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Hochdruckspeicheranlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckspeicheranlage,
bei der das Speicherwasser in einem Wärmeaustauscher durch überhitzten, nicht kondensierenden
Dampf einer Kesselanlage auf höheren Druck als Kesseldruck aufgeladen wird und der
Dampf unter Druckabfall entnommen wird.
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Bei derartigen Anlagen ist die Ladegeschwindigkeit begrenzt, da der
durch den Wärmeaustauscher hindurchströmende Kesseldampf nur überhitzungswärme,
also einen sehr geringen Teil seines gesamten Wärmeinhaltes, an die Speicheranlage
abgibt. Selbst wenn man die gesamte im Kessel ,erzeugte Dampfmenge durch den Wä.rmeaustauscher
hindurchleitet, so sind zur Aufladung der H,o,chdruckspeicher.anlage mehrere Stunden
Ladezeit erforderlich, da nur etwa i o % der Dampfwärme in Form von Überhitzungswärme
an die Speicheranlage abgegeben werden. Ein weiterer Nachteil der bekannten
Hochdruckspeicheranlagen besteht darin, daß diese nicht in der Lage sind, überschüssige
Dampfmengen aufzunehmen und auf diese Weise ein Absinken der Belastung auszugleichen.
Bei Dampfkraftanlagen ist zwar ein gewisser Ausgleich dadurch- möglich, daß infolge
des Entzuges der Überhitzungswärme die Überhitzungstemperatur des Dampfes sinkt
und dadurch der Dampfverbrauch steigt, so, daß auch bei geringerer Belastung die
Dampferzeugung konstant gehalten werden kann. Diese Ausgleichmöglichkeit wird aber
in der Regel ebenfalls i o oJo nicht überschreiten.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß an die Kesseldampfleitung
hinter dem W,ärmeaustauscher ein mit einem Speicher verbundener Vorwärmer angeschlossen
ist,
in dem das Speisewasser der Hochdruckspeicheranlage durch überschüssigen Kesseldampf
unter Kondensation dieses Dampfes auf möglichst hohe Temperatur vorgewärmt wird,
wobei das nicht sofort verwendete vorgewärmte Speisewasser in dem Speicher aufgespeichert
wird. Erfindungsgemäß wird das Speisewasser der Hochdruckspeicheranlage durch den
Kesseldampf möglichst bis auf die Verdampfungstemperatur des Kessels vorgewärmt,
so daß in den Wärmeaustauscher nur noch diejenigeWärmemengezugeführtwerden muß,
die erforderlich ist, um das Speicherwasser von der Verdampfungstemperatur des Kessels
auf die Speichertemperatur zu bringen. Die Ladegeschwindigkeit der Hochdruckspeicheranlage
kann dadurch erheblich gesteigert werden. Außerdem können beliebig große überschußdampfmengen
durch das Speisewasser niedergeschlagen werden. Die aus Hochdruckdampfspeicher und
Niederdrucksp.eisewasserspeicher bestehende Anlage ist daher in der Lage, alle Belastungsschw..tnkungen
sowohl bei Dampfmangel als auch bei Dampfüberschußaugenblicklich auszugleichen.
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Eine Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß die Dampfkesselanlage
mit Wasser aus dem Speisetvasserspeicher gespeist wird. Durch die Speisung des Kessels
mit hochvorgewärmtem Speisewasser wird die Dampferzeugung bei gleicher Feuerleistung
vergrößert. Es findet daher zwischen dem Kessel, dem Wärmeaustauscher und Speicher
ein. ständiger Kreislauf von Dampf oder Wasser statt, der der Mehrleistung des Kessels
infolge der Speisung mit hochvorgewärmtem Wasser aus dem Speicher entspricht. Durch
den Wärmeaustauscher strömt daher eine große Menge überhitzten Dampfes, die ebenfalls
zur Steigerung der Ladegeschwindigkeit beiträgt.
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Bei Hochdruckspeicheranlagen, die aus mehreren Hochdruckbehältern
bestehen, können zeitweise ein oder mehrere Hochdruckbehälter zur Aufspeicherung
des vorgewärmten Speisewassers verwendet werden. Die Größe der Speisewasserspeicheranlage
wird dadurch vermindert, unter Umständen ist auch ein besonderer Niederdruckspeicherbehälter
enthehrlich. Es ist zweckmäßig, bei Wärmemangel zuerst den Speisewasserspeicher
zu entladen, indem bei erhöhtem Dampfbedarf die Vorwärmung des Speisewassers vermindert
oder unterbrochen wird. Reicht die dadurch frei werdende Dampfmenge zur Deckung
des Dampfbedarfes nicht aus, so muß der fehlende Dampf aus dem Hochdruckspeicher
entnommen werden.
