DE717896C - Hochdruckspeicheranlage - Google Patents

Hochdruckspeicheranlage

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DE717896C
DE717896C DEW103709D DEW0103709D DE717896C DE 717896 C DE717896 C DE 717896C DE W103709 D DEW103709 D DE W103709D DE W0103709 D DEW0103709 D DE W0103709D DE 717896 C DE717896 C DE 717896C
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DE
Germany
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steam
storage system
heat exchanger
high pressure
valve
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Expired
Application number
DEW103709D
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing Paul Gilli
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WIENER LOKOMOTIVFABRIK AG
Original Assignee
WIENER LOKOMOTIVFABRIK AG
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Publication date
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Priority to DEW103709D priority Critical patent/DE717896C/de
Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F01K3/08Use of accumulators and the plant being specially adapted for a specific use
    • F01K3/10Use of accumulators and the plant being specially adapted for a specific use for vehicle drive, e.g. for accumulator locomotives

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

  • Hochdruckspeicheranlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckspeicheranlage, die durch überhitzten, nicht kondensierenden Dampfmittels eines Wärmeaustauschers auf höheren Druck als den Druck des überhitzten Dampfes aufgeladen wird. Derartige Hochdruckspeicheranlagen sind insbesondere für Kraftanlagen geeignet, da der Speicherdampf Turbinen von normaler Bauart zugeführt werden kann.
  • Während der Ladung der Speicheranlage wird dem überhitzten Kesseldampf ein Teil seiner Überhitzungswärme durch den Wärmeaustauscher entzogen. Bei der Entladung der Speicheranlage wird Sattdampf oder mäßig überhitzter Speicherdampf in die Kess-eldampfleitung eingeleitet. Aus beiden Gründen ist die Überhitzungstemperatur des Dampfes beim Eintritt in die Kraftmaschine Schwankungen unterworfen, die sich nachteilig auf den Betrieb der Kraftmaschine auswirken können. Bei verringerter überhitzungstemperatur steigt der Dampfverbrauch der Maschine. Plötzliche Temperaturänderungen des Dampfes haben Wärmespannungen in der Maschine zur Folge, die leicht zu größeren Störungen Anlaß geben können und die Lebensdauer der Maschine verkürzen.
  • Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Beheizung des Wärmeaustauschers in Abhängigkeit von der Temperatur des Dampfes in der Hauptdampfleitung hinter der Einmündung der Entladeleitung der Speicheranlage geregelt wird. Diese Regelung erfolgt zweckmäßigerweise durch ein von der Dampftemperatur an der angegebenen Stelle der Hauptdampfleitung gesteuertes Ventil, das in eine Umgehungsleitung zu dem Wärmeaustauscher eingeschaltet ist- Es wäre an sich auch möglich, den Zufluß des im Wärmeaustauscher zu erhitzenden Speicherwassers von der Überhitzungstemperatur zu regeln, doch hat diese Regelung den Nachteil; daß sie wegen des nicht unbedeutenden Wasserinhaltes des Wärmeaustauschers träge arbeitet. Die Regelung durch ein in einer Vorbeileitung eingeschaltetes Drosselventil wirkt dagegen sehr schnell. Das Drosselventil kann als .einfache Drehklappe ausgebildet sein, die nicht absolut dicht zu sein braucht.
  • Durch den Wärmeaustauscher soll das Speicherwasser möglichst nur in dem über der Sattdampftemperatur des Kesseldampfes liegenden Bereich erhitzt werden. Es ist daher zweckmäßig, das Speisewasser für die Speicheranlage durch kondensierenden Kesseldampf bis nahe an die Sattdampftemperatur des Frischdampfes vorzuwärmen. Während der Entladung der Speicheranlage ist die Vorwärmung des Speisewassers zu verringern oder abzustellen, so daß der zur Vorwärmung verwendete Dampf für andere Zwecke frei wird. Die Regelung der Vorwärmung des Speisewassers für den Speicher erfolgt in einfachster Weise dadurch, daß der Wasserdurchfluß durch den Vorwärmer geregelt wird. Ist der Wasserdurchfluß abgestellt, so hört auch die Dampfaufnahme des Vorwärmers von selbst auf. Die Abstellung der Speisewasserzufuhr zum Wärmeaustauscher während der Entladung hat auch den Vorteil, daß dem Wärmeaustauscher Wasser von hoher Temperatur aus dem Speicher zugeführt wird. Die Dampferzeugung des Wärmeaustauschers steigt daher.
