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Dampfanlage mit Verwertung des Abdampfes der Dampfkraftmaschine zur
Erzeugung von Warmwasser Wird die Abwärme einer Kraftmaschine, z. B. der Abdampf
einer Turbine, zur Erzeugung von Warmwasser für eine Heizung verwendet, so ist man
in der Erzeugung der Leistung von der augenblicklich benötigten Heizwärme abhängig.
Um in der Abgabe der je-
weils verlangten Leistung unabhängig zu sein, wenn
ein Parallelbetrieb mit einem Netz oder anderen Kondensationsgruppen nicht möglich
ist, war man gezwungen, eine Anzapfturbine aufzustellen, bei welcher das warme Wasser
durch den Entnahmedampf in besonderen Wärmeaustauschern erzeugt wird, während der
Restdampf in einem normalen Kondensator niedergeschlagen wird. Die Verwendung einer
Anzapfturbine erhöht die Kosten der Anlage ganz erheblich, zudem ist der Wirkungsgrad
wegen der Drosselverluste in den Überströmventilen verhältnismäßig schlecht. Die
Anzapfung bei einem verhältnismäßig hohen Druck bedeutet einen Verlust an ausnutzbarem
Gefälle; zudem müssen noch besondere Wärmeaustauscher aufgestellt werden. Handelt
es sich nun um Anlagen, bei denen der Bedarf an WärnFe größer ist als diejenige
Abdampfmenge, die -von der Turbine allein geliefert wird bei der Erzeugung der benötigten
Leistung, so bieten sich hinsichtlich der Verwertung der Abwärme keine Schwierigkeiten
zwecks Ausgleich des Wärmebedarfs. Mit der jeweils anfallenden Wärmemenge wird ein
Speicher vorgesehen, der der Anlage jederzeit die benötigte Warmwassermenge zur
Verfügung stellt. Anders liegt jedoch der Fall bei Anlagen, deren Abdampfmenge im
Durchschnitt größer ist als der Heizbedarf. Hier hilft man sich in der Weise, daß
der überschüssige Abdampf gleichzeitig auf die Heizanlage und auf einen Speicher
arbeitet und daß bei Erreichen der höchsten Ladegrenze des Speichers die Kraftmaschine
auf Kondensation umgeschaltet wird, wobei die Wärmeverbraucher dann aus dem Speicher
versorgt werden. Der Abdampf wird also abwechselnd auf den Speicher oder auf den
Kondensator geschaltet, wozu ein besonderes Absperrorgan benötigt wird, welches
bei dem Dampfvolumen im Abdampfstutzen von erheblicher Größe :ist.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet eine Umschaltung im Abdampfstutzen
vollkommen, wodurch die Anlage und der Betrieb vereinfacht und verbilligt werden.
-Sie besteht darin, daß im Kondensator neben der normalen Kühlrohrschlange noch
eine zweite Rohrschlange mit getrennter Umlaufpumpe vorgesehen ist, durch die bei
abgestellter Kühlung des Kondensators das Wasser des
Warmwasserspeichers
umläuft und durch den Abdampf erwärmt wird.
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An Hand der Ausführungsbeispiele nach Fig. i und 2 der Zeichnung sei
die Erfindung näher erläutert.
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A ist die Turbine, B der Abdampfkondensator, G und D sind zwei Rohrsysteme
innerhalb des Kondensators; das Kühlrohrsystem G wird in der Vakuumbetriebsperiode
durch Pumpe E mit Kühlwasser aus dem Kühlwasserbehälter F gespeist, während das
Rohrsystem D in der Heizperiode durch Pumpe G aus dem Warmwasserspeicher H gespeist
wird. Gemäß der Erfindung wird abwechslungsweise in der Heizperiode das Kondensatorkühlwasser
abgestellt und das Wasser des Speichers H durch das Rohrsystem D geschickt, wobei
durch die Überschüssige Wärme das Speicherwasser erwärmt wird, während in der Vakuumbetriebsperiode
der Dampf mit der durch die Temperatur des Kühlwassers bedingten höchsten Luftleere
ausgenutzt und das Warmwasser aus dem Speicher entnommen wird. Die Turbine wird
also abwechslungsweise so betrieben, daß sie für eine gewisse Zeit mit Gegendruck
läuft und dabei Warmwasser erzeugt (sogenannter Heizbetrieb), während sie zeitweise
als normale Kondensationsturbine läuft (sogenannter Vakuumbetrieb). In beiden Betriebsfällen
erzeugt die Turbine die jeweils verlangte Leistung.
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In der Heizperiode wird das warme Wasser im Kondensator (Kühlrohr
D) angewärmt und oben in den Speicher eingeführt, während durch die Pumpe G die
gleich große Kaltwassermenge dem Speicher unten entnommen und dem Kondensator im
geschlossenen Kreislauf zugeführt wird. Im Vakuumbetrieb wird dagegen von der Kühlwasserpumpe
Kühlwasser durch den Kondensator (Kühlrohr G) gefördert, während zugleich die Pumpe
K das Wasser dem Luftstrahlapparat L zuführt, so daß im Kondensator wieder das der
Kühlwassertemperatur entsprechende normale Vakuum herrscht. Der Speicher ist stets
mit Wasser gefüllt; während der Heizperiode wird sich im Speicher eine zwischen
dein warmen und dem kalten Wasser befindliche Trennschicht 111 nach unten verschieben.
