DE1925234A1

DE1925234A1 - Indirekte Luftkondensationsanlage

Info

Publication number: DE1925234A1
Application number: DE19691925234
Authority: DE
Inventors: Hans-Henning Von Cleve; Knirsch Dipl-Ing Hermann
Original assignee: GEA Luftkuehler GmbH
Current assignee: GEA Luftkuehler GmbH
Priority date: 1969-05-17
Filing date: 1969-05-17
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3660980A; ES376795A1; DE1925234B2; GB1307996A; FR2042709A1; CH538656A

Description

PATS NTANWXLTB 1 9 2 5 2 3 A

DR.-ING. W. STUHLMANN - DIPL.-ING. R. WILLERT DR.-ING. P. H.OIDTMANN

AKT1N.NR. 234/22860 483BOCHUM. 16.5.19Ö9 Ihr Zeichen ir.rnruf β ββ 31 und β 4314

, ' BergstraBe 1BB

Telegr.i Stuhlmannpatant

GEA-Gesellsohaft für Luftkondensation mbH, Bochum, Königsallee 43 - 47

Indirekte Luftkondensationsanlage

Die Erfindung betrifft eine indirekte Luftkondensationsanlage mit einem Abdampf kondensierenden Einspritzkondensator, in dessen Kühlwasser- bzw. Kondensatabflußleitung mindestens eine Pumpe eingeschaltet ist, welche das Kühlwasser bzw. Kondensat nachgeschalteten luftgekühlten Kühlelementen zuführt, die eingangsseitig an Verteiler- und ausgangsseitig an Sammelleitungen angeschlossen sind, wobei die Hauptsammei- bzw. WaserrUckflußlei- · tung über ein zwisohengeschaltetes Drosselorgan zu den Einspritzdüsen des Kondensators zurückführt.

Bei einer bekannten Anlage dieser Art ist oberhalb der Kühlelemente ein Niveaugefäß angeordnet, welches über Verbindungsleitungen mit jedem Kühlelement, und zwar mit den am höchsten gelegenen Stellen derselben, verbunden ist. Innerhalb des Niveaugefäßss soll ein bestimmter Wasserstand eingehalten werden, um sicherzust-ellan, daß sämtliche Kühlelemente während das Betriebes vollständig ralt Wasser gefüllt sind. Sinkt der Wasserstand im Niveaugefäß ab, so wird die in di® Kühlwasser» bzw. Kon&ensatabfluBleifeung des SIr*sBpi*iti3kond@nsators eingeschaltet© Pumpe auf eine größere Fördermenge eigageregelt;* uähreM ein Ansteigen des Wasserstandes im Nt^aaugefäß über den vorg®seltenen maximalen Wasserstand liinaiÄS ©ine Verringerung der Fördermenge der Pumpe zur Folge hai; c Die Pumpe in der Kühlwasser- bzw_o Eondensatabflußleitung des Hiaspritzkondensators wird somit bei der- bekannten Anlage in &bh&Eigigkeit vom Wasserstand im Miv@ auge faß geregelt. In den Kühle lementen »©wie im Niveaugefäß herrsolit bei der bekannten ι ©in tlfeerdruck, der erheblioh oberhalb des atmosphärischen

003SS1/Ö370

Luftdruckes liegt. Dieser Überdruck wird durch Gasflaschen aufrechterhalten, die ein unter hohem Druck stehendes Schutzgas, wie z.B. Stickstoff, enthalten. Diese Gasflaschen sind unter Zwischenschaltung eines Absperr- und Druckrege!organs über entsprechende Leitungen direkt mit dem Niveaugefäß und mit den Verbindungsleitungen zwischen dem Niveaugefäß und den Kühlelementen verbunden. Infolgedessen herrscht in Strömungsrichtung hinter der in die Kühlwasser- bzw. Kondensatabflußleitung eingeschalteten Pumpe in den KUhlelementen sowie in deren Verteiler- und Sammelleitungen ein wesentlioh höherer Druck als in dem Einspritzkondensator, zu dem. die HauptSammelleitung von den KUhlelementen kommend zurückführt. Da Innerhalb des Einspritzkondensators mit Rücksicht auf die Leistung der ihm vorgeschalteten Maschine, z.B. einer Dampfturbine, ein möglichst niedriger Druck aufrechterhalten werden muß, der beträchtlich unter dem atmosphärischen Luftdruck liegt, ist es erforderlich, den Überdruck des zurückströmenden Wassers vor dessen Eintritt in den Einspritzkondensator entsprechend weit heruntersudrosseln. Zu diesem Zweck ist in die Hauptsammelleitung ein entsprechendes Drosselorgan eingeschaltet. Dieses Drosselorgan wird bei der bekannten Anlage in Abhängigkeit von dem Druck im Einspritzkondensator geregelt, wobei der Solldruck im Kondensator entweder von Hand oder in Abhängigkeit von der Turbinenleistung, gegebenenfalls auch vom Dampfdurchsatz der Turbine, eingestellt wird.

Diese bekannte Luftleomdeiisationsanlage besitzt den wesentlichen Nachteil, daß an allen Stellen in Strömungsrichtung hinter der in die Kühlwasser- bzw. Kondenaatabflußleitung eingeschalteten Pumpe ein beträchtlicher überdruck gegenüber dsm atmosphärischen Luftdruck aufrechterhalten werden muß, und zwar bis zu dem in die Hauptsammelleitung eingeschalteten Drosselorgan. Man versucht auf diese Weise, ein Eindringen von Luft in das Kondensat bzw. Kühlwasser und in dass Innere der Kühle lerne nt e bzw. Rohrleitungen zu verhindern. Aufgrund des Überdruckes innerhalb des Kühlkreislaufes muß der in die Kühlwasser- bzw. Kondensatabfluß-

009851/0870

leitung eingeschalteten Pumpe nicht nur die Antriebsleistung, zugeführt werden» welche sie zur Überwindung der Reibungs- und Drosselverluste sowie der geodätischen Förderhöhe braucht, sondern sie benötigt auch ein® beträchtliche Mehrleistung von etwa 20 bis JO %, die zur Überwindung der Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck im Einspritzkondensator und dem überdruck Im Kühlkreislauf erforderlich ist. Dies bedingt entsprechende Mehrkosten hinsichtlich der zuzuführenden Energie fUr die Pumpe und auch einen erheblichen Mehraufwand wegen der durch die höhere Leistung bedingten schweren Bauart der Pumpe selbst sowie ihres Antriebes. Die Betriebskosten der Anlage sowie die Anlagekosten werden hierdurch beträchtlich erhöht. Man hat zwar bereits versucht* einen Teil der aufzubringenden Mehrleistung dadurch zurückzugewinnen, daß man anstelle eines einfachen Drosselorgans eine Rüokgewinnungsturbine verwendet hat. Durch diese werden jedoch die Erstellungskosten der Anlage beträchtlich erhöht und der Gesamtaufbau der Anlage wesentlich komplizierter. Das hat wiederum zur Folge, daß ein entsprechender Mehranfall an Wartungskosten entsteht und das Fahren der Anlage entsprechend schwieriger wird. Deshalb wird oft auf eine derartige RUckgewinnungsturbine verzichtet zu Gunsten eines einfachen Drosselorgans. Man nimmt dabei jedoch den erheblichen Leistungsverlust in Kauf, der durch das Drosseln des durch die Pumpe erzeugten Überdruckes entsteht.

Ein weiterer Nachteil der bekannten LuftkondensatIonsanlage liegt darin, daß es bei dieser nicht möglich ist, die Förderleistung der in die Kühlwasser- bzw. Kondensatabflußleitung eingeschalteten Pumpe !τ -stesit au halten, und zwar deshalb nioht, weil selbst bei ηοτ&2&..,. 3sfc-2?leb der Anlage der Druck in Einspritzkondensator bei eiaaz* fes-??img des Betriebszustandes, Insbesondere des* Turblnenlelst^rig₉ sich ebenfalls ändert. Der Druck In den EühlelementQn !:■£&= 3,a Mlxlla'eisiaai "wird Jedoch bsi der bekarsitGsi Bauart ϊίζό?! Abs Hi^eaiigefaS_a ύο? allem aber durch den Anschluß der Κ\2ι1ΐ1'ΐΕ3ΐ:Α© em öle Gasflaschen unter einem stands gleIchbleibeί£ϊ3Ά d^smkrimk gsMltsris Semit schwankt die DruckiiiYc-F-ansp welch© di-3 T^pa Üsss^jIbiöqzi aufi, in Abhängig-

keit vom Druck Im Einspritzkondensator bei der bekannten Kondensationsanlage erheblich, so daß man ohne eine entsprechende Regelung der Pumpe nicht auskommt. Man benötigt daher eine regelbare Pumpe .sowie Regelgeräte, welche die Regelorgane der Pumpe betätigen. Dies geschieht bei der bekannten Kondensationsanlage in Abhängigkeit vom Wasserstand im Niveaugefäß, wozu dieses mit einem Wasserstandsfühler und einem entsprechenden Regelgerät ausgerüstet ist. Dies bedeutet einen erheblichen Mehraufwand bei der Erstellung der Anlage und beim Betrieb derselben, wobei erhöhte Wartungskosten anfallen. Außerdem arbeitet eine solche regelbare Pumpe über verhältnismäßig lange Zeitspannen mit einem schlechten Wirkungsgrad, weil sie für eine maximale Leistung ausgelegt werden muß, die bei besonderen Betriebsverhältnissen der gesamten Anlage erforderlich ist. Diese extremen Betriebszustände treten Jedoch verhältnismäßig selten auf, so daß die Pumpe während des weitaus größten Teils ihrer Betriebszeit mit einem relativ schlechten Wirkungsgrad arbeitet und damit entsprechende Leistungsverluste verursacht.

