DE2613835B2 - Kuehlwasser verwendender waermeaustauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, der mit Kühlwasser arbeitet und als solches insbesondere Meerwasser benützt.

In herkömmlichen Dampfkraftwerken und in Kernkraftwerken werden Dampfkondensatoren oder sonstige Wärmeaustauscher oft mit Meerwasser gekühlt, da es möglich ist, dieses in reichhaltigem Maß zu benutzen. Da jedoch im Meerwasser in der Regel Fremdbestandteile wie Holzstücke, Plastikfolien, geschäumte Plastikteile, Quallen, Muscheln und Seetang und dergleichen enthalten sind, ist es sinnvoll, vor der Zulauföffnung ein Gitter vorzusehen. Werden derartige Maßnahmen nicht angewendet, dann wachsen Muscheln und Seetang an den Innenwänden des Einlaßrohres und auch an den Innenflächen der Kühlrohre des Wärmeaustauschers oder Kondensators, wodurch die Durchflußmenge an Kühlwasser verringert und häufig auch Korrosion und Undichtwerden der Leitungen und Rohre begünstigt wird.

Wenn außerdem die Muscheln und der Seetang sich von den Rohren ablösen, können diese verstopfen.
Zur Lösung dieser Probleme wurde vorgeschlagen,

ίο fortwährend oder auch in bestimmten Zeitabständen Chlor in das Meerwasser auf der Einlaßseite der Pumpe für das Seewasser einzubringen, dadurch wird jedoch das Meerwasser in der Umgebung der Anlage verunreinigt, so daß wertvolles Plankton und Fische usw. dort aussterben. Eine solche Methode verbietet sich also.

Wenn kein Chlor verwendet wird, kann der Muschelbelag auf den Wänden des Einlaßrohres eine Dicke von 10 bis 20 cm erreichen, wodurch die Strömungsmenge beträchtlich verringert wird. Außerdem sterben die Muscheln in der Unterschicht ab, da sie nicht genügend Sauerstoff erhalten, und lösen sich dann von der Leitungswand ab, wodurch das Einlaßrohr und auch die Kühlrohre des Wärmeaustauschers zugesetzt werden können. Damit wird die Leistung des Kraftwerkes geringer. Es wird deshalb häufig nötig, den Betrieb des Wärmeaustauschers zu unterbrechen und derartiges Wachstum und sonstige Ablagerungsstoffe zu beseitigen. Auch wenn ein Drahtnetz in die Einlaßkammer des Wärmeaustauschers eingesetzt wird, um Fremdpartikeln abzuhalten, wie dies z. B. in der Form eines Siebkorbfilters durch das DT-Gbm 70 01 311 bekannt ist, bedeutet doch die Beseitigung der Schmutz- und Störteile vom Drahtnetz einen beträchtlichen Arbeitsaufwand.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen für die Kühlung mit Meerwasser vorgesehenen und mit einem Sieb in der Einlaßkopfkammer ausgerüsteten Wärmeaustauscher so zu gestalten, daß die am Sieb abgeschiedenen Fremdkörper ohne Unterbrechung des Betriebs des Wärmeaustauschers vom Sieb gelöst und nach außen abgegeben werden können.

Die Erfindung geht dabei aus von einem Wärmeaustauscher gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß das Innere des mit seinem Einlaßende mit dem Einlaßrohr verbunden ist, das ein Beipaßrohr zwischen dem anderen Ende des zylindrischen Siebinnenraums und dem Auslaßrohr eingefügt ist, und daß Mittel zur Erzeugung einer turbulenten Strömung im Sieb für das Ablösen von im Sieb verfangenen Fremdkörpern und deren Ausspülen durch das Beipaßrohr vorhanden sind.

Die turbulente Strömung wird durch teilweises

Öffnen oder Schließen einer Drosselklappe im Einlaßrohr hervorgerufen. Wenn die Drosselklappe vollständig geöffnet ist, entsteht keine turbulente Strömung und damit auch kein nennenswerter Druckabfall. Eine turbulente Strömung kann aber auch durch Einleiten eines Teils des Einlaßstroms in das Sieb in tangentialer Richtung am Mantel hervorgerufen werden.

