DE1551273A1 - Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie mittels Dampf - Google Patents
Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie mittels DampfInfo
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- Y10S165/90—Cooling towers
Description
An3.age zur Erzeugung elektrischer Energie mittels Dampf.
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf .Anlagen zur.
Erzeugung elektrischer Energie mittels Dampf,'wie sie
üblicherv'eise für dre Erzeugung großer Energiemengen verwendet werden.
Die Gestaltung und Anordnung von derartigen Anlagen
hoher !Leistung erfordert eine Berücksichtigung vieler Paktoren:* Insbesondere erfordern Dampfkraftwerke zur
Erzeugung elektrischer Energie eine Zufuhr.von Kühlviasser
fi:r den Dampfkondensator, das durch Aolcitpng
eines vorhandenen Flusses oder eines Sees erhalten Averden
lc ami, V/enn eine solche natürliche Wasserquelle nicht "bequem
vorhanden let, oder dort, .wo Begrenzungen hinsichtlich
der zur Kühlung verfügbaren Menge an Wasser vorhanden sind, kann ein Kühlsystem mit geschlossenem Kreislauf verwendet
30/02
6AP ORIGINAL
werden. EiK solches System kann ein halb geschlossenes
IT aß system sein, in welchem das Wasser durch wi/rneabgebonde
Radiatoren hindurch unlsufen gelassen, wird. Die Radiatoren
v/erden ihrerseits durch atmosphärische Luft gekühlt, die
durchgesaugt oder hindurchgedrückt v/ird, \;obei der Zug entweder
durch einen natürlichen Zugturm oder du^ch große ■
motorget-riebene Gebläse erzeugt wird.
Sner gie er ζ eugungso.nl age η, y-elche ein Trocken-ICühlsystem
mit geschlossenem Kreislauf verwenden, können in trockenen
Regionen oder nahe von Brennstoff reellen angeordnet v/erden,
ν/ο es unmöglich oder unpraktisch ist, angemessene Liengen
an ',Vassor fUr übliche üaßkühlung oder für Kühlung durch
wiederumlaufendes V/asser von einem Strora oder einem See
zu erhalten, ^s sind viele Energieerzeugungsanlagen großer
Leistungen vorhanden, bei denen diese Bedingung besteht, bei deren jedoch verhältnismäßig billige und große Brennstoff
quellen, wie Braunkohle oder Steinkohle, vorhanden sind.
lüit Ausnahme einer einzigen. Anlage mit Trockenkühlung
im geschlossenen Kreislauf unter Verv/endung eines natürlichen hyperbolischen. Zugturnes die 120 000 ICW liefert, sind
Trockenkühlsysteme bisher allgemein auf Anlagen fcHSsiixäiücfcx
mit einer Leistung von weniger als 20 000 KW beschränkt, ·
Die Eieisten. Anlagen üind der Verwendung eines üblichen
Systems mit durch Gebläse induziertem Zug angepaßt, bei
welchem die Umgebungsluft durch die Radiatoren gesaugt wird, die an dem Boden von jedem von vielen Gebläsekanälen in
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einer waagerechten'Stellung angeordnet sind. Es wird geschlitzt,
daß ein Trockenkühlsystem fr eine 100 0.0 KW
Einheit 1050 ICV Erzeuger energie sum Antrieb der Gebläsemotoren
erfordert," v.'aa eine Investition von über
DM 800 000 zur Erzeugung der erforderlichen Leistung bedeutet«
Allgemein bestellt ein Zweck der Erfindung darin, die
Erscheinung dec- Wärmeübergangs, .und die thermo dynamische η
Gesetse besser äussunütsen und eine neue Energieanlage mit
·'. geschlossenem Kühlkreislauf au schaffen, welche ein'Erstellen
von Anlagen zur Erseugung"elektrischer Energie mittels
Dampf beträchtlicher Größe in trockenen Regionen ermöglicht.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine·.
