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Mit elektrischem Strom aufgeladene Hochdruckspeicheranlage, der Dampf
unter Druckabfall _ entnommen wird Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckspeicheranlage,
die mit elektrischem Strom aufgeladen und welcher Dampf unter Druckabfall entnommen
wird. Der Höchstdruck d er Speicheranlage liegt dabei wesentlich höher als der Druck
der Dampfverbraucher. Durch die Erfindung soll der Betrieb der Speicheranlage mit
sehr hohen Drücken ermöglicht werden. Bei dem bisher bekannten Anlagen. traten bei
hohen Drücken an den Einführungsstellen .der elektrischen Leitungen in den Kessel
Undichtigkeiten auf, so daß es aus diesem Grunde nicht möglich war, elektrisch geladene
Speicherbehälter mit höheren Drücken als. etwa 2o atü zu bauen.
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Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil durch einen außerhalb des
Speichers angeordneten Wärmeaustauscher, durch den das zu erhitzende Speicherwasser
hindurchgeführt wird und durch dessen Heizfläche die mittels elektrischen Stromes
erzeugte Wärme auf das Speicherwasser übertragen wird. Die Beheizung des außerhalb
des Speicherbehälters liegenden Wärmeaustauschers bereitet keine Schwierigkeiten,
auch wenn das Speicherwasser unter sehr hohem Druck steht.
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Zweckmäßigerweise wird dem elektrisch beheizten Wärmeaustauscher ein
Vorwärmer vorgeschaltet, in dem das im Wärmeaustauscher zu erhitzende Wasser vorgewärmt
wird, beispielsweise durch Dampf einer Kraftmaschine. Es ist an sich: bekannt, Kesselspeisewasser
mehrfach und mit verschiedenen Mitteln, z. B. auch durch Abdampf einer Kraftmaschine,
vorzuwärmen. Bei Anlagen nach vorliegender Erfindung wird jedoch
durch
die Vorwärmung .des Speicherwassers mittels Dampfes der besondere Vorteil erreicht,
daß durch den elektrischen Strom nur die im höchsten Temperaturgebiet liegende Wärme
zugeführt werden muß und der Wärmeaustauscher daher verhältnismäßig kleine Abmessungen
erhält.
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Der Wärmeaustauscher kann in Weiterbildung der Erfindung beispielsweise
derart ausgebildet sein, daB um die Rohrleitung, durch welche die Speicherflüssigkeit
hindurchströmt, elektrische Widerstände gelegt sind. Es kann auch zwischen Wärmeaustauscher
und dem Hochdruckspeicher ein Kreislauf eines schwer siedenden Mittels vorgesehen
sein, das bei gleicher Temperatur einen niedrigeren Druck als Wasserdampf besitzt.
Dies hat den Vorteil, daß ,der elektrisch beheizte Wärmeaustauscher unter geringeren
Drücken steht als der Speicherbehälter. An sich ist die Verwendung eines schwer
siedenden Mittels zur Wärmeübertragung bekannt. Im vorliegenden Fall ergibt sich
jedoch der wesentliche Vorteil, daß im Sinne der Erfindungsaufgabe normale Niederdruckwärmeaustauscher
verwendet werden können, bei denen für die Aufnahme der Wärme des elektrischen Stromes
keine Schwierigkeiten bestehen.
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Der durch die Erfindung erzielte wirtschaftliche Vorteil ist in Abb.
r erläutert. In diesem Diagramm sind in Abhängigkeit von den Höchstdrücken verschiedener
Speicheranlagen die Kosten der betreffenden Speicheranlagen aufgetragen, und zwar
stellen die Kurven K1;" Kso und K4o .die Preise der Anlagen bei einem tiefsten Entladedr.uck
von 15, 3o bzw. 4o atii dar. Der Preis für den bekannten Niederdruckspeicher,
der etwa zwischen 15 atü und 2 atü arbeitet, ist mit KN bezeichnet. Die Kurven
zeigen, daß die Herstellungskosten für Hochdruckspeicher mit zunehmendem Höchstdruck
sinken und teilweise niedriger sind als die der bekannten \Tiederdruckspeicher.
Die gestrichelte Kurve Vso gibt das Volumen der Hochdruckspeicheranlage in Abhängigkeit
von den Höchstdrücken an. Das Volumen einer bekannten Niederdruckspeicheranla.ge
mit einem Gefälle von 15 auf 2 atii ist mit VN bezeichnet.
