DEM0019090MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 27. Juni 1953 Bekanntgemacht am 3. November 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung des Kondensates und des Wärmeinhaltes von Überschußdampf, wie solcher beispielsweise beim Anfahren und Abstellen von Dampfkraftanlagen auftritt. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Der heim Anfahren und Abstellen eines Kessels bekanntlich auftretende Überschußdampf wurde ursprünglich beispielsweise über ein Anfahrventil od. dgl. in die Atmosphäre abgeblasen. Abgesehen von dem Geräusch, das bei diesem Vorgang auftritt, sind die Verluste an Kondensat und Wärme empfindlich. Dies wirkt sich besonders bei Hochdruckkesseln großer Leistung aus, bei denen mit Abblasemengen in der Größenordnung von beispielsweise 30 bis 401 gerechnet werden muß.

Zur Behebung dieses Übelstandes hat man schon vorgeschlagen, den Überschußdampf in einem Kondensator niederzuschlagen. Man kann hierzu den Kondensator einer Kraftmaschine heranziehen. Durch die hohe Temperatur des Überschußdampfes kann jedoch dieser Kondensator, der nur ,für niedere Temperatur ausgelegt ist, gefährdet wenden. Außerdem sind beim Anschluß der Leitung für

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die Einführung des Überschußdampfcs in den Kondensator besondere Einrichtungen erforderlich, inn dk' Aufrechlerhaltung des Vakuums beim normalen Betrieb sicherzustellen. Aus diesen Gründen wird zum Niederschlagen an Stelle des Hauptkondensators meist ein besonderer Hilfskondensator verwendet, der in der Lage ist, auch Dampf mit höherer Temperatur niederzuschlagen. Beim Niederschlagen wird jedoch nur das Kondensat des Übcr-

sehußdamples zurückgewonnen, während die Wärme an das Kühlwasser abgegeben und dabei verloren wird. Außerdem hat die Anordnung eines besonderen I lilfskondensators noch einen weiteren Nachteil, der sich dadurch ergibt, daß besonders große Mengen an Oberschußdampf dann auftreten, wenn Störungen in der Kraftmaschine vorkommen, die eine plötzliche Lastabsenkung zur Folge haben. Soll auch in einem solchen Falle der Überschußdumpf niedergeschlagen werden, so muß die I IiIIs-

kondensation dauernd einsatzbereit sein, d.h. die Kondensationshilfsinaschiiien mit ihrem verhältnismäßig großen Krallbedarf müssen dauernd arbeiten. Kiue solche Betriebsweise ist unwirtschaftlich.
Gemäß der Erfindung wird daher ein Verfahren zur Rückgewinnung des Kondensates und des Wärnieinhaltes von (Jberschußdampf bei Dampfkraftanlagen unter Verwendung eines Wärmespeichers zur Speisewasservorwärmung vorgeschlagen, das die vorstellenden Unvollkoinmenheiten und Nachteile vermeidet. Das erfindungsgemäße Verfahren bestellt darin, daß der beim Anfahren und Abstellen anfallende Oberschußdampf ganz oder teilweise in einem oder mehreren Gefällespeichorn niedergeschlagen und unter Ausnutzung des Speicher-

Druekgelälles zur Vorwärmung des Speisewassers in einem Mischvorwärmer und Entgaser verwendet wird. Hei diesem Verfahren bleibt also nicht nur das Kondensat, sondern auch die Wärme des Überseluißdampfcs dem Kreislauf erhalten. Ein Gefälle-

speicher hat gegenüber einer Kondensation den Vorteil, ohne irgendwelche energieverbrauchenden Hilfseinrichtungen jederzeit einsatzbereit zu sein, so dafi auch Übersehußdampfinengen, wie sie bei plötzlichen Entlastungen der Kraftmaschine auf-

treten, aufgenommen werden können. Die durch

Aufladen des Speichers gesammelte Wärme wird nach der Erfindung im Kreislauf zur Vorwärmung

des Kesselspeisewassers wieder nutzbar gemacht.

Um die Abmessungen des Speichers und damit die Kosten möglichst klein zu halten, wird man die Spanne zwischen Lade- und Entladedruck möglichst hoch wählen, z. 1!. 25 und 1,5 ata. Man kann dadurch je cbm Wasser eine verhältnismäßig große Dampfinenge speichern. Der Speicher gibt

dann den Dampf an eine geeignete Vorwärmstufe ab. Hei großen Kesseln wird ein einziger Speicher zur Aufnahme des Überschußdampfes nicht genügen, es können dann zwei oder mehrere Speicher vorgesehen werden.

fio Eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß bei Vorhandensein mehrerer Kessel ein oder mehrere Gefällespeicher zum gemeinsamen Niederschlagen der Überschußdampfmenge aller Kessel verwendet werden. Diese Anordnung ist im Hinblick auf die Betriebs-Wirtschaftlichkeit der Anlage besonders vorteilhaft.

