Verfahren und Einrichtung zur Temperaturregelung rauchgasbeheizten, zwischenüberhitzten Dampfes in einer Dampferzeugungs- und Dampfverbrauchsanlage. Die Erfindung bezieht sieh auf ein Ver fahren zur Temperaturregelung rauchgasbe- heizten, zwischenüberhitzten Dampfes in einer Dampferzeugungs- und Dampfverbrauehsan- lage, in welcher mindestens ein Teil des Dampfes zwischen hintereinandergeschalteten Verbrauchsstellen wieder überhitzt wird und zwecks Temperaturregelung des zwischenüber hitzten Dampfes eine Kühlung stattfindet.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung in einem Wärmeaustauscher erfolgt, welchen der zu kühlende Dampf und das Kühlmittel getrennt durchströmen, und dass das Kühlmittel nach der Wärmeaufnahme mindestens teilweise zur Erzeugung der ersten Verbrauchsstelle zuzuführenden Dampfes mit herangezogen wird.
Es ist bekannt, zum Zwecke der Tempera turregelung ranchgasbeheizten, zwischenüber hitzten Dampfes in denselben Kondensat ein zuspritzen. Dieses kühlt den von einer ersten Verbrauchsstelle kommenden, zwischenüber hitzten Dampf ab, verdampft dabei und strömt zusammen mit dem 7wisehenüberhitz- ten Dampf zu einer zweiten Verbrauchsstelle.
Diese Temperaturregelungsart hat den Nach teil, dass sich die Dampfmenge an der zweiten Verbrauchsstelle gegenüber der Frischdampf menge vergrössert, so dass sich die vom Frisch dampf an der ersten Verbrauchsstelle ge leistete Arbeit im Verhältnis zur gesamten vom Dampf geleisteten Arbeit verringert und daher der spezifische Wärmeverbrauch der Anlage grösser wird, das heisst die Anlage arbeitet mit schlechterem Wirkungsgrad.
Es ist. auch bekannt, die Temperatur des rauchgasbeheizten, zwischenüberhitzten Dampfes derart zu regulieren, dass man ent weder die Rauchgase vor dem Eintritt in den Zwisehenüberhitzer kühlt oder einen Teil der Rauchgase um den Zwisehenüberhitzer her umführt. In beiden Fällen kann dadurch die von den Rauchgasen an den Zwisehenüber- hitzer abgegebene Wärme auf den Sollwert ge bracht werden. Dabei weist aber das Regulier system eine grosse Trägheit auf und ist stark abhängig von den Änderungen in der Brenn stoffqualität und von den oft schwer vermeid baren Unregelmässigkeiten in der Brennstoff zufuhr.
Zudem bedingt. diese Regulierungsart eine grössere Heizfläche des Kessels und um fangreiche, im Rauchgas hoher Temperatur angeordnete Reguliereinrichtungen. Der Kes sel wird somit teurer und seine Betriebssicher heit oft ungenügend.
In einer Anlage, bei welcher das Verfahren gemäss der Erfindung angewendet wird, kann ohne Beeinträchtigung der Betr iebssieherheit mit verhältnismässig einfachen Mitteln die Temperatur des zwischenüberhitzten Dampfes bei bestem Wirkungsgrad der Anlage geregelt werden.
Vorzugsweise wird das Kühlmittel nach der Wärmeaufnahme dem Dampferzeuger zu geleitet, wo es zusammen mit der ersten Ver- brauchsstelle zuzuführendem Dampf überhitzt wird. Es empfiehlt sich dabei, das Kühlmittel bereits durch die Kühlwärme in dem als Küh ler dienenden Wärmeaustauscher in überhitz ten Dampf zu verwandeln und diesen dem Überhitzer des Dampferzeugers zuzuführen, wo sich das verdampfte Kühlmittel mit dein vom Dampferzeuger produzierten Frisch dampf vereinigt.
Hierbei kann das ver dampfte Kühlmittel entweder vor dem Über- hitzer oder zwischen zwei hintereinanderge- schalteten Überhitzerflächen in den Dampf erzeuger eingeführt werden. Das verdampfte Kühlmittel könnte aber auch direkt in die den Dampferzeuger mit der ersten Verbrauchs stelle verbindende Frisehdampfleitung einge führt werden, da bei der geringen Menge des Kühlmittels, verglichen mit dem Frischdampf, dessen Temperatur praktisch durch die Kühlmittelbeimischung unbeeinflusst bleiben würde.