Hat die Trennschicht die vorgesehene tiefste Lage erreicht, d. h. also ist der Speicher
mit warmem Wasser gefüllt, so wird in weiterer Ausbildung der Erfindung die Turbine
auf Vakuumbetrieb umgeschaltet; die Umschaltung kann selbsttätig, beispielsweise
mittels eines Thermostaten N, oder von Hand erfolgen. Das warme Wasser wird aus
dem oberen Teil des Speichers entnommen und mittels Pumpe P in die Heizungsanlage
gefördert; gleichzeitig tritt die gleich große, in der Heizungsanlage abgekühlte
Wassermenge bei Q in den unteren Teil des Speichers wieder ein, so daß sich die
Trennschicht !V1 allmählich wieder nach oben verschiebt. Hat sie nun umgekehrt die
höchstzulässige Lage im Speicher erreicht, d. h. also ist der Speicher mit kaltem
Wasser gefüllt, so wird die Turbine vom Vakuumbetrieb wieder auf Heizbetrieb umgeschaltet,
wodurch der Speicher wieder aufgeladen wird.. Die Umschaltung kann auch hier beispielsweise
selbsttätig mittels Thermostaten R, von Hand o. dgl. erfolgen. Wie in dem Ausführungsbeispiel
schematisch dargestellt, werden die Pumpen E und G mittels der Thermostatenreglung
an- oder abgestellt. Statt dessen können auch Schieber in den betreffenden Leitungen
vorgesehen werden, welche j e nach Betriebsfall verstellt werden.
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Zur Konstanthaltung der Warmwassertemperatur ist in der zum Speicher
führenden Warmwasserleitung ein Schieber S vorgesehen, der vom Druckregler T o.
dgl. beeinflußt wird und die Menge des umlaufenden Wassers begrenzt.
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Es ist ohne weiteres verständlich, daß durch diese Betriebsweise mit
einer einzigen zur Verfügung stehenden Gruppe die Tagesleistung mit dem kleinstmöglichen
Brennstoffaufwand erreicht wird. Einerseits wird im Heizbetrieb der Dampf zur kVV-Erzeugung
so weit ersetzt als irgendwie möglich, andererseits wird im Vakuumbetrieb das Gefälle
ebenfalls mit gutem Wirkungsgrad verarbeitet, so daß die vorgeschlagene Einrichtung
zur Warmwassererzeugung in wirtschaftlicher Hinsicht außerordentlich vorteilhaft
ist. Zwar wird die Beschauflung von den wechselnden Betriebsverhältnissen etwas
beeinflußt; es bietet jedoch keine Schwierigkeiten, diese den Betriebsverhältnissen
anzupassen. Man ist ohne weiteres in der Lage, den Dampf im Vakuumbetrieb gut auszunützen
oder in der Heizperiode einen Gegendruck von i bis 2 ata tu gestatten.
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Wird zeitweise oder auch dauernd ein Teil oder die Gesamtheit des
warmen Wassers bei einer höheren Temperatur, z. B. i io oder 130°, verlangt, was
einen Heizdampfdruck im Abdampfstutzen der Turbine von 2 bis q. ata bedingen würde,
so können mit Vorteil diese letzten 1o bis 30° dem Warmwasser unmittelbar durch
den Kessel zugeführt werden. Die Pumpe P drückt das Wasser durch die an einer entsprechenden
Stelle im Zuge der Abgase des Dampfkessels W angeordnete Heizschlange
U; zwei Schieber V1 und V= werden zu diesem Zweck geöffnet und der Schieber
V3 geschlossen. Das Schließen und Öffnen kann zweckmäßig durch einen Thermostaten
automatisch oder auch von Hand
bewirkt werden. Durch diese zusätzliche
Nachheizung kann z. B. die Bedingung erfüllt werden, daß der Heizdampfdruck nicht
höher als Atmosphärendruck steigt.
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In den Anlagen, in denen die Abgase je-
doch wegen des niedrigen
Temperaturgefälles nicht mehr mit großem Vorteil zur Dampf-oder Leistungserzeugung
verwendet werden können, ist es zweckmäßig, das Warmwasser nicht durch die Abgase,
sondern durch den Kessel W selbst zusätzlich auf die verlangte Temperatur zu heizen.
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Unter gewissen Bedingungen ist es möglich, bei Verwendung einer Zusatzanwärmung
im Kessel von der Aufstellung eines Speichers abzusehen und die Anlage nach der
Fig. i wesentlich zu vereinfachen. Gemäß der Ausführung nach Fig. 2 strömt der Dampf
aus dem Kessel W in die Turbine A und der Abdampf in den Kondensator B; letzterer
wird durch das aus der Heizungsanlage durch die Pumpe G1 geförderte kalte Wasser
niedergeschlagen. Die hierbei stattfindende Erwärmung des Heizungswassers erreicht
nicht die in der Heizungsanlage verlangte Temperatur; das Warmwasser wird daher,
wie schon in der Ausführung nach Fig. i angedeutet, durch die Abgase des Kessels
auf die gewünschte Temperatur noch weiter erwärmt.
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Hinsichtlich dieser zusätzlichen Erwärmung des Warmwassers können
zwei Schaltungen vorgesehen werden, die in der Anlage nach Fig. 2 beide dargestellt
sind, jedoch auch für die Anlage nach Fig. i gleiche Geltung haben. Entweder wird
das gesamte Warmwasser nachgeheizt, wobei die Anschlußstelle I' an den Abgasv orwärmer
nach Belieben verschoben und dadurch die Heizfläche entsprechend geändert werden
kann, bis die gewünschte Endtemperatur erreicht ist, oder aber es wird ein Teil
des im Kondensator erwärmten Heizungswassers nicht in den Zusatzwärmer U, sondern
durch eine Umgehungsleitung mit Ventil Z unmittelbar in die Heizungsvorlaufleitung
geführt, so daß die endgültige Mischtemperatur wieder den gewünschten Wert erreicht.
Ein Thermostat J kann sowohl das Verändern der Heizfläche des Zusatzerwärmers als
auch die Steuerung des Ventils Z der Umgehungsleitung selbsttätig bewirken.