DE1948073A1 - Verfahren zum Kondensieren von Wasserdampf und Anlage zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

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Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Verfahren zum Kondensieren von Wasserdampf und Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kondensieren von Wasserdampf, der einen geringen Anteil Luft enthält, in «iner Kondensationsanlage mit von einem Kühlmittel durohflossenen Rohren, die zur Unterteilung des Kondensationsvorganges in drei Teilvorgänge aus mindestens einem eigentlichen Kondensator, einem Nachkondensator und einem Luftkühler sowie einer Absaugvorrichtung besteht.

Der Einfachheit halber wird hier nur von Wasserdampf und Luft gesprochen, doch sind darunter alle kondensierbaren Dämpfe bzw. nicht-kondensierbaren Gase zu verstehen.

Es ist ein Verfahren zum Kondensieren von Wasserdampf bekannt, nach welchem der Kondensationsvorgang in Abhängigkeit vom zunehmenden Lufpartialdruck in drei Teilvorgängen stattfindet,

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wofür die Kühlrohre 'zu einem eigentlichen Kondensator, einem Nachkondensator und einem Luftkühler gruppiert sind. Die Unterteilung ist dabei derart vorgenommen, dass der erste Teilvorgang bei einem Luftpartialdruck von annähernd O₁OOl und der zweite Teilvorgang bei einem Luftpartlaldruck von annähernd 0,01 des Kondensatordruckes endet.

Dieses Verfahren ist vor allem bei der Kondensation grosser Dampfmengen von Bedeutung. Gerade bei Grosskondensatoren ist es aber schwierig, überall die gleichen Strömungs- und Absaugeverhältnisse zu erzielen. So können sich im Kondensationsraum Gebiete mit höherem Luftpartialdruck im verbleibenden Dampf-Luft-Gemisch ausbilden, deren örtliche Lage nicht im voraus bestinwibar ist. Kühlrohre, die von diesem an Luft angereicherten Gemisch umgeben sind,gehen als KondensatIonsfläche fast restlos verloren, wodurch die Leistung des Kondensators herabgesetzt wird.

Hinzu kommt noch, dass die konstruktive Ausgestaltung des Kondensationsteils (im speziellen Falle hler des Nachkondensators) und des Lüftkühler auf einem festgelegten Luftpartlaldruck an der Grenze zwischen diesen Bauteilen beruht» der nach dem bekannten Verfahren, wie schon oben erwähnt, bei 0,01 des Kondensatordruckes liegt. Dieser Partlaidruck an der Grenze zwischen den beiden Teilvorgängen lässt sich aber bei konstanter Absaugung nur für dl« Auslegungslast einhalten. Bei Unterschreitung dieser Last stellt sich der zugrundegelegte Luftpartialdruck schon im

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Nachkondensator ein und bewirkt wegen der dadurch bedingten Vakuumverschlechterung einen Mehrverbrauch an Brennstoff. Bei Ueberschreitung der Auslegungslast tritt der festgelegte Luftpart ialdru !< erst im Luftkühler auf, was eine VergrÖsserung der Wasserverluste bewirkt, weil der Luftkühlungsvorgang ungenügend und daher das abgesaugte Gemisch zu dampfreich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei wechselnder Last den festgelegten Luftpartialriruck zwischen dem Nachkordensator und dem Luftkühler einzuhalten und T die Ausbildung stagnierender Gebiete mit erhöhtem Luftpartialdruck zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Differenz zwischen den vor und nach dem Kondensationsvorgang herrschenden Drücken vorwiegend zwischen den zweiten und dritten TeilVorgang abgebaut wird und das nach dem dritten Teilvorgang verbleibende Dampf-Luft-Gemisch an Stellen des höchsten aden Luftpartialdruckes gezielt abgesaugt wird.

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Eine Kondensationsanlage zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet« dass der Kondensatlonsraum in voneinander getrennte Kammern geteilt 1st, von denen jede mindestens einen eigentlichen Kondensator* einen Nachkondensator und einen LuftkUhler uafasst, dass zwischen dem Nachkondensator und dea LUftkühler eine alt Blenden versehene Scheidewand angeordnet ist und dass jede Keener nach dem LuftkUhler mit mindestens einer Absaugevorrichtung für das restliche Dampf-Luft-Oemisch verbunden ist. 109813/0985

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Nachkondensator und der Luftkühler, unabhängig von der jeweiligen Belastung der Anlage, entsprechend ihren konstruktiven Auslegungen optimal ausgenützt werden und somit der Kondensator mit bestem Wirkungsgrad arbeitet.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung P dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Kondensator mit herausgebrochenen Teilen in Schrägrissdarstellung,

Pig. 2 zwei kreisförmige Kondensatoren im Querschnitt, von denen je eine Hälfte, geteilt durch die Linie A-A, dargestellt ist.

die Flg. 5 und 4 zwei Ausbildungen des Luftkühlerβ mit dem daran anschliessenden Absaugekanal In grösserem Nassstabe.

