DE2046605A1

DE2046605A1 - Dry cooling tower - with exhaust ducts from turbine of various lengths but equal pressure drop

Info

Publication number: DE2046605A1
Application number: DE19702046605
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. 8520 Er langen. P KeIp
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1970-09-22
Filing date: 1970-09-22
Publication date: 1972-03-23
Also published as: DE2046605B2; AU3356771A; DE2046605C3; ZA715901B; ES395302A1

Abstract

A cooling tower for dirrect cooling of exhaust steam by natural draught of air, is constructed with all the cooling elements or groups of cooling elements connected to balancing headers, the exhaust steam line, e.g. from a turbine, comprises a number of parallel ducts of different lengths, with their cross-sections such that there is the same pressurer drop in each, leading to various points of connection with the headers. Pref. the headers interconnecting the cooling elements are ducts of large diameter, forming integral structural parts of tower, e.g. base ring of wall and annular foundation.

Description

Dampfkraftanlage mit Kühlturm-Luftkondensations einrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfkraftanlage mit Kühlturm-Luftkondensationseinrichtung, deren an die Abdampfleitung der Kraftmaschine angeschlossene Kühlelemente unter unmittelbarem Wärmeaustausch dem mit natürlichem Zug bewegten Kühlluftstrom ausgesetzt sind. Eine Naturzug-Külilturm-Luftkondensationseinrichtung weist den Vorteil auf, daß zur Kühlung und Kondensation des Abdampfes keine zusätzliche Energie zur Förderung eines -Xüblmittels erforderlich ist. Weiterhin bedeutet die Ausnutzung von- Naturzug ein Minimum an Geräuschen, sodaß im Gegensetz zu zwangsbelüfteten Einrichtungen eine Belästigung der Umgebung durch Lärm vermieden wird. Durch den unmittelbaren Wärmeübergang von den Kühlrohren auf die vorbeistreichende Kuhlluft wird die Bildung von Dampfschwaden ausgeschlossen, sodaß eine derartige Anlage kaum eine Belästigung von in der Nähe wohnenden oder arbeitenden Menschen bedeutet.Steam power plant with cooling tower air condensation device The invention refers to a steam power plant with cooling tower air condensation device, their cooling elements connected to the exhaust line of the engine below exposed to the direct heat exchange of the cooling air flow moving with natural draft are. A natural draft cooling tower air condensation device has the advantage of that no additional energy for the promotion of cooling and condensation of the exhaust steam a drug is required. Furthermore means the exploitation of natural traction a minimum of noise, so in contrast to forced ventilation systems nuisance to the environment by noise is avoided. Through the immediate The formation of heat is transferred from the cooling pipes to the cooling air passing by Excluded from steam plumes, so that such a system is hardly a nuisance of people living or working nearby.

Demgegenüber stellt es aber einen Nachteil dar, daß für die voluminösen Abdampfmengen entsprechend große Dampfleitungen über eine größere Wegstrecke vom Austritt der Kraftmaschine zu den Kondensationselementen im Bereich des Kühlturmes zu führen sind. Dabei muß noch berücksichtigt werden, daß durch Windeinflüsse die Kühileistungen der einzelnen Kondensationselemente 'örtlich starken Schwankungen ausgesetzt sind. Erschwert werden diese Verhältnisse vor allem dann, wenn für größere Kraftwerksleistungen entsprechend große Abmessungen des KUhlturmes erforderlich werden. So benötigt man z.B. für größere Kraftwerksblöcke Kühltürme mit einem Basisdurchmesser von mehr als hundert Metern, wobei die Mittelachse des Kühlturmes etwa um den gleichen Abstand vom Austrittsstutzen der Dampfturbine entfernt ist.In contrast, it is a disadvantage that for the voluminous Evaporation quantities correspondingly large steam lines over a greater distance from Exit of the engine to the condensation elements in the area of the cooling tower are to be led. It must also be taken into account that the wind influences the Cooling performance of the individual condensation elements' strong local fluctuations are exposed. These conditions are made more difficult especially when for larger ones Power plant output corresponding to the large dimensions of the cooling tower necessary will. For example, for larger power plant blocks, cooling towers with a basic diameter are required of more than a hundred meters, with the central axis of the cooling tower about the same Distance from the outlet nozzle of the steam turbine is removed.

