DE628717C

DE628717C - Dampfanlage zum Ausgleich von Schwankungen

Info

Publication number: DE628717C
Application number: DEC38841D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-10-13
Filing date: 1926-10-13
Publication date: 1936-04-15

Description

Dampfanlage zum Ausgleich von Schwankungen Die Erfindung betrifft eine Verbesserung einer Dampfanlage zum Ausgleich von Schwankungen, welche nach dem Verfahren des Patents 396944 mit stufenweiser Vorwärmung des Speisewassers durch Anzapfdampf betrieben ist.
Regelt man bei einer solchen Anlage die Entnahme des Anzapfdampfes derart, daß zu Zeiten hohen Kraftbedarfs und Wärmemangels unter gleichzeitiger Verminderung des Wasserdurchflusses wenig oder kein Dampf zur Speisewasservorwärmung entnommen wird, während zu Zeiten geringen Kraftbedarfs und Wärmeüberschusses unter gleichzeitiger Vermehrung des Wasserdurchflusses die Dampfentnahme zur Wasservorwärmung vergrößert wird, so muß in den verschiedenen Stufen die Dampfzufuhr im gleichen Sinn schwanken. ,Dies ist untunlich, wenn noch andere Anzapf- oder Abdampfverbraucher an die Dampfstufen angeschlossen sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Schwankungen in den einzelnen Stufen unabhängig voneinander aufgenommen, indem für jede Stufe ein besonderer Speicherungsraum vorgesehen ist.
Die Zeichnungen zeigen verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigt Abb. i eine Anlage mit Kesseln, Maschinen und mehreren inhaltsschwankenden Speichern, Abb.2 eine Anlage mit ständig gefüllten Schiehtenspeichern, Abb.3 einen Mehrschichtenspeicher mitSchwerkraftumlauf, Abb.4 einen Mehrschichtenspeicher mit zwangläufigem Umlauf und zwangläufiger Regelung, Abb. 5 einen Schichtenspeicher mit eingesetzten Heizflächen.
In Abb. i strömt der Dampf vom Kessel i durch den überhitzer 2 und die Sammelleitung 3 zur Turbinengruppe; in der. die Hochdruckstufe 4 auf das Mitteldrucknetz 5, die Mitteldruckstufe 6 vom Mitteldrucknetz 5 auf das Niederdrucknetz 7 und schließlich die Kondensatiönsstufe 8 auf den Kondensator 9 arbeiten. An die Netze 5 und 7 sind Verbraucher io und i i angeschlossen. Das Speisewasser strömt vom Kondensatbehälter 12 nach der Pumpe 13, Leitung 14 ünd Regelventil 15 in den Speicher 16, der dampfseitig mit dem Niederdrucknetz 7 in Verbindung steht. Im Speicher wird das Wasser durch den Dampf aus dem Netz 7 auf die dem Dampfdruck entsprechende Temperatur vorgewärmt und strömt von dort durch die Leitung 17, Pumpe 18, Leitung i9 und Regelventil 2o in den Mitteldruckspeicher 21, der mit dem Mitteldrucknetz 5 in Verbindung steht. Von diesem aus fördert die Pumpe 22 durch Leitung 23 das Speisewasser in die Kessel oder zur Vereinfachung in der Zeichnung' nicht gezeigte, bekannte Hochdruckspeicher. Der Schwankungsausgleich in den Netzen 5 und 7 erfolgt durch die-Regelventile 2o und 15, die bei steigendem Druck im Netz die Wasserzufuhr verstärken, bei sinkendem Druck verringern oder abstellen. Überspeisen der Speicher wird dadurch verhindert, daß durch beliebige vom Wasserstand gesteuerte Einrichtungen 24 und 25 die Wasserzufuhr zum Speicher bei höchstem Wasserstand auch bei gestiegenem Druck verhindert wird, ferner bei entleertem Speicher, also niedrigstem Wasserstand, durch die vom Wasserstand gesteuerten Einrichtungen 26 und a7 entweder die Wasserzufuhr zum Speicher zwangläufig geöffnet, z. B. durch Beeinflussung der Ventile 15 und 2o, oder es werden, wie in der Zeichnung dargestellt, die Ventile 28 und 29 in den Umgehungsleitungen 30 und 31 geöffnet, wodurch die unmittelbare Wasserströmung vom Kondensatbehälter zur Kesselspeisung möglich wird.
