DE3105804C2 - Kondensatoranordnung - Google Patents

Abstract

Luftgekühltes Dampfkraftwerk des direkten Systems, vorzugsweise für große Blockleistungen, bei dem der Abdampf der Turbine (1) des Turbosatzes durch mehrere Abdampfleitungen (2, 4, 6; 3, 5, 7) dem Kühlluftstrom ausgesetzten, kondensatorisch geschalteten Gruppen von Kühlelementen (K) und diesen nachgeschalteten dephlegmatorisch geschalteten Gruppen von Kühlelementen (D) zugeführt wird, welche Kühlelementegruppen auf einer Luftkondensationsbühne (13, 19) oberhalb des Maschinenhauses (15.0) des Turbosatzes gelagert sind. Der Restdampf von je einer Abdampfleitung eines Abdampfleitungspaares (2-3, 4-5, 6-7) nachgeschalteten Kühlelementegruppen (8 bzw. 9) wird durch eine Sammelleitung (10) gemeinsam beaufschlagten und dephlegmatorisch geschalteten Kühlelementegruppen (11) zugeführt. Bei Mehrblockanlagen sind dabei jeweils zwischen zwei einander benachbarten Blöcken (B1, B2) Zwischenteile (18) der Luftkondensationsbühne (13, 19) ohne Kühlelementegruppen unter Bildung von freien Luftansaug-Zwischenräumen (Z) eingefügt.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kondensatoranordnung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Anordnung ist durch die Zeitschrift »Elektrizitätswirtschaft«, Jg. 63, (1964) Heft 23, Seiten 824-831 bekannt.

Bei Dampfkraftwerken, bei denen die Kondensationsabwärme durch Luftkühlung nach dem direkten System abgeführt wird, wird der Turbinenabdampf in Kühlelementgruppen geleitet und dort in den Rippenrohrkühlelementen kondensiert, wobei die atmosphärische Kühlluft durch Lüfteraggregate von außen um die Rippenrohre geblasen wird. Bei der bekannten Kondensatoranordnung mit zwei in einem gemeinsamen Maschinenhaus nebeneinander angeordneten Blöcken von je ca. MW, sind kondensatorisch, d. h. mit von oben nach unten strömendem Dampf und dephlegmatorisch, d. h. mit von unten nach oben strömendem Dampf geschaltete Kühlelemente auf einer den beiden Blöcken gemeinsamen, niveaugleichen Bühne oberhalb des Maschinenhauses angeordnet Der Einsatz dephlegmatorisch geschalteter Kühlelemente gewährleistet dabei, daß der Kondensator auch bei geringen Außentemperaturen (Frost) betrieben werden kann. Dabei kommt ein selbstregelnder Effekt zum Tragen, der darin besteht, daß sich der Kondensatstand in den Rippenrohren unterschiedlich hoch einstellen kann, wobei die von unten einströmende Dampfmenge und die oben angeschlossene Absaugung nicht kondensierbarer Gase als Regelgrößen funktionieren. Bei dem bekannten Kraftwerk sind die kondensatorisch geschalteten Kühlelemente für den Sommerbetrieb und die dephlegmatorisch geschalteten Kühlelemente für den Winterbetrieb vorgesehen (»Elektrizitätswirtschaft« Jg. 63, (1964), Heft 23, S. 824-831, »Brennstoff-Wärme-Kraft 14« (1962 Nr. 6, S. 274—282). Es ist aber auch bekannt, dephlegmatorisch geschaltete Kühlelemente kondensatorisch geschalteten Kühlelernenten nachzuschalten.

Bei der eingangs erwähnten Kondensatoranordnung bei einem Dampfkraftwerk mit zwei gleichartigen Blökken ist durch die Verwendung einer durchgehenden Bühne für die beiden Kondensatoranlagen gewährleistet, daß eine Rezirkulation, d. h. eine Wiederansaugung bereits verbrauchter Kühlluft durch die Lüfteraggregate, ausgeschlossen ist Dabei sind die Kondensatoranlagen der beiden Blöcke unmittelbar nebeneinander auf der Bühne der Luftkondensationsanlage angeordnet, um die Bühnengröße nicht wesentlich über die Abmessungen des Maschinenhauses hinausgehen zu lassen.

