CH226747A - Verfahren zur Erweiterung einer bestehenden Dampfanlage. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Erweiterung einer     bestellenden    Dampfanlage.    Die vorliegende     Erfindung    bezweckt;     be-          stehende    Dampfanlagen durch Zuschalten  einer Luft- oder     Gasturbinenanlage    zu     er-          weitern        zwecks    Erhöhung der Leistung und  des     Wirkungsgrades,    wobei mindestens ein  bestehender Kessel umgeändert wird. Es       sollen    hierdurch alte Dampfanlagen mög  lichst unter     Verwendung    der vorhandenen  Kessel     neuzeitlich    gestaltet werden.  



  Es sind Vorschläge gemacht worden,  Dampferzeuger zu bauen, in welche Luft  erhitzer eingebaut werden. Die erhitzte  Druckluft arbeitet in der     Luftturbine,    die  einen Verdichter oder auch noch     einen    Strom  erzeuger antreibt. Solche Vorschläge sind bis  heute nicht zur Ausführung     gekommen,    weil  die mögliche     Mehrleistung    durch die Luft  turbinenanlage nur ungefähr 15 % beträgt  und .daher für eine Neuanlage nicht     wirt-          sehaftlich    wird, obwohl eine     Verbesserung     des Wirkungsgrades vorhanden ist.  



  Es bestehen heute viel Dampfanlagen, die  mit den neuesten     Ausführungen    nicht     -mehr     Schritt halten können.     Anstatt        solche    alte    Anlagen durch     neuzeitliche    zu ersetzen.

       was     sehr kostspielig ist, wird gemäss vorliegen  der Erfindung die bestehende Dampfanlage  durch eine Luft-- oder     Gasturbinenanlage    er  gänzt, wobei die Verbrennungsgase eines  Dampfkessels nach Abgabe eines Teils ihrer  Wärme zur Dampferzeugung     mindestens     einen Teil ihrer Restwärme für die Er  hitzung von Luft oder Gas einer     Luft-        bezw.          Gasturbinenanlage    abgeben.  



  Der Luft- oder Gaserhitzer wird nach  bekannten Vorschlägen so     eingebaut,    dass die  Verbrennungsgase zuerst einen Teil ihrer  Wärme zur Dampferzeugung abgeben und  erst nachher an den Luft- oder Gaserhitzer.  Der     Luft-    oder Gaserhitzer     benötigt    Raum.  Je nach Grösse und     Bauart    der bestehenden       Dampfanlage    kann der Luft- oder Gas  erhitzer durch     Umänderung    in einen be  stehenden     Kessel    eingebaut, oder es kann ein  neuer Dampfkessel mit     Lufterhitzer    auf  gestellt werden.

   Die     Überhitzung    des im  Kessel mit Luft- oder Gaserhitzer     erzeugten          Dampfes    kann in einem     bestehenden    Kessel      erfolgen, zum Beispiel durch Vergrösserung  des bestehenden     Überhitzers    oder durch Ein  bau eines     Zusatzüberhitzers.    Um Raum zu  schaffen für den Luft- oder Gaserhitzer oder  den grösseren     Dampfüberhitzer,    können     Xn-          derungen    in den bestehenden     Kesseln    (zum  Beispiel am Rost,     Speisewasservorwärmer          usw.)    vorgenommen werden.

   Der     Speise-          wasservorwärmer    kann zum Beispiel aus  gebaut werden; die     Speisewasservorwärinung     erfolgt dann im Kessel durch     Anzapfdampf          usw.    Die Abluft der Turbinenanlage dient  vorteilhaft als Verbrennungsluft, zum Bei  spiel aller     zusammenbeschlossener    Kessel.

    Die Verbrennungsluft tritt dadurch mit  höherer Temperatur ein, so dass in den alten       'Kesseln    grössere Dampf- und     >J\berhitzer-          leistungen    erzielt werden können und da  durch den Erfordernissen der zugeschalteten  Luft- oder     Gasturbinenanlage    entgegenge  kommen wird, indem zum Beispiel die Ver  grösserung des     Dampfüberhitzers    bar nicht  oder nur teilweise nötig wird.  



  Auf diese Weise können bestehende  Dampfanlagen durch eine Luft- oder Gas  turbinsnanlage ergänzt und die Leistung  und der Wirkungsgrad erhöht werden bei       relativ        kleinem    Kostenaufwand und Raum  bedarf.  



