DE1050781B - - Google Patents

Description

L EUTSCHES

Bei der Auslegung von Luftkondensationsanilagen wird in der Regel eine mittlere Jahrestemperatur zugrunde gelegt. Dies hat zur Folge, daß in den Übergangszeiten bzw. in den Wintermonaten das Kondensat unter die Temperatur abgekühlt wird, die dem erwarteten Dampfdruck als Kondensationstemperatur entspricht und die Leistung der Anlage über das tatsächlich benötigte Maß hinaus vergrößert wird. Da es zur Vermeidung einer Gefährdung der Turbine in vielen Fällen ratsam ist, kein zu hohes Vakuum zu fahren, hat man bisher durch Regelung des Kühlluftstromes bzw. der Dampfbeaufsohlagung der Kondensatorelemente die Schwankungen des Wärmegefälles bei 1 uf tgekühilten Kondensatoren auszugleichen versucht. Diese .Regelung des Kühlluftstiromes bzw. der Dampfverteilung erfordert umfangreiche und komplizierte Regeleinrichtungen, welche die Anlage- und Betriebskosten der mit Luftkühlung arbeitenden KondensatO'ranlagen erheblich vergrößert und die Wirtschaftlichkeit dieser Verfahren und Vorrichtungen in Frage stellt. Hierzu trägt wesentlich bei, daß für den Fall einer Unterkühlung des Kondensates in den Kondensatorelementen ein Wärmeverlust eintritt, um den das Kondensat vor der Einspeisung in den Kessel zusätzlich erwärmt werden muß. Außerdem bedingt die Unterkühlung des Kondensats unter die dem jeweiligen Vakuum entsprechende Kondensationstemperatur einen unnötigen Energieverbrauch.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß das in den Kondensatorelementen anfallende, bei höheren Kühllufttemperaturen unmittelbar dem Dampfkessel als Speisewasser zugeführte Kondensat bei unterhalb der mittleren Jahrestemperatur liegenden Kühllufttemperaturen in an sich bekannter Weise innerhalb eines den Kondensatorelementen vorgeschalteten Einspritzkondensators in feiner Verteilung in den diesen durchströmenden Abdampfstrom eingespritzt wird und daß dann das gesamte, im Einspritzkondensator anfallende Mischkondensat dem Dampfkessel als Speisewasser zugeleitet wird. Hierdurch läßt sich unabhängig von der jeweiligen Kühllufttemperatur ein annähernd gleichbleibend guter Wirkungsgrad des Kondensationsprozesses erreichen, wobei die bisher notwendigen, kostspieligen Regeleinirichtungen für den Kühlluftstrom gegebenenfalls für die Dampfverteilung mindestens teilweise fortfallen. Bei niedrigeren Kühllufttemperaturen wird bewußt eine Unterkühlung des Kondensats in den Kondensatorrohren in Kauf genommen, jedoch wird durch die Einspritzung in den Einspritzkondensator das unterkühlte Kondensat erwärmt, so daß der in den Kondensatorelementen eingetretene Wärmeverlust wieder ausgeglichen wird. Das Mischkondensat hat daher unabhängig von der jeweiligen Kühllufttemperatur bzw.

Verfahren und Anlage
zur Niederschlagung des Abdampfes
von Dampfkraftanlagen

Anmelder:

GEA-Luftkühler-Gesellschaft m. b. H.,
Bochum, Königsallee 45

Dipl.-Ing. Franz Schulenberg, Bochum, und Dipl-Ing. Karl Weiß, Bochum-Weitmar, sind als Erfinder genannt worden

dem jeweiligen Grad der Unterkühlung des Kondensates stets eine annähernd gleichbleibende Temperatur, welche etwa der bei dem jeweils vorhandenen Unterdruck höchstmöglichen Kondensattemperatur entspricht. Hierdurch wird selbst bei starken Schwankungen der Kühllufttemperatur ein praktisch gleichbleibend hoher Kondensationswirkungsgrad erreicht. Der den Kondensatorelementen vorgeschaltete Ein-Spritzkondensator läßt sich mit verhältnismäßig großen Ouersohnittsabmessungen ausführen, so daß durch die in diesem vorgesehene Einspritzvorrichtung keine Querschnittsverenigung bzw. -vergrößerung des Strömungswiderstandes eintritt. Das nutzbare Wärmegefälle des Dampfes wird also nicht durch den Luftkondensator, sondern durch den diesem vorgeschalteten Einspritzkondensator bestimmt. Infolgedessen kann zwischen Einspritzkondensator und Luftkondensator ein beträchtliches Druckgefälle aufrechterhalten werden, so daß sich im Luftkondensator ein tieferer Druck und eine niedrigere Kondensationstemperatur einstellt als im Einspritzkondensator. Das Kondensat wird also nur zeitweise, und zwar nur bei unterhalb der mittleren Jahrestemperatur liegenden Kühllufttemperaturen dem Einspritzkondensator zugeführt, während bei höheren Kühllufttemperaturen das Kondensat unmittelbar dem Kessel als Speisewasser zugeführt wird.

