DE3325054A1

DE3325054A1 - Zwangsbelueftete kondensationsanlage

Info

Publication number: DE3325054A1
Application number: DE19833325054
Authority: DE
Inventors: Franz Josef Dipl.-Ing. Hintzen; Richard Dipl.-Ing. 4030 Ratingen Leitz; Burghard Dipl.-Ing. Trage
Original assignee: Balcke Duerr AG
Current assignee: Balcke Duerr AG
Priority date: 1983-07-12
Filing date: 1983-07-12
Publication date: 1985-01-24
Also published as: US4550570A; MX160245A; AU3035584A; US4580401A; AU568371B2; ZA845318B; AU568370B2; ZA845317B; MX160246A; DE3325054C2; AU3032484A

Description

Unser Zeichen: 24 304 Düsseldorf,don 8.7.1983

Balcke-Dürr AG, Hornberger Str. 2, 4030 Ratingen 1 Zwangsbelüftete Kondcnsationsanlagc

Die Erfindung betrifft eine zwangsbelüftete Kondensationsanlage mit einer Mehrzahl von dachförmigen Wärmeaustauschelementen aus Rippenrohren, denen der zu kondensierende Dampf durch eine den First der Elemente bildende Dampfverteilleitung und die Kühlluft durch Li'jfter zugeführt wird,wobei die unmittelbar neben einem Turbinenhaus befindlichen Wärmeaustauschelemente nebeneinander oder hintereinander und mit parallel zueinander ausgerichteten Firsten angeordnet sind.

In der jüngeren Vergangenheit ist ein Trend zu immer größeren Kraftwerksleistungon mit Direktkondensationsanlagen erkennbar. Hierbei wird Turbinenabdampf über groOvolumige Leitungen direkt in zwangsbelüftete Wärmeaustauschelemente aus Rippenrohren geführt und dort kondensiert. Die Förderung der Kühlluft erfolgt durch Lüfter, die üblicherweise auf der Frischluftseite unterhalb der Wärmeauotouschelemente angeordnet sind. Zur Vermeidung langer Wege, die ein Absinken der Kondensationstemperatur und damit eine Verschlechterung des Kondensationswirkungsgrades zur Folge haben, werden die Wärmeaustauschelemente unmittelbar neben dem Turbinenhaus angeordnet.

Es sind Kondensationsanlagon bekannt, bei denen zur Verringcrungües Platzbedarfs die Wärmeauatauochclomente dachförmig angeordnet sind,wobei der First dieser dachförmigen

L-JF=JF=I

Wärmeaustauschclemente durch die Dampfverteilleitung gebildet wird. Da aus thermo-hydraulischen Gründen die Länge eines Uärmeaustnuschclemcnts begrenzt ist, werden die dachförmigen Austauschelemente vorzugsweise parallel zur Front des Turbinenhauses ausgerichtet, so daß trotz der begrenzten Länge der Wärmeaustauschelemente die gesamte Kondensationsanlage beliebig tief gebaut werden kann.

Insbesondere wenn aus Platzgründen mehrere Kraftwerksblöcke nebeneinander aufgereiht sind, ergeben sich für die innenliegenden Wärmeaustauschelemente der Kondensationsanlage luftseitig ungünstige Zuströmverhältnisse. Infolge des Turbinengebäudes sowie der benachbarten Wärmeaustauschelemente sind praktisch drei von vier Seiten der Wärmeaustauschelemente als Zuströmquerschnitt für die Kühlluft versperrt. Auf der freibleibenden Seite ist die Luftgeschwindigkeit deshalb sehr hoch, da über diesen Querschnitt alle Lüfter mit Frischluft versorgt werden müssen.

