Dampfanlage für stark schwankenden Verbrauch. Es sind bereits Dampfanlagen für stark schwankenden Verbrauch bekannt, bei denen die Belastungsschwankungen von den Kesseln dadurch festgehalten werden, dass die Grund belastung von ständig gespeisten Verbrauchs stellen aufgenommen wird und die Spitzen belastung von mit Unterbrechungen oder Schwankungen arbeitenden Verbrauchsstellen aus einem Wärmespeicher gespeist werden, der unter Einschaltung einer Vorrichtung zur Erzielung eines Druckabfalles Dampf vom Dampferzeuger erhält.
Derartige Einrichtun gen sind selbstverständlich für jene Anlagen, bei denen ein stark schwankender Verbrauch an Hochspannungsdampf unvermeidlich ist, nicht bestimmt und für diese auch nicht ge eignet, trotz dem Niederdruckspeicher müssen die Kessel den Hiichstbedarf an Hochspan nungsdampf angepasst sein.
Aber auch in jenen Fällen, für welche die Anordnung eines Niederdruckdanipfspeichers geeignet ist, bat sie die Nachteile, dass für die Deckung des Spitzenbedarfes an Arbeitsleistung eine be sondere Niederdruckdampfmaschine vorgesehen werden muss und dass ferner die Verwertung des jeweils für den Betrieb der Hochdruck maschine überflüssigen Hochdruckdampfes keine vollkommen wirtschaftliche ist, weil dieser Dampf ohne Arbeitsverrichtung in Niederdruckdampf umgewandelt wird und dadurch seine Druckenergie verloren geht.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, bei Dampfanlagen mit erheblich schwanken dem Verbrauch an Hochspannungsdampf diese Schwankungen von den Kesseln fernzuhalten und den jeweils für den Betrieb der Hoch druchmaschineüberschüssigen Hochspan n ungs- dampf auf wirtschaftliche Weise zu verwer ten:
Die Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dass zur Aufnahme des überschüssigen Hochspannungsdampfes und zur Deckung des Spitzenbedarfes sowohl an Hochspannungs dampf als auch an Niederdruckdampf ein Hochspanniingsdampfspeicher vorgesehen ist, der aus einem von der Kesselfeuerung nicht beheizten Behälter besteht, dessen Dampf- und Wasserraum mit dem Dampf- und Was serraum des Dampfkessels verbunden,
sowie rnit Einrichtungen zur von dem Kessel unab hängigen Entnahme von Hochspannungsdampf versehen ist und der mit dem Kessel parallel auf die Hochdruckverbrauchsstellen, zum Bei spiel Hochdruckturbinen, arbeitet.
Die Zeichnungen veranschaulichen in sche matischer Darstellung vier Ausführungsbei spiele der Erfindung.
Die Dampfanlage nach der Fig. 1 umfart einen Kessel K beliebiger Bauart und einen nicht beheizten Behälter V. Bei dem darge stellten Ausführungsbeispiele bestehen der Dampfkessel K und der Behälter V aus je einem Ober- und Unterkessel o und ic, bezw. a. und b; die Wasser- und Dampfräume sind durch Leitungen c und e miteinander ver bunden, in welche je ein von Hand ags oder automatisch betätigtes Regelungs- oder Ab sperrorgan<I>d,</I> bezw. <I>f</I> eingebaut ist.
Das Speisewasser wird durch ein Rohr g, ein Drei- wegverrtil <I>k</I> und Leitungen<I>h; i</I> entweder gleichzeitig in den Kessel K und den Behäl ter V oder je nach Bedarf bloss in einen der beiden geleitet.
Der Behälter V ist ebenso wie der eigent liche Dampferzeuger K zur Entnahme von Dampf eingerichtet; die Entnahmeleitungen 1) und q führen den Dampf in Überhitzer oder Dampftrockner )1r, <I>1,</I> von denen Lei tungen r, <I>s</I> zur Verbrauchsstelle<I>T</I> für den Hochspannungsdampf, zum Beispiel zu einer Dampfturbine führen.
Durch die Verbindungsleitungen c, e wird in dem Kessel K und dem Behälter V der gleiche oder nahezu gleiche Druck erhalten und ein reger Wärmeaustausch zwischen den beiden erzielt: dieser kann noch dadurch wirksamer gestaltet werden, dass auch die Wasserräume der Oberkessel o und b mit einander verbunden werden.