Auf anderem Gebiet, nämlich bei durch Wasser gekühlten Kondensatoren, ist es bekannt, wasserdurchflossene Kühlrohre vorzusehen, an deren Außenseite die Dampfniederschlagung erfolgt. Indessen wirft die Dampfkondensation mittels wassergekühlter Kondensatoren völlig andere Probleme auf, da l>ei wasserge-

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kühlten Kondensatoren im Gegensatz zu luftgekühlten mit einer praktisch gleichbleibenden Temperatur des Kühlmediums gerechnet werden kann. Eine Übertragung dieses bekannten Vorschlages auf luftgekühlte Kondensatoren würde bedeuten, daß das in den Kondensatorelementen anfallende Kondensat unabhängig von der jeweiligen Kühllufttemperatur stets in den oberen Teil der Kondensatorelemente eingespritzt würde. Dies hätte jedoch bei höheren Kühllufttemperaturen, bei denen das Kondensat in den Kondensatorelementen keine Unterkühlung erfährt, den Nachteil, daß das in die Dampfkammer der Kondensatorelemente eingespritzte Kondensat teilweise nochmals verdampft und auf diese Weise eine zusätzliche Belastung der Kondensatoranlage hervorgerufen werden würde. Da bei dem bekannten Verfahren die Einspritzung innerhalb der Dampfverteilungskammer des Kondensators erfolgt, ist eine Druckerhöhung im Kondensator und damit eine Verringerung des nutzbaren Wärmegefälles unvermeidlich. Hierdurch ergibt sich zwangläufig ein erheblicher Energieverbrauch, durch welchen der bei Erwärmung von unterkühltem Kondensat erzielte Gewinn im wesentlichen wieder aufgezehrt wird. Außerdem wird das nutzbare Wärmegefälle des Dampfes bei dem bekannten Vorschlag durch die kombinierte Kühlleistung des eingespritzten Kondensats und des umgewälzten Kühlwassers bestimmt. Infolge der unmittelbaren Einspritzung des Kondensats in die Dampfverteilerkammer sind die Kondensationstemperatur und das Vakuum im Bereich der Kondensateinspritzung und der Kühlrohre des Kondensators praktisch gleich groß. Eine Verringerung der Kühlleistung durch die Kondensateinspritzung im Bereich der Kondensatorrohre ist daher nicht zu erreichen, weil sich ein Ausgleich zwischen der Kühlleistung des Luftkondensators und der Kühlleistung des Einspritzkondensators nicht einstellt. Vielmehr würde bei dem vorbekannten wassergekühlten Kondensator bei einer bereits vorhandenen Unterkühlung des Kondensats eine zusätzliche Kondensateinspritzung im Bereich der Dampfverteilerkammer zu einer weiteren Vergrößerung der Kühlleistung und damit zu einer noch stärkeren Unterkühlung des Kondensats führen. Ferner wird nach dem bekannten Vorschlag das in einer Auffangwanne anfallende Mischkondensat nur zu einem Teil dem Kessel als Speisewasser zugeführt, während der übrige Teil durch ein Rohr zu einem Kondensatsammeiraum zurückgeleitet und nochmals zusammen mit dem auf dem Kondensator austretenden Kondensat in ein Verteilerrohr gefördert wird. Infolgedessen muß unabhängig von der jeweiligen Temperatur des Kühlmediums ständig eine mehrfach größere Kondensatmenge umgewälzt werden, was einen größeren Energieaufwand zur Folge hat.

Bei einem anderen vorbekannten wassergekühlten Oberflächenkondensator arbeitet ein liegender Mischkondensator mit einem Oberflächenkondensator derart zusammen, daß das Gemisch aus dem Kondensat und dem Einspritzwasser des Mischkondensators dauernd in den Oberflächenkondensator geleitet und von diesem nach Rückkühlung wieder dem Mischkondensator zugeführt wird. Auch hier liegen, wie oben gezeigt wurde, im Vergleich zu luftgekühlten Kondensatoren völlig andere Probleme vor, was im übrigen sich schon daraus ergibt, daß das Gemisch aus Kondensat und Einspritzwasser ständig in den Oberflächenkondensator fließt und sich daher eine für luftgekühlte Kondensatoren unbrauchbare Lösung ergeben würde.