Abb. 2 zeigt eine Anlage, die sich von der nach Abb. i im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß die Speicher 32 und 33 vollständig mit Wasser gefüllt und die Schwankungen dadurch ausgleichen, daß die oben befindliche Heißwasserschicht zu- bzw. abnimmt. Ferner sind auf der Zeichnung die Pumpen, die das Speisewasser fördern, auf eine Welle zusammengesetzt, so daß die eine Pumpe 34 in mehreren Stufen das Wasser aus dem Behälter 12 in den Kessel i befördert. Diese Anordnung, hat den Vorteil, daß die Speicher 32 und 33 nur jeweils für den Druck gebaut zu werden brauchen, auf den das in ihnen befindliche Wasser vorgewärmt wird. Die Wasserströmung verläuft vom Behälter 12 durch die Leitung 35 zur Niederdru(;kstufe der Pumpe 34, von dort durch die Leitung 36, Speicher 32, Leitung 37 zur Mitteldruckstufe der Pumpe 34, aus dieser durch Leitung S&, Speicher 33, Leitung 39 zur Hochdruckstufe der Pumpe 34 und aus dieser durch Leitung 23 in die Kessel oder Hochdruckspeicher..
Die Ladung des Speichers erfolgt durch Vorwärmer 4o im Niederdrucknetz 7, 41 im Mitteldrucknetz 5, die wasserseitig an die Speicher 32 und 33- im tiefsten und im höchsten Punkt angeschlossen sind. Wird den Vorwärmern durch Leitung 42 und 43 und Überströmventile 44- und 45 Dampf zugeführt, so entsteht ein Schwerkraftumlauf, derart, daß kaltes Wasser unten aus den Speichern entnommen, in den Vorwärmern erwärmt und oben den Speichern wieder zugeführt wird, wodurch die Grenzschicht- zwischen Warm- und Kaltwasser sinkt. Je nach dem Gleichgewicht zwischen Entnahmeströmung und Umlaufströmung werden daher die Speicher geladen bzw. entladen. Statt `der Über strömventile 44 und ¢5 kann auch der Umlauf durch vom Druck in den Netzen 7 und 5 gesteuerte Regelventile beeinflußt werden.
Abb.3 zeigt einen Mehrschichtenspeicher, der die Funktionen der Speicher 32 und 33 der Abb.-2 zusammen übernimmt. Demgemäß befinden sich im Speicher 46 drei Schichten verschiedener Temperatur, die unterste mit der Temperatur des Frischwassers, die mittlere mit der Temperatur des einstufig vorgewärmten, die oberste mit der Temperatur des zweistufig vorgewärmten Wassers.
Der Gang des Speisewassers und die Wirkungsweise bei dieser Anlage ist folgende: Die Pumpe 47 fördert das Speisewasser aus dem Behälter 12 auf den vollen Speicherdruck, der entweder dem Kesseldruck entspricht oder etwas höher ist als der Druck im Dampfnetz 7. Durch die Leitung 48 strömt das kalte Speisewasser in den unteren Teil des Speichers, durch die Leitung 49 wird das heiße Wasser aus dem oberen Teil zum Verbraucher oder Kessel fortgedrückt.
Völlig unabhängig von diesem Förderstrom geht der durch die Gewichtsdifferenzen beeinflußte Umlaufstrom durch die Vorwärmer 41 und 40, die an die Dampfnetze 5 und 7 angeschlossen sind. Das Kaltwasser strömt dem Vorwärmer 41 durch Leitung 5o zu, geht von dort durch das Regelventil 5i und entweder Leitung 52 durch Vorwärmer 4o, Regelventil 53 und Leitung 54 in den obersten Teil des Speichers 46 oder durch Leitung 55 und Verteilerstrang 56 in den mittleren Teil des Speichers 46. Die Regelventile 51 und 53 sind vom Druck in den Leitungen 5 und 7 gesteuert und öffnen bei steigendem, schließen bei sinkendem Druck. Der Umlauf durch die Vorwärmer richtet sich also nach demDampfdruck in den ;einzelnen Netzen, und demgemäß erfolgt auch die Ladung der einzelnen Speicherabteilungen. Je nachdem, ob der Vorwärmer 41 oder der Vorwärmer 40 mehr leistet, erfolgt die Strömung durch die Leitung 55 in den mittleren Teil des Speichers 46 oder aus dem mittleren Teil. Die Verteilerleitung 56, die auch als im Innern des Speichers liegendes Rohr mit Öffnungen oder Schlitzen ausgeführt sein kann; sorgt -dafür, daß die Leitung 55 stets mit der mittleren Schicht in Verbindung steht, auch wenn diese infolge Entladung der oberen Schicht sehr weit oben, oder infolge voller Ladung des Speichers sehr weit unten sich befindet. Der Unterschied in den spezifischen Gewichten der einzelnen Schichten verhindert eine falsche Strömung des Wassers, so daß eine Mischung des aus Leitung 55 in den Speicher austretenden oder aus dem Speicher in die Leitung 55. strömenden Wassers mittlerer Temperatur mit dem Wasser höherer oder niedrigerer Temperatur der oberen oder unteren Schicht nicht eintritt.