Um eine gleichmäßige Dampfbeaufschlagung zu erreichen, würde man die Abdampfleitung zunächst vom Austritsstutzen der Turbine zum Mittelpunkt des Kühlturmes führen und von dort eine radiale Verteilung mit Hilfe von Einzelleitungen vornehmen.In order to achieve a uniform application of steam, one would use the Exhaust steam line initially from the outlet nozzle of the turbine to the center of the cooling tower lead and from there make a radial distribution with the help of individual lines.

So könnte man den Dampf dann sternförmig an verschiedenen Stellen den Kondensationselementen zuführen. Eine solche Leitungsführung hat aber den Nachteil, daß ein großer baulicher Aufwand erforderlich wird und daß außerdem bei Wind einfluß ein Dampfmengenausgleich zwischen den unterschiedlich gekühlten Kondensationselementen nur über sehr lange Leitungswege möglich ist, was in der Praxis kaum verwirktlicht werden kann.So you could put the steam in a star shape in different places to the condensation elements. However, such a line routing has the disadvantage that a great structural effort is required and that also influence the wind a steam volume equalization between the differently cooled condensation elements is only possible over very long lines, which is hardly possible in practice can be.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. Die Brfindung besteht darin, daß der Dampf eintritt von einzelnen Kühlelementen oder Gruppen von Kühlelementen oder sämtlichen Kühlelementen durch als Ausgleichsleitungen wirksame Sammelleitungen miteinander verbunden ist und die Abdampfleitung aus mehreren parallel durchströmten Strängen unterschiedlicher Leitungslänge oder Leitungsführung besteht, die in die Sammelleitungen oder in eine gemeinsame Sammelleitung an verschiedenen Stellen einmünden, und daß die Querschnitte der Stränge in der Weise bemessen sind, daß bei unterschiedlicher Leitungslänge oder Leitungsführung für gleiche Abdampfmengen gleiche Druckverluste auftreten.These disadvantages are avoided by the invention. The discovery consists in that the steam enters from individual cooling elements or groups of Cooling elements or all cooling elements by acting as compensating lines Manifolds are connected to each other and the exhaust steam line consists of several parallel flowed through strands of different lengths or routing, those in the manifolds or in a common manifold at different Open places, and that the cross-sections of the strands are dimensioned in such a way that that with different pipe lengths or pipe routing for the same amount of exhaust steam the same pressure losses occur.

Die Aufteilung der Abdampfleitung in mehrere parallel durchströmte Stränge kann dabei in der Nähe der Kraftmaschine, insbesondere unmittelbar am Dampfaustritt derselben vorgenommen werden. Die als Ausgleichsleitungen dienenden Sammelleitungen für die Kühlelemente können als Ringkanäle ausgebildet sein, wobei eine derartige Ringleitung durch eine Vielzahl von Anschlüssen mit den einzelnen Kühlelementen oder Gruppen von KUhlelementen verbunden und im Querschnitt so groß zu bemessen ist, daß ein Ausgleich der den Kühlelementen zuströmenden Abdampfmengen bei unterschiedlicher Kühlleistung einzelner Elemente, z.B. durch Wind einfluß gegeben ist.The division of the exhaust steam line into several flowed through in parallel Strands can be in the vicinity of the engine, in particular directly at the steam outlet the same are made. The collecting lines serving as compensating lines for the cooling elements can be designed as ring channels, whereby such a ring line through a large number of connections with the individual Cooling elements or groups of cooling elements connected and so large in cross-section it is to be dimensioned that a compensation of the amounts of exhaust steam flowing into the cooling elements given different cooling performance of individual elements, e.g. due to the influence of wind is.

Im Rahmen der Erfindung können die am Kühlturm ohnehin vorhandenen polygonal oder ringförmig gestalteten Bauelemente zur Befestigung-der Sammelleitungen herangezogen werden. Dabei können sowohl die Bauelemente innerhalb des Fundamentes als auch im Bereich oberhalb des Kühllufteintrittes einzeln oder zusammen für die Anordnung der ringförmigen Dampfverteilung in Betracht gezogen werden. Insbesondere bei Anwendung einer Stufenkondensation können dabei sowohl die Elemente im Bundament als auch die Versteifungen' in höherer Ebene für getrennte Dampfeintritte verwendet werden, da bei der Stufenkondensation die gleiche Luftmenge nacheinander die Kühlelemente durchsetzt, die verschiedenen Abdampfstufen der Kraftmaschine zugeordnet sind.In the context of the invention, those already present on the cooling tower can Polygonal or ring-shaped components for fastening the collecting lines can be used. Both the components within the foundation as well as in the area above the cooling air inlet individually or together for the Arrangement of the annular steam distribution should be considered. In particular when using a stage condensation, both the elements in the bundament as well as the stiffeners' used in a higher level for separate steam inlets because in stage condensation the same amount of air passes through the cooling elements one after the other interspersed, the various exhaust steam stages of the engine are assigned.