Der ganze zwisehenzuüberhitzende Dampf kann gekühlt werden, so dass der Kühler von der gleichen Dampfmenge durchströmt wäre wie der Zwisehenüberhitzer. Es kann aber auch von dem zwisehenzuüberhitzenden Dampf ein Teil abgezweigt und durch den Kühler geleitet werden, während der Rest direkt durch den Zwischenüberhitzer strömen würde und die beiden Teile nach Austritt aus dem Zwisehenüberhitzer bzw. nach Austritt aus dem Kühler wieder vereinigt. würden.
Als Kühlmittel kann entweder eine vor dem Dampferzeuger abgezweigte Teilmenge des Speisewassers oder eine bereits im Dampf erzeuger vorgewärmte Teilmenge des Wassers benützt werden. Mit Hilfe eines Wasserab- scheiders könnte auch als Kühlmittel eine Teilmenge des Wassers aus dem Dampf erzeuger an einer Stelle abgezweigt werden, wo bereits eine teilweise Verdampfung stattge funden hat.
Die Menge des Kühlmittels kann entweder nur in Abhängigkeit von der Temperatur des zwischenüberhitzten Dampfes geregelt werden oder aber zusätzlich in Abhängigkeit von der Temperatur des zu überhitzenden Dampfes nach Austritt aus dem Kühler. Ferner kann die Kühlmittelmenge a,ueli in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur am Plustritt aus dem Kühler und der Dampftemperatur am Austritt aus dem Zwisehenüberhitzer ge regelt werden.
Die Erfindung bezieht sieh ferner auf eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens. Zu den Bestandteilen dieser Einrichtung ge hört ein Dampferzeuger, wenigstens zwei hintereinandergeschaltete Dampfverbrauells- stellen, mindestens ein Zwisehenüberhitzer, welchem Dampf zugeführt wird, der selion eine der Verbrauchsstellen passiert hat., und ein Kühler, in welchem dieser Dampf zur Regelung seiner Temperatur gekühlt wird.
Diese erfindungsgemässe Einrichtung ist da durch gekennzeichnet, dass der Kühler eine den zu kühlenden Dampf und das Kühlmittel -voneinander trennende Wärmeaustauselifläelie aufweist und dass mindestens ein Teil diese Kühlmittels nach der Wärmeaufnahme durch eine Leitung in den Weg des Arbeitsmittels zwischen der Speisewasserpumpe der Dampf- erzeugungsanlage und der ersten Verbrauelis- atelle eingeführt wird.
Mindestens eine der Danipfverbrauelis- stellen kann eine Dampfkraftmaschine sein, insbesondere eine Dampfturbine. Einzelne oder auch alle Dampfv erbrauehsstellen können Heiz- oder Koehzweeken dienen, zum Beispiel in der chemischen, Textil- oder Lebensmittel industrie.
Die Kühlmittelleitung kann als -Um- gehungsleitung mindestens eines Teils des Dampferzeugers so angeordnet sein, dass deren Strömungswiderstand kleiner als der Wider stand des umgangenen Teils des Dampferzeu gers wäre.
Dadurch liesse sieh die Strömung des Kühlmittels ohne besondere Förderpumpe nur durch das von der Speisewasserpumpe herrührende Druek-efälle zwischen den beidejt Enden der Kühlmittelleitun- aufreellterhal- ten. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass die Kühlwassermenge ungefähr propur- tional der Belastung des \Danipferzeugers ist.
Die das Kühlmittel führende Umgehungslei tung kann beispielsweise mit ihrem Einström ende an die Bconomiser-Heizfläehe und mit ihrem Ausströmende zwischen dem Ver dampfer und dem )V asserabscheider oder einer Kesseltrommel an den Dampferzeuger angeschlossen werden. In besondern Fällen kann auch das Kühlmittel durch eine eigene Pumpe gefördert werden.
Der Kühler kann im Strömungsweg des zii überhitzenden Dampfes vor oder nach dem Zwischenüberhitzer oder zwischen zwei Teilen der Zwischenüberhitzerflä.clie angeordnet wer den.
In der Zeiehnung sind Ausführungsbei spiele der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt, und zwar zeigt: Fig.1 eine Anlage mit einem Zwangs durchlaufkessel, zum Beispiel mit einem Ein rohrkessel, Fig. 2 einen Teil der Anlage nach Fig. 7 in perspektivischer Darstellung, Fig. 3 eine Anlage mit einem Naturumlauf kessel, zum.
Beispiel. mit einem Strahlungs kessel, und mit zweifacher Zwischenüber- hitzung, und Fig. 4 eine andere Anlage mit einem Zwangsdurchlaufkessel.
Nachfolgend wird auch das Verfahren nach der Erfindung beispielsweise erläutert. In Fig. 1 umfasst der Zwangsdurch- laufkessel den Economiser 1, den Ver dampfer *2, den Wasserabscheider 3, den Frischdanipfüberhitzer 1 und den zwei teiligen Zwisehenüberhitzer 5a Lind 5b.