Aus den gleiohen vorstehend genannten Gründen schwankt auch die Druckdifferenz beiderseits des Drosselorgans, da auch hier der Druck in Strömungsrichtung vor dem Drosselorgan, also zwischen diesem und den Kühle lementen, durch die Wirkung der Gasflaschen im wesentlichen konstant bleibt, während er in Strömungs-' richtung hinter dem -Drosselorgan, also zwischen diesem und dem Einspritzkondensator, je nach dem. Betriebszustand des Konden- . sators erhebliah schwanken kann. Infolgedessen muß bei der bekannten Kondensationsanlage auch das Drosselorgan geregelt werden, und zwar automatisch und kontinuierlich in Abhängigkeit vom Druck im Kondensator bzw. der Leistung der ihm vorgeschalteten Maschine, wie z.B. einer Dampfturbine. Somit sind auch hier teuere Regelgeräte notwendig und es fallen beim Betrieb der Anlage zusätzliche Wartungs- und Reparaturkosten an.

Ferner besitzt die bekannte Luftkondensationsanlage noch, den Jiaohteil, daß ein ständiger Verbrauch an Schutzgas eintritt,

009851/0870

da dieses Sohutzgas mit überdruck in die KUhlelemente und in das Niveaugefäß eingeleitet wird und dort teilweise vom Kondensat bzw. Kühlwasser aufgenommen wird. Von dort aus gelangt das Schutzgas zusammen mit dem Kühlwasser wieder in den Einspritzkondensator, wo es mit der Luftabsaugung abgesaugt und in die Atmosphäre abgeblasen wird. Somit tritt ein laufender, nicht unerheblicher Schutzgasverlust ein, der bei der bekannten Anlage durch Auswechseln der Gasflaschen ausgeglichen werden muß, was naturgemäß die Betriebskosten erhöht. Außerdem müssen das Niveaugefäß und seine Verbindungsleitungen zu den Kühlelementen gut isoliert und mit einer Heizvorrichtung versehen werden, um ein Einfrieren im Winter zu vermeiden.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine indirekte Luftkondensationsanlage zu schaffen, der die vorstehend behandelten Nachteile nicht anhaften, sondern die geringere Betriebskosten verursacht und einen einfacheren Aufbau aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die KUhlelemente im Bereich ihrer am höchsten gelegenen Stellen an eine Unterdruckleitung angeschlossen sind, deren unterhalb des atmosphärischen Luftdruckes liegender Unterdruck an den Anschluß- . stellen der Kühlelemente oberhalb, vorzugsweise nur geringfügig oberhalb, des zur Wassertemperatur im oberen Teil der Kühlelemente gehörenden, jeweiligen Sättigungsdruckes des Kühlwassers bzw. Kondensats liegt. Hierdurch wird zunächst erreicht, daß innerhalb der Kühlelemente, aber auch nahezu im gesamten Kühlwasser- bzw. Kondensat lere is lauf ein Druok herrscht, der unterhalb des atmosphärischen Luftdruckes liegt. Dieser Druck wird dabei so gering wie möglich gehalten, so daß er selbst in Strömungsrichtung kurz vor dem in die Hauptsammel- bzw. Wasserrückfluflleitung elngesohalteten Drosselorgan nur verhältnismäßig wenig oberhalb des Kondensatordruokes liegt. Dies hat den Vorteil, daß die in die Kühlwasser- bzw. Kondens»tabfIuJleitung «ing·schaltete Pumpe mit einer wesentlich, nämlioh etwa 20 bis 30 % geringeren Leistung betrieben werden kann als bei der bekannten Bauart, bei der die Pumpe ständig gegen den Überdruck des Schutzgases arbei-

009851/0870 ^{BAD 0R!r}'^MM

ten muß. Bei der erfindungsgemäßen Anlage verringert sich durch den in den KUhlelementen an deren höchsten Stellen herrschenden Unterdruck, der beispielsweise bei etwa 0,5 ata liegen kann, die Förderleistung der Pumpe beträchtlich, was gleichbedeutend mit einer erheblichen Einsparung an Antriebsleistung ist und damit wiederum zu einer Verringerung des Hilfsenergiebedarfs der gesamten Anlage führt. Es werden aber bei der erfindungsgemäßen Kondensationsanlage nicht nur Energie- und damit Betriebskosten eingespart, sondern man kommt wegen des Unterdruckes bzw. der gegenüber der bekannten Bauart geringeren Förderleistung mit einer wesentlich leistungsschwächeren und daher billigeren Pumpe aus, was in gleicher Weise auch für den Pumpenantrieb gilt. Ferner ist die Druckdifferenz in Strömungsrichtung vor und hinter dem Drosselorgan bei weitem nicht so groß, wie bei der bekannten Kondensationsanlage, so daß selbst bei Anordnung eines einfachen Drosselorgans nur wenig Energie verlorengeht. Man kann daher wesentlich leichter als bei der bekannten Kondensationsanlage auf eine RUckgewinnungsturbine verzichten, die allein bei der Anschaffung seons- bis achtmal so teuer ist, wie ein einfaches Drosselorgan. Die bei Verwendung eines einfachen Drosselorgans auftretenden Energieverluste sind aufgrund der bei der erfindungsgemäßen Anlage vorhandenen geringen Druckdifferenz vor und hinter dem Drosselorgan derart gering, daß ein großer Teil davon allein schon dadurch ausgeglichen wird, daß die hohen Wartungskosten für die RUckgewinnungsturbine und deren Anschaffungskosten entfallen.sowie durch die Vorteile, die ein einfacheres Fahren und ein einfacherer Aufbau der erfindungsgemäßen Anlage gegenüber der bekannten Bauart mit sich bringt.

Bin weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Luftkondensationeanlage ist der, daß es bei ihr möglich ist, die Förderhöh· der Pumpe auch bei wechselndem Druck im Einspritzkon densator konstant zu halten. Dies ist vor allem deshalb möglich, weil die Druckdifferenz zwischen dem Einspritzkondensator und beispielsweise der höchsten Stelle der Kühlelernente während des Betriebes annähernd konstant gehalten wird. Bei der normalerweise

009851/0870

gleichbleibenden Fördermenge und der konstanten geodätischen · Förderhöhe ergibt sich somit auch eine im wesentlichen konstant bleibende Förderleistung der Pumpe. Das Konstanthalten der Druckdifferenz zwischen Einspritzkondensator und Kühlelementen läßt sich bei der erfindungsgemäßen Luftkondensationsanlage in besonders einfacher Weise durchführen, weil bei ihr auch in den Kühl elementen ein Druck herrscht, der unterhalb des atmosphärischen Luftdruckes liegt und der außerdem im Gegensatz zu der bekannten Bauart nicht grundsätzlich kondfcant gehalten wird·. Die gleichbleibende Förderhöhe und damit bei gleicher Fördermenge die gleichbleibende Förderleistung der Pumpe erübrigen in vorteilhafter Weise eine Regelung derselben, so daß pan sowohl auf eine aufwendige Bauart der Pumpe selbst als auch auf teuere Regelgeräte für die Pumpe verzichten kann. Die Anschaffungskosten der Anlage und auch deren Betriebskosten werden hierdurch niedriger gehalten. Der Betriebskostenanteil für die Pumpe wird jedoch nicht nur durch die geringere erforderliche Leistung sowie durch die einfachere Wartung und geringere Störanfälligkeit kleingehalten, sondern wesentlich auch dadurch, daß die Pumpe auf eine ganz bestimmte Förderhöhe und Förderleistung abgestellt werden kann, so daß sie im wesentlichen mit einem optimalen Wirkungsgrad betrieben wird, was naturgemäß zu einer Verringerung der' Betriebskosten führt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Luftkondensationsanlage ist die geringe Druckdifferenz In Strömungsrichtung vor und hinter dem Drosselorgan, die zudem aus den vorgenannten Gründen ebenfalls im wesentlichen konstant bleibt. Man kann daher ebenso wie bei der Pumpe auf eine Regelung und damit auf entsprechende Regelorgane und Regelgeräte für das Drosselorgan verzichten. Es genügt bei der erfindungsgemäßen Luftkondensationsanlage völlig, wenn an der Pumpe bzw. am Drosselorgan einfache, von Hand zu betätigende Regelmögiiohkelten einfachster Bauart vorhanden sind, die dann im wesentlichen nur für das Einfahren der Anlage sowie für außergewöhnliche Betriebszustände

