DE1451133C2 - Mischkondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischkondensator zum Kondensieren des über eine Einlaßöffnung zuströmenden Abdampfes von Dampfturbinen, bei dem die Düsen zum Einspritzen des Kühlwassers senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des kondensierenden Dampfes angeordnet sind.

Es ist bekannt, daß bei Wärmekraftwerken für die Erzeugung elektrischer Energie zum Kühlen der Kondensatoren neben der Wasserkühlung auch die Kühlung mit der Luft Anwendung findet. Bei den neuerdings vorgeschlagenen Luftkondensationsanlagen werden statt der bisher allgemein gebräuchlichen Oberflächenkondensatoren Mischkondensatoren eingesetzt, bei welchen das Kühlmedium direkt mit dem zu kondensierenden Dampf in Kontakt gebracht wird. Dies kann durch Einspritzen von feinverteiltem, verdüstern Kühlwasser in den zuströmenden Abdampf geschehen. Kühlmittel und Kondensat fallen demnach miteinander vermischt an.

Da der ziemlich ausgedehnte Auslaßstutzen der Dampfturbine und der Mischkondensator nicht ganz luftdicht hergestellt werden können, dringt unter der Wirkung des Druckunterschiedes zwischen innerem Unterdruck und atmosphärischem Luftdruck ständig Luft in den Mischkondensator. Diese eingedrungenen Luftmengen werden durch eine Vakuumpumpe zwar wieder entfernt. Die im Kondensatorraum befindliche Luft hat jedoch zur Folge, daß an verschiedenen Stellen des Kondensatorraumes je eine andere Luftkonzentration auftritt, wobei der Luftgehalt des Kondensatorraumes an der Zuführungsstelle des Dampfes verhältnismäßig geringer und an der Luftabsaugstelle verhältnismäßig größer ist.

Wegen der Gegenwart von Luft wird sich auch die Temperatur des Kondensatorraumes von Stelle zu Stelle ändern, wobei sie an einer gegebenen Stelle der Temperatur entspricht, die dem an der entsprechenden Stelle herrschenden partialen Dampfdruck zugeordnet ist. Diese Temperatur ist immer geringer als die Sättigungstemperatur eines Dampfes, dessen Druck dem im Kondensatorraum herrschenden Gesamtdruck entspricht. Hieraus folgt, daß auch das in den Kondensatorraum eingespritzte Kühlwasser nur eine Temperatur aufnehmen kann, die der an der fraglichen Stelle herrschenden Dampftemperatur entspricht. Tatsächlich kann selbst diese Erwärmung nicht erreicht werden, da die Wärmeübergangszahl zwischen eingespritztem Wasser und Dampfraum infolge der dort befindlichen Luft weitgehend beeinträchtigt wird. Bei den zur Zeit üblichen Mischkondensatoren erreicht deshalb die Kühlwassertemperatur nicht an jeder Stelle d,ie dem Kondensatordruck entsprechende Sättigungstemperatur. An diesen Stellen wird eine gewisse Menge an Luft durch das Kühlwasser absorbiert. Die absorbierte Luftmenge ist um so größer, je höher die Luftkonzentration an der fraglichen Stelle ist. Mit Rücksicht darauf, daß die Luftkonzentration von der Dampfzutrittsstelle in Richtung auf die Luftentweichung bzw. Absaugstelle zu ständig zunimmt, ist auch die im Kühlwasser absorbierte Luftmenge an der Dampfzuflußstelle am geringsten und in der Umgebung der Luftabsaugung am größten.

In derartigen Mischkondensatoren bildet das eingespritzte Kühlwasser und das aus dem kondensierten Dampf entstehende Kondensat ein Gemisch, das sich am Boden des Kondensators — im »Wasserraum« desselben — ansammelt. Von hier wird es zum Teil als Speisewasser den Kesseln des Kraftwerkes und zum Teil als Kühlwasser den Wärmeaustauschern der Kondensationsanlage zugeführt. Das Speisewasser ist somit bezüglich des Gasgehaltes mit dem Kühlwasser gleichwertig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Mischkondensator so auszubilden, daß das für die Speisung des Kessels abgeleitete Kondensat möglichst die dem in dem Kondensator herrschenden

ίο Dampfdruck entsprechende Sättigungstemperatur annimmt und daß dieses dem Kessel als Speisewasser zugeführte Kondensat den Kondensator möglichst gasfrei verläßt. Außerdem soll die Anlage entsprechend den Startbedingungen der Dampfturbine und des Kessels in Betrieb genommen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Kondensationsraum gegenüber den Düsen ein zentrales Wassersammeigefäß mit mindestens einer Zulauföffnung angeordnet ist, wobei die

ao Zulauföffnung an dem der Einlaßöffnung des Mischkondensators zugekehrten Ende des Wassersammeigefäßes vorgesehen und auf die Düsen gerichtet ist, daß das Wassersammeigefäß eine Ableitung für das in diesem Wassersammeigefäß anfallende Kondensat aufweist, welches dem Kessel als Speisewasser dient, und daß der in den Wasserraum des Mischkondensators reichende Teil des Wassersammeigefäßes mindestens eine Öffnung aufweist, über die der Wasserraum des Mischkondensators mit dem Wassersammelgefäß kommuniziert.

