DE876625C - Verfahren zur Leistungsregelung von Waermekraftanlagen - Google Patents

Verfahren zur Leistungsregelung von Waermekraftanlagen

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DE876625C
DE876625C DEA13587A DEA0013587A DE876625C DE 876625 C DE876625 C DE 876625C DE A13587 A DEA13587 A DE A13587A DE A0013587 A DEA0013587 A DE A0013587A DE 876625 C DE876625 C DE 876625C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16Control of working fluid flow
    • F02C9/24Control of the pressure level in closed cycles

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

  • Verfahren zur Leistungsregelung von Wärmekraftanlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsregelung von Wärmekraftanlagen, in denen mindestens der größere Teil eines gasförmigen Arbeitsmittels einen Kreislauf beschreibt und bei einer Leistungssteigerung der Druckpegel im Kreislauf durch Einlassen von Arbeitsmittel in den Kreislauf erhöht, bei einer Leistungsabnahme dagegen durch Entnahme von Arbeitsmittel gesenkt wird und ferner das Arbeitsmittel mindestens einmal nach einer Teilexpansion in mindestens einer Turbine wieder erhitzt wird.
  • Bei solchen Anlagen, in denen das Arbeitsmittel nach einer Teilexpansion ein zweites und allenfalls sogar noch weitere Male wieder erhitzt wird, werden im allgemeinen größere Druckverhältnisse angewendet als bei nur einmaliger Erhitzung des Arbeitsmittels. Es liegt dann auch der 'höchste im Kreislauf vorkommende Druck entsprechend höher. Damit sich bei Anwendung des erwähnten Regelungsverfahrens eine rasche Wirkung erzielen läßt, bietet es bekanntlich einen Vorteil, das bei Leistungsänderungen in den Kreislauf ein- bzw. aus demselben auszulassende Arbeitsmittel beim höchsten Druck des Kreislaufes ein- bzw. abzuführen. Da jedoch dieser Druck bei Wiedererhitzung des Arbeitsmittels nach Teilexpansion, wie erwähnt, im allgemeinen höher liegt als beim Arbeiten ohne Wiedererhitzung, so muß auch das bei Leistungszunahme in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel auf einen entsprechend höheren Druck gebracht werden. Dies bedingt das Vorsehen leistungsfähigerer, also mehr Energie verbrauchender und auch teurerer Hilfsverdichter für dieses Arbeitsmittel. Ferner sind stärker bemessene und daher ebenfalls teurere Speicher aufzustellen, falls das in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel einem Speidlier entnommen wird. Das Einführen -von Arbeitsmittel in den Hochdruckteil des Kreislaufes, das, vom Standpunkt der Regelung betrachtet, recht vorteilhaft ist, läßt somit wirtschaftlich zu wünschen übrig, wenn im Hochdruckteil des Kreislaufes ein verhältnismäßig hoher Druck iherrscht. Um nun in einem solchen Falle die Verhältnisse wirtschaftlich zu verbessern, wird gemäß vorliegender Erfindung das zur Leistungssteigerung in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel an einer Stelle in ,den Kreislauf eingelassen: die vor der letzten Expansionsstufe, aber so liegt; daß der Druck des einzuführenden Arbeitsmittels unter dem Anfangsdruck der Expansion liegt. Folglich lassen sich bei Anwendung dieses Verfahrens höhere Drücke für das Arbeitsmittel, das bei Belastungszunahmen in den Kreislauf einzuführen ist, vermeiden, was sich hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens vorteilhaft in bezug auf die Behälter zum Aufspeichern und den Hilfsverdichter zum Verdichten jenes Arbeitsmittels auswirkt.
  • In den Zeichnungen sind verschiedene -Ausführungsformen von Wärmekraftanlagen in vereinfachter Darstellungsweise veranschaulicht, an Hand welcher das Verfahren beispielsweise erläutert wird. Es zeigt Fig. i eine Wärmekraftanlage mit zwei nacheinandergeschalteten Turbinen, zwischen denen eine Wiedererhitzung des Kreislaufarbeitsmittels erfolgt und bei welcher das in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel an einer Stelle zwischen den zwei Turbinen eingelassen und vor dem Eintritt in den Kreislauf erhitzt wird, -Fig. 2 eine ähnliche Anlage, bei der das in .den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel durch Kreislaufarbeitsmittel erhitzt wird, das der letzten Stufe der Niederdruckturbine entströmt, Fig. 3 eine Anlage, bei der das in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel in eigenen Rohren, die in einem Wärmeaustausdher der Wärmekraftanlage angeordnet sind, erhitzt wird, Fig. 4. eine Ausführungsform, bei der das in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel in eigenen Rohren, die in einem zum Aufheizen des Kreislaufarbeitsmittels dienenden Erhitzer untergebucht sind; erhitzt wird, und Fig.5 eine Ausführungsform, bei der das zur Leistungssteigerung in denKreislauf einzuführende Arbeitsmittel im erhitzten Zustand in einem Speicher gespeichert wird.
