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Dampfkraftanlage mit Vorwärmung des Speisewassers durch Anzapfdampf
und durch die Rauchgase
| In Dampfkraftanlagen ist es bekanntlich vorteil- |
| haft, zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgra- |
| des und zur Verkleinerung der Abmessungen der |
| Einrichtung die in einem offenen Kreislauf geführte |
| Verbrenntingsltift des Dampferzeugers irgendwo in |
| diesem Kreislauf ztt verdichten. Dabei kann ent- |
| weder die verdichtete Verbrennungsluft dem Ver- |
| brennungsrahm des Dampferzeugers zugeführt wer- |
| den, um den Verbrennungsratini und mindestens |
| einen Teil der Ileizlj<ichen unter h<iherem Druck als |
| Atinosphärcndruck arbeiten zu lassen, oder aber die |
| Verbrennungsluft kann, nach erfolgter Verdichtung |
| und nachlieriger indirekter Erhitzung. in einer Tur- |
| bitie -Zwecks l:rzengung von (Tl)ei-sclittilleisttnig eilt- |
| spannt inid nachher erst (lern Verbrennungsrahm des |
| Dampferzeugers zur drucklosen Verbrenntti-- des |
| 1;rennstoftes zugeführt «-erden. |
| Zur Erh<@lituig des thermischen `@-irkungsgra(les |
| einer Painpfkraftanlage ist es ferner vorteilhaft, in |
| bekannter Weise (las Kesselspeisewasser finit An- |
| zapfdatiipf, der der Turbine entnommen wird, vor- |
| zu\N-ärinen. Da (las Speisewasser dann mit hoher |
| 7'empcratur (1)eispiels`Veise 200° C) denn Dam1if- |
| erzeuger zuströmt, kann es nicht mehr dazu dienen, |
| die atis letzterem entweichenden Rauchgase zum |
| Zwecke der WärmerückgeNvinnung tief abzukühlen. |
| Die heißen Rauchgase werden daher üblicherweise |
| (huch einen T.tiftvor@värinei- geleitet find geben auf |
diese Weise einen Teil ihrer Restwärme an die Verbrennungsluft
ab und damit auch in den Kreislauf zurück.
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Wird nun aber, wie zuerst dargelegt, die Verbrennungsluft im Kreislauf
irgendwo verdichtet, so darf sie vor der Verdichtung nicht erhitzt werden, da dadurch
die Verdichtungsarbeit unzulässig erhöht würde. Nach der Verdichtung aber ist die
Verbrennungsluft bereits erhitzt, so daß sie nicht mehr oder nur in beschränktem
Maße zur Abkühlung der Rauchgase herangezogen werden kann. In .solchen Fällen ist
es angezeigt, auf die Vorwärmung des Speisewassers durch :Anzapfdampf zu verzichten
und dieses in einem von den Rauchgasen beheizten Speisewasservorwärmer zu erhitzen.
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Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, auch in solchen Fällen
noch eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades der Dampfkraftanlage herbeizuführen.
Sie beruht auf der Tatsache, daß die spezifische Wärme des Speisewassers wesentlich
höher ist als diejenige der Rauchgase, daß also, mit andern Worten, ein bestimmtes
Gewicht Speisewasser mehr Wärme trägt als das gleiche Gewicht Rauchgas. Es folgt
daraus, daß bei einer nach Bedarf festzulegenden Erhöhung der Speisewassertemperatur
in einem von Rauchgasen geheizten Speisewasservorwärmer das Gewicht des in der Zeiteinheit
durch den Vorwärmer fließenden Speisewassers wesentlich kleiner sein kann als das
Gewicht der Rauchgase. Die Temperaturerhöhung des Speisewassers kann nach wirtschaftlichen
Gesichtspunkten festgelegt werden; insbesondere kann sie durch zweckmäßige Bemessung
der Wärmeaustauschflächen in solchen Grenzen gehalten werden, daß sie von ähnlicher
Größe wird wie die Temperaturerniedrigung der Rauchgase, womit für den nach dem
Gegenstromprinzip arbeitenden Wärmeaustauscher bestmögliche Arbeitsbedingungen geschaffen
werden, nämlich gleichbleibende Temperaturunterschiede zwischen den beiden Betriebsstoffen.
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Auf Grund dieser Überlegungen zeigt es sich, daß man sich in einer
Dampfkraftanlage der vorbeschriebenen Art damit begnügen kann, nur einen Teil des
Speisewassers, z. B. die Hälfte, durch einen von Rauchgasen beheizten Speisewasservorwärmer
zu schicken, während der übrige Teil des Speisewassers durch Anzapfdampf weiter
aufgewärmt wird. Auf diese Weise wird ein beträchtlicher Teil derjenigen Wärme für
den Prozeß zurückgewonnen, die verlorengehen würde, wenn man mit Rücksicht auf die
Verdichtung der Verbrennungsluft ganz auf die Vorwärmung des Speisewassers durch
Anzapfdampf verzichten wollte. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Erstellungskosten
der Anlage niedriger sind, weil die durch die Verkleinerung des Rauchgas-Speisewasservorwärmers
erzielte Einsparung nicht aufgewogen wird durch die Verteuerung infolge der Aufstellung
des oder der benötigten Anzapfdampf-Speisewasservorwärmer. Gemäß der Erfindung durchströmt
also in einerDampfkraftanlage, in welcher die Verbrennungsluft des Dampferzeugers
in einem offenen Kreislauf geführt und verdichtet und in welcher ferner das Speisewasser
durch Anzapfdampf-Speisewasservorwärmer erhitzt wird, nur ein Teil des Speisewassers
sämtliche Anzapfdampf-Speisewasservorwärmer, während der übrige Teil höchstens einen
Teil der Anzapfdampf-Speisewasservorwärmer und hernach einen Rauchgas-Speisewasservorwärmer
durchströmt.
