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Dampfkraftanlage mit Dampferzeuger, Grundlastmaschinen, Spitzenlastmaschinen
und Wärmespeicherung mit Hilfe einer Lösung, chemischen Verbindung o. dgl. Mit «-achsender
Elektrifizierung wird eine Lösung des Problems der Energiespeicherung immer wichtiger.
Bekannte Wege hierzu sind in der Anordnung von Wärmespeichern oder in der Anordnung
von Pumpspeicheranlagen zu sehen. Die Wärmespeicher haben den -Nachteil, daß sie
große und wegen des hohen Überdruckes sehr teure Behälter, die überdies gegen Wärmeverluste
isoliert werden müssen, erfordern. Die Anlagen mit Gefällespeichern sogenannten
Ruthsspeichern), die für große Spitzen allein in Frage kommen, arbeiten mit großen
Druckverlusten, wodurch der thermodvnamische Wirkungsgrad der Gesamtanlage sehr
verschlechtert wird, außerdem erfordern sie Sonderturbinen und zur Zeit der Spitze
außergewöhnlich große Kühlwassermengen und damit teure Kühlwasseranlagen. Die Pumpspeicherwerke
arbeiten zwar mit einem hohen Wirkungsgrad und sind auch in der Lage, verhältnismäßig
sehr große Energiemengen zu speichern. Sie sind jedoch an hügeliges Gelände gebunden
und ihre Anlagekosten sind verhältnismäßig hoch.
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Zur Umgehung der aufgezeigten -Nachteile hat man bereits vorgeschlagen,
die Wärmespeicherung mit Hilfe einer Lösung, chemischen Verbindung o. dgl. vorzunehmen,
und zwar derart, daß die Lösung zu einer Zeit unter Aufwendung von Wärme konzentriert
oder aufgespalten, zur anderen Zeit zur Abgabe ihrer Lösungs- oder chemischen Bindungswärme
wieder verdünnt wurde.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung soll dieses Wärmespeicherungsverfahren
Anwendung finden auf Dampfkraftanlagen mit Dampferzeugern, Grundlastmaschinen und
Spitzenlastmaschinen in der Weise, daß der zur Konzentrierung oder Aufspaltung der
Lösung oder chemischen Verbindung dienende Dampf dem zu einer Grundlast-Kondensationsmaschine
strömenden Dampf entnommen wird, während die Spitzenlastmaschinen mit demjenigen
Dampf betrieben werden, der durch Lösen der verdickten Lauge erzeugt wird.
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Da die Energie in chemischer Form oder in Gestalt von Lösungswärme
gespeichert ist, besteht keine Notwendigkeit, die getrennten Stoffe in unter Druck
stehenden Behältern zu speichern. Man ist also ohne weiteres in der Lage, drucklose
Gefäße zu verwenden, deren Herstellung billig ist. Da fernerhin bei Zusammenführung
der Stoffe die entstehende Wärme bei einer stets konstanten Temperatur frei wird,
besteht die Möglichkeit, Dampf
konstanter Spannung zu erzeugen.
Man erhält also auf diese Weise billige Turbinen. Als weiterer Vorteil kommt hinzu,
daß man in den meisten Fällen die Wärme bei fast der gleichen Temperatur zurückgewinnen
wird, bei der man die Stoffe aufgespalten hat, so claß nur mit den bei jeder Umformeranlage
auftretenden Temperaturverlusten gerechnet zu werden braucht. Die Gesamtverluste
der Anlage werden also gering.
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In Weiterausbildung des Erfindungsgegenstandes wird vorgeschlagen,
daß die in der eingedickten Lauge, chemischen Verbindung usw. gespeicherte Wärme
durch Vereinigung mit dein Abdampf der Spitzenturbinen befreit und in denselben
verwertet wird. Der wesentliche Vorteil dieses Vorschlages ist darin zu sehen, daß
während der Spitzenbelastung auf jede zusätzliche Kühlwassermenge verzichtet werden
kann, da die Ab-
dampf wärme wieder in der Lösung gebunden wird. Die Anlage
braucht somit nur -mit der für die Grundlast erforderlichen Kühlwasseranlage ausgerüstet
zu werden.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Dampfkraftanlage ist in der
Zeichnung beispielsweise dargestellt. .