Die Erfindung wird in Verbindung mit der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine diagrammartige Darstellung des Aufbaus eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung im Normalbetrieb,

F i g. 2 und 3 perspektivische Ansichten verschiedener Siebformen,

Fig.4 eine Darstellung wie Fig. 1 während des

Reinigungsbetriebs,

Fig.5 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung in vergleichbarer Darstellung wie F i g. 1 während des Reinigungsbetriebs,

Fig.6A eine perspektivische Ansicht der Siebvorrichtung,

F i g. 6B einen Schnitt in vertikaler Draufsicht auf das Sieb aus der Anlage nach F i g. 5 bei wirbelndem Wasserstrom.

F i g. 1 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, bei dem der Wärmeaustauscher den Kondensator 20 einer Dampfturbine darstellt. Der Kondensator 20 ist mit einander gegenüberliegenden Kopfplatten 22 versehen, von denen die eine die Einlaßkopfkammer 23 und die andere die Austaßkammer 24 begrenzt, und er besitzt eine Vielzahl von Kühlrohren 25, die sich zwischen den Kopfplatten erstrecken. Das Meerwassereinlaßrohr 26, mit einer Drosselklappe 27, ist an das untere Ende der Einlaßkopfkammer 23 angeschlossen. Ein Auslaßrohr 28 ähnlicher Form mit einer Klappe 21 ist an das untere Ende der Auslaßsammeikammer 24 angeschlossen.

Ein zylindrisches Sieb 29 aus Drahtnetz befindet sich in der Einlaßkopfkammer 23 und steht mit seinem unteren Ende mit dem Einlaßrohr 26 in Verbindung, wobei zwischen dem Sieb und der Kopfplatte 22 des Kondensators ein beträchtlicher Abstand verbleibt. Das Sieb 29 besteht aus einem Drahtgewebe aus Metall oder einem nichtmetallischen Werkstoff oder aus einer perforierten Platte, die gegenüber Meerwasser korrosionsfest ist, und die Größe der Maschen oder der Durchmesser der Perforation ist kleiner als der Innendurchmesser der Kühlrohre 25. Der Siebhauptkörper ist zylindrisch, während sein oberes Ende kegelstumpfförmig verläuft und über ein Beipaßrohr 30, das dicht schließend in die Deckwand der Einlaßkopfkammer 23 eingelassen ist, an das Auslaßrohr 28 angeschlossen ist. Ein Drosselklappenventil 31 befindet sich im Beipaßrohr 30 nahe der Kopfkammer, und es kann außerdem noch ein weiteres Drosselklappenventil 32 am Beipaßrohrende nahe dem Auslaßrohr 28 angeordnet sein.

Das Sieb 29 kann ein zylindrischer Körper ohne Kegelstumpfteil sein, wie es die F i g. 2 wiedergibt, oder auch ein zylindrischer Körper, der eine tangentiale Beipaßrohrstrecke 50 aufweist, welche einen wirbelnden Strom des Kühlwassers erzeugt. Diese Ausführung zeigt die F i g. 3.

Die Drosselklappe 27 ist so gebaut, daß sie zum Teil oder vollständig den Kühlwasserstrom durch das Einlaßrohr 26 zu unterbrechen vermag.

Um die angesammelten Fremdkörper abzulösen, werden die Drosselklappenventile 31 und 32 im Beipaßrohr 30 voll geöffnet, was die F i g. 4 zeigt, damit ein Teil des Kühlwassers (vorzugsweise etwa 10% des durch das Einlaßrohr 26 zuströmenden Kühlwassers) hindurchströmen kann. Dabei wird die Drosselklappe 27 nur zum Teil geschlossen, wodurch eine Turbulenz im Sieb 29 entsteht, die dafür sorgt, daß die auf dem Sieb 29 abgesetzten Fremdkörper sich ablösen. Die abgelösten bo Teile fließen durch das Beipaßrohr 30 in das Auslaßrohr 28.

