DE2138630C3 - Luftgekühlter Wasserdampf-Kondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Wasserdampf-Kondensator der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art.

Bei einem derartigen luftgekühlten Wasserdampf-Kondensator (US-PS 22 38 952, F i g. 7) sind mindestens zwei gleich lange U-Rohre im Luftstrom nebeneinander, jedoch versetzt angeordnet sowie an einen gemeinsamen Dampfverteiler und einen gemeinsamen Kondensatsammler angeschlossen, und zum Verhindern der Gefahr des Einfrierens bei niedrigen Außentemperaturen und insbesondere Teillastbetrieb sind konzentrische, am Ende offene Innenrohre vorgesehen, die sich über die gesamte Länge der U-Rohre erstrecken. Diese bekannte Anordnung erfordert einen erheblichen konstruktiven, fertigungstechnischen und materialmäßigen Aufwand. Trotzdem läßt sich ein Einfrieren, insbesondere bei Teillastbetrieb, kaum vermeiden, da die Dampfbeaufschlagung der Innenrohre von außen nicht steuerbar ist. Es kann sich deshalb im Bereich des gemeinsamen Kondensatsammlers innerhalb der äußeren Kühlrohre Eis bilden, das dann durch die sich zwangsläufig einstellende erhöhte Beaufschlagung der Innenrohre beseitigt wird, wenn nicht bereits vorher an den Außenrohren und/oder den koaxialen Innenrohren Schäden aufgetreten sind.

Bei einem anderen bekannten luftgekühlten Wasserdampf-Kondensator (US-PS 34 24 235) schließt sich an jedes der U-Rohre zunächst ein weiteres Kühlrohr an, bevor alle so gebildeten Kühlrohre in einen gemeinsamen Kondensatsammler münden. Für jedes der so gebildeten ziemlich langen Kühlrohre schwankt der Kondensationspunkt lastabhängig innerhalb eines weiten Bereichs, so daß die Kondensationsleistung insgesamt reduziert ist

Weiterhin ist es bei einem luftgekühlten Wasserdampf-Kondensator (US-PS 26 14 816) bekannt, zwei Gruppen von Kühlrohren vorzusehen, zwischen denen ein Kcndensatsammler angeordnet ist, an den alle

ίο Kühlrohre angeschlossen sind. In den Kühlrohren der ersten Gruppe wird der Dampf dephlegmatorisch kondensiert, wobei das Kondensat entgegen der Dampfströmung abläuft Erst bei zunehmender Last werden die Kühlrohre der zweiten Gruppe beaufschlagt, die weniger Kühlrohre aufweist als die erste Gruppe, wobei in einem Zwischensammler ein gewisser Ausgleich in der Beaufschlagung der zweiten Gruppe erreicht wird. Durch die dephlegmatorische Arbeitsweise der ersten, zuerst dem Kühlluftstrom ausgesetzten Kühlrohrgruppe wird bis zu einem gewissen Grad eine Unterkühlung und damit ein Einfrieren des Kondensats in den Kühlrohren verhindert Für die Verwendung unter extremen Wetterbedingungen, wie beispielsweise niedrigen Außentemperaturen oder in Bereichen, in denen die Temperaturen stark schwanken, sowie auch bei sich schnell ändernder Belastung ist dieser Dampfkondensator jedoch weniger geeignet. Hinzu kommt, daß durch die dephlegmatorische Arbeitsweise der ersten Kühlrohrgruppe die Leistung reduziert wird, was besonders bei Großanlagen ungünstig ist.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines luftgekühlten Wasserdampf-Kondensators, bei dem ein Unterkühlen des Kondensats auch bei niedrigen Außentemperaturen ohne Erhöhung des konstruktiven Aufwandes ausgeschaltet ist, ohne daß der Wirkungsgrad durch dephlegmatorisch durchströmte Kühlrohre verschlechtert wird.

Dieses wird bei dem im Oberbegriff angegebenen Wasserdampf-Kondensator erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 erreicht.

