DE3016577A1 - Vorrichtung zur abfuehrung von waerme aus abdampf aus einem dampfkraftwerk und verfahren dazu - Google Patents
Vorrichtung zur abfuehrung von waerme aus abdampf aus einem dampfkraftwerk und verfahren dazuInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zum Kühlen und/oder Kondensieren eines heißen Fluidstroms,
z.B. Wasserdampf, unter Erzeugung von Energie an verhältnismäßig kühlen Tagen und Verbrauch von Energie an
verhältnismäßig heißen Tagen.
Bei zahlreichen großtechnischen und industriellen Verfahren werden große Mengen Abhitze erzeugt, die für erfolgreichen
Betrieb abgeführt werden muß. Die Abhitze wird häufig in Form eines heißen Fluidstroms transportiert.
Aus einer Reihe von Gründen ist es oft unerwünscht oder unzulässig, den heißen" Fluidstrom abzuleitet, so daß er
gekühlt und wiederverwendet werden muß. Einen solchen heißen Fluidstrom stellt der beispielsweise aus einer
stromerzeugenden Dampfturbine ausströmende gebrauchte Dampf dar, der zu Wasser kondensiert wird, das dann in
einem Kessel wieder in Dampf zur Wiederverwendung für den Antrieb der Turbine umgewandelt wird. Ohne Rücksicht auf
die Herkunft des heißen Fluidstroms wird ein Grundkühlsystem des einen oder anderen Typs zum Kühlen des heißen
Fluidstroms vorgesehen. Alle diese Systeme beruhen letzten Endes auf der Wärmeableitung an die Umgebung entweder durch
direkte Abfuhr oder indirekt über ein Zwischenmedium an die Luft oder an das Wasser eines Flusses, Sees oder des
Meeres.
Ein typisches Kühlsystem kann in Verbindung mit einem Kraftwerk weiter veranschaulicht werden. Bei der Stromerzeugung
wird zunächst Wärme durch Kernenergie oder Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Öl, Gas oder Kohle
erzeugt. Die erzeugte Wärme wird dann ausgenutzt, um Wasser in Wasserdampf umzuwandeln. Der Wasserdampf wird
unter hohem Druck einer Turbine zugeführt, die er antreibt.
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Die Turbine ist natürlich mit einem Generator gekoppelt,
der Strom erzeugt. Der gebrauchte Dampf aus der Turbine wird durch das Kühlsystem kondensiert und dann zurückgeführt
und erneut erhitzt, um wieder Wasserdampf zu erzeugen. .
Ein luftgekühltes System wird im allgemeinen so ausgelegt
und errichtet, daß eine Kühlkapazität oder -leistung verfügbar gemacht wird, die für den vorgesehenen Zweck am
heißesten Tag oder bei der höchsten Umgebungstemperatur, mit der am Standort der betreffenden Anlage gerechnet wird,
ausreicht. Dies hat eine überschüssige Kühlkapazität für alle außer einer geringen Anzahl von Tagen eines Jahres
zur Folge. Selbst an den heißesten Tagen wird die maximale Kühlkapazität des Systems häufig nicht ausgenutzt, ausgenommen
während des wärmsten Teils des Tages. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Lufttemperatur vom Tag zur
Nacht sich um bis zu 11 bis 17°C oder mehr ändert, so daß
es unnötig ist, die maximale Kühlkapazität des Systems während des größten Teils jedes Tages auszunutzen. Die
Errichtung, der Betrieb und die Instandhaltung des Kühlsystems bringen hohe Kosten und Ausgaben mit sich, die
für ein System aufgewandt werden, das ohne Rücksicht auf den zu kühlenden heißen Fluidstrom nicht annähernd voll
ausgenutzt wird.
Ein wassergekühltes System wird im allgemeinen für die
höchste Temperatur des Wassers aus der verfügbaren Wasserquelle, z.B. einem Fluß, See oder aus dem Meer, ausgelegt.
Das Kühlwasser nimmt beim Kondensieren des Dampfes Wärme auf. Das erwärmte Wasser wird in den Fluß, See oder in
das Meer abgeleitet, jedoch ist dies in gewissen Gebieten
unerwünscht, weil es einen übermäßig hohen Anstieg der Temperatur von natürlichen Gewässern verursacht und dies
zu ökologischem Ungleichgewicht führt.
Als Alternative wird bei vielen Kraftwerken das erhitzte
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4 '111 U £ O / U £ Q 3
Wasser in einem Verdunstungskühlturm gekühlt, in dem es mit Umgebung»luft in Berührung gebracht wird. Große Naturzug-
oder Ventilatorkühltürme werden in großem Umfange für diesen Zweck verwendet. Zwar wird das heiße Wasser
in dieser Weise gekühlt, jedoch wird eine wesentliche Menge als Wasserdampf ausgestoßen, der künstliche Wolken
bilden kann, die zu Nebel, Eis und anderen Problem zusätzlich zum Verlust von Frischwasser, das in zunehmendem
Maße knapp wird, führen.
Ein Verdunstungskühlturm eines 1000 MW-Kraftwerks kann bis zu 302 8 in. Wasser pro Stunde in die Atmosphäre verlieren.
Ferner unterliegen die Verdunstungskühltürme starkem Bakterienwachstum, wodurch zusätzliche Umweltprobleme
geschaffen werden.
Verschiedene Trockenkühlsysteme wurden ebenfalls vorgeschlagen. Bei einem dieser Systeme wird Ammoniak in einem
geschlossenen Kühlzyklus verwendet, um Wärme im Kondensator eines Kraftwerks zu absorbieren und dann Wärme in
einem Kühlturm, wo Luft die Wärme aus dem als Kühlmittel verwendeten Ammoniak absorbiert, abzugeben. Dieser Prozeß
ist im Vergleich zu einem Verdunstungskühlsystem mit einmaligem Durchgang nicht sehr wirtschaftlich. Einer der
Nachteile des Systems besteht darin, daß die Temperatur des in den Kühlturm eintretenden, als Kältemittel dienenden
Ammoniaks dicht bei der Temperatur des kondensierenden Dampfes liegt, die in Kraftwerken zwischen 38 und 57 C
liegt. Wenn das Wetter heiß ist und die durch den Turm strömende Umgebungsluft beispielsweise eine Temperatur von
etwa 35°C oder mehr hat, ist die Temperaturdifferenz zwischen dem als Kältemittel dienenden Ammoniak und der
Umgebungsluft geringer, als für einen wirksamen Wärmeaustausch erwünscht. Ferner kann der Kühlturm auf Grund
der geringen Temperaturdifferenz zwischen Umgebungsluft
und Kühlmitteltemperatur nicht für Naturzug ausgelegt werden.
Um einen wirksameren Wärmeaustausch im Kühlturm zu
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erzielen, können die Dampfkondensatlonstemperaturen erhöht
werden, jedoch führt dies zu einem höheren Gegendruck der Turbine und zu niedrigerem Turbinenwirkungsgrad mit
entsprechendem Abfall der abgegebenen Leistung. Wenn die Lufttemperatur unter 32 C liegt, wird eine bessere Kühlung
erzielt, aber durch die hohen Kosten, die entstehen, wenn Spitzenumgebungstemperaturen berücksichtigt werden, wird
das System unwirtschaftlich.
Die DE-PS . . (Patentanmeldung P 29 37 025.0) der
Anmelderin beschreibt ein Trockenkühlsystem zur Kondensation von Dampf in einem Dampfkraftwerk und zur Beseitigung
der abgezogenen Wärme durch Umwandlung eines Teils der Wärme in eine Form von Energie oder Arbeit, z.B. elektrischen
Strom, und Abgabe eines Teils der Wärme an die Luft.
Das System erfordert zwar einen Energieeinsatz bei verhältnismäßig
hohen Umgebungslufttemperaturen, jedoch wird
dieser Energieverbrauch in der Gesamtbilanz durch die
Energie, die in der Periode des Kühlens mit Umgebungsluft bei niedrigeren Temperaturen erzeugt wird, mehr als ausge-
20 glichen.
Bei dem in der vorstehend genannten deutschen Patentschrift beschriebenen Trockenkühlsystem wird eine geschlossene
Schleife oder ein geschlossener Kreislauf verwendet, der ein geeignetes Kühlmittel enthält. Einen Teil des geschlossenen
Kreislaufs bilden ein Dampfkondensator, der so ausgebildet ist, daß er im Sammeltopf (Hotwell) eines
Dampfsystems eines Kraftwerks angeordnet werden kann, und
ein Wärmeaustauscher, der in einem Kühlturm angeordnet werden kann, in den Luft bei atmosphärischer Temperatur
oder Umgebungstemperatur eintritt, den Turm durchströmt und ihn bei erhöhter Temperatur verläßt. Die Kühlkapazität
oder Kühlleistung des Wärmeaustauschers und des Kühlturms,
in dem der Wärmeaustauscher anzuordnen ist, sind so ausgelegt, daß ausreichende Kühlung des Kühlmitttels an den
Tagen hoher Umgebungstemperatur, an denen die Vorrichtung
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und das Verfahren in Betrieb sind, gesichert ist. Der geschlossene Kreislauf ist in geeigneter Weise so verzweigt
oder gegabelt, daß er zwei einzeln und alternativ, jedoch nacheinander betreibbare Kühlzyklen umfaßt, in denen
das gleiche Kühlmittel verwendet wird. Einer dieser Kühlzyklen ist so ausgelegt, daß er in Betrieb ist, wenn die
Lufttemperatur verhältnismäßig hoch ist und beispielsweise über 27 C liegt, und der andere Kühlzyklus ist so ausgelegt,
daß er arbeitet, wenn die Lufttemperatur relativ mäßig ist und beispielsweise unter 27°C liegt. Der bei den
höheren Temperaturen arbeitende Kühlzyklus, zur Kennzeichnung
als erster Kühlzyklus bezeichnet, ist ein energieverbrauchender Zyklus, während der bei den niedrigeren
Temperaturen arbeitende Kühlzyklus, zur Kennzeichnung als zweiter Kühlzyklus bezeichnet, ein stromerzeugender Zyklus
ist. Ferner ist berechnet worden, daß die Überschußenergie, die aus dem zweiten stromerzeugenden Zyklus erzielt wird,
3 bis 4% der Nennleistung der Anlage über ein Betriebsjähr
beträgt, so daß die Kondensation des Wasserdampfes im Sammeltropf mit einem reinen Gewinn der Stromerzeugung
anstatt mit einem reinen Energieverbrauch, wie es bei den bekannten Kühlsystemen der Fall ist, bewirkt werden kann,
über einen Jahreszeitraum ist damit zu rechnen, daß das gesamte Kühlsystem um bis zu sechsmal mehr Energie erzeugt,
5 als es verbraucht. Das Kühlsystem braucht natürlich kein Wasser, so daß es naturgemäß ohne Viasserverlust oder Störung
der Umwelt und ohne Wärmebelastung betrieben wird.