  • Während des Ladevorganges kann es zweckmäßig sein, die Speisung der Speicheranlagc erst dann anzustellen, wenn der Druck im Speicher seinen höchsten Wert erreicht hat, um den Speicher möglichst rasch wieder auf hohen Druck und damit auf höchste Entladebereitschaft zu bringen.
  • Bei Anlagen mit Speisewasserspeichern ist es an sich bekannt, die Wasserzufuhr zum Speicher in Abhängigkeit vom Kesseldruck derart zu steuern, daß der Kesseldruck möglichst konstant bleibt. Bei hohem Dampfbedarf hat der Kesseldruck das Bestreben, abzunehmen. in diesem Falle wird die Wasserzufuhr zum Speicher bei der bekannten Anlage verringert und daher weniger Dampf im Speicher niedergeschlagen. Bei geringem Dampfbedarf hat der Kesseldampf das Bestreben, anzusteigen; die Wasserzufuhr zum Speicher wird daher vergrößert, und der überschüssige Dampf im Speicher niedergeschlagen.
  • Die Anlage nach vorliegender Erfindung unterscheidet sich von der bekannten Anlage dadurch, dala der Druck in der Speicheranlage in weiten Grenzen schwankt und daß in dem Speicher nicht Kesseldampf niedergeschlagen wird. Der Speicher wird vielmehr lediglich durch Überhitzungswärme aufgeladen. Der Erfindungsgedanke besteht ntin darin, dem. Speicher erst dann Wasser zuzuführen, wenn der entladene Speicher durch Cberhitzungswärme wieder auf den normalen Betriebsdruck gebracht ist. Diese Maßnahme ist gegenüber der bekannten Anlage neu und gewährleistet eine rasche Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft bei einem Speicherdruck, der über dem Kesseldruck liegt.
  • Während der Ladung der Speicheranlage kann die dem Wärmeaustauscher zugeführte Wassermenge größer sein, als der Verda,mpfungsfähigkeit des Wärmeaustatischers entspricht, so daß in dem Wärmeaustauscher nur heißes Wasser oder ein Gemisch von heißem Wasser und Dampf erzeugt wird. Die Steigerung der Speisewasserzufuhr zum Wärmeaustauscher hat den Vorteil. daß größere überschüssige Dampfmengen zur Vorwärmung des Speicherwasser verwendet werden können und auf diese Weise größere überschüssige Wärmemengen in den Speicher gelangen.
  • Eine weitere Verbesserung der Hochdruckspeicheranlage besteht darin, daß das dem Speicher zuzuführende Speisewasser vor seinem Eintritt in den Wärm-eaustauscher durch kondensierenden Frischdampf bis annähernd auf die Sattdampftemperatur des Frischdampfes vorgewärmt wird. Bei Speisewasserspeichern ist es zwar bekannt. das im Speicher aufgespeicherte Speisewasser des Kessels durch Kesseldampf bis nahezu auf die Sattdampftemperatur des Kessels vorzuwärmen und den Kessel mit diesem hochvorgewärmten Wasser aus dem Speicher zti speisen. Durch diese Maßnahme wird die Dampferzeugung des Kessels gesteigert.
