DE556034C

DE556034C - Anordnung zur Vorwaermung von Kesselspeisewasser

Info

Publication number: DE556034C
Application number: DES76201D
Authority: DE
Inventors: Hans Gleichmann
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1926-09-19
Filing date: 1926-09-19
Publication date: 1932-08-06

Description

Anordnung zur Vorwärmung von Kesselspeisewasser Man kann das Speisewasser einer Dampfkraftanlage dadurch vorwärmen, daß man einer Kraftmaschine Dampf entnimmt und dessen Wärme an das Speisewasser abführt. Die Vorteile dieses sogenannten Regenerativverfahrens sind bekannt. Man kann dabei die Vorwärmung mit Hilfeeiner besonderen Vorwärmemaschine durchführen, die eine gleichbleibende Menge Vorwärmedampf verarbeitet, während die anderen Maschinen nicht angezapft sind und entsprechend dem Leistungsbedarf geregelt werden, oder man kann den Vorwärmedampf der auf Leistung geregelten Kraftmaschine selbst entnehmen. Die erste Art der Vorwärmung läßt sich nur durchführen, wenn die Vorwärmemaschine eine gleichbleibende Leistung aufzubringen hat. Die zweite Art ist in manchen Fällen nicht zweckmäßig, da einerseits der Wirkungsgrad der angezapften Maschine verschlechtert wird, andererseits die Steuerung der Entnahme in Abhängigkeit von ihren Belastungsverhältnissen Schwierigkeiten bereitet. Es ist ferner vorgeschlagen worden, die Vorwärmung einer besonderen Maschine zu übertragen, diese aber weder auf gleichbleibende Entnahmemenge zu regeln noch. in Abhängigkeit von ihrer Belastung, sondern auf gleichbleibende Vorwärmungstemperatur des Speisewassers, derart, daß bei steigender Vorwärmungstemperatur die Dampfzufuhr zur Maschine eingeschränkt, bei sinkender Vorwä,<nungstemperatur vermehrt wird. Hierdurch wird zwar das wertvolle Ergebnis erzielt, daß die Vorwärmungstemperatur gleichbleibt, nur ist eine derartige Anlage nicht geeignet, Schwankungen im Dampfbedarf von der Kesselanlage fernzuhalten. Die Vorwärmungstemperatur steigt gerade bei schwacher Maschinenbelastung, da dann weniger Dampf für Kraftzwecke verbraucht wird und infolgedessen mehr zur Vorwärmung zur Verfügung steht. Gerade bei schwacher Maschinenbelastung wird also die Dampfentnahme aus dem Kesseleingeschränkt und nicht, wie es sein müßte, um den Dampfüberschuß aus dem Kessel abzuführen, vergrößert.
Die Erfindung besteht darin, daß zur Vorwärmung des Speisewassers in bekannter Weise parallel zu einer auf Leistung geregelten, nicht angezapften Kraftmaschine eine zweite Maschine geschaltet wird, die mit einer oder mehreren Stufen auf Speisewasservorwärmer arbeitet und diese Dampf nach Maßgabe des vorhandenen überschusses an Frischdampf erhält, und der Speisewasserdurchfluß durch den Sp.eisewasservorwärmer der zur Vorwärmung verfügbaren Dampfmenge angepaßt wird. Mit einer derartigen Anordnung ist es in einfacher Weise möglich, das Regenerativv erfahren durchzuführen, ohne daß der Wirkungsgrad der auf Leistung geregelten Kraftmaschine leidet und ohne daß verwickelte Regelungsanordnungen erforderlich wären. Ist der Kessel als Großwasserraumkessel ausgebildet, so wird er in Zeiten schwacher Belastung mit vorgewärmtem Wasser geladen und verdampft bei starker Belastung aus seinem Speicherraum. Bei Kleinwasserraumkesseln dient zum Ausgleich der Differenzen zwischen vorgewärmter Wassermenge und Kesselspeisemenge ein besonderer Speicher.
Die Anordnung einer selbständigen Vorwärmemaschine ist besonders zweckmäßig, wenn man hierzu die Hausturbine verwendet, wie es auch die Abbildung zeigt, in der eine Kraftanlage mit Vorwärm.emaschine und nicht angezapfter Leistungsturbine dargestellt ist. 3 ist die durch einen Leistungsregler ¢ geregelte Hauptkraftmaschine der Zentrale, die vom Kessel i über die Frischdampfleitung 2 ihren Dampf erhält. Sie arbeitet auf einem Kondensator 21, dessen Kondensat dem Sammelbehälter 2o zufließt. Mit ihr ist der Hauptstromerzeuger 25 gekuppelt, der das Hauptnetz 31 speist. Der Eigenbedarf der Zentrale, z. B. für die Kühlwasserpumpe, Speisepumpe usw., wird durch die Turbine 5 und den mit ihr gekuppelten Stromerzeuger 24. gedeckt, der auf das Netz 32 .geschaltet ist. Hauptnetz 31 und Hausnetz 32 stehen