Die mit dieser Erfindung erzielten Vorteile bestehen vor allem darin, daß durch das entgaste Kondensat, welches dem Kessel zugeführt wird, eine Korrosion der zwischen Kondensator und Kessel liegenden Einrichtung sowie des Kessels selbst vermieden werden kann. Dadurch, daß das als Speisewasser dienende Kondensat beim Verlassen des Kondensators nahezu die dem im Kondensator herrschenden Dampfdruck entsprechende Sättigungstemperatur annimmt, wird die Wirtschaftlichkeit der Anlage wesentlich erhöht.

Zweckmäßig werden in der Dampfströmungsrichtung hintereinander mehrere Düsenreihen vorgesehen, wobei die Zuflußöffnung des WassersammelgefäßesT der am meisten stromaufwärts liegenden Düsenreihe gegenüberliegt.

Der erfindungsgemäße Mischkondensator kann auch bei Einrichtungen verwendet werden, bei welchen der Sauerstoffgehalt des Speisewassers be-.

sonders niedrig gehalten werden soll. Dann wird das abfließende Kondensat durch zugeführten Dampf noch weiter erwärmt, wodurch dann der Sauerstoffgehalt des Kondensats abnimmt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Mischkondensator im Querschnitt gemäß der Linie H-II der F i g. 2. F i g. 2 einen Mischkondensator im Längsschnitt

öo gemäß Fig. 1.

Beim Ausführungsbeispiel des Mischkondensators gemäß der Erfindung nach Fig. 1 und 2 strömt der aus einer nicht dargestellten Turbine austretende Dampf in Richtung des Pfeiles 1 über eine Einlaßöffnung 12 in den Kondensator. Im Strömungsweg des Dampfes sind Düsen 2 angebracht, die, in Richtung 1 des Dampfstromes gesehen, in mehreren Reihen vorgesehen sind. Der durchströmende Dampf wird durch

über die Düsen 2 zugeführtes und eingespritztes Kühlwasser kondensiert. Dabei nimmt der Luftgehalt des Dampfstromes immer mehr zu, da die mitgebrachte Luftmenge praktisch gleich ist, wogegen der Dampf beim Durchströmen der Düsenreihen beinahe zur Gänze kondensiert wird. Das Gemisch von I noch nicht kondensiertem Dampf und Luft entweicht über Luftabsaugrohre 3 nach den Düsen 2. Das zum nicht dargestellten Kessel der Anlage zu befördernde Kondensat wird in einem Wassersammeigefäß 4 anj gesammelt, dessen oberer Teil auf die Düsen 2 ge-• richtete längliche öffnungen 5 aufweist. Das Wasser- ; sammelgefäß 4 ist dabei derart im Kondensatorraum angeordnet, daß das Kondensat oder Wasser nur in Höhe der obersten Düsenreihe über die öffnungen 5 zuströmt. Da nun die Luftkonzentration bei der obersten Düsenreihe am geringsten ist, enthält das aus I dieser Höhe zufließende Wasser die geringste Luft-I menge.

j Das in das Wassersammeigefäß 4 gelangte Kondenj sat fließt entlang von Tassen 6, wobei es mit über ein ! Dampfzuführrohr 7 eingeblasenem Dampf in Bej rührung kommt, so daß sein Luftgehalt noch weiter ! abnimmt. Das im Wassersammeigefäß 4 ange-' sammelte Gemisch aus Kühlwasser und Kondensat i wird unmittelbar über eine Speisewasserpumpe dem Kessel zugeführt.

Die Zuflußöffnungen 5 des Wassersammeigefäßes 4 sind derart ausgebildet, daß sie mehr Wasser durchlassen als die zu den Kesseln zu befördernde Speisewassermenge. Die Speisewasserpumpe wird dagegen nur eine wohlbestimmte Wassermenge absaugen, die mit der im Kondensator niederschlagenden Dampfmenge identisch ist. Das als Überschuß zugeflossene i Wasser strömt über öffnungen 9 in den Wasserraum j 11 des Kondensators aus. Da dem Wassersammelgefäß 4 mehr Wasser zufließt als erforderlich, ist die Wasserversorgung der Speisewasserpumpe im Betrieb jeweils gesichert. Beim Anlassen der Anlage dagegen, wo noch keine genügenden Wassermengen durch die Speisewasserpumpe zu dem Kessel oder durch eine Umwälzpumpe zu den luftgekühlten Wärmetauscherelementen befördert werden, so daß eine geeignete Versorgung mit Wasser über die öffnungen 5 eventuell nicht gesichert werden kann, strömt aus dem Wasserraum 11 des Kondensators über die öffnungen 9 eine entsprechende Menge von Wasser einer Ableitung 8 des Wassersammeigefäßes 4 zu. Somit ist die Wasserversorgung der Kondensatpumpe selbst dann gesichert, wenn aus den Zerstäuberdüsen 2 kein Wasser in das Wassersammeigefäß 4 gelangt. Dann wird selbstverständlich der Sauerstoffgehalt des der Kondensatpumpe zufließenden Wassers größer. Da aber dies nur in den kurzen Anlaßperioden vorkommen kann, sind diese erhöhten Sauerstoffgehalte für den Betrieb der Anlage unschädlich.

