DE541984C

DE541984C - Storage system to compensate for fluctuations in load in steam networks

Info

Publication number: DE541984C
Application number: DEA49682D
Authority: DE
Inventors: Michael Weissbrem
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1927-01-01
Filing date: 1927-01-01
Publication date: 1932-01-18

Description

Speicheranlage zum Ausgleich von Belastungsschwankungen in Dampfnetzen Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfspeicheranlage, die mit unveränderlichem Druck arbeitet.Storage system to compensate for fluctuations in load in steam networks The invention relates to a steam storage system with unchangeable Pressure works.

Die bisher bekannt gewordenen Gefällespeicher weisen den Übelstand auf, daß der Speicherkörper einer veränderlichen Dampfspannung unterworfen ist, wodurch ein Atmen der Bleche verursacht wird. Durch diese Formänderungsarbeit wird das Blech vom Nietkopf gelöst, so daß der Speicherkörper undicht wird. Im voll aufgeladenem Zustande hat der Speicherkörper die größte Steifheit und hängt bei sinkender Dampfspannung am stärksten durch, wobei eine Verzerrung seiner Rundnähte eintritt. Je größer sein Druckgefälle ist, desto größer ist die Beanspruchung des Speicherkörpers; es ist daher praktisch schwierig, dichte Hochdruckgefällespeicher zu bauen.The incline reservoirs that have become known up to now show the problem on that the storage body is subject to a variable vapor tension, causing the sheets to breathe. Through this shaping work, the sheet metal detached from the rivet head, so that the storage body is leaking. Im fully charged In these states, the storage body has the greatest rigidity and hangs when the vapor tension drops the strongest, with a distortion of its round seams. The bigger it will be The pressure gradient, the greater the stress on the storage body; it is therefore practically difficult to build airtight high pressure gradient storage.

Auch die Steuerung des Entladevorganges ist bei hohen Druckunterschieden bei einem Gefällespeicher schwierig. Das zwischen Speicher und Verbraucher geschaltete Entladeventil muß in dem Fall, daß die Dampfabgabe ihrem Gewicht nach zeitlich unveränderlich bleibt, entsprechend dem Wechsel des Speicherdruckes mit veränderlichen Hüben arbeiten. Arbeitet beispielsweise ein Gefällespeicher in den Grenzen zwischen 2o und 2,5 atü, so muß bei gewichtsmäßig gleicher Dampfabgabe bei der niedrigeren Spannung der achtfache Ventilhub des bei der höheren Spannung erforderlichen Ventilhubes erfolgen. Da ein Ventil immer mit einem gewissen Ungenauigkeitsgrad arbeitet, so wird im Anfang des Entladevorganges, also bei hoher Spannung und kleinem Ventilhub, eine erhebliche Ungenauigkeit des Steuervorganges eintreten.Controlling the unloading process is also difficult in the case of high pressure differences in a sloping storage tank. The unloading valve connected between the accumulator and the consumer must work with variable strokes in accordance with the change in the accumulator pressure in the event that the steam output remains unchanged over time. If, for example, a gradient storage tank operates within the limits between 20 and 2.5 atmospheres, with the same steam output in terms of weight at the lower voltage, eight times the valve lift of the valve lift required for the higher voltage must take place. Since a valve always works with a certain degree of inaccuracy, a considerable inaccuracy of the control process will occur at the beginning of the discharge process, i.e. with high voltage and small valve lift.

Gleichdruckspeicher weisen diese Übelstände nicht auf, doch sind die bisher bekannt gewordenen Gleichdruckspeicher mit anderen Mängeln behaftet.Equal pressure accumulators do not have these drawbacks, but they are Up to now known equal pressure accumulator has other shortcomings.

Bei den bisher bekannt gewordenen Gleichdruckspeichern wurde die Speicherwirkung beispielsweise durch eine wasserseitige Verbindung zwischen Kessel und Speichergefäß und durch Anordnung einer Umwälzpumpe in ihr erreicht. Derartige Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß die Umwälzpumpe sehr viel Energie verbraucht.In the case of the equal pressure accumulators that have become known up to now, the storage effect for example through a water-side connection between the boiler and storage vessel and achieved by arranging a circulation pump in it. Have such arrangements however, the disadvantage that the circulation pump consumes a lot of energy.

