DE10333009B3 - Steam condensation device for steam turbine power generation plant uses cooling tower with natural air draught with upper condensers above cooling units supplied with heated cooling water from surface condenser - Google Patents
Steam condensation device for steam turbine power generation plant uses cooling tower with natural air draught with upper condensers above cooling units supplied with heated cooling water from surface condenser Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kondensation von Wasserdampf, wie er beispielsweise bei Dampfturbinen als Bestandteile von Kraftwerken anfällt.The invention relates to an arrangement for the condensation of water vapor, such as that found in steam turbines as components of power plants.
Es zählt zum Stand der Technik,
Wasserdampf durch Kühlwasser
in einem Kondensator zu kondensieren. Bei der Kondensation wird
die Wärme an
das Kühlwasser
abgegeben und das so erwärmte Kühlwasser
wird dann in einem Nasskühlturm
rückgekühlt (
Um diesen Nachteil zu beheben, kann alternativ der anfallende Wasserdampf komplett in einem geschlossenen Kondensationssystem mittels Kühlluft kondensieret und das Kondensat dann seiner weiteren Nutzung zugeführt werden. Obwohl sich dieses Verfahren prinzipiell bewährt hat, war es doch mit einer erheblichen Minderung des Kraftwerkwirkungsgrades verbunden.To fix this disadvantage, you can alternatively, the water vapor generated completely in a closed Condensation system condensed by means of cooling air and the condensate can then be used again. Although this method has proven itself in principle, it was with one considerable reduction in power plant efficiency.
Es gehört ferner zum Stand der Technik, dass eine Parallelschaltung aus zwangsbelüfteten Nasskühlturmzellen und luftgekühlten Kondensatoren zum Einsatz kommt. Hierbei handelt es sich um den Parallelbetrieb der beiden zuvor beschriebenen Kühlanlagen zum Zwecke der Dampfkondensation, die räumlich voneinander getrennt aufgestellt werden. Diese Anordnung dient der Einsparung von Kühlwasser. Die Möglichkeiten und Vorteile einer solchen Verfahrensweise sind jedoch durch diese Bauweise bei weitem nicht ausgeschöpft.It is also part of the prior art that a parallel connection of forced ventilation wet cooling tower cells and air-cooled Capacitors is used. This is the Parallel operation of the two cooling systems described above for the purpose of steam condensation spatial be set up separately. This arrangement serves the Saving cooling water. The possibilities and advantages of such a procedure, however, are due to this Construction far from exhausted.
Der Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die Aufgabe zugrunde, auch in großen Mengen anfallenden Wasserdampf ohne relevante Belastung der Umwelt mit einem befriedigenden Wirkungsgrad kondensieren und das Kondensat einer Nutzung zuführen zu können.The invention is based on from the state of the art - the Based on the task, even in large quantities accumulating water vapor without relevant pollution of the environment a satisfactory efficiency condense and the condensate to use it to be able to.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved with the in the claim 1 specified features solved.
Hierzu sieht die Erfindung vor, dass der beispielsweise in einer Dampfturbine eines Kraftwerks anfallende Wasserdampf mit einer Teilmenge dachförmig konfigurierten Kondensatoren, die insbesondere aus Rohrbündelwärmeübertragern bestehen, zugeführt wird, die in einem Kühlturm mit natürlichem Luftzug angeordnet sind und in diesem Kühlturm von der Kühlluft außenseitig beaufschlagt werden (Trockenkühlteil). Eine andere Teilmenge des Wasserdampfs wird einem Oberflächenkondensator zugeführt, der sich bevorzugt in der Nähe des Dampfaustrittstutzens der Turbine befindet, so dass die Länge der notwendigen Dampfleitungen reduziert wird. Im Oberflächenkondensator wird der Wasserdampf durch Kühlwasser kondensiert, das aus einem sich unterhalb der Dachkondensatoren im Kühlturm befindenden, ebenfalls von der Kühlluft beaufschlagten Nasskühlbereich stammt. Er umfasst Kühleinbauten, die von dem erwärmten Kühlwasser aus dem Oberflächenkondensator beaufschlagt werden. Das rückgekühlte Kühlwasser rieselt aus den Kühleinbauten in ein Wasserbecken herab und wird von hier aus dem Oberflächenkondensator zugeführt.For this purpose, the invention provides that the one that occurs, for example, in a steam turbine of a power plant Water vapor with a subset of roof-shaped capacitors, which in particular from shell and tube heat exchangers exist, fed will that in a cooling tower with natural drafts are arranged and in this cooling tower from the cooling air externally be charged (dry cooling section). Another subset of the water vapor becomes a surface condenser supplied who prefers to be nearby of the steam outlet connection of the turbine, so that the length of the necessary steam lines is reduced. In the surface capacitor the water vapor through cooling water condenses out of a itself below the roof condensers in the cooling tower located, also from the cooling air wet cooling area. It includes cooling internals of the warmed cooling water from the surface capacitor be charged. The recooled cooling water trickles from the cooling internals in down a pool of water and from here it becomes the surface condenser fed.