009851/0870 original inspected

betätigt werden, während normalerweise ein Regeln sowohl der

Pumpe als auch des Drosselorgans nicht erforderlich ist. Ferner

den spart man bei der erfindungsgemäßen Luftkondensationsanlage auch/ bei der bekannten Bauart vorhandenen Schutzgasverbrauch ein, da im Gegensatz zu der bekannten Bauart die Anlage auch völlig ohne unter hohem Druck stehendes Schutzgas gefahren werden kann. Schließlich erübrigt sich auch die Anordnung eines Niveaugefäßes sowie dessen Isolation und Heizungsvorrichtung, womit ebenfalls erhebliche Kosten eingespart werden.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist die Unterdruckleitung an die Luftabsaugung des Einspritzkondensators angeschlossen. Hierdurch erhält man einen besonders einfachen Aufbau der Luftkondensationsanlage, die infolgedessen entsprechend billiger erstellt werden kann. Der Unterdruck in der Unterdruckleitung wird bei dieser AusfUhrungsform der Erfindung durch die ohnehin am Einspritzkondensator .vorhandene Luftabsaugung erzielt. Dies hat außerdem den wesentlichen Vorteil, daß sich der Unterdruck in der Unterdruckleitung und damit der Unterdruck an den höchsten Stellen der Kühlelemente völlig selbsttätig In Abhängigkeit vom Unterdruck im Einspritzkondensator einstellt. Hierdurch ergibt sich eine im wesentlichen gleichbleibende Druckdifferenz zwisohen Einspritzkondensator und Kühle lementen sowie in Ströeungsrichtung vor und hinter dem Drosselorgan, was zu einer im wesentlichen konstant bleibenden Förderhöhe bzw. Förderleistung der Pumpe führt und ein Verstellen sowohl der Pumpe als auch des Drosselorgans während des Normalbetriebeβ erübrigt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Unterdruckleitung an den Innenraum des Einspritzkondensators angeschlossen. Diese AusfUhrungaform empfiehlt sich insbesondere dann, wenn sichergestellt werden muß, daß kein Kühlwasser bzw. : _t Kondensat in die Luftabsaugung des Einspritzkondensators gelangt und wenn aufgrund der örtlichen Gegebenheiten zu befürchten

009851/0870

I CIt

daß Kühlwasser bzw. Kondensat über die Unterdruckleitung aus den KUhlelementen abgezogen wird. Ist dies der Fall, so stört das bei der letztgenannten AusfUhrungsform der Erfindung nicht, weil das Kühlwasser bzw. Kondensat dem Einspritzkondensator und damit dem Kreislauf wieder zugeführt wird und nicht verlorengeht. Die Druckdifferenz zwischen dem Einspritzkondensator und den Kühlelementen wird auch bei dieser Ausführungsform wie bei der vorgenannten im wesentlichen konstant gehalten, und zwar ohne daß hierfür besondere Regeleinrichtungen vorgesehen werden müssen. Grundsätzlich ist es jedooh auch möglich, daß die Unterdruckleitung an eine gesonderte Evakuierungseinrichtung angeschlossen ist.

Gleichgültig welche der vorgenannten Ausführungsformen im Einzelfall gewählt wird, kann man, sofern es überhaupt erforderlich ist, den Unterdruck in der Unterdruckleitung bzw. die Evakuierungseinriohtung in Abhängigkeit von dem in den KUhlelementen vorhandenen Wasserstand xx regeln. Dies kann in vielfältiger Weise geschehen, wie z.B. dadurch, daß über ein regelbares Absperrelement eine bestimmte Luftmenge pro Zeiteinheit in die Unterdruckleitung von außen eingelassen wird oder dadurch, daß die Evakuierungseinrichtung auf eine entsprechend andere Leistung eingeregelt wird. Ferner ist es möglich, die Unterdruckleitung nur zeitweilig an die Luftabsaugung bzw. an den Innenraum des Einspritzkondensators oder an die Evakuierungseinrichtung anzuschließen, was beispielsweise durch öffnen und Schließen eines entsprechenden zwischengesohalteten Absperrorgans durchgeführt werden kann. Die Regelung des Unterdrücke kann gegebenenfalls so erfolgen, daß jeweils dann, wenn der Wasserstand an den höchsten Stellen der Kühlelem«ntt tin vorbestiamtes Minimum unterschreitet, der Druok in der Unterdruckleitung abg«s«nkt wird. Bei einer eolohen Regelung empfiehlt ·· sieh« wenn in mehreren Kühl·lee·nten dtr Anlage, mind·βtens Xn Jewell· einem KUhI-element Jeder Kühle le«·ntengrupp·, voriugsweis· In mehreren Kfihle lementen Jeder Kühle lerne ntengruppe, ein Wasserstand»fühler ange-

00 9 851/087 0 orjginal inspected

- ίο -

ordnet ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß jedes Kühlelement ausreichend mit Wasser gefüllt ist und eine Verringerung der Anlagenleistung durch nur teilweise gefüllte Kühlelemente vermieden wird. Hierbei ist es ratsam« wenn der Unterdruck in der Unterdruckleitung bzw. die Evakuierungseinrichtung von jedem Wasserstandsfühler unabhängig von den anderen Wasserstandsfühlem regelbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in der Unterdruckleitung ein Wasserabscheider angeordnet. Mit Hilfe eines solchen Wasserabscheiders läßt sich das in der Unterdruckleitung eventuell vorhandene Kondensat bzw. Kühlwasser aus der Unterdruckleitung entfernen, was besonders dann von Bedeutung ist, wenn die Unterdruckleitung an die Luftabsaugung des Einspritzkondensators oder an eine gesonderte Evakuierungseinrichtung angeschlossen ist. Bei Verwendung eines Wasserabscheiders empfiehlt es sich, diesen wasserseitig mit dem Innenraum des Einspritzkondensators oder mit einer Sammel- bzw. Wasserrückflußleitung und luftseitig mit der Luftabsaugung des Einspritzkondensators oder mit der gesonderten Evakuierungseinrichtung zu verbinden. Im allgemeinen bevorzugt man es, den Wasserabscheider wasserseitig mit einer Sammel- bzw. Wasserrückflußleitung zu verbinden, well man hierdurch die verhältnismäßig lange Leitung zwischen dem in der Nähe der Kühlelemente angeordneten Wasserabscheider und dem weiter entfernt liegenden Kondensator einspart. Ferner ist es bei dieser Ausführungsform empfehlenswert, in der wasserseitigen Verbindungeleitung zwischen dem Wasserabscheider und dem Einspritzkondensator oder der Sammel- bzw. Wasserrückflußleitune; ein in Abhängigkeit vom Wasserstand im Wasserabscheider regelbares Absperrelement anzuordnen.

«inen weiteren Merkmal der Erfindung ist in der Unterdruckleitung unnittelbar an jeden Kühlelement, vorzugsweise Jedoch nur jeweils am Ende der Unterdruckleitung einer jeden Kühlelewentengruppe, ein Absperrelenent angeordnet. Wird gemäß der vorerwähnten bevorzugten Ausführungsform nur jeweils am Ende

000851/0870

192B234

der Unterdruckleitung einer jeden Kühlelementengruppe ein Ab-sperrelement angeordnet, so spart man in vorteilhafter Weise eine Vielzahl von Absperrelementen ein. Trotzdem ist es bei der erfindungsgemäßen Luftkondensationsanlage möglich, auch nur ein einzelnes Kühlelement einer Kühlelementengruppe zu entleeren, ohne daß die anderen KUhlelemente derselben Kühlelementengruppe ebenfalls entleert werden müssen. Dies ist vor allem dann von besonderem Vorteil, wenn ein einzelnes schadhaftes Kühlelement ausgewechselt oder repariert werden muß. Dies läßt sich bei der erfindungsgemäßen Anlage Jedoch nur deshalb erreichen, weil die einzelnen Kühlelemente an eine Unterdruckleitung angeschlossen sind und es deshalb möglich ist, in den übrigen fühlelementen einen solchen Unterdruck aufrechtzuerhalten, daß ein Abfließen des Wassers aus diesen KUhlelementen verhindert wird, während dieses aus dem schadhaften Kühlelement nach dessen Belüftung abfließt. Ss läßt sich sogar dann, wenn eine längere Zeitspanne zwischen dem Ausbau und Wiedereinbau eines schadhaften KühleIementes liegt, die betreffende Kühlelementengruppe weiterhin in Betrieb halten. Es empfiehlt sich jedooh dann, die durch das Entfernen des schadhaften KUhlelementes vorhandene Durchströnüffnung für die Kühlluft abzudecken.