Das Kühlsystem der vorstehend genannten deutschen Patentschrift umfaßt einen Kompressor und eine Expansionsmaschine,
die parallel zueinander zwischen dem Kondensator im Sammeltopf und dem Wärmeaustauschereintritt im Kühlturm
geschaltet sind. Außerdem sind im geschlossenen Kreislauf eine Flüssigkeitspumpe und ein Expansionsventil parallel
zueinander zwischen dem Austritt des Wärmeaustauschers im Kühlturm und dem Kondensatoreintritt im Sammeltopf geschaltet. Der Kompressor und das Expansionsventil arbeiten
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gemeinsam im ersten Zyklus, während die Expansionsmaschine
und die Flüssigkeitspumpe stillstehen. Im zweiten Kühlzyklus arbeiten die Expansionsmaschine und die Flüssigkeitspumpe
gemeinsam, während der Kompressor stillsteht und das Expansionsventil· geschlossen ist.
Bei dem Kühlsystem der genannten deutschen Patentschrift wird der erste Kühlzyklus nur verwendet, wenn die Umgebungsluft
verhältnismäßig heiß ist. Wenn die Lufttemperatur fällt, beispielsweise in der Nacht und während kühler
Witterungsperioden, wird der zweite, stromerzeugende Kühlzyklus automatisch in Betrieb genommen und der erste
Kühlzyklus abgeschaltet. Da hohe Ümgebungslufttemperatur
der Auslegung der Apparatur zugrunde liegt, ist zwangsläufig überschüssige Kühlturmkapazität bei normalem und
kühlerem Wetter verfügbar. Hierdurch wird die Verwendung eines Kompressors im zweiten Kühlzyklus überflüssig. Bei
arbeitender Expansionsmaschine wird Energie erzeugt.
Naturgemäß besteht :bei dem Kühlsystem der DE-PS
(Patentanmeldung P 29 37 025.0) sehr häufig im Verlauf eines Jahres - fast täglich - die Notwendigkeit, die
Expansionsmaschine und den Kompressor in Abhängigkeit davon, welches Kühlsystem in Betrieb ist oder nicht, einzuschalten
und abzuschalten. Zu anderen Zeiten wäre es erwünscht, die Expansionsmaschine oder den Kompressor zu
drosseln, um ihre Kapazität der vom Kraftwerk geforderten
25 Kühlleistung besser anzupassen.
Die Expansionsmaschinen und Kompressoren, die in einem Kühlsystem wie dem des vorstehend genannten deutschen
Patents verwendet werden, sind sehr groß bemessen und im allgemeinen auf Gewohnheitsbasis für eine bestimmte Anlage
ausgelegt und konstruiert. Sie arbeiten bei hohem Wirkungsgrad innerhalb der Druck- und Durchflußmengenbereiche, für
die sie geplant wurden, aber ihr Wirkungsgrad wird wesentlich
geringer, wenn der Druck und die Durchflußmenge durch die Maschinen sich in dem Maße, in dem Überbeanspruchungs-
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oder Minderbeanspruchungsbedingungen erreicht werden,
ändern.
Eine weitere Begrenzung des Einsatzes großer Expansionsmaschinen und Kompressoren ist die praktische Schwierigkeit
des Anfahren? und Stillsetzens, wobei dies ganz besonders für das Anfahren dieser Maschinen gilt. Es ist nicht nur
große Vorsicht und Sorgfalt erforderlich, um die Erzeugung selbstzerstörender Schwingungen zu vermeiden, sondern
bis zu eine Stunde oder mehr könnten ohne weiteres benötigt werden, um sie anzufahren oder stillzusetzen. Dies
wirft nicht nur betriebstechnische Probleme auf, sondern steigert auch den Verschleiß und die Abnutzung der
Maschinen.
Zieht man die vorstehenden Merkmale und Besonderheiten von Expansionsmaschinen und Kompressoren bei dem System, das
Gegenstand des vorstehend genannten deutschen Patents ist, in Betracht, so wird deutlich, daß der Kompressor, der für
ungefähr die höchste Umgebungstemperatur oder Lufttemperatur bemessen ist, bei niedrigeren Umgebungs- oder Lufttemperaturen
nach dem Erreichen der oberen Abschaltgrenze des Kompressors gedrosselt werden muß, was einen potentiellen
Energieverlust bedeutet. Ebenso muß eine Expansionsmaschine, die für ungefähr die niedrigste Umgebungs- oder Lufttemperatur
bemessen ist, bei einer höheren Temperatur stillgesetzt werden, nachdem ihre Abschaltgrenze erreicht
ist, wodurch die Stromerzeugungskapazität begrenzt wird.
Gemäß der Erfindung wurde nun gefunden, daß die in der DE-PS (Patentanmeldung P 29 37 025.0) der Anmelderin
vorgeschlagenen Vorrichtungen und Verfahren zum Kühlen und/oder Kondensieren eines heißen Fluidstroms ohne
wesentliche Erhöhung der Anlagekosten oder Betriebskosten wesentlich
verbessert werden können, indem der Kompressor und die Expansionsmaschine so integriert werden, daß
1) in einem obaren Kühlzyklus am oberen Ende des
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innerhalb seines Betriebsbereichs betrieben wird, 2) in
einem unteren Kühlzyklus am unteren Ende des Umgebungs-
oder Lufttemperaturbereichs nur die Expansionsmaschine betrieben wird und 3) in einem mittleren Kühlzyklus im
mittleren Bereich der Umgebungs- oder Lufttemperaturen,
wenn die Abschaltung entweder des Kompressors oder der
Expansionsmaschine ein begrenzender Faktor ist, beide Maschinen betrieben werden.
Die Charakteristiken des Kompressors und der Expansionsmaschine
sind zweckmäßig so aufeinander abgestimmt, daß, wenn beide in Betrieb sind, die von ihnen zu erbringenden
Leistungen oberhalb ihrer jeweiligen Abschaltgrenzen ausgeglichen
sind, so daß der Energieverlust auf ein Minimum gebracht und die Stromerzeugungsleistung des Systems
gesteigert wird. Der integrierte Betrieb von Kompressor
und Expansionsmaschine ergibt ferner im mittleren Bereich von Umgebungs- oder Lufttemperaturen, in dem das System
laut Auslegung arbeiten soll, glatteren Betrieb, da die
Unstetigkeit und Unterbrechung beim übergang von Kompressor- zu Expansionsmaschinenbetrieb und umgekehrt beim
System des vorstehend genannten deutschen Patents ausgeschaltet wird.
Im oberen Kühlzyklus, der in einer vollständigen Anlage
oberhalb einer vorbestimmten oder gewissen Umgebungs- oder Lufttemperatur arbeitet, werden die Kühlmitteldämpfe
aus dem Dampfkondensator dem Kompressor zugeführt, wodurch der Kühlmitteldruck und seine Kondensationstemperatur
erhöht werden. Der Betrieb des Kompressors erfordert natürlich Energieeinsatz. Die verdichteten Kühlmit^eldämpfe
werden vom Kompressor zum Wärmeaustauscher im Kühlturm geführt. Die Verdichtungsarbeit addiert sich zur Kühlleistung
des Kühlturms und vermindert die Leistungsabgabe des Kraftwerks. Das verdichtete Kühlmittel, dessen Temperatur
über der Umgebungs- oder Lufttemperatur liegt, kondensiert im Wärmeaustauscher gegen die durch den Kühlturm
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strömende Luft, wobei die Luft erhitzt wird und Wärme abgibt. Das verdichtete Kältemittel wird dann durch die
geschlossene Schleife zum Expansionsventil geführt. Der Druck des flüssigen Kältemittels fällt beim Durchströmen
des Expansionsventils auf einen niedrigeren Wert, der dem Druck im Dampfkondensator gleich ist. Der obere Kühlzyklus
ist vollendet, wenn das Kältemittel in den Dampfkondensator eintritt und in ihm durch kondensierenden Wasserdampf
verdampft wird.
