DE3109321C2 - Anordnung zum Kühlen eines aus einem dampfbeheizten Niederdruckwärmeaustauscher ablaufenden Kondensats - Google Patents

Abstract

Bei einer Anordnung zum Kühlen eines aus einem dampfbeheizten Niederdruckwärmeaustauscher, insbesondere Niederdruckvorwärmer eines Dampfkraftwerkes, ablaufenden Kondensats sind dem Kondensatablauf (4) des Wärmeaustauschers (1) ein Kühler (5) zur Kühlung des Kondensats und eine vertikal angeordnete Ablaufschleife (7) zur Abführung des gekühlten Kondensats und zur Abführung von Wasser im Falle eines Rohrbruches im Wärmeaustauscher nachgeschaltet. Um die Auslegung des Kühlers von der im Falle eines Rohrbruches zu erwartenden Wassermenge unabhängig zu machen, liegen der Kühler (5) in einer parallel zu einem Abschnitt des fallenden Astes (7a) der Ablaufschleife (7) liegenden Kühlerleitung (6) und der Einlauf (6aΔ) der Kühlerleitung (6) unterhalb der Einlaufschwelle (7b) der Ablaufschleife (7) und ist die Anschlußhöhenlage des Auslaufs (6bΔ) der Kühlerleitung (6) gleich oder größer als die Höhenlage der Oberkante (5a) des Kühlers (5), derart, daß dem fallenden Ast (7a) Kondensat unterhalb des niedrigsten Kondensatpegels (NKP) im fallenden Ast (7a) zuführbar ist.

Description

fallenden Ast der Ablaufschleife unterhalb des niedrigsten Kondensatpegels im fallenden Ast der Ablaufschleife liegt Auf diese Weise wird erreicht, daß die höhenmäßige Anordnung des Kühlers von der Länge der Schleife unabhängig ist, d. h. der Kühler kann weit oberhalb der tiefsten Stelle der Ablaufschleife angeordnet werden.

Der Ablaufwiderstand der Anschlußleitung ist durch den Durchmesser selbst oder durch eine in der Anschlußleitung unterhalb des Auslaufs der Kühlerleilung angeordnete einstellbare Drossel so festgelegt, daß der Auslauf der Kühlerleitung in die Anschlußleitung möglichst im gesamten Lastbereich der Anlage überdeckt ist (Die Verwendung von Drosseln in Zusammenhang mit Sicherheitsscbleifen an Kondensatbehältern ist an sich bekannt, z. B. aus »Brennstoff-Wärme-Kraft«, 22 (1970), Nr. 7, Juli. S. 336.) Auf diese Weise kommt das abgekühlte ablaufende Kondensat mit Dampf nicht in Berührung, so daß eine Widererwärmung des Kondensats verhindert wird. Dies wird natürlich auch bei einem direkten Anschluß gemäß der anderen Ausführungsform erreicht, wenn in allen Lastbereichen der Anschluß noch stets unter dem niedrigsten Kondensatpegel im fallenden Ast liegt

Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich nicht nur für Niederdruckwärmeaustauscher in Kraftwerken, sondern auch für vergleichbare Wärmeaustauscheranordnungen in Chemiebetrieben, in den Flüssigkeiten mit Hilfe von Dampf erwärmt werden.

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren in zwei Ausführungsformen näher beschrieben werden. Es zrigt

F i g. 1 eine erste Anordnung, bei der die Kühlerlei tung direkt mit dem fallenden Ast der Ablaufschleife verbunden ist und

F i g. 2 eine zweite Anordnung, bei der die Kühlerleitung über eine parallel zum fallenden Ast sich erstrekkende Anschlußleitung mit der Ablaufschleife verbunden ist.

In der Fig. 1 wird einem dampfbeheizten Niederdruckwärmeaustauscher 1 mit mantelseitiger Dampfführung über einen Einlaß 2 in Richtung des Pfeiles 3 Dampf zugeführt.

Auf der Unterseite des Niederdruckwärmeaustauschers 1 ist ein Kondensatsammler 4 angeordnet, dessen tiefste Stelle 4a mit einem zu einem Kondensatkühler 5 führenden Leitungsabschnitt 6a einer Kühlerleitung verbunden ist Bei der gezeigten Ausführungsform besitzt der Kondensatkühler 5 eine rohrseitige Kondensatführung; es ist jedoch auch möglich, eine r.iantelseitige Kondensatführung vorzunehmen. Die Oberkante des Kondensatkühlers 5 ist mit 5a und der Kühleraustritt mit 56 bezeichnet.

Mit dem Kondensatsammler 4 ist der fallende Ast Ta einer Ablaufschleife 7 derart verbunden, dab die Einlaufschwelle Tb der Ablaufschleife 7 oberhalb des Einlaufs 6a'der Kühlerleitung 6 liegt.

