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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Absicherung atmosphärisch
arbeitender Kondensatoren gegen Uberdruck und Übertemperatur, welche in jedem Betriebsfalle
völlig selbsttätig ( d.h. ohne Jeglichen manuellen Eingriff ) arbeitet, die bei
den bekannten Sicherheitsstandrohr-Ausführungen üblichen Wasserverluste vermeidet
und die Auslegung des geschützten Kondensators als drucklosen Apparat ( vorzugsweise
für einen absoluten Auslegungsdruck von 1 bis 1,5 bar ) und für relativ geringe
Temperatur ( vorzugsweise 100 bis 120°C ) gestattet.
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Atmosphärisch arbeitende Kondensatoren werden häufig als sogenannte
Hilfskondensatoren in Industrie- und Chemieanlagen mit Abhitzedanpf-Verwertung zur
Stromerzeugung eingesetzt, um durch Kondensation des überschüssigen Dampfes ( z
B bei Drehzahlregelung des Turbogenerators und bei einem eventuellen Iastabwurf
oder Stillstand des Stromerzeugers ) das wertvolle Kondensat zurück zu gewinneun.
Im allgemeinen muß einem atmosphärisch arbeitenden Hilfskondensator eine Daipfumformstation
vorgeschaltet sein, in der Druck und temperatur des überschüssigen Rochdruck-Dampfes
auf die Werte reduziert werden, für welche derartige Kondensatoren ausgelegt werden.
Das Hochdruck-Dampfsystem vor der Reduzierstation wird in der Regel durch die Vollhub-Sicherheitsventile
der Dampferzeuger abgesichert. Derartige Vollhub-Sicherheitsventile werden beim
Daipfabblasen schnell undicht und sind extrem laute LärPlquellen, Man versucht daher
stets, die Hochdruck-Sicherheitsventile nur im äußersten Notfall abblasen zu lassen,
index nan Dampfumformstation und Hilfskondensator entsprechend schaltet und ausrüsten.
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Hierbei ist erfahrungsgemäß die Absicherung des Hilfskondensators
gegen Ausfall der Kühlung der Dampfumformung oft sehr schwierig, weil die Frischdampftemperatu
ren im allgemeinen zu hoch liegen, um sie im Hilfskondensator enthitzen zu können.
Dadurch entsteht stets
mit der zu hohen Ubertemperatur auch ein
erheblicher Überdruck im Hilfskondensator, welcher zusätzliche Sicherungsmaßnahmen
erfordert ( z.B. Auslegung als Druckbehälter oder zusätzliche Überdruck-Sicherungen
).
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Werden Hilfskondensatoren über längere Betriebszeiten hinweg zur Kondensation
einer geringen Überschuß-Dampfmenge benutzt ( z.B. wenn der Turbogenerator nicht
nur kurzfristig im sogenannten Inselbetrieb, sondern ständig drehzahlgeregelt arbeiten
muß ), neigen sie wegen ihrer bei 1000C liegenden Kondensationstemperatur zu leistungsmindernden
Versch@utzungen auf der Kühlwasserseite, welche Jedoch während der Dauer der geringen
Teillast ( wegen des selbstregelnden atmosphärischen Druckausgleiches ) nicht festgestellt
werden können. Erfahrungsgemäß wird erst bei einem ( ggf. plötzlichen ) Auslegungs-Lastfall
des Hilfskondensators ( z.B, durch Lastabwurf des Turbogenerators ) seine Leistungsminderung
offenbar, wobei der Hilfskondensator einem erheblichen Druckstoß ausgesetzt wird.
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Infolge der vollständigen Absicherung des Hilfskondensators gegen
Überdruck und Übertemperatur durch die erfindungsgemäß Einrichtung ist es nicht
mehr notwendig, daß die Dampfumformung - selbst bei Ausfall ihres Kühlmediums oder
ihrer Antriebsenergie - schließen muß, um den Hiltskondensator zu schützen. Dadurch
werden die Vollhub-Sicherheitsventile auf dem Hochdruck-Dampfnetz geschont, weil
der Überschußdampf auch im Störungsfalle noch sicher auf der Niederdruckseite ins
Freie abgeführt werden kann.