  • Bei vorliegender Erfindung handelt es sich nicht um die Speisung des Kessels mit hoch- i vorgewärmtem Wasser, sondern um die Wärmezufuhr zum Hochdruckspeicher. d.li. um die Aufladung des Hochdruckspeichers. Diesem Speicher wird kein Wasser zur Kesselspeisung oder zu sonstigen Zwecke i entnommen. Es findet vielmehr mir eine Dampfentnahme unter Druckabfall statt. Der Speicherdruck ist höher als der Kesseldruck. Zur Aufladung des Speichers mul:', daher hochwertige Überhitzungswärme ii1 einem Wärmeaustauscher verwendet werden. Das in den Speicher zu speisende Wass: twird nun durch kondensierenden Kesseldampf möglichst hoch vorgewärmt, damit die hochwertige überhitzungswärme des nicht kondensierenden Dampfes uneingescliräilkt für die Wärmezufuhr in dem über dem Kesseldruck liegenden Druckgebiet zur Verfügung steht. Durch diese Maßnahme wird die Ladegeschwindigkeit des Hochdruckspeichers beschleunigt, da das Speicherwasser nur noch von der Sattdampftemperatur des Kessels bis zur Höchsttemperatur des Speichers durch nicht kondensierenden Dampf erhitzt werden muß.
  • In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Dampfkess;el I( erzeugen Dampf von 32 atü und 5oo'', der durch die Leitung A zu der Turbine T strömt. Der Eintrittsdruck der Turbine beträgt 3o atü, und die Temperatur des Dampfes soll q.5o° nicht überschreiten. Die Anlage ist so ausgeführt, daß auch bei wesentlichen Änderungen der Belastungsverhältnisse die Dampftemperatur von q.5o° beim Eintritt in die Turbine gehalten wird. In der Hauptdampfleitung ist ein Wärmeaustauscher LV eingeschaltet, der durch eine Zulauf-und eine Ablaufleitung mit dem Speicher S in Verbindung steht. In der Umgehungsleitung B ist ein Regelventil R vorgesehen, das von der Temperatur des Dampfes vor Eintritt in die Turbine T gesteuert ist. Dem Speicher S wird Dampf durch die Leitung C entnommen. In dieser Leitung befindet'sich vor dem Überhitzer U ein Regelventil E, das vom Druck vor der Turbine T gesteuert ist. Das Speisewasser der Speicheranlage wird durch die Pump P durch einen Oberflächenvorwärrner V und über ein Regelventil L in den Speicherkreislauf gefördert. Der Vorwärmer V ist durch die Leitung D an die Hauptdampfleitung A angeschlossen, und zwar hinter dem Wärmeaustauscher W. Die Speisewasserleitung des Speichers ist mit F bezeichnet.
  • Das Ladeventil L ist mit dem EntladeventilE derart gekoppelt, daß es geschlossen ist, wenn Ventil E unter dem Einfluß des Dampfdruckes in der Leitung A geöffnet ist. Außerdem ist Ventil L vom Druck im Speicher S gesteuert, und zwar derart, daß es erst öffnet, wenn der Speicherdruck seinen Höchstwert erreicht hat.
  • Reicht die im Kessel l( erzeugte Dampfmenge zur Speisung der Turbine T aus, so wird das gesamte Temperaturgefälle zwisch:n 500 und 4.50' zur Erhitzung oder Verdampfung des Speicherwassers verwendet. Das Regelventil ,R ist also so weit geschlossen, daß die gewünschte Abkühlung des Dampfes auf 4.5o` eintritt. Sollte der Speicher S vollkommen gelagert sein, d. h. der Speicherbehälter bis zum höchsten Wasserstand aufgespeist und der Speicherdruck bis zu seiner obersten Grenze, im vorliegenden Beispiel r 2o atü, gestiegen sein, so wird das Entladeventil E unter dem Einfluß des höchsten Speich erdruckes geöffnet, so daß eine gering-- Menge Speicherdampf über die Leitung C in die Hauptdampfleitung A strömt. Die Temperatur des Dampfes in der Hauptdampfleitung wird dadurch etwas sinken und infolge davon das Regelventil R etwas geöffnet. Im Gleichgewichtszustand strömt eine dem Temperaturgefälle von 500 auf 4.5o' entsprechende Dampfmenge aus der Speicheranlage in die Hauptdampfleitung. Die Speicheranlage wirkt daher in diesem Falle als Erhitzer.