Der Kühleraustritt 5b ist über einen syphonartig ausgebildeten Leitungsabschnitt 6b der Kühlerleitung 6 direkt mit dem fallenden Ast 7a der Ablaufschleife 7 verbunden, so daß die Anschlußhöhe des Auslaufs Sb' etwas höher liegt als die Oberkante 5a des Kondensatkühlers 5 und unterhalb des niedrigsten Kondensatpegels NKP \m fallenden ANt Ta der Ablaufschleife 7, wie dies aus der F i g. 1 ersichtlich ist.

Durch die Zuordnung des Einlaufs 6a' zur tiefsten Stelle des Kondensatsammlers 4 wird sichergestellt, daß das Kondensat über die Kühlerleitung 6 abgeführt wird. Durch die syphonartige Ausbildung des Leitungsabschnittes 6b wird gesichert, daß der Kondensatkühler 5 immer überflutet ist und nicht mit zu Kondensationsschlägen führenden Dampf beaufschlagt werden kann. Im Normalfalle läuft die anfallende Kondensatmenge über den Kondensatkühler 5 ab. Wenn bei Rohrbruch in dem Niederdruckwärmeaustauscher 1 die in den Kondensatsammler 4 eindringende Wassermenge so groß ist daß sie infolge des Kühlerwiderstands nicht mehr über die Kühlerleitung 6 ablaufen kann, steigt zunächst das Wasser in dem Leitungsabschnitt 6a an, bis es über die Einlaufschwelle Tb ablaufen kann.
In der F i g. 1 sind eingezeichnet:
/Sp₂ als dem Kondensatkühler 5 zuzuordnende Druckdifferenz und

Δρ\ als der Ablaufschleife 7 zuzuordnende Druckdifferenz.

Weiterhin ist der vom Kondensat erfüllte Bereich der Kühlerleitung 6 und der Ablaufschleife 7 schraffiert gezeichnet Das Kondensat verläßt den steigenden Ast Tc der Ablaufschleife 7 in Richtung des Pfeiles 8.

Dem Kondensatkühler 5 wird Kühlmittel in Richtung des Pfeiles 9 zugeführt Als Kühlmittel wird bei Anwendung der Anordnung in einem Dampfkraftwerk das Hauptkondensat verwendet Das aus dem Kondensatkühler 5 austretende erwärmte Hauptkondensat wird über eine Leitung 10 dem Niederdruckwärmeaustauscher 1 zugeführt, um als erwärmtes Kesselspeisewasser den Niederdruckwärmeaustauscher 1 in Richtung des Pfeiles zu verlassen. Der Widerstand des Kondensatkühlers 5 kann an die anfallende Kondensatmenge angepaßt werden, ohne daß Rohrbruchwasser zu berücksichtigen ist. Somit kann der Kondensatkühler 5 für eine bessere Wärmeübertragung bei Verkleinerung der Wärmeaustauschflächen und somit Verbilligung des Kondensatkühlers 5 ausgelegt werden.

Bei der in der F i g. 1 gezeigten Ausführungsform muß der Kondensatkühler 5 so tief angeordnet werden, daß der Auslauf 66'der Kühlerleitung unterhalb des niedrigsten Kondensatpegels NKPWep..

Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß F i g. 1 dadurch, daß der Auslauf 6b'der Kühlerleitung 6 nicht direkt mit dem fallenden Ast 7a der Ablaufschleife 7 verbunden ist, sondern daß die Kühlerleitung 6 mit einer parallel zum fallenden Ast 7a liegenden Anschlußleitung 11 verbunden ist. Der obere Anschluß 11a an der Ablaufschleife 7 liegt oberhalb der Anschlußhöhe des Auslaufes 6i>'und der untere Anschluß Wb an der Ablauf schleife 7 liegt unterhalb des niedrigsten Kondensatpegels NKP'im fallenden Ast 7a. In der Fig.2 sind die vom Kondensat eingenommenen Bereiche schraffiert dargestellt und sind wiederum die Druckdifferenzen Δρ\ bis Api für Ablaufschleife 7, Kondensatkühler 5 bzw. Anschlußleitung 11 dargestellt.

Bei dieser Anordnung ist die höhenmäßige Anordnung des Kondensatkühlers 5 bezüglich der Ablaufschleife 7, insbesondere des niedrigsten Pegels NKPunabhängig von der erforderlichen Länge der Ablaufschleife 7. Bei entsprechender Länge der Anschlußleitung 11 kann der Kondensatkühler 5 auch in nächster Nähe unterhalb des Niederdruckwärmeaustauschers 1 angeordnet werden, so daß für den Einbau oder die Grube zur Aufnahme der Ablaufschleife 7 und der Anschlußleitung 11 ein geringerer Querschnitt gegeben ist oder am unteren Ende der Ablaufschleife 7 kein besonderer Hohlraum zur Aufnahme des Kondensatkühlers 5 ausgebildet werden muß.

