DE1299663B

DE1299663B - Process for the complete or partial condensation of water vapor or other vaporous media and condenser to carry out the process

Info

Publication number: DE1299663B
Application number: DE1962M0052144
Authority: DE
Inventors: Kawaletz; Dipl-Ing Kurt; Dr-Ing Kurt; Spangemacher
Original assignee: MASCHB AG
Current assignee: MASCHB AG
Priority date: 1962-03-15
Filing date: 1962-03-15
Publication date: 1969-07-24

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vollständigen oder teilweisen Kondensation von Wasserdampf oder anderen dampfförmigen Medien in Luftkondensatoren, bei denen das zu kondensierende Medium innerhalb von Kondensationselementen kondensiert wird, denen es über Dampfeintrittskammern zugeführt und aus denen das Kondensat über Kondensatkammern abgezogen wird, wobei die Kühlluft, die als berippte oder glatte Rohrbündel ausgebildeten Kondensationselemente in Querrichtung umströmt.The invention relates to a method for complete or partial Condensation of water vapor or other vaporous media in air condensers, in which the medium to be condensed condenses within condensation elements to which it is fed via steam inlet chambers and from which the condensate is withdrawn via condensate chambers, with the cooling air, which is as finned or smooth tube bundle formed condensation elements flows around in the transverse direction.

Zum Niederschlagen von Dampf werden häufig Kondensatoren benutzt, bei denen der Dampf an den Innenflächen schrägliegender oder senkrecht stehender von außen gekühlter Rohre kondensiert. Es sind Luftkondensatoren bekannt, bei denen über ein oder mehrere nebeneinander angeordnete Ventilatoren die Wärmeaustauschelemente in Form der beiden Schenkel eines nach oben zeigenden gleichschenkeligen Dreiecks angeordnet sind. Im allgemeinen befindet sich in der Spitze des gleichschenkeligen Dreiecks die Dampfzuführungsleitung, von der je ein Abzweig zu der oben angeordneten Dampfeintrittskammer jedes Elements führt. In diesen Elementen kondensiert der Dampf in fallender Richtung und wird aus einer unteren Kondensatsammelkammer abgeführt.Condensers are often used to precipitate steam, where the steam is sloping or vertical on the inner surfaces condensed from outside cooled pipes. There are air condensers known in which the heat exchange elements via one or more fans arranged next to one another in the shape of the two legs of an isosceles triangle pointing upwards are arranged. Generally located in the top of the isosceles Triangle the steam supply line, from which a branch to the one above Steam entry chamber each element leads. The steam condenses in these elements in a falling direction and is discharged from a lower condensate collection chamber.

Es ist ferner bekannt, den Dampf von unten in die Kondensatorrohre einzuführen, derart, daß dieser in den Rohren dephlegmatorisch kondensiert.It is also known to introduce the steam into the condenser tubes from below introduce in such a way that this condenses dephlegmatorically in the pipes.

Bei größeren Anlagen, z. B. bei Kraftwerken, ist es erforderlich, viele Ventilatoren nebeneinander anzuordnen. Um die Anlagekosten herabzusetzen und die Betriebsführung zu vereinfachen, ist man bemüht, die Anzahl der Ventilatoren zu verringern und Ventilatoren mit größerem Durchmesser zu benutzen. Beim Einsatz von Ventilatoren mit beispielsweise einem Durchmesser von 20 m ist es möglich, für Turbinenleistungen von 50 bis 70 MW mit zwei Ventilatoren auszukommen. Wenn die Ventilatoren auf Gebäuden aufgestellt werden, liegt ein weiterer Vorteil der Verwendung größerer Ventilatoren darin, daß die von ihnen erregte Frequenz wesentlich kleiner ist und damit Resonanzen mit dem Bauwerk weitgehend vermieden werden können. Auch ist die Geräuschbelästigung der Umgebung wesentlich geringer.For larger systems, e.g. B. in power plants, it is necessary to arrange many fans side by side. To reduce investment costs and Efforts are being made to reduce the number of fans to simplify operations and to use fans with a larger diameter. In use of fans with a diameter of 20 m, for example, it is possible for Turbine outputs of 50 to 70 MW get along with two fans. If the Fans are placed on buildings, is another advantage of the use larger fans in that the frequency they excite is much smaller and thus resonances with the structure can largely be avoided. Even the noise pollution of the environment is much lower.