Mit Gleichdruckspeichern ausgestattete Kesselanlagen, bei denen der Ausgleich der Verbrauchsschwankungen derart vorgenommen wird, daß einmal Kalt- und einmal Warmwasserspeisung des Kessels erfolgt, bedingen öfter einen störenden Eingriff in die Kesselbauart. Bei derartigen Speicheranlagen findet auch eine schädliche Beanspruchung der Dampfkesselbleche durch Zufuhr von Speisewasser mit verschiedener Temperatur statt.Boiler systems equipped with equal pressure accumulators in which the Compensation for fluctuations in consumption is made in such a way that once cold and once the boiler has been fed with hot water, this often results in a disruptive intervention into the boiler design. In such storage systems there is also a harmful one Stress on the steam boiler sheets through the supply of feed water with different Temperature instead.

Die gekennzeichneten Gleichdruckspeicher weisen ferner den Übelstand auf, daß Verbrauchsspitzen über 2o bis 30 °/o der mittleren Belastung nicht gedeckt werden können, insbesondere, wenn es sich um Kesselanlagen handelt, die mit Rauchgasvorwärmern ausgerüstet sind. Hinzu kommt, daß bei Anordnung von Gleichdruckspeichern die Kessel für die Erzeugung einer größeren Dampfmenge bemessen sein müssen als bei der Anordnung von Gefällespeichern, weil der Gleichdruckspeicher nicht in dem Maße in der Lage ist, die Kessel zu entlasten, wie der Gefällespeicher.The identified equal pressure accumulators also have the disadvantage on that consumption peaks over 20 to 30 per cent of the average load cannot be covered, especially when it comes to boiler systems, which are equipped with flue gas preheaters. In addition, with the arrangement of Equal pressure accumulators sized the boiler for the generation of a larger amount of steam must be than with the arrangement of sloping accumulators, because the equal pressure accumulator is not able to relieve the boiler to the same extent as the slope storage tank.

Die Erfindung soll die Übelstände sowohl der bekannten Gefällespeicher als auch der bekannten Gleichdruckspeicher unter Beibehaltung der Vorteile beider Speicherarten beseitigen. Zu diesem Zwecke wird eine Speicheranlage zumAusgleich vonBelastungsschwankungen in Dampfnetzen vorgeschlagen, bei welcher ein in üblicher Weise durch Einleiten von überschüssigem Dampf in den Wasserraum aufgeladener Speicher durch eine in seinen Dampfraum führende, von Speicherdruck gesteuerte Leitung auf annähernd unveränderlichen Druck gehalten und in der Weise entladen wird, daß heißes Wasser nach Maßgabe eines vom Druck des Niederdrucknetzes gesteuerten Ventils entnommen und unter teilweiser Verdampfung in einen unter der Spannung des Niederdrucknetzes stehenden Behälter eingeführt wird, der mit einer Einrichtung zur Abführung des nicht verdampften Wassers versehen ist. Diese besteht in einer Verbindung des Niederdruckbehälters durch eine mit einer Umwälzpumpe versehene Leitung mit dem Wasserraum des Speichers, durch die das im Niederdruckbehälter anfallende Wasser beständig in den Speicher zurückgefördert wird. Auf diese Weise werden unter Beibehaltung der Vorteile die eingangs geschilderten Nachteile sowohl der Gefälle als auch der Gleichdruckspeicher beseitigt.The invention is intended to remedy the disadvantages of both the known slope storage as well as the well-known equal pressure accumulator while maintaining the advantages of both Eliminate memory types. For this purpose, a storage facility is used to compensate proposed by load fluctuations in steam networks, in which an in usual Way by introducing excess steam into the water space charged storage by a line that leads into its vapor space and is controlled by the accumulator pressure approximately constant pressure is held and discharged in such a way that hot Water taken in accordance with a valve controlled by the pressure of the low-pressure network and with partial evaporation in one under the tension of the low-pressure network standing container is introduced, which is equipped with a device for discharging the not provided with evaporated water. This consists of a connection to the low-pressure tank through a pipe equipped with a circulation pump to the water space of the storage tank, through which the water that accumulates in the low-pressure tank constantly enters the storage tank is funded back. In this way, while maintaining the benefits, the Disadvantages outlined above, both the gradient and the equal pressure accumulator eliminated.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, kaltes Wasser für Warmwasserheizanlagen in Gleichdruckspeichern durch Einführung von Dampf vorzuwärmen, wobei zur Aufrechterhaltung des gleichen Drucks Dampf in den oberen Teil des Behälters über ein Reduzierventil eingeführt wurde. Derartige Einrichtungen unterscheiden sich schon dadurch grundsätzlich vom Erfindungsvorschlage, daß sie einem völlig anderen Zwecke dienen.It has already been proposed to use cold water for hot water heating systems to be preheated in constant pressure accumulators by introducing steam, whereby for maintenance the same pressure steam enters the upper part of the container through a reducing valve was introduced. Such facilities already differ fundamentally in this respect from the inventive proposal that they serve a completely different purpose.