Bei einer zweckmäßigen AusfUhrungsform der Erfindung ist die Unterdruckleitung mindestens Jeder Kühlelementengruppe gesondert an eine an sich bekannte GasauBglelchsleltung zwischen den Kühlelementen und einem diesen zugeordneten Wassertank ansohließbar, wobei die Gasausgleichsleitung und der Wassertank in ebenfalls an sich bekannter Welse mit einem Schutzgas, wie z.B. Stickstoff, gefüllt·sind. Hierdurch wird vermieden, daß Luft, insbesondere der Sauerstoff der Luft, in die Rohrleitungen und in die Kühlelemente eindringt, wenn das Wasser aus diesen abgelassen wird. Sie werden vielmehr in einem solchen Fall mit dem Schutzgas gefüllt. Eine Gasausgleichsleitung zwischen dem Wassertank und den Kühlelementen und die Füllung dieser Ausgleichsleitung sowie des bei gefüllten KUhlelementen weitgehend leeren Wassertanks mit einem Schutzgas, wie z.B. Stickstoff, ist

009851/0870

ORlGiNAL iKSFECTED

bei Luftkondensationsanlagen an sich bereits bekannt. Dieses bekannte Prinzip IKBt eich auch bei der erfindungsgemäßen Luftkondensationsanlage anwenden. Dabei ist es möglich, die Unterdruckleitung mindestens jeder Kühlelementengruppe gesondert an eine derartige Oasausgleiohsleitung anzuschließen. Grundsätzlich kann man aber auch die Unterdruckleitungen mehrerer KUhlelementengruppen gleichzeitig an eine oder mehrere solcher Gasausgleichsleitungen anschließen.

Bei einer anderen AusfUhrungsform der Erfindung kann die Unterdruckleitung mindestens jeder Kühlelementengruppe gesondert an eine separate Schutzgasversorgungseinrichtung anschließbar sein. Besitzt dl· Anlage eine gesonderte Evakuierungseinrichtung, so empfiehlt es sich» die Druckseite der Evakuierungseinrichtung vorübergehend an eine Oaeausgleichsleitung bzw. an die Schutzgasversorgungseinriohtung anzuschließen. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, das zum Auffüllen der Rohrleitungen und Kühlelemente benutzte Schutzgas mit Hilfe der Evakuierungseinrichtung wieder zurückzugewinnen und In einen entsprechenden Schutzgasspeicher zurückzufordern« wenn die betreffende Kühlelementengruppe wieder mit Wasser gefüllt wird. Das Schutzgas geht somit nicht verloren und kann wieder verwendet werden.

Obwohl es bei der erfindungsgemäßen LuftkondensatIonsanlage grundsätzlich nicht notwendig ist, das Drosselorgan in der Hauptsamnel- htm· Wasserrückfluflleitung zu regeln, ist es grundsätzlich und in besonders' gelagerten Fällen doch möglich, eine solche Regelung vorzusehen. Hierbei empfiehlt es sich, das Drosselorgan in der Hauptsammel- bzw. WasserrUokflußleitung In Abhängigkeit voB^Druck in den Kühleleeenten an deren an höchsten gelegenen Stellen zu regeln. Die Regelung in Abhängigkeit vom Druck In den KUhleleaenten 1st deshalb von besonfcrer Bedeutung, weil hierdurch sichergestellt wird, daJ der Druck in den Kühlelementen stets oberhalb des Sättigungsdruckes liegt. Man verhindert auf diese ' Weise« dal du Wasser innerhalb der Kuhlelemente verdampft und der Dampf durch die Unterdruckleitung abgezogen wird. Bei einer

008851/0870 ommm± inspected

((ti

CtC

anderen AusfUhrungsform der Erfindung ist das Drosselorgan in der Hauptsammei- bzw. Wasserrüokflußleitung in Abhängigkeit von dem Druck in der Unterdruckleitung im Bereich der KUhlelemente und der Temperatur im Bereich der am höchsten gelegenen Stellen der Kühlelemente regelbar. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird berücksichtigt, daß der Sättigungsdruck in den Kühlelementen abhängig ist von der jeweiligen Temperatur und somit je nach der KUhlwirkung der KUhlelemente und der Temperatur des zuströmenden Kondensats bzw. Kühlwassers unterschiedlich groß sein kann. Da bei einer leinen Druckmessung die Gefahr besteht, daß der jeweilige Sättigungsdruck unbeabsichtigt aufgrund besonderer Temperaturverhältnisse unterschritten wird und es somit doch zu einem Verdampfen des Kühlwassers bzw. Kondensats'kommt, 1st es zuverlässiger, nicht nur den Druck in der Unterdruckleitung, sondern auch die Temperatur im Bereloh der am höchsten gelegenen Stellen der KUhlelemente zu messen und als Regelgröße zu berücksichtigen. Mißt man jedooh nur den Druck an den höchsten Stellen der KUhlelemente, so muß man dafür Sorge tragen, daß dieser stets so weit oberhalb des Sättigungsdruckes liegt, daß der Sättigungsdruck auch bei extremen Temperaturverhältnissen niemals erreicht oder gar unterschritten werden kann. Damit müßte man jedoch zur Sicherheit einen wesentlich höheren Druck innerhalb der Unterdruckleitung in Kauf nehmen, was naturgemäß zu einer Erhöhung der Pumpenleistung führt. Regelt man hingegen das Drosselorgan in Abhängigkeit vom Druck in der Unterdruckleitung und von der Temperatur im Bereioh der am höchsten gelegenen Stellen der KUhlelemente, so kann ein Druok in der Unterdruckleitung aufrechterhalten werden, der gerade oberhalb des jeweiligen Sättigungsdruckes liegt.

Im Gegensatz dazu ist es jedooh auch möglich, das Drosselorgan in der Hauptsammel- bzw. WaserrUokfluf leitung in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Druok in der Unterdruckleitung im Bereich der KUhlelemente und dem Kondensatordruok zu regeln. Bei dieser* AusfUhrungsform der Irfindung 1st ebenfalls

009851/0870

sichergestellt, daß der Sättigungsdruck nicht erreicht bzw. unterschritten wird. Dies beruht auf der Tatsache, daß die Temperatur an den am höchsten gelegenen Stellen der Kühlelemente stets kleiner ist als im Einspritzkondensator, weil das Kühlwasser bzw. Kondensat auf dem Weg vom Einspritzkondensator zu den Kühlelementen und erst recht in den KUhlelementen selbst abkühlt. Infolge der geringeren Temperatur im Bereich der am höchsten gelegenen Stellen der Kühlelemente liegt auch der Sättigungsdruck an diesen Stellen niedriger. Da bereits im Einspritzkondensator ein Druck herrscht, der höher liegt als der Sättigungsdruck bei der höheren Wassertemperatur im Einspritz-

kondensator, genügt es völlig, wenn der Druck in der Unterdruckleitung im Bereich der Kühlelemente gleich oder etwas größer ist als der jeweilige Druck im Einspritzkondensator, um zu verhindern, daß es zu einem Verdampfen von Wasser in den Kühlelementen kommt. Infolgedessen kann man auch anstelle einer Temperaturmessung im Bereich der am höchsten gelegenen Stellen der Kühlelemente eine Druckmessung im Einspritzkondensator vornehmen und diesen Druck zusammen mit dem Druck in der Unterdruckleitung im Bereich der am höchsten gelegenen Stellen der KUhlelemente als Regelgröße zum Regeln des Drosselorgans benutzen. Außerdem wird bei dieser Regelung die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Unterdruckleitung im Bereich der Kühlelemente und dem Kondensatordruck annähernd konstant gehalten, was zu einer gleichbleibenden Förderleistung der in die Kühlwasser- bzw. Kondensatabflußleitung eingeschalteten Pumpe führt. Zur Durchführung dieser Regelung empfiehlt es sich, jede Kühlelementengruppe mit mindestens einem gesonderten Druckfühler sowie gegebenenfalls mindestens einem gesonderten Temperaturfühler zu versehen.

Schließlich ist es bei der erfindungsgemäßen Anlage grundsätzlich auch möglich, als Drosselorgan in an sich bekannter Welse eine Entspannungsturbine vorzusehen. Mit dieser ist es dann möglich, auoh noch den größten Teil der Pumpenleistung zurückzugewinnen, was zu eine» nooh geringeren Leistungseigenbedarf der Anlage führt.