Der durch das perforierte Rohr 7 zugeführte Dampf dient zur weiteren Entgasung des im Wassersammelgefäß 4 befindlichen Wassers. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen ist es zweckmäßig, den Heizdampf derart zuzuführen, daß nur eine dem Bedarf entsprechende Menge an Kondensat oder Kondenswasser erwärmt wird. (Aus Sicherheitsgründen sammelt das Wassersammeigefäß 4 Kondensat mehr als erforderlich.) Die Menge des Wassers ist der Länge der Zulauföffnungen 5 proportional. Dementsprechend sind auch die Zuströmöffnungen 5 länger, als dies dem tatsächlichen Bedarf an Kondensat entsprechen würde. Das Dampfzuführungsrohr 7, das am unteren Teil des Wassersammeigefäßes 4 zu den Zulauföffnungen S parallel liegt, ist kürzer als diese. Seine Länge ist derart bestimmt, daß in ihm nur die dem Kessel zuströmende Kondensat- oder Wassermenge erwärmt wird, wobei es in seiner Gesamtlänge perforiert ist, so daß das abfließende Wasser in einem der Rohrlänge entsprechenden

ίο Bereich gleichförmig erwärmt wird. Damit das Kondensat nur an einem Abschnitt von im voraus bestimmter Länge durch den Dampf erwärmt wird, sind im Wassersammeigefäß 4 senkrecht zum Dampfzuführungsrohr 7 bzw. zu den Zulauföffnungen 5 Trennplatten 10 vorgesehen. Durch diese Trennplatten 10 wird nämlich verhindert, daß der Dampf in der gesamten Länge des Wassersammeigefäßes 4 mit dem abfließenden Kondensat in Berührung gelangt.

ao Bei Dampfturbinen mit mehrstufigen Speisewasservorwärmern besteht die Möglichkeit, den. zur Entgasung verwendeten Dampf jener Dampfmenge zu entnehmen, die über das Rohr 7 zugeführt und aus dem Wasser verdampft worden ist. Das in der Speisewasservorwärmerstufe von niedrigstem Druck angesammelte Kondensat ist zu diesem Zweck geeignet, da sein Druck und seine Temperatur jeweils höher sind als der Kondensatordruck oder die im Kondensator herrschende Temperatur. Durch dieses System kann die Entgasung des Kondensats wirtschaftlicher bewirkt werden, als wenn angezapfter Dampf über das Rohr 7 zugeführt wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mischkondensator zum Kondensieren des über eine Einlaßöffnung zuströmenden Abdampfes von Dampfturbinen, bei dem die Düsen zum Einspritzen des Kühlwassers senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des kondensierendesL. Dampfes angeordnet sind, dadurch gek en a zeichnet, daß im Kondensationsraum gegenüber den Düsen (2) ein zentrales Wassersammelgefäß (4) mit mindestens einer Zulauföffnung angeordnet ist, wobei die Zulauföffnung (5) an dem der Einlaßöffnung (12) des Mischkondensators zugekehrten Ende des Wassersammeigefäßes (4) vorgesehen und auf die Düsen (2) gerichtet ist, daß das Wassersammeigefäß (4) eine Ableitung (8) für das in diesem Wassersammelgefäß (4) anfallende Kondensat aufweist, welches dem Kessel als Speisewasser dient, und daß der in den Wasserraum des Mischkondensators reichende Teil des Wassersammeigefäßes (4) mindestens eine öffnung (9) aufweist, über die der Wasserraum (11) des Mischkondensators mit dem Wassersammeigefäß kommuniziert.

2. Mischkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dampfströmungsrichtung hintereinander mehrere Düsenreihen (2) vorgesehen sind und die Zulauföffnung (5) des Wassersammeigefäßes (4) der am meisten stromaufwärts liegenden Düsenreihe (2) gegenüberliegt.

3. Mischkondensator nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß im Wassersammelgefäß (4) ein perforiertes Rohr (7) zum Zuführen von Dampf vorgesehen ist.

4. Mischkondensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das perforierte Rohr (7) kürzer ist als das Wassersammeigefäß (4).

5. Mischkondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Wassersammelgefäß (4) Trennwände (10) vorgesehen sind, deren eine den das perforierte Rohr (7) enthaltenden Teil des Wassersammeigefäßes (4) vom übrigen Teil desselben abschließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen