DE3414589A1 - Luftgekuehlte kondensationsanlage - Google Patents

Luftgekuehlte kondensationsanlage

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DE3414589A1
DE3414589A1 DE19843414589 DE3414589A DE3414589A1 DE 3414589 A1 DE3414589 A1 DE 3414589A1 DE 19843414589 DE19843414589 DE 19843414589 DE 3414589 A DE3414589 A DE 3414589A DE 3414589 A1 DE3414589 A1 DE 3414589A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28BSTEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
    • F28B1/06Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2280/00Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts
    • F28F2280/10Movable elements, e.g. being pivotable
    • F28F2280/105Movable elements, e.g. being pivotable with hinged connections

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
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Description

  • Luftgekühlte KondensationsanZage
  • Die Erfindung betrifft eine Luftkondensationsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.
  • Kondensationsanlagen dieser Bauart sind meistens in Satteldachform aufgestellt und können sowohl durch Natur luft als auch durch von Ventilatoren bewegte Luft beaufschlagt werden. In der Regel werden die Kühlelemente, insbesondere im Bereich von Kraftwerks- und Großfeuerungsanlagen, zu mehreren hintereinander und nebeneinander in Reihe aufgestellt. Der Dampf wird dabei über eine zentrale Leitung den einzelnen Kühlelementen direkt zugeführt oder über einzelne Rohrstutzen in eine Sammelkammer geführt, von wo sich der Dampf gleichmäßig in die Rippenrohre der Kühlelemente verteilt und dort im Gleichstrom-Verfahren kondensiert.
  • Es ist bekannt, daß dieses Verfahren nur unter relativ idealen Umgebungstemperaturen einwandfrei funktioniert.
  • Um jedoch ein Einfrieren bei Winterbetrieb zu verhindern, wird allgemein kondensatorisch mit überschußdampf gefahren.
  • Der dabei verbleibende Restdampf wird dann anschließend dephlegmatorisch in einem oder mehreren nachgeschalteten Kühlelementen gefahren. Dabei strömt der Restdampf entgegengesetzt zur Fließrichtung des Kondensats. Bei schräg-oder satteldachartig aufgestellten Kühl-Elementen werden diese von unten natur~ oder zwangsbelüftet. Bei senkrecht stehenden Kühlelementen wird die Belüftung horizontal vorgenommen. Der zugeführte Dampf wird von oben den Rippenrohren zugeführt, die in den Kühlelementen in einer Vielzahl neben- und hintereinander fest eingebaut sind. Bei kondensatorisch-dephlegmatorisch arbeitenden Anlagen soll einem Einfrieren dergestalt entgegengewirkt werden, indem zwei Dephlegmatorrohrreihen eine Kondensatorrohrreihe der Kühlluft vorgeschaltet; wird (Offenlegungsschrift DE 2800287 Al) oder im anderen Falle werden die Kühlelemente an den Innen-und Außenflächen mit Abdeckklappen versehen (Patentschrift DE 1962061 C3) oder aber bekannterweise mittels Jalousien.
  • Dabei ist jedoch erforderlich, daß jedem einzelnen Kühlelement eine eigene nach außen hin geschlossene Dampfsammelkammer mit eigener Dampfzuführleitung, die alle Rippenrohre gleichermaßen einheitlich beaufschlagt, sowie eigene Kondensatsammelkammer mit eigener Ablauf-und Verbindungsleitung zur nächsten Kondensatkammer eines direkt daneben und in Reihe geschalteten Kühlelementes zugeordnet ist.