  • Steigt der Dampfbedarf der Turbine T an oder wird eine Reserveturbine bei einer plötzlichen Störung ausgeschlossen, so steigt der Dampfbedarf, und der nicht vom Kessel gedeckte Teil wird aus der Speicheranlage gedeckt, da Ventil E bei sinkendem Frischdampfdruck vermehrt öffnet. Das stärkere Zuströmen von Speicherdampf in die Hauptdampfleitung hat ein Absinken der überhitzungstemperatur vor der Turbine zur Folge. Diesem wird durch den Regler R in der Weise entgegengewirkt, daß eine größere Frischdampfmenge an den Wärmeaustauscher vorbeigeleitet wird. Im Grenzfall. geht die gesamte im Kessel erzeugte- Dampfmenge an dem Wärmeaustauscher vorbei, und die überhi.tzungstemperatur des Dampfes wird durch den zugemischten Speicherdampf auf q.50 herabgesetzt. in dem angegebenen Beispiel kann Speicherdampf m einer Menge, die 25 bis q.0% des Kesseldampfes entspricht, in die Hauptdampfleitung zugemischt werden, ohne daß die Überhitzungstemperatur vor der Turbine unter q.5o'-' fällt.
  • Eine andere Art der Regelung der beschriebenen Anlage ist folgende: Ventil. E wird vom Druck in der Hauptdampfleitung A gesteuert, und zwar derart, daß es öffnet, wenn der Druck in dieser Leitung unter 3o,atü fällt. Außerdem ist noch ein Überströmimpuls vom höchsten Speicherdruck vorgesehen, und zwd.r derart, daß das Ventil öffnet, wenn der Speicherdruck seine obere Grenze von r 2o atü erreicht.
  • Das Ventil L in der Speiseleitung wird in Abhängigkeit vom höchsten Wasserstand des Speichers geregelt. Es besteht also das Bestreben, den Wasserstand im Speicher auf seinen höchsten Stand zu halten. Diese Regelung soll aber dann unterbrochen, d. h. die Speisung des Speichers über die Leitung F abgestellt werden, wenn der Speicher S unter Druckabfall entladen wird.
  • Diese Regelung kann derart ausgeführt werden, daß das Ventil L schließt, wenn der Speicherdruck sinkt, oder Ventil L kann auch von der durch die Leitung C hindurchströmenden Dampfmenge gesteuert werden, indem auf VentilL der Druckunterschied vor und hinter dem überhitzer, der ein Maß für die durchströmende Dampfmenge darstellt, einwirkt.
  • Es sind also zwei Betriebsperioden zu unterscheiden, nämlich r. der Normalzustand, i bei dem der Speicher voll aufgeladen ist und lediglich als Regler für die überhitzungstemperatur dient. In diesem Falle ist Ventil E unter dem Einfluß des überströmpulses (i 2o atü) etwas geöffnet, und es strömt diejenige Dampfmenge durch die Leitung C in die Leitung A, die erforderlich ist, um die Temperatur vor der Turbine auf q.50° zu halten. Die dieser Dampfmenge entsprechende Speisewassermenge strömt durch die Leitung F (geregelt durch Ventil L in Abhängigkeit vom Speicherwasserstand) in den Ladekreislauf des Speichers.
