AT411920B

AT411920B - Verfahren zur wirkungsgradsteigerung von offenen dampfkraftanlagen

Info

Publication number: AT411920B
Application number: AT197494A
Authority: AT
Original assignee: Falkinger Walter Ing
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 2004-07-26
Also published as: ATA197494A

Description


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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wirkungsgradsteigerung von offenen Dampf- kraftanlagen durch eine Kondensationswärmenutzung des Abdampfes. 



   Bei Dampfkraftprozessen wird überhitzter Dampf in der Kraftmaschine, meist eine Dampfturbi- ne, entspannt und der Abdampf nach der Kraftmaschine bei offenen Dampfkraftanlagen frei ab- strömen gelassen, bei geschlossenen Anlagen verflüssigt und wieder in den Speisewasser- Dampfkreislauf rückgeführt oder bei halboffenen Anlagen in einen nachgeschaltenen Heizprozess eingebunden. Die Kondensationswärme des Abdampfes wird daher bisher entweder den Energie- verlusten zugerechnet oder über die Wärmetauscher beim Kondensieren bzw. in den Heizprozes- sen zu verschiedensten Vorwärm- und Heizzwecken eingesetzt, wodurch die Kondensationswär- menutzung des Abdampfes aber nur in verhältnismässig geringem Ausmass erfolgt. 



   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, das eine wirkungsvolle Kondensationswärmenutzung erlaubt und dadurch zu einer beträchtlichen Wirkungsgradsteigerung der gesamten Dampfkraftanlage führt. 



   Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Abdampf zur Stärkung des Luftauftriebes in einen der Höhe nach verlaufenden umgebungsluftbeaufschlagbaren Luftkanal eingeleitet und der entstehenden Strömung durch eine Turbine Energie entzogen wird, wobei die Kanallänge auf eine Taupunktunterschreitung des Dampf-Luftgemisches während der Kanaldurchströmung abgestimmt ist. Der kaminartige Luftkanal bringt allein durch die natürliche Thermosyphonwirkung bereits in Abhängigkeit von der Höhe einen entsprechenden Auftrieb mit sich, der durch die Einleitung des Abdampfes und der damit verbundenen Wärmezufuhr auf Grund einerseits der fühlbaren Abwärme des Abdampfes und anderseits der freiwerdenden Kondensationswärme eine wesentliche Verstär- kung erfährt und eine energiereiche Luftströmung durch den Luftkanal verursacht.

   Aus dieser Strömung lässt sich dann mittels einer geeigneten Luftturbine Energie entziehen und so die ge- wünschte Wirkungsgradsteigerung erreichen. Durch die Abgabe der Kondensationswärme kon- densiert der Abdampf aus und das Kondensat kann über geeignete Einrichtungen aufgefangen und gegebenenfalls nach entsprechender Aufbereitung wieder als Speisewasser der Kraftanlage zugeführt werden. 



   Eine weitere Wirkungsgradverbesserung ist erreichbar, wenn dem Abdampf und/oder der Zu- luft vorzugsweise vorgereinigtes Rauchgas aus der Dampferzeugung zugemischt wird, so dass auch die Abwärme des Rauchgases zur Steigerung des Luftauftriebes beiträgt und der Energieent- zug aus der Luftströmung erhöht wird. Je nach den Gegebenheiten kann dabei das Rauchgas vor der Einleitung in den Luftkanal dem Abdampf zugemischt werden oder erst nach einer Abdampfzu- fuhr zur Zuluft, das Rauchgas kann aber auch bereits vor der Einleitung des Abdampfes der Zuluft zugemischt werden und es ist möglich, die Dampf- bzw. Rauchgaszufuhr in den Luftstrom vor oder nach der Turbine vorzunehmen. 



   In der Zeichnung ist das erfindungsgemässe Verfahren an Hand eines Anlagenschemas näher veranschaulicht. 



   Eine Dampfkraftanlage 1 umfasst eine Speisewasseraufbereitung 2, einen Dampferzeuger 3, eine Dampfturbine 4 und eine Wärmetauschereinrichtung 5 zur Speisewasservorwärmung. Frisch- wasser wird über eine Frischwasserzuleitung 6 der Speisewasseraufbereitung zugefördert und strömt nach der Aufbereitung als Speisewasser dem Dampferzeuger 3 zu, wo unter Nutzung der chemischen Energie eines über eine Brennstoffzufuhr 7 eingebrachten Brennstoffes überhitzter Dampf erzeugt wird, der durch eine Dampfleitung 8 in die Dampfturbine 4 gelangt und hier unter Umwandlung seiner Wärmeenergie in mechanische und anschliessend in elektrische Energie entspannt wird.

   Der entspannte Abdampf wird in der Wärmetauschereinrichtung 5 zur Speisewas- servorwärmung eingesetzt und dann durch eine Abdampfleitung 9 zur Nutzung der noch vorhan- denen fühlbaren Wärme und vor allem der Kondensationswärme in einen der Höhe nach verlau- fenden kaminartigen Luftkanal 10 eingeleitet. Dieser Luftkanal 10 ist über eine Zuluftleitung 11 mit Umgebungsluft beaufschlagbar, so dass sich durch die Wärmenutzung des Abdampfes eine Steige- rung des erzielbaren Luftauftriebes ergibt und aus der entstehenden Strömung über eine Luftturbi- ne 12 Energie gewonnen werden kann. Der Luftkanal 10 ist so hoch bemessen, dass der Taupunkt während des Hochströmens des Abdampfes bzw. des Dampf-Luftgemisches unterschritten und tatsächlich auch die Kondensationswärme zur Auftriebssteigerung nutzbar wird.

   Das anfallende Kondensat lässt sich über eine Kondensatleitung 13 sammeln und über eine Ableitung 14 einer Kläranlage zuführen oder über eine Rückleitung 15 und eine Speisewasserkonditioniereinrichtung 

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 16 als Speisewasser wiederverwenden. 



   Zur weiteren Steigerung des Luftauftriebes kann das Rauchgas aus dem Dampferzeuger 3 über eine Rauchgasleitung 17 ebenfalls in den Luftkanal 10 eingeleitet werden, wobei das Rauch- gas vor der Einleitung auch mit dem Abdampf und/oder der Zuluft gemischt werden kann. 



   Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden Abdampf und Zuluft und gegebenenfalls das Rauchgas vor der Luftturbine 12 zusammengeleitet und zur Beeinflussung der Strömungsverhält- nisse über eine Lavaldüse 18 oder eine andere geeignete Zuleiteinrichtung geführt, doch ist es durchaus möglich, die Luftturbine 12 am Eingang zum Luftkanal 10 in die Zuluftleitung 11 einzu- binden und Abdampf und Rauchgas erst hinter der Luftturbine in den Luftkanal 10 einströmen zu lassen. 



   PATENTANSPRÜCHE: 
1. Verfahren zur Wirkungsgradsteigerung von offenen Dampfkraftanlagen durch eine Kon- densationswärmenutzung des Abdampfes, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdampf zur Stärkung des Luftauftriebes in einen der Höhe nach verlaufenden umgebungsluft- beaufschlagbaren Luftkanal eingeleitet und der entstehenden Strömung durch eine Turbi- ne Energie entzogen wird, wobei die Kanallänge auf eine Taupunktunterschreitung des 
Dampf-Luftgemisches während der Kanaldurchströmung abgestimmt ist.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abdampf und/oder der Zuluft vorzugsweise vorgereinigtes Rauchgas aus der Dampferzeugung zugemischt wird.