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Verfahren zur Regelung der Wärmezufuhr und -entnahme bei an sich konstant
wirkenden Wärmespeichern. Die bisher üblichen Verfahren zum Betrieb von Dampfkesselanlagen
mit Wärmespeichern weisen vielfach insofern eine Lücke auf, als bei denjenigen Systemen,
bei denen sich eine Regelung .der Wärmezufuhr bzw. der Wärmeentnahme nicht von selbst
ergibt, diese Regelung völlig vernachlässigt ist, so daß die Wärmezufuhr bzw. -entnahme
willkürlich überhaupt nicht geändert, also den Bedarfsfällen nicht angepaßt werden
kann. Vorn Winandskessel wird zwar behauptet, daß er einenWärmespeicher mit selbsttätig
regelnder Ladung und Entladung darstelle, doch ist dies, wie aus nachstehendem ersichtlich
sein wird, unzutreffend. Das Winandskessel-System besteht, wie aus der Zeichnung
(Abb. i) ersichtlich, aus einer Art Doppelröhrenkessel, bei dem zwei Gliederkessel
I und II hintereinanderliegen und bei dem das die Glieder a, b des hinteren
Kessels verbindende Röhrenbündel c von einem diese Glieder gleichfalls verbindenden,
in der Zeichnung teilweise im Schnitt ersichtlichen Mantel d umgeben ist. Dieser
außen von den Heizgasen bestrichune
«Mantel (l umschließt somit
einen verhännismänig großen, von den Verbindungsrohren c durchzogenen Raum r, durch
den nas über den Stutzen e zugeführte Speisewasser für den eLessel getutirt wird
und welcher mit dem oberen Mied a über eine Verteilerleitung f in Verbindung steht.
Streng genommen erfüllt diese Einrichtung demnach, obwohl in dem Raum r eine gewisse
Menge heißen Wassers stets v orhanoen sein wird, mehr die Rolle eines N orwärmers,
in dem das Speisewasser durch die Heizgase und durch das in den \'erbindungsröliren
c der beiden Glieder a, b umlaufende heiße Kesselwasser vorgewärmt wird. Eine Regelung
der Entnahme heißen Wassers aus dem %°orhandenen @-orrat ist aber insofern nicht
möglich, als ebenso wie in Zeiten starker Belastung auch in Zeiten geringer Belastung
des Kessels heißes Wasser von stets annähernd gleicher Temperatur aus diesem 1 orrat
gespeist werden muß, obwohl das heiße Wasser in letzterem Falle unerwünscht ist,
weil der dadurch erzeugte Dampfüberschuß unnötig ist. Man kann also tatsächlich
von einer willkürlichen Regelung der Ladung und Entladung mit Bezug auf dieses '
Kesselsystem nicht sprechen.
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Zweck der Erfindung ist es nun, in solchen Fällen, wo eine selbsttätige
Regelung der Ladung und Entladung des Speichers nicht erfolgt, die willkürliche
Regelung zu schaffen.
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Dieser Zweck wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß dem wechselnden
Bedarf des Kessels an Speicherwärme entweder die Temperatur des Speicherwassers,
z. B. durch Änderung der Wärmezufuhr, angepaßt oder auch bei gleichbleibender Wärmezufuhr
zum Speicher die zu entnehmende Wärmemenge, z. B. auf dem Schaltwege, geregelt wird.
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Die Durchführung des Verfahrens kann je nach den obwaltenden Betriebsverhältnissen
verschieden sein. Die Änderung der Wärme-Zufuhr zum Speicher kann beispielsweise
dadurch vorgenommen werden, daß man die «Menge oder die Temperatur oder= auch die
Art des zur Erhitzung des Speicherwassers dienenden, d. h. des dieWärme dem Speicherwasser
zuführenden -Mediums (Dampf, Wasser) ändert, oder z. B. bei indirekter Beheizung
des Speichers, wie beim Winandskessel, einen mehr oder weniger großen Teil der Heizfläche
abschaltet.
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Abb. 2 und 3 der Zeichnung lassen einige dieser Möglichkeiten in Anwendung
auf das Beispiel des Winandskessels erkennen. Gemäß Abb. 2 sind die Glieder a, b
des hinteren Kessels außer durch die Rohre c noch durch eine Umlaufleitung g finit
Absperrventil /i miteinander verbunden. An die Umlaufleitung ist außerdem eine Kaltspeisepumpe
p durch die mitAbsf,errorgan i veäseheneZweig_ leitung k angeschlossen. Ferner sind
die einzelnen Rohre c oder ein Teil dersell;en finit von außen bedienbaren Absperrorganen
l versehen.
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mit Hilfe dieser Einrichtung ist man in der Lage, weitgehende Änderungen
der Speisewassertemperatur vorzunehmen. Das Wasser bewegt sich in dein Kanal in
Richtung der eingezeichneten Pfeile. Das durch den nunmehr als Speicherraum zu bezeichnenden
Raum r hindurchgehende Wasser wird zwar nach wie vor von den Rauchgasen Wärme aufnehmen,
doch ist man ohne weiteres in der Lage, die Endtemperatur des in das Glied a gelangenden
Wassers zu regeln, indem man z. B. die Menge des durch den Raum r geschickten Wassers
beschränkt und kälteres Wasser durch die Pumpe p in entsprechender Menge zuspeist.