  • In Fig. -i bezeichnet i einen Verdichter, dem ein zu verdichtendes Arbeitsmittel, z. B. Luft, durch eine Leitung 2, zuströmt. Das in .diesem Verdichter i auf einen höheren Druck gebrachte Arbeitsmittel gelangt durch eine Leitung 3 in einen Wärmeaustauscher q., wo es Wärme aufnimmt, und dann durch eine Leitung 5 in einen Erhitzer 6, in welchem demselben von äußen her Wärme zugeführt wird. Das auf diese Weise auf höhere Temperatur -gebrachte Arbeitsmittel 'strömt in einer Leitung 7 dem Hochdruckteil 8 einer zweigehäusigen Turbine zu, in welchem Teil es sich unter Leistungsabgabe an den Verdichter -i und beispielsweise auch an einen Generator .io entspannt, um hierauf durch eine Leitung @iii in einen zweiten Erhitzer 12 zu gelangen, wo es wieder erhitzt wird. Das so zum zweitenmal erhitzte Arbeitsmittel strömt dann durch eine Leitung 13 in den Niederdrudkteil9 der zweigehäusigen Turbine, wo es sich weiter entspannt, um hierauf durch eine Leitung i'4. in den <Wärmeaustauscher ,4 zu strömen. In letzterem gibt der entspannte, heiße Teil des Arbeitsmittels Wärme an den vom Verdichter r kommenden, verhältnismäßig kalten Teil des Arbeitsmittels ab, worauf der erstgenannte Teil durch eine Leitung,iS in einen Vorkü'hler 116 und aus diesem in die Saugleitung :2 .des Verdichters i gelangt, womit der Kreislauf der Anlage durchlaufen ist. Im weiteren bezeichnet ti7 ein Ventil, das den Abfluß von Arbeitsmittel aus der Kreislaufleitung 3 durch Leitungen i8 und tig nach einem Niederdruckspeicher 2Q beherrscht, und 21 bezeichnet ein Ventil, das den Zufluß von Arbeitsmittel aus einem Hochdruckspeicher i22 durch Leitungen123 und 2.a. nach der Kreislaufleitung n3 beherrscht. Die Ventile,i7 und 2i werden vom Fliehkraftpendel2,5 der Anlage aus mittelbar verstellt. Ein Hilfsverdichter 26 dient zum Fördern voll Arbeitsmittel aus dem Niederdruckspeicher 2o in den Hochdruckspeicher 22.
  • Bei der beschriebenen Wärmekraftanlage wird somit das bei einer Belastungszunahme aus dem Hochdruckspeicher 22 in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel an der Stelle 27 in den Kreislauf eingeführt. Diese Stelle liegt zwischen den zwei in Reihe geschalteten Turbinenteilen 8, 9, zwischen denen eine Wiedererhitzung des Kreislaufarbeitsmittels im Erhitzer i2 erfolgt, und somit vor der letzten Expansionsstufe. Der Druck des an der Stelle o17 in den Kreislauf einzuführenden Arbeitsmittels liegt unter dem Anfangsdruck der Expansion des in die Hochdruckturbine 8 gelangenden Arbeitsmittels.
  • Das an' der Stelle 2T in den Kreislauf cinzuführende Arbeitsmittel wird vor dem Eintritt in den Kreislauf noch in einem besonderen Hilfserhitzer 28 erhitzt. Diese Erhitzung kann zweckmäßig teilweise durch Wärme erfolgen, die wärmespeicherndes Material des Hilfsierhitzers 28 abgibt.
  • Wie in Fiä. 2 gezergt,. kann das bei einer Belastungszunahme der Anlage in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel aus einem Hochdruckspeicher 3o durch ein-- Leitung .3,1 über ein Ventil 32 und eine Leitung 33 erst an einer Stelle 34. in den Kreislauf eingeführt werden, nachdem es in einem Hilfserhitzer 36 durch das der Ni.ederdruckturbine 35 entströmende Arbeitsmittel vorerhitzt worden ist. Auch in diesem Falle liegt die Einführungsstelle 3q., bezogen auf den Kreislauf, zwischen der Hochdruckturbine 3.7 und. der Niederdruckturbine 35, und zwär vor dem Eintritt des Kreislaufarbeitsmittels in den zweiten Erhitzer 38.
  • Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der das aus einem Hochdruckspeicher 40 an der Stelle 4.2 in den Kreislauf einzulassende Arbeitsmittel in eigenen Rohren 43, die im Wärmeaustauscher 4.1. der Wärmekraftanlage angeordnet sind, vorerhitzt wird.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 4. wird das bei einer Belastungszunahme der Anlage aus einem Hochdruckspeicher 45 zu entnehmende und an der Stelle .t6 in den Kreislauf der Anlage einzulassende Arbeitsmittel einmal in einem von den Abgasen der beiden Erhitzer :47, 5o durchströmten Verbrennungsluftvorwärmer 48 vorerhitzt und alsdann in einer eigenen Rohrschlange 49, die in dem zum zweiten Aufheizen des Kreislaufarbeitsmittels dienenden Erhitzer5o untergebracht ist, weiter erhitzt.
  • Wie in Fig. 5 gezeigt, kann das aus einem Speicher 51 bei Belastungssteigerung an einer Stelle 52 in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel im erhitzten Zustand im Speicher p gespeichert werden. Zu diesem Zweck wird das bei einer Leistungsverminderung dem Kreislauf zu entnehmende Arbeitsmittel im erhitzten Zustand an einer Stelle 55, die zwischen dem ersten Erhitzer 53 der Anlage und der Hochdruckturbine 54 liegt, durch eine Leitung 5,6 über ein Ventil 57 und eine Leitung 58 in den Speicher 51 ausgelassen, wo es im erhitzten Zustand gespeichert wird.
  • Wie sich an Hand der Zeichnungen feststellen läßt, wird bei allen gezeigten Ausführungsformen das zur Leistungssteigerung in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel an einer Stelle in den Kreislauf eingelassen, die vor der letzten Expansionsstufe des Kreislaufarheitsmittels in den Turbinen. aber so liegt, daß der Druck des einzuführenden Arbeitsmittels bei allen Ausführungen unter dein Anfangsdruck der Expansion liegt.