Der Frisehdanipf strömt aus dem Frisehdampf- überhitzer 4 durch die Leitun,> 6 in den Hoeln- druckteil 7 der Dampfturbine.
Nach teilweiser Expansion in diesem Turbinenteil gelangt der Dampf durch die Leitung 8 in den ersten Teil 5cc des Zwischenüberhitzerslind von dort in den Kühler 9, welchen der Dampf, ohne sich mit denn durch die Kühlrohre 9a fliessenden Kühlmittel zii vermischen,
durehströmt. Iiu zweiten Teil 5b des Zwischenüberhitzers wird cler Dampf weiter überhitzt und der nunmehr geinügend zwisehenüberhitzte Dampf wird durch die Leitung 10 dem lIitteldruekteil 17. der Turbine zugeführt.
Nach Arbeitsleisttin @; im Mitteldruckteil 11 der Turbine strömt der Dampf durch die Leitung 12 in den zweifluti- gen Niederdruckteil 13 der Turbine und von dort in den Kondensator 11. Mit dem Nieder druckteil 13 der Turbine ist der Generator 15 gekuppelt. Der kondensierte Dampf wird durch die Kondensatpumpe 16 in die Vor wärmeranlage 17 gefördert und von dort durch die Speisewasserpumpe 18 wieder dem Economiser 1 des Kessels zugeführt.
Die Tem peratur des durch die Leitung 10 strömenden zwischenüberhitzten Dampfes wird durch Kühlung im Kühler 9 geregelt. Das Kühl mittel ist aus dem Kessel etwa bei einem Drit tel der Economiserfläche abgezapftes Wasser, welches durch die Leitung 19 über ein Regel ventil 20 in den Kühler 9 strömt, in diesem infolge der Wärmeaufnahme verdampft Lind, ohne sich mit dem zu kühlenden Dampf zu vermischen, durch die Leitung 21 dem Kessel zugeführt wird, und zwar in die Leitung 22, welche den Verdampfer 2 mit dein Wasser abscheider 3 verbindet.
Die Temperaturrege lung des zwisehenüberhitzten Dampfes erfolgt durch Veränderung der durch das Regelventil 20 strömenden Kühlwassermenge. Das Regel ventil 20 wird beeinflusst durch den Thermo staten 23, welcher an die Leitung 10 angesehlos- sen ist.
Ausserdem kann noch das Regelventil 20 beeinflusst werden durch den Thermostaten 21, welcher an die Leitung 25 angeschlossen ist, so dass die Menge des Kühlwassers ent weder nur in Abhängigkeit von der Tempera tur des zwisehenüberhitzten Dampfes oder aber zusätzlich in Abhängigkeit von der Tem peratur des im Zwischenüberhitzer zu über hitzenden Dampfes nach Austritt aus dein Kühler geregelt wird.
Fig. 2 zeigt näher die bauliche Anordnung des Zwischenüberhitzer s und des Kühlers der Anlage nach Fig. 1. Die beiden Teile 5a Lind 5 b des Zwischenüberhitzers sind in einem Seitenraum des Kessels der Wärmeeinwirkung der Rauchgase ausgesetzt, welche bereits einen Teil ihrer 'V#@'ärme an den Verdampfer und an den Frischdanipfiiberhitzer abgegeben haben.
Der Kühler 9 ist zwar im Strömungsweg des Dampfes zwischen den beiden Teilen 5a und 5b des Zwischen- überhitzers angeordnet, befindet sich aber im rauchgasfreien Raume ausserhalb der Kessel wandung. Ebenfalls ausserhalb der Kesselwan dung liegen zu beiden Seiten des Kühlers 9 die Verteilleitung <B>5e,</B> für .den zu überhitzenden Dampf und die Sammelleitung 5d für den überhitzten Dampf. Das Kühlröhrenbündel 9a wurde zwecks besserer Darstellung aus dem Kühler 9 herausgenommen und daneben ge zeichnet.
In Fig.3 umfasst der I\Taturumlaufkessel den Wanderrost 30, den Economiser 31, den Verdampfer 32, die Trommel 33, den zweitei ligen Frischdampfüberhitzer 34u, 34b und zwei Zwischenüberhitzer 35 und 36.
Der Frischdampf strömt nach Verlassen des Über- hitzers 34b durch die Leitung 37 in den Hoch druckteil 38 der Dampfturbine und nach teil weiser Expansion in der Turbine über den Kühler 39 in den Zwischenüberhitzer 35, wo der Dampf überhitzt wird, um dann durch die Leitung 40 dem Mitteldruckteil 41 der Tur bine zugeführt zu werden.
