DE601670C - Verfahren zum Betriebe einer Dampfanlage mit schwankender Belastung - Google Patents

Verfahren zum Betriebe einer Dampfanlage mit schwankender Belastung

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DE601670C
DE601670C DEK110020D DEK0110020D DE601670C DE 601670 C DE601670 C DE 601670C DE K110020 D DEK110020 D DE K110020D DE K0110020 D DEK0110020 D DE K0110020D DE 601670 C DE601670 C DE 601670C
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preheated
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Dipl-Ing Alfred Huster
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Dipl-Ing Alfred Huster
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/004Accumulation in the liquid branch of the circuit

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

  • Verfahren zum Betriebe einer Dampfanlage mit schwankender Belastung Es ist bekannt, bei Dampfkraftanlagen das Speisewasser durch Anzapfdampf vorzuwärmen. Im einfachsten Fall erfolgt die Vorwärmung in dem Maße, wie das Speisewasser zur Speisung der Kessel benötigt wird. Bei steigendem Dampfbedarf der Anlage steigt die Leistung und der Speisewasserbedarf der Kessel und damit auch der Bedarf an Anzapfdampf für die Vorwärmung des Speisewassers. Diese Betriebsweise der Vorwärmung verstärkt also die Schwankungen im Dampfbedarf. Bei einer anderen bekannten Betriebsweise der Vorwärmung werden auch während einer längeren Schwankungsperiode des Dampfbedarfs der Anlage die Kessel gleichbleibend befeuert und mit dem vorgewärmten Speisewasser gleichbleibend gespeist. In den Zeiten eingeschränkten Bedarfs wird aber gleichzeitig durch den Überschußdampf Speisewasser vorgewärmt, und der Überschuß an vorgewärmtem. Speisewasser wird gespeichert. Hierbei erfolgt die Vorwärmung ständig in dem Maße, in dem Dampfüberschuß auftritt. Auf diese Weise wird innerhalb der durch die Leistung der Vor-,värmanlage gezogenen Grenzen ein völliger Ausgleich der Kesselbelastung erreicht. Durch das wechselnde, vom jeweiligen Dampfüberschuß abhängige Maß der Vorwärmung, also wechselnde Anzapfdampfmengen und entsprechend wechselnde vorzuwärmende Speisewassermengen in der Zeiteinheit, wird jedoch die Ausnutzung des Anzapfdampfes zur Krafterzeugung außerordentlich verschlechtert. Dieser nachteilige Einfluß auf den Wirkungsgrad der Gesamtanlage ist wesentlich größer als der Gewinn durch die gleichbleibende Leistung und Speisung der.Kessel. Außerdem können infolge der beschränkten Aufnahmefähigkeit der Vorwärmeinrichtung und der angezapften Kraftmaschine sowie des durch die Fördereinrichtungen begrenzten Speisewasserstromes nur beschränkte Überschüsse an Dampf aufgenommen und ausgeglichen, auftretende Fehlbeträge an Dampf überhaupt nicht ausgeglichen werden. Bei größeren Absenkungen oder Spitzen des Verbrauchs werden daher die Kessel abblasen bzw. der Dampfdruck wird sinken, was beides den Gesamtwirkungsgrad der Anlage weiterhin verschlechtert.
  • Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und ebenso auch die Nachteile der zuerst erwähnten Betriebsweise. Sie entspricht einem von beiden Betriebsweisen wesentlich verschiedenen, zwischen ihnen liegenden Mittelweg, der den besten Wirkungsgrad der Gesamtanlage herbeiführt. Bei der Dampfanlage gemäß vorliegender Erfindung wird auch während einer Schwankungsperiode der Belastung, in der die Feuerführung und Leistung der Kessel entsprechend den Belastungschw ankungen verändert bzw. geregelt wird, durch einen gleichbleibenden Anzapfdampfstrom ein gleichbleibender Speise-,vasserstrom vorgewärmt, wobei der Ausgleich zwischen dem Bedarf und der Erzeugung an vorgewärmtem Wasser durch einen Flüssigkeitsspeicher herbeigeführt wird.
  • Auf der Zeichnung ist die Erfindung in den Abb. i bis .4 in einigen Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt.
