DE694521C

DE694521C - Method for controlling a steam power plant

Info

Publication number: DE694521C
Application number: DE1932G0083138
Authority: DE
Original assignee: Dr-Ing August-Theodor Herpen
Current assignee: Dr-Ing August-Theodor Herpen
Priority date: 1932-07-14
Filing date: 1932-07-14
Publication date: 1940-08-02

Description

Verfahren zur Regelung einer Dampfkraftanlage Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung seiner Dampfkraftanlage mit einem umlaufenden Dampferzeuger, in dem die zu verdampfende Flüssigkeit durch Schleuderwirkung auf Druck gebracht wird und der Druck .des erzeugten Dampfes gemäß der Belastung geändert wird. Hierbei soll gemäß der Erfindung die Temperatur des der Kraftmaschine zuströmenden Dampfes bei veränderlicher Last ,der Kraftmaschine auf im wesentlichen gleichbleibende Höhe eingeregelt werden.Method for controlling a steam power plant The invention relates relying on a method of regulating its steam power plant with a circulating Steam generator in which the liquid to be evaporated is raised by centrifugal action Pressure is brought and the pressure of the generated steam changed according to the load will. Here, according to the invention, the temperature of the flowing into the engine Steam at a variable load, the engine to essentially constant Height can be adjusted.

Es sind schon Dampfkraftanlagon bekannt, bei denen der Dampferzeuger und die Kraftmaschine unmittelbar miteinander verbunden sind, insbesondere sind umlaufetnde Dampferzeuger bekannt, die -unmittelbar mit einex Turbine gekuppelt sind. Brei den bekannten Anlagen erfolgte jedoch keine Einregelung @d@er Heißdampftemp,eratur auf gleichbleibende Höhe. Da bei seiner solchen. unmittelbar miteinander gekuppelten Kesselkraftmaschinenanlage ,sich der Druck des erzeugten Dampfes mit jeder Belastung ändern muß, ändert sich zwangsmäßig auch die Tempera.tur des Dampfes. Diese ständige Temperaturänderung 'ha.t unangenehme Einwirkungen lauf das Dichthalten der Verbiszdungsteile und die Materialfestigkeit. Was für das Regelungsverfahren gemäß der Erfindung noch besonders wichtig ist, ist die Erscheinung, daß eine ständige Temperaturänderung für den Regelungsvorgang hemmend wirkt. Wenn z. B. die Auslage mit kleiner Last fährt und, wie bei den bisher bekannten Anlagen, die Temperatur nicht geregelt wird, so haben sämtliche Eisenteile vom üb.erhitzer und -der Verbindung @ zur Turbine sowie die Kraftmaschine selbst, eine niedrige Temperatur. Soll die Anlage nun plötzlich sehr hohe Leistung 'hergeben, so muß diese Eisenmasse erst auf eine entsprechende Temperatur aufgewärmt werden, was einen beachtlichen Verzug ins diesem Regelvorgang zur Folge hat. Umgekehrt ist bei absinkender Last in den Eisenmassen zuviel Wärme gespeichert, die dann als überflüssige Energie frei wird und ein Durchgehen der Kraftmaschine zur Folge haben kann.Steam power plants are already known in which the steam generator and the prime mover are directly connected to one another, in particular are Rotating steam generator known, which -immediately coupled with a turbine are. In the known systems, however, there was no regulation of the superheated steam temperature at a constant height. Since with his such. directly coupled to each other Boiler power plant, the pressure of the generated steam with each load must change, the temperature of the steam inevitably also changes. This constant Temperature change has unpleasant effects because the connection parts are kept tight and the material strength. What else for the control method according to the invention What is particularly important is the phenomenon that there is a constant change in temperature has an inhibiting effect on the control process. If z. B. the display with a small load runs and, as with the previously known systems, the temperature is not regulated, so have all iron parts from the overheater and the connection @ to the turbine as well as the engine itself, a low temperature. Should the system now suddenly give very high performance ', this iron mass must first be reduced to a corresponding one Temperature are warmed up, which is a considerable delay in this control process has the consequence. Conversely, there is too much heat in the iron masses when the load drops stored, which is then released as superfluous energy and a runaway of the Power machine can result.