Dadurch, dass sowohl die Kühlung des erwärmten Kühlwassers im Nasskühlbereich als auch die Kondensierung des Wasserdampfs im darüber liegenden Trockenkühlbereich ausschließlich durch den natürlichen Luftzug im Kühlturm erfolgt, braucht keine elektrische Energie zum Antrieb von Lüftern bereit gestellt zu werden. Ferner entfallen die mit Lüftern verbundenen Herstellungs- und Einbaukosten. Insgesamt ist hiermit eine Reduzierung der Investitionskosten verbunden.The fact that both the cooling of the heated cooling water in the wet cooling area as well as the condensation of water vapor in the overlying Dry cooling area exclusively through the natural Draft in the cooling tower takes place, no electrical energy is required to drive fans to be asked. Furthermore, the manufacturing associated with fans and installation costs. Overall, this is a reduction in investment costs connected.
Da eine Teilmenge des anfallenden Wasserdampfs den Dachkondensatoren und eine andere Teilmenge dem Oberflächenkondensator zugeleitet werden, ist zur Förderung des Kühlwassers im Kreislauf Kühleinbauten → Wasserbecken → Oberflächenkondensator → Kühleinbauten eine deutlich geringere Pumpenleistung erforderlich. Damit werden nicht nur der Aufwand für die Fertigung und Bereitstellung der Pumpen sowie der Montageaufwand, sondern auch darüber hinaus der Aufwand zur Bereitstellung von elektrischer Energie zum Betrieb der Pumpen verringert.Because a subset of the accruing Water vapor the roof condensers and another subset of the surface condenser to be fed is for promotion of the cooling water in the cooling installation → water basin → surface condenser → cooling installation a significantly lower pump output is required. With that not just the effort for the manufacture and provision of the pumps and the assembly effort, but also about it in addition, the effort to provide electrical energy for Pump operation reduced.
Aufgrund der Übereinanderanordnung von Nasskühlbereich und Trockenkühlbereich wird der weitere Vorteil erzielt, dass an der Kühlturmkrone keine sichtbaren Schwaden mehr vorhanden sind. Dies bedeutet eine Verminderung der Umweltbelastung, insbesondere der sogenannten Beschattung der Umgebung eines Kühlturms.Due to the stacking of the wet cooling area and dry cooling area the further advantage is achieved that there are no visible ones on the cooling tower crown There are more swaths. This means a decrease in Environmental pollution, especially the so-called shading of the environment of a cooling tower.
Durch die Aufteilung der anfallenden Wasserdampfmenge auf den Trockenkühlbereich im Kühlturm und den Oberflächenkondensator außerhalb des Kühlturms kann der Nasskühlbereich im Kühlturm kleiner ausgelegt werden, so dass auch die damit verbundenen Investitionskosten reduziert werden. Das sogenannte kalte Ende der Gesamtanordnung wird verkleinert mit dem Ergebnis einer Reduzierung des Bereitstellungsaufwands im Hinblick auf die Dachkondensatoren, Rohrleitungen und Pumpen.By dividing the accruing Amount of water vapor on the dry cooling area in the cooling tower and the surface capacitor outside of the cooling tower the wet cooling area in the cooling tower be designed smaller, so that the associated investment costs be reduced. The so-called cold end of the overall arrangement is downsized, resulting in a reduction in deployment effort in terms of roof condensers, piping and pumps.
Weil durch die Kühlluft aus dem Nasskühlbereich Tropfen nach oben gerissen werden, die sich an den Oberflächen der Rohrbündel der Dachkondensatoren absetzen können und dort verdunsten, wird eine weitere Wirkungsgradverbesserung der Dachkondensatoren erzielt.Because drops are pulled upwards by the cooling air from the wet cooling area can deposit the surfaces of the tube bundles of the roof condensers and evaporate there, a further improvement in the efficiency of the roof condensers is achieved.
Insgesamt ist festzustellen, dass durch die erfindungsgemäße Anordnung in der Zuordnung zu einem Kraftwerk der Gesamtwirkungsgrad des Kraftwerks gegenüber einer reinen Trockenkühlung merklich erhöht werden kann.Overall, it can be said that by the arrangement according to the invention in the assignment to a power plant the overall efficiency of the power plant across from a pure dry cooling noticeably increased can be.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Grundgedankens sind entsprechend Patentanspruch 2 die Kondensatsammelleitungen der Dachkondensatoren mit einem dem Oberflächenkondensator zugeordneten Sammelbehälter für Kondensat verbunden. Folglich braucht nur noch eine Pumpe zur Förderung des insgesamt anfallenden Kondensats vorgesehen zu werden.In further development of the basic idea according to the invention are the condensate manifolds according to claim 2 of the roof condensers with one assigned to the surface condenser Clippings for condensate connected. As a result, only one pump needs to be pumped of the total condensate to be provided.
