Dampfanlage mit durch Überschussdampf aufgeladenem Wärmespeicher. Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfanlage mit einem durch Überschuss dampf aufgeladenen Wärmespeicher. Bei der Bemessung derartiger Speicher war man bis her an den Druck des anfallenden Über schussdampfes gebunden. Bei Gefällespei chern stand lediglich das Druckgefälle zwi schen dem Dampfdruck des überschüssigen Dampfes und dem Druck des für die Ver braucher benötigten Dampfes zur Ver fügung.
Dadurch ergibt sich häufig der Nachteil, dass sehr grosse Speicherbehälter notwendig sind, die eine Speicheranlage überhaupt un wirtschaftlich machen.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, dass der Ladedampf oder ein Teil des Ladedampfes vor Eintritt in den Wärme speicher durch eine Wärmepumpe auf einen höheren Druck gebracht wird.
Dadurch ist es beispielsweise möglich, die Speicherfähigkeit ohne Vergrösserung des Volumens zu verdoppeln, wobei die Kosten infolge der grösseren Wandstärke des Be hälters nur um etwa 30 % steigen.
In beiliegenden Fig. 1 bis 3 sind Aus führungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Nach Fig. 1 gibt der Kessel 1 Dampf an ein Netz 2 ab, in dem ein Druck von bei spielsweise 7 atü herrscht. An dieses Netz sind Verbraucher 3 und eine Gegendruck maschine 4 angeschlossen. Ausserdem kann Hochdruckdampf über eine mit Reduzierven- til 5 versehene Leitung 6 in das Nieder drucknetz 7 geleitet werden, aus dem ver schiedene Dampfverbraucher 8 und 9 ge speist werden. Im Niederdrucknetz herrscht zum Beispiel ein Druck von 3 atü.
An das Hochdrucknetz 2 ist ein Dampf kompressor 10 angeschlossen, der durch eine Gegendruckturbine 11 angetrieben wird. Der durch den Kompressor 10 verdichtete Dampf strömt durch Leitung 12 in den Speicher 13 und wird aus diesem durch Leitung 14 über Reduzierventil 15 an das Niederdrucknetz 7 abgegeben. Ausserdem kann, falls der Spei cherdruck genügend hoch ist, auch Dampf durch Leitung 16 dem Hochdrucknetz 2 zu geführt werden.
In der Leitung 12 ist ein Überströmven- til 17 und in der Dampfzufuhrleitung 18 zur Turbine 11 ein Überströmventil 19 ein geschaltet, die beide vom Druck in der Lei tung 2 derart gesteuert sind, dass bei einem Ansteigen des Druckes über 7 atü zuerst Ventil 17 und, wenn dieses vollgeöffnet ist, auch Ventil 19 geöffnet wird.
Ist Ventil 17 geöffnet und Ventil 19 ge schlossen, so strömt Überschussdampf durch den nicht in Betrieb befindlichen Zentri fugalkompressor 10 hindurch. Dies wird so lange der Fall sein, bis der Speicherdruck so hoch angestiegen ist, dass eine Dampfströ mung durch den Kompressor 10 nicht mehr möglich ist. Alsdann wird Ventil 19 geöff net und die Turbine 11 in Gang gesetzt, durch die der überschüssige Dampf aus der Leitung 2 mittels des Kompressors 10 kom primiert und in den Speicher gebracht wird.
Falls in der Dampfanlage erhöhter Dampf bedarf eintritt, indem beispielsweise für den Betrieb der Dampfmaschine 4 mehr Dampf benötigt wird, so sinkt der Druck in der Hauptdampfleitung 2 um einen kleinen Be trag, der ausreicht, um den Antrieb der Regelventile 19 und 17 zu betätigen. Es wird alsdann zuerst Ventil 19 geschlossen, so dass die Turbine 11 und der Kompressor 10 zum Stillstand kommen. Ventil 17 wird geschlossen, nachdem Ventil 19 in seine Schliessstellung gelangt ist. Die Ventile 19 und 17 werden also nacheinander geöffnet und nacheinander geschlossen.
In dem Ausführungsbeispiel ist das Speichervermögen zwischen 15 und 3 atü doppelt so gross wie das Speichervermögen zwischen 7 und 3 atü bei den bisher bekann ten Anlagen.
Fig. 2 zeigt eine andere Regelung der Speicherladung. Solange der Druck im Spei cher 24 niedriger ist als der Druck in der Hochdruckleitung 25, strömt der überschüs sige Dampf über Ventil 21 unmittelbar in den Speicher. Ist der Speicherdruck soweit angestiegen, dass das Druckgefälle zur Dampfströmung nicht mehr ausreicht, so öffnet Ventil 22 und setzt die Turbine zum Antrieb des Kompres- sors in Gang.
Hinter dem Überströmventil 21 ist ein Rückschlabo-ventil 23 angeordnet, -das ein Rückströmen des komprimierten Dampfes in die Hochdruckleitung verhindert.
In Fig. 3 ist ein Hochdrucknetz 32 und ein Niederdrucknetz 36 vorhanden, die beide durch die Leitung 34 miteinander verbunden sind. An das Niederdruckdampfnetz sind Abhitzekessel 37, 38 angeschlossen, die g ro Össere Dampfmengen erzeugen C als die Nie- derdruckverbraucher 39 aufnehmen können.
