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Vorrichtung zum Regeln der Speiseflüssigkeits- und Brennstoffzufuhr
für Dampferzeugungsanlagen mit einem Hochdruckteil und einem als Großraumkessel
ausgebildeten Niederdruckteil Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum
Regeln der Speiseflüssigkeits-und Brennstoffzufuhr von Darnpferzeugungsanlagen mit
einem Hochdruckteil und einem als Großraumkessel ausgebildeten Niederdruckteil und
besteht darin, daß nicht nur die Zuführung von Speiseflüssigkeit und Brennstoff
zum Hochdruckteil gemeinsam in Abhängigkeit vom Dampfdruck im Niederdruckteil, sondern
auch noch eine zusätzlich dem Hochdruckteil außer der Speiseflüssigkeit zuzuführende
Menge an Arbeitsmittel oder eine zusätzlich zuzuführende Brennstoffmenge oder die
zusätzlich zuzuführenden Arbeitsmittel- und Brennstoffmengen in Abhängigkeit von
der Temperatur des Hochdruckdampfes geregelt werden.
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Es sind schon Dampferzeugungsanlagen bekannt geworden, welche neben
einem Hochdruckteil noch einen als Großraumkessel ausgebildeten Niederdruckteil
besitzen, bei denen die Wärmezuführung zum Hochdruckteil vom Druck im Niederdruckteil
geregelt wird. Die Zuführung von Speiseflüssigkeit wurde entweder durch den Druck
oder durch die Temperatur des Hochdruckdampfes geregelt. Solche Dampferzeugungsanlagen
besitzen aber insofern einen Nachteil, als diese Regelvorrichtungen unabhängig voneinander,
die eine in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße des Hochdruckteils und die andere
in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße des Niederdruckteils, beeinflußt werden,
wodurch naturgemäß große Verzögerungen zwischen den Regelungsvorgängen der beiden
voneinander unabhängigen Vorrichtungen entstehen und daraus sich Pendelungen ergeben
können.
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Es sind weiter schon Regelungsvorrichtungen für Dampferzeugungsanlagen
bekannt geworden, bei denen Brennstoff- und Speiseflüssigkeit gemeinsam in Abhängigkeit
mehrerer Betriebsgrößen derart geregelt werden, daß immer einer bestimmten Brennstoffmenge
eine bestimmte proportionale Speiseflüssigkeitsmenge zugeordnet ist. Da aber Dampferzeuger
bei verschiedenen Belastungen einen veränderlichen Wirkungsgrad aufweisen, ist es
nicht möglich, mit diesen Vorrichtungen den Zustand des erzeugten Dampfes unveränderlich
zu halten.
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Diese Nachteile sollen nach der Erfindung dadurch vermieden werden,
daß die Regelvorrichtungen für den Brennstoff und für die Speiseflüssigkeit nicht
unabhängig voneinander arbeiten, sondern in der bekannten Weise in eine unmittelbare
Beziehung zueinander gesetzt sind, wobei gleichzeitig dadurch, daß eine zusätzlich
zugeführte Brennstoffmenge bzw. Speiseflüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der
Temperatur des Hochdruckdampfes geregelt werden, eine Feinregelung der Dampferzeugung
angestrebt wird, um auch den bei
verschiedenen Belastungen sich
verändernden Wirkungsgrad zu berücksichtigen. Es sollen somit einerseits die Ursachen
von Schwankungen und Pendelungen ausgeschaltet und anderseits die Gewähr geleistet
werden, daß bei jeder Belastung ein Dampf von unveränderlichem Zustand erzeugt wird.
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Als weitere Ausbildung kann sodann noch die Zuführung von Wärme und
Speiseflüssigkeit zum Hochdruckteil zusätzlich durch den Leistungsregler der Kraftmaschine
geregelt werden.
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Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind auf der
Zeichnung in vereinfachter Darstellung gezeigt.
