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Dampfkraftanlage mit Vorwärmung der Verbrennungsluft und Regenerativ-Vorwärmung
des Speisewassers Bei Dampfkraftanlagen hat die Vorw<irmung des Speisewassers
niitTurbinenal>-und-entnalunedamlif, also die Vorwärmung des Speisewassers im sog.
Regenerativverfahren dazu geführt, daß das Speisewasser mit verhältnismäßig hoher
Temperatur dem Kessel zugeführt wird und infolgedessen die Wärme der Rauchgase nicht
mehr hinreichend zur Vorwärmung des Speisewassers ausgenutzt werden konnte. Zur
Erzielung eines hinreichenden Kesselwirkungsgrades sah man sich daher veranlaßt,
zusätzliche Lufterhitzer einzubauen, mit deren Hilfe die Wärme der Verbrennungsgase
auf die Verbrennungsluft übertragen wird. Diese Lufterhitzer, bei denen also der
Wärmeübergang von Gas zu Gas erfolgt und die demgemäß sehr große Wärmeaustauschflächen
verlangen, haben sich in der Bauweise und in der Ver«vendung als sehr schwierig
erwiesen; sie sind, insbesondere bei schwefelhaltigen Rauchgasen, einer schnellen
Korrosion unterworfen, verlangen sehr viel Raum, verbrauchen einen wesentlichen
Teil des 'Kesselzuges und sind ferner einer starken Verschmutzung ausgesetzt. Man
kann zwar einige dieser Nachteile vermeiden, wofür dann aber andere Nachteile um
so größer werden. So hat man z. B., um die Verschmutzungsgefahr und den Zugverlust
zu verringern, die Lufterhitzer in Form von Röhrenerhitzern gebaut, braucht dann
aber wieder sehr viel mehr Raum. Da die Lufterhitzer im letzten Kesselzug untergebracht
werden, die Verbrennungsluft aber vorn dem Kessel zuzuführen ist, so werden auch
lange Kanäle notwendig, die zudem sehr weit sein müssen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Lösung, die gestattet, die rauchgasbeheizten
Lufterhitzer ganz
zu vermeiden oder doch.. bei dem .einzelnen Kessel
wesentlich einzuschränken, ohne aber-die sehr weitgehende Vorwärmung des Speisewassers
im Regenerativverfahren aufzugeben. Die neue Lösung besteht darin, daß dem Kessel
ein Wärmeaustauscher vorgeschaltet ist, dem einerseits das im Regenerativverfahren
vorgewärmte Speisewasser und andererseits die Verbrennungsluft zugeführt wird im
Sinne der Übertragung eines Teils des Wärmeinhalts-des vorgewärmten Speisewassers
auf die Verbrennungsluft.
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Der hier erforderliche Wärmeaustauscher wird im Gegensatz zu den rauchgasbeheizten
Lufterhitzern klein, da der Wärmeübergang zwischen Wasser und der Verbrennungsluft
erfolgt. Der Wärmeaustauscher läßt sich auch wesentlich einfacher unterbringen,
denn er ist nicht in den Aufbau des eigentlichen Kessels einbezogen. Insbesondere
kann er in der Nähe der Feuerung Aufstellung finden, womit lange Kanäle für die
Verbrennungsluft vermieden werden. Ferner ist die Verschmutzung dieses Wärmeaustauschers
sehr gering, da ihm auf beiden Seiten verhältnismäßig reine Arbeitsmittel, die Verbrennungsluft
einerseits, das Speisewasser andererseits, zugeführt werden.
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Es sei noch hervorgehoben, daß bei der neuen Lösung das Regenerativverfahren
nicht nur unmittelbar für die Vorwärmung des Speisewassers, sondern mittelbar auch
für die Vorwärmung der Verbrennungsluft Anwendung findet, da bei der neuen Lösung
im Regenerativverfahren das Speisewasser um den Betrag höher erhitzt wird, den es
in dem Wärmeaustauscher alsdann an die Verbrennungsluft abgibt. Die Verbrennungsluft
ist somit über das Speisewasser in das Regenerativverfahren einbezogen.
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Die Temperatur, mit der das Speisewasser dem eigentlichen Kessel zugeführt
wird, wird so bemessen, daß in dem hier wieder vorgesehenen Ekonomiser die Rauchgase
im Sinne eines guten Kesselwirkungsgrades hinreichend äbgekühlt werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht in den Fig. i und a zwei Ausführungsbeispiele:
Gemäß Fig. i liefert der Kessel i über den Überhitzer 2 den Dampf an die Frischdampfsammelleitung
3. Aus dieser werden die Verbraucher gespeist. In Fig. i ist als Hauptverbraucher
eine Turbine 4 angenommen, die über ein Regelventil 5 gespeist wird und den Generator
6 antreibt. Der Abdampf der Turbine fließt über die Leitung 7 dem Kondensator 8
zu. Aus diesem wird das Kondensat durch die Kondensatpumpe 9 und die Leitung io
dem Wärmeaustauscher i i zugeleitet, in dem das aus dem Kondensat gewonnene Speisewasser
nach dem sog. Regenerativverfahren vorgewärmt wird, z. B. auf eine Temperatur von
13o°. Hierzu wird dem Wärmeaustauscher i i aus der Turbine 4 über die Leitung
12 Entnahmedampf zugeleitet; das daraus entstandene Kondensat wird über die
Leitung 13 abgeführt und alsdann zusammen mit dem Kondensat des Kondensators 8 über
die Kpndensatpumpe 9 und die Leitung io in den Speisewasserkreislauf zurückgeführt.