Beim Normalbetrieb, welchem die wirt schaftliche Leistungsfähigkeit des eigentlichen Dampferzeugers K angepasst ist, strömt Dampf bloss aus dem Kessel K über die Leitungen 1), r zur Turbine<I>T.</I> Sinkt bei normalem Kesselbetrieb der Kraftbedarf und infolge dessen der Bedarf an Hochspannungsdampf, so strömt der überschüssige Hochspannungs- dampf aus dem Kessel K ;ohne Druckabfall durch die Leitung c in den Behälter V und wird in dem Wasser desselben aufgespeichert. Ist der Bedarf an Hochspannungsdampf grösser, als der Kessel K allein ohne Überlastung liefern kann, so wird dieser Mehrbedarf durch Nachverdampfung des Wassers aus dem Be hälter V gedeckt.
Der Behälter V, in welchem das Wasser nach einiger Zeit die Temperatur des Kes selwassers nahezu ganz erreicht, wirkt somit als Speicher für l1ochspannungsdampf und dient zur Deckung des Spitzenbedarfes an Hochspannungsdampf. Die Funktion als Hoch spannungsspeicher kann der Behälter V auch dann erfüllen, wenn das in ihm enthaltene Wasser die Temperatur des Kesselwassers erreicht hat, weil infolge der Zuleitung von Frischwasser in den Speicher V die Wärme des einströmenden Dampfes zur Erhitzung des Frischwassers auf die Kesseltemperatur verbraucht wird. Bei dieser Wirkungsweise der Anlage kann durch Schliessen des Ven tils d im Kessel K die günstigste Spiegel höhe, im Speicher V dagegen ein höheres Niveau erhalten werden.
Tritt bei übernormalem Bedarf an Hoch spannungsdampf der Speicher V als Dampf erzeuger in Wirkung, so sinkt die Wasser temperatur in dem Behälter V rascher als im Kessel K, weil dem Speicher in dieser Zeitperiode keine Wärrne zugeführt wird und die Verdampfungswä rme aus dem Wasser des Hochspannungsspeichers V entnommen -werden muss. Zufolge dieses Sinkens der Wassertemperatur im Behälter V ist dieser besonders fähig, bei einer darauffolgenden Periode des unternormalen Dampfbedarfes den überschüssigen Hochspannungsdampf auf zuspeichern.
Die Schwankungen des Hoch spannungsbedarfes beeinflussen daher die Temperatur des Kesselwassers nicht und der Kessel kann sogleich nach einer Periode des überdurehschnittlichen Dampfbedarfes Hoch spannungsdampf von normaler Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt liefern.
Für die Periode des überdurchschnittlichen Dampfbedarfes wirkt somit der Behälter V wie ein zweiter selbständiger Dampferzeuger; die Anpassung der ganzen Dampferzeugungs- anlage an den erhöhten Dampfbedarf erfolgt somit augenblicklich, als ob ein zweiterDampf- kessel zugeschaltet würde. Dem Umstand, dass der Speicher V nur Sattdampf oder nas sen Dampf liefern kann, wird dadurch Rech nung getragen, dass in die Entnahirieleitung q ein Überhitzer in eingeschaltet eingeschaltet wird.
Der Hochspannungsspeicher V gewährt ferner den Vorteil, dass auch der Bedarf an Niederdruckdampf, insbesondere der Spitzen bedarf an solchem auf wirtschaftliche Weise gedeckt werden kann, ohne dass besondere Niederdruckspeicher notwendig sind. Der überschüssige, im Hochspannungsspeicher V aufgespeicherte Kesseldampf wird über die Turbine T an die Verbrauchsstellen für Nie derdruckdampf abgegeben. Sowohl die Zu fuhr des Hochspannungsdampfes, als auch insbesondere die Entnahme können hierbei, wie durch die Pfeile x und y angedeutet ist, an beliebigen Stufen der Turbine erfolgen. Auf diese Weise wird der Hochspannungs dampf durch Arbeitsverrichtung auf die je weils erforderliche Spannung herabgesetzt.
Das Prinzip, den Bedarf an Niederdruck dampf durch den Abdampf der Kraftmaschine oder durch Entnahme aus einer Niederdruck stufe der Turbine zu decken, ist bereits be kannt; da jedoch bei jenen Turbinenlagen, bei denen dieses Prinzip durchgeführt war, der Hochspannungsdampfspeicher fehlte, musste der überschüssige Hochspannungsdampf in einem Niederdruckspeicher gesammelt werden und konnte daher nicht auf die gleich wirt schaftliche Weise verwertet werden.