Es ist zweckmäßig, im unteren Zweig der Anschluß-

leitung 11 eine einstellbare Drossel 12 anzuordnen, um den Pegel ALP in der Anschlußleitung 11 oberhalb des Auslaufs 6b'der Kühlerleitung 6 einzustellen. Oberhalb des Anschlusses des Auslaufes 6b' an die Anschlußleitung 11 kann noch ein Prüfventil 13 in der Anschlußlejtung 11 angeordnet werden, um die Einstellung des Pegels ALP überprüfen zu können. Der Anschluß von Ablaufschleife 7 und Kühlerleitung 6 braucht nicht unbedingt die in den Fig.! und 2 gezeigte Form einzunehmen. Es kommt nur darauf an, daß der Ablaufschleife 7 eine Einlaufschwelle Tb zugeordnet wird, die oberhalb des Einlasses 6a' liegt. Eine solche Konfiguration wird z. B. durch den Anschluß eines T-Stückes te den Kondensatkühler 5 erreicht, bei dem sich horizontal erstrekkenden T-Balken auf einer Seite Kondensat und Dampf zugeführt wird, so daß das Kondensat über den T-Stamm nach unten ablaufen kann.

Bei den Ausführungsformen gemäß F i g. 1 und 2 ist die Kühlerleitung 6 zwischen Kühleraustritt 5b und dem Auslauf 6b' syphonartig ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, den Leitungsabschnitt 6a seitlich oder von unten an den Kondensatkühler 5 heranzuführen. Es kommt nur darauf an, daß die im Kennzeichen des Anspruches 1 aufgeführten relativen Höhenbedingungen ablaufseitig erfüllt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

30

40

45

55

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Claims (4)

1 2 führt aber zu einer niedrigen Wärmeübergangszahl, so Patentansprüche: daß der Kühler große Wärmeaustauschflächen besitzen muß, wodurch der Kühler erheblich verteuert wird. (Ein

1. Anordnung zum Kühlen eines aus einem dampf- Kühler mit niedrigem Widerstand kann keine unbebeheizten Niederdruckwärmeaustauscher, insbeson- 5 schränkte Rohrbruchwassermenge abführen, da der Widere Niederdruckvorwärmer eines Dampfkraftwer- derstand quadratisch mit der abzuführenden Wasserkes, ablaufenden Kondensats mit einem dem Kon- menge ansteigt)

densatablauf des Wärmeaustauschers nachgeschal- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine teten in einer Kühlerleitung liegenden Kondensat- Anordnung der im Oberbegriff des Anspruches 1 gekühler zur Kühlung des Kondensats und einer dem 10 nannten Art anzugeben, bei der die Auslegung des Küh-Kondensatablauf nachgeschalteten vertikal ange- lers unabhängig von der bei einem Rohrbruch zu erwarordneten Ablaufschleife zur Abführung des gekühl- tenden eindringenden Flüssigkeitsmenge erfolgen kann, ten Kondensats und zur Abführung von eindringen- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dem Wasser im Falle eines Rohrbruches im Nieder- daß ein Abschnitt des fallenden Astes der Ablaufschleife druckwärmeaustauscher, dadurch gekenn- 15 parallel zur Kühlerleitung liegt, daß der Einlauf der zeichnet, daß ein Abschnitt des fallenden Astes Kühlerleitung unterhalb der Einlaufschwelle der Ab-(7 a) der Ablaufschleife (7) parallel zur Kühlerleitung laufschleife liegt und daß die Anschlußhöhenlage des (6) liegt, dail der Einlauf (6a') der Kühlerleitung (6) Auslaufs der Kühlerleitung gleich oder größer ist als die unterhalb der Einlaufschwelle (7 b) der Ablaufschlei- Höhenlage der Oberkante des Kühlers, fe (7) liegt und daß die Anschlußhöhenlage des Aus- 20 Da der Kühler nicht in der Ablaufschleife liegt, sonlaufs (6b') der Kühlerleitung (6) gleich oder größer dem in einer separaten Kühlerleitung angeordnet ist, ist als die Höhenlage der Oberkante (5a) des Kon- muß der Widerstand des Kühlers nicht mehr niedrig densatkühlers(5). gehalten werden, so daß er für übliche Strömungsge-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- sch windigkeiten des Kondensats im Kühler ausgelegt zeichnet, daß der Auslauf (6b') der Kühlerleitung (6) 25 werden kann, insbesondere bei rohrseitiger Führung direkt und unterhalb des niedrigsten Kondensatpe- des Kondensats im Kondensatkühler. Durch die relative gels (NKP) mit dem fallenden Ast (Ja) der Ablauf- höhenmäßige Zuordnung von Einlauf der Kühlerleitung schleife (7) verbunden ist zur Einlaufschwelle der Ablaufschleife wird sicherge-