Energieanlage; der genannten .Art nu schaffen, die durch
große und verhältnismäßig wirksame Leistung gekennzeichnet ist "und die Schwierigkeiten der oben -beschriebenen, Trockenkühleysterae
überwindet» Ein Merkmal der ^.rfinduhg besteht
darin, daß ein hyperbolischer natürlicher Zugturm auf wirksamere
Weise verwendet wird, indem ur physikalisch mit einer
Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie mittels Dampf kombiniert-wird'·
Weitere Zv;ec3ie und Vorteile der Erfindung gehen aus der
nachfolgenden Beschreibung hervor, in welcher die Erfindung
■■»*-*■" ■" ■ '
an Hand der'Zeichnung beispielsweise erläutert ist«
an Hand der'Zeichnung beispielsweise erläutert ist«
Pig. 1 ist eine teilweise i:n Schnitt gehaltene Seitenansicht,
in welcher die Erfindung schematisch
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SAD ORIGINAL
erläutert ist.
Pig. 2 ist eine Draufsicht der Pig. 1, wobei ein
Pig. 2 ist eine Draufsicht der Pig. 1, wobei ein
Teil des Zugturms weggebrochen ist»
Pig.. 3 ist eine schematische Ansicht' einiger Teile
der Anlage gemäß der Erfindung und ihrer theriaodynaraischer Wirkungen zur Erhöhung
der Geschwindigkeit und des Volumens der durch die luftgekühlten Radiatoren hindurchgesaugten
luft. ' ..." ■'■■..
Allgemein wird bei der Erfindung eine kompakte Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie mittels Dampf verwendet,
die am unteren Ende eines natürlichen Zugturms angeordnet
ist, der vorzugsweise ein hyperbolischer Turmist.
Der Zweck dieser Anordnung der Anlage innerhalb des Turms wird später beschrieben. Die Anlage weist ein Trockenkühlsystem
mit geschlossenem Kreislauf auf, dessen Arbeitsweise wie folgt isti.Aus der ITiederdruckturbine abgegebener
Dampf tritt in einen Strahlkondensator oder einen Kondensator mit direkter Berührung ein, wo er im Gegenstrom mit
Sprühstrahlen von gekühltem flüssigen Kondensat in Berührung kommt, welches den Dampf in heißes flüssiges Kondensat
überführt, das seinerseits in den Kondensatorausgußraum fließt» Umlaufpumpen ziehen das heiße Kondensat fortlaufend
ab und pumpen einen großen Teil von ihm zu und durch luftgekühlte Radiatoren hindurch, die rund um die Basis des
Kühlturms angeordnet sind. Das abgegebene gekühlte Kondensat
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wird.dann zu dem Kondensator mit direkter Berührung zurückgepumpt,
wo mittels Sprühvorrichtungen, die in dem oberen Teil des.Kondensators angeordnet sind, der eintretende
Dampf in heißes Kondensat übergeführt wird,und zwar durch
das Ivühlkondensat-, welches die 7er dampf lings war me von dem
Dampf aufnimmt. .
Ein Kühlsystem mit geschlossenem Kreislauf gemüß
vorstehender Beschreibung' verwendet; die Atmosphäre für die Wärmeabgabe. -Wärme von dem heißen Kondensat, das durch die
mit Hippen versehenen Radiatoren hindurch umlauft, wird an die Umgebungsluft abgegeben, die von außerhalb des Turmes
angesaugt.wird und zwischen den Aluminiumrippen des Radiators
hindurchstr.ömtj die erhitzte Luft strömt durch das Innere
des Turms-und wird.durch Konvektionsstrome nach oben bewegt,
steigt durch den Hals bzw, engsten Querschnitt des Turms, -wo sie ihre Geschwindigkeit erhöht, und wird dann von dem
oberen Ende des Turms in die Atmosphäre abgegeben.
Die Anlage gemäß Pig. 1 weist einen Zugturm 10 auf, der
bei dem dargestellten Beispiel hyperbolische Form hat. Solche Türme sind bekannt und sie können über 100m hoch sein
und an der Basis einen Durchmesser von mehr alsTOO m haben.