Der untere Kühlzyklus arbeitet bei niedrigeren Umgebungsoder Lufttemperaturen, indem er die Kältemitteldämpfe
vom Sammeltopf (Hotwell) oder Dampfkondensator zur Expansionsmaschine führt. Die Wärmeenergie der Kühlmitte!dämpfe
treibt die Expansionsmaschine, die ihrerseits in Wirkverbindung mit einer Stromerzeugungsanlage oder einem
anderen Anlagenteil steht, der Strom oder Arbeit erzeugt. In dieser Weise wird Strom oder Arbeit während des Betriebs
des unteren Zyklus erzeugt. Die expandierten Kältemitteldämpfe werden nach dem Austritt aus der Expansionsmaschine
unter einem niedrigeren Druck dem Wärmeaustauscher im Kühlturm zugeführt, in dem sie gekühlt und kondensiert
werden. Der Druck des Kältemittels wird beim Durchgang durch die Expansionsmaschine zwar gesenkt, jedoch bleibt
er hoch genug, um Kondensation im Wärmeaustauscher im Kühlturm durch Abgabe von Wärme an die Umgebungsluft zu bewirken.
Die gekühlte Kühlmittelflüssigkeit wird dann vom Wärmeaustauscher einer Flüssigkeitspumpe zugeführt, die
sie unter Druck dem Hotwell oder Dampfkondensator zuführt.
Der mittlere Kühlzyklus arbeitet im mittleren Umgebungs- oder Lufttemperaturbereich, indem er die Kältemitteldämpfe
vom Hotwell oder Dampfkondensator entweder zuerst zur Expansionsmaschine und dann von dieser zum Kompressor
oder zuerst zum Kompressor und dann vom Kompressor zur Expansionsmaschine führt, vom Kompressor oder von der
Expansionsmaschine strömen die Kältemitteldämpfe zum
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Wärmeaustauscher im Kühlturm. Das kondensierte Kältemittel
wird dann durch die geschlossene Schleife je nachdem,
wie es die Bedingungen erfordern, zum Expansionsventil
oder zur Pumpe geführt. Der Druck des flüssigen Kältemittels fällt oder steigt beim Durchfluß durch das
Expansionsventil oder die Pumpe auf einen. Druck, der dem
Druck im Dampfkondensator gleich ist. Der mittlere Kühlzyklus ist damit vollendet.
Es dürfte einleuchten, daß der Betrieb des Kompressors im unteren Teil des Umgebungs— oder Lufttemperaturbereichs
des mittleren Kühlzyklus ausschließlich vom thermodynamisehen Gesichtspunkt nicht wesentlich ist und daß ebenso
der Betrieb der Expansionsmaschine im oberen Teil des Umgebungs- oder Lufttemperaturbereichs, in dem der mittlere
Kühlzyklus arbeiten soll, allein vom thermodynamischen Gesichtspunkt aus nicht wesentlich ist. Die Expansionsmaschine
und der Kompressor sind dennoch in die Kühlschleife so integriert, daß sie im mittleren Kühlzyklus
gleichzeitig so arbeiten, daß Abschält- oder Drosselprobleme,
die andernfalls bei täglichen oder über wenige Tage stattfindenden LufttemperaturSchwankungen häufig
auftreten würden, innerhalb eines Lüfttemperaturbereichs,
der andernfalls Stillsetzen der Expansionsmaschine oder des Kompressors und Einschalten der anderen der beiden
Maschinen erfordern würde, weitgehend ausgeschaltet werden.
In Abhängigkeit vom Standort der Anlage, z.B. in den
Vereinigten Staaten, kann die Anlage so ausgelegt werden,
daß der untere Kühlzyklus während der Winterzeit unter Stromerzeugung bei geringem Stromverbrauch i. Betrieb ist.
Während des Betriebs des unteren Kühlzyklus ist die
gesamte Wärme, die im Wärmeaustauscher des Kühlturms abgegeben wird, gleich der im Hotwell oder Dampfkondensator
abgegebenen Wärme abzüglich der Wärme, die beim Betrieb der Expansionsmaschine zur Erzeugung von Strom
oder anderer Arbeit abgegeben wird. Dies kann durch die
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Gleichung Q (Kühlturm insgesamt) = Q (Hotwell) - Q (Expansionsmaschine)
dargestellt werden. Mit steigender Temperatur der umgebenden Luft wird die durch die Expansionsmaschine
in Strom oder Kraft umgewandelte Wärme kontinuierlich in dem Maße geringer, in dem die Temperaturdifferenz
zwischen dem expandierten Kühlmittel, das dem Wärmeaustauscher zugeführt wird, und der den Kühlturm
durchströmenden Umgebungsluft kleiner wird. Schließlich wird durch die Expansionsmaschine kein Strom bzw. keine
Kraft erzeugt. An diesem Punkt wäre die durch den Wärmeaustauscher des Kühlturms abgegebene Wärme gleich der
Wärme, die im Sammeltopf oder Dampfkondensator an das Kühlmittel abgeführt wird. In der vorstehenden Gleichung
würde Q (Expansionsmaschine) gleich null sein, so daß die Gleichung wie folgt lauten würde: Q (Kühlturm) = C (Hotwell) . Eine erhebliche Zeit vor dem Erreichen diet-as
Zustandes erfolgt eine Umschaltung vom unteren Küh Lzyklus
zum mittleren Kühlzyklus, der in Tätigkeit gesetzt wird. Diese Umschaltung erfolgt eine erhebliche Zeit vor dom
Zeitpunkt, zu dem die Fähigkeit der Expansionsmaschine
zur Stromerzeugung überschritten wird, um eine Einbuße im Wirkungsgrad der Expansionsmaschine und Abschaltprobleme
zu vermeiden-, die mit einer Änderung der Wärmeabfuhrfähigkeit auf Grund der häufigen Schwankungen in der Umge-
25 bungslufttemperatur auftreten würden.
Der Betrieb des mittleren Kühlzyklus kann durch die folgende Wärme (Q)-bilanzformel dargestellt werden:
Q (Kühltürm insgesamt) .= Q (Hotwell) - Q (Expansionsmaschine) + Q (Kompressor).
Die Umschaltung vom mittleren Kühlzyklus zum oberen Kühlzyklus erfolgt etwas vor dem Zeitpunkt, zu dem die Umgebungslufttemperatur
einen Punkt erreicht, an dem der Betrieb der Expansionsmaschine auf Grund des Verlustes
an Wirkungsgrad und der Verminderung der Stromerzeugung auf eine Höhe, bei der sie nicht mehr bedeutend ist, nicht
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BAD ORiGiNAL
mehr zweckmäßig ist. Die Expansionsmaschine wird dann abgeschaltet
und der obere Kühlzyklus nur mit laufendem Kompressor verwendet. Während des Betriebs des oberen
Kühlzyklus lautet die Wärme (Q)-bilanzformel wie folgt:
Q (Kühlturm insgesamt) = Q (Hotwell) + Q (Kompressor). Wenn der Kompressor allein in Tätigkeit ist, erhöht er
weiterhin den Druck des Kühlmittels so, daß wirksame Wärmeabfuhr im Kühlturm und Kondensation des Kühlmediums
in dem darin liegenden Wärmeaustauscher möglich ist.
Die Zusammensetzung des Kühlmediums muß so gewählt werden, daß es durch Wärmeabgabe aus dem Wasserdampf im Sammeltopf
verdampft und durch Durchgang durch den Wärmeaustauscher im Kühlturm kondensiert wird, gleichgültig,
welcher Zyklus in.Betrieb ist. Bei einem solchen System
kann das Kühlmittel den Hotwell-Kondensator als Sattdampf bei seinem Blasenpunkt und den Wärmeaustauscher im Kühlturm
als gesättigte Flüssigkeit bei ihrem Taupunkt verlassen.
Beider Auslegung und Planung eines Kühlsystems unter Äusnutzung
der Erfindung werden die Kurven von Druck in Abhängigkeit von der Enthalpie für verschiedene Kühlmittel
auf optimale Kühlwirkung und optimale Kompressions- und.
Expansionsdifferenz-Enthalpien geprüft. Die Temperatur/ Enthalpie-Charakteristiken des Kühlmittels müssen optimalen
Wärmeaustausch im Kühlturm gewährleisten.
Kühlmittel bzw. Kältemittel wie Ammoniak, Propan, Butan und andere Kohlenwasserstoffe können allein oder in geeigneten
Gemischen, die verträglich sind, verwendet werden. Besondere Kühlmittel, die im beschriebenen System gemäß
der Erfindung beispielsweise zum Kondensieren von Abdampf bei 37,8 bis 57,2°C in einem Sammeltopf eines Kraftwerks
verwendet werden können, sind Ammoniak, Isobutan allein oder Isobutan, das bis zu etwa 10 Gew.-% Propan enthält,
oder andere Gemische. Bezüglich weiterer Einzelheiten über einen Kühlzyklus in einer einzelnen geschlossenen Schleife
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unter Verwendung eines gemischten Kühlmittels wird auf die US-PS 3 914 949 verwiesen.