  Die Zeichnungen zeigen schematisch Aus  führungsbeispiele des Erfindungsgegenstan  des.     Fig.    1 zeigt den Lufterhitzer, über  einem Dampfkessel eingebaut, und die     Luft-          turbinenanla.ge.    1 bedeutet den Dampfkessel,  2 eine Pumpe, welche das Speisewasser dein  Kessel 1 zuführt, 3 ist der Rost, auf dem bei  spielsweise Kohle verbrannt wird. 4     bedeu-          tet    den Lufterhitzer; in diesem wird Druck  luft durch die Verbrennungsgase, die ihre       Hochtemperaturwärme    bereits zur Verdamp  fung des Wassers an den     Dampfkessel    1 ab  gegeben haben, erhitzt.

   Die Verbrennungs  gase geben ihre     Restwärme    an den     Luft-          vorwärmer    5 ab. Die     Luftturbinenanlage    be  steht aus der Luftturbine 6, die einen     Ver-          diehter    7 und einen elektrischen Stromerzeu  ger 8 antreibt. Die     Frischluft    wird vom Ver  dichter 7 angesogen und auf Druck (zum         Beispiel    4     ata)    gebracht; hierauf strömt die  Druckluft. durch den     Vorwärmer    5 und den  Erhitzer 4 zur Turbine 6. Die Abluft der  Turbine 6 strömt durch eine Leitung 9 als  Verbrennungsluft     unmittelbar    zum Rost B.

    Der im     Dampfkeseel    1     erzeugte    Dampf wird  durch die     Leitung        1(1    mindestens einem     be-          stehen-den    Kessel     zugeleitet.     



       Fig.    2 zeigt einen bestehenden     Kessel     üblicher Bauart mit     Dampfkraftanlage.    1 be  deutet den Dampfkessel, 2 die Pumpe, welche  das     Speisewasser    durch eine Leitung 13  einem     Speisewas@servorwärmer    24 und hierauf  dem Dampfkessel 1 zudrückt. Auf dem     Rost     3 wird zum     Beispiel    Kohle verbrannt.

   Die       Verbrennungsgage    geben ihre     Hochtempera-          turwärme    an den Dampfkessel 1 ab, durch  strömen dann einen     Überhitzer    26, den       Speisewasservorwärmer    24, hierauf einen       Luftvorwäriner    5, und gelangen durch das  Kamin 19 ins Freie. Ein Gebläse 7 drückt  die     Verbrennung^luft    durch den     Vorwärmer     5 und eine Leitung 18 zum Rost. 3. Der über  hitzte Dampf strömt durch eine Leitung 11  der     Dampfturbine    6 zu, die einen Strom  erzeuger 8 antreibt. Der entspannte Dampf  wird in einem Kondensator 14 kondensiert.  



  Es kann nun der Dampfkessel mit dem       Lufterhitzer    nach     Fig.    1 mit einer solchen  bekannten Dampfanlage nach     Fig.    2 ver  bunden werden, wie in     Fig.    3 gezeigt ist. Die  rechte Seite der     Fig.    3 entspricht der (neuen  Kesselanlage nach     Fig.        1,,die    linke Seite der  (alten) Kesselanlage nach     Fig.    2.

   Der Dampf  des Kessels 1' wird     dein        sehon    vorhandenen  Dampfkessel 1 zugeführt     und    dort     überhitzt.     Um die     Wärine    für die Dampfüberhitzung       a.ufzubiingen,    ist. der     Vorwärmer    24     (Fig.    2)       a.usgeLaut    und der     t        berhitzer    26 vergrössert.

    Um das     Speisewasser    des alten Kessels     ge-          nügend    vorzuwärmen, sind die     Wasserseiten     beider 'Kessel durch eine Leitung 15 mit  einander verbunden. Die Speisepumpe 2 för  dert zu     beiden    Kesseln. Der     Luftvorwärmer     5 der alten     Anlab@.#    kann beibehalten  -erden.  



  Die     Luftturbinenanlage    unterscheidet  sieh von derjenigen in     Fig.    1 .dadurch, dass  zum Beispiel     die    Luft in einem gesehlosse-           nen    Kreislauf geführt     wird.    Dadurch     kann     der     Arbeitsdruck    auf ein Mehrfaches     gestei-          gert    und die Volumen entsprechend verklei  nert     bezw.    es kann bei gleichem Volumen     die     Leistung auf ein Mehrfaches     gesteigert    wer  den.