Abb.4 zeigt einen Mehrschichtenspeicher ähnlich der Abb. 3, jedoch mit zwangläufigen Umlauf- und Regeleinrichtungen.
Die Anordnung der Vorwärmer und Leitungen kann der Abb. 3 entsprechen; in den Leitungen 50 und 52 sind Umwälzpumpen 64 und 65 angeordnet, die entweder mit Hilfe der Ventile 51 und 53 oder durch unmittelbare Beeinflussung das Wasser dem Dampfüberschuß entsprechend umlaufen lassen. Um das Ein- und Abströmen des Wassers mittlerer Temperatur in den sich verschiebenden mittleren Schichtenteil zu gewährleisten, ist ein Schwimmer 66 vorgesehen, der durch ein biegsames Organ 67 mit der Leitung 55 in Verbindung steht und eine Öffnung 68 hat. Durch Tarieren, beispielsweise mit Hilfe von Metallkugeln 69, wird das mittlere spezifische Gewicht des Schwimmers so bemessen, daß er stets in der mittleren Schicht schwimmt, in der oberen heißen Schicht dagegen untersinkt, so- daß er stets ungefähr auf der Grenzlinie bleibt. Statt zwischen oberer und mittlerer kann der Schwimmer auch zwischen mittlerer und unterer Schicht sich bewegen, jedoch muß dann der Wasserausfluß 68 oberhalb des Sch-,vimmers 66 münden.
An Stelle des Schwimmers kann auch eine Verteilerleitung (wie 56 Abb. 3) angeordnet sein, deren einzelne Abzweigungen von der Temperatur des an der Mündungsstelle befindlichen Wassers derart beeinflußt werden, daß sie bei zu niedriger Temperatur und bei zu hoher Temperatur geschlossen, also nur für Wasser von der mittleren Temperatur geöffnet sind.
Der in Abb. 5 gezeigte Speicher ist gleichfalls ein Mehrschichtenspeicher, bei dem jedoch die Vorwärmerheizfläche in das Speicherinnere gelegt ist. Das Wasser strömt aus dem Behälter i2 durch Leitung 3,5 und die erste Stufe der Mehrstufenpumpe 57 in den unteren Teil des Speichers 58 aus dem oberen Teil durch Leitung 59 in die zweite Stufe der Pumpe 57 und von dort zur Verbrauchsstelle. An die Dampfnetze 5 und 7 sind über Druck gesteuerte Ventile 44 und 415, die Heizflächenregister 6o und 61 angeschlossen. Diese lassen den eintretenden Dampf in der Richtung von oben nach unten strömen, wobei das Kondensat durch die Leitungen 62 und 63 abströmt. Entsprechend der Strömung des Dampfes und des Wassers durch den Speicher ist der obere Teil des Speichers stets am heißesten, der untere am kältesten. Ist nun die obere Heißwasserschicht so tief nach unten geführt, daß der Anfang des Registers 6o im Heißwasser liegt, so fällt dieser Teil der Heizfläche vollständig für die Kondensation des Dampfes aus und der Dampf kann erst im weiter unten gelegenen Teil der Heizfläche kondensieren und das kältere Wasser vorwärmen. Je nach dem Dampfanfall und der bereits vorgewärmten Wasserschicht genügt der obere Teil der Heizfläche zur restlosen Kondensation, so daß der untere Teil des Speichers so lange nur mit Kaltwasser gefüllt bleibt, als die oberen Teile noch nicht vollständig geladen sind. Der Speicher arbeitet daher genau so als Mehrschichtenspeicher wie die vorher gezeigten, nur mit dem Unterschiede, daß die Übergänge von einer Schicht zur anderen mehr durch allmählichen Temperaturanstieg erfolgen. Es ist klar, daß bei dieser Ausführung die Heizfläche relativ groß gewählt werden muß, dafür ist jedoch die Arbeitsweise eine besonders einfache.