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- stellt, daß im Normalbetrieb das anfallende Kondensat zeichnet, daß der Auslauf (6b') der Kühlerleitung (6) 30 stets über den Kühler abläuft; weiter ist sichergestellt, mit einer parallel zum fallenden Ast (7a) der Ablauf- daß im Falle eines Rohrbruches im Wärmeaustauscher schleife (7) liegenden Anschlußleitung (11) verbun- nach Ansteigen des Wasserpegel in der Kühlerleitung den ist, deren oberer Anschluß (HaJ an die Ablauf- bis zum Kondensatsammler des Wärmetauschers Wasschleife (7) oberhalb der Anschlußhöhenlage der ser über die Einlaufschwelle in die Ablaufschleife ein-Kühlerleitung (6) an die Anschlußleitung (11) und 35 tritt. Diese führt die zu erwartende große Wassermenge deren unterer Anschluß (Wb) an den fallenden Ast ab, indem sie den Erfordernissen hinsichtlich Differenz-(7a) der Ablaufschleife (7) unterhalb des niedrigsten druck und Massenstrom entsprechend ausgelegt ist Da Kondensatpegels (NKP) im fallenden Ast (7a) der der Kühler im Gegensatz zum Stand der Technik nicht Ablaufschleife (7) liegt mehr in der Ablaufschleife untergebracht ist, ist der Ab-

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 40 laufwiderstand der Ablaufschleife sehr gering. Bei einer zeichnet, daß die Anschlußleitung (11) unterhalb des Ablaufschleife mit einem Durchmesser von 300 mm Auslaufs (6b') der Kühlerleitung (6) eine einstellbare kann bei einer wirksamen Druckdifferenz von 1 mWS Drossel (12) angeordnet ist ein Wasserstrom von 313 kg/sec durchgesetzt werden.

Durch die relativen Höhenlagen der Anschlüsse wird

45 sichergestellt, daß der Kondensatkühler stets von Kondensat überflutet ist, so daß unter keinen Umständen Dampf in den Kühler eintreten kann und so mit Sicher-

Die Erfindung betrifft eine Anordnung der im Ober- heit Kondensationsschläge im Kühler vermieden wer-

begriff des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art den. Ein Ablauf von Kondensat über die Ablaufschleife

Aus Schröder: »Große Dampfkraftwerke«, Springer- so wird vermieden; es ist sichergestellt, daß das Kondensat

Verlag, Berlin-Göttigen, Band 3, Teil A, S. 287—288, ist unter normalen Betriebsbedingungen immer über den

eine solche Anordnung bekannt Bei Einsatz einer Ab- Kondensatkühler geleitet und dem fallenden Ast der

laufschleife kommen besondere Ablaufregler in Fortfall. Ablaufschleife unterhalb des niedrigsten Kondensatpe-

Allerdings kann eine solche Ablaufschleife nur dann ein- gels im Ast zugeführt wird.

gesetzt werden, wenn die Höhenverhältnisse die Unter- 55 Wenn nach der einen bevorzugten Ausführungsform bringung der Schleifenlänge und des Kondensatkühlers der Auslauf der Kühlerleitung direkt mit dem fallenden ermöglichen. Dabei wird der Kondensatkühler an der Ast der Ablaufschleife und unterhalb des niedrigsten tiefstmöglichen Stelle im aufsteigenden Ast der Schleife Kondensatpegels verbunden ist, ist die höhenmäßige selbst angeordnet, damit d:r Kondensatkühler immer Anordnung des Kühlers von der Länge der Schleife abvoll von Wasser durchströmt und geringsten Vibratio- eo hängig, so daß zwar ein wirtschaftlicherer Aufbau des nen infolge etwaiger Ausdampfung ausgesetzt ist, d. h. Kühlers erzielbar ist, dieser aber im wesentlichen noch die Schleife selbst ist die Kühlerleitung. Bei der direkten dem unteren Ende der Schleife zugeordnet ist Einschaltung des Kondensatkühlers in die Ablaufschlei- Es ist daher besonders zweckmäßig, wenn der Ausfe muß der Widerstand des Kondensatkühlers so niedrig lauf der Kühlerleitung mit einer parallel zum fallenden ausgelegt sein, daß er die bei einem Rohrbruch im War- 65 Ast der Ablaufschleife liegenden Anschlußleitung vermeaustauscher zu erwartende Wassermenge abführen bunden ist, deren oberer Anschluß an die Ablaufschleife kann. Ein niedriger Widerstand wird erreicht, wenn die oberhalb der Anschlußhöhenlage der Kühlerleitung an Kondensatgeschwindigkeit im Kühler gering ist. Dies die Anschlußleitung und deren unterer Anschluß an den