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Dampfanlage mit schwankender Belastung und Ausgleich durch Speicher
Bei Dampfanlagen mit unregelmäßigem Dampfverbrauch können die Schwankungen dadurch
ausgeglichen werden, daß mit dem Dampfüberschuß heißes Wasser erzeugt und in einem
Speicher angesammelt wird. In den Zeiten hoher Belastung wird dem Speicher nicht
nur Dampf, z. B. für ein Niederdrucknetz, entnommen, sondern auch heißes Wasser,
mit dem der Kessel zur Steigerung seiner Leistungsfähigkeit gespeist wird. Die Speisung
mit kaltem Wasser unterbleibt dann. Dieses Verfahren hat erhebliche Nachteile. Die
abwechselnde Speisung des Kessels mit kaltem und heißem Speisewasser verursacht
gefährliche Wärmespannungen des Kesselkörpers, der ohnedies schon durch die Feuergase
sehr stark beansprucht wird. Auch die ungleichmäßige Dampferzeugung ist nachteilig.
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Diese Übelstände lassen sich vermeiden, wenn der Kessel erfindungsgemäß
gleichmäßig mit warmem Wasser aus dem Speicher gespeist wird, so daß seine Dampferzeugung
gleichmäßig ist und ein in bekannter Weise zwischen Kessel und Speicher geschaltetes
Regelorgan in Abhängigkeit vom Druck in der Frischdampfleitung, sei es unmittelbar
oder mittelbar, den Dampfüberschuß aus der Frischdampfleitung immer zum Speicher
fließen läßt und gleichzeitig die Kaltwasserzufuhr zum Speicher so geregelt wird,
daß Druck oder Temperatur im Speicher annähernd gleichbleiben. Dadurch wird ein
bestimmtes Verhältnis zwischen Kessel- und Speicherdruck aufrechterhalten. Durch
diese Anordnung wird zwischen Kessel- und Speicherwasser ein gleichmäßiger Temperaturunterschied
aufrechterhalten. Bei starker Belastung wird der fehlende Dampf für die Verbraucher
aus dem Speicher zugesetzt. Auf das Regelorgan zwischen Kessel und Speicher kann
nur eine Hauptanregung, z. B. der Kesseldruck, und eine Grenzanregung; z. B. die
Temperatur im Speicher, einwirken. Die Grenzanregung beeinflußt die Regeleinrichtung
dann, wenn die Dampfabgabe des Speichers nicht genügt, den gesteigerten Bedarf zu
decken, so daß der Kessel ohne Rücksicht auf seinen Druck zur Hilfe herangezogen
werden muß. Andererseits kann die Grenzanregung erfindungsgemäß auch so wirken,
daß sie die Verbindung zwischen Speicher und Kessel trennt, wenn der Druck im Kessel
die untere zulässige Grenze erreicht hat, damit der Betrieb der vom Kessel zu versorgenden
Dampfverbraucher nicht gefährdet wird.
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Zur Erläuterung der Erfindung dienen die Ausführungsbeispiele der
Abb. i bis io.
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Es bedeuten d Dampferzeuger, b Heißwasserverbraucher, f Maschinendampfkondensator,
lt, hl, h, Dampfverbrauchernetze, o Dampfvorwärmer für Speisewasser, sa Speisewasserspeicher,
s1, s.. Dampfmaschine oder Dampfmaschinenstufe, v Ventil in der Wasserleitung zum
Speicher, z Regelventil zur Aufrechterhaltung des Druckunterschiedes zwischen Kessel
und Speicher.
In den Abb. i bis 3 sind Anlagen mit Hoch- und Niederdruckdampfnetzen
dargestellt. An eines der Niederdrucknetze hl, h2, h3 ist der Speichern angeschlossen,
aus dem der Kessel annähernd gleichmäßig gespeist und dem bei Bedarf unter Druckabfall
Dampf entnommen wird. Zwischen Kessel und Speicher ist jeweils an einer geeigneten
Stelle des Dampfnetzes die Regelvorrichtung z, z. B. ein Ventil, angeordnet, die
dem Speicher Dampf zuleitet. Damit der Druck im Frischdampfnetz oder im Kessel höher
bleibt als im Speicher, wird das Ventil entsprechend gesteuert, z. B. als Überströmventil
vom Druck im Frischdampfnetz oder als Druckminderventil vom Druck oder der Temperatur
im Speicher. Die Wasserzufuhr zum Speicher kann ebenfalls durch ein selbsttätiges
Ventil geregelt sein.
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Abb. i. In der Abb. i ist das Ventil z in der Verbindungsleitung der
Dampfnetze hl und h2 angeordnet. Der überschüssige Dampf strömt durch die Ventile
z und p in den Speicher und erhitzt dort das Speisewasser, das eine Pumpe
zuführt. Wenn Dampfmangel eintritt, dann erhält das Netz h3 Dampf aus dem Speicher.
Die Speisung des Kessels erleidet keine Änderung, seine Dampfer7eugung wird im allgemeinen
genügen, um die Netze da, und h2 zu versorgen. Können in diesen L\Tetzen und im
Kessel Druckschwankungen zugelassen werden, dann ist es vorteilhaft, die Drücke
sowohl im Kessel als auch im Speicher im gleichen Verhältnis absinken zu lassen.