über eine Schalteinrichtung 28 miteinander in Verbindung. Der Dampfeinlaß der Maschine 5 wird durch ein Ventil 6 gesteuert, und zwar in Abhängigkeit von der Menge des verfügbaren überschußdampfes in der Frischdampfleitung 2. Tritt Dampfüberschuß auf, so steigt der Druck in der Leitung 2. Diese Drucksteigerung wird durch einen Druckimpuls 18 auf das Ventil 6 in bekannter Weise übertragen. Die Turbine 5 ist im Beispiel als Anzapfgegendruckturbine dargestellt. Sie kann naturgemäß auch eine reine Gegendruckturbine sein. 8 ist die Entnahmeleitung, 9 die Gegendruckleitung. Die beiden Leitungen sind zu Vorwärmern io und i i geführt,. durch die das Speisewasser durch eine Pumpe i9 hindurchgedrückt wird. Um eine Übereinstimmung zwischen der Menge des Vorwärmedampfes und des vorzuwärmenden Speisewassers zu schaffen, wird ein Schieber 16 in der Speiseleitung ebenfalls durch einen Druckimpuls 17 je nach dem Druck in der Leitung :2 derart verstellt, daß bei steigendem Dampfüberschuß und damit erhöhter Dampfzufuhr zur Maschine 5 auch die Speisewassermenge vermehrt wird. Die Impulse 17 und 18 können von ,einem einzigen Organ ausgehen. Aus dem Vorwärmer kann das Wasser entweder unmittelbar in den Kessel gespeist werden, oder es kann gespeichert werden. Dieser Fall ist in der Abbildung angenommen. Zwischen dem Kessel i und die Vorwärmer io, ii ist ein Speisewasserspeicher 12 geschaltet, aus dem das Speise-Wasser durch eine Speisepumpe 13 entnommen wird. Die Pumpe 13 wird in Abhängigkeit vom Kesselwasserstand geregelt, wie es die Abhängigkeitslinie 15 andeutet. In Zeiten geringer Belastung der Maschine 3 wird viel Wasser vorgewärmt und dementsprechend viel Wasser gespeichert, bei starker Belastung der Maschine 3 weniger Wasser vorgewärmt und dementsprechend weniger Wasser in den Speicher gespeist, während der Kessel durch die Pumpe 13 auf konstanten Wasserstand gespeist wird. An das Hausnetz 32 sind über eine Leitung 29 der Antriebsmotor 26 der Pumpe 19 und der Antriebsmotor 27 der Pumpe 22, die das Kühlwasser durch die Rohrschlange 3o des Kondensators 21 hindurchdrückt, angeschlossen.
Die Vorwärmemaschine 5 erhält, wie bereits gesagt, nur dann Dampf, wenn Überschuß vorhanden ist. Ihre Dampfzufuhr wird also abgeschaltet, wenn die Maschine 3 eine Spitze zu decken hat, da diese dann allen vom Kessel gelieferten Dampf benötigt. In diesem Falle die Maschine 5 ganz abzuschalten, wäre unzweckmäßig, da sie, wenn die Belastungsspitze abgeklungen ist, wieder angelassen werden müßte. Man muß also dafür sorgen, daß sie leer weiterläuft. Das könnte an und für sich dadurch geschehen, daß man ihr auch in Zeiten der Belastungsspitzen der Maschine 3 so viel Dampf zuführt, als zur Deckung ihrer Leerlaufarbeit erforderlich ist, während man den für den Antrieb der Hilfsmaschine erforderlichen Strom dem Hauptnetz entnimmt. Die Leerlaufarbeit der Turbine erfordert aber eine erhebliche Dampfmenge, deren Druckgefälle in der Maschine nutzlos verlorengehen würde. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird in bekannter Weise durch die Maschine nur so viel Dampf hindurchgeleitet, als zu ihrer Kühlung erforderlich ist, während die Leerlaufarbeit von der mit ihr gekuppelten elektrischen Maschine aufgebracht wird, die in diesem Falle als Motor läuft. Die Leerlaufarbeit der Vorwärmemaschine wird also durch elektrischen Strom gedeckt, der mit den besten erreichbaren Wirkungsgraden in der Hauptturbine erzeugt ist, so daß die Leerlaufverluste der Vorwärmemaschine weitgehend herabgesetzt werden können.