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Fig. i stellt eine Dampferzeugungsanlage dar, bei welcher der Hochdruckteil
eine Arbeitsmaschine treibt und der Niederdruckteil Dampf für thermische Zwecke
liefert.
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Fig.2 zeigt eine Dampferzeugungsanlage, deren Hochdruckteil eine Hochdruckkraftmaschine
und deren Niederdruckteil eine Niederdruckkraftmaschine treibt.
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Dem Rohrsystem i des Hochdruckdampferzeugers in Fig. i wird die Speiseflüssigkeit
durch die Leitung 2 zugeführt; der erzeugte Dampf wird durch die Leitung 3 in eine
Kraftmaschine 4 geleitet. Der in der Kraftmaschine 4 entspannte Dampf wird durch
die Leitung 5 in den als Abwärmekessel ausgebildeten Niederdruckgroßraumkessel6
geführt, wo er durch einzelne Eintrittsöffnungen 5e in die darin enthaltene, durch
die Speiseleitung 7 zugeführte Flüssigkeit 8 eingeleitet wird und dabei unter Wärmeabgabe
an die Flüssigkeit mindestens teilweise kondensiert. Der entwickelte Niederdruckdampf
wird durch die Leitung 9 an seine Verbrauchsstellen geführt.
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Das Rohrsystem i des Hochdruckteils und der Kessel 6 des Niederdruckteils
sind gemeinsam von einer Ummauerung io umgeben und durch die Flamme i i des Brenners
12 beheizt, welchem durch die Leitung 13 die Verbrennungsluft und durch die Leitung
14 der Brennstoff zugeführt wird. Die Anordnung ist derart getroffen, daß der Hochdruckteil
unmittelbar von der Flamme i i bestrichen wird und der Niederdruckteil die Abwärme
des Hochdruckteils ausnutzt.
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Die zum Regeln der Speiseflüssigkeitsmenge bestimmte Regelvorrichtung
15 und die Regelvorrichtung 16, welche zum Regeln der Brennstoffmenge vorgesehen
ist, sind durch das Gestänge 17 miteinander verbunden und werden durch dieses bei
Aufwärtsbewegung geöffnet und umgekehrt bei Abwärtsbewegung geschlossen. Durch den
Hebel 18 ist das Gestänge 17 mit dem Gestänge i9 verbunden, an dem der im .Zylinder
2i befindliche Kolben 2o befestigt ist, der einerseits unter dem Einfluß des Druckes
im Niederdruckteil6 und anderseits unter dem Einfluß der Feder 22 steht.
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Eine zusätzliche Feinregelung der Dampferzeugung auf unveränderlichen
Zustand des vom Hochdruckteil abgehenden Dazipfes soll dadurch erreicht werden,
daß an der Stelle 25 dem Rohrsystem i in bekannter Weise eine zusätzliche Menge
an Speiseflüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur des in der Leitung 3 abgehenden
Dampfes regelbar zugeführt wird. In der Zuführungsleitung 26 für die Hilfsspeiseflüssigkeit
ist eine Regelvorrichtung 27 vorgesehen, welche auf Grund der Temperaturaufnahme
des Wärmereglers 28 bei höherer Dampftemperatur mehr zusätzliche Flüssigkeit als
bei niedriger Dampftemperatur dem Rohrsystem i zufließen läßt, wodurch der entwickelte
Dampf mehr oder weniger gekühlt wird.
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Der im Hochdruckteil i erzeugte Dampf beaufschlagt die Kraftmaschine
.1, in welcher er auf den Druck des Niederdruckdampferzeugers entspannt wird und
dabei die Entspannungsarbeit der Arbeitsmaschine 29 abgibt. Der teilweise entspannte
Dampf wird nachher durch die Leitung 5 in den Niederdruckteil6 geleitet, dort aufgespeichert
oder an die Verbrauchsstellen weitergeführt.