Wenn dagegen gemäß der Erfindung die Temperatur des erzeugten Dampfes auf gleicher Höhe gehalten wird, so ist die Anlage für jede Laständerung in Bereitschaft, und es wirkt sich tatsächlich jede Änderung der Wärmezufuhr im Dampferzeuger umgehend auf die Kraftmaschine ;und deren Lastabgabe aus. Die Hauptschwierigkeit für ,den unmittelbaren Zusammenbau von Kessel -und Kraftmaschine lag bisher immer in der noch fehlenden Möglichkeit seiner schnell genug wirkenden Regelung, so :daß gerade die vorliegende Erfindung .den Zusammenbau von Dampferzeuger und Kraftmaschine Ferst praktisch möglich ,macht.If, on the other hand, according to the invention, the temperature of the generated steam is kept at the same height, the system is ready for every change in load, and it actually affects any change in the heat input in the steam generator immediately on the prime mover; and its load transfer. The main difficulty for that immediate assembly of boiler and engine lay so far always in the still missing possibility of its fast enough acting regulation, so: that just the present invention. the assembly of steam generator and Power machine For the first time practically possible, makes.

Weiterhin muß beachtet werden, daß bei unverändert geöffneten Düsenquerschnitten das in die Kraftmaschine einströmende Dampfvolumen konstant ist, wenn der Druck sich ändert, die Temperatur jedoch erfindungsgemäß auf gleiche Höhe eingeregelt ist. Das ergibt den Vorteil, @daß die Geschwindigkeit des zur Kraftmaschine strömenden Dampfes bei allen Lastern gleichbleibt. Geschwindigkeitserhöhungen oder -senkungen werden vermieden und damit auch der Anlaß zu Dampfschwingungen iri der Zuleitung zur Kraftmaschine beseitigt. Auch aus diesem Grunde ist der Regelungsvorgang durch ,das Verfahren nach der Erfindung ganz wesentlich verbessert.In addition, it must be ensured that the nozzle cross-sections remain open the volume of steam flowing into the engine is constant when the pressure changes, but according to the invention the temperature is adjusted to the same level is. This has the advantage that @ that the speed of the flowing to the engine Vapor remains the same with all vices. Speed increases or decreases are avoided and thus also the cause of steam oscillations in the supply line eliminated to the prime mover. For this reason, too, the control process is through , the method according to the invention improved quite significantly.

Zur Verbesserung der Leistungsregelung ist es vorteilhaft, den Dampferzeuger mit einer Druckfeuerung zu beheizen, wodurch die schnelle Anpassungsfähigkeit -der Feuerung an die Belastungsänderung erhöht wird, weiterhin ist @es zweckmäßig, zur schnellen Anpassung der Dampferzeugung an Belastungsänderungen der Kraftmaschine einen Dampferzeuger mit umlaufenden Heizflächen zu verwenden, die eine starke Durchwixbelung der Rauchgasse verursachen.To improve the power control, it is advantageous to use the steam generator to be heated with a pressure furnace, which means that the Firing is increased to the change in load, it is still useful to rapid adaptation of the steam generation to changes in the load on the engine to use a steam generator with all-round heating surfaces that create a strong turbulence cause the flue.

Es bleibt für den Gegenstand der Erfindung gleichgültig, ob der im Dampferzeuger erzeugte Dampf in der unmittelbar mit dem Dampferzeuger gekuppelten Kraftmaschine restlos seinen Energieinhalt abgibt oder ob seine restliche Energie noch m einer Niederdruckkraftm,ascl-üie abgegeben oder zu anderen Zwecken verwendet wird.It remains unimportant for the subject matter of the invention whether the im Steam generator generated steam in the directly coupled with the steam generator Power machine emits completely its energy content or whether its remaining energy nor m a Niederdruckkraftm, ascl-üie given or used for other purposes will.

Der Erfindungsgegenstand ist durch die Ausführungsbeispiele nach Abb. i bis 3 näher erläutert.The subject of the invention is represented by the exemplary embodiments according to Fig. i to 3 explained in more detail.