  • Ein weiterer Nachteil ist, wenn allen in Reihe satteldachförmig aufgestellten Kühlelementen nur eine für beide Reihen gemeinsam und über den gesamten Rohrquerschnitt ungeteilt benutzbare Dampfleitung zur Verfügung steht, da für einen Betrieb unter extrem niedrigen Temperaturen zusätzlich an den Innen- und Außenwänden schwenk- und verstellbare Klappen anzubringen sind, die ihrerseits intermittierende Belüftungen erforderlich machen, was wiederum nachteilige Druckschwankungen in der gesamten Kondensationsanlage hervorruft, deren Beseitigung nur durch aufwendige Automation der gesamten Anlage zu verwirklichen ist.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine "Luftgekühlte Kondensationsanlage" zu schaffen, die ohne intermittierende Belüftung und Abdeckung der Innen-und Außenseiten der Kühlelemente ein mögliches Einfrieren der Rippenrohre in den oberen Endlagen der Dephlegmatoren verhindert und auch ohne Dampfverteilerkammer und ohne Kondensatsammelkammer, die mit den Rippenrohren eine geschlossene Einheit bilden, auskommt und darüber hinaus die Vielzahl von Verbindungsleitungen zu den einzelnen Kühlelementen sowie die hohe Anzahl von Querschnittsveränderungen mittels Drosseln jedes einzelnen Dephlegmatorrohres nicht mehr erforderlich sind.
  • Eine weitere Aufgabe ist darin zu sehen, die Fertigung und Montage der einzelnen Kühlelemente sowie der gesamten Anlage zu vereinfachen, um spätere Reparatur-, Wartungs-und Betriebskosten erheblich zu senken.
  • Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die Erfindung ist vor allem deshalb besonders vorteilhaft, weil für einen erforderlich werdenden kondensatorischdephlegmatorisch arbeitenden Betrieb nur noch ein in seinen Längen und Breiten standardisierter Typ als Kühlelement erforderlich ist und nur noch aus zu einem Paket zusammengefügten Rippenrohren besteht, deren Fertigung und Lagerhaltung somit wesentlich vereinfacht wird. Die separaten Dampfzuführ- und Kondensatabführleitungen können mit relativ wenigen Handgriffen am Ort der Anwendung mit den Kühlelementen und den Gelenkstützen verbunden werden.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die einzelnen Kühlelemente, insbesondere wenn sie zu mehreren in Reihe geschaltet sind, nur noch mit je einer mit Steuerklappen versehener Dampfzuführ- und Kondensatabführleitung, welche beide in so viele auf- und zufahrbare Kanäle unterteilt sind, wie Rippenrohrreihen vorhanden sind, auskommen. Das Öffnen und Schließen der einzelnen Kanäle durch die elektrisch schaltbaren Steuerklappen läßt jede gewünschte Beaufschlagung der einzelnen Rippenrohrreihen zu. Beispielsweise kann auch die Querschnittsgröße jedes einzelnen Kanals durch die Steuerklappen mit normalen Mitteln der Technik stufenlos verändert werden. Es ist somit ein Einfrieren der Kühlelemente unter extremen Außentemperaturen nicht mehr möglich, weder bei normalem Betriebsdruck noch bei Betrieb mit überschußdampf, da zum Beispiel lediglich die beiden außen liegenden Rippenrohrreihen kondensatorisch und zwei innen liegende Rippenrohrreihen dephlegmatorisch beaufschlagt werden können.
  • Die Beaufschlagung der einzelnen Kanäle kann zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der Außentemperatur mit bekannten Steuer- und Regelorganen automatisch erfolgen.
  • Demzufolge sind auch speziell für den dephlegmatorischen Betrieb gefertigte Kühlelemente entbehrlich.
  • Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist auch darin zu sehen, daß alle einseitig schräg oder zweiseitig satteldachförmig aufgestellten Kühlelemente an ihren äußeren oder inneren Endlagen mit gelenkigen Abstützvorrichtungen versehen sind, die wesentliche Vereinfachungen für die Planung, für die Konstruktion wie für die Fertigung als auch für die Montage bedeuten, da diese Aufstellungsart wesentliche Fehlerkorrekturen ohne Kostenaufwand ebenso zuläßt wie eine einfache kostengünstige Aufstellung oder Anpassung auf bereits vorhandene Unterkonstruktionen oder bei Erneuerungen oder Erweiterungen bereis vorhandener Anlagen.
  • Weitere Vorteile der gelenkigen Abstützvorrichtungen bestehen darin, daß Materialdehnungen durch Wärmeeinwirkungen :lach allen Richtungen hin ebenso kopierbar sind wie Krafteinwirkungen durch Erdbeben oder sonstige unvorhersehbare Erdbewegungen.