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Nach Fig. 2 erhält der Hochdruckteil i in gleicher Weise durch die
Leitung 2 Speiseflüssigkeit, welche verdampft, als hochgespannter Dampf der Kraftmaschine
4 zugeführt und nach der Entspannung in den Niederdruckteil 6 geleitet und in dessen
Flüssigkeit 8 teilweise zur Kondensation gebracht wird. Der im Niederdruckteil6
entwickelte Dampf wird durch die Leitungen 9 und 30 der Niederdruckkraftmaschine
3 i oder durch die Leitung 39 einer anderen Verbrauchsstelle z. B. als Heizdampf
zugeführt. In der Niederdruckkraftmaschine wird der Dampf arbeitsleistend auf den
Gegendruck oder auf den Kondensatordruck entspannt und durch die Leitung 32 einer
weiteren Verbrauchsstelle zugeführt bzw. in einen Kondensator abgeleitet.
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Die Hochdrucldcraftmaschine 4 wie auch die Niederdruckkraftmaschine
31 besitzen eine gemeinsame Welle 33, mittels welcher sie die Arbeitsmaschine 29,
z. B. einen elektrischen Generator, antreiben. Die Menge des in der Dampferzcugungsanlage
entwickelten Dampfes wird dadurch geregelt, daß in Abhängigkeit vom Druck im. Niederdruckteil6
die Regelvorrichtung 16 in der Brennstoffleitung 14 und die Regelvorrichtung 15
in der Speiseleitung :2 verstellt werden. Diese beiden Regelvorrichtungen werden
zusätzlich durch den Leistungsregler 34 der Niederdruckkraftmaschine also in Abhängigkeit
vom Betrieb der ganzen aus Hochdruck- und Niederdruckmaschine
bestehenden
Kraftanlage mittels des Hebels 35 und des Gestänges 36 verstellt.
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Die ausgezogen gezeichnete Stellung der Regelvorrichtungen und Gestänge
entspricht einer geringen Belastung der Kraftmaschinen 4 und 31 durch die Arbeitsmaschine
29.
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Uni die Temperatur des aus dem Hochdruckteil 1 abgehenden Dampfes
möglichst gleich zu halten, wird in Abhängigkeit vom Temperaturregler 28 die Regelvorrichtung
37 einer die Regelvorrichtung 16 umgehenden Leitung 38 derart verstellt, daß bei
Temperaturerhöhung dem Brenner 12 durch die Umgehungsleitung 38 weniger und bei
einer Temperaturerniedrigung mehr zusätzlicher Brennstoff zugeführt wird.
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Zum Regeln der Wärmezufuhr kann natürlich neben der Brennstoffzufuhr
auch noch die Verbrennungsluftzufuhr verändert werden. Weiter können zum Verändern
der zu regelnden Mengen beliebige andere Vorrichtungen, z. B. Pumpen mit verstellbarer
Liefermenge, Umgehungsleitungen usw., verwendet werden. Zum Beheizen der Dampferzeugungsanlage
können endlich auch gasförmige, feste oder staubförmige Brennstoffe bei Gasfeuerungen,
Unterschub-, Wanderrost-, Treppenrost- bzw. Kohlenstaubfeuerungen in Anwendung gelangen.
Dabei werden alsdann die entsprechenden Fördervorrichtungen in der die Erfindung
kennzeichnenden Art geregelt. Bei der gemeinsamen Regelung von Speiseflüssigkeits-
und Brennstoffzuführung kann natürlich in bekannter Weise die Verbindung der Regelvorrichtungen
so ausgeführt sein, daß bei jedem Belastungsgrad der Dampferzeugungsanlage gerade
ungefähr die zur Verdampfung und Überhitzung der zugeführten Flüssigkeitsmenge notwendige
Brennstoffmenge zugeführt wird.
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Schließlich kann außer durch eine zusätzliche Zuführung von Speiseflüssigkeit,
wie üblich, auch durch eine zusätzliche Menge von Dampf, beispielsweise Naßdampf,
der den erzeugten Dampf in ähnlicher Weise abkühlt, geregelt werden.