Jeweils eine Reihe von Kühlrohren mit einem Kondensatsammler zu versehen und diese durch eine Wasservoriage zu trennen, ist zwar bekannt (DE-AS 11 64 437), doch handelt es sich hierbei gattungsgemäß und auch hinsichtlich der weiteren kennzeichnenden Merkmale um einen anderen luftgekühlten Kondensator, bei dem die Kühlrohre aller Rohrreihen zwischen dem Dampfverteiler und einem Kondensatsammeiraum dampfseitig parallel geschaltet sind. Der Kondensatsammelraum ist in Strömungsrichtung der Kühlluft in mindestens zwei gegeneinander abgedichtete Teilkammern unterteilt, um in diesen jeweils einen unterschiedlichen Unterdruck, aufrechterhalten zu können. Der Unterdruck nimmt in den in Strömungsrichtung der Kühlluft aufeinanderfolgenden Teilkammern von Teilkammer zu Teilkammer ab. Dadurch soll die Dampfverteilung auf die an die einzelnen Teilkammern angeschlossenen Rohrreihen derart auf das jeweils zur Verfügung stehende Temperaturgefälle zwischen Dampfeintrittstemperatur und Kühllufttemperatur abgestimmt werden, daß die Kondensation in allen Rohrreihen in geringem Abstand von den in die zugehörige Teilkammer einmündenden Rohrenden beendet ist. Jede der Teilkammern ist mit einer gesonderten Leitung zum Abführen von Kondensat versehen und hat oberhalb der Einmündung in eine gemeinsame Kondensatsammelleitung mindestens eine dem Druckunterschied zwischen den einzelnen Teil-

kammern entsprechende Steighöhe. Die gesonderten, mit Kondensat gefüllten Leitungen dienen also zur Aufrechterhaltung der unterschiedlichen Drücke in den einzelnen Teilkammern. Bei der bekannten Anordnung wird demnach der Nachteil, daß in Strömungsrichtung der Kühlluft von Rohrreihe zu Rohrreihe das Temperaturgefälle zwischen dem eintretenden Dampf und der jeweiligen Kühllufttemperatur abnimmt, dadurch ausgeglichen und eine gleichmäßigere Kondensationsleistung erreicht daß jede Teilkammer mit einem bestimmten Unterdruck beaufschlagt wird. Dies erfordert einen erheblichen gerätemäßigen und steuerungstechnischen Aufwand.

Durch die Erfindung wird die Unterkühlung des Kondensats in einzelnen Kühlrohren, insbesondere bei Großkondensatoren, vermieden. Das erste von der Kühlluft beaufschlagte Kühlrohr ist nämlich mit dem letzten von der Kühlluft beaufschlagten Kühlrohr unmittelbar in Reihe geschaltet Hierbe^; ist das Kühlrohr mit dem größten Temperaturgefälle unmittelbar mit dem Kühlrohr mit dem kleinsten Temperaturgefälle verbunden, so daß ein vergrößertes Temperaturgefälle der Kühlluft erreicht wird, ohne daß die Gefahr einer Unterkühlung des Kondensats gegeben ist. Vielmehr ist die Kühllufttemperatur beider so verbundener Kühlrohre im Mittel im wesentlichen für alle Kühlrohrpaare die gleiche. Dadurch hat das Kondensat seine tiefste Temperatur in einem Bereich, in dem die Kühlluft die höchste Temperatur hat. Eine Mischung von Dampf und Kondensat wie bei dephlegmatorisch durchströmten Kühlrohren, erfolgt nicht, was zu einer Steigerung der Kondensationsleistung bzw. des Wirkungsgrades beiträgt

Die Wasservorlage ist zweckmäßigerweise als Sammelrohr ausgebildet. Das Sammelrohr kann an den Dampfverteiler angeschlossen sein, der einen Kondensatauslaß aufweist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, das anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des Wasserdampf-Kondensators,

F i g. 2 einen Schnitt etwa gemäß Linie 2-2 in F i g. 1 und

F i g. 3 zwei Wasserdampf-Kondensatoren in geneigter Anordnung mit einer gemeinsamen Dampfeinspeisung.

