DE2837540C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen geschlossenen Heiz­ wasserkreislauf nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Dampferzeugern, die mit Abhitze, z. B. mit den Abgasen einer Gasturbine, geheizt werden, ist die Abgastemperatur am Kaminaustritt oft noch so hoch, daß der Einbau eines nachgeschalteten Wärmetauschers, mit dem z. B. Heizwasser erzeugt werden kann, wirtschaftlich ist. Das in einem sol­ chen Wärmetauscher erzeugte Heizwasser wird in einem geschlos­ senen Kreislauf umgewälzt, der noch mindestens einen weiteren Wärmetauscher aufweist, der zum Erwärmen verschiedener Medien, insbesondere Wasser, wie Kondensat, Wasser für Heiz- und Fernwärmeanlagen usw., aber auch z. B. für Luft, verwendet werden kann. Das Heizwasser bildet also einen geschlossenen Zwischenkreislauf zwischen dem Abgaskamin und dem für die erwähnten Zwecke zu erwärmenden Medium.

Dieser Zwischenkreislauf muß unter Druck stehen, um die Verdampfung des Wassers zu vermeiden. Mit Rücksicht auf die begrenzte Festigkeit der wasserleitenden Teile des Heiz­ wasserkreislaufs, d. h., der Rohre und Wämetauscher, darf dieser Druck im Zwischenkreislauf eine gewisse Größe nicht überschreiten. Zu diesem Zweck ist eine Druckregeleinrichtung vorzusehen, die diesen Druck begrenzt und ihn in einem ge­ wissen Bereich regelt.

Aus den beiden Patentschriften CH-PS 5 52 777 und DE-AS 11 69 635 sind eine Heißwasseranlage mit einem geschlossenen Kreislauf bzw. eine Druckhaltevorrichtung für geschlossene Kreislauf­ anlagen bekannt. Beide Schriften offenbaren die Regelung eines Druckes in geschlossenen Kreisläufen eines flüssigen Wärmeträgers. Bei der erstgenannten Schrift ist für die Entlastung des Kreislaufes ein Überströmventil und für das Auffüllen je eine Pumpe vorgesehen. Bei der im zweit­ genannten Dokument beschriebenen Druckhaltevorrichtung für geschlossene Kreislaufanlagen sind zwecks feiner abstufbarer Regelung des Druckes zwei Überströmventile für die Entlastung und zwei Pumpen für das Auffüllen des Kreislaufes vorgesehen.

Diese beiden Anlagen sind von einem Dampfkreislauf zur Ener­ giegewinnung unabhängig. Ihre Beheizung geschieht über nur für die Heizwasserbereitung vorgesehene Feuerungen oder indirekt über Wärmetauscher durch ein in einem separaten Kreislauf befindliches Medium mit höherer Temperatur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache, vorteilhafte Regelung für einen unmittelbar mit dem Dampfkreislauf einer Dampfturbine zusammengeschalteten Heizwasserkreislauf zu schaffen, wobei aus diesem zur Regelung von Druck und Temperatur Heizwasser in den Dampfkreislauf abgezapft bzw. Wasser aus letzterem in den Heizwasserkreislauf eingepumpt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser stellt dar

Fig. 1 das Schema eines kombinierten Gas/Dampfturbinenkraft­ werks mit einem geschlossenen Heizwasserkreislauf gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 das Schema des erfindungsgemäßen Heizwasserkreis­ laufes allein mit einer Variante der Druckregelein­ richtung.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Gasturbogenerator mit Verdich­ ter 2, Brennkammer 3, Gasturbine 4 und Generator 5. Die heißen Abgase der Gasturbine strömen in einen Abhitzekamin 6, in dem die Heizflächen eines Dampfkessels 7 liegen. Der darin erzeugte Dampf dient zum Antrieb eines Dampfturbo­ generators 8 mit einer Dampfturbine 9, einem Generator 10 und einem Kondensator 11. Eine Kondensatpumpe 12 fördert das Kondensat in einen Speisewasserbehälter 13, in dem es entgast und durch eine Speisewasserpumpe 14 wieder in den Kessel 7 gefördert wird.

Die nach dem Kessel 7 in den Abgasen noch vorhandene Rest­ wärme wird in einem Wärmetauscher 15 zur Erwärmung von Wasser in einem Zwischenkreislauf ausgenutzt, der in einem oder mehreren Wärmetauschern 16 seine Wärme an irgendeinen Heiß­ wasserverbraucher 17 der eingangs genannten Art abgibt, wobei 17 in Fig. 1 lediglich den Teil des Leitungssystems des Heißwasserverbrauchers im Bereich des Wärmetauschers 16 bezeichnet. Zur Aufrechterhaltung des Kreilaufs dient eine Umwälzpumpe 18.

Um die Volumenausdehnung bzw. das praktisch inkompressible Verhalten des Wassers im Zwischenkreislauf zu kompensieren, ist in ihm ein Gasdruckausdehnungsgefäß 19 vorgesehen. Es ist so dimensioniert, daß es innerhalb eines gewissen Schwankungsbereiches Druck- und Volumänderungen des Heiz­ wassers allein aufnimmt und die Stabilität der Druckrege­ lung gewährleistet, während zum Ausgleich größerer Ände­ rungen ein Zulaufventil 20 und ein Ablaßventil 21 vorge­ sehen sind. Weitere Elemente zur Regelung des Druckes im Zwischenrkeislauf sind eine Druckmeßeinrichtung 22 und ein Regler 23, der durch auf Stellorgane der Ventile 20 und 21 gegebene Impulse dafür sorgt, daß eine in der Druck­ meßeinrichtung 22 eingestellte Größe des Kreislaufdruckes nicht überschritten wird. Zur Stabilisierung dieser Rege­ lung dient, wie obenerwähnt, das Ausdehnungsgefäß 19, das die Kompressibilität des Zwischenkreislaufes erhöht und dafür sorgt, daß ein gewisser Druckzuwachs zunächst von ihm aufgenommen wird, bevor ein Regeleingriff durch den Regler 23 erfolgt.

