-
Dampferzeuger für eine als Momentanreserve dienende Wärmekraftanlage
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Dampferzeuger mit schnellster Anpassungsfähigkeit
und großem Speicherungsvermögen.
-
Oft ist man gezwungen, eine Wärmekraft#-anlia.ge als Mamentanreserve
zu errichten, die während des größten Teiles des Jahres keinen elektrischen Strom
abzugeben hat: Sie muß aber. in der Lage sein, jeden Augenblick sofort Leistung
abzugeben, wenn beispielsweise eine Störung auf dem Überlandnetz erfolgt. Da sich
ferner eine solche Kraftanlage meistens in der Nähe der Stromverteilung befindet,
wünscht man die elektrischen ' Generatoren während -des lastlosen Betriebes .als
Phäsenschielier zu benutzen: Wenn es sich um. Turbogeneratoren handelt, läßt man
die Turbine mit -dem Generator gekuppelt in' Luftleere mitlaufen, um die Verluste
der Belüftung und Reibung auf ein Mindestmaß zu -beschränken. Die Luftleere wird
vom Köndensator :erzeugt, doch ist es nötig,-daß die Turbine 'bzw.. deren -Stopfbüchse
dabei 'stets mit -einer gewissen Dämpfmenge gespeist werden, -welche 'auch dazu
dienen muß, die Turbine warm zu halten' bzw. zu kühlen, so. daß sie wirklich .in
der Lage ist, augenblicklich Leistung abzugeben. Es werden- heute Kessel mit sehr
- großer Anpassungsfähigkeit gebaut, so daß der Kessel, Brenn er warm gehalten wird,
in wenigen Minuten von der Dampfleistung Null auf die höchste Dampfleistung gesteigert
werden kann. Die " Eigenart dieser Kessel besteht darin, daß eine möglichst kleine
Wassermenge, aber eine sehr große, unmiütelbar' durch Strahlung geheizte Heizfläche
vorgesehen ist. Da aber der Kessel einen kleinen Wasserinhalt hat, ist er anderseits
.nicht in. der Lage, unmittelbar beim Auftreten der Belastung Dampf abzugeben, und
es ist deshalb .schon versucht worden, ihn mit einem Dampf'sp.cicher, beispielsweise
einem kuthsm-Speicher, zu kuppeln. Eine Zentrale, wie die oben beschriebene, benötigt
aber auch im lastlosen Betrieb, wie gesagt, stets eine ge= wisse Dampfmenge.
-
Die Verwendung eines Speichers als Momentanreserve oder Aushilf§kessel,
besitzt jedoch eine Reihe von Nachteilen. Der Speicher ist einerseits sehr teuer,
platzraubend und schlecht im Wirkungsgrad, da wegen der großen Oberfläche große
Wärmeverluste auftreten können. Andererseits gestattet er nur, einen verhältnismäßig
kleinen Bruchteil des Wärmegefälles in einer Speicherturbine auszunutzen. Der Rest
des Gefälles geht durch Drosselung in Druckminderventilen verlören. Hinzu kommt
weiterhin der verhältnismäßig hohe Preis der Speicherturbine und die Umständlichkeit
der Anlage. Der Speicher ist
allein nicht fähig, _ dauernd Dampf
bei lastlosem Betrieb abzugeben; weshalb vielfach eine zusätzliche elektrische Heizung
für den Speicher vorgesehen wird.
-
Die vorliegende Erfindung soll die vorstehenden Nachteile der bisher
bekannten Anlagen vermeiden. Um den an Anlagen für Momentanreserve auftretenden
Anforderungen gerecht zu werden, soll der-- Dampferzeuger gemäß der Erfindung aüs
zwei miteinander verbundenen Teilen verschiedener Wirkungsweise bestehen, von denen
der eine Teil einen kleinen Wasserinhalt und eine große wassergekühlte Strahlungsfläche
besitzt, die der Wirkung der Hauptfeuerung ausgesetzt ist, und der andere Teil einen
großen Wasserinhalt aufweist, der der Wirkung einer Hilfsfeuerung ausgesetzt ist.
Dabei soll die Feuerung so bemessen und geregelt werden, daß im lastlosen Betrieb
die Hilfsfeuerung genügt, um den gesamten Ke"ssef wärm zu halten und eine kleine,
von der Turbine benötigte Dampfmenge abzugeben.
