DE517418C

DE517418C - Device for balancing the load in steam power plants with heat deformation by lye

Info

Publication number: DE517418C
Application number: DES76368D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilhelm Abendroth
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1926-09-29
Filing date: 1926-09-29
Publication date: 1931-02-09

Description

Einrichtung zum Ausgleich der Belastung in Dampfkraftanlagen mit Wärmeumformung durch Lauge Man kann Wärme von niederer Temperatur dadurch in Wärme von höherer Temperatur umformen, daß man den Wärmeträger als Lösungsmittel in eine Dicklauge einführt. Bei dem Lösungsvorgang wird dann Wärme von höherer Temperatur frei. Es ist bereits vorgeschlagen, dieses Verfahren in Dampfkraftanlagen zu verwenden, zum Zwecke, einen günstigeren Kreisprozeß durchzuführen. Dabei ist es zweckmäßig, Wärmemengen umzuformen, deren Wärmeinhalt nicht mehr in mechanische Arbeit umgesetzt werden kann, also Abdampf von Kraftmaschinen, wenngleich das Verfahren auch zum Umformen von anderen Dampfmengen, z. B. Entnahmedampf oder auch Frischdampf, angewendet werden kann.Device for balancing the load in steam power plants with heat conversion by lye One can convert heat from a lower temperature into heat from a higher one Reshape temperature so that you can use the heat transfer medium as a solvent in a thick liquor introduces. During the dissolution process, heat at a higher temperature is then released. It has already been proposed to use this method in steam power plants Purposes to carry out a more favorable cycle. It is useful to use amounts of heat to transform the heat content of which can no longer be converted into mechanical work can, i.e. exhaust steam from engines, although the process is also used for forming from other amounts of steam, e.g. B. extraction steam or live steam can be used can.

Bei dem Verfahren sind zwei getrennte Kreisläufe zu unterscheiden, der Kreislauf der Lauge und der Kreislauf des Lösungsmittels. Beide Kreisläufe gehen während eines Teiles des Prozesses ineinander über. Das Lösungsmittel wird in die Dicklauge eingeleitet und diese dadurch verdünnt. Die verdünnte Lauge wird durch Wärmezufuhr eingedickt, d. h. das Lösungsmittel wird ausgetrieben. Die eingedickte Lauge fließt nach dem Mischer -zurück, während das ausgetriebene dampfförmige Lösungsmittel Verbrauchern, also z. B. als Arbeitsdampf einer Kraftmaschine, zugeführt wird. In dieser gibt es einen Teil seines Wärmeinhalts in Form von mechanischer Arbeit ab, und es wird dann in den Mischer zurückgeführt, worauf der Kreislauf von neuem beginnt. Mit dem Kreislauf der Lauge und dem des Lösungsmittels ist ein dritter Kreisprozeß gekuppelt, in dem die auf ein hohes Temperaturniveau gebrachte Wärme ausgenutzt wird. Ist der Wärmeumformer in einer Dampfkraftanlage eingebaut, so wird mit der umgeformten Wärme in den meisten Fällen Dampf von mittlerer oder niederer Spannung erzeugt, der ebenfalls Verbrauchern, z. B. einer Niederdruckstufe der Kraftmaschine, zugeführt und dem nach Arbeitsleistung der Rest seines Wärmeinhalts in einem Kondensator entzogen wird.In the process, a distinction must be made between two separate cycles, the lye cycle and the solvent cycle. Both cycles work into each other during part of the process. The solvent is in the Thick liquor introduced and this diluted. The diluted lye will through Thickened heat input, d. H. the solvent is driven off. The thickened one Lye flows back to the mixer, while the expelled vaporous solvent Consumers, e.g. B. is supplied as working steam of an engine. In this gives off part of its heat content in the form of mechanical work, and it is then returned to the mixer, whereupon the cycle begins again. With the cycle of the lye and that of the solvent there is a third cycle coupled, in which the heat brought to a high temperature level is used will. If the heat converter is installed in a steam power plant, the converted heat in most cases medium or low voltage vapor generated, which also consumers, e.g. B. a low pressure stage of the engine, and the rest of its heat content in a condenser after work is withdrawn.