Auf diese Weise kann z.B. ein unterer Verteilerring im Kühlturm fundament für den niedrigeren Abdampfdruck herangezogen werden, während der -obere Verteilerring dem höheren der beiden Abdampfdrücke zugeordnet wird.In this way, e.g. a lower distributor ring in the cooling tower can be found can be used for the lower exhaust pressure, while the upper distributor ring is assigned to the higher of the two exhaust pressures.

Die ringförmigen Sammelleitungen können aus Stahl gebildet sein und an den ringförmigen Teilen des Kühlturmes befestigt werden. Weiterhin ist es aber auch möglich, diese Leitungen in-die Kühlturmkonstruktion einzubeziehen, also ein integriertes Bauteil zu bilden, beispielsweise in Form von verlorenen:Scha1ungen. Dabei kann weiterhin durch integrierte Bauweise der ringförmigen Bauelemente des Kühlturmes gleichzeitig eine Verwendung dieser Bauelemente als ringförmige Sammelleitung in Betracht gezogen werden, wobei entsprechende Schutzmaßnahmen zur Vermeidung von Wärmespannungen in der Konstruktion und zur Verhinderung der Aufnahme von Fremdstoffen durch den Turbinenabdampf zweckmäßig sind. In diesen Fällen können zusätzliche Sammelleitungen eingespart werden.The annular manifolds can be made of steel and be attached to the annular parts of the cooling tower. But it continues to be also possible to include these lines in the cooling tower construction, i.e. a to form an integrated component, for example in the form of lost: shearings. It can continue to use the integrated design of the ring-shaped components of the Cooling tower at the same time a use of these components as an annular manifold should be considered, taking appropriate protective measures to avoid Thermal stresses in the construction and to prevent the absorption of foreign matter are expedient by the turbine exhaust. In these cases additional Manifolds can be saved.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing.

Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischer Darstellung. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in sämtlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.The figures show an embodiment in its for the invention essential parts in a greatly simplified schematic representation. Same or Corresponding parts are given the same reference symbols in all figures Mistake.

Figur 1 zeigt schematisch die Draufsicht auf eine Kondensationsanlage, bei der zu einem Kühlturm 1 vom Abdampfstutzen der Kraftmaschine 2 eine Abdampfleitung 3 geführt ist, die in der Nähe der Maschine 2, insbesondere unmittelbar hinter dem Dampfaustritt, in vier parallel durchströmte Leitungsstränge 4, 5, 6 und 7 aufgeteilt ist. Diese Stränge führen zum Kühlturm 1 und dienen der Versorgung der hier nicht näher dargestellten Kühlelemente, die sich im Bereich der Sektoren 10, 11, 12 und 13 befinden.Figure 1 shows schematically the top view of a condensation plant, in the case of an exhaust pipe to a cooling tower 1 from the exhaust steam nozzle of the engine 2 3 is performed in the vicinity of the machine 2, in particular immediately behind the Steam outlet, divided into four lines 4, 5, 6 and 7 with parallel flow is. These strands lead to the cooling tower 1 and are not used to supply the here cooling elements shown in more detail, which are in the area of sectors 10, 11, 12 and 13 are located.