   Die     Verbrennungsgase    durchströmen  nach Abgabe der     Hochtemperaturwärme    an  den Dampfkessel 1' den Lufterhitzer 4 und  den     Luftvorwärmer    5. Die Druckluft (Druck  ges) wird von einem Verdichter 17 .durch  einen     Austauscher    19 zum     Lufterhitzer    4 und  hierauf zu     einer    Luftturbine 16 gedrückt.  Letztere treibt den Verdichter 17 und eine       Nutzleistungomaschine    18 an.

   Die Abluft aus  der Turbine gibt einen Teil ihrer     Restwärme     im     Austauscher    19 an die     aus,dem        Verdichter     17 strömende Luft ab und wird vor Wieder  eintritt     in    den     Verdichter    im einen     Aus-          tauscher    20 weiter gekühlt. Ein     Gebläse    21  drückt Frischluft durch den     Austauscher    20  zu den     Luftvorwärmern    5 und nachher als       erwärmte    Verbrennungsluft zu den Rosten  3 und 3'. Die     Austauscher    5 und 19 können  auch vertauscht werden.

   In einem solchen  geschlossenen Kreislauf     könnte    die Luft auch  durch ein Gas ersetzt werden.  



       Wendet    man nicht den geschlossenen  Kreislauf an, so kann, damit die     Luftturbi-          nenanlage    auch bei     Teillast    günstig     arbeitet,     die Luftturbine in zwei Teile getrennt wer  den, nämlich in eine     Nutzleistungs-    und in  eine     Verdichterturbine.    Bei     letzterer        sinkt    die  Drehzahl mit abnehmender     Belastung.     



  Die     NutzleisItungsmaschinen    der beiden  Anlagen könnten auch miteinander gekuppelt  sein.     Statt    den Kessel mit dem     Lufterhitzer     neu aufzustellen, kann auch eine bereits vor  handene Kesselanlage     umgeändert    werden ge  mäss     Fig.    1, so     :dass    überhaupt kein neuer  Kessel     aufgestellt    werden muss.  



  Die Erfindung ermöglicht     ferner,    dass die  Luft-     bezw.        Gasturbinenanlage    relativ     rasseh     in Betrieb     gesetzt    werden kann, und dass für  diesen Teil kein Kühlwasser     mit,den    teueren       Kühlwasse:ranlagen    benötigt wird. Dieser         Vorteil    wirkt sich besonders aus für     Betriebe,     wo Dampf zu     Heiz-    und Kochzwecken ge  braucht wird.

   In solchen Fällen wird es  möglich,     zusätzliche    grosse Leistungen durch       Zuschalten    der     Luftturbinenanlage    (Gas  turbinenanlage) ohne     Kühlwaser    zu erzeu  gen bei relativ hohem Wirkungsgrad.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Erweiterung einer be stehenden Dampfanlage unter Umänderung mindestens eines Kessels, dadurch gekenn zeichnet, dass sie durch eine Luft- oder Gas- turbinenanlage ergänzt wird, wobei die Ver brennungsgase eines Dampfkessels nach Ab gabe eines Teils ihrer Wärme zur Dampf- erzeugung mindestens einen Teil ihrer Rest wärme für,

   die Erhitzung von Luft oder Gas einer Luft- bezw. Gasturbinenanlage ab geben. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentansprueh, da- .durch; gekennzeichnet, dass der Luft- oder Gaserhitzer in einen bestehenden Kessel ein gebaut wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der im Dampf kessel erzeugte Dampf zwecks Überhitzpng einem bestehenden Kessel zugeführt wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, d:ass der Wasserraum ,des Dampfkessels mit Luft- oder Gaserhitzer an den Wasserraum mindestens eines be stehenden Kessels angeschlossen wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch, unter Verwendung einer Luftturbinenanlage, da durch gekennzeichnet, :dass die Abluft der Luftturbinenanlage als Verbrennungsluft mindestens einzelner Kessel verwendet wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, @dass,der Speisewaeser- vorwärmer mindestens eines bestehenden Kessels wenigstens teilweise ausgebaut wird.