Infolge der größeren Abmessungen der Ventilatoren müssen auch die Kühlaggregate entsprechend größer ausgeführt werden, so daß ohne besondere Vorkehrungen in den Rohren Dampfgeschwindigkeiten entstehen würden, die theoretisch die Schallgeschwindigkeit erreichen oder überschreiten. Praktisch würde sich in den Dampfkammern ein Rückstau bilden, der zu erheblichen Druckverlusten und damit zur Verschlechterung des Vakuums führen würde. Es wäre zwar möglich, zur Herabsetzung der großen Dampfgeschwindigkeit auf größere Rohrdurchmesserder Kondensationselemente auszuweichen, . jedoch würden hierdurch die Wärmedurchgangszählen verschlechtert werden und die Anlage eine entsprechend größere Grundfläche zur Aufstellung benötigen.Due to the larger dimensions of the fans, the Cooling units are made correspondingly larger, so that without special precautions Steam speeds would arise in the pipes, which theoretically correspond to the speed of sound reach or exceed. In practice, there would be a back pressure in the steam chambers form, which leads to considerable pressure losses and thus to a deterioration in the vacuum would lead. It would be possible to reduce the high steam speed to use larger pipe diameters of the condensation elements,. however would as a result, the heat transfer counts are worsened and the system has a correspondingly need larger floor space for installation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dampfgeschwindigkeit unter Vermeidung der obigen Nachteile herabzusetzen und zugleich ein Einfrieren der Kondensationselemente bei Frost zu verhindern.The invention is based on the object of the steam speed while avoiding the above disadvantages and at the same time freezing to prevent the condensation elements in frost.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zu kondensierende Medium gegebenenfalls zusätzlich zu der bekannten oberen Einführung oder der Einführung von unten über in den Rohrbündeln vorgesehene Zwischenkammern in mittleren Höhenlagen in die Kondensationselemente eingeführt wird, in denen es sich nach oben und unten verzweigt und in steigender oder fallender Richtung kondensiert, wobei die aus dem Dampf ausgeschiedene Luft bzw. andere, nicht kondensierbare Gase zusammen mit anhängendem Restdampf an den Stellen, an denen die Dampfströme weitgehend kondensier sind, abgesaugt oder bei überdruck abgeführt werden.This object is achieved according to the invention in that the to be condensed Medium in addition to the known introduction or introduction above from below via intermediate chambers provided in the tube bundles at medium heights is introduced into the condensation elements, in which it is up and down branched and condensed in an increasing or decreasing direction, the from the Vapor separated air or other, non-condensable gases together with attached Residual steam is sucked off at the points where the steam flows have largely condensed or discharged when there is excess pressure.

Dabei strömt der Dampf also in den Kondensatorrohren sowohl von unten nach oben als auch von oben nach unten, so daß sich die Dampfströme an einer etwas unterhalb der Mitte zwischen der oberen und unteren Dampfzuführung liegenden Stelle begegnen. An dieser Stelle, an der die Kondensation beendet ist, scheiden sich die Luft und andere nicht kondensierbare Gase ab und werden abgesaugt. Der genaue Punkt kann ermittelt werden, indem man die Länge der Rohre im Verhältnis der durch Versuche festzustellenden Wärmeübergangsbedingungen aufteilt, wobei der Unterschied des k-Wertes bei der Dampfströmung entgegen und mit der Kondensatströmung zu berücksichtigen ist.The steam flows into the condenser tubes from below upwards as well as from top to bottom, so that the steam flows at a something below the middle between the upper and lower steam supply to encounter. At this point, where the condensation has ended, they separate Air and other non-condensable gases are evacuated and evacuated. The exact point can be determined by keeping the length of the pipes in proportion to through experiments heat transfer conditions to be determined, the difference being the k-value to be taken into account with the steam flow against and with the condensate flow is.