Eine neuartige Kombination von Apparaturen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung des Kühlsystems
für die Abfuhr von Wärme aus Abdampf oder gebrauchtem Dampf in einem Dampfkraftwerk, in dem der Dampf
in einem Sammeltopf kondensiert werden muß, bevor das Wasser wieder in Dampf umgewandelt werden kann, umfaßt
a) einen geschlossenen Kreislauf, der ein Kühlmedium enthält,
b) einen Kondensator mit einem Kühlmitteleintritt und -austritt im geschlossenen Kreislauf, der so angeordnet
ist, daß er den Abdampf im Sammelbehälter (Hotwell) durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, das
den Kondensator durchströmt, kondensiert,
c) einen Wärmeaustauscher, der einen Kühlmittelein.tritt und -austritt im geschlossenen Kreislauf aufweist und
so in einem Kühlturm angeordnet ist, daß er indirekten Wärmeaustausch zwischen dem durch den Wärmeaus-tauscher
strömenden Kühlmittel und der durch den Kühlturm strömenden, bei Umgebungstemperatur befindlichen Luft
bewirkt und hierdurch das Kühlmittel kühlt,
d) eine Expansionsmaschine, die im geschlossenen Kreislauf zwischen dem Austritt des Dampfkondensators und dem
2 5 Eintritt eines Kompressors angeordnet ist,
e) einen Kompressor, der im Kreislauf zwischen dem Austritt der Expansionsmaschine und dem Eintritt des Wärmeaustauschers
angeordnet ist,
f) einen im Kreislauf am Austritt der Expansionsmaschine angeordneten Abscheider, der flüssiges Kühlmittel vom
dampfförmigen Kühlmittel trennt,
g) eine Expansionsmaschinen-Umgehungsleitung, die mit dem
geschlossenen Kreislauf an der Eintrittsseite und an der Austrittsseite der Expansionsmaschine in Verbindung
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M Lull L,
h) eine Kompressor-Umgehungsleitung, die mit dem Kreislauf
vor der Saugseite und nach der Druckseite des Kompressors in Verbindung steht/
i) eine Flüssigkeitspumpe und ein Expansionsventil, die im Kreislauf zwischen dem Austritt des Wärmeaustauschers
und dem Eintritt des Kondensators parallel zueinander geschaltet sind,
j) eine flüssiges Kühlmittel führende Leitung, die mit dem
Abscheider und mit dem geschlossenen Kreislauf nach der Druckseite der Flüssigkeitspumpe und dem Expansionsventil,
jedoch vor dem Eintritt des Kondensators in Verbindung steht,
k) Bauteile, die die Umgehungsleitung der Expansionsmaschine schließen, die Umgehungsleitung des Kompressors
öffnen, die Expansionsmaschine und die Flüssigkeitspumpe einschalten, den Kompressor abschalten und das
Expansionsventil schließen, wenn die Temperatur der den Kühlturm durchströmenden atmosphärischen Luft
wenigstens niedrig genug ist, um die Kühlmitteldämpfe im Wärmeaustauscher des Kühlturms bei einem Druck, der
unter dem Druck der den Kondensator verlassenden Kühlmitteldämpfe liegt, zu kondensieren und hierdurch Energie
mit Hilfe der Expansionsmaschine abzuziehen und zur Erzeugung von Strom oder Kraft zu verwenden,
1) Bauteile, die die Umgehungsleitung der Expansionsmaschine
schließen, die Umgehungsleitung des Kompressors schließen, die Expansionsmaschine und den !Compressor
einschalten, das Expansionsventil öffnen oder die Flüssigkeitspumpe
einschalten, wenn die Temperatur der den Kühlturm durchströmenden atmosphärischen Luft sich im
mittleren Bereich der Umgebungstemperatur befindet, um einen wirksamen Wärmeaustausch und Kondensation des
Kühlmittels im Wärmeaustauscher des Kühlturms zu
35 bewirken, und
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πι) Bauteile, die die Umgehungsleitung der Expansionsmaschine
öffnen, die Umgehungsleitung des Kompressors schließen, den Kompressor einschalten und das Expansionsventil
öffnen sowie die Expansionsmaschine und die Flüssigkeitspumpe stillsetzen, wenn die Temperatur
der den Kühlturm durchströmenden atmosphärischen Luft einen Punkt erreicht hat, der dicht bei dem Wert liegt,
der zu hoch ist, um wirksamen Wärmeaustausch und Kondensation des Kühlmittels im Wärmeaustauscher des
Kühlturms ohne Verdichtung des Kühlmittels zu bewirken.
Die beschriebene Vorrichtung umfaßt zw-eckmäßig außerdem
eine Pumpe zum Transport von Kühlflüssigkeit vom Abscheider bis hinter die Druckseite der Flüssigkeitspumpe, wenn
die Expansionsmaschine in Betrieb ist. Es ist ferner zweckmäßig, einen Vorratsbehälter für flüssiges Kühlmittel
in dem geschlossenen Kreislauf zwischen dem Wärmeaustauscher und dem Eintritt der Flüssigkeitspumpe und dem
Eintritt des Expansionsventils vorzusehen.
Eine neue Kombination von Apparaturen gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung des Kühlsystems
für die Abfuhr von Wärme aus Abdampf oder gebrauchtem Dampf aus einem Kraftwerk, wobei der Dampf in
einem Sammeltopf (Hotwell) kondensiert werden muß, bevor das Wasser wieder in Dampf umgewandelt werden kann, umfaßt
a) einen geschlossenen Kreislauf, der ein Kühlmedium
enthält,
b) einen Kondensator mit einem Kühlmitteleintritt und -austritt im geschlossenen Kreislauf, der so angeordnet
ist, daß er den Abdampf im Sammelbehälter (Hotwell) durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel,
das den Kondensator durchströmt, kondensiert,
c) einen Wärmeaustauscher, der einen Kühlmitteleintritt
und -austritt im geschlossenen Kreislauf aufweist und so in einem Kühlturm angeordnet ist, daß er indirekten
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Wärmeaustausch zwischen dem durch den Wärmeaustauscher
strömenden Kühlmittel und der durch den Kühlturm strömenden, bei Umgebungstemperatur befindlichen Luft
bewirkt und hierdurch das Kühlmittel kühlt,
d) einen Kompressor, der in der geschlossenen Schleife
zwischen dem Austritt des Dampfkondensators und dem Eintritt einer Expansionsmaschine angeordnet ist,
e) eine Expansionsmaschine, die im geschlossenen Kreislauf zwischen dem Kompressoraustritt und dem Eintritt des
10 Wärmeaustauschers angeordnet ist,
f) eine Kompressor-Umgehungsleitung, die mit dem Kreislauf
vor der Saugseite und nach der Druckseite des Kompressors in Verbindung steht,
g) eine Expansionsmaschinen-Umgehungsleitung, die mit dem geschlossenen Kreislauf an der Eintrittssexte und an
der Austrittsseite der Expansionsmaschine in Verbindung steht,
h) eine Flüssigkeitspumpe und ein Expansionsventil, die im Kreislauf zwischen dem Austritt des Wärmeaustauschers ■■
und dem Eintritt des Kondensators parallel zueinander geschaltet sind,
i) Bauteile,- die die Umgehungsleitung der Expansionsraaschi·^
ne schließen, die Umgehungsleitung des Kompressors öffnen, die Expansionsmaschine und die Flüssigkeits-'
pumpe einschalten, den Kompressor abschalten und das Expansionsventil schließen, wenn die Temperatur der
den Kühlturm durchströmenden atmosphärischen Luft wenigstens niedrig genug ist, um die Küh?^itteldämpfe
im Wärmeaustauscher des Kühlturms bei einem Druck, der unter dem Druck der den Kondensator verlassenden Kühlini
tteldämpfe liegt, zu kondensieren und hierdurch Energie mit Hilfe der Expansionsmaschine abzuziehen und zur
Erzeugung von Strom oder Kraft zu verwenden,
j) Bauteile, die die Umgehungsleitung der Expansionsraaschi-
130028/0289
ne schließen, die Umgehungsleitung des Kompressors schließen, die Expansionsmaschine und den Kompressor
einschalten, das Expansionsventil öffnen oder die Flüssigkeitspumpe einschalten, wenn die Temperatur der
den Kühlturm durchströmenden atmosphärischen Luft sich im mittleren Bereich der Umgebungstemperatur befindet,
um einen wirksamen Wärmeaustausch und Kondensation des Kühlmittels im Wärmeaustauscher des Kühlturms zu
bewirken, und
k) Bauteile, die die Umgehungsleitung der Expansionsmaschine öffnen, die Umgehungsleitung des Kompressors
schließen, den Kompressor einschalten und das Expansionsventil öffnen sowie die Expansionsmaschine und die
Flüssigkeitspumpe stillsetzen, wenn die Temperatur der den Kühlturm durchströmenden atmosphärischen Luft
unter, aber dicht bei dem Wert liegt, der zu hoch ist, um wirksamen Wärmeaustausch und wirksame Kondensation
des Kühlmittels im Wärmeaustauscher des Kühlturms ohne Verdichtung des Kühlmittels zu bewirken.
Diese Ausführungsform der Erfindung umfaßt zweckmäßig
außerdem einen Vorratsbehälter für flüssiges Kühlmittel in der geschlossenen Schleife zwischen dem Wärmeaustauscher
und den Eintritten der Flüssigkeitspumpe und des Expansionsventils .
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Abbildungen weiter beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Schema einer Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung, bei der der Kompressor der Expansionsmaschine nachgeschaltet ist.
Fig. 2 zeigt ein Schema einer zweiten Ausführungsform der
Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Expansionsmaschine dem Kompressor nachgeschaltet ist.
Soweit dies möglich ist, sind gleiche Elemente oder Bau-
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teile in beiden Abbildungen mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Der Sammeltopf (Hotwell) 30 in Fig. 1 ist der Teil eines Dampfkraftwerks, in dem Abdampf oder gebrauchter Dampf
gewöhnlich bei einer Temperatur von etwa 38 bis 57 C zu Wasser kondensiert wird. Der Sammeltopf ist natürlich
eingeschlossen und arbeitet normalerweise bei einem Gegendruck von etwa 34 bis 169 mbar (2.5,4""bis 127 mm Hg).
Der Kühlturm 31 ist zweckmäßig als Naturzugkühler konstruiert,
kann jedoch auch ein Ventilatorkühlturm sein, in dem Luft von unten nach oben durch den Turm geblasen
wird. Bei beiden Bauarten von Kühltürmen tritt die Luft 70 bei Umgebungstemperatur am Boden des Kühlturms ein,
und die erhitzte Luft 71 strömt oben ab. Der Turm kann
mit einem Stahl- oder Betonmantel versehen sein, dessen unteres Ende sich oberhalb der Bodenhöhe befindet, so
daß die Luft eintreten kann.
Vom Sammeltopf 30 (Fig. 1) und Kühlturm 31 ist eine geschlossene Schleife 32 geführt, die ein Kühlmedium 34
enthält. Die geschlossene Schleife enthält einen Kondensator 36, der im Sammeltopf (Hotwell·) 30 angeordnet ist,
und einen Wärmeaustauscher 38, der im Kühlturm 31 angeordnet ist. Der Kühlmitteldampf wird vom Kondensator 36
durch Leitung 40 geführt. Wenn die Expansionsmaschine in Betrieb ist, führt die Leitung 40 die Kühlmitteldämpfe
zur Leitung 41, durch das offene Absperrorgan 42 zur
Leitung 43, die sie der Expansionsmaschine 44 zuführt. Der Bypass der Expansionsmaschine, bestehend aus Leitung 47,
Absperrorgan 48 und Leitung 49, ist nicht zugeschaltet, wenn die Expansionsmaschine arbeitet und das Ventil 48
geschlossen ist.
Die Expansionsmaschine 44 (Fig. 1) kann verwendet werden,
um Strom zu erzeugen oder Arbeit zu leisten. Beispielsweise kann sie verwendet werden, um einen elektrischen
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Generator einzutreiben, und der in dieser Weise erzeugte Strom kann in übertragungsleitungen,, die zur Ladung von
Batterien verwendet werden, eingespeist oder in Wärme umgewandelt und als Wärmeenergie für den späteren Gebrauch
gespeichert werden. Die Expansionsmaschine 44 kann auch verwendet werden, um eine Pumpe oder einen Kompressor
anzutreiben, der verwendet werden kann, um ein Gas zu verdichten oder Wasser zur Speicherung für den späteren
Gebrauch beispielsweise zur Stromerzeugung zu pumpen. Die Expansionsmaschine kann auch verwendet werden, um Brennstoffzellen
mit Energie zu versorgen oder Ventilatoren anzutreiben.
Die entspannten Kühlmitteldämpfe strömen Von der Expansionsmaschine
44 durch Leitung 45 und das offene Absperrorgan 46 zur Leitung 50, die das Gemisch von dampfförmigem
und flüssigem Kühlmittel dem Abscheider 52 für flüssiges Kühlmittel zuführt. Die Kühlmitteldämpfe werden aus dem
Abscheider 52 durch Leitung 53 abgezogen und durch Leitung 54, das offene Absperrorgan 55 und die Leitung 56
zum Kompressor 58 geführt. Wenn der Kompressor in Betrieb ist, ist der aus Leitung 60, dem geschlossenen Absperrorgan
61 und der Leitung 62 bestehende Kompressor-Bypass nicht zugeschaltet.
Der verdichtete Dampf wird vom Kompressor 58 durch Leitung 64 abgezogen und durch das offene Absperrorgan
zur Leitung 66 geführt, die die Kühlmitteldämpfe dem Wärmeaustauscher 38 zuführt, in dem sie zu flüssigem Kühlmittel
kondensiert werden. Nach dem Durchgang durch den Wärmeaustauscher 38 führt die Leitung 7 3 die kondensierte
Kühlflüssigkeit zum Gefäß 75, die eine gewisse Menge des Kühlmittels 34 im flüssigen Zustand enthält. Das flüssige
Kühlmittel wird durch Leitung 77 zur Leitung 79 und durch das offene Absperrorgan 80 zur Leitung 81 geführt, die sie
dem Expansionsventil 82 zuführt. Als Alternative wird, falls die Bedingungen dies erfordern, das flüssige Kühl-
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mittel durch Leitung 77, Leitung 90, durch das offene
Absperrorgan 91, zur Leitung 90A und zur Flüssigkeitspumpe 92 geführt. Das unter niedrigerem Druck stehende
kalte Kühlmittel fließt vom Expansionsventil 82 zur
Leitung 84, die es der Leitung 86 zuführt. Die Leitung 86 transportiert das flüssige Kühlmittel zur Eintrittsseite
des Dampfkondensators 36, in dem das Kühlmittel durch "
Wärmeaustausch mit dem Abdampf im Sammeltopf (Hotwell)
verdampft wird.
Das im Abscheider 52 gesammelte flüssige Kühlmittel wird durch Leitung 100 abgezogen und der Flüssigkeitspumpe 101
zugeführt, von der es zur Leitung 102 gelangt, die es der Leitung 86 zuführt. Dieser Arbeitsgang wird während des
gesamten Kühlzyklus fortgesetzt, so lange flüssiges Kühlmittel gebildet und vom Abscheider 52 abgezogen wird. Bei
sehr hohen Umgebungslufttemperaturen wird jedoch wenig
flüssiges Kühlmittel an dieser Stelle im oberen Kühlzyklus, in dem der Kompressor, aber nicht die Expansionsmaschine
in Betrieb ist, abgezogen.
Das bisher unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Kühlsystem
kommt für die Bedingungen in Frage, die vorliegen, wenn der mittlere Kühlzyklus zugeschaltet ist, wobei die
Expansionsmaschine und der Kompressor beide gleichzeitig
laufen. Insgesamt sind während des Betriebs des mittleren Kühlzyklus die Absperrorgane 48, 61, 91 und 95 oder 80 und
82 geschlossen und die Absperrorgane 42, 46, 55, 65, 80
82 oder 91 und 95 offen.
Wenn der obere Kühlzyklus in "Tätigkeit ist, ~ind die
Absperrorgane 42 und 46 geschlossen und das Absperrorgan 48 offen, um die Expansionsmaschine 44 zu umgehen; die
Absperrorgane 55 und 65 sind offen und das Ventil 61 ist
geschlossen, so daß der Kompressor 58 läuft.; die Absperrorgane 91 und 95 sind geschlossen und das Absperrorgan 80
ist offen, um die Pumpe 92 zu umgehen, so daß flüssiges Kühlmittel dem Expansionsventil 82 zugeführt und von diesem
130028/0283
zur Leitung 84 und dann zur Leitung 86 geführt werden kann.
Wenn der untere Kühlzyklus arbeitet, sind die Absperrorgane 42 und 46 offen und das Absperrorgan 48 ist geschlossen,
so daß die Expansionsmaschine 44 arbeitet; die Absperrorgane 5 5 und 65 sind geschlossen und das Absperrorgan
61 ist offen, um den Kompressor 58 zu umgehen; das Absperrorgan 80 ist geschlossen, um das Expansionsventil
82 zu umgehen; das Absperrorgan 91 ist offen, so daß flüssiges Kühlmittel der Pumpe 92 zugeführt werden kann,
und das Absperrorgan 95 ist offen, so daß das flüssige Kühlmittel zur Leitung 9 8 und von dieser zur Leitung 86
geführt werden kann.
Die folgenden Tabellen I bis V, die gemeinsam zu betrachten sind, nennen berechnete Arbeitsbedingungen für ein
bestimmtes erfindungsgemäßes Kühlsystem der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform für eine Dampfturbine ■
eines 650 MW-Kraftwerks, das so ausgelegt ist, daß es
einen Hotwell bei einer maximalen Temperatur von 56,7 C mit einem Gegendruck von 169 mbar (5 Zoll Hg), und einem
Wärmeabfuhrbedarf von 3,237 χ 109 kJ/Std^ (3,C69 χ 109 BTU/
Std. hält. Den Berechnungen liegt Ammoniak als Kühlmittel zu Grunde. Die Zahlen in Kreisen am Kopf der Spalten sind
die gleichen Zahlen, die in Fig. 1 verwendet werden. Die Werte in den Spalten geben die Bedingungen an diesen
Stellen in der Apparatur, an denen die mit Kreis versehen Zahlen liegen, nach der Ümgebungslufttemperatur an.