Wahrend man an sich geneigt wäre, mit einer einzigen entsprechend großen Abdampfleitung zum Mittelpunkt des Kühlturmes 1 zu gehen und von dort aus sternförmig die Sammelleitung 21 für die einzelnen Kühlelemente zu versorgen, sieht die Erfindung vor, an den vier Einspeisungsstellen in der Sammelleitung 21 die einzelnen Stränge unmittelbar münden zu lassen, wobei naturgemäß die Längen der einzelnen Leitungsstränge ungleich werden.While one would be inclined to do so with a single one accordingly large exhaust pipe to go to the center of the cooling tower 1 and from there To supply the collecting line 21 for the individual cooling elements in a star shape, sees the invention before, at the four feed points in the manifold 21 the individual To let strands open out directly, naturally the lengths of the individual Cable strands become unequal.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Leitung 5 um eine große Strecke, die über 100 m betragen kann,kürzer als die Leitungen 4, 6 und 7. Die Längen der Leitungen 4, 6 und 7 sind zwar gleich groß, die Leitung 6 verläuft aber gerade, 0 während die Leitungen 4 und 7 um einen Winkel von 90 umgelenkt sind. Naturgemäß wäre es auch möglich, die Leitungen 4 und 7 nicht erst bei Erreichen des Mittelpunktes des Kühlturmes, sondern schon an einer Stelle davor abzubiegen, sodaß ein mehr oder weniger stumpf er Winkel entsteht. Schließlich könnte die Abwinkelung auch schon an der Abzweigstelle in der Nähe der Kraftmaschine 2 liegen. Man muß also damit rechnen, daß von Fall zu Fall mit der Leitungslänge und Leitungsführung der Strömungswiderstand für die Dampfmengen in den einzelnen Strängen ungleich werden.In the illustrated embodiment, the line 5 is around one long distance, which can be over 100 m, shorter than lines 4, 6 and 7. The lengths of the lines 4, 6 and 7 are the same, the line 6 runs but straight, 0 while the lines 4 and 7 are deflected by an angle of 90. Of course, it would also be possible to leave the lines 4 and 7 not only when they are reached the center of the cooling tower, but to turn off at a point in front of it, so that a more or less obtuse angle is created. Finally, the angulation could be are also already at the junction in the vicinity of the engine 2. One must so expect that from Case by case with the cable length and Line routing of the flow resistance for the steam quantities in the individual strands become unequal.

Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, sieht die Erfindung eine Bemessung der Querschnitte für die einzelnen parallel unterteilten Stränge in der Weise vor, daß entsprechend unterschiedlichen Leitungslängen und Leitungsführungen stets die gleichen Druckverluste für gleiche Abdampfmengen auftreten.As can be seen from Figure 2, the invention provides a dimensioning the cross-sections for the individual parallel subdivided strands in such a way that that according to different cable lengths and routing always the the same pressure losses occur for the same amounts of evaporation.

In Figur 2 ist der Querschnitt durch. eine Dampfleitung mit rechteckiger Querschnittsform veranschaulicht, wobei die Einzelstränge 4, 5, 6 und 7 in gleicher Weise wie in Figur 1 bezeichnet sind. Zur Erzielung gleicher Druckverluste bei gleichen Strömungsmengen weist der Leitungsstrang 5 einen kleineren Querschnitt als der Leitungsstrang 6 auf, während die Stränge 4 und 7 wegen der Umlenkung einen noch größeren Querschnitt aufweisen. Würde man unter entsprechend flachem Winkel die Umlenkung vornehmen oder sie schon an den Anfang der Stränge 4 und 7 legen, eo würden die Leitungen 4 und 7 einen geringeren Strömungswiderstand bilden als die Leitung 6, sodaß dann für die Leitungen 4 und 7 kleinere Querschnitte als für den Strang 6, aber größere Querschnitte als der des Stranges 5 notwendig wären. Naturgemäß können die Leitungen auch andere Querschnittsformen aufweisen, d.h. in Abänderung der in Figur 2 dargestellten Anordnung z.B. auch runde Querschnittsformen.In Figure 2, the cross section is through. a steam pipe with a rectangular Cross-sectional shape illustrated, the individual strands 4, 5, 6 and 7 in the same Manner as indicated in Figure 1. To achieve the same pressure losses with the same Flow rates, the line harness 5 has a smaller cross section than the line harness 6, while the strands 4 and 7 have an even larger cross-section because of the deflection exhibit. Would you make the redirection at a correspondingly flat angle or put them at the beginning of the strands 4 and 7, eo would the lines 4 and 7 form a lower flow resistance than the line 6, so that then for the lines 4 and 7 smaller cross-sections than for the strand 6, but larger cross-sections than that of strand 5 would be necessary. Of course, the lines can also be used by others Have cross-sectional shapes, i.e. a modification of the arrangement shown in Figure 2 e.g. also round cross-sectional shapes.

Figur 3 zeigt in stark vereinfachter schematischer Darstellung einen Teilausschnitt durch den unteren Bereich des Kühlturmes.Figure 3 shows a greatly simplified schematic representation Partial section through the lower area of the cooling tower.

Der Fundamentring 14 ist dabei innerhalb des Erdreiches 31 eingebettet und trägt rundum verteilt eine Anzahl von Tragstützen 15 im Bereich des Lufteintrittes. Oberhalb der Tragstützen 15 befindet sich ein oberer Verstärkungsring 16, der wiederum die Mantelkonstruktion 17 trägt.The foundation ring 14 is embedded within the soil 31 and carries a number of support supports 15 distributed all around in the area of the air inlet. Above the support supports 15 there is an upper reinforcing ring 16, which in turn the jacket structure 17 carries.