Zur Durchführung des Verfahrens ist die Dampfkondensationsanlage zweckmäßig derart ausgebildet, daß in die zu den luftgekühlten Kondensatorelementen führende Abdampfleitung, wie an sich bekannt, ein Einspritzkondensator eingeschaltet ist, dessen auf den Abdampfstrom gerichtete Düsen über eine Förderpumpe an die Kondensatsammelleitung angeschlossen sind und dessen Abfluß für das Mischkondensat über eine weitere Förderpumpe an die Kesselspeiseleitung ίο angeschlossen ist. Hierdurch wird erreicht, daß sowohl die Düsen des Einspritzkondensators als auch dessen Abfluß für das Mischkondensat wahlweise mit der Kondensatsammelleitung bzw. der Kesselspeiselcitung verbunden und gegenüber diesen abgesperrt werden können.

Um eine selbständige Regelung zu ermöglichen, kann für die Förderung des Kondensats aus der Kondensatsammelleitung zu den Düsen des Einspritzkondensators eine elektrisch angetriebene Pumpe vorgesehen sein, deren Schaltschütz durch einen von der Kondensattemperatur gesteuerten Thermostaten schaltbar ist. Der Thermostat kann dabei in der Kondensatkammer eines luftgekühlten Elementes oder auch in der Kondensatleitung selbst angeordnet sein. Die Kondensatsammelleitung ist zweckmäßig ferner durch eine den Einspritzkondensator und die diesem vorgeschaltete Förderpumpe ausschließende Umgehungsleitung an die Kesselspeiseleitung angeschlossen, wobei gemäß einem weiteren Merkmal sowohl in der Umgehungsleitung als auch in der Mischkondensatabflußleitung des Einspritzkondensators je ein Absperrventil vorgesehen ist, deren Betätigungsmittel derart ausgebildet sind, daß bei der öffnung des einen Ventils das andere Ventil zwangläufig geschlossen wird. Dabei ist die Anordnung derart getroffen, daß die Absperrventile in Abhängigkeit von dem in der zum Einspritzkondensator führenden Kondensatförderleitung herrschenden Flüssigkeitsdruck selbsttätig gesteuert werden.
Nach einem weiteren Merkmal kann schließlich vorgesehen sein, daß die Absperrventile mit Steuerzylindern ausgerüstet sind, welche an den Leitungsabschnitt zwischen Kondensatförderpumpe und Einspritzkondensator angeschlossen sind, so daß bei durch Thermostaten automatisch eingeschalteter Kondensatorförderpumpe durch den Druck des zum Einspritzkondensator geförderten Kondensats das in die Mischkondensatableitjung des Einspritzkondensators eingeschaltete Absperrventil geöffnet und gleichzeitig das in die Umgehungsleitung eingeschaltete Absperrventil geschlossen wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel schematisch erläutert.

Mit 1 ist eine Dampfturbine bezeichnet, deren Abdampfleitung2 über die Zweigleitungen 2a, 2b, 2c an eine entsprechende Anzahl luftgekühlter Kondensatorelemente 3 a, 3b, 3c angeschlossen ist. Das am unteren Ende der Kondensatorelemente 3 austretende Kondensat wird über die Kondensatableitung 4 fortgeleitet. Mit 5 ist eine Abluftabsaugeleitung bezeichnet, an welcher eine in der Zeichnung nicht dargestellte Vakuumpumpe üblioher Bauart angeschlossen ist.

Von der Leitung 4 wird das Kondensat in der kalten Jahreszeit bzw. bei zu erwartender Unterkühlung des Kondensats durch die Pumpe 8 über die Leitung 6 in den Einspritzkondensator 7 geführt und dort durch die schematisch dargestellte Düse 7 ο in feiner Verteilung in den Abdampfstrom gespritzt. Die Steuerung der Pumpe 8 erfolgt durch einen Thermostaten 9 automatisch, indem der Thermostat den

Claims (7)