  • Vorteilhaft wirkt sich auch die Teilbarkeit der Kühlelemente dergestalt aus, daß bereits im Planungsstadium eine spätere Kapazitätserweiterung eingeplant werden kann, ohne daß eine zusätzliche Aufstellfläche erforderlich wäre.
  • Hierbei wirkt sich dann der erfindungsgemäße Vorteil der Gelenkabstützungen sowie deren verschiebbarer Lagerklötze aus, da eine Verlängerung oder Verkürzung der Kühlelemente auch die Schräge oder die Dachneigung derselben entsprechend verändert, ohne daß dabei weitere Bauelemente erforderlich wären.
  • Weitere Merkmale der Erfindung bestehen auch darin, daß bei Materialdehnungen und Schräglagenveränderungen der Kühlelemente oder bei Umbauten vorhandener Anlagen mit nur einer Dampfzuführleitung für zwei Kühlelementenreihen die Rohrverbindungen aus raumbeweglichen Gelenkkupplungen bestehen, und darin, daß die Stützfunktion starrer Rohrverbindungen bei nur einer Hauptdampflcitung ersetzbar ist durch diese schwenkbar gelagerten Hohlgelenkstützen, und nach einem anderen Merkmal der Erfindung auch die festen Rohrstutzen zwischen Kondensatsammelkammer und Abführleitung bei Umbauten bestehender Anlagen durch raumbewegliche Rohrkupplungen ersetzbar sind.
  • Abgerundet und vervollständigt wird die Erfindung schließlich noch durch ein letztes Merkmal, das darin besteht, daß bei Veränderung der Dachneigung der Kühlelemente die Giebelwände diese Winkelveränderung kopieren, ohne daß dabei das Mittelteil mit Eingangstür seine feste Position ve-lassen muß.
  • A-n Hand der figuren werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt die Vorderansicht einer "Luftgekühlten Kondensationsanlage" mit dachförmig aufgestellten Kühlelementen und ihren eigenen zum Beispiel aus drei Kanälen bestehenden Dampfzuführ- und Kondensatabführleitungen, teilweise im Schnitt.
  • Fig. 2 zeigt die Vorderansicht von dachförmig aufgestellten Kühleementcn, bei denen je zwei von einer Dampfzuführleitung beaufschlagt werden.
  • Fig. 3 zeigt die Vorderansicht von dachförmig aufgestellten Kühlelementen mit Ventilator und mit um die Dampfzuführleitung gelegten HohlgeRenkstützen.
  • Fig. 4 zeigt die Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Kondensationsanlage.
  • Fig. 5 zeigt ein Kühlelement, teilweise im Schnitt mit geöffneten Kanalinnenwänden, derern öffnungen mittels Deckel verschließbar sind.
  • Fig. 6 zeigt den unteren Teil eines Kühlelementes mit geöffneten drehbaren Kanalinnenwänden.
  • Fig. 7 zeigt eine Hohlkugelgelenkkupplung im Schnitt.
  • Fig. 8 zeigt die Hohlkugelgelenkkupplung nach Fig. 5 in veränderter Form.
  • Fig. 9 zeigt eine Giebelwand für die in Fig. 1 dargestellte Kondensationsanlage.
  • Zur Kondensierung von Dampf bei normalen wie extremen Außentemperaturen wird die Dampfzuführung dergestalt vorgenommen, daß jede Kühlelementenreihe l,la für sich eine eigene, in mehrere Kanäle 2b,2c,2d unterteilte Dampfzuführleitung 2,2a besitzt, wie aus Fig. 1 und 4 ersichtlich.
  • Dabei liegt jeder Kanal 2b,2c,2d nach Fig. 1 und 4 jeweils genau über einer Rippenrohrreihe 3,3a,3b, von denen in Fig. 1 nur die Mittellinien dargestellt sind und der so lang ist, wie Kühlelemente l,la hintereinander angeordnet sind.