009051/0870

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand mehrerer AusfUhrungsbeispiele veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anlage

mit einer an die Luftabsaugung des Einspritzkondensators angeschlossenen Unterdruckleitung;

Fig. 2 die Ausführungsform gemäß Flg. 1, Jedoch mit einer an die Unterdruckleitung angesohlossenen Gasausgleichsleitung;

Fig. 3 eine AusfUhrungsform mit einer an den Einspritzkondensator angeschlossenen Unterdruckleitung;

Fig. 4 eine Ausführungsform mit gesonderter Evakuierungseinrichtung;

Fig. 5 eine AusfUhrungsform mit einem Wasserabscheider in der Unterdruckleitung.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Dampfturbine bezeichnet» die Dampf von einer nicht dargestellten Dampfkesselanlage über eine Leitung 2 zugeführt bekommt und welche eine Maschine, beispielsweise einen Generator 3, antreibt. Die Turbine 1 kann selbstverständlich auch aus mehreren hintereinandergeschalteten Einzelturbinen bestehen. Grundsätzlich ist es auch möglich, daß anstelle der Dampfturbine eine Dampfmaschine vorhanden ist oder daß aus anderen Gründen Abdampf anfällt, der zu kondensieren 1st. Dieser Dampf braucht im übrigen nicht unbedingt Wasserdampf zu sein. Es kann sich durchaus um andere Dämpfe handeln, die zu kondensieren sind.

Der vorhandene Abdampf wird über eine Aodampfleitung 4 einem Einspritzkondensator 5 zugeführt. Im Innern des Einspritzkondensators 5 sind Einspritzdüsen 5a vorhanden, durch welche Wasser in den Dampf gespritzt wird. Dieser Dampf kondensiert sich dann und schlägt sich zusammen mit dem eingespritzten Kühlwasser nieder, wobei ein Wasserbad 5b im Mischkondensator 5 gebildet wird. Das Kühlwasser bzw. Kondensat des Einspritzkondensators 5 fließt durch eine Kühlwasser- bzw. Kondensatabflußleitung 6 aus dem Einspritzkondensator 5 ab.

009851/0870

In der Kühlwasser- bzw. Kondensatabflußleitung 6 sind zwei Pumpen 7 und 8 angeordnet. Die Pumpe 7 fördert bei Bedarf Kühlwasser bzw. Kondensat aus der Leitung 6 als Speisewasser zu dem nicht dargestellten Dampfkessel. Zwischen der Pumpe 7 und dem Dampfkessel ist ein Absperrventil 9 vorgesehen, das von Hand oder automatisch betätigt wird.

Die Pumpe 8 in der Kühlwasser- bzw. Kondensatabflußleitung 6 dient als Umwälzpumpe und pumpt das Kühlwasser bzw. Kondensat in eine Verteilerleitung 10, von wo aus das Kühlwasser bzw. Kondensat über Absperrelemente 11 mehreren Kühlelementengruppen zuströmt, die selbst wiederum aus einer Vielzahl von einzelnen KUhlelementen bestehen. Zur Vereinfachung des Schaltbildes ist nur eine einzige Kühlelementengruppe mit nur insgesamt vier KUhlelementen 12 dargestellt, obwohl in Wirklichkeit wesentlich mehr Kühlelemente in einer Gruppe zusammengefaßt werden können und in aller Regel wesentlich mehr Kühlelementengruppeη als angedeutet vorhanden sind.

Das Kühlwasser bzw. Kondensat strömt aus der Verteilerleitung 10 über das Absperrelernent 11a in eine Gruppenverteilerleitung IJ> und von dort durch die Kühlelemente 12 - die im allgemeinen aus Rippenrohrelementen bestehen und hier nur schematisch angedeutet sind - in eine Gruppensammelleitung 14. Aus dieser wird das nun gekühlte Wasser über das Absperrelement 11b einer Sammelleitung I5 zugeführt und gelangt von dort in eine Hauptsammei- bzw. Wasserrückflußleitung 16, die zum Einspritzkondensator 5 zurückführt. In die Hauptsammei- bzw. Wasserrückflußleitung KS int ein Drosselorgan I7 eingeschaltet, das den gegenüber dem Druck im Einspritzkondensator 5 höheren Druck in Strömungsrichtung hinter der Pumpe 8 in dem gesamten vorbeschriebenen Kreislauf wieder herunterdrosselt. Der Unterdruck im Einspritzkondensator 5 wird hierdurch mit Rücksicht auf die Turbine 1 so niedrig wie möglich gehalten. Anstelle des angedeuteten einfachen Drosselorgans I7 kann auch eine Entspannunßsturbine als Rückgewinnungsturbine vorgesehen werden, die den

009851/0870

• t ti

t t C

größten Teil der Leistung, die der Pumpe 8 zugeführt wird, wieder zurückgewinnt. Nachdem das gekühlte Wasser das Drosselorgan I7 passiert hat, gelangt es über die Spritzdüsen 5a wieder in den Einspritzkondensator 5 und dient dort als Kühlwasser.

Zwischen der Kühlwasser- bzw. Kondensatabflußleitung 6 ttnd der Hauptsammel- bzw. Wasserrüokflußleitung 16 ist eine Querverbindung 18 vorgesehen, die mit einem Absperrelement I9 ausgerüstet ist. Das Absperrelement I9 ist normalerweise geschlossen. Lediglich beim Anfahren der Anlage, insbesondere bei kalter Witterung, wird das Absperrelement I9 geöffnet, so daß das Kühlwasser - angetrieben durch die Pumpe 8 - nicht durch die Kühlelemente 12, sondern direkt über das Absperrelement I9 der Hauptsammel- bzw. WasserrUckflußleitung 16 zufließt und von dort über das Drosselorgan I7 dem Einspritzkondensator 5 zugeführt, wird. Eine Unterkühlung des Wassers wird somit vermieden.

Um sowohl den Kondensator 5 als auch die Leitungen 6, 10, 13 bis 16 und die Kühlelemente 12 entleeren zu können, hat man Entleerungsleitungen 20, 21 und 22 vorgesehen, die über Absperrelemente 23, 24, 25 und 26 an die Leitungen 6, I3 und 14 angeschlossen sind. Die Entleerungsleitungen 20 und 22 führen zu zwei Wassertanks 27 und 28, die für die Aufnahme des Kühlwassers vorgesehen sind. Bei der dargestellten Anordnung ist es möglich, daß die Kühlelernente 12 und deren Gruppenverteilerleitungen bzw. Gruppensamroelleitungen 13 bzw. 14 gesondert entleert werden können, ohne daß auch die Kühlwasser- bzw. Kondensatabflußleitung 6, die Verteilerleitung 10 sowie die Sammelleitung I5 und die Hauptsammel- bzw. Wa8serrUokflußleitung 16 mit entleert werden. In einem solchen Fall werden die Absperrelemente 11a und 11b geschlossen, wahrend die Absperrelement· 25 und 26* sowie das mit 29 bezeichnete Absperrelernent zum Wassertank 27 hin geöffnet werden. Bei Belüftung der Kühlelemente 12 strömt dann das Wasser in den Wassertank 27, der entsprechend groß bemessen 1st. Sollen die Kühle lerne nte 12 wieder mit Wasser gefüllt werden, so sohl ie St mn

00985170870

das Absperrelement 29 und öffnet ein Absperrelement 30 in der Entleerungsleitung 20. Hierdurch wird der Wassertank 27 mit einer Pumpe 31 verbunden, die über die Entleerungsleitung 22 und die Absperrelemente 25 und 26 das Wasser den Kühlelementen 12 sowie der Oruppenverteilerleitung 13 und der Gruppensammelleitung l4 wieder zuführt. Nach dem Füllen werden die Absperrelemente 25 und 26 wieder geschlossen, während die Absperrelemente*11a und 11b geöffnet werden, wodurch die Kühlelemente 12 wieder an den Kreislauf angeschlossen sind.

Zur Entleerung der Kühlwasser- bzw. Kondensatabflußleitung 6 in Strömungsrichtung hinter der Pumpe 8 sowie zur Entleerung der Verteilerleitung 10 wird das Absperrelement 24 geöffnet, über die Entleerungsleitungen 21 und 20 strömt das Wasser dann in den Wassertank 27 oder - wenn dieser bereits gefüllt ist - duroh öffnen des Absperrorgans 30 und eines weiteren Abspenorgans 32 in den in aller Regel etwas größer bemessenen zweiten Wassertank 28. Dieser wird jedoch nur dann benutzt, wenn die Kühlelemente 12 und die Rohrleitungen des Kreislaufes entleert werden sollen, also dann, wenn die zu entleerende Wassermenge größer ist als der kleinere Wassertank 27 fassen kann. Der Wassertank 28 1st durch öffnen eines weiteren Absperrorgans 33 durchaus in der Lage, über die Entleerungsleitung 22 auch Wasser aus den Kühlelementen 12 und den Verteiler- bzw. Sammelleitungen 13 und 14 aufzunehmen. Soll auch der Einspritzkondensator 5 entleert werden, so. ist dies durch öffnen des Absperrelementes 23 ebenfalls möglich, wobei dann auch der Abschnitt der KUhlwasser- bzw. Kondensatabfluflleitung 6 zwischen den beiden Pumpen 7 und 8 mit entleert wird. Eine Entleerung der Hauptsamnel- bzw. Wasserrüokflußleitung 16 und der Sun»·!leitung 15 erfolgt durch öffnen der Absperreleaente 19 und 24 über die Entleerungsleitungen 21 und 20. Somit können der gesamte Kreislauf sowie einzelne Abschnitte desselben getrennt entleert werden. Das Füllen der Leitungen «insohlleilioh der Kühlelemente 12 bei vollständiger Entleerung erfolgt duroh Schließen der Absperrelemente 29 und 33 und duroh öffnen der Abeperrelemente 30 und 32, wobei dann mittel· der Puape 31 das Wasser aus den Tanks 27 und 28 Über die

009851/0870

Entleerungsleitung 22 und die Absperrelemente 25 und 26 wieder in den Kühlkreislauf gelangt. Auch die Kühlwasser- bzw. Kondensatabflußleitung 6, die Verteilerleitung 10, di· Sammelleitung und die Hauptsammelleitung 16 werden bei geöffneten Absperrelementen 11a und 11b über die Entleerungsleitung 22 gefüllt.