Fig. 1 zeigt einen Kondensator, der aus dem eigentlichen Kondensator 1 (der durch die punktierte Fläche nur teilweise veranschaulicht und durch das einzelne Kühlrohr 13 verdeutlicht ist), dem Nachkondensator 2 (von dem das KUhlrohr 14 eingezeichnet ist) und dem LuftkUhler 3 aufgebaut ist. Durch Einsetzen der durchgehenden Trennflächen 5* die normalstehend auf die Kühlrohre l^sind, denen sie gleichzeitig als Stützfläche dienen, ergibt sich eine Teilung des Kondensationsraumea in mehrere Kammern 10.

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An den eigentlichen Kondensator 1 schliesst der Nachkondensator 2 an, zwischen denen zum Druckausgleich der Raum 12 von Kühlrohren freigelassen ist. An den Nachkondensator 2 schliesst der Luftkühler J5 an, wobei wieder zum Druckausgleich der Raum 11 zwischen ihnen freigelassen ist. Ferner ist, in Strömungsrichtung des Dampf-Luft-Gemisches gesehen, vor dem Luftkühler JJ eine Scheidewand 7 angeordnet, die mit Blenden 9 versehen ist.

Durch den Einbau einer solchen Drosselstelle wird erreicht, dass die auf jeden Fall notwendige Differenz zwischen den Drücken am Anfang und am Ende des KondensationsVorganges vorwiegend in den Blenden abgebaut wird. Auf diese Weise wird der für diese Stelle festgelegte Luftpartialdruck auch bei schwankender Belastung des Kondensators eingehalten, so dass seine Leistung optimal bleibt und erhöhte Verluste an Wasserdampf vermieden werden. Durch eine zweckentsprechende Anordnung' der Blenden lässt sich aber auch die Strömung des Dampf-Luft-Oemisches Im Nachkondensator und im Luftkühler beeinflussen, wodurch die Ausbildung von Toträumen verhindert werden kann.

Jeder LuftkUhler einer Kammer 10 ist an eine Absaugevorrichtung beispielsweise eine Wasserstrahlpumpe, angeschlossen, zu der nach Flg. 1 ein für alle Kammern gemeinsamer Absaugekanal 4 führt. Rs wäre auch denkbar, jeder Kammer einen eigenen Absaugekanal oder sogar deren mehrere zuzuordnen. Die Teilung des Kondensat ions räume β ist deshalb wichtig, weil dadurch in Jeder Kammer, unbeeinflusst von den Vorgängen in den benachbarten Kam-

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mern, eine geordnete Dampfströmung gesichert ist und störende Längsströmungen unterbunden werden, wobei in Richtung der Strömung - vom Eintritt an der Peripherie des eigentlichen Kondensators bis zum Austritt aus dem Luftkühler - die Konzentration der Luft bzw. deren Partialdruck ständig zunimmt. Dadurch ist die Möglichkeit geboten, das nach dem Durchströmen des Luftkühlers verbleibende Dampf-Luft-Gemlsch an den Stellen des fe höchsten auftretenden Luftpartialdruckes gezielt absaugen.

Sollte die Austrittfläche aus dem Luftkühler einer Kammer für eine gleichmässige Absaugung des Dampf-Luft-Gemisches noch zu gross sein, so kann zwischen dem Luftkühler 3 und dem Absaugekanal 4 eine mit Durchlässen 9 versehene Abschlusswand δ angeordnet werden, wie in der Fig. 1 gezeigt ist. In diesem Falle ist es jedoch notwendig, die Strömung im Luftkühler zwangsweise zu führen, um die Ausbildung einerseits von bevorzugten W Strömungswegen zwischen den Blenden und den Durchlässen, andererseits von Toträumen oder ungenügend durchströmten Gebieten zu verhindern. In den Flg. > und 4 sind zwei derartige AusfUhrungsbe!spiele veranschaulicht.

Nach Fig. 3 ist in den Luftkühler 2, parallel zu dessen Kuhlrohren 15, ein Leitblech 16 eingebaut. Die Blende 9 in der Scheidewand 7 zwischen Nachkondensator 2 und Luftkühler 3, und der Durchlass. 6 in der Abschlusswand 8 zwischen LuftkUhler 3 und Absaugekanal 4 sind derart angeordnet, dass das Dampf-Luft-

Gemisch auf seinen Strömungswegen um das Leitblech herum alle

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Kühlrohre mit zumindest annähernd gleicher Geschwindigkeit umspült, was die beste Ausnützung der vorhandenen Kühlfläche ergibt. Selbstverständlich können in jeder einen Teil des Kondensators bildenden Kammer auch mehrere Blenden und mehrere Durchlässe vorgesehen sein.

Die Ausführtmg nach Fig. 4 zeigt, wie durch diametral gegenüberliegende Blende 9 und Durchlass 6 eine nahezu gleichmässige Umströ'mung aller Kühlrohre 15 erreicht werden kann. Auch hier sind durch die Wahl mehrerer Blenden und Durchlässe und dur^h deren zweckentsprechende Anordnung verschiedene Varianten möglich.