Aus Untersuchungen ist bekannt, daG die Rezirkulation von Warmluft, d.h. von Kühlluft, die durch Wärmeaufnahme beim Durchströmen der Wärmeaustauschelemente erwärmt worden ist, mit zunehmender Geschwindigkeit der den Lüftern zugeführten Frischluft ebenfalls zunimmt. Die Lüfter saugen in diesen Fall ein Luftgemisch an, das eine höhere Temperatur als die Luft der Umgebung aufweist. Die unmittelbare Folge ist ein Absinken der Kühlleistung und damit eine Verringerung des Kondensationswirkungsgrades. Insbesondere beim Auftreten von Seitenwind mit entgegengesetzt zur Zuströmrichtung der Kühlluft verlaufender Windrichtung steigt die Rezirkulationsrate der Abluft, weil der Seitenwind die aus den Wärmeaustauschelementen austretende Warmluft in Richtung auf die zuströmende Frischluft umlenkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zwangsbelüftett

Kondensationsanlage der voranstehend beschriebenen Art zu schaffen, bei der die Rezirkulation von warmer Abluft auch bei ungünstigen Windverhältnissen erheblich verringert wird, ohne daß hierfür aufwendige Windleitvorrichtungen oder Luftleiteinrichtungen installiert werden müssen.

Di^jLösung dieser Aufgabenstellung ist dadurch gekennzeichnet, daß das am weitesten vom Turbinenhaus entfernte Wärmeaustauschelement höher als die dazwischen liegenden Wärmeaustauschelemente ausgebildet ist.

Mit diesem Vorschlag der Erfindung wird erreicht, daß vom Turbinenhaus her die nebeneinander liegenden Wärmeaustausch-

elemente überstreichender Seitenwind durch das am weitesten vom Turbinenhaus entfernte Wärmeaustauschelement nach oben abn; lenkt wird, weil dieses letzte Wärmeaustauschelement höher als die dazwischen liegenden Wärmeaustauschelemente ist, wobei die aus diesem letzten Wärmeaustauschelement austretende Abluft die auf den Seitenwind ausgeübte Ablenkwirkung unterstützt. Der erfindungsgemäße Vorschlag verringert somit die Rezirkulationsanfälligkeit der zwangsbelüfteten Kondensationsanlage, womit gleichzeitig die Kraftwerksnettoleistung erhöht wird.

Bei einer bevorzugten Ausbildung gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das am weitesten vom Turbinenhaus entfernte Wärmeaustauschelement durch die Verwendung von saugend wirkenden, auf der Oberseite des Wärmeaustauscheiements angeordneten Lüftern gegenüber den dazwischen liegenden, mit drückend wirkenden, auf der Unterseite angeordneten Lüftern versehenen Wärmeaustauschelementcn überhöht.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung wird infolge der größeren Bauhöhe der am weitesten vom Turbinonhaun entfernten Wärmeaustauschelemcntc ein frühzeitiges Umlenken der aus-

tretendon Warmluft, insbesondere aufgrund von Seitenwind, in Richtung auf die nngesnugte Frischluft verhindert.Dieser Effekt wird dadurch verstärkt, daß die Geschwindigkeit der Abluft, die aus den auf der Oberseite der Wärmeaustauschelenente angeordneten, saugend wirkenden Lüftern austritt, aufgrund des geringeren Strömungsquerschnitts der Lüfter erheblich größer ist als die Austrittsgeschwindigkeit der Abluft aus den anderen Wärmeaustauschelementen mit drückenden Lüftern. En ergibt sich der Effekt eines "Torluftschleiers", der selbst bei ungünstigem Seitenwind eine frühzeitige Vermischung zwischen Abluft und Frischluft verhindert und somit die Rezirkulationsrate entscheidend vermindert.

Bei einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der Erfindung ist das am weitesten vom Turbinenhaus entfernte Wärmeaustausch element auf höheren Stützen als die dazwischen liegenden Wärmeaustouschelemente angeordnet. Hierdurch ist es möglich, die Eintrittsgeschwindigkoit der Frischluft so weit herabzusetzen, daß einerseits die Zuströmverluste der Fristluft verringert werden, was sich günstig auf den Kühlleistungsbedarf der Lüfter auswirkt, und andererseits die Gefahr einer Rezirkulation erheblich herabgesetzt wird. Beim Auftreten von Seitenwind aus der ungünstigen Richtung des Turbinenhauses wird dieser aufgrund der höheren Anordnung des letzten Wärmeaustauschelements in eine schräg nach oben gerichtete Richtung abgelenkt, so daß nicht mehr der volle dynamische Anteil des Seitenwindes zur Erzeugung von Rezirkulation zur Verfügung steht, wodurch die Rezirkulationsrate weiterhin absinkt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Wärmeaustauschclemente einzeln oder in Gruppen aus mehreren nebeneinander liegenden Wärmeaustauschelementen auf unterschiedlich hohen Stützen angeordnet sein, deren Höhe mit der

