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Zwangsbelüftete Kondensationsanlage
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Die Erfindung betrifft eine zwangsbelüftete Kondensationsanlage mit
einer Mehrzahl von Wärmeaustauschelementen, vorzugsweise-dachförmigen Wärmeaustauschelementen
mit einer den First der Elemente bildenden Dampfverteilleitung, denen die Kühlluft
durch LUfter zugeführt wird, wobei die unmittelbar neben einem Turbinenhaus befindlichen
Wärmeaustauschelemente parallel zueinander ausgerichtet sind.
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In der Jüngeren Vergangenheit ist ein-Trend zu immer größeren Kraftwerksleistungen
mit Direktkondensationsanlagen erkennber.
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Hierbei wird Turbinenabdampf über großvolumige Leitungen direkt in
zwangsbelüftete Wärmeaustauschelemente geführt und dort kondensiert. Die Förderung
der Kühlluft erfolgt durch Lüfter, die üblicherweise auf der Frischluftseite unterhalb
der WSrmeaustauschelemente angeordnet sind. Zur Vermeidung langer Wege, die ein
Absinken der Kondensationstemperatur und damit eine Verschlechterung des Kondensationswirkungsgrades
zur Folge haben, werden die Wärmeaustauchelemente unmittelbar neben dem Turhinenhaus
angeordnet.
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Es sind Kondensationsanlagen bekannt, ei denen zur Verringerung des
Platzbedarfs die WErmeausteuschelemente dachförmig angeordnet sind, wobei der First
dieser dachförmigen Wärmeaustauschelemente
durch die Dampfverteilleitung
gebildet wird.
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Da aus thermo-hydraulisehen Gründen die Länge eines Wärmeaustauschelements
begrenzt Ast, werden die dachförmigen Austausch elemente vorzugsweise parallel zur
Front des Turbinenhauses ausgerichtet, so daß trotz der begrenzten Länge der Wärmeaustauschelemente
die gesat-e K-ondensationsanlagelbeliebig tief gebaut werden kann.
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Insbesondere wenn aus Platzgründen mehrere Kraftwerksblöcke nebeneinander
angeordnet sind, ergeben sich für die innen liegenden Wärmeaustauschelemente der
Kondensationsanlage luftseitig ungünstige Zustrdmverhältnisse-. infolge des Turbinengebäudes
sowie der benachbarten Wärmeaustauschelemente sind praktisch drei von vier Seiten
der Wärmeaustauschelemente als Zuströmquerschnitt für die Kühlluft versperrt. Auf
de-.r.frei bleibenden Seite ist die Luftgeschwindigkeit deshalb sehr hoch, da über
diesen Querschnitt alle Lüfter mit Frischluft versorgt.
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werden müssen.
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Aus Untersuchungen ist bekannt, daß 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 diesem Fall ein Luftgemisch an,
ads eine höhere Temperatur als die Luft der Umgebung aufweist. Die unmittelbare
Folge ist ein Absinken der Kühlleistung und damit eine Verrinegerung des Kondensationswirkungsgrades..
Insbesondere beim Auftreten ton Seitenwind mit entgegengesetzt zur Zuströmrichtung
der Kühlluft verlaufender Windrichtung steigt die Rezirkulationsrate der Luft, weil
der Seitenwind die aus den rmeaustauschelementen austretende Warmluft in Richtung
auf die zuströmende Frischluft umlenkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zwangsbelüftete
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 instelliert
werdenimdssen, Die Lösung dieser Aufgabenstellung-durch die Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dab mindestens an dem parallel zum Turbinenhaus verlaufenden Rand
der Kondensationsanlage ein konzentrierter Luftstrahl in der Art einer aerodynamischen
Wand ausgeblasen wird, dessen Strömungsgeschwindigkeit höher als die Austrittsgeschwindigkeit
der Kühlluft aus den in der Mitte angeordneten Wdrmeaustauschelementen ist.