130028/0289
Tab ell
| Luft tempe ratur, 0C |
Stunden pro Jahr |
Hotwell | Temp. °C |
Kompressor verlust, kW |
.101 | Tu ve |
γ* Vn -ι γη | |
| 37,2 | 1 | Druck mbar |
56,7 | 32 | .567 | 15 | .J-XJ-LXJ rlus kW |
|
| 36,1 | 9 | 170 | 55,6 | 31. | .858 | 12 | .598 | |
| 33,3 | 39 | 160,1 | 52,8 | 30. | .800 | 6 | .745 | |
| 30,6 | 127 | 139,9 | 56,7 | 31. | .480 | 15 | . 325 | |
| 27,8 | 461 | 170 | 55 | 31. | 910 | 11 | .598 | |
| 22,2 | 1301 | 157,1 | 52,2 | 30. | 380 | 5 | .319 | |
| α> | 16,7 | 1604 | 136,5 | 52,2 | 31. | 710 | 5 | . 133 |
| ο | 11,1 | 1155 | 136,5 | 52,2 | 30. | 5 | . 133 | |
|
N)
CO |
8,3 | 755 | 136,5 | 52 ,2 | - | 5 | .133 | |
|
-ν '
O |
5,6 | 1255 | 136,5 | 51,7 | - | 4 | . 133 | |
| ro OO |
0 | 1 309 | 132,8 | 49,4 | — | .086 | ||
| CD | - 5,6 | 544 | 119 | 46,1 | - | -3. | 195 | |
| -11,1 | 167 | 100,3 | 41,1 | - | -7, | .967 | ||
| -16,7 | 33 | 77,4 | 38,3 | - | -9. | .821 | ||
| 67,6 | .085 |
Pumpenverlust, kW Umwälzung Kondensat
40
179
440
870
1197
1348
1420
1448
1374
1204
1168
110 110 110 110 110 110 110 110 110 110
110
Gewinn durch Expansionsmaschine, kW
15.900 18.660 24.750 37.070 48,4 36.380 40.840 47.510
51.990 52.760 52.760
CO
Ol
Tabelle II
| Luft- | Reiner Gewinn | Kompressor | Turbinen | Pumpenver | Gewinn durch | Gesamtgewinn | I | ■ | |
| temp. | oder Verlust, | verlust | verlust | lust insge | Expansions | oder -verlust | OJ | ||
| 0C | kW | insgesamt, | insgesamt | samt, 10° kWh | maschine ins | U) | CO ','[ | ||
| 10° kWh | 106 kWh | Umwälzen/ | gesamt, 10° kWh | 106 kWh | O | ||||
| Kondensat | ι | ||||||||
| 37,2 | -47.699 | -0,032 | -0,016 | - | - | -0,048 | CD | ||
| 36,1 | -44.312 | -0,284 | -0,115 | - | - | - 0,399 | cn -»-3 |
||
| 33,3 | -37.183 | -1,203 | -0,247 | - | - | -1 ,450 | |||
| 30,6 | -31.648 | -4,039 | -1,981 | -0,005 | 2,019 | -4,019 | • | ||
| co | -0,014 | ||||||||
| O O |
27,8 | -24.428 | -14,512 | -5^218 | -0,083 | 8,602 | -11 ,261 | ||
| ro | -0,051 | ||||||||
| OO | 22,2 | -11.843 | -40,214 | -6,678 | -0,572 | 32,200 | -15,408 | ||
| O | -0,143 | ||||||||
| 16,7 | -423 | -50,334 | -8,233 | -1,395 | 59,460 | - 0,679 | |||
| CD | -0,176 | ||||||||
| 11,1 | 11.330 | -35,470 | -5,929 | -1,383 | 55,994 | 13,086 | |||
| -0,127 | |||||||||
| 8,3 | 29.789 | - | -3,875 | -1,018 | 27,467 | 22,491 | |||
| -0,083 | |||||||||
| 5,6 | 35.224 | - | -5,128 | -1,782 | 51 ,254 | 44,206 | |||
| -0,138 | |||||||||
| 0 | 45.757 | - | -0,255 | -1 ,895 | 62,191 | 59,896 | |||
| -0,144 | |||||||||
| -5,6 | 54.473 | — | 2,158 | -0,747 | 28,283 | 2 9,6 33 | |||
| -0,060 | |||||||||
| -11,1 | 59.267 | - | 1 , 306 | -0,201 | 8,811 | 9,898 | |||
| -0,018 | |||||||||
| -16,7 | 60.567 | - | 0,300 | -0,039 | 1 ,741 | 1 ,999 | |||
-0.004
I ir
Luft-
| temp 0C |
• | © | |
| 37, | 2 | P=22,86 T=54,6 F=42 4.563 |
|
| 36, | 1 | P=22,23 T=53,5 F=420.731 |
|
| 1300 | 33, | 3 | P=2O,7 T=5O,7 F=411.O73 |
|
K)
OO O |
30, | 6 | P=22,86 T=54,6 F=4O8.65O |
| OO to |
27, | 8 | P=21,92 T=52,9 F=4OO.97O |
| 22, | .7 | P=20,34 T=5O,2 F=388.744 |
|
| 16, | ,7 | P=2O,4 T=5O,2 F=376.458 |
|
| 11. | ,1 | P=2O,34 T=5O,2 F=366.879 |
Mit Kreis versehene Stelle in Fig. 1 (2) (3) (A) (5)
■,wie bei G)
wie bei wie bei
wie bei
| wxe bei | P=18, T=47, F=4O8 |
91 2 .650 |
wie bei | P=18,91 T=47,2 F=399.259 |
| Il | P=T7, T=4 4, F=400 |
46 3 .970 |
Il | P=17,46 ■T=44,3 F=39O.33O |
| Il | P=14, T=38, F=386 |
82 6 .744 |
Il | P=14,82 T=38,6 F=373.481 |
| Il | P=12, T=32, F=376 |
47 5 .458 |
It | P=12,47 T=32,5 F=357.526 |
| Il | P=10, T=26, F=366 |
58 72 .879 |
Il | P=1O,58 T=26,72 F=343.147 |
IIIJ
(Forts.)
Luft-
temp c
0C
Mit Kreis versehene Stelle in Fig. 1 (2) (3) (A) ß)
-ν.
CD
CD
8,3
5,6
P=2O,34
T=5O,2
F=362.674
P=20,11
T=49,6
F=357.932
P=18,97
T=47,4
F=348„O27
-5,6 P=17,35 T=44,O6 F=338.526
-11,1
-16,7
P=15,13 T=39,O6 F=33O.O23
P=14,O7
T=36,4
F=322.7'37
XP = Druck in mbar abs,
T = Temperatur in 0C F = Mol/Std.
| wie bei 1 |
P=12,O9 T=31,2 F=362.674 |
wie bei 5 |
P=12,O9 P=31,2 F=344.178 |
| Il | P=11,43 T=2 9,3 F=357.932 |
Il | P=11,43 T=2 9,3 F=337.53O |
| Il | P=9,62 T=2 3,5 F=348.O27 |
ti | P=9,62 F=325.4O5 |
| Il | P=8,O5 T=18 F=338.526 |
Il | P=8,O5 T=18 F=314.829 |
| ■■ | P=6,73 T=12,6 F=33O.O23 |
M | %=12,6 F=3O7.251 |
| It | P= 5,56 T= 7 F=322.737 |
Il | P= 5,56 T= 7 F=297.886 |
T a b e lie
O O NJ CO
Luft-
temp.
0C
37,2
36,1
33,3
30,6
27f8
22,7
16,7
11,1
(D
Mit Kreis versehene Stelle in Fig. 1 @ © (Q) ©
| P=22,86 T=54,6 F=424.563 |
P=27,95 T=69,83 F=424.563 |
wie bei | P=27,61 T=62,2 F=424.563 |
wie bei © |
| P=22,23 T=53,5 F=420.731 |
P=27,17 T=68,7 F=420.731 |
Il | P=26,83 T=61,6 F=420.731 |
Il |
| P=2O,7 T=5O,72 F=411.073 |
P=25,3 T=65,72 F=411.073 |
Il | P=24,95 T=5 8,1 F=411.073 |
Il |
| P=18,91 T=4 7,22 F=399.259 |
P=23,35 T=62,89 F=399.2 59 |
Il | P=23,O1 T=54,83 F=399.259 |
|
| P=17,46 T=44,28 F=39"Ö.33Ö |
P=21,65 T=59,9 F=39O.33O |
Il | P=21,31 T=5.1,83 F=39O.33O |
|
| P=14,82 T=38,56 F=373.481 |
P=18,59 T=54,34 F=373.481 |
It | P=18,24 T=45,9 F=373.481 |
|
| P=12,47 T=32,5 P=3.57. 526 |
P=15,84 T=48,9 F=357.52 6 |
Il | P=15,49 T=39,9 F=357.526 |
|
| P=1O,58 T=26,72 F=343.,147 |
P=13,44 T=43,3 F=343. 1"47 |
Il | P=13,O9 T=33,94 F=343.147 |
— |
OJ
cn
CO CD _λ CD
cn -J -J
Tabelle IV (Forts.
Lufttemp.
°c
-5,6
-11,1
-16,7
Mit Kreis versehene Stelle in Fig. 1
8,3 wie bei wie bei
5,6
F = Druck in mbar abs. T = Temperatur in 0C
F = Mol/Std.
P=12,44 T=32,2 F=344.178
P=11,43 F=337.53O
P= 9,62 T=2 3,6 F=325.4O5
P= 8,05
T=18
F=314.829
P=6,73 T=12,6 F=3O7.251
P=5,56
T=7
F=297.886 P=12,O9 T=31 2
F=344.178
P=11,09 T=28,3 F=337.53O
P= 9,27 T=22,45 F=325.4O5
P=7,71 T=16,67 F=314.82 9
P=6,48 T=I 1
F=3O7.251
F=3O7.251
P=5,21 T=5,2 3 F=297.886
Luft-
temp.
0C
Mit Kreis versehene Stelle in Fig. 1
37,2
36,1
33,3
30,6
27,8
22,7
16.7
11,1
P=2 3,21
T=55,2
F=424.563
P=22,57
T=54,O6
F=420.731
T=54,O6
F=420.731
P=21,04
T=51,34
F=411.073
T=51,34
F=411.073
P=23,O1
T=54,83
F=399.259
T=54,83
F=399.259
P=21,31
T=51,8 3
F=39O.33O
T=51,8 3
F=39O.33O
P=18,24
T=45,9
F=373.481
P=15,49
T=39,9
F-357.526
P=13,O9
T=33,94
F=343.147
F=343.147
P=2 3,21
P=22,26
P=2O,75
P=2O,75
P=18,91 T=47,22 F=9391
P=17,46
T-44,3
F=1O.64O
P=14,91 T=38,56 F=13.26 3
P=12,56
T=32,5
F=18.932
P=2O,75 P=1O,58 F=23.'732
P =23.21
F =9.391
P=22,26
F=1O.64O P=2O,75
F=13.263 P=2O,75
F=18.932 P=2O,75
F=23.732 P=2 3,21 T=55,17
F=424.563
P=22,57 T=54,O6 F=420.731
P=41,04 T=51,34 F=411.073
P=23,21 T=55,17 F=4O8.
P=22,26 T=5 3,5 F=4OO.9.7O
P=2O,75 T=5O,72
F=386.744
P=2O,75 T=51,06 F=376.458
P=2O,75 T=51,06 F=366.879
Tabelle V^ (Forts.)
Luft- Mit Kreis versehene Stelle in Fig. 1
TS™p· © © © (rs) ' (19) (20
8,3 - P=12,O9 P=2O,75 P=12,O9 P=20.75 P=2O,75
T=31,2 3 T=31,2 3 T=31,2 3
F=344.178 F=18.496 F=18.496 F=362.674
5,6 - P=11,09 P=2O,46 P=11,43 P=2O,46 P-20,46
T=28,28 T=29,3 ·. T=28r23
_j, F=337.53O F=2O.4O2 F=2O.4O2 F=357.932
ο O P=9,27 P=19,31 P=9,62 P=19,31 P=19,31
O T=22,45 T=23,6 T=22,45
1^ F=325.4O5 F=22.622 F=22.622 F=348,O27
0 ~5'6 - P=7,71 P=17,7 P=8,O5 P=17,7 P=17,7
,ν> T=16,7 T=18 T=16,7
co F=314.829 F=23.697 F=23.697 F=338.526
-11,1 - P=6,38 P=15,47 P=6,73 P=15,47 P=15,47
T=11 T=12,6 T=11
F=3O7.251 F=22.772 F=22.772 F=33O.O23
-16,7 - P=5,21 P=14,42 P=5,56 P=14,42 P=14,42
T=5,2 3 T=7 T=5,32
F=297.836 F=24.851 F=24.851 F=322.737
51P = Druck in mbar abs.
T = Temperatur in 0C
F = Mol/Std.
T = Temperatur in 0C
F = Mol/Std.
Fig. 2 veranschaulicht eine zweite Ausführüngsform der
neuen Vorrichtung, die verwendet werden kann, um das Trockenkühlverfahren gemäß der Erfindung durchzuführen.
Bei dieser Ausführungsform ist der Kompressor in der geschlossenen Schleife der Expansionsmaschine vorgeschaltet.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführüngsform werden
die Kühlmitteldämpfe vom Kondensator 36 durch Leitung 40, Leitung 154, das offene Absperrorgan 155 und die Leitung
156 zum Kompressor 158 geführt. Wenn der Kompressor in
Betrieb ist, ist die aus Leitung 160, dem geschlossenen Absperrorgan 161 und der Leitung 162 bestehende Umgehung
des Kompressors nicht zugeschaltet.
Verdichtete Dämpfe werden vom Kompressor 158 durch
Leitung 164 abgezogen und durch das offene Absperrorgan
165 zur Leitung 166 geführt, die die Kühlmitteldämpfe
zur Leitung 171, durch das offene Absperrorgan 172 zur Leitung 173 führen, die sie der Expansionsmaschine 174
zuführt. Die aus Leitung 177, Absperrorgan 178 und Leitung 179 bestehende Umgehung der Expansionsmaschine
ist nicht zugeschaltet, wenn die Expansionsmaschine arbeitet und das Absperrorgan 178 geschlossen ist. Die
entspannten Kühlmitteldämpfe strömen von der Expansionsmaschine
174 durch Leitung 175 und das offene Absperrorgan 176 zur Leitung 180, die die Kühlmitteldämpfe dem
Wärmeaustauscher 38 zuführt, in dem sie kondensiert .
werden.
Sowohl der Kompressor als auch die Expansionsmaschine arbeiten gleichzeitig in der beschriebenen Weise in
Hintereinanderschaltung während des mittleren Kühlzyklus.
Insgesamt sind während des Betriebs des mittleren Kühlzyklus die Absperrorgane 178, 161, 91 und 95 geschlossen
und die Absperrorgane 172, 176, 155, 165 und 80 offen.
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Wenn der obere Kühlzyklus zugeschaltet ist, sind die
Absperrorgane 172 und 176 geschlossen und das Absperrorgan 178 ist offen, um die Expansionsmaschine 174 zu
umgehen, undie Absperrorgane 161, 91 und 95 werden geschlossen gehalten.
j Während der Kompressor in Betrieb ist, wird stets, auch ι
I das Expansionsventil 82, verwendet. Während des Kompressorbetriebes wird jedoch kein flüssiges Kühlmittel durch
ι Leitung 77 zur Leitung 90 und durch das Ventil 91 zur j 10 Kühlflüssigkeitspumpe 92 geführt, weil während des
; Kompressorbetriebes das Absperrorgan 91 geschlossen ist.
! Wenn der untere Kühlzyklus in Betrieb ist, sind die
Absperrorgane 172 und 176 offen und das Absperrorgan 178 , ist geschlossen, so daß die Expansionsmaschine läuft;
; 15 die Absperrorgane 155 und 165 sind geschlossen und das I Absperrorgan 161 ist offen, um den Kompressor abzuschal-
: ten. Das Absperrorgan 80 wird geschlossen, um das Expani sionsventil 82 zu umgehen, und das Absperrorgan 91 ist
offen, so daß flüssiges Kühlmittel der Pumpe 92 zugeführt 20 werden kann, und das Absperrorgan 95 ist offen, so daß
das flüssige Kühlmittel zur Leitung 98 und von dort zur
Leitung 86 geführt werden kann.
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Claims (27)
1) Bauteile, die die Umgehungsleitung (47, 48, 49) der
Expansionsmaschine (44) schließen, die Umgehungsleitung (60,61,62) des Kompressors (58) schließen, die
Expansionsmaschine (44) und den Kompressor (58) einschalten, das Expansionsventil (82) öffnen oder die
Flüssigkeitspumpe (92) einschalten, wenn die Temperatur der den Kühlturm (31) durchströmenden atmosphärischen
Luft (70,71) sich in der Mitte des Umgebungstemperaturbereichs befindet, um einen wirksamen Wärmeaustausch'
und wirksame Kondensation des Kühlmittels (34) im Wärmeaustauscher (38) des Kühlturms (31) zu
bewirken, und
m) Bauteile, die die Umgehungsleitung (47,48,49) der Expansionsmaschine (44) öffnen, die Umgehungsleitung
(60,61,62) des Kompressors (58) schließen, den Kompressor (58) in Betrieb setzen und das Expansionsventil
(82) öffnen und die Expansionsmaschine (44) und die Flüssigkeitspumpe (92) stillsetzen, wenn die
Temperatur der den Kühlturm (31) durchströmenden atmosphärischen Luft (70/71) einen Punkt erreicht hat,
der dicht bei dem Wert liegt, der zu hoch ist, um wirksamen Wärmeaustausch und wirksame Kondensation
des Kühlmittels (34) im Wärmeaustauscher (38) des Kühlturms (31) ohne Verdichtung des Kühlmittels (34)
zu bewirken.
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2. Vorrichtung nach Anspruch 1 r dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlmittel (34) Isobutan, das bis zu 10 Gew.-%
Propan enthält, ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlmittel (34) Isobutan ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel (34) Propan ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel (34) Ammoniak ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlmittel ein Kohlenwasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffgemisch ist. !
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorratsbehälter (34) für flüssiges Kühlmittel
(34) im geschlossenen Kreislauf (32) zwischen dem Wärmeaustauscher (38) und den EintrittsSeiten der
Flüssigkeitspumpe (92) und des Expansionsventils (82) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß eine. Flüssigkeitspumpe (101) vorhanden ist, die flüssiges Kühlmittel vom Abscheider (52)
zur Druckseite der■Flüssigkeitspumpe (92) liefert,
wenn die Expansionsmaschine (44) in Betrieb ist.
9. Verfahren zur Abfuhr von Wärme aus dem Abdampf eines
Dampfkraftwerks, in dem der Wasserdampf in einem Sammeltopf
(Hotwell) kondensiert werden muß, bevor das Wasser wieder in Dampf umgewandelt werden kann, wobei man
einen geschlossenen Kreislauf, der ein Kühlmedium enthält, mit einem Kondensator, der einen Kühlmitteleintritt
und einen Kühlmittelaustritt im geschlossenen ' Kreislauf enthält und so angeordnet ist, daß Kondensation
von Abdampf im Sainmeltopf durch indirekten Wärmeaustausch mit dem durch den Kondensator fließenden
Kühlmedium bewirkt wird, und einem Wärmeaustauscher
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verwendet/ der einen Kühlmediumeintritt und -austritt
im geschlossenen Kreislauf aufweist und in einem Kühlturm so angeordnet ist, daß durch indirekten
Wärmeaustausch zwischen dem den Wärmeaustauscher durchströmenden Kühlmedium und den Kühlturm durchströmender
Luft von Umgebungstemperatur das Kühlmedium gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man
a) die Kühlmitteldämpfe nach dem Verlassen des Kondensators und vor dem Eintritt in den Wärmeaustauscher
expandiert und hierdurch Strom erzeugt, wenn die Temperatur der den Kühlturm durchströmenden Umgebungsluft
wenigstens niedrig genug ist, um die Kühlmitteldämpfe im Kühlturm zu kondensieren,
b) die Kühlmitteldämpfe nach dem Verlassen des Kondensators entspannt und das Kühlmittel dann vor dem
Eintritt in den Wärmeaustauscher verdichtet, wenn die Temperatur der den Kühlturm durchströmenden
Umgebungsluft sich in der Mitte des Umgebungstemperaturbereichs befindet, und
c) die Kühlmitteldämpfe nach dem Verlassen dos Kondensators
ohne vorherige Entspannung der den Kondensator verlassenden Dämpfe und vor dem Eintritt in
den Wärmeaustauscher verdichtet, wenn die Temperatur der den Kühlturm durchströmenden Umgebung^!uft
dicht bei einem Wert liegt, der zu hoch ist, um wirksamen Wärmeaustausch und wirksame Kondensation
des Kühlmittels im Wärmeaustauscher des Kühlturius
zu bewirken, wenn das Kühlmittel nicht verdichtet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kühlmittel Ammoniak ist.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kühlmittel Isobutan, das Propan in einer Menge bis zu 10 Gew.-% enthält, ist.