Abb. i stellt einen Dampferzeuger dar, bei dem die zu verdampfende Flüssigkeit durch Schleuderwirkung auf Druck gebracht wird. Es handelt sich um einen umlaufenden Dampferzeuger, der mit seiner Turbine, in diesem Fall einer Gegendruckturbine, auf gleicher Welle angeordnet ist. Die zu verdampfende Flüssigkeit läuft aus .dem Behälter i über Absperrventil 2 durch Stopfbuchse 3 in die Hohlwelle q. des umlaufenden Dampferzeugers und wird in den Rohren 5 nach außen in die Verteilungsrohre 6 geschleudert. In den Verteilungsrohren 6 und in dein Rohren 7 , wird Dampf erzeugt, der durch die Sammelrinne 8 durch den tJberhitzer 9 und den linken Teil der Hohlwelle q. in die Turbine i o strömt. In der Turbine wird der Hochdruckdampf entspannt. Aus der Turbine kann der Dampf zweckmäßig durch einen Zieschenüberhitzer, der den Feuerraum .des Dampferzeugers ganz oder teilweise umgibt, geleitet werden und zum Antrieb seiner -Nederdruckturbine oder zu anderen Zwecken verwendet werden. InAbb. i ist die Leitung i i zum Zwischenüberhitzer .dargestellt. Von dem Verteilungskasten 12 wird der Dampf auf die einzelnen Rohre des Zwischenüberhitzer s 13 verteilt und in einem nicht dargestellten Sammler wieder gesammelt.Fig. I shows a steam generator in which the liquid to be evaporated is pressurized by a centrifugal effect. It is a rotating steam generator that is arranged on the same shaft as its turbine, in this case a back pressure turbine. The liquid to be evaporated runs out of the container i via the shut-off valve 2 through the stuffing box 3 into the hollow shaft q. of the circulating steam generator and is thrown in the pipes 5 outwards into the distribution pipes 6. In the distribution pipes 6 and in the pipes 7, steam is generated, which flows through the collecting channel 8 through the superheater 9 and the left part of the hollow shaft q. flows into the turbine io. The high-pressure steam is expanded in the turbine. The steam from the turbine can expediently be passed through a Zieschen superheater, which completely or partially surrounds the furnace of the steam generator, and can be used to drive its -Nederdruckturbine or for other purposes. In Fig. i the line ii to the reheater is shown. From the distribution box 12, the steam is distributed to the individual tubes of the reheater 13 and collected again in a collector, not shown.

Die Regelung der Heißdam.pftemperatur kann beispielsweise durch Beeinflussung des Ventils'2 erfolgen, wie es bei ähnlichen derartigen Anlagen schon beschrieben ist.The hot steam temperature can be regulated, for example, by influencing of the valve'2 take place, as already described in similar systems of this type is.

Die Leistungsänderung des Maschinensatzes erfolgt durch den Brenner 14. Zur Vermeidung von zu hohem Luftüberschuß und zur Aufrechterhaltung derrichtigen V.erbrennungsverhältnisse kann inoch am Abgasaustritt ein Absperrschieber 15 vorgesehen sein, mit dem die nötige Verbrmngngsluftme ng:e geregelt wird. Dieser Abgasschieber kann z. B. selbsttätig nach dem Kohlensäuregehalt oder dem Verhältnis von Brennstoff zu Luft geregelt werden. Die Regelung :der Luftmenge kann aber auch im Brenner 1q. oder in der Frischluftzuleitungerfolgen.The power of the machine set is changed by the burner 14. To avoid excessive excess air and to maintain the correct one For combustion conditions, a gate valve 15 can also be provided at the exhaust gas outlet with which the necessary combustion air volume is regulated. This exhaust valve can e.g. B. automatically according to the carbonic acid content or the ratio of fuel to be regulated to air. The regulation: the air volume can also be set in the burner 1q. or in the fresh air supply line.