Zu diesem Zweck wird das Ventil z von einer Grenzanregung aus dem Speicher beeinflußt,
die Dampf aus dem Fr ischdampfnetz in die Niederdrucknetze abströmen läßt, wenn
der Druck im Speicher die bestimmte untere Grenze erreicht hat. Soll eine Regelung
der Wasserzufuhr zum Speicher erfolgen, so wird das Wasserventil v vom Druck oder
der Temperatur im Speicher beeinflußt.
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Abb. 2. Hier ist die Regeleinrichtung z in die Verbindungsleitung
der Netze h2 und h3 eingebaut. Innerhalb bestimmter Grenzen sind hier überall Druckschwankungen
zugelassen. Das Ventil z wird deshalb vom Druck oder der Temperatur beeinflußt und
läßt so lange Dampf zuströmen, als 'das Verhältnis zwischen Kessel- und Speicherdruck
besteht. Erst wenn der Druck oder die Temperatur im Speicher stärker steigt als
im Kessel oder wenn im Speicher die obere zulässige Druckgrenze erreicht ist, drosselt
es die Dampfzufuhr. Bei Dampfmangel versorgt der Speicher die Netze h3 und 14 mit
Dampf. Dem Netz h4 kann Dampf unmittelbar aus dem Frischdampfnetz durch eine Verbindungsleitung
mit dem Ventil r2 zugeführt werden. Damit der Druck im Kessel und in den Netzen
hl und h., nicht unter eine Grenze sinkt, wird das Ventil z durch eine Grenzanregung
aus dem Frischdampfnetz derart beeinflußt, daß es schließt, wenn der Druck dort
die bestimmte untere Grenze erreicht hat. Das Netz h3 wird dann ausschließlich mit
Dampf aus dem Speicher versorgt.
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Abb. 3. Hier versorgt der Speicher iz bei Dampfmangel das Netz lt,
mit Dampf, und die Regeleinrichtung z ist in der Verbindungsleitung der Netze h3
und /a4 eingebaut. Sie wird von den gleichen Anregungen wie das Ventil z der Abb.
2 beherrscht und ruft infolgedessen auch die gleichen Wirkungen hervor. Die Wasserzufuhr
zum Speicher kann durch das Ventil v in Abhängigkeit vom Druck im Frischdampfnetz
oder im Kessel geregelt werden. Der Speicher ist in einen Mischraum o und den Behälter
fz geteilt, in dem kaltes und heißes Wasser schichtenweise gespeichert wird. Aus
dem Mischraum o wird der Kessel gleichmäßig gespeist. Von dort soll auch Wasser
für einen Warmwasserverbraucher b entnommen werden.
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Die Abb. q. bis io zeigen Anlagen mit Kraftmaschinen, bei denen der
Speicher bei Bedarf Dampf an die Kraftmaschinen und Niederdrucknetze abgibt. Die
Wasserzufuhr zum Speicher kann in Abhängigkeit vom Druck im Speicher oder im Frischdampfnetz
geregelt werden.
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Abb. 4. Die Regeleinrichtung z ist in der Dampfzuführungsleitung zur
Hochdruckstufe s' der Maschine angeordnet. Dem Speicher wird bei Mangel Dampf für
die Niederdruckstufe s2 und für das Netz h entnommen. Wenn der Kraftbedarf durch
die normale Hochdruckdampfversorgung und die Dampfentnahme aus dem Speicher nicht
gedeckt wird, dann öffnet das Ventil z infolge der Grenzanregung aus der Gegendruckleitung
der Stufe s', damit der Maschine ohve Rücksicht auf den Druck im Kessel zur Sicherstellung
der benötigten Leistung Dampf zuströmt.
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Die Wasserzufuhr zum Speicher erfolgt aus dem Kondensator f entweder
in den Mischraum o oder in den Raum ic, in dem sich kaltes und heißes Speisewasser
schichtet. Die Regelung des Ventils v geschieht durch den Druck oder die Temperatur
im Speic'ier.
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Abb. 5. Die Regeleinrichtung z wird im normalen Betrieb vom Druck
oder der Temperatur im Speicher beeinflußt. Ihre Wirkung ist also die gleiche wie
in der Anlage nach der Abb.2. Wenn Dampfmangel eintritt und keine Druckschwankungen
im Kessel oder im Frischdampfnetz zugelassen werden können, dann drosselt das Ventil
z die Dampfzufuhr zur Vorschaltmaschine s1, und
die Kondensationsmaschine
s. wird hauptsächlich mit Dampf aus dem Speicher n- versorgt. Erst wenn der Kraftbedarf
so angestiegen ist, daß ihn die Maschine s2 mit Hilfe der Speicherdampfzufuhr nicht
zu decken vermag, öffnet das Ventil z infolge einer Grenzanregung aus der Gegendruckleitung
der Maschine s1, damit die benötigte Kraftleistung unter allen Umständen abgegeben
«-erden kann.