Für Dampfkraftwerke hoher Leistung ist weiterhin eine luftgekühlte Kondensatoranlage bekannt, die über den in Freiluftbauweise angeordneten Dampfkraftmaschinen aufgestellt ist und die über zwei getrennte Rohrleitungen an die am Turbinenausgang aufgespaltene Abdampfleitung angeschlossen ist (DE-OS 14 51 140). Ein weiteres Dampfkraftwerk mit spiegelsymmetrisch beiderseits einer vertikalen Ebene durch die Achse der Turbogruppe angeordnete Kondensatoranlage ist durch die DE-OS 15 51 244 bekannt. Dort werden die Kondensatorgruppen zu beiden Seiten dieser vertikalen Ebene ebenfalls über je eine separate Abdampfleitung gespeist.

Wirtschaftliche Blockgrößen konventioneller Wärmekraftwerke neuer Planung weisen Leistungen von 600 MW und mehr je Kraftwerksblock auf. Derartige Blockgrößen erfordern den Einsatz mehrerer parallelgeschalteter Abdampfleitungen und eine entsprechend vergrößerte Bühne für die luftgekühlte Kondensationsanlage. Bei mehreren nebeneinander angeordneten Kraftwerksblöcken dieser Blockgröße führt die Anwendung der bekannten Konzepte für luftgekühlte Kondensationsanlagen zu Schwierigkeiten, da die Bühnenhöhe wegen der durch die Lüfterleistung begrenzten Zuströmgeschwindigkeit der Kühlluft sehr groß gewählt werden müßte, um auch eine zwischen zwei Kraftwerksblöcken angeordnete dritte Anlage noch mit vertretbaren Luftansaugegeschwindigkeiten von z. B. 5 m/ see beaufschlagen zu können. Da auch die außenliegenden Blöcke die gleiche Bühnenhöhe erfordern, wird auf diese Weise ein hoher Aufwand an Stützen, Rohrleitungen usw. notwendig. Weiterhin ist bei mehreren parallel beidseits der vertikalen Turbinenachsebene angeordneten Abdampfleitungen einer Dampfturbine zu erwarten, daß die Dampfbeaufschlagung der einzelnen Leitungen sowohl bezüglich der Dampfmenge wie auch bezüglich der Dampfnässe unterschiedlich sein wird. Neben strö-

mungsgeometrischen Bedingungen, also gegenüberliegenden Anschlüssen der Abdampfleitungen an einer Niederdruckieilturbine mit einseitiger Rotordrehrichtung kann dabei auch die Corioliskraft einwirken, die als resultierende von zwei Drehrichtungen, nämlich die die des Turbinenläufers und die der Erdumdrehung auf die Dampfströmung als Zweiphasengemisch einwirkt.

Ausgehend von einer Kondensatoranordnung bei einem Dampfkraftwerk mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei Blockgrößen von wenigstens 600 MW, die mit einem eigenen Maschinenhaus für jeden Block verbunden sind, die Gesamtanordnung der Blöcke und die konstruktive Ausgestaltung der luftgekühlten Kondensatoranlagen so zu wählen, daß die Bühnen für die Kondensatoranlagen möglichst niedrig gewählt werden können und die einzelnen Kühlelemente der Kondensatoranlagen möglichst gleichmäßig belastet sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Kühlelementgruppe der dephlegmatorisch geschalteten Kühlelemente mittig zwischen den beiden Kühlelementgruppen der kondensatorisch geschalteten Kühlelemente im Abstandzwischenraum angeordnet sind, wobei die dephlegmatorisch geschaltete Gruppe der Kühlelemente den kondensatorisch geschalteten Gruppen der Kühlelemente nachgeschaltet ist, und daß zwischen den Maschinenhäusern der benachbarten Blöcke ein Abstand zum freien Ansaugen der Kühlluft vorgesehen und die gemeinsame Bühne in dem diesen Abstand überbrückenden Zwischenteil nicht mit Kühlelementen besetzt ist.