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Mit dem; erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß die aus den
Wärmeaustauschelementen nach oben austretende, durch die Kondensation des Dampfes
erwärmte Abluft auch am Rand der Kondensati;onsanlage im wesentllchen nach oben
abströmt und-in höhere tuftschichten gelangt. Der eine Art aerodynamische Wand bildende
konzentrierte Luftstrahl am Rand der Kondensationsanlge führt auch in diesem Bereich
der Anlage die warme Abluft nach oben und verhindert hierdurch, daß Teilmengen der
erwSrmten Luft vom Sog der Frischluft erfaßt und rezirkulierend den Wärmeaustauschelementen
zugefGhrt werden. Die im konzentrierten Luftstrahl enthaltene kinetische Energie
bewirkt auch eine Umlenkung der warmen Abluft nach oben, wenn Wind aus ungünstigen
Richtungen, insbesondete vom Turbinenhaus kommend, die warme Abluft in Richtung
auf die Ansaugöffnung der Kondensationsanlage treibt. Trifft in einem solchen Fall
die Windströmung auf den konzentrierten Luftstrahl auf, wird dieser zwar infolge
des Windstaudruckes abgelenkt; gleichzeitig erfolgt jedoch eine Umlenkung der Windströmung
nach oben, so daß auch bei ungünstigen Witterungsverhältnissen die erwärmte Abluft
in höhere Luftschichten gelangt und sich ausreichendweit
vom Sog
der Einlauföffnung entfernt, so daß eine wirkungsvolle Verminderungder Rezirkulation
erreicht -wird.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der konzentrier te
Luftstrahl durch stärkere und/oder zusätzliche Lüfter in den am Rand der Kondensationsanlage
angeordneten Wdsmeaustauschelementen erzeugt werden. Obwohl es in vielen Fällen
ausreicht, nur an dem parallel zum Turbinenhaus verlaufenden Rand der Kondensationsanlage
einen konzentrierten tuttstrabl auszublasen, kann eine verbesserte Wirkung dadurch
erreicht werden, daß auch an den Seitenrändern eine aerodynamische Wand aus konzentrierten
Luftstrahlen errichtet wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der konzentrierte
Luftstrahl durch die Verwendung von tugend wirkenden, auf der Oberseite der Wärmeaustauschelernnte
angeordneten Lüftern erzeugt, wogegen die in der Mitte der Kondensationsanlage angeordneten
Wärmeaustauschelemente mit drückend wirkenden, an der Unterseite angeordneten LUftern
versehen sind. Diese erfindungsgemäße Ausbildung reicht in vielen Fällen aus, die
zu einer Verringerung des Wirkungsgrades führende Rezirkulation auf ein unschädliches
Maß herabzusetzen.
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Erfindungsgemäß kann der konzentrierte Luft strahl am Rand der Kondensationsanlage
auch durch Zusatzluft erzeugt werden.
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Hierzu können zusätzlich zu den Lüftern der am Rand liegenden Wärmeaustauschelemente
angeordnete Gebläse oder separate Luftleitungen verwendet werden, welche Zusatzluft
an den Rand der Kondensationsanlage führen. Im letztgenannten Fall ist es möglich,
ein zentrales großes Gebläse vorzusehen, welches Zusatzluft zur Erzeugung der aerodynamischen
Wand liefert.
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Ein konzentrierter Luftstrahl am Rand der Kondensationsanlage -kann
auch durch die Verwendung von Düsen erzeugt werden,
welche die Geschwindigkeit
der Kühlluft am Rand der Kondensationsanlage erhöhen und auf diese Weise zu einer
Art aerodynamischer Wand führen. Obwohl ein solcher Effekt auch bei der Verwendung
jeweils einer Düse pro Lüfter erzielt wird, ergibt sich eine verbesserte Wirkung,
wenn eine Schlitzdflse eingesetzt wird, die sich mindestens über eine Teillänge
des jeweiligen Randes der Kondensationsanlage erstreckt unhd aus der eine Art ebener.Luftstrshl
mit hoher Geschwindigkeit austritt.