Der Wasserstand im Kondensator 5 wird durch eine Regeleinrichtung 34 zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert gehalten. Die Regeleinrichtung j}4 betätigt die Absperrelemente

23 und 24 entsprechend. Bei zu hohem Wasserstand wird das Absperrelement 24 mehr oder weniger weit geöffnet. Das öffnen des Absperrelementes 24 erfolgt aufgrund eines entsprechenden Steuerimpulses über die gestrichelt dargestellte Steuerleitung, über welche das Absperrelement 24 mit der Regeleinrichtung 54 an Einspritzkondensator 5 verbunden ist. Bei geöffnetem Absperrelement

24 strömt Wasser durch die Leitung 21 und die Leitung 20 in den Wassertank 27 und damit aus dem Kühlkreislauf heraus, und zwar deshalb, weil in Strömungsrichtung hinter der Pumpe 8 ein relativ hoher Druck in der Kühlwasser- bzw. Kondensatabflußleitung 6 herrscht, wodurch das Wasser in den Behälter 27 gedrückt wird. Sinkt der Wasserstand im Einspritzkondensator 5 zu weit ab, so wird das Absperrelement 23 statt 24 geöffnet, das ebenso über eine gestrichelt dargestellte Steuerleitung einen entsprechenden Steuerimpuls erhält. Bei geöffnetem Absperrelement 23 strömt Wasser aus dem Tank 27 übc*r die Leitung 20 in die Kühlwasser-.bzw. Kondensatabflußleitung 6, und zwar deshalb, weil im Bereich kurz vor der Pumpe 8 in der Kühlwasser- bzw. Kondensatabfluflleitung ein sehr niedriger Druck herrscht, wodurch das Wasser aus dem Wassertank 27 in den Kühlkreislauf hineingesaugt wird. 1st hingegen der Wasserstand innerhalb des Einspritzkondensator» normal, so sind die Absperrelemente 23 und 24 geschlossen.

Oberhalb der KUhlelemente 12 ist ein· Unterdruckleitung 35 angeordnet, die an deren am höchsten liegenden Stellen ange-Echlossen ist und welche über Absperrelemente 36 zu einur I?«uptunterdruckleitung 35a führt, über diese ist die Unterdruckleitung 3^f; an ύ^Α e mit 37 bezeichnete Luftabsaugung des E^nspriiz-

00 P-851/0870

BAD ORIGINAL

kondensators 5 angeschlossen. Hierdurch entsteht in der Hauptunterdruokleitung 35a an der Anschlußstelle im Bereich des Kondensators 5 der gleiche Unterdruck, wie im Kondensator 5 selbst, der beispielsweise bei etwa 0,1 bis 0,2 ata liegt. Durch Undichtigkeit, Abscheidung von Luft aus dem Kühlwasser od. dgl. er-

- 20 -

009851/0870

•Μ

hält man an den Anschlußstellen der Unterdruokleitung 35 im Bereioh der am höchsten gelegenen Stellen der Kühlelemente 12 einen etwas höheren Druck von beispielsweise etwa 0,3 ata. Dieser Druck 1st somit höher als der im Einspritzkondensator 5 herrschende > Druck, der oberhalb des Sättigungsdruckes selbst bei der im Einspritzkondensator 5 vorhandenen höheren Temperatur liegt. Bei der bereits teilweise erfolgten Abkühlung des Kondensats in den Kühlelementen 12 und der demzufolge niedrigeren Wassertemperatur liegt der ohnehin oberhalb des Kondensatordruokes liegende Druck im Bereich der Anschlußstellen zwischen Unterdruokleitung 35 und Kühlelementen 12 mit Sicherheit oberhalb des Sättigungsdruckes bei den in den Kühlelementen 12 herrschenden Temperaturen. Ein Verdampfen des Wassers in den Kühlelementen 12 wird somit mit Sicherheit vermieden.

Ist ein Kühlelement 12 schadhaft geworden, so wird man zunächst die Absperrelemente 11a und 11b der betreffenden Gruppenverteilerleitung 13 bzw. aruppensammelleitung 14 sohließen. Außerdem wird das Absperrelement 36 der zugeordneten Unterdruokleitung 35 geschlossen. Danach löst man an dem schadhaften Kühlelement 12 * die mit 38 bezeichnete obere Planschverbindung. Naoh dem Lösen der Flanschverbindung 3ß kann nun Luft in das schadhafte Kühlelement eindringen, so daß durch öffnen der Absperrelemente 25, 26 und 29 das in dem Kühlelement 12 enthaltene Wasser in den Wassertank 27 abfließen kann. Die Menge des abfließenden Wassers wird so bemessen, daß gerade das sohadhafte Kühlelement 12 leer 1st. Die übrigen Kühlelemente 12 der gleichen Gruppe, die an die gleiche Unterdruokleitung 35 angeschlossen sind, können dabei jedoch im Gegensatz zu der bekannten Anlage mit Wasser gefüllt bleiben, wenn an deren am höchsten gelegenen Stellen ein entsprechender Unterdruck aufrechtgehalten wird. Der Unterdruck an den am höchsten gelegenen Stellen der übrigen -Kühlelemente 12 der gleichen Gruppa bleibt dadurch erhalten, daß man unmittelbar naoh dem Lösen der Flanschverbindung ο 38 an dem schadhaften Kühlelement 12 die Unterdruokleitung 35 dort ^ mit einem Blindflansch abdichtet und das Ventil 36 unmittelbar danach wieder öffnet. Es kann daher nur in das schadhafte Kühlelement -» 12 Luft eindringen, so daß das darin enthaltene Wasser abfließen ο kann. Nach dem Lösen d®r mit 39 bezeichneten unteren Flansohv«rbin- ^ düngen des schadhaften Kühlelementes 12 kann dieses herausgenommen werden/ wobei aueh diese Flansche durch entsprechende Blindflansche verschlossen werden können. Die restlichen Kühlelernsnte 12 der . glölchi-n Gruppe können dann durch BAD ORIGINAL

U

Offnen der Schieber 11a und llbnach kurzer Zelt wieder voll in Betrieb genommen werden. Ein Entleeren der gesamten Kühlelement engruppe sowie der zugeordneten Oruppenverteiler- bzw. Gruppensammelleitungen 13 und 14 1st hierbei in vorteilhafter Welse nicht erforderlich. Dies bedeutet eine wesentliche VerkUzrung der Ausfallzeit der Übrigen KUhlelemente 12 der gleichen Gruppe. Selbstverständlich brauchen an den Flanschverbindungen 38 und 39 keine Blindflansche benutzt zu werden« wenn nach Herausnahme des schadhaften Kühlelementes 12 sofort ein Ersatzkühlelement eingesetzt wird. Das Füllen des neu eingesetzten Kühlelementee 12 kann, wie bereits beschrieben« durch Zuführung von Wasser mittels der Pumpe 31 erfolgen. Dies geschieht in aller Hegel jedoch nur dann, wenn die Pumpe H aus irgendwelchen Gründen stillsteht. Ist dies nicht der Fall, sj srfr^gt ein Füllen des neu eingesetzten Kühlelementes 12 über die JCühlwaseer» bzw® Kondensatabflußleitung 6, die Verteilerleitung 10 und die Gruppen¥©rteil@rleitung 13· Das hierzu benötigte Wasser wird zunächst dem Einspritzkondensator 5 entnommen_s Hierdurch sinkt dessen Wasserstand ab« der

usam - wie bereite beschrieben - direh öffnen des Absperr-J3s Ü3 durch Wasser aus dem Wassertank 27 wieder auf den normalen Stand gebracht wird.