Das nach dem Regenerativv erfahren vorgewärmte Speisewasser wird über die Leitung
14 dem Wärmeaustauscher 15 zugeführt, in dem durch das vorgewärmte Speisewasser
die Verbrennungsluft erhitzt wird. Die Verbrennungsluft wird über den Ventilator
16 und die Leitung 17 dem Wärmeaustauscher 15 zugeleitet und aus diesem über die
Leitung 18 dem. Kessel i zugeführt. Das in dem Wärmeaustauscher 15 z. B. auf eine
Temperatur von 85° abgekühlte Speisewasser wird über die Leitung i9 dem Behälter
2o zugeleitet, der zugleich über die Leitung 21 den Abdampf der Antriebsturbine
22 für die Speisewasserpumpe 23 aufnimmt. Die Leitung 21 ist ferner über die Leitung
24 und das Regelventil 25 an die Frischdampfsammelleitung 3 angeschlossen. Die Einstellung
des Regelventils 25 erfolgt über die Stellvorrichtung 26, die in Abhängigkeit von
dem an die Leitung 24 angeschlossenen Druckmeßgerät 27 das Regelventil 25 einstellt.
Der über die Leitung 24, 21 dem Behälter 20 zugeleitete Dampf schlägt sich in diesem
nieder und erhöht die Temperatur des Speisewassers auf etwa i io°. Von hier aus
wird das Speisewasser dem Speisewasserbehälter 28 zugeführt, aus dem es durch die
Speisewasserpumpe 23 in den Kessel i gefördert wird.
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Es war schon eingangs erwähnt, daß der Kessel i in üblicher Weise
mit einem, Ekonomiser ausgerüstet ist, in dein die Rauchgase des Kessels ihre Wärme
an das Speisewasser abgeben.
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Das Regeneiativverfahren wird nach dem Ausführungsbeispiel lediglich
in einer einzigen Stufe durchgeführt; es kann natürlich auch, wie an sich bekannt,
in mehreren Stufen durchgeführt werden. Der erforderliche Dampf wird den verschiedenen
Stufen der Turbine 4 entnommen. Ebenso könnte auch der für den Behälter 2o benötigte
Dampf aus der Turbine 4 abgezapft werden.
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Die Ausführung nach Fig. 2 stimmt weitgehend mit der nach Fig. i überein.
Für die einander entsprechenden Teile sind in Fig. i und 2 die gleichen Bezugszeichen
verwendet. Bei der Ausführung nach Fig. 2 wird jedoch das Speisewasser aus dem nach
dem Regenerativverfahren arbeitenden Wärmeaustauscher i i unmittelbar dem Behälter
20 zugeführt, dort zur weiterenErhöhung seinerTemperatur mit dem Abdampf der Hilfsturbine
22 und mit dem Entnahmedampf der Frischdampfsammelleitung 3 und gegebenenfalls auch
mit dem aus der Hauptturbine 4 über die Leitung 29 entnommenen Entnahmedampf gemischt
und alsdann dem Speisewasserbehälter 28 zugeleitet. Von hier aus wird das Speisewasser
durch die Pumpe 23 dem Wärmeaustauscher 15 und von dort über die Leitung 3o dem
Kessel i zugeführt. Der anderen Seite des Wärmeaustauschers 15 wird durch den Ventilator
16 über die Leitung 17 die Verbrennungsluft zugeleitet und von dort über die Leitung
i8 an den Kessel i gegeben.
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Die Temperaturen werden bei der Ausführung nach Fig. 2 beispielsweise
so gewählt, daß in dem Behälter 20 und demgemäß auch in dem Speisewasserbehälter
28 eine Temperatur von 13o°
herrscht und alsdann das Speisewasser
in dem Wärmeaustauscher 15 durch die Wärmeabgabe an die Verbrennungsluft auf etwa
85° abgekühlt wird. Es betritt also mit 85° den Kessel i bzw. den darin eingebauten
Ekonomiser.
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Auch bei der Ausführung nach Fig. i ist angenommen, daß das Speisewasser
in dem Wärmeaustauscher 15 durch Wärmeabgabe an die Verbrennungsluft von etwa Qo°
auf 85° abgekühlt, alsdann aber in dem Behälter 20 wieder auf i io° erwärmt wird
und mit dieserTemperatur denKessel i bzw. den Ekonomiser betritt.
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Vergleicht man die beiden Ausführungen nach Fig. i und 2 miteinander,
so ist ersichtlich, daß bei der Ausführung nach Fig. i in den Behältern 20 und 28
eine geringe Temperatur und demgemäß auch ein geringerer Druck herrscht. Die Behälter
werden in ihrer Bauweise einfacher; das gleiche gilt für den Wärmeaustauscher 15
der Fig. i.
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Der Einfachheit halber ist vorstehend und in den Patentansprüchen
stets von Speisewasser gesprochen; es ist indes klar, daß die Erfindung auch anwendbar
ist, wenn an Stelle von Wasser ein anderes Arbeitsmittel, z. B, Quecksilber, verwendet
wird. Der Ausdruck Speisewasser ist somit in einem allgemeineren Sinne zu verstehen.