-
Eine solche Dampfkesselanlage stellt einerseits eine sehr wesentliche
@Vereinfachinig in dem Aufbau und Betrieb .einer als Momentanreserve dienenden Dampferzeugungsanlage
dar. An Stelle 'der Speicherturbine wird eine der üblichen Turbinen verwendet, die
nur mit Frischdampf beaufschlagt wird. Dazu wird der Strahlungskessel auf die zweckmäßigste
Ärt -_ bei . lastlosem Betrieb warm gehalten und für die schnellste Dampferzeugung
bereitgehalten. An sich ist es -schon' bekannt, die Rauchgase einer Feuerung noch
in nachgeschalteten 'Kesseln weiter- auszunutzen, wobei diese Wärme bei lastlosem
Betrieb zum unmittelbaren AVorwärmen des Kesselspeisewassers. dient..- Da die nachgeschalteten
Kessel wohn gehalten werden, können auch bei dieser bekannten Allage bei einer Laststeigerung
die -in lastlosen Zeiten nur ° als Speisewässervör%värmer arbeitenden Kessel schneller
hochgeheizt werden als aus vollkommen. kaltem Zustand. Es handelt sich jedoch hierbei
nicht um eine Anläge, .deren Teile besonders für die ihnen -zugedachten Aufgaben
.ausgebildet sind, die also einen Teil.. mit großerri Wasserraum für die Lieferung
einer kleinen Dampfmenge bei lastlosem Betrieb und einen Teil mit kleinem Wasserraum
und großer Strablungshei.zfläche für die, sofortige Lieferung einer großen Dampfmenge
besitzen.
-
In der Zeichnung ist schemätiscli- eine beispielsweise Ausführung
:eines solchen Doppelwirkungskessels dargestellt. . Dieser Doppelwirkungsk-essel
besteht. aus einem Teil B mit kleinem Wasserinhalt. Ünd großer Strahlungsfläche,
-d.1i. gebaut für rasche Anpassungsfähigkeit, und einem Teil A . mit großem-Wasserinhalt,
der während des lastlosen Betriebes unmittelbar geheizt wird und dessen Verbrennungsgase
zugleich den Teil B warm halten. Gemäß der Zeichnung ist angenommen, daß .der Kessel
mit Rohöl gefeuert wird. Im lastlosen Betrieb ist also der Hauptbrenner H des Teiles
B außer Betrieb, während der HiNsbrenner E des Teiles A brennt. Dieser Brenner kann
in bekannter Weise durch einen Thermostaten F gesteuert werden, und zwar derart,
daß der Druck in der Anlage stets selbsttätig nun einige Ätmosphären höher gehalten
wird als der wirkliche Betriebsdruck, für den die Turbine gebaut ist. Während bei
:einer gewöhnlichen Speicheranlage der Druck aber um viele Atmosphären schwanken-
kann,, so daß eine besondere Speicherturbine benötigt wird, die teuer ist und :einen
verringerten Wirkungsgrad hat, kann Bier eine -der üblichen Turbinen verwendet _
werden, denn in den wenigen Minuten der ersten Belastung, während welcher der Dämpf
vom Tei1A des Kessels geliefert wird, soll der Druck nur wenig unter den üblichen
Betriebsdruck sinken, bis der TelB in Wirkung tritt und den Druck auf seinen Normalwert
zurückführt und den benötigten Dampf ,liefert. Der HauptbrennerH tritt sofort in
Wirkung, sobald der Druck im Dampfsystem abnimmt, d. h. sobald eine Belastung erfolgt
und der Hilfsbrenner nicht mehr-in der Lage ist; die benötigte- Dampfmenge zu !erzeugen.
Während des- lastlosen -Betriebes wird die benötigte k1:eüie 'Speisewassermenge
von der HilfspumpeD in den Kessel gedrückt; wird -dagegen vom Teil B Dampf entwickelt,-
d. h. sinkt der Wasser-: spiegel in diesem Teil unter den Normalwert, so, tritt
die- Hauptspeisepumpe C mit dem zugehörigen Sp@eisewass.ermengenregler in Betrieb.
Da die beiden Teile A und B des Kessels mit einem oder mehreren Wasserausgleichrohren
M, N in - Verbindung stehen, haben sie auch in lastlosem Betrieb nahezu den
gleichen- Speisewasserspiegel. Der Teil B des Kessels benötigt daher im lastlosen
Betrieb gar keine-Wartung, während für den Teil A eine .geringe Wartung erforderlich
ist-Dadurch, daß der Hilfsbrenner E (oder die Hilfsfeuerung) in das Innere des Kesselteiles
A . mit großem Wasserinhalt verlegt wurde, soll erreicht werden, daß die Verluste
.an Wärme auf ein-- Mindestmaß beschränkt bleiben und. da:ß das Wasser in diesem
Teil des Kessels auf Siedetemperatur gehalten wird, so daß man sicher ist, daß im
Augenblick des Auftretens der Belastung sofort der- Dampf entwickelt werden kann.
Die Abgase dieses Teiles A@ des 'Kessels sind in der Lage, den anderen Teil B des
Kessels weiterzuwärmen, . zudem ist auf der Zeichnung
das Verhindungsrohr
M, N so angeordnet, daß während des lastlosen Betriebes das Wasser im Kesselteil
A oben, d. h. an der wärmsten Stelle, entnommen und in den Kesselteil B am tiefsten
Punkt eingeführt wird, wodurch ein Übertragen von Wärme aus dem Kesselteil
A in den Kesselteil B erzielt wird.