Es entstehen bei dem Verfahren also getrennt voneinander zwei Dampfmengen, eine im Eindampfer, die andere in einem mit dem Mischer gekuppelten Verdampfer. Eine Regelung der Dampferzeugung zur Anpassung an den jeweiligen Dampfbedarf der Anlage muß also die Forderung erfüllen, daß weder von der einen noch von der anderen Dampfmenge Teile ungenutzt bleiben. Die Erfindung bezweckt, diese Aufgabe zu lösen. Sie besteht darin, daß bei Belastungsänderungen der Kraftanlage die Dampferzeugung durch Regelung eines der beiden Laugenströme, also des Dünnlaugenstromes oder des Dicklaugenstromes, den Belastungsverhältnissen angepaßt wird, und daß die Verschiebung des Verhältnisses von umlaufender Laugenmenge und Dampferzeugung durch Speicherung wechselnder Laugenmengen ausgeglichen wird. Unterstützt kann diese Regelung durch einen Dampfspeicher werden, der die durch Laugenspeicherung nicht ausgeglichenen Schwankungen übernimmt.The process produces two separate amounts of steam, one in the evaporator, the other in an evaporator coupled to the mixer. A regulation of the steam generation to adapt to the respective steam demand of the The plant must therefore meet the requirement that neither from one nor from the other Amount of steam parts remain unused. The invention aims to solve this problem. It consists in the fact that when the load on the power plant changes, the steam is generated by Control of one of the two liquor flows, i.e. the thin liquor flow or the thick liquor flow, is adapted to the load conditions, and that the shift in the ratio of the circulating amount of lye and steam generation by storing changing amounts of lye is balanced. This regulation can be supported by a steam accumulator, which takes over the fluctuations that are not balanced by the storage of lye.

Die Zeichnung zeigt das Schaltbild einer Kraftanlage mit Wärmeumformer und Belastungsausgleich durch Laugen- und Dampfspeicherung. i ist der eigentliche Wärmeumformer mit dem Mischer 2 und dem Verdampfer 3. Der Mischer 2 erhält über die Leitung 4 Abdampf aus der vom Niederdruckteil. 7 der Kraftmaschine kommenden Leitung 5, die über die Leitung 6 zum Kondensator 8 führt, dessen Kondensat durch eine Leitung 9 dem Kondensatbehälter i o zufließt. Die im Mischer 2 entstehende Dünnlauge wird durch eine Leitung 18 abgeführt, gelangt durch eine Leitung 2o zur Pumpe 21 und wird von dieser über den Wärmeaustauscher 24 in den Eindampfer 25 gedrückt. In diesem wird der Eindampfvorgang derart durchgeführt, daß sich das dampfförmige Lösungsmittel noch nicht von der Dicklauge scheiden kann, sondern gewissermaßen im Gemisch mit der Dicklauge bleibt.The drawing shows the circuit diagram of a power plant with a heat converter and load compensation through caustic and steam storage. i is the real one Heat converter with mixer 2 and evaporator 3. Mixer 2 receives over the line 4 exhaust steam from the low pressure part. 7 coming of the prime mover Line 5, which leads to condenser 8 via line 6, through which condensate a line 9 flows to the condensate container i o. The resulting in mixer 2 Thin liquor is discharged through a line 18, arrives through a line 2o to Pump 21 and is pressed by this via the heat exchanger 24 into the evaporator 25. In this the evaporation process is carried out in such a way that the vaporous Solvent cannot yet separate from the thick liquor, but to a certain extent remains in the mixture with the thick liquor.