Es ist ferner bekannt geworden, Gefällespeicher dadurch zu entladen, daß ein Teil der Speicherflüssigkeit in einen Behälter niedrigeren Drucks geführt wird. Zufolge der auftretenden Entspannung wird ein Teil des Wassers verdampft; der nicht verdampfte Teil wird in den Speicherbehälter zurückgeführt. Wird dieses bei Gefällespeichern bekannte Entladeverfahren bei Gleichdruckspeichern angewendet, deren Ladung durch Einleitung des überschüssigen Dampfes in den Wasserraum erfolgt und deren Druck durch eine in den Dampfraum führende, vom Speicherdruck gesteuerte Leitung unveränderlich gehalten wird, dann werden alle diejenigen Nachteile vermieden, die eingangs geschildert worden sind, und man erhält eine neue Speicherart, die unter günstigen Bedingungen arbeitet, eine weitgehende Speicherwirkung besitzt und die Befreiung der Kessel von der Erzeugung der Spitzenlastdampfmenge gestattet.It has also become known to discharge sloping storage tanks by that a part of the storage liquid is led into a container of lower pressure will. As a result of the relaxation that occurs, part of the water is evaporated; the part that has not evaporated is returned to the storage tank. will this well-known discharge methods used for equal-pressure accumulators for inclined accumulators, whose charging takes place by introducing the excess steam into the water space and its pressure by a leading into the steam chamber, controlled by the storage pressure Line is kept unchangeable, then all those disadvantages are avoided, which have been described at the beginning, and a new type of memory is obtained, the works under favorable conditions, has an extensive storage effect and the exemption of the boilers from the generation of the peak load steam volume.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt.In the drawing, the subject matter of the invention is shown for example.

Der Speicher C ist zwischen Hochdruckdampfnetz A und Niederdruckdampfnetz B gelegt. Um die Temperaturschwankungen des Wasserinhalts vom Speicherkörper fernzuhalten, kann er in bekannter Weise mit Innenisolierung ausgestattet sein. Das Hochdruckdampfnetz A ist mit dem Speicher C durch die Ladeleitung d verbunden, in der das federbelastete Rückschlagventil D angeordnet ist. Parallel zur Ladeleitung d liegt eine Abzweigleitung lt. In ihr ist ein Ventil H vorgesehen, das Dampf aus dem Hochdrucknetz A in den Dampfraum des Speichers C eintreten läßt, wenn der in ihm herrschende Druck eine bestimmte Höhe unterschreitet. Der Druck im Speicher C liegt stets tiefer als der in der Hochdruckleitung A; die Einstellung des Höchstwertes des Speicherdruckes erfolgt durch den Druck in der Impulsleitung des Ventils H. Die Ladeleitung d mündet in den Wasserraum des Speichers C und hat eine oder mehrere Düsen g.The storage tank C is placed between the high-pressure steam network A and the low-pressure steam network B. In order to keep the temperature fluctuations of the water content away from the storage body, it can be equipped with internal insulation in a known manner. The high-pressure steam network A is connected to the accumulator C through the charging line d, in which the spring-loaded check valve D is arranged. Parallel to the charging line d is a branch line lt. A valve H is provided in it, which allows steam from the high-pressure network A to enter the steam space of the accumulator C when the pressure in it falls below a certain level. The pressure in the memory C is always lower than that in the high pressure line A; the maximum value of the storage tank pressure is set by means of the pressure in the impulse line of valve H. The charging line d opens into the water space of the storage tank C and has one or more nozzles g.