Entfernung vom Turbinenhaus stufenweise zunimmt. Diese Anordnung verbessert die Ablenkwirkung auf den Seitenwind und schafft günstigere Verhältnisse für die Zufuhr der Kühlluft zur Unterseite der Wärmeaustauschelemente, insbesondere wenn nicht nur eine Mehrzahl von Wärmeaustauschelementen parallel nebeneinander, d.h. mit zunehmendem Abstand vom Turbinenhaus angeordnet sind, sondern auch eine Mehrzahl von hintereinander liegenden Wärmeaustauschelementen, wie dies insbesondere beim Vorhandensein mehrerer Kraftwerksblöeke der Fall ist.

Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, den durch die unterschiedliche Höhe der Stützen unterschiedlich grossen Zuströmquerschnitt der Kühlluft in den senkrechten Ebenen zwischen den einzelnen Wärmeaustauschelementen auf den jeweiligen Luftbedarf der Lüfter abzustimmen, so daß auch die Verhältnisse auf der Ansaugseite der zwangsbelüfteten Kondensationsanlage optimiert werden.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kondensationsanlage dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine zwangsbelüftete Kondensationsanlage für mehrere nebeneinander stehende Kraftwerkblöcke,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform

der in Fig.*! dargestellten Kondensationsanlage und

Fig. 3 eine der Fig.^ entsprechende Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform.

Beim Ausführungsbeispiei handelt es sich um eine zwangsbelüftete Kondensationsanlage für insgesamt sechs Kraftwerksblöcke, deren Turbinenhäuser T, bis T, unmittelbar nebeneinander stehen. Jedem Turbinenhaus T₁ bis T, sind

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CD LHJ F=R

jewcils sechs Uärmeaustauschelementc E, bis E- zugeordnet, die sich unmittelbar an die Rückseite des jeweiligen Turbinenhauses T₁ bis Λ, anschließen.
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Wie insbesondere die Seitenansichten in den Fig.2 bis 3 erkennen lassen, ist jedes Wärmeaustauschelement E dachförmig aus Rippenrohren gebildet, wobei eine Dampfverteilleitung V den First des jeweiligen Wärmeaustauschelementes E bildet. Sämtliche Firste der zu einem Turbinenhaus T gehörenden Wärmeaustauschelemente E liegen parallel zueinander sowie parallel zur Frontseite des Turbinenhaus T. Über eine Hauptleitung H stehen die zu einem Turbinenhaus T gehörenden Wärmeaustauschelemente E mit der auf der Zeichnung nicht dargestellten Turbine in Verbindung.

Bei der Ausführungsform nach Fig.2 sind die am weitesten vom jeweiligen Turbinenhaus T entfernten Wärmeaustauschelement E, dadurch höher als die dazwischen liegenden Wärmeaustauschelemente E, bis Er ausgebildet, daß sie mit saugenden

Lüftern L auf der Oberseite ausgestattet sind, wogegen s

die dazwischen liegenden Wärmeaustauschelemente E, bis E₁. an ihrer Unterseite mit drückenden Lüftern L , versehen sind.

Hierdurch wird der aus der Richtung des Turbinenhauses T kommende Seitenwind W, der in der Draufsicht gemäß Fig.l aus der Richtung N kommt, nach oben abgelenkt, so daß die aus dem letzten Wärmeaustauschelement E, austretende, besonders rezirkulationsanfällige Warmluft erst in größerer Höhe in Richtung des Seitenwindes W abgelenkt wird. Die der Unterseite der Wärmeaustauschelemente E zugeführte Frischluft F wird somit nicht mit warmer Abluft aus den Wärmeaustauschelementen E vermischt.

Da die Geschwindigkeit der Abluft aus den saugend wirkenden Lüftern L₀ der Wärmeaustaunchelemente E, aufgrund des ge-

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ringeren Strömungsquerschnitts dieser saugend wirkenden Lüfter L erheblich größer ist als die Abluft der druckend wirkenden Lüfter L .,und zwar etwa um den Faktor 3, wird von de Lüftern L der letzten Wärmeaustauschelemente E,, eine Art

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Torluftschleier gebildet, der eine Rezirkulation der Abluft verhindert und dem Seitenwind W als zusätzliches Hindernis zu der Überhöhung der Wärmeaustauschelemente E, eine Ablenkwirkung erteilt.

