CH251501A - Verfahren und Einrichtung zur Abwärmeverwertung. - Google Patents

Description

      Verfahren        und        Einrichtung        zur        Abwärmeverwertung.       In einer Reihe von     technischen    Anlagen  (Hütten,     Verbrennungsturbinen    oder Moto  ren u. a.) entstehen grosse Mengen von hei  ssen Gasen, deren Wärme     durch    einen Ab  wärmekessel verwertet werden     kann.    Solche       Ibwärmekessel        sind    jedoch wenig verbrei  tet, weil sie in den meisten Fällen im Ver  hältnis zu den Bau- und Betriebskosten     einen     zu kleinen Gewinn versprechen.

   Die     Arbeits=          verhältnisse        einer    Anlage zur     Abwärmever-          wertung    sind nämlich wesentlich schlechter  als die Verhältnisse bei     einer    normalen  Dampfkraftanlage, wie weiter unten näher       angeführt    ist.  



  Zum Vergleich und zur     Verdeutlichung     der     Vorteile    des erfindungsgemässen Verfah  rens ist in     Abb.1    der beiliegenden Zeich  nung der Temperaturverlauf in einer nor  malen Dampfkraftanlage dargestellt. Wie er  sichtlich, besteht der     kleinste    Temperatur  unterschied     zwischen    Rauchgasen und Was  ser     immer        zwischen    dem     Kaltwasser    und den  kalten     Rauchgasen        Eiwischen    den Punkten  1, 6), ohne Rücksicht darauf, ob man dabei  einen     niedrigen.    oder einen hohen Dampf  druck wählt.

   Eine normale Dampfkraft  anlage kann     demnach    sowohl mit einer nied  rigen Abgastemperatur als auch mit dem  günstigsten Dampfdruck, also mit einem  guten     Wirkungsgrad,    arbeiten.  



  In     Abb.    2 ist der Temperaturverlauf bei  einem     Abwärmekessel        bekannter    Ausfüh  rung veranschaulicht. Hier besteht der klein  ste     Temperaturunterschied    zwischen dem-    'Wasser und den Rauchgasen am Anfang der       Verdampfungsfläche        (zwischen    den Punkten  2 und 6).

   Der Temperaturunterschied zwi  schen dem     Kaltwasser    und den kalten Rauch  gasen (zwischen den Punkten 1 und 7) ist  hier wesentlich grösser als der erwähnte       kleinste        Temperaturunterschied    und bedeu  tend grösser als der entsprechende Unter  schied zwischen dem     Kaltwasser    und den  kalten Rauchgasen bei     einer    normalen  Dampfkraftanlage nach     Abb.    1.

   Das übliche  Verfahren zur     Abwärmeverwertung    weist  also einen schlechten Wirkungsgrad auf,       denn    die ins Freie abgeführten Abgase haben  eine zu hohe Temperatur, und     weil    es mit  Rücksicht auf den kleinsten Temperatur  unterschied am Anfange der     Verdampfungs-          fläche    nicht möglich ist, einen genügend  hohen Dampfdruck zu wählen, wie es zur  Erreichung     eines        günstigen    Dampfverbrau  ches der angeschlossenen Dampfturbine oder  Dampfmaschine nötig wäre.  



  Die erwähnten Nachteile werden durch       das        erfindungsgemässe    Verfahren zur Ab  wärmeverwertung vermieden, deren Tempera  turverlauf     beispielsweise    in     Abb.    3 der bei  liegenden Zeichnung dargestellt     ist.     



  Erfindungsgemäss     wird    bei diesem Ver  fahren     im        Abwärmekessel    der Dampf     nicht     bei einem Drucke, sondern bei zwei oder  mehreren verschiedenen Drücken (in     Abb.    3  sind drei     Druckstufen    eingezeichnet), also  bei zwei oder mehreren entsprechenden Siede  temperaturen erzeugt. Durch eine geeignete      Wahl des niedrigsten Druckes (bei Verwen  dung von     Kondensationsturbinen    auch unter  1 atü) ist es dann möglich, eine niedrige  Abgastemperatur zu erreichen.

   Der höchste  Druck, bei welchem die grösste Dampfmenge  erzeugt     wird,    kann dabei genügend hoch ge  wählt werden, um einen günstigen Dampf  verbrauch der angeschlossenen     Turbine    er  reichen zu können.  



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren mit  mehreren Druckstufen des erzeugten Damp  fes ermöglicht also eine viel vollkommenere       Wärmeverwertung    als     das    bisherige Verfah  ren mit nur     einer        Druckstufe.    Die     Vorteile     des     erfindungsgemässen        Verfahrens    sind desto  grösser, je höher die     Druckstufenzahl    ge  wählt wird.  