Zwischen dem Speicher C und dem Verbrauchsnetz B liegt ein Behälter K, der mit dem Speicher C durch eine Einführungsleitung na und eine Rückführungsleitung n verbunden ist. Die erste von beiden hat ein Ventil E, das sich in Abhängigkeit vom Druck im Behälter K öffnet und schließt, und zwar derart, daß bei sinkendem Druck im Behälter K ein Öffnen und bei steigendem Druck ein Schließen des Ventils E erfolgt. An dem in den Behälter K eingeführten Ende der Einführungsleitung m ist eine Düse F zur Zerstäubung des aus dein Speicher C in den Behälter K fließenden Wassers vorgesehen. Das Niederdrucknetz B wird aus dem Dampfraum des Behälters K durch die Leitung O gespeist. In der zum Speicher führenden Leitung n ist eine Umwälzpumpe G angeordnet, durch die der nicht verdampfte Teil der aus dem Speicher C durch die Düse F in den Behälter K übertretenden Flüssigkeit in den Speicher C zurückgepumpt wird..Between the storage unit C and the consumption network B there is a container K which is connected to the storage unit C by an inlet line na and a return line n. The first of the two has a valve E, which opens and closes as a function of the pressure in the container K, namely in such a way that the valve E opens when the pressure in the container K falls and the valve E closes when the pressure rises. At the end of the introduction line m introduced into the container K, a nozzle F is provided for atomizing the water flowing out of the reservoir C into the container K. The low-pressure network B is fed from the vapor space of the container K through the line O. A circulation pump G is arranged in the line n leading to the storage unit, by means of which the non-evaporated part of the liquid that has passed from the storage unit C through the nozzle F into the container K is pumped back into the storage unit C.

Zwischen das Hochdrucknetz A und das Niederdrucknetz B kann beispielsweise eine Gegendruckturbine geschaltet sein, deren Abdampf zur Deckung der Belastung des -N iederdrucknetzes dient. In der Zeichnung ist statt einer Gegendruckturbine eine 1,Jberströmleitung p mit eine'rn Ventil P vorgesehen, dessen Durchflußquerschnitt in Abhängigkeit von dem in der -Tiederdruckdampfleitung B herrschenden Druck gesteuert wird, so daß es bei sinkendem Druck in dieser Leitung öffnet. Die Größe der durch das Ventil P strömenden Dampfmenge wird in Abhängigkeit von dein im Hochdrucknetz A herrschenden Druck begrenzt. Dies geschieht derart, daß das Ventil P stets von jener Dampfmenge durchströmt wird, die der mittleren Belastung des N iederdrucknetzes B entspricht. Das Ventil P ist derart abgestimmt, daß es anspricht, wenn der Druck im Verbrauchsnetz B einen bestimmten Wert unterichreitet. Cberschreitet der Dampfverbrauch im Netz B jene Größe, die seiner mittleren Belastung entspricht, so soll die Belastungsspitze durch den Speicher C gedeckt werden; um dies zu erreichen, ist das Ventil E auf einen etwas kleineren Druckwert abgestimmt als das Ventil P. Zum Erreichen der gewünschten Wirkung könnte man beispielsweise das Ventil E auf 1,9 atü und das Ventil P auf a,o atii abstimmen. Diese beiden Werte sind in der Zeichnung eingetragen, um die Art der Abstimmung der Ventile E und P in ihr zum Ausdruck zu bringen.Between the high pressure network A and the low pressure network B, for example one Be connected back pressure turbine, the exhaust steam to cover serves to load the low-pressure network. In the drawing there is a back pressure turbine instead of an overflow line p with a valve P is provided, the flow cross-section of which controlled as a function of the pressure prevailing in the low-pressure steam line B. so that it opens when the pressure in this line drops. The size of the through the valve P flowing steam amount is dependent on your in the high pressure network A prevailing pressure is limited. This is done in such a way that the valve P is always from the amount of steam that flows through that corresponds to the average load on the low-pressure network B corresponds to. The valve P is tuned so that it responds when the pressure in consumption network B below a certain value. C exceeds the steam consumption in network B the size that corresponds to its mean load, the load peak should are covered by the memory C; to achieve this, valve E is open a slightly lower pressure value than the valve P. To achieve the desired The effect could be, for example, the valve E to 1.9 atmospheres and the valve P to a, o atii vote. These two values are entered in the drawing to show the Express the type of coordination of the valves E and P in it.