Bei der zweiten Ausführungsform nach Fig.3 sind die Wärmeaustauschelemente E, bis E. paarweise auf Stützen S unterschiedlicher, mit dem Abstand vom Turbinenhaus T zunehmender Länge angeordnet. Hierdurch wird die Eintrittsgeschwindigkeit der Frischluft F herabgesetzt, wodurch die Gefahr einer Rezirkulation herabgesetzt wird, ferner werden die Zuströmverluste der Fristluft F verringert, was sich günstig auf den Kühlleistungsbedarf der Lüfter L. auswirkt. Beim Auftreten von Seitenwind W aus der ungünstigen Richtung des Turbinenhauses T wird dieser aufgrund der schrägen Anordnung der in Windrichtung hintereinander liegenden Wärmeaustauschelemente E, bis E^. in eine schräg nach oben gerichtete Richtung abgelenkt, so daß nicht mehr der volle dynamische Anteil des Windes zur Erzeugung von Rezirkulation zur Verfügung steht. Der durch die unterschiedliche Höhe der Stützen S unterschiedlich große Zuströmquerschnitt der Frischluft F in den einzelnen senkrechten Ebenen zwischen den einzelnen Wärmeaustauschelementen E, bis E, kann hierbei auf den jeweiligen Luftbedarf der Lüfter L^ abgestimmt werden.

Selbstverständlich ist es möglich, auch bei der Ausführungsform nach Fig.3 die letzten Wärmeaustauschelemente E^ mit saugend wirkenden Lüftern L_c auszustatten, so daß sich eine Kombination beider Ausführungsformen ergibt.

Bezugszeichenliste:

E	l'Järmeaustauschelement
F	Frischluft
H	Hauptleitung
^Ls	Lüfter,saugend
^Ld	Lüfter,drückend
S	Stütze
T	Turbinenhaus
V	Dampfverteilleitung
W	Seitenwind

Leerseite -

Claims

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Patentansprüche:

Ziiiangsbelüftete Kondensationnanlage mit einer Mehrzahl von dachförmigen Wärmeaustausche]ementen aus Rippenrohren, denen der zu kondensierende Dampf durch eine den First der Elemente bildende Dampfverteilleitung und die Kühlluft durch Lüfter zugeführt wird, wobei die unmittelbar neben einem Turbinenhaus befindlichen Wärmeaustauschelemente nebeneinander oder hintereinander und mit parallel zueinander ausgerichteten Firsten angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß das am weitesten vom Turbinenhaus (T₁ bisT,) entfernte

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Wärmeaustauschelement (E^.) holier als die dazwischen liegenden Wärmeaustauschelemente (E^ bis E_r)ausgebildet ist.
2. Kondensationsanlage nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das am weitesten vom Turbinenhaus (T, bis Jf.) entfernte Wärmeaustausche] ernent (E,) durch die Ver-Wendung von saugend wirkenden, nuf der Oberseite des Wärmeaustauschelements (E.) angeordneten Lüftern (L )

gegenüber den dazwischen liegenden,mit drückend wirkenden, auf der Unterseite angeordneten Lüftern (L .) versehenen Wärmeaustauschelementen (E, bis E_r) überhöht ist.
3. Kondensationsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das am weitesten vom Turbinenhaus (T, bis Jf.) entfernte Wärmoaustnuschelement (E^) auf höheren Stützen (S) als die dazwischen liegenden Wärmeaustauschelemente (E, bis E₅) angeordnet ist.
4. Kondensationsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,daß die Wärmeaustauschelemente(E₁ bis E.)

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einzeln oder in Gruppen aus mehreren nebeneinander liegenden Wärmeaustauochelementcn auf unterschiedlich

LLUF=RF=R

hohen Stützen (S) angeordnet sind, deren Höhe mit der Entfernung vom Turbinnnhnus (T, bis T,) stufenweise

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zunimmt.

Kondensationsnnlnge nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dnG dor durch die unterschiedliche Höhe der Stützen (S) unterschiedlich große Zuströmquerschnitt der Frischluft (F) in den senkrechten Ebenen zwischen den einzelnen Wärmeaustauschelementen (E, bis E.) auf den jeweiligen Luftbedarf der Lüfter

(L .) nbnostimmt ist.
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