Abgesehen von der Herabsetzung der Dampfgeschwindigkeit auch bei größeren Aggregaten, besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, daß in die Kondensationselemente unten der Frischdampf eingeführt wird, so daß dieser in inniger Berührung mit dem im Gegenstrom hierzu fließenden Kondensat steht, wodurch bei Frost ein Einfrieren der unteren Abschnitte vermieden wird. Ferner kann man in den Zwischenkammern, und zwar sowohl in den Dampfzuführungskammern als auch an den Stellen, an denen die Luftabsaugung erfolgt, das Kondensat abziehen. Hierdurch wird der Kondensatfilm in den darunterliegenden Teilen der Kondensationselemente dünner. Wegen der schlechten Leitfähigkeit des Wassers bringt die Verringerung der Kondensatfilmdicke eine Verbesserung der Wärmeübergangsbedingungen und eine gringere Unterkühlung und damit einen wärmewirtschaftlichen Gewinn. Weiterhin ist es möglich, insbesondere bei Teillasten, die obere Dampfzuführungsleitung bzw. bei weiterer Aufteilung die oberen Dampfzuführungsleitungen durch Absperrorgane abzustellen. Im oberen Teil werden sich dann Luft und andere, nicht kondensierbare Gase ansammeln, so daß dieser Teil stillgelegt wird. Da bei modernen Kraftwerken meist dem Speisewasser im Betrieb und beim Konservieren der Reservekessel Hydrazin zugesetzt wird, besteht keine Gefahr von Korrosionen im stillgelegten Teil. Der Nachteil der Kondensatunterkühlung, der im Winter zum Einfrieren führen kann, wird demnach durch Verkleinern -der wirksamen Kondensationsfläche weitgehend gemindert. Die Luftabsaugleitungen kann man an jeder Kammer mit Drosselgeräten versehen, so daß die Möglichkeit besteht, sie entsprechend einer eventuellen unterschiedlichen Beaufschlagung und Einfriergefahr mehr oder weniger an der Luftabsaugung zu beteiligen.Apart from the reduction of the steam speed also with larger ones Aggregates, another advantage of the invention is that in the condensation elements below the live steam is introduced so that it is in intimate contact with the there is condensate flowing in countercurrent to this, causing freezing in case of frost of the lower sections is avoided. Furthermore, in the intermediate chambers, and both in the steam supply chambers and in the places where the Air suction takes place, draw off the condensate. This causes the condensate film thinner in the underlying parts of the condensation elements. Because of the bad The reduction in the thickness of the condensate film improves the conductivity of the water the heat transfer conditions and a minor hypothermia and thus a heat economic Profit. It is also possible, especially with partial loads, to use the upper steam supply line or with further division the upper steam supply lines through shut-off devices to turn off. In the upper part there will be air and other, non-condensable Build up gases so that this part is shut down. As with modern power plants mostly the feed water in operation and when conserving the reserve boiler hydrazine is added, there is no risk of corrosion in the decommissioned part. Of the The disadvantage of the condensate subcooling, which can lead to freezing in winter accordingly, by reducing the effective condensation area, it is largely reduced. The air suction lines can be provided with throttling devices at each chamber, see above that there is the possibility of changing them according to a possible different To more or less participate in the air extraction process and the risk of freezing.