Der überschüssige -L\iederdruckdampf wird durch den Kompressor 40 verdichtet und in den Speicher 41 geleitet, aus dem der Dampf über Ventil 42 nach Bedarf an das Hoch drucknetz 32 abgegeben werden kann.
Das Ausführungsbeispiel entspricht einem Fall, bei dem sehr billiger elektrischer Strom zur Verfügung steht. Zum Antrieb des Kom pressors 40 ist daher ein Elektromotor 43 vorgesehen. Die Regelung der Anlage kann so ausgeführt werden, dass der Elektromotor in Abhängigkeit vom Druck in der Leitung 36 gesteuert -wird. Oder es kann auch ein Überströmventil in der vom Kompressor 40 zum Speicher 41 führenden Leitung angeord net werden.
Im Hochdrucknetz 32 kann zum Beispiel ein Druck von 8 atü und im Niederdrucknetz 36 ein Druck von 3 atü herrschen, während der Speicher 41 zum Beispiel bis auf 16 atü aufgeladen werden kann, so dass er sich nach dem Hochdrucknetz bis auf einen Druck von 8 atü entladen kann.
Die Erfindung kann auch für solche Speicheranlagen angewandt werden, in denen heisses Wasser zur Kesselspeisung oder für industrielle Zwecke aufgespeichert wird.
Steam system with heat accumulator charged by excess steam. The invention relates to a steam system with a heat accumulator charged by excess steam. Up to now, when dimensioning such storage facilities, one was bound to the pressure of the excess steam produced. In the case of gradient storage tanks, only the pressure gradient between the steam pressure of the excess steam and the pressure of the steam required for the consumer was available.
This often results in the disadvantage that very large storage tanks are necessary, which make a storage system uneconomical at all.
The invention avoids these disadvantages in that the charge steam or part of the charge steam is brought to a higher pressure by a heat pump before entering the heat storage.
This makes it possible, for example, to double the storage capacity without increasing the volume, the costs only increasing by about 30% due to the greater wall thickness of the container.
In the accompanying FIGS. 1 to 3 exemplary embodiments of the invention are described. According to Fig. 1, the boiler 1 emits steam to a network 2 in which there is a pressure of 7 atmospheres for example. Consumers 3 and a counterpressure machine 4 are connected to this network. In addition, high-pressure steam can be conducted via a line 6 provided with a reducing valve 5 into the low-pressure network 7, from which various steam consumers 8 and 9 are fed. In the low-pressure network, for example, there is a pressure of 3 atm.
A steam compressor 10, which is driven by a back pressure turbine 11, is connected to the high-pressure network 2. The steam compressed by the compressor 10 flows through line 12 into the reservoir 13 and is released from this through line 14 via a reducing valve 15 to the low-pressure network 7. In addition, if the storage pressure is sufficiently high, steam can also be fed through line 16 to the high-pressure network 2.
An overflow valve 17 is connected in line 12 and an overflow valve 19 in steam supply line 18 to turbine 11, both of which are controlled by the pressure in line 2 in such a way that when the pressure rises above 7 atmospheres, first valve 17 and when this is fully open, valve 19 is also opened.
If valve 17 is open and valve 19 is closed, excess steam flows through the centrifugal compressor 10 which is not in operation. This will be the case until the storage pressure has risen so high that a flow of steam through the compressor 10 is no longer possible. Then valve 19 is geöff net and the turbine 11 is set in motion, through which the excess steam from line 2 is compressed by means of the compressor 10 and is brought into the memory.
If there is a need for increased steam in the steam system, for example by requiring more steam to operate the steam engine 4, the pressure in the main steam line 2 drops by a small amount sufficient to actuate the drive of the control valves 19 and 17. Valve 19 is then closed first, so that turbine 11 and compressor 10 come to a standstill. Valve 17 is closed after valve 19 has reached its closed position. The valves 19 and 17 are therefore opened one after the other and closed one after the other.
In the exemplary embodiment, the storage capacity between 15 and 3 atu is twice as large as the storage capacity between 7 and 3 atu in the previously known systems.
Fig. 2 shows a different control of the storage charge. As long as the pressure in the memory 24 is lower than the pressure in the high pressure line 25, the excess steam flows through valve 21 directly into the memory. If the accumulator pressure has risen to such an extent that the pressure gradient for the steam flow is no longer sufficient, valve 22 opens and starts the turbine to drive the compressor.
A non-return valve 23 is arranged behind the overflow valve 21, which prevents the compressed steam from flowing back into the high-pressure line.
In FIG. 3 there is a high pressure network 32 and a low pressure network 36, both of which are connected to one another by the line 34. Waste heat boilers 37, 38 are connected to the low-pressure steam network, which generate larger amounts of steam than the low-pressure consumers 39 can accommodate.
The excess low-pressure steam is compressed by the compressor 40 and passed into the memory 41, from which the steam can be released via valve 42 to the high-pressure network 32 as required.
The embodiment corresponds to a case in which very cheap electric power is available. To drive the compressor 40, an electric motor 43 is therefore provided. The system can be regulated in such a way that the electric motor is controlled as a function of the pressure in the line 36. Or an overflow valve in the line leading from the compressor 40 to the memory 41 can also be net angeord.
In the high-pressure network 32, for example, a pressure of 8 atm and in the low-pressure network 36 a pressure of 3 atm, while the memory 41 can be charged to 16 atm, for example, so that after the high-pressure network it is down to a pressure of 8 atm can discharge.
The invention can also be used for storage systems in which hot water is stored for boiler feed or for industrial purposes.