Nach teilweiser Expansion im Mitteldruekteil 41 der Turbine gelangt der Dampf durch die Leitung 42 in den Kühler 43, von dort in den Zwischenüber- hitzer 36 und weiter durch die Leitung 44 in den zweiflutigen Niederdruckteil 45 der Turbine, wo der Dampf schliesslich bis auf den Kondenserdi-ick expandiert. Mit dem Nieder druckteil 45 der Turbine ist der Generator 46 gekuppelt.
Der den Niederdruckteil 45 der Turbine durchströmende Dampf kondensiert im Kondenser 47, und das Kondensat wird durch die Kondensatpumpe 48 der Vor wärmeranlage 49 zugeleitet, von wo das Was ser durch die Speisewasserpumpe 50 dem Eco- nomiser 31 des Kessels zugeführt wird. Das im Economiser 31 vorgewärmte und eventuell bereits zum Teil verdampfte Wasser gelangt durch die Leitung 51 in die Trommel 33.
Eine Teilmenge des Speisewassers wird zwischen der Speisewasserpumpe 50 und dem Economi- ser 31 durch die Leitung 52 abgezapft und strömt über die Regelventile 53 und 54 in die Kühler 39 und 43, wo das Kühlwasser infolge der Wärmeaufnahme verdampft und ohne sich mit dem zu kühlenden Dampf zu vermischen durch die Leitung 55 zwischen die beiden hintereinandergeschalteten Teile 3.1a und 34b des Frisehdainpfüberhitzers eingeführt.
wird, so dass sieh das verdampfte Kühlwasser im zweiten Teil 34b des Frisehdampfüberhitzers mit dem Frischdampf vereinigt und durch die Leitung 37 der Hochdruckturbine 38 zu strömt. Die Temperatur der zwischenüber hitzten Dämpfe in den Leitungen 40 und 44 wird durch Veränderung der Kühlwasser mengen geregelt. Zu diesem Zweck beein flussen die an die Leitungen 40 und 44 an geschlossenen Thermostaten 56 und 57 die Regelventile 53 und 54 in Abhängigkeit von den Temperaturen der durch die Leitungen 40 und 44 strömenden zwischenüberhitzten Dämpfe.
Fig. 4 zeigt eine ähnliche Anlage wie Fig. 1, jedoch mit einteiligem Zwisehenüber- hitzer und daher anderer Kühlung des zwischenüberhitzten Dampfes. Das Speise wasser wird im Economiser 60 des Zwangs durchlaufkesselsvorgewärmt und anschliessend im Verdampfer 61 verdampft..
Der Dampf ge langt über den Wasserabseheider 62 in den Frischdanipfüberhitzer 63 und von dort als Frischdampf durch die Leitung 64 in den Hochdruckteil 65 der Dampfturbine. Nach teilweiser Expansion im Hoehd.ruekteil 65 der Turbine strömt der Dampf durch den Kühler 66, durch den Zwisehenüberhitze- 67 und durch die Leitung 68 in den Nieder druckteil 69 der Turbine, wo er bis auf den Kondenserdruek expandiert.
Das Kondensat aus dem Kondenser 70 wird über die Konden- satpumpe 71, die Voiivärmei-anlage 72 und die Speisewasserpumpe 73 durch die Leitung 74 in den Eeonomiser 60 des Kessels gefördert. Aus der Leitung 74 wird eine Teilmenge des Speisewassers durch die Leitung 75 abgezapft und ein Teil dieses Wassers über das Regel ventil 76 in den Kühler 66 < geleitet, während der Rest im By pass über das Regelventil 7 7 um den Kühler 66 herumgeführt wird und sich mit der durch den Kühler 66 strömendem Teilmenge in der Leitung 78 vereinigt.
Da durch kommt eine Abkühlung des durch den Kühler 66 strömenden und durch die Leitime 78 in den Wasserabscheider 62 gelangenden Kühlmittels zustande, so dass dessen Tempera tur nunmehr ungenügend ist, um die im Was serabscheider vorhandenen Wassertropfen zu verdampfen und damit. die im Abseheider be zweckte Ausscheidung der löslichen Bestand teile des Speisewassers zu gefährden. Die Temperaturregelung des zwischenüberhitzten Dampfes erfolgt durch Veränderung der durch die Regelventile 76 und 77 strömenden Kühlwassermengen.
Diese Regelventile werden beeinflusst durch die Thermostaten 79 und<B>80,</B> welche an die Leitungen 68 und 78 ange schlossen sind, so dass die Kühlwassermengen in Abhängigkeit von der Temperatur des zwi schenüberhitzten Dampfes und des erwärmten Kühlmittels geregelt werden.