Die Ausführungsforo gemäß Fig. 2 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform gemäB Fig. 1 alt dem Unterschied« da.8 zwischen dem Wassertank 27 und dor Unterdruokleitung 35 eine Gasausgleichsleitung 40 vorgesehen 1st« die über Absperrelemente 4l direkt mit der Unterdruckleitung 35 verbunden werden kann. Im Normalbetrieb 1st der Wassertank 27 leer und lediglich mit einem Schutzgas« beispielsweise Stickstoff« gefüllt« vm Korrosionen zu vermeiden. Das gleiche gilt für die Gasansgleichsleitung 40 bis zu den Absperrelenen&en 41. Für die Versorgung mit Sohutigas sind über ein Absperr- und Regelventil 42 Gasflaschen 43 angeschlossen. Wird nun Wasser aus der Kühlelenentengruppe 12 entnommen, so läßt sich anstelle von Luft das aus deei Mass er tank 27 verdrängte Siehutzgas in die Kühielsnente 12 sc^i® la die Qrappenverteilerbaw, GruppensammelleiÖlungen 13 hs®. Ik einfüllen, o'i daß in fliese k-üne i,uCt eindringen kann. Es sinpf LoIUt si oh

0 09851/087Ö

BAD

dann jedooh, das Absperrelement 36 der Unterdruckleitung 35 zu schließen, um ein Absaugen des Schutzgases zu verhindern.

Auch die AusfUhrungeform gemäß Flg. 3 entspricht im wesentlichen der AusfUhrungsform nach Fig. 1 mit dem Unterschied« daß die Hauptunterdruckleitung 35a nicht an die Luftabsaugung 37* sondern direkt an den Innenraum des Einspritzkondensators 5 angeschlossen ist. Hierbei herrschen im wesentlichen die gleichen

- 22 -

009851/0870

1
<

Verhältnisse wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit dem Vorteil, daß dann, wenn Wasser über die Unterdruckleitung 35* 35a den KUhlelementen 12 entzogen wird, dieses Wasser über den Einspritzkondensator 5 dem Kühlkreislauf wieder zugeführt wird. Ein Abziehen des Wassers über die Luftabsaugung 37 des Einspritzkondensators 5 in die Atmosphäre und ein damit verbundener Verlust an Kühlwasser wird hierdurch in vorteilhafter Weise vermieden. Es besteht sogar die Möglichkeit, absichtlich ständig eine geringe Wassermenge aus den Kühlelementen 12 über die Unterdruckleitung 35 und 35a abzusaugen, um sicherzugehen, daß die KUhlelemente 12 ständig mit Wasser gefüllt sind. Hierzu bedarf es lediglich einer entsprechenden Einstellung der Fördermenge der Pumpe 8 und der Drosselwirkung des Drosselorgans 17.

Bei der in Fig. 4 dargestellten AusfUhrungsform der Erfindung ist das Grundprinzip der vorherbeschriebenen AusfUhrungsformen beibehalten worden. Die Hauptunterdruckleitung 35a ist jedoch in Fig. 4 an eine gesonderte Evakuierungseinrichtung 44 angeschlossen. Die Evakuierungseinrichtung 44 arbeitet in Abhängigkeit von dem in den KUhlelementen 12 vorhandenen Wasserstand. Zu diesem Zweck sind zwei KUhlelemente 12 mit jeweils einem Wasserstandsfühler 44a ausgerüstet. Diese können jeweils für sich die Wirkung der Evakuierungseinrichtung/rege In. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Evakuierungseinrichtung nur dann in Tätigkeit gesetzt wird, wenn der Wasserstand innerhalb der Kühlelemente 12 unter eine Mindestmarke gesunken ist. Dies kann vor allem dann geschehen, wenn durch von außen eindringende Luft oder durch abgeschiedene Inertgase der Druck in der Unterdruckleitung 35 zu hoch geworden ist und hierdurch das Wasser innerhalb der KUhlelemente 12 nach unten gedrückt wird. Die Evakuierungseinrichtung 44 wird dann nach öffnen der Absperrelernente 36 solange eingeschaltet, bis die eingedrungene Luft bzw.. abgeschiedenen Inertgase abgezogen sind und hierdurch der Wasser-₁ stand wieder normal 1st.Danach werden die Absperrelemente 36 zweckmäfligerweise wieder geschlossen und die Evakuierungsein-

009851/0870

til I

richtung 44 abgeschaltet. Es ist im übrigen auch möglich, die Evalcuierungseinrichtung 44 ständig eingeschaltet zu halten und nur die Absperrelemente 36 in Abhängigkeit von den Wasserstandsfühlern 44a zu öffnen bzw. zu schließen. Letzteres empfiehlt sich besonders bei einer großen Anzahl von Kühlelementengruppen und daher zahlreichen Unterdruckleitungen 35* wobei stets mindestens eine Unterdruckleitung 35 gerade an die Evakuierungseinrichtung 44 angeschlossen ist.

Der Druck im Kühlkreislauf und damit auch in der Unterdruckleitung 35 wird bei dieser Ausführungsform im wesentlichen durch einen Regler 45 geregelt, der am Drosselorgan 17 in der Hauptsammei- bzw. Wasserrückflußleitung 16 angeordnet ist. Der Regler 45 kann einmal allein in Abhängigkeit vom Druck in der Unterdruckleitung 35 arbeiten, wozu ein Druckfühler 46 an die Unterdruckleitung 35 angeschlossen ist. Zweckmäßiger ist es jedoch, wenn der Regler 45 nicht nur in Abhängigkeit vom Druck in der Unterdruckleitung 35* sondern auch in Abhängigkeit von der

Temperatur im Bereich der am höchsten gelegenen Stellen der Kühlelemente 12 arbeitet, da diese Temperatur den Sättigungsdruck an diesen Stellen bestimmt und schwanken kann. Infolgedessen besitzt bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 jede KUhlelementengruppe mindestens einen Temperaturfühler 47, der s~3ine Meßwerte ebenso wie der Druckfühler 46 über gestrichelt dargestellte Meßleitungen zum Regler 45 weitergibt. Da an den am höchsten gelegenen Stellen in den Kühlelementen 12 stets eine niedrigere Temperatur herrscht als im Einspritzkondensator 5* genügt es, wenn der Druck in der Unterdruckleitung 35 gleich oder etwas größer ist als im Einspritzkondensator 5* ^m sicherzustellen, daß der Druck in der Unterdruckleitung 35 nicht unterhalb des Sättigungsdruckes an den am höchsten gelegenen Stellen der Kühlelemente 12 liegt. Man kann daher auch anstelle des Temperaturfühlers 47 an einem Kühlelement 12 jeder KUhlelementengruppe einen Druckfühler 48 am Einspritzkondensator 5 vorsehen und den Wert über die strichpunktiert dargestellte Meßleltmg sum Regler 45 weitergeben» Der Regler 45 vergleicht dann die Drüoke des Druekf tilllers 46 und das Drusk-

009851/0870

fUhlers 48 miteinander und sorgt durch entsprechende Verstellung des Drosselorgans I7 dafür, daß der Druck in der Unterdruckleitung 35 höchstens gleich dem Druck im Einspritzkondensator 5, vorzugsweise etwas oberhalb desselben liegt. Bei der letztgenannten Ausführungsform erübrigt sich der Temperaturfühler 47 und dessen Meßleitung zum Regler 45.

Als weiteren Unterschied gegenüber den Ausführungsformen gemäß Pig.1 bis 3 besitzt die Kondensationsanlage nach Pig. 4 eine gesonderte Schutzgasversorgungseinrichtung 49, die aus einem Schutzgasspeicher 50 sowie aus Gasflaschen 45 und. einer Absperr- und Regeleinrichtung 12 besteht« Die gesonderte Schutzgasversorgungseiüi'iciitung 49 ist über eine Verbindungsleitung und über Absperreiemente 41 direkt an die Unterdruckleitung 35 anschließbar, über welche beim Entleeren der Kühlelemente 12 und der übrigen Leitungen des Kühlkreislaufes diese mit Schutzgas beaufschlagt werden. Ferner ist die Druckseite der Evakuierungseinrlchtung 44 über eine GasrückfUhrleitung 52 und die Verbinr^ungsleitung 51 ebenfalls mit der Schutzgasversorgungseinrichtung verbunden, wobei ein Absperrelement 53 in der Gasrückführleitung 52 angeordnet ist. Im normalen Betrieb ist das Absperrelement 53 geschlossen, während ein weiteres Absperrelement 54 zur druckseitigen Abblasleitung 55 der Evakuierungseinrichtung 44 geöffnet ist. Die GasrückfUhrleitung 52 und die zuletzt erwähnten Absperrelemente dienen dazu, das Schutzgas in den Kühlelementen 12 sowie in den Leitungen des KUhlkreislaufes in den SchutzgasSpeicher 50 zurückzuführen, wenn die Kühlelernente 12 bzw. die Leitungen des KUhlkreislaufes wieder mit Wasser gefüllt werden. Hierzu wird das Absperrelement 54 geschlossen, während die Absperrorgane 36 und 53 geöffnet werden. Beim Einschalten de? Evakuierungseinrichtung 44 fördert diese das Schutsgas aus dem Kühlkreislauf, den KUhlelementen 12 und aus der Unterdruckleitung 35 über die GasrüokfUhrleitung 52 und die Verbißäuiigsleitung zurück in den Schutzgasspeicher 50.