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Abb. 6. Die Regeleinrichtung z wird durch eine Hauptanregung aus der
Gegendruckleitung der Vorschaltmaschine s1 lind eine Grenzanregung vom Frischdampfietz
her beeinflußt. Bei dieser Anlage sollen Druckschwankungen im Kessel oder im Frischdampfnetz
in bestimmten Grenzen zugelassen sein. Das Ventil schließt aber, wenn der Druck
im Kessel die untere zulässige Grenze erreicht. Die Kondensationsmaschine s., wird
dann ausschließlich aus dem Speicher versorgt.
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Abb. 7. Die Regeleinrichtung z ist zwischen die Stufen s1 und s2 einer
Anzapfkondensationsmaschine eingeschaltet. Wenn der Druck im Frischdampfnetz sinkt,
dann drosselt das Ventil v die Wasserzufuhr zum Speicher, dort steigt der Druck,
und das Ventil öffnet mehr als bisher. Vom Speicher strömt dann Dampf zur Kondensationsstufe
s.2. Der Fliehkraftregler in drosselt bei unverändertem Kraftbedarf die Dampfzufuhr
zur Hochdruckstufe s1. Dem Speicher wird so lange Dampf entnommen, bis das bestimmte
Druckverhältnis zwischen Kessel und Speicher wiederhergestellt ist. Wenn dieses
Druckverhältnis durch einen zu starken Druckabfall im Speicher gestört wird, dann
drosselt das Ventil z die Dampfzufuhr zur Kondensationsstufe s- Der Regler m öffnet,
und es strömt mehr Frischdampf zur Hochdruckstufe sl. Wenn der Kraftbedarf dadurch
gedeckt wird, so strömt dieser Dampf weiter in den Speicher und wird dort niedergeschlagen.
Damit der Druck im Kessel oder im Frischdampfnetz nicht unter das zugelassene Maß
sinkt, ist das Ventil z mit einer Anregung aus dem Frischdampfnetz versehen, die
es beim Erreichen der unteren Druckgrenze unter allen Umständen zum Öffnen bringt.
Dabei versorgt dann auch der Speicher die Kondensationsstufe mit Dampf.
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Abb. B. Hier wird das Niederdruckdampfnetz hl ausschließlich aus dem
Speicher mit Dampf versorgt. Der Hochdruckstufe s1 der Maschine wird Dampf für den
Verbraucher h entnommen. Der überschüssige Dampf wird durch das Überströmventil
p in den Speicher geleitet. Wenn der Kesseldruck sinkt, dann drosselt das Ventil
z, die Wasserzufuhr zum Speicher, so daß dort der Druck steigt. Das Ventil z öffnet
infolge der Hauptanregung aus dein Speicher die Dampfzufuhr zur Kondensationsstufe
s., und der Regler m drosselt bei unverändertem Kraftbedarf die Frischdampfzufuhr
zur Hochdruckstufe s1. Das Ventil p in der Speicherladeleitung schließt. Erst wenn
das bestimmte Druckverhältnis zwischen Speicher und Frischdampfnetz oder Kessel
hergestellt ist, tritt die normale Einstellung des Ventils z wieder ein, bei der
der Fliehkraftregler na die Dampfzufuhr zur Maschine regelt. Bei einem starken Kraftbedarf
öffnet das Ventil z unter allen Umständen infolge der Grenzanregung aus dem Frischdampfnetz,
damit die benötigte Leistung sichergestellt ist.
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Abb. 9. Die Regeleinrichtung z ist in der Speicherladeleitung angeordnet.
Sie wird normalerweise vom Druck oder von der Temperatur im Speicher beeinflußt,
dem das Ventil v Wasser in Abhängigkeit vom Druck im Kessel oder im Frischdampfnetz
zuführt. Wenn der Druck im Frischdampfnetz die untere zulässige Grenze erreicht,
schließt das Ventil z, damit der Dampfbedarf für die Krafterzeugung und den Verbraucher
h sichergestellt ist. Das Netz hl wird ausschließlich aus dem Speicher mit Dampf
versorgt.
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Abb. io. Der Frischdampf strömt zunächst durch die Vorschaltmaschine
s1, von dort zur Kondensationsmaschine s2 und in das Niederdrucknetz la. Der überschüssige
Abdampf wird im Speicher niedergeschlagen. Das Ventil z ist in der Entnahmeleitung
der Maschine angeordnet und erhält seine Hauptanregung vom Druck oder der Temperatur
im Speicher, dem Wasser nach Maßgabe des Druckes im Frischdampfnetz zufließt. Bei
steigendem Kraftbedarf vergrößert der Fliehkraftregler n. die Dampfzufuhr zur Kondensationsmaschine
s2 und das Ventil p infolge des sinkenden Gegendruckes der Vorschaltmaschine s1
die Frischdampfzufuhr. Das Ventil z drosselt die Dampfzufuhr zum Netz
lt, an das der Speicher nun Dampf abgibt. Die Grenzanregung aus dem Frischdampfnetz
schließt das Ventil z völlig, wenn dort der Druck die bestimmte untere Grenze erreicht.