Beispielsweise kann der Durchmesser an der Basis 120 m und
die Höhe etwa 145 m, der Durchmesser der Öffnung am oberen
Ende etwa "85-ta und der Durchmesser des Halses etwa 75 m
betragen. '
Eine Anlöge zur Erzeugung elektrischer Energie mittels
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G -
Dampf ist in dem unteren Teil des Turms 10 angeordnet. Die Anlage 11 kann von einer Art sein, v/ie sie heute für
die Erzeugung großer elektrischer Energienengen gebaut werden. Wird angenommen, daß Kohlenstaub als Brennstoff
verwendet wird, so v/eist die Anlage 11 Kohlensilos 12 auf, die von einem Förderer 15 mit Kohle versorgt worden und
Mühlen bzw. Pulversiervorrichtungen 14 versorgen. Pulverisierte
Kohle bzw. Kohlenstaubwird von den Vorrichtungen
14 der üblichen Ofen- und Brennerausrüstung der Dampferzeugungseinheit
15 zugeführt. Die gasförmigen Verbrennungsprodulcte
von dem Kesselofen werden durch zweckentsprechende Staubsarnrnelv-orrichtungen hindurch zu einem Abnug 16 abgegeben.
Die dampfgetriebene Kraftmaschine ist in diesem Fall
eine Hochdruckturbine 17 und eine ITiederdruckturbine 18.
Die Turbinen 17» 18 sind mechanisch angeschlossen, um einen oder mehrere elektrische Generaloren 19 anzutreiben. Dampf
von der ITiederdruckturbine 18 wird an einen Kondensator
abgegeben. Der Kondensator 21 ist ein Wasserstrahlkondensator
bzw. ein Kondensator mit direkter Berührung, bei welchem kühles flüssiges Kondensat in Sprühform direkt auf
den eintretenden Dampf auftrifft.
Kompakte Anlagen hoher Leistung zur Erzeugung elektrischer
Energie mittels dampf sind bekannt« Im Betrieb solcher ^
Anlagen werden die Verbrennungsgase aus dem Abzug 16 mit einer verhältnismäßig hohen Temperatur abgegeben, beispielsweise
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von 120 bis 16O0C (250 Ms 323°F), und zwar in Abhängigkeit
von dem Schwefelgehält des Brennstoffs. Die Geschwindigkeit
der austretenden Gase, die durch ein Gebläse, weiches einen Zug induziert, erhöht wird, ist ebenfalls
verhältnismäßig hoch und liegt in der Größenordnung von
etwa 22-bis 3o m (25 bis 100 Fuß) -je Sekunde oder höher.
PUr eine Anlage, die Kohle als Brennstoff verwendet und
eine!Nennleistung von 35OO0j3/K\Y hat, liegt die zur Verbrennung der Kohle erforderliche Luftraenge in der Größen-
οϊ-dnung von 20 500 v? je Minute (725 000 afm) und die
■ '" 3
lieiige der austretenden Abgabe kann über 19 000 m je Minute
(630 000. qfm) "betragen bei etwa 149°0.' (30O0JF)
Die Wärmeaustauschvorrichtung für das Kondensatorwasser
weist Radiatoren 22 auf, die rund um die Basisfläche des Turms Io derart angeordnet sind, daß sie eine maximale
Frontfläche darbieten. Die mechanische Ausführung und
allgemeineAnordnung dieser Radiatoren 22 kann sich bei
verschiedenen Anlagen ändern. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, sie aus Aluminium in Form von Tafeln herzustellen»
die mit zweckentsprechenden Einlaß- und Auslaß-
' vorrichtungen 23 und 24 verbunden vmrden können. Die Tafeln
oder !Radiatoren 22 aind rund um die Basis verteilt, wodurch
die gesamte durch die Basisöffnungen 25 in den Turm 10 gesaugte
Luft wirksam in Kühlungsberührung mit den metallenen WärEaeaustausclirippen der Tafeln 22 gebracht wird. Die Einlaß-
Und Auslaßvorrichtungen 23, 24 sind in ein UmI auf sy st em
-;:--:,■ BAD ORIGINAL 009830/0289
geschaltet, welches Punipvorrichtungen und Verbindungen
zu dem Kondensator aufweist. In anderen Worten ausgedrückt,
das Vfass.:r in der Kühlvorrichtung wird so'umlaufen
gelassen, daß heißes Kondensat von dem Kondensator an die Radiatortafeln abgegeben wird, wo· die Wärme abgegeben
und <iie Temperatur erniedrigt wird, wonach das gekühlte V/aoscr au dem Kondensator zurückgeführt wird.