Bei einem Kondensator zum Durchführen des Verfahrens können die oberen Kondensationselemente über die oberen Dampfeintrittskammern mit der Dampfleitung und die darunterliegenden Kondensationselemente über Zwischenkammern mit den Dampfleitungen verbunden sein, wobei die Luftabsaugekammern durch eine Leitung an ein luftseitig parallel, dampfseitig in Serie zu den Kondensationselementen geschaltetes Nachkühlelement angeschlossen ist.In the case of a capacitor for carrying out the method, the above Condensation elements via the upper steam entry chambers with the steam line and the underlying condensation elements via intermediate chambers with the steam lines be connected, the air suction chambers through a line to one connected in parallel on the air side and in series with the condensation elements on the steam side After-cooling element is connected.

Gemäß einem weiteren Merkmal des Erfindungsgegenstandes können auch die Kondensatsammelkammern mit der vom Abdampfstutzen kommenden Dampfleitung verbunden sein, wobei zwischen den Zwischenkammern und den nunmehr als Dampfeintrittskammern dienenden Kammern eine weitere Luftabführungskammer oder ein weiterer Luftabführungsstutzen vorgesehen ist, wodurch die Luftabführung aus den Kammern entfällt. Ferner kann sowohl an den Kammern als auch an den Zwischenkammern und an den Luftabsaugekammern ein Kondensatablaßstutzen vorgesehen sein.According to a further feature of the subject matter of the invention can also the condensate collecting chambers are connected to the steam line coming from the exhaust steam nozzle be, with between the intermediate chambers and the now as steam inlet chambers Serving chambers a further air discharge chamber or a further air discharge nozzle is provided, whereby the air discharge from the chambers is omitted. Furthermore can both on the chambers and on the intermediate chambers and on the air suction chambers a condensate drainage connection may be provided.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt A b b. 1 schematisch einen Querschnitt der Anlage und A b b. 2 eine Draufsicht auf die auf A b b. 1 dargestellte Anlage in Richtungs des Pfeils A.The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown. It shows A b b. 1 schematically shows a cross section of the plant and A b b. 2 is a plan view of the on A b b. 1 shown system in the direction of the arrow A.

Der Ventilator 1 saugt in bekannter Weise die Luft von unten und drückt sie im Querstrom zu den Kondensationselementen 2a bis 2 f, die aus mehreren parallelgeschalteten Rohren, meist Rippenrohren oder auch glatten Rohren bestehen, wobei die Luft die Rohre von außen kühlt. Die vom Abdampfstutzen 3 kommende Dampfleitung verzweigt sich in mehrere Leitungen 4 a bis 4 c, die oberhalb der Kondensationselemente als Leitung 4 a und seitlich als Leitungen 4 b und 4 c angeordnet sind. Aus der oberen Leitung 4a strömt der Dampf durch Stutzen in die Dampfeintrittskammern 5 a und 5 b und von diesen in die Kondensationselemente 2 a und 2 b. Aus den Zweigleitungen 4 b und 4 c gelangt der Dampf in die Zwischenkammern 6 a und 6 b, wo er sich in die oberen Kondensationselemente 2c und 2d sowie in die unteren Kondensationselemente 2 e und 2 f verteilt. In den Luftabsaugekammern 7a und 7b ist sowohl der von unten als auch der von oben kommende Dampfstrom weitgehend kondensiert. Aus den Luftabsaugekammern werden die Luft und die anderen nicht kondensierbaren Gase mit dem anhängenden Restdampf durch die Leitungen 8 über das luftseitig parallel zu den Kondensationselementen geschaltete Nachkühlelement 9 von der in der Zeichnung nicht dargestellten Luftabsaugevorrichtung abgesaugt. Es besteht auch die Möglichkeit, in die unteren Kondensatsammelkammern 10 a, 10 b einen weiteren Teil des Dampfes einzuführen, wobei dann selbstverständlich zwischen den neu hinzukommenden Dampfeintrittskammern und den Kondensatsammelkammern, die nunmehr die Funktion von Dampfeintrittskammern zusätzlich übernehmen, noch Luftabsaugekammern oder Luftabsaugestutzen vorgesehen werden müssen. Außerdem können erforderlichenfalls statt der dargestellten parallel angeordneten Zwischenkammern 6a und 6b für die Dampfeinführung noch weitere Zwischenkammern bei der Unterteilung der Gesamtelemente angeordnet werden, wobei selbstverständlich auch hier zwischen den beiden Zwischenkammern wieder für die Absaugung der Luft gesorgt werden muß.The fan 1 sucks in a known way, the air from the bottom and pushes it in cross-current to the condensation elements 2a to 2f, the parallel of a plurality of tubes, usually ribbed tubes or smooth pipes are made, the air cools the tubes from the outside. The steam line coming from the exhaust nozzle 3 branches into several lines 4 a to 4 c, which are arranged above the condensation elements as line 4 a and laterally as lines 4 b and 4 c. From the upper line 4a of the steam flows through nozzle into the steam inlet chambers 5 a and 5 b, and of these in the condensation elements 2 a and 2 b. From the branch lines 4 b and 4 c the steam reaches the intermediate chambers 6 a and 6 b, where it is distributed in the upper condensation elements 2 c and 2 d and in the lower condensation elements 2 e and 2 f. In the air suction chambers 7a and 7b , both the steam flow coming from below and the steam flow from above are largely condensed. The air and the other non-condensable gases with the residual steam attached are sucked out of the air suction chambers by the air suction device, not shown in the drawing, through the lines 8 via the after-cooling element 9, which is connected on the air side parallel to the condensation elements. There is also the possibility of introducing a further part of the steam into the lower condensate collecting chambers 10 a, 10 b , in which case air suction chambers or air suction nozzles must then of course be provided between the newly added steam inlet chambers and the condensate collecting chambers, which now also take on the function of steam inlet chambers . In addition, if necessary, instead of the illustrated parallel intermediate chambers 6a and 6b for the introduction of steam, further intermediate chambers can be arranged in the subdivision of the overall elements, whereby, of course, the suction of the air must again be provided between the two intermediate chambers.