Fig. 2 zeigt zwei einander ähnliche zjlinderförmige Kondensatoren mit achsparallelen Kühlrohress. Von jedem ist nur eine Hälfte im Querschnitt dargestellt, an der Linie A-A zusammengefügt. Es ist zu erkennen, dass auch sie, von aussen nach innen einander folgend, aus dem eigentlichen Kondensator 1, dem Nachkondensator 2 und dem LuftkUhler 3 bestehen. Zu innerst liegen die Absaugekanäle Ί· bzw. 4a. Zwischen den genannten Kühlrohrgruppen sind wieder die Druckausgleichsräume 12 und 11 vorgesehen. Ferner sind auch hier am Eintritt zum LuftkUhler die mit Blenden 9 versehene Scheidewand 7.und zwischen Luftkühler und Absaugekanal die mit Durchlässen 6 versehene Abschlusswand 8 angeordnet. Die letztere ist nicht unbedingt nötig.

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Beide Kondensatoren sind durch radiale, parallel zu den Kühlrohren verlaufende Trennwände 5 in sektorenartige Kammern 10 unterteilt. Nur in einer davon sind die Kühlrohre eingezeichnet. Durch die Formgebung der Kammern weisen die Kondensatoren nach Fig. 2 eine rein radiale Durchströmungsrichtung des Dampfes bzw. Dampf-Luft-Geraisehes auf und der höchste Luftpartialdruck stellt sich normalerweise an den innersten Rohrreihen des Luftkühlers ein. Es 1st jedoch zweckmässig, auch hier durch enfcspre-" chende Anordnung der Blenden und Durchlässe oder von Leitblechen die Strömung im Luftkühler zwangsweise zu führen und so das verbleibende Dampf-Luft-Gemisch gegen die Durchlässe 6 zu schieben. Durch die sektorartige Form der Kammern mit der starken Querschnittsverengung gegen innenjlst es möglich, für mehrere Kammern einen gemeinsamen Absaugekanal 4 vorzusehen, wie es beim Kondensator oberhalb der Linie A-A gezeigt ist. Sollte bei dieser Ausgestaltung die gleichmässige Absaugung des verbleibenden Dampf-Luft-Oeraisches aus allen Kammern nicht gewährleistet sein, beispielsweise weil der Kondensator zu lang oder die abzusaugenden Mengen zu gross sind, so kann jeder Kanuner 10 ein eigener Absaugekanal 4a zugeordnet werden, wie es aus dem unteren Teil der Pig* 2 ersichtlich 1st. Die Absaugekanäle 4a können zu einer gemeinsamen oder je einer eigenen Absaugevorriohtung führen.

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Claims (9)

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1. Verfahren zum Kondensieren von Wasserdampf, der einen geringen Anteil Luft enthält, in einer Kondensationsanlage mit von einem Kühlmittel durchflossenen Rohren, die zur Unterteilung des Kondensationsvorganges in drei Teilvorgänge aus mindestens einem eigentlichen Kondensator, einem Nachkondensator und einem Luft»- kühler sowie einer Absaugevorrichtung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen den vor und nach dem Kondensationsvorgang herrschenden Drücken vorwiegend zwischen den zweiten und dritten Teilvorgang abgebaut wird und das nach de« dritten Teilvorgang verbleibende Dampf-Luft-Gemisch an Stellen des höchsten auftretenden Luftpartialdruckes gezielt abgesaugt wird.

2. Kondensationsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensationsraum in voneinander getrennte Kammern (10) geteilt ist, von denen jede mindestens einen eigentlichen Kondensator (1), einen NachKondensator (2) und einen Luftkühler (3) umfasst, dass zwischen dem Nachkondensator (2) und dem Luftkühler (3) eine mit Blenden (9) versehene Scheidwand (7) angeordnet ist und dass Jede Kammer (10) nach Luftkühler (3) mit mindestens einer Absaugeνorrichtung für das restliche Dampf-Luft-Gemisch verbunden 1st.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

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die Strömung des Dampf-Luft-Oeroisches während des dritten Teilvorganges zwangsweise geführt wird.

4. Kondensationsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensationsraum durch auf die Kühlrohre (13,14,15) normalstehende Trennwände (5) in Kammern (10) unterteilt ist.

5· Kondensationsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensationsraum durch radiale, parallel zu den KUhV-rohren (13,14,15) verlaufende Trennwände (5) in Kammern (10) unterteilt ist.

6. Kondensationsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kamera (10) durch einen gemeinsamen Absaugekanal (4) mit der Abeäugevorrichtung verbunden sind.

7* Kondensationsanlage nach Anspruch 2« dadurch gekennzeichnet, dass jede Kammer (10)"durch nindestens einen Absaugekanal (4a) nit der Absaugevorrichtung verbunden ist.

8. Kondensationsanlage nach Anspruch 2 oder einen der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine nit Durchlässen (C) versehene Abschlusswand (8) zwischen den Luftkühler O) und de« Absaugekanal (4,4a).

9.Kondensatlonsanlnge nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Leitblech (16) in Luftkühler (3).

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