Die 'Abgabe der überschüssigen Leistung des Maschinensatzes kann in verschiedener Weise erfolgen, so durch unmittelbare Kupplung mit einer Arbeitsmaschine oder durch übertragung mittels Getriebe o. dgl. In Abb. i ist z. B. eine Übertragung durch Getriebe 16 auf einen Generator 17 dargestellt. Wenn der Maschinensatz für sich als Kraftmaschine arbeitet, so wird im allgemeinen eine Regelung auf gleichbleibende Drehzahl erfolgen. Wenn der Maschinensatz jedoch in der Hauptsache als Vorschaltanlage dient, so kann -eine Regelung nach dem Gegendruck der Vorschaltkraftmaschineerfolgen. Bei elektrischer Kuppelung mit anderen Maschinen würde die Drehzahl dann durch die Periodenzahl auf gleichqer Hähe gehalten. ` ' Bei der üi Abb. i dargestellten Anlage -erfolgt die Leistungsänderung durch Veränderung des Druckes indem Kessel und vor dein umlaufenden Düsen.The 'delivery of the excess power of the machine set can take place in various ways, for example by direct coupling with a working machine or by transmission by means of a gearbox or the like. B. a transmission through transmission 1 6 to a generator 17 is shown. If the machine set works by itself as a prime mover, regulation to a constant speed will generally take place. However, if the machine set is mainly used as an upstream switchgear, control can take place according to the counterpressure of the upstream machine. With electrical coupling with other machines, the speed would then be kept at the same level by the number of periods. `` In the system shown in Fig. I - the change in performance takes place by changing the pressure in the boiler and in front of the rotating nozzles.

In Abb. 2 ist ein Maschinensatz nach dem Erfindungsgedalkon gezeigt, bei ,dem die Kraftmaschine nicht mit dem Kessel auf derselben Welle angeordnet ist, sondern- der Dampf in einer Stopfbuchse 18 --entnommen und ider Turbine i 9 zugeleitet wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Turbine mit anderer Drehzahl als der Dampferzeuger umlaufen kann. So ist es z. B. bei Hochdruckdumpf vorteilhaft, die Turbine mit sehr lioher Drehzahl umlaufen zu laissen. Nach Abb. 2 könnte ;diese Turbine @daann :den Dampferzeugerdurch das Getriebe 20 antreiben, oder @es kann auch die Turbine van dem Dampferzeuger vollkommen getrennt aufgestellt werden, wobei der Dampferzeuger auf irgendeine wandere Weise angetrieben wird.In Fig. 2 a machine set according to the inventive concept is shown, in which the engine is not arranged on the same shaft as the boiler, Instead, the steam is extracted in a stuffing box 18 and fed to the turbine 9 will. This arrangement has the advantage that the turbine with a different speed than the steam generator can circulate. So it is z. B. at high pressure sump advantageous, to let the turbine rotate at a very low speed. According to Fig. 2 could; this Turbine @daann: drive the steam generator through the gearbox 20, or @es can also the turbine from the steam generator can be set up completely separately, whereby the steam generator is powered in some wandering manner.

Bei einem. Maschinensatz nach dem Erfindungsgedanken ist tdie Möglichkeit der sch;nellen. Leistungsänderung von- der Regelfähigkeit des Brenners und der Wärmeumsetzung abhängig. Es erscheint daher für derartige Maschinensätze die Feuerung mit Überdruck besonders vorteilhaft, da mit dieser Feuerung eine bessere Regelmöglichkeit gegeben ist, weil die Belastung des Brennraumes größer werden kann und eine schnellere Veränderung der Wärmeabgabe möglich ist.At a. Machine set according to the idea of the invention is the possibility the fast one. Change in output from the controllability of the burner and the heat conversion addicted. Firing with overpressure therefore appears for such machine sets particularly advantageous, as this type of firing provides better control options is because the load on the combustion chamber can be greater and a faster change heat dissipation is possible.