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Durch das Zusammenwirken des Hochdruckspeichers mit dem Speisewasserspeicher
ergibt sich auch eine Verminderung der in dem Speisewasser aufzuspeichernden Wassermenge
gegenüber den an sich bekannten Speichern für Kesselspeisewasser. In Zeiten von
Dampfüberschuß wird das durch den überschußdampf erhitzte Wasser nicht nur gespeichert
oder in dem Kessel gespeist, sondern es wird auch ein verhältnismäßig großer Teil
der durch den überschußdampf erzeugten Heißwassermenge unmittelbar über denWärmeaustauscher
in die Hochdrucksp.eicheranlagc übergeführt. Um diesen in den Hochdruckspeicher
gespeisten Teil verringert sich die im Speisewasserspeicher aufzuspeichernde Wassermenge
und damit auch die Größe des Speicherbehälters für das Speisewasser.
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Je nach den Belastungsverhältnissen der Anlage ist @es auch möglich,
auf einen Niederdruckbehälter zur Aufspeicherung des vorgewärmten Wassers zti verzichten.
Es ist ferner möglich, wenn die Hochdruckspeicheranlage aus mehreren Hochdruckbehältern
besteht und die Ho-chdiuckspeicheranlage nicht voll aufgeladen ist, einen oder mehrere
der Hochdruckbehälter zur Aufspeicherung des auf geringere Temperatur erwärmten
Wassers zii verwenden.
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Die Anlage kann in der Weise geregelt werden, daß die überschüssige
Wärme zuerst dazu verwendet wird, den Hochdruckspeicher aufzuladen, und daß dem
Niederdruckspeicher derjenige Teil des Wärmeüberschusses ztigeführt wird, der von
dem Hochdruckspeicher nicht mehr aufgenommen werden kann. Hierbei wird mit Vorteil
zuerst die Kesselspeisung und dann erst die Speicherspeisung herangezogen, so daß
der Wasservorrat des Speisewasserspeichers gewissermaßen mit dem Hochdruckspeicher
kombiniert wird.
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Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dar. Die mit Überhitzern versehenen Dampfkessel i geben Dampf an die Leitung 2 ab,
an die eine Turbine 3 sowie weitere nicht eingezeichnete Verbraucher angeschlossen
sind. Die Hochdruckspeicheranlage besteht aus den Behältern a und 5, von denen der
erstere durch je eine Leitung an den Wärmeaustauscher 6 angeschlossen ist.
In dem Wärmeaustauscher 6 kann das zugeführte Wasser entweder erhitzt oder verdampft
werden. Pumpe 7 dient für den Umlauf des zu erhitzenden Speicherwassers und für
die Zufuhr des in den Wärmcaustauscher 6 zu verdampfenden Wassers. Dieser Wärmeaustauscher
6 kann beliebig, z. B. auch im Speicher selbst, angeordnet sein.
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Das Regelventil 8 regelt die Wasserströmung in dem Ladekreislauf derart,
daß die Temperatur des Kesseldampfes hinter dein Wärmeaustauscher 6 nicht unter
eine bestimmte Grenze sinkt oder daß diese Temperatur annähernd gleichbleibend gehalten
wird. Im letzteren Falle dient die Einrichtung
gleichzeitig zur
Regelung der Überhitzung. Dem Hochdruckspeicher wird Dampf über das Druckminderventil9,
das vom Druck in der Leitung 2 gesteuert ist, entnommen und durch die Leitung io
in die Dampfleitung 2 eingeführt.
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Hinter dem Wärmeaustauscher 6 ist ein Speisewasserspeicher i i an
die Dampfleitung 2 angeschlossen. Dem Speicher wird Wasser über das Regelventil
12 zugeführt und erhitztes Wasser durch die Leitung 13 zur K^sselsp.eisung entnommen.