Schaltschütz des elektrischen Antriebs der Pumpe 8 (in der Zeichnung nicht dargestellt) beeinflußt. Vom Einspritzkondensator 7 gelangt das Mischkondensat über die Leitung 10 in die Leitung 11, von wo aus es über die Pumpe 12 in die Kesselspeiseleitung weiterbefördert wird. Um bei normalen Außenlufttemperaturen eine ausreichende Kühlung des Kondensats zu erzielen, ist eine Umgehungsleitung 13 vorgesehen, durch welche das in der Leitung 4 befindliche Kondensat nach Abschaltung der Pumpe 8 unmittelbar in die Leitung 11 abfließen kann. Sowohl in der Kondensatableitung des Einspritzkondensators 10 als auch in der Umgehungsleitung 13 sind druckmittelbetätigte Ventile 14 und 15 eingeschaltet, deren Betätigungszylindern über die Leitungen 16 und 16 a an die Leitung 6, Zwischenpumpe 8 und Einspritzkondensator 7 angeschlossen sind. Auf diese Weise werden die Ventile 14 und 15 selbständig, jedoch gegensinnig, unmittelbar durch den von der Pumpe 8 erzeugten Druck gesteuert. Daraus ergibt sich, daß bei Unterkühlung des Kondensats über den Thermostaten 9 die Pumpe 8 selbständig in Betrieb gesetzt wird und durch den sich hierbei einstellenden Druck in der Leitung 6 das Ventil 14 geöffnet, dagegen das Ventil 15 geschlossen wird. Schaltet sich die Pumpe 8 ab, sinkt der Druck in der Leitung 6 ab und bewirkt gleichzeitig ein Schließen des Ventile 14 und ein Öffnen des Ventils 15, so daß in diesem Fall das an den Kondensatorelementen anfallende Kondensat von der Leitung 4 über die Umgehungsleitung 13 unmittelbar durch die Pumpe 12 in den Kessel eingespeist werden kann. In geeigneten Fällen kann es sich empfehlen, die Anordnung derart zu treffen, daß nur ein Teil des an den Kondensatorelementen anfallenden Kondensats über den Einspritzkondensator geleitet wird, während der andere Teil unmittelbar über die Pumpe 12 der Kesselspeiseleitung zugeführt wird. Patentansprüche:

1.Verfahren zur Niederschlagung des Abdampfes von Dampfkraftanlagen in Kondensatorelementen mit dampfseitig parallel geschalteten Kondensatorrohren, welche außenseitig von einem zwangläufig bewegten Kühlluftstrom beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Kondensatorelementen (3 a, 3 b, 3 c) anfallende, bei höheren Kühllufttemperaturen unmittelbar dem Dampfkessel als Speisewasser zugeführte Kondensat bei unterhalb der mittleren Jahrestemperatur liegenden Kühllufttemperaturen in an sich bekannter Weise innerhalb eines den Kondensatorelementen (3 a, 3 b, 3 c) vorgeschalteten Einspritzkondensators (7) in feiner Verteilung in den diesen durchströmenden Abdampfstrom eingespritzt wird und daß dann das gesamte im Einspritzkondensator (7) anfallende Mischkondensat dem Dampfkessel als Speisewasser zugeleitet wird.

2. Dampfkondensationsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die zu den luftgekühlten Kondensatorelementen (3 a, 3 b, 3 c) führende Abdampfleitung 2, wie an sich bekannt, ein Einspritzkondensator (7) eingeschaltet ist, dessen auf den Abdampf strom gerichtete Düsen (7 a) über eine Förderpumpe (8) an die Kondensatsammelleitung (4) angeschlossen sind und dessen Abfluß für das Mischkondensat über eine weitere Förderpumpe (12) an die Kesselspeiseleitung angeschlossen ist.

3. Dampfkondensationsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Förderung des Kondensats aus der Kondensatsammelleitung (4) zu den Düsen (7a) des Einspritzkondensators (7) eine elektrisch angetriebene Pumpe (8) vorgesehen ist, deren Schaltschütz durch einen von der Kondensattemperatur gesteuerten Thermostaten (9) schaltbar ist.

4. Dampfkondensationsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatsammelleitung (4) durch eine den Einspritzkondensator (7) und die diesem vorgeschaltete Förderpumpe (8) ausschließende Umgehungsleitung (13) an die Kesselspeiseleitung angeschlossen ist.

5. Dampfkondensationsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in der Umgehungsleitung (13) als auch in der Mischkondensatabflußleitung (10) des Einspritzkondensators (7) je ein Absperrventil (15 bzw. 14) vorgesehen ist, deren Betätigungsmittel derart ausgebildet sind, daß bei der öffnung des einen Ventils das andere Ventil zwangläufig geschlossen wird.

6. Dampfkondensationsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrventile (14, 15) in Abhängigkeit von dem in der zum Einspritzkondensator (7) führenden Kondensatförderleitung (6) herrschenden Flüssigkeitsdruck selbsttätig gesteuert werden.

7. Dampfkondensationsanlage nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrventile (14, 15) mit Steuerzylindern ausgerüstet sind, welche an den Leitungsabschnitt (6) zwischen Kondensatförderpumpe (8) und Einspritzkondensator (7) angeschlossen sind, so daß bei durch den Thermostaten (9) automatisch eingeschalteter Kondensatförderpumpe (8) durch den Druck des zum Einspritzkondensator (7) geförderten Kondensats das in die Mischkondensatableitung (10) des Einspritzkondensators (7) eingeschaltete Absperrventil (14) geöffnet und gleichzeitig das in die Umgehungsleitung (13) eingeschaltete Absperrventil (15) geschlossen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 424 955;
österreichische Patentschrift Nr. 102 079.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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