Die Leitungen g, lt, z und der Dreiweg hahn k (Fig. 1) zur voneinander unabhängi gen Versorgung des Dampfkessels g und des Behälters V mit Speisewasser wirkt, den jeweiligen Betriebsverhältnissen entsprechend, auf folgende Weise :
Bei vollem Gleichge wicht zwischen der Leistung des Kessels K und dem Dampfverbrauch wird das Frisch wasser nur in den Kessel geleitet und des gleichen, wenn der Behälter V intensiv als Dampferzeuger wirken soll; je nachdem da- gegen der Behälter V mehr oder weniger intensiv als Speicher wirken soll, wird das Frischwasser nur im Behälter V oder zugleich auch in den Kessel K geleitet; im ersteren Fall gelangt das Speisewasser über den' Be hälter V in den Kessel K.
Bei der Ausführungsform der Erfindung nach der Fig. 2 ist mehreren Kesseln g -ein einziger Behälter V zugeordnet; die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der mehrere Kessel K mit mehreren Behältern V kombi niert sind. In beiden Fällen sind die Behäl ter TV und die Kessel K in der gleichen Weise miteinander verbunden wie bei der Fig. 1 und sie können durch in den Verbin dungsleitungen angeordnete Ventile gegen seitig ab- und zugeschaltet werden.
Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist der von der Feuerung nicht geheizte Behälter V unterhalb des Kessels .K angeordnet.
Durch die Verbindung eines Hochspan nungsspeichers mit einem Kessel beliebiger Bauart, zum Beispiel einem Röhrenkessel, werden, ohne Preisgebung der Vorteile der betreffenden Kesseltype, die Vorteile eines Grosswasserraumkessels, für kürzere Zeit so gar die Vorteile zweier Dampfkessel erzielt, da der Behälter V als unabhängiger Dampf erzeuger wirken kann<B>-;
</B> ferner wird eine wirt schaftliche Ausnützung auch des überschüs sigen Kesseldampfes bei der Deckung des Spitzenbedarfs an Niederdruckdampf erreicht und die bekannten Niederdruckspeicher er spart, die selbstverständlich bei gleicher Lei stungsfähigkeit um ein Vielfaches grösser sein müssen als Hochspannungsdampfspeicher.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Belastungswechseln bei Dampfanlagen durch einen Speicher für das heisse Kesselwasser Rechnung zu tragen, in welchem in den Zeit räumen schwacher Belastung Speisewasser gesammelt und dieses bei stärkerer Belastung dem Kessel wieder zugeführt wird. Der Spei cher für das Kesselwasser besteht. aus einem Behälter, der mit dem Wasser- und Dampf raum durch je eine Rohrleitung verbunden ist. Je nach der Belastung wird das Speise wasser aus dem Kessel in den Speicher oder in der entgegengesetzten Richtung geleitet.
Die Verbindungsleitung zwischen den Dampf räumen hat hierbei bloss den Zweck, dass durch Schliessen derselben in der Zeit des ver@irigerten Dampfverbrauches in dem Speise wasserspeicher ein Unterdruck entstellt und infolgedessen das Kesselwasser in den Spei cher übertritt. Eine Aufspeicherung des über schüssigen Kesseldampfes kann daher schon aus diesem Grunde nicht erfolgen. Der Spei cher der bekannten Anlage ist aber auch weder zur Entnahme voll Dampf eingerichtet; noch mit einer Frischwasserzuführung ver sehen.
Infolgedessen kann der zusätzliche Behälter auch dann nicht zur Aufspeicherung voll überschüssigem Kesseldampf dienen, wenn die Verbindungsleitung der Dampfräume ent gegen dem Zwecke der Anlage offen gelassen wird. Da nämlich die Temperatur des im Speicher enthaltenen Wassers weder durch periodische Dampfentnahme, noch durch die Zufuhr von Frischwasser herabgesetzt wird, hat das Speicherwasser beständig oder all genähert beständig die Kesseltemperatur und kann überschüssigen Kesseldampf nicht auf nehmen.
Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Dampfanlage besteht auch darin, dass in den Zeiträumen schwacher Belastung durch die Fortleitung des heissen Kessel wassers und die Zuleitung voll frischem Speisewasser in den Kessel die Temperatur des Kesselwassers und dadurch auch die Be schaffenheit des aus diesem entnommenen Dampfes beeinflusst wird.
Dadurch, dass die Dampfentwicklung nur rin Kessel, nicht aber auch rin Speicher erfolgt, wird bei Spitzen belastung die Verdampfungswärme bloss dein Kesselwasser, jedoch nicht dem Speicher wasser entnommen, während gerade der um- gekehrte Vorgang angestrebt werden muss.
Schliesslich folgt die bekannte Dampfanlage den .Belastungswechseln nicht hinreichend rasch und gehorsam, da das heisse Wasser immer erst in den Kessel geleitet und ihm hier der hohe Betrag der Verdampfungswärme durch die Kesselfeuerung zugeführt werden muss.