Die Trennung in die beiden Bestandteile des Gemisches geht in einem Dampfausscheider 14 vor sich. Die Dicklauge gelangt über den Wärmeaustauscher 24 und die Leitung 35 in den Mischer 2 zurück. In diese Leitung ist noch eine Kraftmaschine 23 geschaltet, in der das Druckgefälle der Dicklauge in mechanische Arbeit umgesetzt wird, die zum Antrieb der Pumpe m i benutzt wird. Zum Antrieb der Pumpe dient außerdem eine zusätzliche Kraftmaschine 22.The separation into the two components of the mixture is possible in one Steam separator 14 in front of you. The thick liquor passes through the heat exchanger 24 and the line 35 back into the mixer 2. Another engine is in this line 23 switched, in which the pressure gradient of the thick liquor is converted into mechanical work which is used to drive the pump m i. It is also used to drive the pump an additional prime mover 22.

Das ausgetriebene dampfförmige Lösungsmittel gelangt durch die Leitung 26 über das Überströmventil 28 und das durch einen Grenzregler gesteuerte Ventil 29 zum Hochdruckteil 27 der Kraftmaschine, aus der es durch die Leitung 16 in das Dampfnetz mittleren Druckes 15 gelangt, in das durch eine Leitung 17 der Niederdrückteil 7 der Kraftmaschine angeschlossen ist.The expelled vaporous solvent passes through the line 26 via the overflow valve 28 and the valve controlled by a limit regulator 29 to the high-pressure part 27 of the engine, from which it passes through line 16 into the Medium pressure steam network 15 arrives, in which through a line 17 of the low pressure part 7 is connected to the prime mover.

Dem Verdampfer 3 führt eine Speisepumpe i i das Speisewasser aus dem Behälter io über eine Leitung 48 zu. Die Speisewassermenge wird durch einen Wasserstandsregler 39 und einen Schieber 38 geregelt. Der im Verdampfertei13 erzeugte Dampf verläßt diesen durch eine Leitung 12 und strömt zum Mitteldrucknetz 15, nachdem er vorher einen überhitzer 13 durchlaufen hat, der durch die heiße Dicklauge im Ausscheiderkessel 14 geheizt wird.A feed pump i i feeds the feed water from the evaporator 3 Container io via a line 48 to. The amount of feed water is controlled by a water level controller 39 and a slide 38 regulated. The steam generated in the evaporator leaves this through a line 12 and flows to the medium-pressure network 15 after it previously has passed through a superheater 13, which is caused by the hot thick liquor in the separator boiler 14 is heated.

An das Hochdrucknetz 26 ist ein Dampfspeicher 33 über eine Ladeleitung 34 mit dem Ventil 3o angeschlossen. Das Ventil 30 ist ein Überström- und Reduzierventil, das von den Drücken in der Hochdruckleitung 26 und im Speicher 33 beeinflußt wird, wie es die Linien 43 und 44 andeuten. Die Entladeleitung 36 des Speichers 33 mündet in die vom Verdampfer 3 'kommende Leitung 12. Die Entlademenge wird durch "eine Anregung 47 und das Reduzierventil37 in Abhängigkeit vom Dampfdruck im Mitteldrucknetz 15 gesteuert.A steam accumulator 33 is connected to the high-pressure network 26 via a charging line 34 connected to valve 3o. The valve 30 is an overflow and reducing valve, which is influenced by the pressures in the high pressure line 26 and in the memory 33, as indicated by lines 43 and 44. The discharge line 36 of the memory 33 opens into the line 12 coming from the evaporator 3 '. The discharge quantity is indicated by "a Excitation 47 and the reducing valve37 as a function of the vapor pressure in the medium-pressure network 15 controlled.

Der Dampfausscheider 14 ist, wie die Zeichnung zeigt, als Speicherkessel ausgebildet. Ein weiterer Speicherkessel i9 ist zwischen den Leitungen 18 und 2o im Strom der Dünnlauge eingeschaltet.The steam separator 14 is, as the drawing shows, as a storage boiler educated. Another storage tank i9 is between lines 18 and 2o switched on in the stream of the thin liquor.