  • 2. Sobald der Druck in der Leitung A unter 3oatü sinkt, wird die Einstellung des Ventils E von diesem Druck bestimmt, und der Speicher gibt nunmehr unter Druckabfall Dampf an die Hauptdampfleitung ab, d. h. der Speicher wird entladen. Ventil L wird entweder durch einen der beiden oben erwähnten Impulse oder auch in Abhängigkeit vom Druck in der Leitung A geschlossen, so daß die gesamte überhitzungswärme des Kesseldampfes zwischen 450 und 5oo° zur Regelung der Überhitzung in der Leitung A auf ¢50` und, soweit außerdem noch überhitzungswärme vorhanden ist, zur Aufladung des Speichers S verwendet wird.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Hochdruckspeicheranlage, die durch überhitzten, nicht kondensierenden Dampf mittels eines Wärmeaustauschers auf höheren Druck als den Druck des überhitzten Dampfes aufgeladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung des Wärmeaustauschers in Abhängigkeit von der 'Temperatur des Dampfes in der Hauptdampfleitung hinter der Einmündung der Entladeleitung der Speicheranlage geregelt wird.
  2. 2. Hochdruckspeicheranlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umgehungsleitung zu dem Wärmeaustausches vorgesehen ist, in der sich ein von der Dampftemperatur in der Hauptdampfleitung gesteuertes Regelventil ( R befindet.
  3. 3. Hochdruckspeicheranlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Frischwasser zu der Speicheranlage oder zum Wärmeaustauscher während der Entladung der Speicheranlage abgestellt ist. q..
  4. Hochdruckspeicheranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Speiseventil (L) mit dem `gntladeventil (E) der Speicheranlage derart gekoppelt ist, daß bei geöffnetem Entladeventil (E Ventil (L) geschlossen ist.
  5. 5. Hochdruckspeicheranlage nach AnsPruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Frischwasserventil (L) erst geöffnet wird, wenn der Druck in der Speicheranlage annähernd seinen Höchstdruck erreicht hat.
  6. 6. Hochdruckspeicheranlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wärmeaustauscher eine größere Wassermenge zugeführt wird, als seiner Verdampfungsfähigkeit entspricht, so daß in dem Wärmeaustauscher heißes Wasser oder ein Gemisch von heißem Wasser und Dampf erzeugt wird. Hochdruckspeicheranlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Überhitzungstemperatur des den überhitzten Dampf liefernden Kessels höher bemessen ist, als für die hinter dem Wärmeaustauscher angeschlossenen Verbraucher zulässig ist und daß die überhitzungswärme zwischen der überhitzungstemperatur des Kesseldampfes und der zulässigen Üb-erhitzungstemp-sratur der Verbraucher in die Speicheranlage übergeführt wird. B. Hochdruckspeicheranlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisewasser des Speichers vor seinem Eintritt in den Wärmeaustauscher durch Frischdampf bis annähernd auf die Sattdampftemperatur des Frischdampfes vorgeE@,ärmt wird. g. Hochdruckspeicheranlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Entladung der Speicheranlage die Vorwärmung des Speisewassers verringert oder unterbrochen wird.
DEW103709D 1938-06-12 1938-06-12 Hochdruckspeicheranlage Expired DE717896C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1029387B (de) * 1956-06-01 1958-05-08 Ulrich Senger Anlage zur Speicherung von Energie in Dampfkraftwerken
DE1084274B (de) * 1959-02-04 1960-06-30 E H Dr Fritz Marguerre Dr Ing Anordnung zur Steigerung der Leistung einer mit einem Speisewasser-Verdraengungsspeicher und einer Kraftmaschine mit Regenerativanzapfung ausgeruesteten Dampfkraftanlage

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1029387B (de) * 1956-06-01 1958-05-08 Ulrich Senger Anlage zur Speicherung von Energie in Dampfkraftwerken
DE1084274B (de) * 1959-02-04 1960-06-30 E H Dr Fritz Marguerre Dr Ing Anordnung zur Steigerung der Leistung einer mit einem Speisewasser-Verdraengungsspeicher und einer Kraftmaschine mit Regenerativanzapfung ausgeruesteten Dampfkraftanlage

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