Wenn der Druck im Kreislauf sinkt, so veranlaßt die Rege­ lung, daß das Zulaufventil 20 geöffnet und Wasser in den Kreislauf gepumpt wird. Dieses Zusatzwasser wird aus der Leitung 24 im Kesselkreislauf entnommen und durch eine Lei­ tung 25 in den Heizwasserkreislauf gedrückt. Die Entnahme erfolgt hinter der Speisewasserpumpe 14, wo es bereits ent­ gast ist und auch der Druck genügend hoch, d. h., höher als im Heizwasserkreislauf ist.

Wenn der Druck im Kreislauf steigt, so bewirkt die Regelung ein Öffnen des Ablaßventils 21. Das ausfließende Wasser strömt über die Leitung 26 in die Kondensatleitung 27 vor dem Speisewasserbehälter 13. Das Ablaßwasser könnte natür­ lich auch direkt in den Dom des Speisewasserbehälters 13 geleitet werden, wo die Entgasung stattfindet.

Die Übertragung der Steuersignale vom Regler 23 an die Stellorgane der Ventile 20 und 21 erfolgt über die Signal­ leitungen 28 und 29.

Fig. 2 stellt einen Heizwasserkreislauf, isoliert von der kombinierten Gas/Dampfturboanlage, dar, mit zwei Wärme­ tauschern 30 und 31 für die Wärmeabgabe, wobei der Wärme­ tauscher 30 z. B. für die Speisewasservorwärmung und der Wärmetauscher 31 zur Heißwasserbereitung vorgesehen ist. Soweit die Elemente gleich ausgeführt sind wie bei der Variante nach Fig. 1, sind ihnen auch die gleichen Bezugs­ zahlen zugeordnet. Es handelt sich dabei im wesentlichen nur um den Wärmetauscher 15 und das Gasdruckausdehnungsge­ fäß 19. Abweichend von der Ausführung nach Fig. 1 sind hier zwei Umwälzpumpen 32 und 33 vorhanden sowie je zwei Regelventile 34 und 35 bzw. 36 und 37 für den Zulauf und den Ablaß. Dabei ist jeweils das eine der beiden Regel­ ventile kleiner als das andere. Es wird bei einem Regel­ eingriff zuerst geöffnet, erst bei einer größeren Abwei­ chung erfolgt das Öffnen des jeweils größeren Regelven­ tils. Auf diese Weise ist eine feinfühligere Regelung möglich. Das Ablaßwasser wird hier in einen Kaltkonden­ satbehälter 38 geleitet, der Zusatzwasser für den Kessel­ kreislauf enthält.

Die Druckmeßeinrichtung und der Regler sind hier in einem gemeinsamen Regelgerät 39 vereinigt, von dem aus die Signal­ leitungen 40 und 41 zu den Stellorganen für die Zulauf- und Ablaßventile führen. Ein weiterer Regler 42 wirkt über eine Signalleitung 43 auf ein Dreiwegventil 44, mit dem der

Heizwasserkreislauf durch eine Bypassleitung 45 um den Wärmetauscher 31 herum kurzgeschlossen werden kann, um dessen Überhitzung zu vermeiden. Eine gleichartige Bypass­ schaltung ist auch für den zweiten Wärmetauscher 30 vorge­ sehen. Die zu diesen beiden Bypasschaltungen gehörigen Temperaturmeß- und Regeleinrichtungen sind mit 46 und 47 bezeichnet, 48 und 49 bezeichnen das Dreiwegventil bzw. die Bypassleitung für den Wärmetauscher 30. Den Anschluß an den Kesselkreislauf stellen die beiden von zwei Speise­ wasserpumpen herkommenden Leitungen 50 und 51 dar.

Claims (2)

1. Geschlossener Heizwasserkreislauf, insbesondere zur Ab­ wärmenutzung hinter einem Abhitzekessel, in dessen Kreislauf ein höherer Druck herrscht als im Heizwasserkreislauf und der eine Speisewasserpumpe (14) aufweist, mit einer Druck­ regeleinrichtung zur Regelung des Kreislaufdruckes, mit einem Wärmetauscher zur Aufnahme der Abgaswärme und minde­ stens einem Wärmetauscher zur Abgabe der Heizwasserwärme an ein zu erwärmendes Medium, wobei die Druckregeleinrichtung eine Druckmeßeinrichtung (22) und einen mit dieser Druckmeß­ einrichtung zusammenwirkenden Regler (23) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens je ein Zulaufventil (20) und ein Ablaßventil (21) zur Zuführung von Wasser aus dem Kreislauf des Abhitzekessels (7) in den Heizwasser­ kreislauf bzw. zur Entnahme aus demselben in den Kreislauf des Abhitzekessels (7), vom Regler (23) gesteuerte Stellor­ gane zur Betätigung des Zulaufventils (20) und des Ablaß­ ventils (21), sowie im Hochdruckteil des Heizwasserkreis­ laufs ein Gasdruckausdehnungsgefäß (19) aufweist.

2. Geschlossener Heizwasserkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl für den Zulauf als auch für den Ablaß je zwei, verschieden große Regelventile (34, 35 bzw. 36, 37) vorgesehen sind, wobei das kleinere der beiden Regelventile (34; 36) dazu bestimmt ist, zuerst geöffnet zu werden, um die Regeleigenschaften zu verbes­ sern.