DE102006013864B3 - Power plant for condensation of water vapors, has condensing system and building structure has tunnel- like wind passage by which cooling air flows or sucked under heat exchanger elements - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftwerk mit einer Kondensationsanlage gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a power plant with a condensation plant according to the features in the preamble of claim 1.
Kondensationsanlagen werden zur Kühlung von Turbinen- oder Prozessabdämpfen verwendet und sind im energietechnischen Bereich in sehr großen Dimensionen seit vielen Jahren im Einsatz. Der Wirkungsgrad eines Kraftwerks hängt nicht unerheblich von der Kondensationsleistung der Kondensationsanlage ab, wobei die lokalen klimatischen Verhältnisse und die hiermit zusammenhängenden Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen einen erheblichen Einfluss auf die Kondensationsleistung haben. Heutige Bauformen von Kondensationsanlagen weisen daher Windschutzwände auf, welche die Wärmetauscherelemente in ihrer Gesamtheit umgeben, um eine Rezirkulation der erwärmten Kühlluft zu verhindern.condensation plants are used for cooling Turbine or process steaming used and are in the energy engineering field in very large dimensions in use for many years. The efficiency of a power plant does not hang irrelevant of the condensation capacity of the condensation plant depending on the local climatic conditions and the related wind speeds and wind directions have a significant impact on the condensation performance. Today's types of condensation plants therefore have windbreak walls, which the heat exchanger elements surrounded in their entirety to prevent recirculation of the heated cooling air.
Wichtig ist auch, dass alle Ventilatoren der Kondensationsanlage möglichst gleichmäßig angeströmt werden. Höhere naturbedingte Windgeschwindigkeiten können zu einem lokalen Druckabfall unterhalb der Ventilatoren führen. Die betroffenen Ventilatoren können nicht genügend Kühlluft fördern, wodurch die Kondensationsleistung sinkt und eine an den Dampfkreislauf angeschlossene Turbine unter Umständen in ihrer Leistung zurückgefahren werden muss.Important is also that all fans of the condensation plant as possible be streamed evenly. higher Natural wind speeds can lead to a local pressure drop lead below the fans. The affected fans can not enough cooling air promote, through the condensation capacity drops and a connected to the steam cycle Turbine under circumstances reduced in their performance must become.
Das andere Extrem ist, dass sich die Kondensationsanlage unter Umständen im Windschatten von Gebäudestrukturen, insbesondere im Windschatten des Kesselhauses und des Turbinenhauses eines Kraftwerks befindet. Üblicherweise wird eine Kondensationsanlage so nah wie möglich, d.h. in unmittelbarer Nachbarschaft zum Turbinenhaus errichtet, um die Leitungswege kurz zu halten und den Wasserdampf so schnell wie möglich zu kondensieren. Um dennoch eine optimale Anströmung zu gewährleisten, werden Kondensationsanlagen bereits relativ hoch aufgeständert, damit eine im Wesentlichen ungehinderte Anströmung von allen Seiten, d.h. unabhängig von der Windrichtung möglich ist. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass bei Kondensationsanlagen, deren Ansaugraum unterhalb der Ventilatoren im Windschatten von Gebäudstrukturen angeordnet ist, Warmluftrezirkulationen auftreten und zwar dort, wo die anströmende Luft durch den verbleibenden Freiraum zwischen Gebäudestruktur und der aufgeständerten Kondensationsanlage aufgrund der lokalen Querschnittsverengung mit relativ hoher Geschwindigkeit nach unten und unter die Wärmetauscherelemente strömt. Hierbei kann es zu dem unerwünschten Effekt kommen, dass trotz installierter Windschutzwände erwärmte Kühlluft von der zuströmenden Kühlluft mitgerissen wird und unter die Wärmetauscherelemente befördert wird, d.h. es kommt zur Warmluftrezirkulation. Durch die Temperaturerhöhung der Kühlluft sinkt die Kondensationsleistung, was sich wiederum nachteilig auf den Kraftwerkwirkungsgrad auswirkt.The Another extreme is that the condensation plant may be in the Slipstream of building structures, especially in the lee of the boiler house and the turbine house one Power plant is located. Usually If a condensation plant is as close as possible, i. in immediate Neighborhood to the turbine house built to short the conduction routes to hold and condense the water vapor as quickly as possible. Nevertheless an optimal flow to ensure, Condensation plants are already elevated relatively high, so a substantially unimpeded flow from all sides, i. independent of the wind direction possible is. In practice, however, it has been shown that in condensation plants, their intake space below the fans in the lee of Gebäudstrukturen is arranged, hot air recirculation occur there, where the oncoming Air through the remaining space between the building structure and the raised one Condensation plant due to the local cross-sectional constriction with relatively high speed down and under the heat exchanger elements flows. This may be the undesirable Effect come that despite installed windbreak walls warmed cooling air from the inflowing cooling air is entrained and under the heat exchanger elements promoted is, i. it comes to warm air recirculation. Due to the temperature increase of the cooling air decreases the condensation performance, which in turn disadvantageous affects the power plant efficiency.