Claims (12)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Leistungsregelung von Wärmekraftanlagen, in denen mindestens der größere Teil eines gasförmigen Arbeitsmittels einen Kreislauf beschreibt und bei einer Leistungssteigerung der Druckpegel im Kreislauf durch Einlassen von Arbeitsmittel in den Kreislauf erhöht, bei ,einer Leistungsabnahme dagegen durch Entnahme von Arbeitsmittel gesenkt wird und ferner das Arbeitsmittel mindestens einmal nach einer Teilexpansion in mindestens einer Turbine wieder erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Leistungssteigerung in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel an einer Stelle in den Kreislauf eingelassen wird, die vor der letzten Expansionsstufe, aber so liegt, daß der Druck des einzuführenden Arbeitsmittels unter dem Anfangsdruck der Expansion liegt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i zur Leistungsregelung von Wärmekraftanlagen mit zwei nacheinandergeschalteten Turbinen, zwischen denen eine Wiedererhitzung des Kreislaufarbeitsmittels erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Leistungssteigerung in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel an einer Stelle zwischen den zwei Turbinen eingelassen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch @i, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Leistungssteigerung in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel vor dem Eintritt in den Kreislauf erhitzt wird.
  4. 4.. Verfahren nach den Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des in den Kreislauf einzuführenden Arbeitsmittels in einem besonderen Hilfserhitzer durchgeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des in den Kreislauf einzuführenden Arbeitsmittels zum Teil durch Wärme erfolgt, die wärmespeicherndes Material des Hilfserhitzers abgibt.
  6. 6. Verfahren nach den Anspriichen i und 3, dadurch gekennzeichnet, :daß das in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel durch Kre.islaufarbeitsmittei erhitzt wird, das einer Turbinenstufe entströmt.
  7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen,i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel in eigenen Rohren, die in einem Wärmeaustauscher der Wärmekraftanlage angeordnet sind, erhitzt wird. B.
  8. Verfahren nach den Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel in eigenen Rohren, die in mindestens einem von zum Aufheizen des Kreislaufarbeitsmittels dienenden Erhitzern untergebracht sind, erhitzt wird. g.
  9. Verfahren nach den Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel in einem Verbrennungsluftvorwärmer für einen zur Aufheizung des Kreislaufarbeitsmittels dienenden Erhitzer vorerhitzt wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Leistungssteigerung in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel an einer Stelle eingelassen wird, die vor der Eintrittsstelle des Kreislaufarbeitsmittels in einen Zwischenerhitzer liegt. 1-i.
  11. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Leistungssteigerung in den Kreislauf einzuführende Arbeitsmittel im erhitzten Zustand in einem Speicher gespeichert wird.
  12. 12. Verfahren nach den Ansprüchen,i und i i, dadurch gekennzeichnet, daß das bei einer Leistungsverminderung dem Kreislauf zu ent-. nehmende Arbeitsmittel im erhitzten Zustand ausgelassen und in einen Speicher zur Abgabe von bei Leistungssteigerungen in den Kreislauf einzuführendem Arbeitsmittel übergeleitet wird, wo es im erhitzten Zustand gespeichert wird.
DEA13587A 1945-11-02 1951-06-30 Verfahren zur Leistungsregelung von Waermekraftanlagen Expired DE876625C (de)

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