Die Folge ist, daß das durch die Rohre c abwärtsströmende Wasser nunmehr kälter
ist als bisher, so daß das den Raum r durchströmende Wasser von den Rohren weniger
Wärme aufnimmt als vorher. Man kann also dadurch einen bestimmten Temperaturgrad
des Speisewassers heri:eiführen. I erner kann man auch die Rohre c alle oder teilweise
absperren und das umlaufende Wasser in entsprechender Menge durch die Umlaufleitung
g strömen lassen, so daß der Einfluß seiner Wärme auf das Speisewasser entsprechend
beschränkt oder ganz aufgehoben wird. Man kann auch die Zufuhr von Wasser zum Raum
r ganz abstellen und lediglich durch die Pumpe p in das obere Glie(l speisen. Auf
diese Weise ist man in der Lage, in dem von den Rauchgasen umspülten Raum r sehr
heißes Wasser zu erzeugen, zumal wenn man noch das umlaufende Wasser mittels einer
nicht dargestellten Zweigleitung durch die Umlaufleitung- führt. Man kann also Wassertemperaturen
der verschiedensten Grade erzeugen.
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Statt Wasser durch die Röhren c hindurchzuleiten, kann man auch Dampf
durch entsprechend angeordnete Röhren hindurchführen oder auch beide Medien anwenden.
Eine solche Anlage ist beispielsweise aus Abb. 3 ersichtlich.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Vorwärmer bzw. Speicherraum r von
dem oberen Glied a des Kessels getrennt, um die Bedienung der Ventile l zu erleichtern.
An das untere Glied b schließt sich außerdem ein Kondensator r' an, der über die
Rohre cl, die mit Ventilen in versehen sind, mit dem Dampfraum des Gliedes a in
Verbindung steht. Durch öffnen der Ventile in und eines in der unteren Leitung st
vorgesehenen Ahsperrorganes o kann man somit das den Raum r durchströmende Wasser
durch Dampf
indirekt heizen. Das im Raum r1 :ich ansammelnde Kondenswasser
wird durch die Leitung t abgeführt. Im übrigen kann man auch bei dieser Einrichtung
in der gleichen Weise verfahren wie vorher.
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Die Regelung der aus dem Speicher zu entnehmenden @4'ärmetnenge kann
z. B. in Zeiten geringerer Belastung auch dadurch erfolgen, date man dem Speicher
das Speisewasser an einer Stelle entnimmt, wo es noch nicht oder sehr wenig erhitzt
ist oder daß man, wie bereits vorher angeführt, nur einen Teil der vom Kessel beanspruchten
Speisewassermenge an der gleichen oder auch an anderer Stelle aus dein Speicher
entnimmt, im übrigen aber hrischwasser oder lediglich vorgewärmtes Wasser zuspeist.
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In beiden Fällen erzielt man den Vorteil, daß alsdann der übrige Speicherinhalt
für Zeiten hoher Kesselheiastung hoch erhitzt werden kann, so daß z. B. der Winandskessel
in diesem Falle tatsächlich zum Wärmespeicher gemacht werden kann, zumal wenn man
bei demselben auch Dampf zur Erhitzung des Speicherwassers verwendet. Man kann alsdann,
um bei diesem Beispiel zu bleiben, eine möglichst hohe Speicherleistung dadurch
erzielen, daß zu Zeiten hoher Kesselbelastung, also erwünschter Dampfersparnis,
das sehr heiße, in der vorhergehenden Zeit geringer Belastung aufgespeicherte Wasser
verwendet wird, gleichzeitig aber die Vorw.-irinung weiteren Wassers und der damit
verbundene Dampfverbrauch möglichst vermieden wird. Dies erreicht man z. B. auf
folgende Weise: In Zeiten geringer Belastung kann man das ganze oder einen Teil
des Speisewassers dem Speicherraum unten entnehmen, d. h. an einer Stelle, wo es
noch nicht nennenswert erhitzt ist. Hat man zu dieser Zeit Dainpfüberschuß, so kann
man das im oberen Teil des Speicherraumes stehende Wasser mit gegebenenfalls hoch
erhitztem Dampf unmittelbar oder mittelbar hochgradig erhitzen. Tritt nun 5pitzetibelastung
des Kessels ein, so wird die bisher zur Erhitzung des Speisewassers aufgewendete
Danipfinenge geregelt, d. 1i. vermindert, so daß der ganze oder nahezu der ganzeKesseldampf
im Netz verwendet werden kann. -Man kann auch an Stelle des hoch erhitzten Dampfes
weniger überhitzten oder Naßdanipf verwenden, also die Temperatur des Dampfes herabmindern,
oder aber den Dampf auch ganz abstellen und an seiner Stelle heißes Wasser durch
das Speisewasser str(*imen lassen. Auf diese Weise wird dann während der Speisung
mit dein vorhandenen Vorrat heißen Wassers weit weniger Wärme auf das nachgefüllte
Speisewasser ubertragen.
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Man ist also erfindungsgemäß in der Lage, innerhalb bestimmter Grenztemperaturen
durch Änderung der Menge oder der Art (Wasser oder Dampf) des die Wärme übertragenden
Mediums oder des Wärme aufnehmenden Wassers oder auch durch Änderung der Heizfläche
usw. eine beliebige Erhöhung der Speichertemperaturen zu erzielen.