Vor oer Luftöffnung im Bereich der Tragstützen 15 sind Kühlelemente 18 und 19 angeordnet, die von dem gühlluftstrom in - -Richtung der Pfeile 20 und 25 durchströmt werden. Der Luftstrom durchsetzt dann in Richtung des Pfeil es 26 die Zwischenräume zwischen den Tragstützen 15 und bewegt sich schließlich in Richtung des Pfeiles 27 im Innern des Kühlturmes nach oben.In front of the air opening in the area of the support supports 15 are cooling elements 18th and 19 arranged by the gühlluftstrom in the - direction of arrows 20 and 25 are flowed through. The air flow then passes through it 26 in the direction of arrow Gaps between the support posts 15 and eventually moves in the direction of of the arrow 27 inside the cooling tower upwards.

Innerhalb des Fundamentringes 14 befindet sich ein Ringkanal 21, an den eine Reihe von Leitungen 22 angeschlossen ist, die den zu kondensierenden Abdampf den Kühlelementen 19 zuführen.An annular channel 21 is located within the foundation ring 14 to which a series of lines 22 is connected, the exhaust steam to be condensed the cooling elements 19 feed.

In ähnlicher Weise wird der Dampf für die Kühlelemente 18 aus dem Ringkanal 23 innerhalb des Verstärkungsringes 16 über die Leitungen 24 zugeführt. Es kommt dabei in besonderer Weise darauf an, daß die Ringleitungen 21 und 23 in ihrem Querschnitt ausreichend bemessen sind, um Schwankungen in der Kühlleistung ausgleichen zu können.Similarly, the steam for the cooling elements 18 from the Annular channel 23 is supplied within the reinforcement ring 16 via the lines 24. It is particularly important that the ring lines 21 and 23 in Their cross-section is sufficiently dimensioned to withstand fluctuations in the cooling capacity to be able to compensate.

Bei Zuführung der Abdampf-Teilströme an vier Stellen im Ringkanal gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungebeispiel wird erreicht, daß im Ringkanal jeweils maximal nur ein Achtel der gesamten Abdampfmenge strömt. Die Form der Leitungen und Kanäle kann an sich beliebig sein, z.B. kreisrund, um die notwendige Steifigkeit gegen den inneren Unterdruck in möglichst einfacher Weise zu erreichen.When the exhaust steam partial flows are fed in at four points in the ring channel according to the embodiment shown in Figure 1 is achieved that in the ring channel only one eighth of the total amount of exhaust steam flows. The shape of the lines and channels can be arbitrary, e.g. circular, in order to provide the necessary rigidity to achieve against the internal negative pressure in the simplest possible way.

6 Patentansprüche 3 Figuren6 claims 3 figures

Claims

Patent claims 1. Steam power plant with cooling tower air condensation device, their cooling elements connected to the exhaust line of the engine below exposed to the direct heat exchange of the cooling air flow moving with natural draft are, characterized in that the steam inlets from individual cooling elements or groups of cooling elements or all cooling elements (18, 19) as compensating lines effective collecting lines (21,23) are connected to one another and the exhaust line (3) from several parallel flow strands of different initiation lengths or line routing (4,5,6,7), which in the collecting lines or a common Collecting line (21,23) open at different points (10,11,12,13), and that the cross-sections of the strands t4,5,6,7) are dimensioned in such a way that with different Line length or line routing for the same amount of exhaust steam, the same pressure loss appear.

2. Plant according to claim 1, characterized in that the division the exhaust steam line (3) in several parallel flow lines (4,5,6,7) in the Proximity of the engine (2), in particular directly at the steam outlet of the same, is arranged.

3. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that the collecting lines (21,23) effective as compensating lines for the cooling elements (18,19) are designed as ring channels.

4. Plant according to claim 3, characterized in that the annular channels (21,23) through a large number of connections (22,24) with the individual cooling elements or groups of cooling elements (18, 19) connected and dimensioned so large in cross-section are that a compensation of the cooling elements (18, 19) inflowing amounts of exhaust steam is given with different cooling performance of individual elements.

5. Plant according to claim 1 to 4, characterized in that the annular Collecting lines (21, 23) in the area of annular components (14, 16) of the cooling tower (1) are arranged.

6. Plant according to claim 5, characterized in that the annular Manifolds (21,23) integrated components of construction elements (14,16) of the cooling tower (1) are.