  Die     erfindungsgemässe    Einrichtung zur  Ausführung des Verfahrens besitzt einen       Abwärmekessel,    in welchem Dampf bei ver  schiedenen. Drücken erzeugt wird, und     eine          1Vlehrdruckdampfturbine,    welcher der bei  verschiedenen     Drücken        erzeugte    Dampf in  Stufen     zugeführt    wird, die     die    entsprechen  den Drücke aufweisen.  



  In     Dampfüberhitzern    kann entweder der  Dampf aller Druckstufen überhitzt werden,  wie in     Abb.3    veranschaulicht ist, oder es  kann aus den niedrigeren Druckstufen der  Saudampf     unmittelbar    in die Turbine ein  geführt werden.  



  Nach der zur Verfügung stehenden       Rauchgastemperatur    kann in dem Abwärme  kessel Wasserdampf oder der Dampf     eines,     andern geeigneten Stoffes erzeugt werden.  



  Bei     kleinen    Anlagen     wird    der Abwärme  kessel als eine einzige bauliche Einheit aus  geführt. Bei grossen Anlagen können die ein  zelnen     Kesseldruckstufen        als    selbständige  Einheiten ausgeführt werden.  



  Die     Leistungsregelung    der     angescUlos-          senen        Dampfturbine        kann    auf verschiedene  Weise erfolgen:  In     Anlagen,        in    denen man     beispielsweise     die Abwärme von     Gasturbinenabgasen    ver  wertet,     leistet    die     Gasturbine    den Hauptteil       (etwa    65 %)     und    die Dampfturbine den Res  der     Arbeit_       Wenn keine grossen Ansprüche an die  Geschwindigkeit des Regelvorganges im  Normalbetrieb gestellt werden (z.

   B. bei dem       Gasturbinenschiffsantrieb),    regelt man nur  die     Leistung    der Gasturbine, und die Dampf  turbine     wird    ohne Regelventile unmittelbar  an den     Kessel        angeschlossen.    Die Drücke in  den einzelnen Kesselteilen ändern sich in die  sem-Falle je nach der Belastung der Anlage.       In    den Dampfleitungen zur     Turbine    werden  nur     Schnellschlussventile    und am     Kessel     Sicherheitsventile angeordnet.  



  Werden grosse Ansprüche     an,    die Regel  geschwindigkeit gestellt (z. B.     beim    Antrieb  eines elektrischen Generators durch eine  Gasturbine), werden sowohl die     Leistung    der  Gasturbine als auch die Leistung der Dampf  turbine geregelt, und zwar entweder der  Einfachheit halber nur die Dampfmenge der  obersten Druckstufe, oder auch die Dampf  mengen der niedrigeren Druckstufen.

   Wenn  nur die Dampfmenge der obersten Druck  stufe geregelt wird, besteht bei plötzlichem  Schliessen des     Regelorganes    die Gefahr, dass  die niedrigeren     Druckstufen    des     Kessels    in  folge der Drucksenkung in der Turbine eine  zu grosse Dampfmenge liefern     und    dabei       übersieden    werden, so dass die     Turbine    durch  eine grosse, aus dem Kessel mitgerissene       Wassermenge    beschädigt werden könnte.

    Aus diesem Grunde werden die Schnell  schlussventile an der Turbine vorteilhafter  weise als     Diffueorventile    mit     annähernd          Schallgeschwindigkeit    im engsten Quer  schnitt ausgeführt; solche Ventile erlauben  keine bedeutende     Vergrösserung    der Dampf  menge.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE I. Verfahren zur Verwertung von Ab wärme, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abwärmekessel Dampf bei mehreren Drücken erzeugt wird. Il.

   Einrichtung zur Ausführung des Ver- fah@ens nach Patentanspruch I, dadurch ge- keanzeichnet, dass ein Abwärmekessel, in z ekliem der Dampf bei mehreren Drücken agmugt wird und eine 1Vlehrdruckdampf- tizrbine vorhanden sind,

   welcher der bei ver- echiedenen Drücken erzeugte Dampf bei ent sprechenden Druckstufen zugeführt wird. UNTERANSPRüCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampftur bine keine Leistungsregelung besitzt. 2. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungs- regelung der Dampfturbine nur durch Re gelung der Dampfmenge der obersten Druck stufe erfolgt. 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungs regelung der Dampfturbine durch die Rege lung der Dampfmenge sowohl der obersten Druckstufe als auch einer oder mehrerer der niedrigeren Druckstufen erfolgt.