Bei einem derart ausgebildeten Dampfkraftwerk können die verschiedenen Blöcke infolge der räumlichen und schaltungstechnischen Zuordnung der dephlegmatorisch geschalteten Kühlelemente zu den kondensatorisch geschalteten Kühlelementen bei vertretbarem Aufwand mit gleichmäßigem Abdampfdruck betrieben werden. Bei ungleichmäßigen Teildrücken der Kondensationsanlage würde sich nämlich der Dampfdruck auf ein Niveau erhöhen, welches einer Verringerung des Arbcitsgefälles des Dampfes und dadurch einer Leistungsminderung entspräche. Weiterhin führt die unterschiedliche Belegung der Bühne der Luftkondensationsanlage mit Kühlelementegruppen und Freiräumen bei mehreren nebeneinander angeordneten Kraftwerksblöcken trotz erheblich niedrigeren Bauaufwandes zu guten Zuströmverhältnissen für die Kühlluft auch bei jenen Blöcken, die in der Kraftwerksmitte angeordnet sind. Durch entsprechende Wahl der Höhe der Bühnenstützen und der Breite der Freiräume sind unterschiedliche Lösungen bei gleichbleibender Ansauggeschwindigkeit der Kühlluft möglich. Jede Lösung, in die bei geringem Mehraufwand für erhöhte Stützen der Bühne gegenüber einer Ein-Block-Anlage auch Fundamentaufwand und Knicksicherheit sowie Mehraufwand für die Freiräume der Bühne bei Berücksichtigung der Mehrkosten für Grundstück, Rohrleitungen, Kabel, Transportbänder für Kohle und Asche, Verkehrswege usw. einzubeziehen sind, ergibt eine Bühnenhöhe, die zwar größer als diejenige eines vergleichbaren Einzelblockes aber kleiner ist als diejenige mehrerer vergleichbarer Blöcke ohne zwischengeschalteten Freiraum.

Wenn man in Weiterbildung der Erfindung noch vorsieht, daß einem oder mehreren Lüfterrädern des Lüfteraggregates eines Kondensators sowohl ein kondensatorisch als auch ein dephlegmatorisch geschaltetes Kühlelement oder ein Teil eine·; entsprechend geteilten Kühlelementes zugeordnet sind und dadurch die bisher übliche starre Zuordnung von kondensatorisch bzw. dephlegmatorisch geschalteten Kühlelementen zu jeweils einem Lüfterrad aufhebt, läßt sich die Luftkondensationsanlage über die Anzahl der unterschiedlich geschalteten Kühlelemente bzw. Kühielement-Teile noch wirksamer an die verschiedenen Randbedingungen des Abdampfkreislaufes anpassen.

Im folgenden wird anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele die Erfindung noch näher erläutert, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt in schematischer Darstellung durch das Maschinenhaus eines Dampfkraftwerkes mit darüber angeordneter luftgekühlter Kondensationsanlage und einer ganzen Kühleiementbreite für das dephtegmatorisch geschaltete Kühlelement;

F i g. 2 im Ausschnitt ein Lüfteraggregat mit mehr als einer Kühlelementbreite für das dephlegmatorisch geschaltete Kühlelement;

Fig.3 eine weitere Abwandlung des Gegenstandes nach F i g. 2 mit lediglich einer halben Kühlelementbreite für das dephlegmatorisch geschaltete Kühlelement.