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Die Funktion der erfindungsgeiäßen Einrichtung wird nachfolgend am
Schaltungs-Beispiel eines Hilfskondensators ( siehe Fig. @ ) erklärt. Als Sperrwasser
des Sicherheitsstandrohres 1 wird Kondensat benutzt, welches im Hilfskondensator
2 durch Kondensation des ( von der nicht dargestellten Daipfuaforistation ) durch
die leitung 3 zuströsenden
Überschuß-Dampfes gewonnen wird. Im
Störungsfalle ( d.h, bei Druckanstieg in der Daapfleitung 3 ) strömt das 8perrwassor
des Sicherheitsstandrohres 1 über das Dampf-/ Wasser-Trenngetäß 4 ( welches das
Mitreißen von Sperrwasser in die Ausbiasleitung 6 verhindert ) und die Atmungsleitung
5 des Hilfskondensators 2 diesem zu. Hierzu ist das Sicherheitsstandrohr 1 so bemessen,
daß es neben dem ( zur bestimmungsgemäßen Ableitung der maximalen Überschuß-Dampfmenge
über das Dampf-/Wasser-Trenngefäß 4 und die in der Regel über Dach führende Ausblasleitung
6 ) erforderlichen Querschnitt und der auslegungsgemäß erforderlichen Verschluß-Wassersäule
ein Sperrwasservolumon enthält, welches den Hilfskondensator 2 sicher überfluten
kann. Das Dampf-/ Wasser-Trenngefäß 4 ist so angeordnet, daß seine Uberlaufleitung
7 die gewünschte Uberflutungshöhe des Hilfskondensators 2 markiert, der Dampfweg
zur Ausblasleitung 6 aber nicht überflutet wird. Das im Verhältnis zu seiner stündlichen
Kondensationsmenge bei atmosphärisch arbeitenden Hilfakondensatoren stets relativ
geringe dampf- und kondensatseitige Volumen ( Nachrechnungen ausgeführter Hilfskondensatoren
ergaben Werte zwischen 6 und 10 % ) ermöglicht bei geringfügiger Überdimensionierung
der Kondensatpumpe 8 und des Regelventiles 9 die Abfuhr des Sicherheitsstandrohr-Sporrwasßers
ohne nennenswerten Verlust oder Redusierung der Kondensationsleistung, solange das
Sicherheitsstandrohr 1 nur von einem (ggf. temporären ) Überdruck oder Druckstoß
ausgeblasen wurde. Handelt es sich jedoch um einen KUhlmittel-Ausfall der Dampfumformstation
mit gefährlichem Anstieg der Dampftemperatur, so wird durch den Temperaturschalter
10 und die Verblockung 11 das Regelventil 9 geschlossen, so daß der Hilfskondensator
2 durch das Sicherheitsstandrohr-Sporrwasser überflutet und dadurch der Heißdampf
aus dem Hilfskondensator 2 in die Dampfleitung 3 verdrängt wird, Für die Dauer der
gefährlichen Dampttemperatur bleibt das Regelventil 9 geschlossen, so daß kein Kondensat
abgeführt wird und der Heißdampf durch das
( infolge des sich bildenden
Überdruckes in der Dampfleitung 3 ) ausgeblasene Sicherheitsstandrohr 1, den oberen,
nicht gefluteten Teil des Daipf-/Wasser-Trenngefäßes 4 und die Ausblasleitung 6
ins Freie entweicht. Daher empfiehlt sich die Kombination des Tenperaturschaltere
10 mit einem warmer, ui den Kühlmittel-Ausfall der Dampfumformstation zu signalisieren.
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Bei Rückgang der Dampfteiperatur auf den zulässigen, am Temperaturschalter
10 eingestellten Wert entriegelt dieser die Verblockung 11 und das Regelventil 9
öffnet vollständig, so daß das in Uufskondensator 2 enthaltene Kondensat auf dem
normalen Wog über die Saugleitung 12, die Kondensatpumpe 8 und die Druckleitung
13 abgeführt wird, bis der Wasserstandregler 14 wieder dio Regelung der abzuftihrenden
Kondensatienge entsprechend der kondensierten Dampfmenge übernimmt. Es ist bekannt,
zum Schutze der ca. 1000C heißes Kondensat fördernden Pumpe 8 vor Kavitation diese
geringzügig überzudimensionieren ( um ca. 10 % der maximalen Kondensatorleistung
) und mit einer Rücklaufleitung zum Hilfskondensator auszurüsten. Dies Kondensat-Rückführung
wird erfindungsgemäß über eine ( für die aufrecht zu erhaltende Druckdifferenz dimensionierte
) Drosselstrecke 15 zwischen der Kondensatleitung 13 und dem Sieherheitastandrohr
1 angeordnet, so daß sich das ( ausgeblasene ) Sicherheitsstandrohr 1 stets wieder
selbsttätig füllt, sobald der Druck in der Dampfleitung 3 unter den Auslegungswert
der Verschluß-Wassersäule abgesunken ist. Bei gefülltem Sicherheitastandrohr 1 wird
das rückfließende Kondensat weiterhin über die Drosselstrecke 15 dem Sicherheitsstandrohr
1 zulaufen, so daß ein ständiger Kondensat-Überlauf durch das Dampf-/Wasser-Trenngefäß
4 und die Atmungsleitung 5 zum Hilfskondensator 2 entsteht. Hierdurch ist gewährleistet,
daß sich die auslegungsgemäße Verschluß-Wassersäule unabhängig von Druckschwankungen
in der Dampfleitung 3 stets selbsttätig einstellt.
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Die Atmungsleitung 5 wird so dimensioniert, daß das im Normalbetrieb
zurückfließende Kondensat die Luftbewegungen
des "Kondensator-Atmens"
( d.h. die Lufteinströmung bei Laatsenkung und die Luitausströmung bei Laststeigerung
) nicht behindert. Bei plötzlichen Durchblasen des Sicherheitsstandrohres 1 ( z
B infolge schnellen Ansteigens der Dampftemperatur bei Kühlmittel-Ausfall der Dampfumformstation
) wird durch das kurzzeitig bewegte größere Kondensatvolumen die Atmungsleitung
5 für die Luft gesperrt. Dieser Vorgang ist vorteilhaft, da hierdurch die im Hilfskondensator
2 befindliche Luft hilft, den Heißdampf schneller aus dem Kondensator zu verdrängen.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist unabhängig ton der Kondensator-Bauart
und benötigt zu ihrem Anschluß an dem zu schützenden Kondensator ( außer dem üblicherweise
an atmosphärisch arbeitenden Kondensatoren vorhandenen Atmungsstutzen ) keinen weiteren
Anschluß am Kondensator selbst.
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Dadurch ist sie auch zum nachträglichen Anbau an wasoer-oder luftgekühlten,
atmosphärisch arbeitenden Kondensatoren geeignet. Die Einrichtung bietet bei geringem
Aufwand einen hohen Sicherheitsgrad'des geschützten Kondensators, welcher mit bisher
bekannten Mitteln erfahrungsgemäß nur bei erheblich höherem Investitions- und Überwachungs-Aufwand
erreichbar war.
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