32 ist ein irn Dicklaugenstrom liegendes Reduzierventil, das durch den in der Mitteldruckleitung 15 herrschenden Druck gesteuert wird, wie es die Linie 4o andeutet. 32' und 4o' sind die entsprechenden Teile im Dünnlaugenstrom. Das Venti149 regelt die den Eindampfer 25 durchfließende Menge mit Hilfe eines Thermostaten 41. Die Feuerung 31 des Eindampfers 25 wird in Abhängigkeit von den Füllungsgrenzen des Ausscheiderkessels geregelt. Durch das Ventil46, das durch den Regler der Hochdruckmaschine beeinflußt wird, .wird der Dampffluß im Mitteldrucknetz15 geregelt, durch ein vom Druck in der Hochdruckleitung 26 beeinflußtes überströmventi128 die Dampfzufuhr zum Hochdruckteil z7 der Kraftmaschine.32 is a reducing valve located in the thick liquor flow, which is controlled by the pressure prevailing in the medium pressure line 15, as indicated by the line 4o. 32 'and 4o' are the corresponding parts in the thin liquor stream. The Venti149 regulates the amount flowing through the evaporator 25 with the aid of a thermostat 41. The furnace 31 of the evaporator 25 is regulated as a function of the filling limits of the separator boiler. The steam flow in the medium-pressure network 15 is controlled by the valve 46, which is influenced by the regulator of the high-pressure machine, and the steam supply to the high-pressure part z7 of the engine is controlled by an overflow valve128 influenced by the pressure in the high-pressure line 26.

Die Anlage arbeitet folgendermaßen: Es sei angenommen, daß zunächst eine konstante Belastung vorhanden sei, und daß dann auftretende Schwankungen durch Beeinflussung des Dicklaugenstromes ausgeglichen werden sollen. (Bei Regelung des Stromes der Dünnlauge ändert sich nichts Grundsätzliches an der Wirkungsweise der Anlage.) Die Belastung der Anlage möge sinken, die Maschine 27, 7 also weniger Dampf benötigen. An der Dampfzufuhr zu ihr kann sich zunächst nichts ändern, da das Überströmventi.l 28 offen gehalten wird. Gleichbleibende Dampfzufuhr bei verringerter Belastung würde eine Erhöhung der Umlaufzahl der Kraftmaschine zur Folge haben. Diese wird vermieden, da in diesem Fall der Grenzregler 29 eingreift und die Dampfzufuhr zum Hochdruckteil 27 drosselt. Gleichzeitig wird durch den Einfluß des Drehzahlreglers (Linie 45-) das Ventil 46 im Netz 15 weiter geschlossen, so daß auch der Niederdruckteil7 weniger Dampf erhält. Die Dampferzeugung im Eindampfer 25 und im Verdampfer 3 wird zunächst noch nicht beeinflußt. Der entstehende Dampfüberschuß wird durch das L'Jberströmventil 30 und die Leitung 34 zum Dampfspeicher 33 abgeleitet. Beim Schließen des Ventils 46 steigt der Druck im Netz 15 entsprechend. Hierdurch wird über die Leitung 4o das Oberströmventi132 im Dicklaugenstrom gedrosselt. Es fließt also weniger Dicklauge nach dem Mischer 2. Hierdurch kann weniger Wärme umgesetzt werden, und die Dampferzeugung im Verdampfer 3 verringert sich.The system works as follows: It is assumed that initially there is a constant load and that fluctuations that then occur are to be compensated for by influencing the thick liquor flow. (If the flow of the thin liquor is regulated, nothing fundamentally changes in the mode of operation of the system.) Let the load on the system decrease, and the machine 27, 7 thus require less steam. Initially, nothing can change in the steam supply to it, since the overflow valve 28 is kept open. A constant supply of steam with a reduced load would result in an increase in the number of revolutions of the engine. This is avoided because in this case the limit regulator 29 intervenes and throttles the steam supply to the high-pressure part 27. At the same time, the valve 46 in the network 15 is further closed by the influence of the speed controller (line 45-), so that the low-pressure part 7 also receives less steam. The steam generation in the evaporator 25 and in the evaporator 3 is initially not influenced. The resulting excess steam is diverted through the overflow valve 30 and the line 34 to the steam accumulator 33. When the valve 46 is closed, the pressure in the network 15 increases accordingly. As a result, the overflow valve 132 is throttled in the thick liquor flow via line 4o. There is therefore less thick liquor flowing after the mixer 2. This means that less heat can be converted, and the generation of steam in the evaporator 3 is reduced.