Die Erfindung läßt sich, sofern die sonstigen Umstände dies gestatten, auch bei Dampfkraftanlagen mit Zwischenüberhitzung zur Anwendung bringen und ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in diesem Falle darin, daß der Ladedruck des Speichers gleich dem Druck am Austritt des Zwischenüberhitzers gemacht wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß ein besonderes Drosselventil in der Verbindungsleitung zwischen Speicher und Zwischenüberhitzer nicht erforderlich ist, was bei Anlagen ohne Zwischenüberhitzung sich als notwendig erweist.

Es ist zwar bekannt, in einer Dampfa'nlage den Überschußdampf in einen Wärmespeicher cinzuileiten, der als Gleichdruckspeichcr arbeite:! und direkt in den Speisewasscrkrcislauf eingeschaltet ist. Dies hat aber den Nachteil, daß entsprechend dem Prinzip der Gleichdruckspcichcrung die Temperatur und damit der Druck im Speicher durch besondere Regeleinrichtungen konstant gehalten werden muß. Durch diese Regeleinrichtungen soll erreicht werden, daß stets eine der augenblicklichen Dampfmenge entsprechende Wassermenge dem Speicher zugeführt wird. Es können aber damit nicht schlagartig einsetzende große Überschußdampfmengen, wie solche beim Anfahren und insbesondere im Störungsfall auftreten, beherrscht werden; denn es ist praktisch nur schwer zu erreichen, daß im Augenblick des plötzlichen Anfalles einer großen Überschußdampfmenge auch eine entsprechende Speisewassermenge sofort bereitgestellt werden kann. Auch sind derartige Regeleinrichtungen mit großen Kosten verbunden. Im übrigen ist das Gleichdruckverfahren überhaupt nur bei niedrigen Drücken anwendbar.

Weiterhin ist ein Regelverfahren für Dampfkessel mit geringem Wasscrinhalt, insbesondere für Zwangsdurchlauf- oder Umlaufkessel mit Wärmespeicher bekannt, bei dem völlig abweichend vom der Erfindung lediglich das normale Ruths-Gcfällespeicherprinzip zur Anwendung kommt, indem der Entladedampf dem Turbinenkrcislauf zur weiteren Ausnutzung wieder zugeführt wird. Die zur Durchführung des Verfahrens benutzten Mittel lasscln erkennen, daß es an sich bekannt ist, zwecks g,cimeinsamen Niederschlagcns von Überschußdampf mehrere Speicher parallel zu schalten.

Schließlich ist es auch bekannt, den Überschußdampf ohne jede Speicherung im Speisewasserkreislauf niederzuschlagen. Dies hat aber eine schwankende Speisewassertemperatur zur Folge, was insbesondere im Großkesselbctricb untragbar ist.

Demgegenüber bestehen die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile darin, daß große Überschußdampfmengen, sowohl was den Kondensat- als auch den Wärmeinhalt anbelangt, zurückgewonnen werden können, ohne daß in der Spciscwasscrtemperatur Schwankungen auftreten. Bei der erfindungsgemäßen Anwendung und Schaltung eines oder mehrerer Gefällespeichcr wird der Entladcdampf

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des Speichers in den Entgaser eines Mischvorwärmers eingeleitet und zur Vorwärmung des Speisewassers benutzt. Da üblicherweise vor jeden Entgaser ein Regelventil geschaltet ist, das den Druck des Heizdampfes und damit auch die Temperatur des aufzuwärmenden Wassers konstant hält, wird automatisch durch den Entgaser die Einhaltung einer gleichbleibenden Temperatur erreicht, welche für die Erzielung günstiger Einspeiseverhältnisse

ίο in den Kessel erforderlich ist. Besondere Regeleinrichtungen zum Konstanthalten der Temperatur des Speisewassers sind daher nicht erforderlich und es können außerdem relativ große Druckuntersehiede zugelassen werden. Das Regelventil, welches ein Druckminderventil oder auch ein Temperaturregler sein kann, ist in üblicher Weise in die Dampfleitung zum Entgaser eingeschaltet; an diese Zuleitung wird die Entladeleitung des Gefällespei-chers angeschlossen. Der einzuhaltende Regeldruck wird also entsprechend -der im Entgaser gewünschten Temperatur eingestellt. Gegenüber einem Gleichdruckspeicher hat die erfindungsgemäße Gefällespeicherschaltuing noch den Vorteil, daß bei Einhaltung einer möglichst gleichmäßigen Temperatur der erforderliche Speicherinhalt und damit die Behältergröße beim Gefällespeicher wesentlich kleiner als bei einem Gleichdruckspieiicher ist.

Eine zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Anordnung ist beispielsweise im folgenden beschrieben und in der Zeichnung schematisch dargestellt.