Durch die kegelstumpfförmige Ausbildung des Siebes wird die Wirksamkeit beim Ablösen und während des Ausströmens in das Beipaßrohr erhöht. Insbesondere e> ergibt sich eine glattere Strömung des Kühlwassers in das Beipaßrohr hinein, was wegen der Verringerung des Radius der Wirbelströmung in diesem Bereich eine Geschwindigkeitserhöhung beim Ausströmen mit sich bringt.

Es versteht sich, daß hierbei der Betrieb des Wärmeaustauschers und damit der gesamten Anlage fortgesetzt werden kann, da nur ein kleiner Teil des Kühlwassers durch die Beipaßleitung um den Wärmeaustauscher herumfließt, und daß die Beseitigung der Fremdkörper auf einfache Weise durch das Betätigen der Drosselklappen 27,31 und 32 vorgenommen werden kann.

Obgleich die Häufigkeit des Reinigungsvorgangs davon abhängt, wo die Anlage steht, sowie von der Jahreszeit, kann festgestellt werden, daß pro Tag ein oder zwei Reinigungsvorgänge ausreichen. Dieser Reinigungsbetrieb kann auch automatisch durchgeführt werden, indem Fühleinrichtungen eingesetzt werden, die das Zusetzen des Siebes feststellen, beispielsweise Meßgeräte, die den Druckabfall am Sieb feststellen.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung fließt während des Normalbetriebs das Kühlwasser durch das Einlaßrohr 26, die Einlaßkopfkammer 23, die Kühlrohre 25, die Auslaßsammeikammer 24 und das Auslaßrohr 28. Es ist jedoch durch geeignete, nicht zeichnerisch dargestellte Umschaltventile auch möglich, den Kühlwasserstrom in der entgegengesetzten Richtung zu leiten. Ein derartiger umgekehrter Strom kann zu dem, an Filtern allgemein bekannten, Rückspülwaschen des Siebes verwendet werden. Dieser Rückspülvorgang dient wirksam dazu, den ursprünglichen Kühlwasserdurchsatz des Siebes und des Wärmeaustauschers wieder herzustellen, und kann in Kombination mit der Erfindung eingesetzt werden. Eine derartige Kombination ist von Vorteil, da Fremdkörper, die allein mit der turbulenten Strömung nicht beseitigt werden können, mit Hilfe des Rückspulens abgelöst werden.

Die F i g. 5, 6A und 6B zeigen eine Abwandlung des zunächst beschriebenen Beispiels der Erfindung. F i g. 5 entspricht der Fig.4, so daß auch die Elemente weitgehend mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Während bei dem erstbeschriebenen Beispiel die turbulente Strömung, die für das Ablösen der im Sieb haftenden Fremdkörper erforderlich ist, durch teilweises Schließen der Drosselklappe 27 erzielt wird, ist bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 5, 6A und 6B ein zweites Beipaßrohr 33 vorgesehen, welches die Drosselklappe 27 umgeht und mit seinem oberen Ende etwa in der Mitte des Siebes 29 tangential in dieses mündet, wie dies insbesondere F i g. 6A und 6B erkennen lassen.

Im Normalbetrieb ist die Drosselklappe 27 wie in F i g. 1 vollständig geöffnet. Unter diesen Bedingungen strömt das Kühlwasser in gerader Linie, so daß an der Drosselklappe praktisch kein Druckabfall auftritt, so daß auch praktisch kein Wasser durch das zweite Beipaßrohr 33 strömt mit der Folge, daß im Sieb auch keine Wirbelströmung entsteht und das Sieb die Fremdkörper fängt.

Um nun diese im Sieb angesammelten Fremdkörper abzulösen, wird die Drosselklappe 27 zum Teil geschlossen, was die F i g. 5 und 6A zeigen, wodurch dann eine turbulente Strömung entsteht und damit ein Druckabfall, durch den ein Teil des Kühlwassers durch das zweite Beipaßrohr 33 strömt und damit eine Wirbelströmung im Sieb hervorruft, was F i g. 6A erkennen läßt. Diese Wirbelströmung wirkt mit der turbulenten Strömung zusammen und beseitigt auf der Innenfläche des Siebes 29 die Fremdkörper.