Die Wirkungsiv eise der Gleichdruckspeicheranlage ist folgende: Wenn der Dampfverbrauch im 1; iederdrucknetz B steigt, so soll die fehlende Dampfmenge durch Speicherdampf ersetzt werden. Entsprechend dem zusätzlichen Dampfverbrauch im Netz B öffnet sich das Ventil E, und es strömt Heißwasser aus dem Gleichdruckspeicher C in den Behälter K und wird dort durch die Düse F zerstäubt. Die mit großer Geschwindigkeit austretenden Wassertropfen verdampfen jedoch nicht vollständig, so daß sich im Behälter K ein Wasserrückstand bildet, der mit der Pumpe G in den Speicher C zurückgepumpt wird. Die Pumpe G ist entsprechend dem Durchschnittswert der in dem Behälter K sich saninielnden Wassermenge bemessen, und der Behälter K ist so groß ausgebildet, daß er die bei Verbrauchsspitzen abfallende Wassermenge aufzuspeichern vermag.The efficiency of the equal pressure storage system is as follows: If the steam consumption in 1; If the low pressure network B increases, the missing amount of steam should be be replaced by storage steam. According to the additional steam consumption Valve E opens in network B and hot water flows out of the equal-pressure accumulator C into the container K and is atomized there through the nozzle F. The one with great speed escaping water droplets do not evaporate completely, so that in the container K forms a water residue, which is pumped back into the memory C with the pump G. will. The pump G is corresponding to the average value in the tank K itself saninielnden amount of water measured, and the container K is made so large that it is able to store the amount of water that falls during consumption peaks.

Bei Abgabe von Wasser würde der Druck im Speicher C sinken; um dies zu vermeiden, ist das Ventil H vorgesehen, das auf unveränderlichen Druck im Speicherkörper arbeitet und entsprechend der Wasserentnahme des Speichers C Frischdampf aus dem Hochdrucknetz A in den Speicher C übertreten läßt. Der Speicher C ist vollkommen entladen, wenn die Temperatur des Speicherwassers mit der Sattdampftemperatur des N iederdrucknetzes annähernd übereinstimmt.When dispensing water, the pressure in the storage tank C would decrease; around this To avoid this, the valve H is provided, which is based on constant pressure in the accumulator body works and according to the water withdrawal of the storage tank C live steam from the High pressure network A can pass into memory C. The memory C is perfect discharged when the temperature of the storage tank water matches the saturated steam temperature of the Low pressure network approximately matches.

Das Aufladen des Speichers geschieht folgendermaßen: Bei steigendem Druck im Hochdrucknetz A öffnet sich das Rückschlagv entil D in der Ladeleitung d, und die überschüssige Dampfmenge strömt durch die Düsen g und kondensiert im Speicherbehälter C. Die Feder, welche die Rückschlag -klappe D belastet, braucht nur einen Druck entsprechend dem Druckunterschied zwischen Speicher C und Hochdruckleitung A auszuüben. Der Speicher C ist voll aufgeladen, wenn die Temperatur des in ihm befindlichen Wassers annähernd die Sättigungstemperatur des Kesseldampfes erreicht hat.The storage tank is charged as follows: When the pressure in the high-pressure network A rises, the non-return valve D in the charging line d opens, and the excess amount of steam flows through the nozzles g and condenses in the storage tank C. The spring that loads the non-return valve D, only needs to apply a pressure corresponding to the pressure difference between accumulator C and high pressure line A. The storage tank C is fully charged when the temperature of the water in it has almost reached the saturation temperature of the boiler steam.

Claims

[> A IN 7T A 1r S i 'k LC: 11 1? r. Storage system to compensate for load fluctuations in steam networks, characterized in that the store (C) charged in the usual way by introducing the excess steam into the water space is kept at an approximately unchanged pressure by a line (h) which leads into its steam space and is controlled by the storage pressure the way is discharged that hot water is removed according to a valve (E) controlled by the pressure of the low-pressure network (B) and is introduced with partial evaporation into a container (K) under the tension of the low-pressure network Line (st) is fed back into the storage tank (C) by means of a circulation pump (G).

2. Storage system according to claim z, in which parallel A C overflow line with a Valve is switched on, the opening of which is limited by the pressure in the high-pressure steam network is characterized in that the valve (P) is also connected to the low-pressure steam network (B) is influenced, in such a way that it opens when the pressure drops, with this Valve (P) and the valve (E) located in the hot water extraction line (m) in this way are coordinated so that with falling pressure in the low-pressure steam network (B) valve (P) responds first and valve (E) only when the pressure continues to fall opens in the low-pressure steam network (B).