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In den Abb. 2 bis 4. sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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In Abb. a ist der Hochdruckspeicher mit 3 r, die Dampfturbine mit
32 bezeichnet. In dem Durchlauferhitzer 33 wird das Speicherwasser durch den elektrischen
Strom erhitzt. In der Falleitung 34 und in der Steigleitung 35 stellt sich ein selbsttätiger
Wasserumlauf ein. Durch die Pumpe 36 wird Wasser in den Speicherkreislauf gepumpt.
Um Pumpenarbeit zu sparen, kann das Wasser nach Beendigung der Entladung auf einmal
in den Speicher gepumpt werden. Es ist aber auch möglich, die Wasserzufuhr .durch
das Ventil 37 während der Ladeperiode zu regeln. In diesem Falle wird zweckmäßiggerweise
in der Leitung 34 ein Rückschlagventil vorgesehen.
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Abb. 3 stellt eine Anlage dar, bei der der Turbine Dampf zur Heißwassererzeugung
entnommen wird. Es sind zwei Speicherbehälter 41, 42 vorhanden. Der Ladekreislauf
der Speicheranlage führt über die Leitungen 43, 44, die Pumpe 45, das Regelventil
46, den Durchlauferhitzer 47 und die Leitung 48. Von dem Speicher 41 aus wird durch
Dampfabgabe der Speicher 42 aufgeladen. Die Dampfentnahme findet über das Druckminderventil
49 und den Überhitzer 5o statt. Von hier aus strömt der Dampf in die Turbine 51.
An die Turbine ist ein Oberflächenvorwärmer 52 und ein Mischvorwärmer 53 angeschlossen.
Das warme Wasser wird durch die Pumpe 54 in die Vorlaufleitung 55 gedrückt. Die
Rücklaufleitung ist mit 56 bezeichnet. Zwischen Vorlauf- und Rücklaufleitung ist
ein Speicher 57 eingeschaltet. Das anzuwärmende Wasser wird durch die Pumpe 5£ entnommen,
die zweckmäßigerweise von der Temperatur des erwärmten Wassers hinter dem Vorwärmer
53 geregelt wird. Von der Vorlaufleitung 55 führt eine Leitung 59 in den Speicherkreislauf.
Durch diese Leitung wird das Wasser in das Speichersystem eingeführt. Die Absperrventile
6o und 61 sind dabei wechselweise geschlossen bzw. geöffnet.
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In Abb. 4 ist die Speicheranlage 74 72 in ähnlicher Weise ausgeführt
wie in Abb. 3. Zur Aufladung der Speicheranlage wird eine Flüssigkeit von hohem
Siedepunkt verwendet, die durch die Pumpe 73 im Kreislauf zwischen dem Erhitzer
74 und dem Speicher 71 geführt wird. In der Rücklaufleitung ist ein Ausgleichsbehälter
75 vorgesehen. Die Ladung kann durch Ventil 76 geregelt werden. Statt wie in Abb.4
dargestellt, die Heizfläche innerhalb des Speichers 71 unterzubringen, ist
es auch möglich, das Wasser des Speichers 71 in einem Vorwärmer außerhalb des Speichers
zu erhitzen, durch den einerseits das Speicherwasser und andererseits die schwer
siedende Flüssigkeit strömt.
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Flüssigkeiten von hohem Siedepunkt können auch dazu verwendet werden,
um den Speicherdampf zu überhitzen oder zusätzlich zu der in Abb. 4 innerhalb des
Speichers 71 vorgesehenen Überhitzung auf noch. höhere Temperatur zu bringen. Zu
diesem Zwecke kann in dem Beispiel nach Abb.4 eine Wärmeaustauschvorrichtung in
der Leitung 77 vorgesehen werden. Es kann auch zweckmäßig sein, insbesondere wenn
der Speicherdampf durch die Flüssigkeit erhitzt werden soll,
diese
schwer siedende Flüssigkeit in einem besonderen Behälter aufzuspeichern. Der Speicher
kann an die Leitung 77 angeschlossen sein und gleichzeitig das Ausgleichgefäß 75
ersetzen.
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Schließlich ist eine weitere Vereinfachung der Anlage dadurch möglich,
däß der Vorwärmer, der das Speicherwasser während der Aufladung erhitzt, während
der Entladung zur 'Jberhitzung des Speicherdampfes dient.