Die vorstehend gezeigten Schaltungen können für beliebig viele Stufen in sinngemäßer Weise erweitert werden. Ebenso können die in den einzelnen Abbildungen gezeigten Anordnungen miteinander vertauscht und statt der Heiz flächenvorwärmer direkt wirkende Dampfvorwärmer verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Dampfanlage zum Ausgleich von Schwankungen im Betriebe mit stufenweiser Vorwärmung des Speisewassers durch Anzapfdampf nach Patent 396944 und mit derartiger Regelung der Dampfentnahme, daß zu Zeiten hohen Kraft-Bedarfs und Wärmemangels unter gleichzeitiger Verminderung des Wasserdurchflusses wenig oder kein Dampf zur Speisewasservorwärmung entnommen wird, während zu Zeiten geringen Kraftbedarfs und Wärmeüberschusses unter gleichzeitiger Vermehrung des Wasserdurchflusses die Dampfentnahme, zur Speisewasservorwärmung vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anordnung mehrerer Speicherräume für jede Dampfdruck'stufe der Belastungsausgleich in den einzelnen Stufen unabhängig vom Ausgleich in den anderen Stufen erfolgt. _
2. Dampfanlage nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stufe ein Speicher für schwankenden Wasserinhalt angeordnet ist, die bei steigendem Netzdruck den Überschußdampf niederschlagen, und daß das Speisewasser der Reihe nach die Speicher durchströmt, so daß es stufenweise erwärmt zum Kessel ioder zu; sonstigen Verbraucherstellen füießt.
3. Dampfanlage nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzufugr bei erreichtem höchsten Wasserstand vors .vom Wasserstand gesteuerten Vorrichtungen` (24 und 25) abgesperrt wird, während bei erreichtem niedrigsten Wassersfarid-üi!e--: Wäss:erzuführung geöffnet oder -in Umgehungsleitungen (30, 31) angeordnete, vom Wasserstand gesteuerte Ventile (28, 29) geöffnet werden.
4. Dampfanlage nach Anspruch z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Speicher ständig gefüllte Schichtenspeicher verwendet werden, die das vorzuwärmende Wasser der Reihe nach von unten nach oben durchströmt und daß im Nebenschluß zur Speisewasserströmung eine Vorwärmerströmung gelegt ist, die bei Dampfüberschuß im einzelnen Netz verstärkt, bei Dampfmangel verringert wird.
5. Dampfanlage nach Anspruch x, 2 und 4; dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung -des Speisewassers in tiefgelegten Wärmeaustauschkörpern (4o und 41) erfolgt und durch den Druck in den Netzen (.5 und 7) die Dampfzufuhr zu den VOIwärmern (40, 41) oder die Wasserströmung durch diese selbsttätig geregelt wird.
6. Dampfanlage nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Schichten von mehr als zwei verschiedenen Temperaturen unterteilter Speicher vorgesehen ist, der vom vorzuwärmenden Wasser durchströmt wird und in dem die Ladung und Entladung durch Vergrößerung bzw. Verringerung der einzelnen Schichtdicken erfolgt.
7. Dampfanlage nach, Anspruch i und 6, dadurch gekennzeichnet; daß der Speicher mit mehreren hintereinandergeschalteten Vorwärmeeinrichtungen in seinem unteren ündpoberen Teil, mit dem Austritt des einen Vorwärmers (4i) und dem Eintritt des anderen Vorwärmers - (4o) in seinem mittleren Teil verbunden ist. & Dampfanlage nach Anspruch i, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des mittleren Speicherteils durch eine den Speicher in größererLänge durchziehende oder mit verschiedenen Stellen des Speichers in Verbindung stehenden Verteilerleitung (56) erfolge. g. Dampfanlage nach Anspruch- i, 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung zwangläüfig nach dem Ladezustand des Speichers bzw. der Temperatur in den verschiedenen Speicherhöhen derart geregelt wird, daß der Aus- und Eintritt zu den Zwischenvorwärmern jeweils mit dem der Temperatur entsprechenden Teil des Speichers erfolgt, wobei der Umlauf durch die Vorwärmer zwangläufig mittels Pumpe erfolgen kann. io. Dampfanlage nach Anspruch i; 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Leitung für mittlere Temperatur (55) mit dem Speicherinhalt durch ein von einem Schwimmer (66) getragenes bewegliches Glied (67) erfolgt, wobei das mittlere spezifische Gewicht des Schwimmers (66) so bemessen ist, daß die Mündung stets innerhalb einer mittleren Schicht wandert. ii. Dampfanlage nach Anspruch i, 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von der Leitung mittlerer Temperatur (5-5) mit dem Speicherinhalt durch Regelorgane gesteuert wird, die nur jeweils bei einer der mittleren Speicherschicht entsprechenden Temperatur des vorbeiziehenden Wassers die Verbindung öffnen. z2. Dampfanlage nach Anspruch i und6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisewasservorwärmung durch mehrere den Speicher durchziehende Heizflächen erfolgt, die vom Überschußdampf in den 'einzelnen Netzen beheizt werden, wobei die Dampfströmung im Gegenstrom zur Wasserströmung erfolgt und die Heizflächen (6o, 61) der verschiedenen Netze (5, 7) sich überdecken.