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An Hand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
darstellt, sei diese näher erläutert. Fig. i zeigt beispielsweise eine Dampfkraftanlage
mit einem Dampferzeuger für drucklose Verbrennung des Brennstoffes, mit indirekter
Vorwärmung der Verbrennungsluft in einem Wärmeaustauscher und mit vorgeschalteten
Luftturbinen, während Fig.2 in einem weiteren Beispiel eine Dampfkraftanlage mit
einem Dampferzeuger mit aufgeladenem Verbrennungsraum und mit Vorverdichtung der
Verbrennungsluft durch einen von Abgasturbinen getriebenen zweigehäusigen Verdichter
zeigt.
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In Fig. i ist der Dampferzeuger für drucklose Verbrennung mit ia bezeichnet,
2 ist ein Überhitzer, 3 die Dampfleitung, aus welcher die Anzapfturbine 4, die einen
Generator 5 antreibt, gespeist wird. Aus dem Kondensator 6 fließt das Kondensat
zur Kondensatpumpe 7 und von dort weiter durch einen Teil der Anzapfdampf-Speisewasservorwärmer
8a, 8b. Im vorliegenden Beispiel ist angenommen, daß der gesamte Speisewasserstrom
zuerst nur durch einen einzigen Anzapfdampf-Vorwärmer 8a fließt, bevor er im Trennpunkt
A in zwei Teilströme zerlegt wird, wovon der eine durch einen Rauchgas-Speisewasservorwärmer
9 in den Dampferzeuger ia zurückgeführt wird, während der andere durch einen weiteren
Anzapfdampf-Vorwärmer 8b geleitet und dann ebenfalls wieder dem Dampferzeuger ia
zugeführt wird. Die beiden Speisewasser-Teilströme vereinigen sich wieder im Punkt
B, von, welchem aus sie gemeinsam dem Dampferzeuger zufließen. Im offenen Kreislauf
der Verbrennungsluft wird diese zuerst vom Verdichter io aus der Atmosphäre angesaugt
und verdichtet, worauf sie im Wärmeaustauscher i i durch die aus dem Dampferzeuger
ia austretenden Rauchgase indirekt erhitzt wird. Die verdichtete und erhitzte Verbrennungsluft
dient dann als Treibmittel für eine oder mehrere Turbinen. Das vorliegende Beispiel
zeigt eine Anordnung, gemäß welcher e e Hochdruck-Turbine 12a einen Generator 13
antreibt,, während eine Niederdruck-Turbine 12b den Verdichter io antreibt. Die
praktisch auf Atmosphärendruck entspannte Verbrennungsluft wird dann zur drucklosen
Verbrennung des Brennstoffes dem Dampferzeuger ia zugeführt. Nach Verlassen des
Dampferzeugers fließen die Rauchgase durch den Wärmeaustauscher i i und nachher
durch den Rauchgas-Speisewasservorwärmer 9, aus welchem sie ins Freie austreten.
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In Fig. 2 bedeutet ib einen Dampferzeuger mit aufgeladenem Verbrennungsraum;
im übrigen ist der Dampf- und Wasserkreislauf genau gleich wie im Beispiel gemäß
Fig. i. Auch hier durchströmt nur ein Teil des Speisewassers sämtliche Anzapfdampf
-Speisewasservorw:irmer
8a. 8b, während der übrige Teil beim Punkt .-i abgezweigt und durch einen Rauchgas-Speisewasservorwärmer
g in den Dampferzeuger ib zurückgeführt wird. Die Verbrennungsluft wird im vorliegenden
Beispiel von einem Niederdruck-Verdichter ioa aus dem Freien angesaugt und auf einen
Zwischendruck verdichtet, dann in einem Zwischenkühler 1,4 gekühlt und nachher von
einem Hochdruck-Verdichter iob auf den Druck im Verbrennungsraum des Dampferzeugers
ib gebracht. Die bei der Verbrennung des Brennstoffes entstandenen Rauchgase werden
in einer Hochdruck-Turbine i2a, die den Hochdruck-Verdichter iob und einen Generator
13 antreibt, sowie in einer Niederdruck-Turhine 12b, die den Niederdruck-Verdichter
ioa antreibt, auf nahezu Atmosphärendruck entspannt und nachher noch durch den Rauchgas-Speisewasservorwärmer
g geleitet, aus welchem sie wieder ins Freie austreten.