Abb.3 zeigt einen derartigen Maschünen.-satz. Die unter Druck stehende Verbrennungsluft wird durch den Stutzen 2i und der Brennstoff .durch die Brenndüse zugeführt. In dem Inneren der umlaufenden Trommel, in :dem Raum 23, erfolgt die Verbrennung. Die Verbrennungsgase strömen durch die öffnungen 24 in den Raum um die Trommel und geben an ' :die auf :der Trommel 2lngebrachten Fingerlinge 25 den größten Teil ihrer Wärnve ab. Die Entspannung der Rauchgase verfolgt dann in den auf der Trommel angebrachten Turbinemädenn 26. Die Abgase werden im Abgasstutzen 27 fortgeleitet.Fig. 3 shows such a machine set. The pressurized combustion air is supplied through the nozzle 2i and the fuel through the combustion nozzle. The combustion takes place in the interior of the rotating drum, in space 23. The combustion gases flow through the openings 24 into the space around the drum and indicate that the finger cots 25 placed on the drum 2 give off most of their heat. The relaxation of the flue gases then followed in the attached on the drum Turbinemädenn 26. The exhaust gases are conducted away in the flue outlet 27th

Der Weg der Flüssigkeit bzw. .des Dampfes ist folgender: Aus ;dem Hochbehälter i läuft die Flüssigkeit über Absperrventile durch Stopfbuchse 3 in die Hohlwelle 4. In den Bohrungen 28 des trommelartigen Läufers wird die Flüssigkeit nach außen geschleudert. In den Längsbohrungen 29 der Trommel sowie in den Fingerlingen 25 wird Dampf exzeugt. Es ist möglich, die Fingerlinge und die sie verbindende Längsbohrung mit einer Flüssigkeit zu füllen rund vollkommen dicht ,abzuschließen. Die von dieser abgeschlossenen Flüssigkeit aufgenommeine Wärrne kann dann durch Wärmeleitung auf die benachbarten Längsbohrungen in der Trommel= durch die das zu verdampfende Wasser strömt, übertragen werden. Man hat dann die Gewähr, daß ;die `Fingerlinge vollkommen rein bleiben. Der erzeugte Dampf strömt durch den überhitzer 3o und Bohrungein 3 i zur Mittelbohrung 32 der Welle 33. Von hier gelangt der Dampf in die Vorschaltturbine 34 und wird bi's auf einen gewissen Druck @entspannt.The path of the liquid or of the vapor is as follows: From; the In elevated tank i, the liquid runs through shut-off valves through stuffing box 3 in the hollow shaft 4. The liquid is in the bores 28 of the drum-like rotor thrown outwards. In the longitudinal bores 29 of the drum and in the finger cots 25 steam is generated. It is possible to use the finger cots and the longitudinal bore connecting them to fill with a liquid round completely tight, complete. The one from this one Closed liquid can then be absorbed by conduction the adjacent longitudinal bores in the drum = through which the water to be evaporated flows, are transmitted. One then has the guarantee that; the `finger cots are perfect stay pure. The generated steam flows through the superheater 3o and bore 3 i to the central bore 32 of the shaft 33. From here the steam reaches the upstream turbine 34 and is @relaxed until a certain pressure is applied.

Dier Dampf wird durch Leitung 35 dem Verteiler 36 des _ Zwischenüberhitzers zugeführt und strömt durch die Zwischenüberhitzerrohre 37 zum Sammler 38 und von dort zurück in den Niaderdrucktei1.39 der Turbine. Der Abdampf entweicht im Stutzen, wird kondensiert und in .den Behälter i zurückgefördert.The steam is passed through line 35 to manifold 36 of the reheater and flows through the reheater tubes 37 to the collector 38 and from there back in the Niaderdruckparti 1.39 of the turbine. The exhaust steam escapes in the nozzle, is condensed and returned to the container i.

Claims

PATENT CLAIMS i. Process for regulating its steam power plant with a circulating steam generator in which the liquid to be evaporated Centrifugal effect is brought to pressure and .the pressure of the generated steam according to the load .the engine is changed, characterized in that @ that the Temperature of the steam flowing into the engine with a variable load of the Engine is regulated to a substantially constant level.

2. Steam power plant for carrying out the method according to claim i, characterized in that the The steam emitted by the steam generator flows directly into the at all loads with constant inlet cross-sections working engine flows.

3. Steam generator for carrying out the method; according to claim i, characterized in that @ that for the quick adaptation of the steam generation to the change in load: the Steam machines heat the steam generator under excess pressure of the combustion gases tracked.

4. Steam power plant for performing the method according to claim i, characterized characterized in that .the steam from the rotating steam generator in leine engine is conducted, the line has a different speed than the rotating steam generator and drives the circulating steam generator through .a transmission.