Der Dünnlaugenstrom wird bei dieser Regelung nicht beeinflußt. Es entsteht also weiterhin Hochdruckdampf, der aber im allgemeinen keinen überschuß mehr darstellt, da der Niederdruckteil 7 weiterhin Dampf benötigt und dieser, da die Dampfzufuhr aus dem Verdampfer 3 stark eingeschränkt ist, seinen Bedarf aus dem Hochdruckteil decken muß. Zwischen Dampferzeugung und Laugenmenge tritt aber eine Verschiebung des Umlaufverhältnisses auf. Die entstehende Dicklaugenmenge ist größer als die zum Mischer zurückgeführte Menge. Zu ihrer Aufnahme ist der Ausscheider 14 als Speicher ausgebildet, der den überschuß der Laugenzufuhr über die Laugenabfuhr aufnimmt.The thin liquor flow is not influenced by this control. It So high-pressure steam continues to be produced, but there is generally no excess represents more, since the low-pressure part 7 continues to require steam and this, there the steam supply from the evaporator 3 is severely restricted, its need must cover the high pressure part. However, there is a difference between steam generation and the amount of lye a shift in the circulation ratio. The resulting amount of thick liquor is greater than the amount returned to the mixer. The eliminator is responsible for admitting them 14 designed as a memory, the excess of the liquor supply via the liquor discharge records.

Es könnte nun vorkommen, daß bei sehr lang andauernden Teilbelastungen der Anlage der Mischer 2 leergefahren wird. Um das zu verhüten, wird von dem Speicherkessel 1 4. aus eine Regelungsvorrichtung 42 beeinflußt, die beim Erreichen der oberen Füllungsgrenze die Feuerung 31 abstellt. Hierdurch wird auch die Hochdruckdampferzeugung geschwächt, und zwar aus folgendem Grunde: Der Durchfluß der Dünnlauge durch den Eindampfer 2 5 muß so eingeregelt werden, daß die Konzentration der Dicklauge im Ausscheider 1 4. gleichbleibt. Es müssen also Druck und Temperatur gleichbleibend gehalten werden. Die Gleicherhaltung des Druckes wird durch die LTberströmventile 30 und 28 erreicht, die nur bei Erreichen des Konzentrationsdruckes geöffnet werden. Zum Gleichhalten der Temperatur dient das von einem Thermostaten beeinflußte Ventil 49. Durch entsprechende Drosselung des Ventils 49 kann die Durchlaufzeit der Lauge durch den Erhitzer 25 so eingeregelt werden, daß sie immer die gleiche Temperatur annimmt. Wird nun die Feuerung 31 verringert oder abgestellt, so kühlt sich die Lauge ab. Das Venti149 wird gedrosselt, es fließt weniger Lauge durch den Eindampfer 25, infolgedessen dampft auch im Abscheider i 4. weniger Arbeitsmittel aus, und die Dampferzeugung wird entsprechend dem verringerten Bedarf der Kraftanlage herabgesetzt. Bei steigender Belastung verläuft die Regelung entsprechend in umgekehrter Richtung. Die Speicherung liegt dann im allgemeinen auf der Seite der Dünnlauge, wozu ein Speicherbehälter i9 vorgesehen ist.It could now happen that the mixer 2 is run empty if the system is exposed to partial loads for a very long time. To prevent this, a control device 42 is influenced by the storage boiler 14, which turns off the furnace 31 when the upper filling limit is reached. This also weakens the generation of high pressure steam, for the following reason: The flow of the thin liquor through the evaporator 2 5 must be regulated so that the concentration of the thick liquor in the separator 1 4 remains the same. So pressure and temperature have to be kept constant. Maintaining the same pressure is achieved by the overflow valves 30 and 28 , which are only opened when the concentration pressure is reached. The valve 49, which is influenced by a thermostat, serves to keep the temperature constant. By corresponding throttling of the valve 49, the passage time of the liquor through the heater 25 can be regulated so that it always assumes the same temperature. If the furnace 31 is now reduced or switched off, the liquor cools down. The Venti149 is throttled, less lye flows through the evaporator 25, as a result of which less working medium evaporates in the separator too, and the steam generation is reduced in accordance with the reduced demand of the power plant. When the load increases, the control runs in the opposite direction. The storage is then generally on the side of the thin liquor, for which purpose a storage container 19 is provided.