  • Die an den Kanalanfängen angeordneten, elektrisch steuerbaren Klappen 22 bis 22g nach Fig. 4 regulieren den Dampfeintritt, was zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der Außentemperatur geschieht. Muß beispielsweise mit überschußdampf bei vier Kanälen 2e,2f,2g,2h und vier Rippenrohrreihen 3,3a,3b,3c nach Fig. 5 und 6 gefahren werden, dann können beispielsweise die Rippenrohrreihen 3 und 3c in Pfeilrichtung kondensatorisch und die Reihen 2f und 2 g dephlegmatorisch in Pfeilrichtung beaufschlagt werden. Dabei sind die Klappen 22d22g und die Kanäle 2e,2h geöffnet und die Klappen 22e,22f sowie die Kanäle 2f,2g geschlossen.
  • Die kondensatorisch-dephlegmatorisch arbeitenden Kühlelemente können beispielsweise nach Fig. 4 als letzte in der Reihe angeordnet werden.
  • Nach Fig. 5 wird der Restdampf über die Kanäle 4f,4g der Kondensatabführleitung 4a gefahren, wobei dann die Klappen 23d bis 23g geschlossen sind. Damit der Restdampf in die Kanäle 4f und 4g gelangen kann, werden die Deckel 23k mittels einer Welle 23i und zumBeispiel Elektromagnet verfahren und dadurch die Öffnungen ?3i. frei.
  • Wie aus Fig. 6 ersichtlich, können auch, einem anderen Ausführungsbeispiel zufolge, die Kanäle 2e,2f,2g,2h sowie 4e,4f,4g,4h nach Fig. 5 über die gesamten Längenoder einzelne Abschnitte unterteilt sein, die dann entsprechend mittels bekannter Antriebsorgane stufenlos geöffnet oder geschlossen werden können, wodurch dann unter Berücksichtigung aller äußeren und inneren Vorgänge der gesamten Kondensationsanlage eine optimale Wirtschaftlichkeit erreichbar ist, die noch dadurch erhöht wird, daß jederzeit eine Kapazitätsanpassung möglich ist.
  • Durch eine vollständige überwachung aller Abläufe und der stufenlosen Steuerbarkeit aller beweglichen Teile, ist eine vollautomatisch computergesteuerte Gesamtanlage möglich geworden.
  • - Leerseite -

Claims (11)

  1. Patentansprüche: G Luftkondensationsanlage zur Kondensierung von Dampf durch Kühlluft mittels vertikal oder horizontal und/oder schräg in Dampfströmungsrichtung hintereinander und in ihren Befestigungspunkten gelenkig angeordneten Kühlelementen, wobei jede Kühlelementenreihe eine eigene in mehrere verschließbare Kanäle aufgeteilte Dampfzuführungs- und Kondensatabführungsleitung besitzt, bei denen die Anzahl der Kanäle der nebeneinander liegenden Rippenrohrreihen entspricht, wodurch die Kühlelemente wechselseitig und/oder gruppenweise kondensatorisch und/oder dephlegmatorisch beaufschlagt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kühlelemente (l,la) mit Dampfzuführungsleitungen (2,2a) und mit Kondensatabführungsleitungen (4,4a) und jede Leitung in so viele, zum Beispiel rechteckige Kanäle (2b,2c, 2d,4b,4c,4d) parallel zur Dampf-beziehungsweise Kondensat-Strömungsrichtung unterteilt sind wie Rippenrohrreihen (3,3a,3b) quer zur Strömungsrichtung vorhanden sind und daß ferner diese Leitungen quer zur Strömungsrichtung in mindestens zwei Abschnitte (2,2a,4,4a) teilbar sowie mit Klappen (22,22a,22b,22c,22d,22e,22f,22g) und (23,23a,23b,23c,23d, 23e,23f,23g) versehen sind und daß die Kanalinnenwände mittels bekannter Verstellmechanismen einzeln stufenlos verschiebbar sind und/oder in beliebiger Länge und Höhe verschließbare öffnungen besitzen sowie alle Kühlelemente (1,pa) mit Gelenkstützen (5,6,6a,15,15a) untereinander verbunden und teilweise auf Lagerklötzen (7,7a,7b) gelenkig abstützbar und die Kühlelemente (I,la) in beliebige Abschnitte (lb,lc,ld) teilbar sind.