Tritt bei einer Belastungsspitze der Hauptkraftmaschine 3 eine Störung im Hauptnetz 31 ein, so würde auch das Hausnetz 32 stromlos werden. Denn die Maschine 2q. läuft sowieso als Motor, nimmt also Energie aus dem Hauptnetz 31 auf. Fällt dieses .aus, so würden sämtliche Maschinen außer Tritt fallen, da weder von der Turbine -5 noch von der Maschine 2¢ Energie geliefert wird. Eine Stromlieferung tritt erst ein, wenn der Druck im Netz 2 nach Ausfall der Maschine 3 so hoch angestiegen ist., daß der Impuls iS anspricht. In der Zwischenzeit herrscht ein unbestimmter Zustand, der für die Anlage vor allem in dem Augenblick, wenn die Stromlieferung wieder einsetzt, gefährlich werden kann. Um die sich hieraus ergebenden Nachteile'zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung mit der Maschine 5 eine energiespeichernde Masse gekuppelt, sei es, daß man sie mit einem Schwungrad z3 ausrüstet, sei es, daß man den Generator 2:1. als Schwungra@dgenerator ausbildet. Fällt bei einer derartigen Anordnung bei abgestellter Dampfzufuhr zur Maschine 5 die Maschine 3 und damit das Hauptnetz 31 aus, so wird die Drehzahl des aus den iNIaschinen 5 und 2q. bestehenden Maschinensatzes fast vollkommen aufrechterhalten, und zwar bei entsprechender Bemessung der Schwungmassen so lange, bis das Ventil 6 %vieder Dampf in die Maschine 5 einströmen läßt, die dadurch wieder die Kraftlieferung für das Netz 32 übernehmen kann. Um die Zeitdifferenz zwischen Ausfall der Maschine 3 und Belastung der Maschine 5 zu verringern, wird diese mit einem Regler ausgerüstet, der bei Absinken der Drehzahl der Maschine 5 unter einen Kleinstwert sofort die Dampfzufuhr anstellt. Dieser Regler kann mit dem Einlaßv entil der Maschine 3 derart gekuppelt sein, daß er die Dampfzufuhr zur Maschine 5 anstellt, wenn der Dampfeinlaß der 1Iaschine 3 seinen Kleinstwert erreicht hat.
Bei der Verwendung von energiespeichernden blassen in Verbindung mit der Vorwärrnemaschine 5 wird also erreicht, daß auch bei Ausfall der Hauptmaschine Störungen in der Hausanlage weitgehend vermieden werden können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE; i. Anordnung zur Vorwärmung von Kesselspeisewasser, bei der parallel zu einer auf Leistung geregelten, nicht angezapften Maschine eine zweite Kraftmaschine geschaltet ist, die mit einer oder mehreren Stufen auf Speisewasservorwärmer arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kraftmaschine, die insbesondere die Hausturbine sein kann, nur Dampf nach Maßgabe des vorhandenen Überschusses an Frischdampf erhält, und der Speisewasserdurchfluß durch den Speisewasservorwärmer der zur Vorwärmung verfügbaren Dampfmenge angepaßt wird, wobei die Unterschiede zwischen vorgewärmter Wassermenge und Kesselspeisewassermenge durch Speicherung ausgeglichen werden. z. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfzufubr zur Vorwärmemaschine und die Dampfentnahme aus ihr gleichzeitig in Abhängigkeit vom Frischdampfdruck geregelt werden. 3. Anordnung nach Anspruch i und a, bei der Haupt- und Hausturbine je einen Stromerzeuger antreiben, deren Netze derart parallel geschaltet sind, daß die Leistungsschwankungen der Hausturbine durch das Hauptnetz ausgeglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei auftretenden Belastungsspitzen der auf Leistung geregelten Kraftmaschine, bei denen die Dampfzufuhr zur Vorwärmemaschine fast oder völlig abgesperrt ist, diese in bekannter Weise von der mit ihr gekuppelten, als Motor laufenden elektrischen Maschine mit ihrer normalen Umlaufzahl weiterhin angetrieben wird, wobei durch sie nur die erforderliche Külildampfmenge hindurchfließt, während die Leerlaufarbeit von der elektrischen Maschine gedeckt wird. Anordnung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmeturbine mit einem Schwungrad ausgerüstet oder der mit ihr gekuppelte Stromerzeuger als Schwungradgenerator ausgebildet ist, so daß bei Ausfall der Hauptturbine während einer Belastungsspitze die Drehzahl der Hausturbine bis zum Einsetzen der Dampfzufuhr zu ihr annähernd auf gleichem Werte gehalten werden kann. 5. Anordnung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmeturbine außer mit Regelungseinrichtungen, durch die sie Dampf nach Maßgabe des vorhandenen Überschusses erhält, mit einem Regler ausgerüstet ist, der bei Ausfall der auf Leistung geregelten Maschine das Dampfeinlaßventil der Vorwärmemaschine öffnet, wenn deren Drehzahl unter einen bestimmten Wert sinkt. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler mit dem Einlaßventil der auf Leistung geregelten Kraftmaschine derart gekuppelt ist, daß er das Dampfeinlaßventil der Vor wärmemaschine öffnet, wenn das Dampfeinlaßventil der anderen Maschine einen bestimmten kleinsten Einlaßquerschnitt eingestellt hat.