In
der
Ein
anderer Vorschlag gemäß der
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kraftwerk mit einer Kondensationsanlage zur Kondensation von Wasserdampf gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, bei welchem die Warmluftrezirkulation vermindert ist.Of these, Based on the object of the invention, a power plant with a condensation plant for the condensation of water vapor according to the features show in the preamble of claim 1, wherein the Warm air recirculation is reduced.
Die Lösung wird in einem Kraftwerk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gesehen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.The solution is in a power plant with the features of claim 1 seen. Advantageous embodiments of the inventive concept are Subject of the dependent claims.
Umfangreiche Untersuchungen haben gezeigt, dass das angesprochene Problem der Warmluftrezirkulation besonders kostengünstig dadurch gelöst werden kann, wenn Gebäudestrukturen, die benachbart der Kondensationsanlage platziert sind, tunnelartige Windpassagen aufweisen, durch welche Kühlluft unter die Wärmetauscherelemente strömt und/oder gesaugt wird. Die Windpassagen sind insbesondere in Turbinenhäusern vorgesehen und erfordern keine separat zu errichtenden Strukturen. Wichtig ist, dass die unter Umständen ohnehin zwischen Kesselhäusern vorhandenen, unbebauten Freiräumen zur Kondensationsanlage hin geöffnet werden, so dass anströmende Luft bodennah zwischen den Kesselhäusern hindurch in die Windpassagen des Turbinenhauses strömen kann und damit nicht ausschließlich den längeren und rezirkulationsgefährdeten Weg über die Dächer der Kessel- und Turbinenhäuser hinweg nehmen muss, sondern unmittelbar von unten in den Ansaugraum der Kondensationsanlage gelangt. Die Auslegung, das heißt insbesondere die Größe der Windpassagen erfolgt anforderungsgerecht und unter Berücksichtigung der lokal vorherrschenden Windverhältnisse, der klimatischen Bedingungen sowie weiterer Einflussgrößen, so dass sichergestellt werden kann, dass die Kondensationsanlage bis zu bestimmten Windgeschwindigkeiten rezirkulationsfrei arbeitet, selbst wenn die Kondensationsanlage im Windschatten von Gebäudestrukturen des Kraftwerks steht. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, Garantiezusagen besser einzuhalten, z.B. wenn von dem Betreiber des Kraftwerks gefordert wird, dass die Kondensationsanlage bei Windgeschwindigkeiten über 3 m/s rezirkulationsfrei arbeiten soll. Die Auslegung der Kondensationsanlage kann aufgrund der komplexen Strömungsverhältnisse nicht auf analytischem Wege erfolgen, sondern nur über numerische Berechnungsmethoden. Mit Hilfe von CFD-Verfahren (Computational Fluid Dynamics) ist es möglich, verschiedene Formgebungen und Anordnungen der Gebäudestrukturen zu vergleichen und auf diese Weise lokale Strömungserscheinungen zu analysieren, die mit Messungen nur schwer oder überhaupt nicht zu erfassen sind. Aufgrund der Vielzahl der Parameter und der Größe heutiger Kraftwerksneubauten ergeben sind ausgesprochen komplexe Berechnungsmodelle, durch welche sich das bekannte Problem der Warmluftrezirkulation oftmals überhaupt erst lokalisieren lässt.Extensive investigations have shown that the mentioned problem of hot air recirculation can be achieved particularly cost-effectively if building structures placed adjacent to the condensation plant have tunnel-like wind passages through which cooling air flows and / or is drawn under the heat exchanger elements. The wind passages are provided in particular in turbine houses and do not require separate structures to be built. It is important that the under certain circumstances already existing between boiler houses, undeveloped open spaces to the condensation system out so that inflowing air can flow near the ground between the boiler houses into the wind passages of the turbine house and thus not only the longer and recirculation prone over the roofs of the boiler - and turbine houses must take away, but un indirectly from below into the suction of the condensation plant passes. The interpretation, ie in particular the size of the wind passages is made according to requirements and taking into account the prevailing wind conditions, the climatic conditions and other factors, so that it can be ensured that the condensation plant operates without recirculation up to certain wind speeds, even if the condensation plant in the lee of Building structures of the power plant stands. With the solution according to the invention, it is possible to better meet warranty commitments, for example, if required by the operator of the power plant, that the condensation plant should work without recirculation at wind speeds above 3 m / s. The design of the condensation plant can not be done analytically due to the complex flow conditions, but only by numerical calculation methods. Using Computational Fluid Dynamics (CFD) methods, it is possible to compare different shapes and arrangements of building structures and thus analyze local flow phenomena that are difficult or impossible to measure with measurements. Due to the large number of parameters and the size of today's new power plant new buildings result in extremely complex calculation models, through which the well-known problem of hot air recirculation often can only be located.