Es konnte festgestellt werden, daß gute Ergebnisse

erzielt werden, wenn das Verhältnis zwischen Durchmesser des Einlaßrohrs 26 und Durchmesser des zweiten Beipaßrohres 33 1 :4 beträgt und dabei das Verhältnis der Strömungsmengen im Bereich von 1 :60 bis 1 :100 liegt.

In gleicher Weise, wie an früherer Stelle beschrieben, ist auch hier ein Rückspülbetrieb möglich.

Die Erfindung hat die folgenden Vorteile:

1. können die im Sieb aufgefangenen Fremdkörper ohne Betriebsunterbrechung des Wärmeaustauschers durch einfaches Betätigen von Ventilen oder Drosselklappen beseitigt werden. Damit können die Wirksamkeit und die Lebensdauer des Wärmeaustauschers erhöht werden.

2. Während des Normalbetriebs ist die Drosselklappe

im Einlaßrohr voll geöffnet, so daß der Druckabfal daran so klein wie nur irgend möglich ist und keim nennenswerte Turbulenz in der Strömung auftritt was Erosionserscheinungen an der Kopfplatte unc an den Einlaßöffnungen der Kühlrohre verhindert.

3. Der Wärmeaustauscher kann leicht so modifizier werden, daß auch ein Rückspülbetrieb möglich ist.

4. Die Erfindung ist besonders für Wärmeaustausche: oder Kondensatoren geeignet, die eine großi

ίο Menge Meerwasser durchsetzen.

Sollte die Erwärmung des Meerwassers durch der Wärmeaustauscher die küstennahe Fischerei beeinflus sen, so könnte das Beipaßrohr 30 dazu verwende werden, dem warmen Wasser am Ausgang de Wärmeaustauschers kaltes Meerwasser beizumischen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Wärmeaustauscher, der eine Einlaßkopfkammer besitzt sowie eine Auslaßsammeikammer, eine Vielzahl von Kühlrohren, die zwischen der Einlaßkopfkammer und der Auslaßsammeikammer verlaufen, ein Einlaßrohr, das mit der Einlaßkopfkammer verbunden ist, und ein Auslaßrohr in Verbindung mit der Auslaßsammeikammer, und in welchem Kühlwasser durch das Einlaßrohr zur Einlaßkopfkammer, durch die Kühlrohre und die Auslaßsammslkammer zum Auslaßrohr strömt, wobei in die Einlaßkopfkammer ein zylindrisches Sieb eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Siebs (29) mit seinem Einlaßende mit dem Einlaßrohr (26) verbunden ist, daß ein Beipaßrohr (30) zwischen dem anderen Ende des zylindrischen Siebinnenraums und dem Auslaßrohr (28) eingefügt ist, und daß Mittel (27) zur Erzeugung einer turbulenten Strömung im Sieb für das Ablösen von im Sieb verfangenen Fremdkörpern und deren Ausspülen durch das Beipaßrohr vorhanden sind.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung der turbulenten Strömung eine stromauf vom Sieb (29) gelegene Drosselklappe (27) umfassen, die im Normalbetrieb vollständig geöffnet und zur Erzeugung der turbulenten Strömung zum Teil geschlossen wird.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung der turbulenten Strömung eine Beipaßrohrstrecke (50) enthalten, die an das andere Ende des zylindrischen Siebes in tangentialer Richtung angeschlossen ist.

4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Beipaßrohr (33) vorgesehen ist, das die Drosselklappe (27) umgeht und am Mantel des zylindrischen Siebes (29) in dieses tangential einmündet.

5. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Spülen des Siebs (29) zusätzlich Einrichtungen für ein an sich bekanntes Rückspülen des Siebs, unter Aufrechterhaltung des Kühlbetriebs, vorgesehen sind.

6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Sieb (29) an seinem anderen Ende zusätzlich einen kegelförmigen Auslaßbereich aufweist.