  • In Abb. i sind i die Dampferzeuger, die ihren Dampf in die Hauptdampfleitung 2 liefern, aus der beliebige Dampfverbraucher, u. a. eine Anzapfgegendruckturbine 3 mit mehrstufiger Anzapfung, gespeist werden. Die Turbine 3 treibt beispielsweise einen Stromerzeuger 4., der mit anderen Stromerzeugern parallel arbeitet. 5 ist ein Behälter für das noch nicht vorgewärmte Speisewasser, aus dem eine Pumpe 6 dieses Wasser durch einen Oberflächenvorwärmer 7 und eine Verteilungseinrichtung 8 in einen Speicherbehälter 9 für v orgewärmtes Speisewasser fördert. In dem Oberflächenv orwärmer 7 und imDampfraum des Speichers 9 wird das Speisewasser in bekannter Weise durch den Anzapf- und Abdampf der Turbine 3, der durch die Leitungen io bis 13 zuströmt, vorgewärmt. Aus dem Behälter 9 wird das vorgewärmte Speisewasser durch eine Speisepumpe 14 entsprechend dem Speisewasserbedarf der Kessel entnommen und diesen durch die Rauchgasspeisewasservorwärmer 15 hindurch zugedrückt. Die Dampferzeugung und infolgedessen auch die Speisung der Kessel i folgt den Belastungsschwankungen des Dampfnetzes 2. Die Pumpe 6 dagegen fördert einen gleichbleibenden mittleren Speise-%vdsserstrom durch den V orwärmer 7 in den Behälter 9. Dieser Speisewasserstrom bedarf zu seiner Vorwärmung -einer Dampfmenge, die dem normalen Dampfdurchsatz der Turbine 3 entspricht und den besten Wirkungsgrad dieser Turbine ergibt. Damit bei einem Versagen der Pumpe 6 oder einer unbeabsichtigten Verringerung ihrer Fördermenge der Dampfdruck im Behälter 9 nicht unzulässig steigt, ist die Turbine mit einem an sich bekannten Gegendruckregelventil 16 versehen, das, wie durch Einflußlinie 17 versinnbildlicht, auf den Druck in der Entnahmeleitung anspricht und schließt, wenn dieser Druck unzulässig steigt. Die Unterschiede zwischen der gleichbleibenden Fördermenge der Pumpe 6 und der entsprechend der Kesselbelastung wechselnden Fördermenge der Speisepumpe 14 werden durch den Speicherbehälter 9 ausgeglichen. Sollte sich gelegentlich der Speicherbehälter 9 zu weit füllen, dann wird die ganze Vorwärmanlage 3, 6, 7 oder, wenn sie aus mehreren parallel arbeitenden Einheiten besteht, ein Teil von ihr stillgesetzt. Auf diese '\.#Teise wird erreicht, daß der Vorwärmdampf stets mit bestem Wirkungsgrade zur Krafterzeugung ausgenutzt wird.
  • In Abb. 2 ist eine ähnliche Anlage dargestellt. An Stelle eines einfachen Speicherbehälters 9, der einen Gegenspeicher 5 für noch nicht vorgewärmtes Wasser erfordert, ist ein an sich bekannter Verdrängungsspeicher vorgesehen. Die Förderleistung der Pumpe 6 wird, wie durch den Schwimmer 18 und Einflußlinie i9 sinnbildlich dargestellt, so geregelt, daß ein gleichbleibender Flüssigkeitsstand im Speicher 9 erhalten bleibt. Da infolgedessen die Förderleistung der Pumpe 6 derjenigen der Speisepumpe 14 und der Kesselbelastung entspricht, kann der Rauchgasspeisewasservorwärmer 15 vor den Oberflächenvorwärmer 7 geschaltet werden. Das im Vorwärmer 15 schwach vorgewärmte Wasser strömt durch Leitung 2o in den unteren Teil des Speichers 9 oder wird durch die Pumpe 21 aus der Leitung 2o und dem unteren Teil des Speichers 9 entnommen und in gleichbleibendem Strom durch den Oberflächenvorwärmer 7 und die Verteilungseinrichtung 8 in den oberen Teil des Speichers 9 gefördert. Die Wirkungsweise ist im übrigen die gleiche wie bei der Anlage nach Abb. i.
  • In Abb. 3 ist eine der Anlage nach Abb. 2 ähnliche Anlage dargestellt, die sich nur dadurch unterscheidet, daß der Verdrängungsspeicher 9 vollständig mit Wasser gefüllt ist, das auf einem Druck gehalten wird, der über dem thermodynamischen Druck des durch Dampf vorgewärmten Wassers liegt. Die Einflußlinie 22 stellt sinnbildlich dar, daß die Förderleistung der Pumpe 6 auf Einhaltung dieses gleichbleibenden Druckes geregelt wird. Hierdurch wird die Dampfbildung und damit das Auftreten von Wasserschlägen im Verdrängungsspeicher 9 und in der Speisepumpe 14 verhindert. Infolge des Wegfalls des Dampfraums im Speicher 9, der als letzte Vorwärmstufe diente, ist der Vorwärmer 7 vierstufig ausgebildet. Die Wirkungsweise ist im übrigen dieselbe wie bei den Anlagen nach Abb. i und 2.
