im Kessel, der vor Schließung des Ventiles 15 etwas unterhalb der
normalen Höhe sich befand; wieder auf Normalhöhe, das Ventil 15 öffnet sich, und
der überschüssig erzeugte Dampf gelangt durch Leitung 16 und Rückschlagventil 18
in den Speicher, dessen Inhalt von dem wesentlich gesunkenen Druck auf seinen Normaldruck
gebracht wird. Ist dann noch Dampfüberschuß vorhanden, so steigt der Dampfdruck
in der Anlage etwas weiter, das Frischwasserspeiseventil5 öffnet wieder und der
Speicher, der zuerst auf Druck gebracht, also hinsichtlich seines Wärmezustandes
geladen wurde, wird nunmehr auch mit Heißwasser, also hinsichtlich seines Füllungszustandes
geladen.
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Anstatt der Ladung des Speichers mit Dampf kann er auch durch Beheizung
mit Feuer oder Abgasen wieder auf Temperatur gebracht werden oder durch Umwälzung
des Wassers über die Pumpe 8 durch den Kessel hindurch. Im letzteren Fall wird das
Ventil 9 derart gesteuert, daß es nicht nur mittels des Einflusses 25 für Aufrechterhaltung
des Kesselwasserstandes sorgt, sondern daß es auch bei steigendem Druck mittels
des Einflusses 22, dem Frischwasserspeiseventil5 voreilend, öffnet und eine über
Kesselbedarf hinausgehende Wassermenge fördert, die durch die Überlaufleitung 6
zum Speicher zurück umgewälzt wird.
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Aus Sicherheitsgründen werden das Frischwässerspeiseventil5 und Heißwasserspeiseventil9
durch den Einfluß 23 bei höchst zulässigem Wasserstand im Kessel abgeschlossen,
wobei der Abschluß des Ventils 5 dem des. Ventils 9
voreilt. Außerdem
wird das Frischwasserspeiseventil 5 durch den Einfluß 24 bei Unterschreiten des
niedrigsten Wasserstandes im Kessel unabhängig vom Druckeinfluß 22 geöffnet und-
wirkt in diesem Falle als Notspeiseventil.