Es ist erwünscht, das Rohrleitungssystem so zu gestalten,
daß es in Abschnitte aufgeteilt T/eröen kann, um
Gruppen von Radiatoren während IProstwetters außer Betrieb
zu α et se«·. Reseivebehillter (nicht dargestellt) sind vorgesehen,
um Kondensat aufzubewahren, das während niedriger Umgebungstemperaturen von-'"den außer Betrieb befindlichen
Radiatoren abgezogen worden ist. Sine solche Vorratshaltung schafft weiterhin eine Kapazität für Ausgleichs-, Stoß-
und Anlauf leistuiigen. -
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden die heißen
und mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit aus dem Absug 16 ausströmenden Gase verwendet, um die Strömung von
Kühlluft durch die Radiatoren 22 für einen Surra gegebener Abmessungen in großem Ausmaß zu erhöhen. Demgemäß ist das
obere rinde des .Abzugs 16 so angeordnet, daß die Gase nach
oben in Richtung gegen den Hals des Turms 1Q abgegeben
werden, so daß-, die austretenden Gase sich seitlich über den Hals des Turms 1o verteilen und mit der sich, in dem
Turm nach oben bewegenden Luft gemischt werden. Der obere
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Endteil 16a des Abzugs 16 kann, wie dargestellt, erv/eitext
sein,'um den. Winkel des Verteilungsicegels etwas au ν er gr UB er n, wodurch eine gleichmäßigere Verteilung
der Graue. Lifter den Hals des Turms 1o erhalten, v/erden«.
In. dem Verteilungskegel oberhalb des oberen Endes I6a
des Abzugs 16 dient das' Hisehen der Heißen, mit hoher
Geschwindigkeit strömenden A.zugsgase mit der.sich nach
often'bewegenden Luftsäule in dem Turm 1o dazu, der Luft
kinetische Energie "von de.ii Abzugsgasen zu erteilen, wodurch
eine Saugwirkung hervorgerufen wird, durch \.eiche die G-eaanitmenge an in den Basisteil des Turins 1o geiäaugte
Luft, die.-sich durch den Turm, nach oben bewegt, erhöht
wird. Iviit anderen Y/orten ausgedrückt, die Saugwirkung der
austretenden Abzugsgas.e dient dasu, den statischen Druck unter -dem Verteilungslcegel herabzusetzen, wodurch das
Druckdifferential zwischen der Atmosphäre und den Inneren
des Basisteils vergrößert wird, so daß eine vergrößerte luftströmung durch die Radiatoren 22 hindurch auftritt.
Zusätzlich, zu der .Saugwirkung findet ein Wärmeaustausch
zvriuciiGii den heißen. Abzugs gas en und der inTnluren, sich nach
oben bewegenden Luft statt, mit dem Ergebnis, daß die"
.mittlere Temperatur der Luftsäule in des oberen Teil des
Turns to erhöht wird, wodurch gleichfalls das Bestreuen
zur Vergrößerung des Zugs durch den. Absug 16 hindurch
besteht.'