Vbersteigt der Bedarf der Kraftmaschine 27,7 die augenblickliche Dampflieferung, so wird das Ventil 37 in der Entladeleitung 36 des Speichers 33 geöffnet und dadurch zunächst die Belastungsspitze ausgeglichen, bis die Laugenspeicherung ausgleichend einwirkt. Wird an Stelle des Dicklaugenstromes der Dünnlaugelistrom beeinflußt, so wird zweckmäßigerweise die Feuerung ;1 in Abhängigkeit von den Füllungsgrenzen dieses Speichers geregelt.If the demand of the engine 27.7 exceeds the instantaneous steam delivery, the valve 37 in the discharge line 36 of the accumulator 33 is opened and the load peak is thereby initially compensated until the caustic storage has a compensating effect. If, instead of the thick liquor flow, the thin liquor flow is influenced, the furnace; 1 is expediently regulated as a function of the filling limits of this store.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for balancing the load in steam power plants with thermal deformation by lye, characterized in that in the event of changes in load the steam engine generates steam by regulating the stream of thin liquor or of the thick liquor flow and the shift in the ratio of circulating Lye amount and steam generation balanced by storing changing amounts of lye will. Device according to Claim i, characterized in that the unbalanced load fluctuations due to a steam accumulator known per se (33) to be compensated. 3. Device according to claim i or a_ in which the through Heat conversion generated 'steam is supplied to consumers at low pressure, the at the same time receive steam from an upstream consumer, marked thereby, that in the event of fluctuations in the load on the consumer system (27, 7), the steam supply is switched off the steam converter (i) is regulated according to the fluctuations in demand and the fluctuations resulting from the changing steam supply through a control pulse (4o ', 4o on the thin lye or thick lye tetrones are brought to action, in such a way that with reduced steam demand of the consumer system one of the two Lye flow is throttled, increased with increased steam requirement, while the other liquor stream remains unregulated and the difference between the two liquor streams through Lye storage is compensated. 4. Device according to claim i to 3, characterized marked that the furnace by a control element (31) as a function of is influenced by the filling limits of the vapor separator (14). 5. Establishment according to claim i to 4, characterized in that the evaporation temperature by a temperature-sensitive organ (49) is kept constant, which the evaporator (25) The amount of lye flowing through increases with increasing temperature and decreasing Temperature decreased. 6. Device according to claim i to 4, wherein the thin liquor initially heated without steam and then in a special separator in thick liquor and solvent is separated, characterized in that the separator (14) is designed as a memory at the same time. 7. Device according to claim i to 6, characterized in that compensating vessels between the mixer (i) and the evaporator (25) (i 9) are arranged, the filling of which increases with increasing filling of the thick liquor reservoir (i 4) decreased and vice versa. B. Apparatus according to claim i, wherein the stream of thin liquor is adjusted according to the load fluctuations, characterized in that the with constant thick liquor flow occurring differences in quantity between the Steam generated in the converter (i) and required by the power plant through a steam accumulator (33) and the shifts in the ratio of thin liquor flow and steam generation be compensated by thin liquor storage (i9). 9. Device according to claim 8, characterized in that the heat supply to the evaporator (25) at reduced The amount of thin liquor is weakened, and when the amount of thin liquor is increased, it is increased. ok Device according to claim 8 or 9, characterized in that the regulation of the Heating (3 i) of the evaporation (25) only depending on the degree of final filling of the thin liquor storage (42) is brought.