-
Ladegruppe für Dampferzeuger mit Druckfeuerung Dampferzeuger mit Druckfeuerung
erhalten Brennstoff und Brennluft mit Drücken zur Brennkammer geliefert, die oft
mehrere Atmosphären betragen können. Der Verdichter bzw. dieLadegruppe benötigt
somit eine große Antriebsleistung. Sie wird meist von einer Gasturbine geliefert,
kann aber auch von einer anderen Antriebsmaschine aufgebracht werden. Die Regelung
der Druckfeuerung erfolgt im allgemeinen durch Veränderung des Ladedruckes. Sie
wird bei Turboverdichtern bekanntlich am einfachsten und wirtschaftlichsten dadurch
erzielt, daß man die Drehzahl des Verdichters verändert, die für jede Fördermenge
eine bestimmte, durch die Charakteristik des betreffenden Verdichters gegebene Höhe
hat. Wird die Belastung des Dampferzeugers geändert, so muß also auch die Drehzahl
der Ladegruppe geändert werden. Ist die Antriebsmaschine der Ladegruppe eine Gasturbine,
deren Treibgase die Heizgase selbst sind, so wird stets noch ein Hilfsmotor vorgesehen,
der in erster Linie zum Anlassen der Anlage, dann: aber auch zur Unterstützung der
Gasturbine während des regulären Betriebes und zum Einregeln auf die der Belastung
entsprechende Drehzahl der Ladegruppe dient.
-
In vielen Fällen ist dieser Hilfsmotor eine Dampfturbine, der aus
dem Dampferzeuger Frischdampf zugeführt wird. Sind die Belastungsschwankungen nur
mäßig, so wird der Dampferzeuger durch die Entnahme dieses Hilfsdampfes nur wenig
belastet. Es können aber auch plötzliche und dabei sehr große Belastungssteigerungen
vorkommen. Es muß dann die Ladegruppe rasch von kleiner auf große Drehzahl beschleunigt
werden. Ist dazu noch
der Brennstoff ein Gas, z. B:Hochofengas,
das ebenfalls viel Verdichtungsarbeit erfordert, so ist zur Beschleunigung der Gruppe
ein großer Arbeitsaufwand erforderlich, mit dem der Dampferzeuger nun gerade in
dem Augenblick belastet wird, in welchem er den erhöhten äußeren Dampfbedarf zu
decken hat. Diese doppelte Beanspruchung hat bei dem für druckgefeuerte Dampferzeuger
üblichen geringen Wasservorrat unerwünschte Drucksenkungen zur Folge, denen zu begegnen
Gegenstand der Erfindung ist.
-
Die Erfindung besteht darin, bei Ladeeinrichtungen zu Dampferzeugern
mit Druckfeuerung, die aus einer Antriebsmaschine, vornehmlich Gasturbine, einem
oder mehreren Verdichtern und einer Hilfsdampfturbine bestehen, die zur Beschleunigung
der Ladegruppe bei plötzlichen Belastungssteigerungen. des Dampferzeugers erforderliche,
kurzzeitige Mehrleistung nicht durch Frischdampf, sondern durch Dämpf aufzubringen,
den die Hilfsturbine aus einem Speicher entnimmt.
-
Fig. z zeigt in einer beispielsweisen Ausführung die äußere Ansicht
einer Ladeeinrichtung, und, zwar für einen druckgefeuerten Dampferzeuger, dessen
Heizmittel z. B. Hochofengas ist; Fig.2 stellt die Anordnung der beispielsweisen
Einrichtung schematisch und dieverwendetenApparate und die Regelungseinrichtung
der Hilfsturbine im Schnitt dar.
-
In Fig. r ist t die Gasturbine, die mit den Heizgasen des Dampferzeugers
betrieben wird, 2 ist der Brennluft-, 3 der Brenngas-(Hochofengas-)Verdichter. Die
Hilfsmaschine zum Anlassen, Regeln und zur Beschleunigung der Gruppe ist mit 4 bezeichnet.
5 ist eines .der Düsenventile, 6 das Gehäuse, in welchem der Drehzahlregler und
die Drehzahleinstellvorrichtung untergebracht sind. Einzelheiten dieser Teile gehen,
aus Fig. 2 hervor.
-
Fig. 2 zeigt den oberen Teil eines druckgefeuerten Dampferzeugers
in Außenansicht. Der Körper ro enthält die Brennkammer und die Verdampferrohre und
der Körper z z den Überhitzer. Durch den Einlaß 12 gelangt die vom Verdichter 2
gelieferte Brennluft, durch den Einlaß 13 das vom Verdichter 3 gelieferte Brenngas
in den Kessel, wobei der überhitzte Frischdampf den Kessel durch den Auslaß 14 verläßt.
15 ist der Speicher, dessen nähere Beschreibung sowie die Darstellung der zum Speicherbetrieb
erforderlichen Nebenteile sich erübrigt.
-
Nicht als Erfindungsgegenstand, aber zum Verständnis der $etriebsweise
von Ladeeinrichtungen zu Druckfeuerungen, die als Hilfsmotor eine Dampfturbine haben,
muß folgendes erwähnt werden.
-
Wie eingangs bereits bemerkt, werden Druckfeuerungen geregelt, indem
man den Ladedruck ändert bzw. indem man den Ladeverdichter mit veränderlicher Drehzahl
laufen läßt. Jeder Belastung muß eine ganz bestimmte Drehzahl entsprechen, wenn
die Anlage mit bestem Wirkungsgrad arbeiten soll. Diese Drehzahl werde als Solldrehzahl
bezeichnet. Zur Einstellung des Reglers auf die Solldrehzahl dient, bei Verwendung
von Drucköl zur Übertragung der Regelimpulse, eine Büchse 16, die durch den Hebel
17 verstellt wird. Die Steuerung erfolgt durch die Kulisse 18, deren Stellung
wiederum vom Kraftkolben z9 bestimmt wird.' Auf diesen Kraftkolben r9 wirkt einerseits
eine Feder 2o, andererseits der Öldruck, dessen Höhe durch den Druckregler 21 eingestellt
wird.