Das obere Ende des Abzugs 16 sollte in oder nahe der
BAD OR!G«NAL
00983Q/029Ö
senkrechten mittleren Achse des Turms 1o und um eine beträchtliche
Strecke unter dem oberen Ende des Turms 1o sowie in einem solchen Abstand unter dem Hals des hyperbolischen
Turms 1o liegen,, daß in dem Turm Io maximale
Zugbed-ingungen erhalten werden.
Ein Hilfskühlsystern 29 ist vorgesehen zum Kühlen des
den Generator- und Turbinenlag.em zugef~hrten Schmieröls,
um zu gewährleisten, daß die Temperatur dieses üls unterhalb
320C (9O0I) gehalten vird. Dies Kühlsystem kann ein
Dampfdrucksystem sein, welches Y/asserdampf als Kühlmittel
und aus der Turbine abgenomrier.en Dampf verwendet, um das
Dampfstrahlgebläse od, dgl. su betätigen.
Es erscheint nicht erforderlich, die v/eiteren Teile der Anlage 11 zu beschreiben, die in den Fig. 1 und 2
schematisch dargestellt ist. Die "Alisführung und Anordnung
solcher Hilfsausrüstung ändert üich bei verschiedenen Anlagen,
lis kann jedoch erwähnt werden, daß der Block 26 einen. S
Steuermann und die Vorrichtung 27 einen be-sondercn Kran für die Handhabung von Ausrüstung und für Raparaturzwecke
darstellen. Um den Zugang und die Bewegung der Ausrüstung
zu erleichtern, können ein oder mehrere Tunnels vorgesehen
sein, welche sich von außerhalb des Turms unter dem Boden
fundament und dann in datj Innere erstrecken. Die Tunnel- ^
türen sind gewöhnlich geschlossen, ■ " ■'■ ; ■
Allgemein sollte die Energieerζeugungsanlage so er- ""
stellt werden, daß sie in einem kleinen Raum in dem unteren
009830/029$
■ Teil des Turms gruppiert ist, wobei genügend Raum zwischen
den Seiten der Ausrüstung und den l'urrnv/änden für die freie
.Strömung von-Luft gelassen «ird. In einigen Fällen kann
die -Anlage vor Aufstellen des 'iurms errichtet; werden,
während in anderen Fällen der Turm aufgestellt und danach
die. Anlage in Teilen zweckentsprechender Größe in den Turm
: gebracht und dort zusammengesetzt v.drd.
In 3?ig. 3 ist die Strömung der Luft und der Abzugsgase
scheiüatisch wiedergegeben. Die Energieerzeugungsanlage 11
-...v/eist gemäß der Darstellung einen. Wärmeaustauscher 31
zum Yorerhitzen von Verbrennunsluft für die ICesselöfen auf.
.Die duroh. die Radiatoren 22 hindurchströmende luft kann
unterteilt werden, und swar einerseits in einen durch eine
- : Biiiie 32 wieder gegebenen Teil, welche den natürlichen Zug
des Tür ras to entspricht» Ein s7;Giter durch eine linie 33
bezeichneter Teil vd.rd durch erav/ungeiien Zug von einen
Gebläse 34 an denIaiftvor erhitz er 31 abgegoben. IL-iße luft
von dem Vorerhitζer 31 umfaßt einen Teil 35, Cer an den
ICesselofen zur Aufrechterhaltung der Verbrennung abgegeben
wird und einen anderen Teil 36, der zu der Kohlenmühle strömt,
um die Kohle zu trocknen. Die gasförmigen. Produkte, welche
.",.'"■- den KeHselofen verlassen und durch die Linie 37 dargestellt
sind, strömen üuroh den Wärmeaustauscher 31 hindurch und werden
dann an den Abzug 16 abgegeben. Auf diese Gase wirkt ein
• indusierter Zug von einem Gebläse 38 ein, um den gewünschten
Zug durch den Ofen hindurch zu induzieren. Eine Linie 39
BADORiGiNAL
009830/0299
stellt die verbesserte Strömung durch die Radiatoren 22
hindurch dar, die zufolge der Abgabe der Abzugsgase in dem
Turm 1o unterhalb seines" Halses :gemäß vorstehender-Beschreibung
erhalten werden. Linien 41 und 42 stellen den Eintritt
heißen Kondensats von dem Kondensator in die Radiatoren 22 bzw. den" Fluß "kühlen" .Kondensats von den Radiatoren
22 zu dem Kondensator zurück dar·
In Pig. 3 sind die durch die Erfindung erhaltene Vorteile graphisch dargestellt» Der verstärkte Strom von
Kühlluft durch die Radiatoren 22 hindurch ermöglicht es,
eine Anlage zur Erzeugung-elektrischer Energie mittels Dampf für eine gegebene Größe des Zugturms mit größerer
Leistung zu erhalten. Der verstärkte Luftstrom ermöglicht weiterhin ein wirksames Kühlen des Kondenswasser in einem
Trockenkühlsystem mit geschlossenem Kreislauf, welches zur
Verwendung in trockenen Bereichen geeignet ist, in denen, wenn überhaupt, wenig Wasser verfügbar ist.
Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß vorstehender·
Beschreibung wird Kohlenstaub als Brennstoff verwendet. Die Erfindung kann jedoch auch in Verbindung mit Kesseln
verwendet werden, die mit anderen Arten von Brennstoff,
beispielsweise"Heizöl· oder natürlichem Gas befeuert werden»
Es ist weiterhin möglich, die Erfindung mit Anlagen zu verwenden, die gewisse Arten von Atomreaktoren aufweisen,
beispielsweise Siedewasserreaktoren, bei denen der aus der ' Turbine austretende Dampf kondensiert und wiederum durch
00983Ü/0299
den Reaktor hinduroh umlaufen gelassen wird. Der Abzug
gibt hier gewisse erhitzte Gase und abgegebene Spaltungs-1produkte
an die Atmosphäre .ab, während das Kondensat gemäß vorstehender Beschreibung gekühlt wird, in-dem Umgebungsluft
durchKonvektion durch die Radiatoren hindurchgesaugt
wird.
BAD ORIGINAL.
009830/0290
Claims (5)
1. Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie mittels
Dampf, mit einem Zugturm, dessen unterer Teil mit einem Dampfkondensator verbundeneEadiatoren aufweist, die von
der in den Turm eintretenden luft umströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieerzeugungsvorrichtung innerhalt)
des Zugturms (io) angeordnet ist und einen nach oben gerichteten Abzug (16) aufweist, dessen oberes Ende unter
dem oberen Ende des Zugturmes (io) liegt.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zugturm hyperbolische Form hat und daß das obere Ende des Abzugs (16) in einem obtimalen Abstand unter dem
Hals bzw» engsten Querschnitt des Turmes liegt.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die DampferZeugungsvorrichtung einen mit Brennstoff gefeuerten.
Ofen aufweist, so daß die Abzugsgase gasförmige Verbrennungsprodukte enthalten.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende dej3 Abzugs (16) einen
erweiterten Teil (16a) aufweist, um die austretenden Abzugsgase
zu Verteilen. ■ !
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet duröh eine Vorrichtung zur Abgabe von Öl an die
Lager der Turbine und durch eine Vorrichtung zum Kühlen des Öls.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE1551273A1 true DE1551273A1 (de) | 1970-07-23 |
Family
ID=23663577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19651551273 Pending DE1551273A1 (de) | 1964-12-21 | 1965-12-17 | Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie mittels Dampf |
Country Status (4)
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| DE (1) | DE1551273A1 (de) |
| FR (1) | FR1460361A (de) |
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1964
- 1964-12-21 US US419746A patent/US3296450A/en not_active Expired - Lifetime
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1965
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- 1965-12-17 DE DE19651551273 patent/DE1551273A1/de active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1096539A (en) | 1967-12-29 |
| FR1460361A (fr) | 1966-11-25 |
| US3296450A (en) | 1967-01-03 |
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