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Aus dem Dampfkessel a, welcher die Grundlast bestreitet, strömt der
Dampf durch den überhitzer b und die Leitung c in die Hochdruckturbine d. Die Hochdruckturbine
d ist als Gegendruckmaschine ausgebildet; ihr Abdampf gelangt in das Gegendruckdampfnetz
e. Ein Teil dieses Dampfes strömt zur Niederdruckturbine f, deren Abdampf im Kondensator
g niedergeschlagen wird. Das Kondensat kann zweckmäßig in den Dampferzeuger a zurückgeführt
werden. Ein anderer Teil des Abdampfes der Gegendruckmaschine d strömt in den Verdampfer
i und wird nach erfolgter Wärmeabgabe in flüssigem Zustand durch die Leitung k von
der Pumpe l angesaugt und dem Kessel a zugedrückt. Mittels der Pumpe za wird in
den Verdampfer i aus einem Speicher in eine verdünnte Lösung zugeführt, die in dem
Wärmeaustauscher i verdampft wird. Fällt bei der Verdampfung Wasserdampf an, dann
wird dieser aus dem Verdampfer i von der Leitung p dem Gegendruckdampfnetz zugeführt
und in der Niederdruckmaschine f nutzbar verwertet. Die zurückbleibende konzentrierte
Lauge wird aus dem Verdampfer i über die Leitung q in einen Behälter r geführt
und hier gespeichert.
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Zur Bewältigung der Spitzenlast ist eine weitere Niederdruckturbine
s aufgestellt, die eine Maschine normaler Bauart sein kann. Tritt nun die Spitzenlast
ein, so wird vorübergehend die Spitzenlastturbine s, um sie anzufahren, an das Hauptdampfnetz
angeschlossen. Der Abdampf der Maschine s gelangt in einen Mischkondensator t, in
welchen gleichzeitig die konzentrierte Lauge aus dem Speicher r eingeführt wird.
Die konzentrierte Lösung nimmt den Wasserdampf auf, wobei gleichzeitig durch die
frei werdende Lösungswärme die Temperatur steigt. Die heiße verdünnte Lauge wird
-aus dem Kondensator t abgeführt und gelangt in den Dampferzeuger u, in welchem
mittels der Pumpe x zugeführtes Frischwasser verdampft wird. Der so gewonnene Dampf
erhält zweckmäßig eine Spannung, die dem Zwischendruck zwischen Hochdruckturbine
d und N iederdruckturbine f
gleichkommt. Die Spitzenlastturbine kann
jetzt von dem Hauptdampfnetz abgeschaltet werden, so daß sie lediglich mit dem aus
dem Dampferzeuger zt anfallenden Dampf gespeist wird. Wenn erwünscht, kann dieser
Dampf überhitzt werden, wobei zur Überhitzung zweckmäßig Frischdampf des Hauptdampferzeugers
a Verwendung finden kann.
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Während der Dauer der Spitzenlast entleert sich der die konzentrierte
Lösung enthaltende Speicher r, während der Behälter -in mit der aus dem Dampferzeuger
2t abströmenden verdünnten Lösung aufgefüllt wird. Beide Behälter können, da sie
drucklos sind, beliebig groß ausgeführt werden. Zur Verbesserung der Wärmewirtschaft
und zur Vermeidung von Wärmeverlusten wird es 'zweckmäßig sein, konzentrierte und
verdünnte Lauge im kalten Zustand zu speichern. Aus diesem Grunde sind im beiliegenden
Schaltbild in die Zu- und Abflußleitungen zu den Behältern zwei Wärmeaustauschapparate
v und w eingeschaltet.
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Es sei noch erwähnt, daß der mit Lauge in Berührung kommende Dampf
in keiner Weise mit dem in dem Kessel erzeugten Dampf in Berührung zu kommen braucht.
Das aus dem Verdampfer i kommende Kondensat kann unmittelbar in dem Kessel a zurückgespeist
werden. Ebenfalls kann das aus der Turbine f kommende Kondensat zum Betrieb des
Verdampfers zt benutzt werden. Unter Uniständen kann zum leichteren Anfahren der
Anlage ein kleinerer, zum Kessel a parallel geschalteter Gefällespeicher zugeschaltet
werden.
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Verwendet man statt einer wässerigen Lösung eine andere, so ändert
sich an dem Verfahren nichts, außer daß der ganze Niederdruckteil der Anlage nicht
für Betrieb mit Wasserdampf, sondern für einen anderen Stoff, Gas oder Dampf, eingerichtet
werden muß.
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Es ist nur erforderlich, daß zwischen dem Kondensator der Turbine
f und dem Verdampfer u ein Gas- oder Flüssigkeitsspeicher eingeschaltet wird, der
den Hilfsstoff, den man in diesem -Falle nicht ohne weiteres fortlassen kann, speichert.
Auch
wenn man keine Lösung, sondern eine chemische Verbindung für Speicherzwecke verwendet,
bleibt der Aufbau der Anlage im wesentlichen unverändert.
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Praktisch kann die Speicheranlage irgend-,vo in der Nähe der Hauptanlage
aufgestellt werden. Da es sich um Speicherung kalter Stoffe handelt, brauchen sogar
nicht einmal die Laugenbehälter in unmittelbarer N ähe der Speicheranlage stehen.