Der Abdampf aus der Turbine 1 eines nicht näher dargestellten Turbosatzes des Dampfkraftwerkes mit den beiden einander benachbarten Blöcken BX, B 2 (weitere Blöcke können noch vorgesehen sein) strömt durch voneinander unabhängige, beidseits der vertikalen Turbinenachsebene V1 sich etwa spiegelbildlich gegenüberliegende Abdampfleitungen 2, 3 mit zugehörigen Abdampfstutzen 2.0, 3.0 über die sich abgestuft verjüngenden und wie noch erläutert mehrfache Verzweigungen aufweisende Leitungsabschnitte 4, 6 der Abdampfleitung 2 und 5, 7 der Abdampfleitung 3 zu den einzelne, parallel und kondensatorisch geschaltete Kühlelemente K aufweisenden Kühlelementegruppen 8 (linke Hälfte des Blockes B 1) und 9 (rechte Hälfte), deren nicht näher dargestellte Rippenkühlelemente vom Dampf von oben nach unten durchströmt werden. Mit Hilfe einer bodenseitig an den Kühlelementen K über nicht näher bezeichnete Anschlußstutzen angeschlossene Sammelleitung 10 gelangt die Überschußdampfmenge aus den beiden Leitungsabschnitten 6 und 7 zu der gemeinsamen, dephlegmatorisch geschalteten Kühlelementegruppe 11, die vom Dampf von unten nach oben durchströmt wird und deren einzelne Kühlelemente mit D bezeichnet sind. Hier wird die gegebenenfalls unterschiedliche Dampfmenge aus den Abdampfleitungen 2 bzw. 3 und den Leitungsabschnitten 4, 6 bzw. 5,7 kondensiert, wobei die nicht kondensierbaren Gase über nicht näher dargestellte Absaugleitungen in Richtung der Pfeile 12 abgesaugt werden.

Die Luftkondensationsbühne (im folgenden werden Luftkondensationsbühnen vereinfachend als Bühnen 13 bezeichnet), für die Kühlelementegruppen 8, 9 und 11 wird durch Stützen 14 oberhalb der Decke 15 des Maschinenhauses 15.0 getragen. Wenn der lediglich im Ausschnitt dargestellte Block B 2 (und gegebenenfalls weitere Nachbarblöcke) mit dem Maschinenhaus 16.0 mit der Decke 16 vorgesehen ist, so wird dieser mit einem Abstand 17 zum Block BI wie dargestellt so angeordnet, daß durch den im Zwischenraum Z angeordneten, die Bühne 13 des Blockes Bi und die Bühne 19 des Blockes 5 2 verbindenden, von Kühlelementegruppen freien Zwischenteil 18 für alle Kühlelementegruppen 8, 9 und 11 des Blockes Bi und dementsprechend auch des Blockes B 2 optimale Lufteinströmgeschwindigkeiten vorhanden sind. Der Zwischenraum Z dient also als Luftansaug-Zwischenraum. Zweckmäßi-

gerweise kann der Zwischenteil 18 in Leichtbauweise zur Kostenersparnis ausgeführt werden. Entsprechendes gilt für den Zwischenraum Z' im Falle, daß an der linken Seite des dargestellten Blockes B1 ein weiterer Block benachbart angeordnet ist.

Die stufenförmige Verjüngung von Abdampfleitungen mit zugeordneten Abzweigungen, die zu auf einer Bühne angeordneten Kühlelementegruppen führen, ist bekannt und braucht deshalb hier nicht im Detail erläutert zu werden.