Das Regelventil 12 kann vom Druck in der Leitung 2 gesteuert werden. Im Gleichgewichtszustand
ist die durch die Leitung 13 in die Kesselanhage i gespeiste Wasseirnenge gleich
der im Speicher i i niedergeschlagenen Dampfmenge, zuzüglich der über Ventil 12
zugeführten Wassermenge. Steigt der Dampfbedarf der Anlage .an, so sinkt der Druck
in der Leitung 2, und Ventil 12 drosselt die Wasserzufuhr zum Speicher, so daß weniger
Dampf niedergeschlagen wird und dafür mehr Dampf durch die Leitung 2 zu den Verbrauchern
strömt. Dabei strömt weniger Wasser -Lind Dampf in den Speicher i i, und der Wasserspiegel
sinkt. Reicht die durch Abstellung des Speisereglers 12 frei werdende Dampfmenge
zur Deckung des Dampfbedarfes nicht aus, so wird Ventil 9 geöffnet und der fehlende
Dampf aus dem Hochdruckspeicher entnommen und in die Leitung 2 eingeführt. Ventil
9 ist auf einen etwas niedrigeren Druck als Ventil 12 eingestellt.
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Die Ladung der Hochdruckspeicheranlage erfolgt durch den Wäimeaustauscher
6, in dein das Wasser aus dem Speicherbehälter erhitzt wird. Erfindungsgemäß stehen
Heißwasser speicher i i und Speicher 4. durch die Leitung 14 mit der Pumpe 15 miteinander
in Verbindung. Der Behälter 5 wird durch Dampf aus dem Behälter :l, der über das
Rückschlagventi116 zuströmt, aufgeladen. Die Aufladung der Nachdruckspeicheranlage
wird durch Ventil 8 geregelt, das von der Überhitzungstemperatur hinter dem Wärmeaustauscher
6 derart gesteuert ist, daß .es öffnet, wenn die überhitzungstemperatur über einen
bestimmten Wert steigt, und daß es schließt, wenn die Temperatur unter einen bestimmten
Wert sinkt.
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Die Ladung des Niederdruckspeichers i i wird durch das Ventil 12,
das in Abhängigkeit vom Druck in der Dampfleitung 2 gesteuert ist, geregelt. Steigt
der Druck in dieser Leitung über eine bestimmte Größe an, so läßt Ventil 127 mehr
Wasser in den Speicher ii eintreten, wodurch eine größere Dampfmenge niedergeschlagen
wird.
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Die Ladung der Hochdruckspeicheranlage und des Niederdruckspeichers
arbeitet in folgender Weise zusammen: Wird durch den Wärmeaustausch@er 6 nicht die
gesamte überschüssige Wärme aufgenommen und steigt die Überhitzungstemperatur an,
weil die Heizfläche des Wärmeaustauschers 6 nicht imstande ist, die vorgesehene
überhitzungswärme dem durch die Hauptdampffeitung 2 strömenden Dampf zu entziehen,
so. steigt auch die Dampftemperatur an der Turbine 3. die mit einer Drucksteigerung
in der Leitung 2 verbunden ist. Durch diese Drucksteigerung wird Ventil 12 geöffnet
und der überschüssige Dampf im Niederdruckspeicher i i niedergeschlagen.
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Besonders vorteilhaft ist die Kombination von Hochdruckspeicher und
Speisewasserspeicher bei Kesselanlagen mit zwei Drücken, wobei der Hochdruckspeicher
gleichen !oder höheren Druck besitzt als die Kesselanlage, höheren Druckes und der
Niederdrucksp.eicher vom Kessel niedrigeren Druckes mit Dampf versorgt wird. Hierbei
wird erfindungsgemäß das Speisewasser für den Hochdruckspeicher entweder durch den
vom Niederdruckkessel gelieferten. Dampf und dann durch den vom Hochdruclzlzess@el
gelieferten Dampf vorgewärmt oder lediglich vom Dampf des Hochdruckkessels, um so
einerseits Belastungstäler beider Kesselanlagen oder im letzteren Falle der Hochdruckkesselanlage
zu füllen. Im letzteren Falle wird die Vorwärmung vorteilhaft in Kondensatoren durchgeführt.
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Die Erfindung kann noch in der vers-chiedensten Weise ausgeführt werden,
und es können an Stelle und neben Speisewasserspeichern auch Gefällespeicher, denen
Dampf entnommen wird, verwendet werden.