003351 /0870

Die AusfUhrungsform nach Flg. 5 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 2 mit dem Unterschied, daß In der Hauptunterdruckleitung 35a ein Wasserabscheider 56 angeordnet ist. Der Wasserabscheider 56 hat die Aufgabe, das eventuell In der Hauptunterdruckleitung 35a enthalten· Wasser auszuscheiden. Außerdem bewirkt der Wasserabscheider 56, daß innerhalb der Unterdruckleitung 35 bzw. 35a eine ständige Strömung zum Wasserabscheider 56 hin vorhanden ist, durch welche Luftblasen aus der Unterdruckleitung 35 herausgeschwemmt werden und eine Bildung von Luftsäcken vermieden wird. Außerdem verhindert die ständige Wasserströmung in der Unterdruckleitung 35 bzw. 35a, daß diese bei niedrigen Außentemperaturen einfriert, was in gleicher Weise auch für das Wasser im Wasserabscheider 56 gilt. Dieser ist luftseitig über eine Verbindungsleitung 57 an die Luftabsaugung 37 des Einspritzkondensators 5 angeschlossen. Dartiber hinaus verhindert der Wasserabscheider 56, daß die Verbindungsleitung 57, welche in der Praxis eine relativ große Länge besitzt, einfriert, und zwar dadurch, daß der Wasserabscheider 56 dafür sorgt, daß in die Verbindungsleitung 57 kein Wasser eindringt. Wasserseitig ist der Wasserabscheider 56 über eine zweite Verbindungsleitung 58 mit dem Einspritzkondensator 5 verbunden, so daß das ausgeschiedene Wasser dem Kühlkreislauf wieder zugeführt wird. Um den Wasserstand innerhalb des Wasserabscheiders 56 regeln zu können, 1st in die Verbindungsleitung 38 ein regelbares Absperrelement 59 eingeschaltet, das in Abhängigkeit vom Wasserstand im Wasserabscheider mehr oder weniger weit geöffnet wird. Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, die wasserseitlge Verbindungsleitung 58 zum Einspritzkondensator 5 zurückzuführen, da diese Leitung in der Praxis eine relativ große Länge erhalten würde und im Winter einfrieren kann. Um eine derart lange Leitung einzusparen, ist es auch möglich, den Wasserabscheider 56 wasserseitig über eine Verbindungsleitung 58a mit der Sammelleitung 15 zu verbinden und das abgeschiedene Wasser dort dem Kühlkreislauf wieder zuzuführen. Die Verbindungsleitung 58a wird dann wesentlich kürzer. Die beträchtlich längere Verbindungsleitung 58 zum Einspritzkondensator 5 kann dann in vorteilhafter Welse entfallen.

009051/0870

Claims

I . 1.11 1 . Ill > I > 1 I · * Ii PATENTANWALTS 1925 234 DR.-ING. W. STUHLMANN - DIPL.-ING. R. WILLERT DR.-ING. P. H.OIDTMANN ΑΚΤ«Ν-Ν«. 254/2286O 38 4e*»OCHUM. I6.5.I969 XS/Dl PoatachtleBfach 24BO Ihr Z*teh»n l Fernruf ββΒ31 und β 4314 BareatraB· 1Ββ Telagr.i Stuhlrrmnnpatant OEA-OeseiIsohaft fUr Luft-Jcondensation mbH, Bochum Patentansprüche:

1. Indirekte Luftkondensationsanlage mit einem Abdampf kondensierenden Einspritzkondensator, in dessen Kühlwasser- bzw. Kondensatabflußleitung mindestens eine Pumpe eingeschaltet ist, welche das Kühlwasser bzw. Kondensat nachgeschalteten luftgekühlten Kühlelementen zuführt, die eingangsseitig an Verteilerund ausgangsseitig an Sammelleitungen angeschlossen sind, wobei die Hauptsammei- bzw. Wasserrückflußleitung über ein zwischengeschaltetes Drosselorgan su den Einspritzdüsen des Kondensators zurückführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente (12) im Bereich ihrer am höchsten gelegenen Stellen an eine Unterdruckleitung (35) angeschlossen sind, deren unterhalb des atmosphärischen Luftdruckes liegender Unterdruck an den Anschlußstellen der Kühlelemente (12) oberhalb, vorzugsweise nur geringfügig oberhalb, des zur Wassertemperatur im oberen Teil der Kühlelemente (12) gehörenden, Jeweiligen Sättigungsdruckes des Kühlwassers bzw. Kondensats liegt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafi die Unterdruckleitung (35» 35») &n die . Luftabsaugung (37) des Einspritzkondensators (5) angeschlossen let.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckleitung (35, 35a) an den Innenraue des Einspritzkondensators (5) angeschlossen ist.

4. Anlage nach Anspruch 1« dadurch g e k e η n- ' zeichnet, daß die Unterdruckleitung (35, 35») an eine gesonderte Erakuierungseinrichtung (44) angeschlossen 1st.

009851/0870

5. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck in der Unterdruckleitung (35* 35a) bzw. daß die Evakuierungseinriohtung (44) in Abhängigkeit von dem in den Kühlelementen (12) vorhandenen Wasserstand regelbar ist.

6. Anlage nach Anspruch 5« dadurch gekennzeichnet* daß in mehreren Kühlelementen (12) der Anlage, mindestens in jeweils einem Kühlelement (12) jeder Kühlelernentengruppe, vorzugsweise in mehreren Kühlelementen (12) jeder KUhI-elementengruppe, ein WasserstandsfUhler (44a) angeordnet 1st.

7. Anlage nach Anspruoh 6, dadurch gekenn-

z ei ο hne t, daß der Unterdruck in der Unterdruckleitung (55, 35a) bzw. die Evakuierungseinriohtung (44) von jedem Wasserstandsfühler (44a) unabhängig von den anderen Wasserstandsfühlern (44a) regelbar ist.

8. Anlage naoh Anspruoh 1 oder einem der folgenden, daduroh gekennzeichnet, daß in der Unterdruckleitung (35a, 57) ein Wasserabscheider (56) angeordnet ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, daduroh gekennzeichnet, daß der Wasserabscheider (56) wasserseitig mit dem Innenraum des Einspritzkondensators (5) oder mit einer Sammel- bzw. WasserrUokflußleitung (I5, 16) und luftseitig mit der Luftabsaugung (37) des Einspritzkondensators (5) oder mit der Evakuierungseinriohtung (44) verbunden ist.

10. Anlage naoh Anspruoh 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der wasserseitigen Verbindungsleitung (58, 58a) zwischen dem Wasserabscheider (56) und dem Einspritzkondensator (5) oder der Sammel- bzw. WasserrUokflußleitung (15, 16) ein in Abhängigkeit vom Wasserstand im Wasserabscheider (56) regelbares Absperrelement (59) angeordnet ist.

0098517 0870

11. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Unterdruckleitung (35) unmittelbar an jedem Kühlelement (12), vorzugsweise jedoch nur jeweils am Ende der Unterdruckleitung (35) einer jeden Kühlelernentengruppe, ein Absperrelement (36) angeordnet ist.

12. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckleitung (35) mindestens jeder Kühle leine ntengruppe gesondert an eine an sich bekannte Gasausgleichsleitung (40) zwischen den Kühlelementen (12) und einem diesen zugeordneten Wassertank (27) anschließbar ist, wobei die Gasausgleichsleitung (40) und der Wassertank (27) in ebenfalls an sich bekannter Weise mit einem Schutzgas, wie z.B. Stickstoff, gefüllt sind.

13. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 11_; dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckleitung (35) mindestens jeder Kühlelementengruppe gesondert an eine separate Schutzgasversorgungseinrichtung (49) anschließbar ist.

14. Anlage nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite der Evakuierungseinrichtung (44) vorübergehend an eine Gasaus gleiohsleitung (40) bzw. an die Schutzgasversorgungseinrichtung (49) anschließbar ist.

15· Anlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (17) in der Hauptsammei- bzw. WasserrUckflußleLtung (16) in Abhängigkeit vom Druck in den Kühlelementen (12) an deren am höchsten gelegenen Stellen regelbar ist.

16. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das

009851/0870

-X-

Drosselorgan (I7) in der Hauptsammei- bzw. WasserrUokflußleitung (16) in Abhängigkeit von dem Druck in der Unterdruckleitung (35) im Dereich der KUhlelemente (12) und der Temperatur im Bereich der am höchsten gelegenen Stellen der KUhlelemente (12) regelbar ist.

17. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (I7) in der Hauptsamrnel- bzw. WasserrüokfluQleitung (16) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Unterdruckleitung (35) im Bereich der KUhlelemente (12) und dem Druck im Einspritzkondensator (5) regelbar ist.

18. Anlage nach Anspruch 15 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jede KUhIeIementengruppe mit mindestens einem gesonderten DruckfUhler (46) sowie gegebenenfalls mindestens einem gesonderten Temperaturfühler (47) versehen 1st.

19. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Drosselorgan (17) in an sich bekannter Weise eine Entspannungsturbine vorgesehen ist.

009851/0870

Leerseite