Der luftgekühlte Wasserdampf-Kondensator gemäß F i g. 1 und 2 umfaßt im wesentlichen einen rohrförmigen Dampfverteiler 5, Kondensatsammler 6 und 7 U-förmige Kühlrohrpaare 1 und 2, einen Austrittsstutzen 8 und einen Kondensatauslaß 9 für Kondensat C

Wasserdampf 5gelangt aus einer äußeren Dempfeinspeisung, wie sie beispielsweise bei 12 in Fig.3 angedeutet ist, in den Dampfverteiler 5. Aus dem Dampfverteiler 5 fließt der Dampf in zuerst dem Kühlluftstrom ausgesetzte Kühlrohre la und 2a, die als Rippenrohre ausgelegt sind. An die zuerst dem Kühlluftstrom ausgesetzten Kühlrohre la und 2a der Kühlrohrpaare 1 und 2 schließen sich über U-Bögen 14 und 13 Kühlrohre Xb und 2b an, die anschließend dem Kühlluftstrom ausgesetzt sind. Die Kühlrohrpaare 1 und 2 können einstückig hergestellt oder beispielsweise durch Schweißen aus mehreren Abschnitten aufgebaut sein. Die Enden der Kühlrohre 2b sind an den Kondensatsammler 6 angeschlossen. Die Enden der Kühlrohre 16 sind an den Kondensatsammler 7 angeschlossen, der durch eine Wasservorlage vom Kondensatsammler 6 getrennt ist Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 und 2 sind die unteren Enden der Kondensatsammler 6 und 7 durch ein Sammelrohr 11 verbunden, das das Kondensat über einen Rohrbogenverschluß 10 zum unteren Ende des Dampfverteilers 5 leitet Aus diesem tritt das Kondensat C durch den Kondensatauslaß 9 aus. Luft und unkondensierter Dampf AS werden aus den Kondensatsidnmlern 6 und 7 durch den Austrittsstutzen 8

ίο abgeleitet der mit den oberen Enden der beiden Kondensatsammler 6 und 7 verbunden ist

Mittels eines Gebläses 15 od. dgl. wird Kühlluft durch den Kondensator geleitet wobei die Strömungsrichtung der Kühlluft durch Pfeile A angedeutet ist Das bedeutet daß die Kühlluft nach dem Kreuzstromprinzip mit der Strömung von Dampfund Kondensat fließt Wie aus der Zeichnung ersichtlich, trifft die kalte Kühlluft zunächst auf den Dampf in den Kühlrohren la Die schwach erwärmte Kühlluft wird dann einem erneuten Wärmeaustausch um eine zusätzliche Wärmemenge des Dampfes in den Kühlrohren 2a ausgesetzt woran sich der Wärmeaustausch mit dem Kondensat in den Kühlrohren 2b anschließt Schließlich erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen der erwärmten Kühlluft und dem bereits relativ kalten Kondensat in den Kühlrohren ib.

Die Kühlrohre la und 2a bzw. Ib und ib sind in bekannter Weise in einem dreieckförmigen Grundriß angeordnet. Das bedeutet daß die Kühlrohre 2a

gegenüber den Kühlrohren la bzw. die Kühlrohre ib gegenüber den Kühlrohren 2b versetzt sind, wobei die Reihe der Kühlrohre 2a und 2b innerhalb des Feldes angeordnet ist, das durch die U-förmigen Rohre la und ib umschlossen ist Dieses gestattet eine optimale Ausnutzung der kalten Kühlluft da der Teil der Kühlluft, der zwischen zwei Kühlrohren la hindurchgestrichen ist, auf ein Kühlrohr 2a trifft.

Der aus der Zeichnung ersichtliche Dampfkondensator besteht aus zwei Gruppen von Kühlrohrpaaren 1 und 2, die durch U-förmige Bogen gebildet sind und mit zwei Kondensatsammlern 6,7 in Verbindung stehen.