  2. 2 . Anlage nach Anspruch t l, d a cl u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Gelenkstütze (5) aus mindestens drei Gelenken besteht und mittels einer Gewindestange (loa) mit Links- und Rechtsgewinde die Winkel OC , 5 , ob' und ß' veränderbar sind.
  3. 3. Anlage nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Gewindestange (lo) über Antrieb (11) synchron mit der Gewindestange (loa) verstellbar ist.
  4. Anlage nach Anspruch 2 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Lagerklotz (7) als Festpunkt auf einer Bühne (9) befestigt ist und der Lagerklotz (7a) in Pfeilrichtung (7b) auf der Unterlage (8) und/oder gemeinsam mit der Unterlage (8) in Pfeilrichtung (8a) auf der Bühne (9) verschiebbar ist.
  5. 5. Anlage nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Kühlelemente (1,pa) einzeln mittels Gelenkstützen (15,15a) an der Innen- und/oder Außenseite eines jeden Kühlelementes abstützbar sind und der £agerklotz (7a) aus zwei Teilen besteht und mittels eines links-und rechtsgängigen Gewindebolzens verstellbar ist.
  6. 6. Anlage nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n c t, daß die Dampfzuführungsleitungen (2,2a) mittels Hohlkugel-Gelenkkupplungen (21 und/oder 21a) mit der Hauptdampfleitung (14) verbunden und ebenso die Kondensatabführleitungen (4,4a) an den Austrittstutzen (4e) durch Kupplungen (21 und/oder 21a) mit der Anschlußleitung verbunde sind.
  7. 7. Anlage nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Dampfzuführleitungen (2,2a) durch eine für sich bekannte einzelne Leitung (14a) und die Stutzen(13,13a) als Verbindungsrohr zwischen der Leitung (14a) und den Dampfsammelkammern (12,12a) ersetzbar sind durch die Hohlkugel-Gelenkkupplungen (21 und/oder 21a) sowie die Gelenkstützen (6) durch die Hohl-Gelenkstützen (18), die um die Leitung 14a) schwenkbar lagern, ersetzbar sind.
  8. 8. Anlage nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Stutzen (16,16a) als Verbindungsrohre zwischen Kondensatsammelkammern (12b,12c) und den Kkondensatabführleitungen (17,17a) ersetzbar sind durch zum Beispiel die Hohlkugel-Gelenkkupplungen (21 und/oder 21a).
  9. 9. Anlage nach Anspruch 6,7 und 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Hohlkugel-Gelenkkupplung (21) im Raumwinkel γ schwenkbar ist und daß die Abdichtung (26,27) durch Zusammendruck der Flansche (25,29) mittels Schrauben (28) auf die Kugeloberfläche (24) erreichbar ist und daß der Flansch (25) mit einem Hohlkugelabschnitt (25a) und ebenso der Flansch (29) mit einem Hohlkugelabschnitt (29a) fest verbunden ist.
  10. lo. Anlage nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß bei der Hohlkugel-Gelenkkupplung (21a) der Schwenkbereich des Raumwinkels t7a wesentlich vergrößert wird durch das Einsetzen eines Hohlkugelabschnlttes (32), bestehend aus zwei Teilen, deren Trennlinic (32Z) durch den Kugelmittclpunkt vcrl äu£L , tiiid d(r zwischen der Innenfläche der Hohlkugel (29) und der Außenfläche der Hohlkugel (24) einsetzbar ist, und die Abdichtung ergänzt wird durch eine Abdichtung (34), die mittels Spannring (33), der mit Schrauben in der Stirnfläche (32b) befestigt wird, eingedrückt wird.
  11. 11. Anlage nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zum Beispiel mittels bekannten Ventilatoren (19,20) oder durch Naturbelüftung erfolgende Kühlung voll erhalten bleibt durch weitgehende Schließung der Giebelöffnung mittels einer dreieckförmigen Wand (35), die aus beispielsweise drei Teilen (35a,35b,35c) besteht und daß der mittlere Teil (35a) auf der Bühne (9) befestigt ist, und die beiden Außenteile (35b,35c) an den Kühlelementen (1,pa) befestigt sind und ferner die Veränderung der Winkel Z und /3 durch beispielsweise Nut und Feder (35d,35e) ausgleichbar ist.
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