  • In Abb. 4 ist eine Anlage dargestellt, die in ihren Grundzügen der Anlage nach Abb.3 entspricht. Auch hier wird die Förderleistung der Pumpe 6 durch ein ihr nachgeschaltetes Regelventil so geregelt, daß in der Leitung 2o und dem Verdrängungsspeicher 9 ein gleichbleibender, über den thermodynamischen Druck des vorgewärmten@Wassers hinausgehender Druck aufrechterhalten wird, was durch Einflußlinie 22 sinnbildlich dargestellt ist. Um jede Drosselung des die Turbine 3 durchströmenden Dampfes in den Regelorganen dieser Turbine zu vermeiden, wird diese Turbine beim Betrieb der Vorwärmanlage stets voll beaufschlagt. Der mittels der Pumpe 2i durch den Oberflächenvorwärmer 7 geförderte gleichbleibende Speisewasserstrom wird so bemessen, daß das Wasser durch den vollen Dampfdurchsatz der Turbine 3 auf die gewünschte Endtemperatur vorgewärmt wird. Da schon durch geringe Änderungen der Drehzahl der Pumpe 21 oder des Druckes und der Temperatur des Frischdampfes das richtige Verhältnis des Speisewasserstroms zum Dampfstrom im Vorwäriner 7 gestört werden kann, dient ein Regelventil :4 zur zusätzlichen Feineinstellung dieses Verhältnisses, das durch die Förderleistung der Pumpe2i nur grob eingestellt werden kann. Das Regelventil 24 spricht, wie durch Einflußlinie 23 sinnbildlich dargestellt, auf die Wassertemperatur hinter der letzten Vorwärmstufe (oder auf den Dampfdruck in dieser Stufe) an und beginnt bei fallender Wassertemperatur zu schließen. LTm beim Stillsetzen der Vorwärmanlage den Dampfdurchsatz der Turbine 3 selbsttätig zu unterbinden, ist vor die Turbine 3 ein Regelventil 26 geschaltet, das wie ein Nachströmventil in Abhängigkeit vom Druck in der ersten Vorwärmstufe io oder einer der ersten Vorwärmstufen gesteuert wird. Dies ist durch Einflußlinie 27 sinnbildlich dargestellt. Das Regelventil 26 beginnt jedoch erst bei einem Druck in der steuernden Vorwärmstufe zu schließen, der oberhalb des beim Betrieb der Vorwärmanlage für diese Stufe vorgesehenen Druckes liegt. Beim Betrieb der Vorwärmanlage ist das Ventil26 also vollständig offen. Nach Stillsetzung der Pumpe 21 sperrt es jedoch selbsttätig die Dampfzufuhr zur Turbine 3 so weit ab, daß in der Turbine 3 und dem Vorwärmer 7 ein den Druck der ersten Vorwärmstufe io nur wenig übersteigender Dampfdruck aufrechterhalten wird. Die Turbine 3 wird dann von einer mit ihr und ihrem Stromerzeuger 4 auf der gleichen Welle sitzenden Kraftmaschine 28 mit normalem Geschwindigkeitsregler 29 leer laufend mitgenommen. ` Die Kraftinaschine 28 kann auch in - Wegfall kommen, wenn der Stromerzeuger 4 so ausgebildet ist, daß er auch als Svnchronmotor laufen und seinerseits die Turbine 3 antreiben kann. Die einzelnen Stufen des Vorwärmers 7 sind an ihrer tiefsten Stelle mit der jeweils im Dampfdruck tieferen Stufe durch offene Drosselstrecken 30 und die Stufe tiefsten Dampfdruckes durch eine offene Drosselstrecke 31 mit dem Behälter 5 für noch nicht vorgewärmtes Speisewasser verbunden. Hierdurch wird außer einer einfachen Abführung des Kondensats der Vorwärmstufen erreicht, daß beim Leerlauf der Turbine 3 nach Abstellung der Pumpe 21 selbsttätig die zur Abführung der Reibungswärme der Turbine erforderliche Kühldampfmenge diese durchströmt und gleichzeitig den Vorwäriner 7 warm hält und so vor Leckwerden schützt. Lediglich durch Aus- und Einschalten der Pumpe 2i kann also die Vorwärmanlage in und außer Betrieb genommen werden.