Selbstverständlich ist es immer möglich, sehr hohe Windschutzwände randseitig der Wärmetauscherelemente anzuordnen, so dass die erwärmte Kühlluft keinesfalls mit der angesaugten Kühlluft vermischt wird. Allerdings sind die Investitionskosten bei der Errichtung moderner Kraftwerke erheblich, so dass nach kostengünstigen Alternativen und unterstützenden Maßnahmen gesucht werden muss. Durch das Vorsehen von Windpassagen in bislang geschlossenen Gebäudestrukturen eröffnen sich nicht nur neue Stromlinien für die Zuführung von Kühlluft, sondern zudem effektive Möglichkeiten, den Einfluss des Windes auf den Kraftwerkwirkungsgrad bei gleichzeitig geringen Investitionen zu vermindern.Of course it is it always possible, very much high windbreak walls edge of the heat exchanger elements to arrange, so that the heated cooling air under any circumstances with the sucked cooling air is mixed. However, the investment costs in the construction modern power plants significantly, so after cost-effective Alternatives and supportive activities must be sought. By providing wind passages in previously closed building structures open Not only new streamlines for the supply of cooling air, but also effective Options, the influence of the wind on the power plant efficiency at the same time low investment.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn Windtore zum Verändern der Durchströmfläche der Windpassagen vorgesehen sind. Die Breite der Windpassagen ist häufig durch bauliche Notwendigkeiten vorgegeben. Diese Abstände werden sich oftmals kaum verändern lassen. Allerdings kann durch Windtore relativ genau gesteuert werden, welche Luftmenge durch die Windpassagen geführt werden soll. Die Windtore sind im Regelfall vollständig geöffnet, um einen ungehinderten Durchtritt der anströmenden Luft zu ermöglichen. Umgekehrt ist es auch möglich, die Windtore zumindest teilweise zu schließen, wenn die Windgeschwindigkeit zu hoch ist oder wenn sich die Windrichtung geändert hat. Insbesondere können die Windtore mit Mitteln gekoppelt sein, über welche die Durchströmfläche in Abhängigkeit von der Windrichtung steuerbar ist. Beispielsweise könnte es von Nachteil sein, wenn nicht die Kondensationsanlage, sondern die Kessel- und Turbinenhäuser im Windschatten stehen. In diesem Fall ist es zweckmäßiger, die Windtore geschlossen zu halten, damit sich unterhalb der Wärmetauscherelemente ein gewisser Staudruck ausbildet, der durch das Schließen der Windtore erhöht werden kann. Entscheidend ist letztlich, dass die Kondensationsanlage "atmen" kann, d.h., dass ihr unabhängig von der Windrichtung Kühlluft in einer Art und Weise zuströmt, die eine Warmluftrezirkulation verhindert.It is considered advantageous when wind gates for changing the Flow area of the wind passages are provided. The width of the wind passages is often through structural requirements given. These distances are often barely change to let. However, it can be controlled relatively accurately by wind gates. what amount of air should be passed through the wind passages. The wind gates are usually complete open, to allow an unimpeded passage of the incoming air. Conversely, it is also possible at least partially close the wind gates when the wind speed is too high or if the wind direction has changed. In particular, the Windtore be coupled with means via which the flow area in response to the wind direction is controllable. For example, it might be a disadvantage if not the condensation plant, but the boiler and turbine houses in the lee stand. In this case it is more convenient to close the wind gates to keep so that below the heat exchanger elements a certain Dynamic pressure forms, which are increased by closing the wind gates can. Ultimately, it is crucial that the condensation plant can "breathe", that is you are independent from the wind direction cooling air flows in a way, which prevents warm air recirculation.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The Invention is described below with reference to an illustrated in the drawings embodiment explained in more detail. It demonstrate:
Aus
Im
Rahmen der Erfindung ist nun vorgesehen, dass die den Windschatten
erzeugenden Gebäudestruktur,
das heißt
in diesem Fall das Turbinenhaus
Theoretisch wäre es denkbar, das Turbinenhaus in einzelne Abschnitte zu unterteilen, so dass sich einzeln nebeneinander stehende Gebäude ergeben. Allerdings wird die gemeinsam genutzte Infrastruktur dann ebenfalls unterbrochen. Insbesondere im Hinblick auf die Nutzung eines Laufkranes stellt die Untertunnelung eine wirtschaftlich sinnvolle Lösung dar.Theoretically would it be conceivable to subdivide the turbine house into individual sections, so that individually adjoining buildings result. However will the shared infrastructure is also interrupted. In particular with regard to the use of an overhead crane, the Tunneling is an economically viable solution.
Die
Darstellung der
Anhand
der
- 11
- Kraftwerkpower plant
- 22
- Kondensationsanlagecondensation plant
- 33
- TurbinenhausTurbinenhaus
- 44
- Kesselhausboiler house
- 55
- WärmetauscherelementHeat exchanger element
- 66
- Windpassagewind passage
- 77
- WindtorWindtor
- 88th
- Stützkonstruktionsupport structure
- WW
- Windrichtungwind direction
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20121002 |