-
Den Ausgangspunkt der Regelung bildet im allgemeinen der Dampf druck.
Besteht Dampfmangel, so erniedrigt sich derDampfdruck, wird zu vielDampf erzeugt,.so
steigt der Druck an. Die Überprüfung .des Dampfdruckes besorgt der Druckregler 21,
der z. B. durch das Rohr 22 mit dem Frischdampfrohr 14 verbunden ist. Es wirkt der
Dampf, abgeschlossen durch den Faltenschlauch 23, auf den Kraftkolben 24 und dieser
auf das Drosselventil 25, das je nach seiner Stellung mehr oder weniger Drucköl
zum Kolben z9 strömen läßt. Um auf verschiedene Betriebsdrücke einstellen zu können,
ist der Federteller 26 meist mit einer durch Handrad 27 betätigbaren Einstellvorrichtung
ausgerüstet.
-
Innerhalb der Regelbüchse 16 spielt ein Kölbchen 28, das durch den
Geschwindigkeitsregler 29 in einer für jede Drehzahl bestimmten. Lage gehalten wird.
Stimmt diese Lage mit der Lage überein, die die Büchse 16 durch die Kulisse z8 ,erhielt,
d. h.. hat die Ladegruppe die der betreffenden Kesselbelastung entsprechende Drehzahl,
so bleiben die Düsenventile 5 durch den im Gleichgewicht befindlichen Öl- und Federdruck
festgehalten. Stimmt die Lage zwischen Büchse 16 und Kölbchen 28 jedoch nicht überein,
_ so kann durch die freigegebenen Bohrungen 3o mehr oder weniger Öl abströmen, so
daß sich der Steueröldruck ändert und die Ventile 5 der Reihe nach öffnen oder schließen.
-
Die Hilfsturbine ist vorteilhafterweise mit zwei verschiedenen Gruppen
von Ventilen versehen. Im regulären Betrieb erhält die Hilfsturbine über die Leitung
31 nur Frischdampf. Das entsprechende Ventil 5' bleibt stets mit der Frischdampfleitung
14 verbunden, es öffnet und schließt unter der Einwirkung von kleinen, durch das
Spielen des Reglers um die Solldrehzahl herbeigeführten Bewegungen. Steigt diese
Abweichung von der Solldrehzahl infolge plötzlicher Dampf drucksenkung aber stark
an, so öffnen infolge Erhöhung des Steuerdruckes die Ventile 5" und 5"' und lassen
erfindungsgemäß Speicherdampf zur Hilfsturbine, und zwar so lange, bis die Solldrehzahl
ganz oder nahezu erreicht ist.
-
Die Aufladung des Speichers erfolgt in den Zeitabschnitten, in denen
kein Dampfmangel herrscht und die Hilfsturbine mit dem durch das Ventil 5' gelieferten
Frischdampf allein auskommt. Um zu verhindern, daß während Dampfmangels, also in
der Zeit, in der Speicherdampf benötigt wird, und der Dampfdruck unterhalb des Solldruckes
liegt, Dampf vom Kessel in den Speicher abfließt, ist ein mit Kraftkolben 32 und
Feder 33 ausgerüstetes Ventil 34 vorgesehen, dessen Druckölzuleitung 35 sowohl mit
einem Druckregler 36 als auch mit dem Druckölsystem der Düsenventile 5 in Verbindung
steht. Von den Düsenventilen 5" und 5"' unterscheidet sich dieses Ventil 34 dadurch,
daß es entgegengesetzt
wie diese arbeitet. Es öffnet, wenn die
Düsenventile geschlossen sind, und. es schließt, wenn diese zu öffnen beginnen.
Die Verbindung mit den Düsenventilen 5 erfolgt über eine Blende 37. Ihre Bohrung
ist so bemessen, daß sich der zum Geschlossenhalten des Ventils 34 erforderliche
Öldruck bei einem Dampfdruck einstellt, der vom Solldruck einen wesentlich kleineren
Betrag abweicht als der Dampfdruck, der die vom Speicher gespeisten Ventile 5',
5" zum Öffnen bringt. Ist das Ventil 34 geöffnet, so kann der Speicher geladen werden.
Er wird so lange Dampf aufnehmen, bis der Speicherdruck den Frischdampfdruck erreicht
hat. Um bei Drucksenkungen im Kessel ein Rückwärtsströmen von Speicherdampf zu verhindern,
ist das Rückschlagventil38 eingebaut.
-
Das Steueröl wird von der Pumpe 39 geliefert. Ein Druckbegrenzungsventil
4o dient zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckes. Der Steueröldruck in den
einzelnen Kreisläufen wird durch die Drosselschrauben 41 eingeregelt.
-
Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf Dampferzeuger mit Druckfeuerung,
bei denen der Verdichter von einer Gasturbine angetrieben wird (Veloxkessel) ; Dampferzeuger
mit Druckfeuerung könnten in Fällen, wo es auf hohe Wirtschaftlichkeit nicht ankommt,
statt mit einer Gasturbine auch mit einer Dampfturbine angetrieben werden. Auch
hierbei ist die Befreiung des Dampferzeugers von zusätzlichem Dampfverbrauch im
Augenblick großer Belastungsstöße wichtig. An Stelle der Hilfsturbin°_ erhält» hier
die Ladegruppenantriebsturbine neben den Frischdampfventilen noch Zusatzventile
für den Speicherdampf.