  • An Stelle einer Vorwärmturbine 3 kann auch eine Kolbenmaschine verwendet werden. An Stelle eines Oberflächenvorwärmers 7 mit besonderer Förderpumpe 6 oder 21 kann mit besonderem Vorteil auch eine sogenannte Vorwärmpumpe benutzt werden, bei der die Vorwärmdampfströme dem Wasser auf den einzelnen Druckstufen der Pumpe zugeführt werden. Da die Vorwärmpumpen gegen Schwankungen der Wassermenge und der Dampfmenge infolge der dadurch auftretenden Verschiebung der Stufendrücke gegeneinander sehr empfindlich sind, wirkt sich hier die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft aus und macht alle verwickelten Regeleinrichtungen überflüssig.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betriebe einer Dampfanlage mit schwankender Belastung und - insbesondere mehrstufiger - Vorwärmung des Speisewassers durch Anzapf-und Gegendruckdampf einer ausschließlich den Vorwärmdampf verarbeitenden Vorwärmkraftmaschine und mit Warm-und Kaltspeicher für den Ausgleich des Speisewassers, dadurch gekennzeichnet, daß auch während einer Schwankungsperiode der Belastung, in der die Feuerführung und Leistung der Kessel (i) entsprechend den Belastungsschwankungen verändert wird, durch gleichbleibende Entnahme - Vorwärmdampfströme ein gleichbleibender Speisewasserstrom vorgewärmt wird, indem der Ausgleich zwischen dem schwankenden Bedarf und der gleichbleibenden Erzeugung an vorgewärmtem Wasser durch den Speicher (9) herbeigeführt wird, und daß bei Erreichung einer oberen Ladegrenze des Speichers (9) die Vorwärmanlage (3, 7) zeitweise stillgesetzt wird, so daß die letztere entweder voll oder gar nicht beaufschlagt ist.
  2. 2. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Grobeinstellung der Fördermenge durch die Leistung der Fördereinrichtung eine Feineinstellung der Fördermenge durch eine an sich bekannte, auf die Speisewassertemperatur hinter der letzten Vorwärmstufe (oder auf den Dampfdruck dieser Stufe) ansprechende Regeleinrichtung (24, 25) bewirkt wird (Abb. q.).
  3. 3. Anlage nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein vor der Vorwärmmaschine (3) befindliches Nachströmventil (26, 27), das auf den Druck in der ersten (io) oder einer der ersten Vorwärmstufen anspricht, erst etwas oberhalb des beim Betrieb der Vorwärmanlage (7) vorgesehenen Druckes zu schließen beginnt (Abb. ¢). q.. Anlage nach Anspruch i bis 3 und mit Verwendung eines mehrstufigen Oberflächenvorwärmers (7), dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Dampfdruckstufen (io bis 13) dieses Vorwärmers (7) an ihrer tiefsten Stelle durch offene Drosselstellen (3o) mit der jeweils tieferen Stufe und die erste (tiefste) Stufe (io) mit einem Behälter (5) für noch nicht vorgewärmtes Speisewasser in Verbindung steht (Abb.
  4. 4).
  5. 5. Anlage nach Anspruch i bis q., bei der die den Vorwärmdampf abgebende Kraftmaschine mit einer zweiten Kraftmaschine, z. B. einem Stromerzeuger, der auch als Motor betrieben werden kann, gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterbrechung des vorzuwärmenden Speisewasserstroms die den Vorwärmdampf abgebende Kraftmaschine (3) von der zweiten Kraftmaschine (28) leer laufend mitgenommen und gleichzeitig durch die durch die Drosselstellen (30) nach Anspruch q, abströmenden geringen Dampfmengen gekühlt wird (Abb. q.).
DEK110020D 1928-06-23 1928-06-23 Verfahren zum Betriebe einer Dampfanlage mit schwankender Belastung Expired DE601670C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1091576B (de) * 1955-04-19 1960-10-27 Siemens Ag Einrichtung zur selbsttaetigen Speisewasserregelung eines Zwangdurchlaufkessels

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1091576B (de) * 1955-04-19 1960-10-27 Siemens Ag Einrichtung zur selbsttaetigen Speisewasserregelung eines Zwangdurchlaufkessels

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