1 30028/0289
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kühlmittel Isobutan ist.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kühlmittel Propan ist.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kühlmittel ein Kohlenwasserstoff oder ein ; Kohlenwasserstoffgemisch ist.
15. Vorrichtung zur Abführung von Wärme aus Abdampf in einem Dampfkraftwerk, in dem der Dampf .' in einem
Sammeltopf (Hotwell) kondensiert werden muß, bevor das Wasser wieder in Dampf umgewandelt werden kann,
gekennzeichnet durch
a) einen geschlossenen Kreislauf (32), der ein Kühlmedium
enthält,
b) einen Kondensator (36) mit einem Kühlmitteleintritt und -austritt im geschlossenen Kreislauf (32) , der
so angeordnet ist, daß er den Abdampf im Sammelbehälter (30) durch indirekten Wärmeaustausch mit dem
Kühlmittel (34), das den Kondensator (36) durchströmt, kondensiert,
c) einen Wärmeaustauscher (38) , der einen Kühlmitteleintritt
und -austritt im geschlossenen Kreislauf (32) aufweist und so in einem Kühlturm (31) angeordnet
ist, daß er indirekten Wärmeaustausch zwischen dem durch den Wärmeaustauscher (38) strömenden
Kühlmittel (34) und der durch den Kühlturm (31) strömenden, bei Umgebungstemperatur befindlichen Luft
(70) bewirkt und hierdurch das Kühlmittel (34) kühlt,
d) einen Kompressor (158) , der im geschlossenen Kreislauf
(32) zwischen dem Austritt des Kondensators (36) und dem Eintritt einer Expansionsmaschine (174)
angeordnet ist,
e)eine Expansionsmaschine (174), die im geschlossenen Kreislauf (.32) zwischen dem Austritt des Kompressors 1ü
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und dem Eintritt des Wärmeaustauschers (38) angeordnet ist,
f) eine Kompressor-Umgehungsleitung (160,161,162), die
mit dem geschlossenen Kreislauf oberhalb des Eintritts und unterhalb des Austritts des Kompressors
(158) in Verbindung steht,
g) eine Expansionsmaschinen-Umgehungsleitung (177,178, 179), die mit dem geschlossenen Kreislauf (32)
oberhalb der Eintrittsseite und unterhalb der Austrittsseite der Expansionsmaschine (174) in
Verbindung steht,
h) eine Flüssigkeitspumpe (9.2) und ein Expansionsventil (82), die im Kreislauf (32) zwischen dem Austritt
des Wärmeaustauschers (38) und dem Eintritt des Kondensators (36) parallel zueinander geschaltet sind,
i) Bauteile, die die Umgehung (177,178,179) der Expansionsmaschine
(174) schließen, die Umgehung (160, 161,162) des Kompressors (158) öffnen, die Expansionsmaschine
(174) und die Flüssigkeitspumpe (92) in Betrieb setzen, den Kompressor (158) abschalten
und das Expansionsventil (82) schließen, wenn die Temperatur der den Kühlturm (31) durchströmenden
Umgebungsluft (70/71) wenigstens niedrig genug ist, um Kühlmitteldämpfe im Wärmeaustauscher (38) des
Kühlturms (31) bei einem Druck, der niedriger ist als der Druck der den Kondensator (36) verlassenden
Kühlmitteldämpfe, zu kondensieren, wodurch Energie mit Hilfe der Expansionsmaschine (174) abgezogen
und zur Erzeugung von Strom oder Kraft verwendet wird,
j) Bauteile, die die Umgehungsleitung(177, 178, 179) der
Expansionsmaschine (174) schließen, die·Umgehungsleitun>
(160, 161, 162) des Kompressors (158) schließen, die Expansionsmaschine (174) und den Kompressor (158) in
Betrieb setzen, das Expansionsventil (82) öffnen
130028/0289
oder die Flüssigkeitspumpe (92) abstellen, wenn die
Temperatur der den Kühlturm (31) durchströmenden Umgebungsluft (70) sich in der Mitte des Umgebungstemperaturbereichs befindet, wodurch wirksamer
Wärmeaustausch und wirksame Kondensation des Kühlmittels
(34) im Wärmeaustauscher (38) des Kühlturms (31) bewirkt wird, und
k) Bauteile, die die Umgehungsleitung (177,178,179)
der Expansionsmaschine (174) öffnen, die Umgehungsleitung (160,161,162) des Kompressors (158) schliessen,
das Expansionsventil (82) öffnen und die Expansionsmaschine
(174) und die Flüssigkeitspumpe (92) stil setzen, wenn die Temperatur der den Kühlturm (31)
durchströmenden Umgebungsluft (70) unter, aber dicht
bei dem Wert liegt, der zu hoch ist, um wirksamen Wärmeaustausch und wirksame Kondensation des Kühlmittels
im Wärmeaustauscher (38) des Kühlturms (31) ohne Verdichtung des Kühlmittels (34) zu bewirken.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium (3.4) Isobutan, das bis zu 10 Gew.-%
Propan enthält, ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 r dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlmedium (34) Isobutan ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlmedium (3 4) Propan ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium Ammoniak ist.
'20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlmedium ein Kohlenwasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffgemisch ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorratsbehälter (75) für flüssiges
Kühlmittel in der geschlossenen Schleife (32) zwischen ; dem Wärmeaustauscher(38) und den Eintritten der Flüssigkei
pumpe (92) und des Expansionsventils (82) angeordnet ist.
130 0 28/0289
22. Verfahren zur Abführung von Wärme aus dem Abdampf eines Dampfkraftwerks, in dem der Wasserdampf in einem
Sammeltopf (Hotwell) kondensiert werden muß, bevor das Wasser wieder in Dampf umgewandelt werden kann, wobei
man einen geschlossenen Kreislauf, der ein Kühlmedium enthält, mit einem Kondensator, der einen Kühlmitteleintritt
und einen Kühlmittelaustritt im geschlossenen Kreislauf enthält und so angeordnet ist, daß Kondensation
von Abdampf im Sammeltopf durch indirekten Wärmeaustausch mit dem durch den Kondensator fließenden
Kühlmedium bewirkt wird, und einen Wärmeaustauscher verwendet, der einen Kühlmediumeintritt und -austritt
im geschlossenen Kreislauf aufweist und in einem Kühlturm
so angeordnet ist, daß durch indirekten Wärmeaustausch zwischen dem den Wärmeaustauscher durchströmenden
Kühlmedium und den Kühlturm durchströmender Luft von Umgebungstemperatur das Kühlmedium gekühlt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß man
a) die Kühlmitteldämpfe nach dem Verlassen des Kondensators und vor dem Eintritt in den Wärmeaustauscher
expandiert und hierdurch Strom erzeugt, wenn die Temperatur der den Kühlturm durchströmenden Umgebungsluft
wenigstens niedrig genug ist, um die Kühlmitteldämpfe im Kühlturm zu kondensieren,
b) die Kühlmitteldämpfe nach dem Verlassen des Kondensators verdichtet und drta KiHiImi t t<;l dann vor
<l<-m Eintritt in den Wärmeaustauscher entspannt, wenn die
Temperatur der den Kühlturm durchströmenden Umcjeburicjsluft
in der Mitte des Umgebungstemperaturbereichs liegt, und
c) die Kühlmitteldämpfe nach dem Verlassen des Kondensators und ohne anschließendes Entspannen der Dämpfe
vor dem Eintritt in den Wärmeaustauscher verdichtet, wenn die Temperatur der den Kühlturm durch ströme], den
Hiiniel mn qr; I u I I diHil bei dom Wim I licji, do /.u h>
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130028/0289
BAD ORIGINAL
-. 10 -
sation des Kühlmediuras im Wärmeaustauscher des Kühl·-,
turms zu bewirken, wenn das Kühlmedium nicht
verdichtet wird.
verdichtet wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium Ammoniak ist. ,
24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium Isobutan, das bis zu 10 Gew.-% Propan
enthält, ist. ;
enthält, ist. ;
25. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kühlmedium Isobutan ist.
26. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlmedium Propan ist."
daß das Kühlmedium Propan ist."
27. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlmedium ein Kohlenwasserstoff oder ein
Kohlenwasserstoffgemisch ist.
daß das Kühlmedium ein Kohlenwasserstoff oder ein
Kohlenwasserstoffgemisch ist.
1300 28/0 2 89
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