Das Kondensat wird durch in den Kammern 6, 7 und 10 angebrachte Stutzen 11 abgeleitet und einer nicht dargestellten Sammelleitung zugeführt.The condensate is discharged through nozzles 11 fitted in the chambers 6, 7 and 10 and fed to a collecting line (not shown).

Claims

Claims: 1. Process for complete or partial condensation of water vapor or other vaporous media in air condensers where the medium to be condensed is condensed within condensation elements, to which it is supplied via steam inlet chambers and from which the condensate via condensate chambers is withdrawn, the cooling air being formed as a ribbed or smooth tube bundle Flows around condensation elements in the transverse direction, characterized in that the Medium to be condensed optionally in addition to the known introduction above or the introduction from below via intermediate chambers provided in the tube bundles is introduced into the condensation elements at medium altitudes, in which it branches up and down and condenses in rising and falling directions, the air or other non-condensable gases separated from the steam together with attached residual steam at the points where the steam flows largely condensed, sucked off or discharged at overpressure.

2. Condenser for performing the method according to claim 1, characterized in that the condensation elements (2a, 2b) via the steam inlet chambers (5a, 5b) with the steam line (4a) and the condensation elements (2c, 2d, 2 e, 2 f) are connected to the steam lines (4 b, 4 c) via the intermediate chambers (6 a, 6 b), the air suction chambers (7 a, 7 b) being connected by a line (8) to an air side parallel, steam side After-cooling element (9) connected in series with the condensation elements (2) are connected.

3. A condenser according to claim 2, characterized in that the condensate collection chambers (10 a, 10 b) are connected to the steam line coming from the exhaust steam nozzle (3), between the intermediate chambers (6 a, 6 b) and the now serving as steam inlet chambers Chambers (10 a, 10 b) a further air discharge chamber or air discharge nozzle is provided, whereby the air discharge from the chambers (10 a, 10 b) is omitted.

4. Condenser according to one of claims 2 or 3, characterized in that both the chambers (10 a, 10 b) and the intermediate chambers (6 a, 6 b) and the air suction chambers (7 a, 7 b) a Condensate drain port (11) is provided.