In den Dampfkesseln 1 wird Dampf erzeugt, der in den Turbosätzen 2 unter Gewinnung elektrischer Energie entspannt wird. Der Dampf wird in dein Kondensatoren 3 niedergeschlagen und das Kondensat von den Pumpen 4 über Vakuum-Vorwärmer 5 den Mischvorwärmern und Entgasern 6 für die Speisewasserauifbereitung zugeführt. Das in der Vakuum-Vorwärmstufe anfallende Kondensat wird über Hilfskondensatpumpen 7 ebenfalls in die Mischvorwärmer 'und Entgaser 6 eingespeist. Die Mischvoirwärmer 6 sind mit Speisewasserbehältern 8 zusammengebaut, aus denen die Speisiepumpen 9 das Speisewasiser in die Kiessei 1 speisen. Hinter den Überhitzern i^a der Kessel 1 sind die voirgeschriebenien Sicherheitsventile 10 angeordnet; außerdem ist hinter den Überhitzern noch eine weitere Leitung abgezweigt, in der die Überströmventile 11 angeordnet sind. Diese Überströmventile sind so eingestellt, daß sie etwas unterhalb des Ansprechdruckes der Sicherheitsventile 10 öffnen. Ferner ist für die Überströmventile 11 eine Umgehungsleitung vorgesehen, in der Absperrorgane 12 angeordnet sind. Die von den Armaturen 11 und 12 abgehenden Leitungen werden vereinigt einem Gefällespeicher 13 als Ladeleitung zugeführt. In die von den Kesseln zum Speicher führenden Leitungen sind außerdem die Rückschlagklappen 15 eingebaut. Von den Speichern 13 führt die Entladeleitung 14 zu den Mischvorwärmern und Entgasern 6 für die Speisewasseraufbereitung. Vor den Entgasern ist in bekannter Weise das übliche Regelventil (in der Zeichnung nicht dargestellt) eingeschaltet, das ein Druckminderventil oder auch ein Temperaturregler sein kann. ■ '.

Die Wirkungsweise des erfmdungsgemäßen Verfahrens ist folgende: Beim Anfahren eines Kessels 1 nimmt die angeschlossene Kraftmaschine 2 zunächst keinen Dampf auf. Der anfallende Überschußdampf wird gemäß der Erfindung unter Umgehung des Überströmventils 11 bei geöffnetem Absperrorgan 12 dem Speicher 13 zugeführt und lädt diesen langsam auf. Durch die Rückschlagklappen 15 wird eine Fiehlleitung des Überschußdampfes¹ ausgeschloissen. Bei Inbetriebnahme der Turbine 2 wird das Absperrorgan 12 geschlossen, während das jeweils zugeordnete Überströmventil 11 einsatzbereit ist. ■ Dieses wird bei jedem unzulässigen Druckanstieg, wie er bei plötzlicher Entlastung der Turbine eintreten kann, öffnen und die Überschußdampfmengen dem Speicher 13 zuführen. Ist der 'Speicher 13 geladen, was durch die Anzeige des Speicher-Manometers festgestellt werden kann, so kann der Abdampf je nach den augenblicklichen Betriebsvierhältnissen dem einen oder anderen Mischvorwärmer und Entgaser 6 zugeführt und damit zur Vorwärmung des Speisewassers nützlich verwendet werden. Die Zuteilung des Abdampfes auf die Mischvorwärmer 6 erfolgt in an sich bekannter Weise durch Handsteuerung. g₀

In vorstehendem. Beispiel ist die Dampfkraftanlage vereinfacht dargestellt. Es wurden nur die Teile im Schema berücksichtigt, die zur Erläuterung des Erfindungsgedankens er forderlich sind.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Rückgewinnung des Kondensates und des Wärmeinhaltes von Überschußdampf bei Dampfkraftanlagen unter Verwendung eines Wärmespeichers zur Speisewasservorwärmung, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Anfahren und Abstellen anfallende Überschußdampf ganz oder teilweise in einem oder mehreren Gefällespeichern niedergeschlagen und 'unter Ausnutzung des Speicher-Druckgefälles zur Vorwärmung des Speisewassers in einem Mischvorwärmer und Entgaser ausgenutzt wird. u₀

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer Kessel ein oder mehrere Gefällespeicheir zum gemeinsamem Niederschlagen der Übersichußdampfmenge aller Kessel verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Dampfkraftanlagen mit Zwischenüberhitzung der Ladedruck des oder der Speicher gleich dem Druck am Awstritt des Zwischenüberhitzers gemacht wird.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen oder mehrere zu einem oder mehreren Dampfkesseln (1) parallel geschaltete Gefällespeicher (13), deoen jeweils der beim Anfahren und/oder Abstellen der Kessel (1)

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fin fallende Überschuiidampf über geeignete Armaturen, wie beispielsweise Überströmventile (11), Absperrorgan« (12), Rückschlagklappen (15), zugeführt wird, und aus denen jeweils über eine oder mehrere Entladeleitungen (14) Abdampf an einen oder mehrere zur Dampfkesselanlage gehörige Mischvorwärmcr (6) abgegeben wird.

Angezogene Druckschriftan:

Deutsche Patentschriften Nr. 569060, 377344, 265, 687 312.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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