Besonders vorteilhaft ist es bei Mehrblockbauweise, wenn die einander benachbarten, gleichartig aufgebauten Blöcke Bi, B 2 mit — wie dargestellt — niveausgleichen Bühnen 13, 19 der Luftkondensa.tion ausgeführt werden, so daß sich für die Flucht der Blöcke Bl, B 2 mit den verbindenden Zwischenteilen 18 eine durchgehende auf einem Niveau befindliche Bühne ergibt, wobei dann auch die Höhe der Stützen 14 gleich ist. Für das Bausteinsystem (zwei- oder mehrfach vorhandene gleichartig aufgebaute Bauelemente) ist es ferner besonders günstig, wenn die Kühlelementegruppen 8, 9 der kondensatorisch geschalteten Kühlelemente K etwa spiegelsymmetrisch beidseits der vertikalen Turbinenachsebene Vl der Turbine 1 auf der zugehörigen Bühne 13 bzw. 19 mit Abstandszwischenraum gelagert und die Kühlelementgruppen 11 der dephlegmatorisch geschalteten Kühlelemente D mittig zwischen den beiden Kühlelementgruppen 8, 9 im Abstandszwischenraum angeordnet sind. In F i g. 2 und 3 ist der mittlere Bereich der Kühlelementegruppen 8, 9,11 mit kondensatorisch geschalteten Kühlelementen K und dephlegmatorisch geschalteten Kühlelementen D gezeigt. Diese Kühlelemente K, D unterschiedlicher dampfseitiger Schaltung sind jeweils vom gleichen Lüfteraggregat 20 mit drei Lüfter-Schaufelrädern beaufschlagt. Die Menge des überströmenden Dampfes durch die Sammelleitungen 10 kann in kleinen Abstufungen nach der Aufgabenstellung der Kraftwerkskühlung bestimmt werden, wobei die Absaugung nichtkondensierbarer Gase wiederum durch nicht näher dargestellte Leitungen in Richtung des Pfeiles 12 erfolgt. In F i g. 2 ist eine Anordnung gezeigt, bei der der Anteil dephlegmatorisch geschalteter Kühlelemente D 11 wegen Einfriergefahr erheblich größer ist als in der Darstellung der F i g. 3, wo die derart geschalteten Kühieiementgruppe ί S nur die unterschiedliche Dampfbeaufschlagung ausgleichen, ohne daß Frostgefahr vorhanden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

J it Patentansprüche:

1. Kondensatoranordnung bei einem Dampfkraftwerk, das aus wenigstens zwei gleichartigen, nebeneinander angeordneten mit je einem eigenen Maschinenhaus versehenen Blöcken von wenigstens 600 MW besteht, wobei den Turbinen nachgeschaltete, oberhalb des Maschinenhauses auf einer gemeinsamen, niveaugleichen Bühne luftgekühlte Kondensatoren angeordnet sind, die aus kondensatorisch und aus einer dephlegmatorisch geschalteten Gruppe von Kühlelementen sowie aus den Kühlelementen zugeordneten Lüfteraggregaten bestehen, wobei die Kühlelemente über sich verzweigende Abdampfleitungen an die Abdampfstutzen der Turbinen angeschlossen sind, wobei jede Turbine mit mehreren parallel geschalteten Abdampfstutzen versehen ist, welche paarweise und etwa spiegelbildlich beidseits der Turbinenachse angeordnet sind, und die Gruppen der kondensatorisch geschalteten Kühlelemente eines Kondensators in der jeweiligen achsnormalen Abdampf-Rohranschlußebene etwa spiegelsymmetrisch beidseits der vertikalen Achsebene der Turbine auf der zugehörigen Bühne mit Abstandzwischenraum gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelementgruppe (11) der dephlegmatorisch geschalteten Kühlelemente (D) mittig zwischen den beiden Kühlelementgruppen (8, 9) der kondensatorisch geschalteten Kühlelemente (K) im Abstandzwischenraum angeordnet sind, wobei die dephlegmatorisch geschaltete Gruppe der Kühlelemente (D) den kondensatorisch geschalteten Gruppen der Kühlelemente (K) nachgeschaltet ist und zwischen den Maschinenhäusern (15.0, 16.0) der benachbarten Blöcke (BX, B 2) ein Abstand (17) zum freien Ansaugen der Kühlluft vorgesehen und die gemeinsame Bühne (13,19) in dem diesen Abstand (17) überbrückenden Zwischenteil (18) nicht mit Kühlelementen besetzt ist.

2. Kondensatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem oder mehreren Lüfterrädern des Lüfteraggregates (20) eines Kondensators sowohl ein kondensatorisch als auch ein dephlegmatorisch geschaltetes Kühlelement (K, D) oder ein Teil eines entsprechend geteilten Kühlelementes (K, D)zugeordnet sind.