Da Luft und Dampf nach dem Kreuzstromprinzip strömen, ist die Gefahr einer Unterkühlung des Kondensats in den Kühlrohren 2b und insbesondere in den Kühlrohren Ib ausgeschaltet, zumal die mit dem Kondensat in Wärmeaustausch tretende Kühlluft bereits durch den zuvor erfolgten Kontakt mit den heißen Dampf führenden Kühlrohren la, 2a erwärmt ist. Obgleich sich Kondensat am Boden der Kondensatsammler 6 und 7 ansammeln kann, besteht ebenfalls keine Gefahr einer Unterkühlung, da die die Kondensatsammler 6, 7 bestreichende Luft ausreichend erwärmt ist.
Wie am besten aus F i g. 1 ersichtlich, sind die Rohrbündel etwas geneigt so daß die später dem Kühlluftstrom ausgesetzten Kühlrohre ib und 2b niedriger liegen als die zuerst dem Kühlluftstrom ausgesetzten Kühlrohre la und 2a, um den Abzug des Kondensats aus den Kühlrohren mittels Schwerkraft zu ermöglichen.

Unter bestimmten Betriebszuständen kann der in den außenliegenden Kühlrohren la und ib kondensierte Dampfanteil erheblich höher sein als der in den Kühlrohren 2a und 2b kondensierte Dampf. Dieses führt zu einem größeren Druckabfall entlang der Kühlrohre 1 a und 1 b als entlang der Kühlrohre 2a und 2b, begleitet von einem merklichen Wärmeverlust Dieser Wärmeverlust kann durch die Auslaßanordnung für das

Kondensat gemäß F i g. 1 ausgeglichen werden, indem im unteren Bereich des Dampferteüers 5 austretendes Kondensat durch heißen Dampf beaufschlagt wird. Der höhere Stand des Kondensats im Kondensatsammler 7 der Wasservorlage, der sich auf Grund des größeren Druckabfalls in den Kühlrohren la und \b einstellt, in Kombination mit dem Rohrbogenverschluß 10, löst eine Erhöhung des Kondensatstroms aus, was einen größeren Wärmeübergang zur Folge hat. Zusätzlich verhindert der unmittelbare Kontakt mit dem heißen Dampf jegliche Unterkühlung des austretenden Kondensats, die auf Grund der Nähe der kältesten Kühlluft eintreten könnte. Der untere Abschnitt des Dampfverteilers 5

kann auch zur Verhinderung einer Unterkühlung isoliert

F i g. 3 zeigt zwei Dampfkondensatoren in schräger Anordnung, die an eine gemeinsame Dampfeinspeisung 12 angeschlossen sind. Die Dampfeinspeisung ist an dem oberen Ende der Dampfverteiler 5 angeschlossen, kann jedoch auch an einer anderen geeigneten Stelle vorgesehen sein. Die Kühlluft wird mittels einer Gebläseanordnung 15 zugeführt, die sich hier unterhalb der Kondensatoren befindet und mit Leiteinrichtungen 17 versehen ist, die die Kühlluft an die Kondensatoren heranführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Luftgekühlter Wasserdampf-Kondensator mit Dampfverteiler und Kondensatsammler sowie mit mehreren quer zum Kühlluftstrom versetzt hintereinander angeordneten, vom Dampf kondensatorisch durchströmten, jeweils durch U-Bögen zu Kühlrohrpaaren verbundenen Kühlrohren, wobei zwei Gruppen von Kühlrohrpaaren derart angeordnet sind, daß in Richtung des Kühlluftstroms zuerst die dampfverteilerseitigen Kühlrohre der ersten Gruppe, dann die dampfverteiler-seitigen Kühlrohre der zweiten Gruppe und anschließend die kondensatsammler· seitigen Kühlrohre vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dall die Kühlrphrpaare (2) der zweiten Gruppe derart zwischen den Kühlrohrpaaren (1) der ersten Gruppe angeordnet sind, daß ihre kondensatsammler-seitigen Kühlrohre (2b) vor den kondensatsammler-seitigen Kühlrohren (\b) der ersten Gruppe durch den Kühüuftstrom (A) beaufschlagt werden und daß die beiden Gruppen von Kühlrohrpaaren (1; 2) jeweils an getrennte Kondensatsammler (6; 7) angeschlossen sind.

2. Wasserdampf-Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung der Kondensatsammler (6; 7) ein als Wasservorlage dienendes Sammelrohr (11) vorgesehen ist.

3. Wasserdampf-Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelrohr (11) über einen Rohrbogenverschluß (10) an den Dampfverteiler (5) angeschlossen ist, der einen Kondensatauslaß (9) aufweist.