Gemäß Patentanspruch 3 sind die Dachkondensatoren auf einem Höhenniveau in mehreren Reihen über den Querschnitt des Kühlturms gleichmäßig verteilt angeordnet. Auf diese Weise kann der Querschnitt des Kühlturms optimal genutzt werden.According to claim 3 are the Roof condensers at one level in several rows the cross section of the cooling tower equally distributed arranged. In this way, the cross section of the cooling tower can be used optimally.
Die Merkmale des Patentanspruchs 4 sehen vor, dass die Dachkondensatoren auf einem auch die Kühleinbauten stützenden Traggerüst angeordnet sind. Ein besonderes Traggerüst für die Dachkondensatoren ist mithin nicht erforderlich. Die Investitionskosten werden weiter gesenkt.The features of the claim 4 provide that the roof condensers on one also the cooling internals supporting shoring are arranged. A special supporting structure for the roof capacitors is therefore not necessary. The investment costs will continue lowered.
Entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 5 weisen die Dachkondensatoren kondensatorisch und dephlegmatorisch beaufschlagte Rohrbündel auf. Auf diese Weise ist auch im Winterbetrieb bei tiefen Temperaturen eine Vereisung der Dachkondensatoren ausgeschlossen.According to the features of the claim 5 have the roof capacitors condenser and dephlegmator loaded tube bundle on. This way is also in winter operation at low temperatures icing of the roof condensers excluded.
Schließlich wird noch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung in den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gesehen. Danach sind die dephlegmatorisch beaufschlagten Rohrbündel der Dachkondensatoren und ein Dampfdom des Oberflächenkondensators über Evakuierungsleitungen an eine Evakuierungseinrichtung angeschlossen. Die erste Stufe der Evakuierung ist getrennt, während die zweite Stufe gemeinsam betrieben wird.Finally, it will be beneficial Further development of the invention in the features of the claim 6 seen. Then the dephlegmatory tube bundles are the Roof condensers and a steam dome of the surface condenser via evacuation lines connected to an evacuation facility. The first stage of Evacuation is separate while the second stage is operated together.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on of exemplary embodiments illustrated in the drawings. It demonstrate:
In der
Der in der Dampfturbine
In einem Höhenbereich unterhalb der Dachkondensatoren
Das rückgekühlte Kühlwasser KW aus dem Wasserbecken
Unterhalb des Oberflächenkondensators
Die von den Kühleinbauten
Die
Aus der
Aufgrund der Übereinanderanordnung des Nasskühlbereichs
und des Trockenkühlbereichs
tritt an der Kühlturmkrone
- 11
- Dampfturbinesteam turbine
- 22
- Dampfleitungsteam line
- 33
- Dampfdomsteam dome
- 44
- Oberflächenkondensatorsurface condenser
- 55
- Dampfleitungsteam line
- 66
- Dachkondensatorenroof capacitors
- 77
- Kühlturmcooling tower
- 88th
- kondensatorisch beaufschlagte Rohrbündelcondensers loaded tube bundle
- 99
- dephlegmatorisch beaufschlagte Rohrbündeldephlegmator loaded tube bundle
- 1010
- Kühleinbautencooling installations
- 1111
- Wasserbeckenwater basin
- 1212
- Eintrittsbereiche für KLentry regions for KL
- 1313
- Leitung für KWmanagement for KW
- 1414
-
Pumpe
in
13 Pump in13 - 1515
- Leitung für EKWmanagement for EKW
- 1616
- Sammelbehälter für KCollection container for K
- 1717
- Leitung für Kmanagement for K
- 1818
-
Pumpe
in
17 Pump in17 - 1919
- DampfzuführungsleitungenSteam supply lines
- 2020
- KondensatsammelleitungenFlash lines
- 2121
- ÜberführungsleitungenTransfer lines
- 2222
-
Evakuierungsleitung
v.
9 Evacuation management v.9 - 2323
-
Evakuierungsleitung
v.
3 Evacuation management v.3 - 2424
- Evakuierungseinrichtungevacuation device
- 24a24a
-
1.
Stufe v.
24 f.9 1st stage v.24 f.9 - 24b24b
-
1.
Stufe v.
24 f.3 1st stage v.24 f.3 - 24c24c
- gemeinsame 2. Stufecommon 2nd stage
- 2525
- Traggerüstshoring
- 2626
- KühlturmkroneCooling tower crown
- 2727
-
Wand
von
7 Wall of7 - WDWD
- WasserdampfSteam
- EKWEKW
- erwärmtes Kühlwasserheated cooling water
- KLKL
- Kühlluftcooling air
- KWKW
- Kühlwassercooling water
- KK
- Kondensatcondensate
- EKLEKL
- erwärmte Kühlluftheated cooling air
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