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Während es in den meisten Fällen ausreicht, die Luftaustrit-tsöffnung
der Düsen senkrecht auszurichten, wird mit der Erfindung schließlich vorgeschlagen,
die Luftaustrittsrichtung der Düsen unter einem entgegengesetzt zur Hauptwindrichtung
geneigten winkel auszurichten. Hierdurch ist es m5glich, den örtlichen Gegebenheiten
auf besonders wirkungsvolle Weise Rechnung zu tragen.
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Auf der Zeichnung sind mehrere 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 AusfUhrungsform der fn Fig. 1 dargestellten
Kondensationsanlage, Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Seitenansicht einer zweiten
AusfUhrungsform, Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsmöglichkeit
fOr die Ausbildung von Düsengehäusen,
Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende
Darstellung für eine zweite Aus(ihrungsmögli.chkeit der Dosen in Form einer Schlitzdüse,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform, Fig. 7 eine
perspektivische Darstellung einer kompletten Kondensationsanlage mit an allen frei-an.
fldndern angeordneten Schlitzdüsen und Fig. 8 eine Seitenansicht einer abgewandelten
Ausführungsform.
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Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt
es sich um eine zwangsbelüftete Kondensationsanlaae für insgesamt sechs Kraftwerksblöcke,
deren Turbinenhäuser T.1 bis T6 unmittelbar nebeneinander stehen. Jedem Turbinenhaus
T1 bis T6 sind jeweils sechs Wärmeaustauschelemente E1 bis E@ zugeordnet, die sich
unmittelbar- an die Rückseite des jeweiligen Turbinenhauses T1 bis T6 anschließen.
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Wie insbesondere die Seitenansicht in Fig. 2 erkennen läßt, ist jedes
Wärmeaustauschelement E dachförmig aus Rippenrohren gebildet, wobei eine Dampfverteilleitung
V den First des Je weiligen Wärmeaustauschelements E bildet. Sämtliche Firste der
zu einem Turbinenhaus T gehörenden Wä.rme-austauschelemente E liegen parallel zueinander
sowie parallel zur Frontseite des Turbinenhauses t. 0ber eine Hauptleitung H stehen
die zu einen Turbinenhaus T gehörenden Wärmeaustauschelemente E mit der auf der
Zeichnung nicht dargestellten Turbine in Verbindung.
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Bei der. ersten Ausführungsform nach Fig. 2 sind die am weitesten
vom jeweiligen Turbinenhaus T entfernten Wärmeaustauschelemente E6 mit saugenden
Lüftern Ls auf der Oberseite ausgestattet, wogegen die dazwischen liegenden Wärmeaustauschelemente
Ei bis E5 an ihrer Unterseite mit drückenden Lüftern L d versehen sind. Hierdurch
wird am parallel zum Turbinenhaus T verlaufenden Rand der Kondensationsanlage ein
konzentrierter Luftstrahl S ausgeblasen, dessen Strömungsgeschwindigkeit hoher als
die Austrittsgeschwindigkeit der Kühlluft aus den in der Mitte angeordneten Wärmeaustauschelementen
E2 bis E5 ist. Der konzentrierte Luftstrahl-S bildet eine Art aerodynamische Wand.
Durch diase aerodynamische Wand wird selbst ein aus der Richtung des Turbinenhauses
T kommender Seitenwind W, der in Fig. 2 eingezeichnet ist, nach oben abgelenkt,
so daß auch in diesem ungünstigsten Fall eines starken Seitenwindes die in den Wärmeaustauschelementen
E1 bis E6 erwärmte Abluft in höhere Luftschichten gelangt. Zwar wird der konzentrierte
Luftstrahl S gemäß Fig. 2 durch den Seitenwind W abgelenkt, dennoch verhindert dieser
Luftstrahl S, daß erwärmte Abluft in den Sog der Einlauföffnung gelangt, durch welche
Frischluft F der UnterseIte der Wärr'ieaustauschelemente E1 bis E6 zugeführt wird.
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Obwohl es in vielen Fällen ausreicht, den konzentrierten Luftstrahl
S durch die Verwendung von saugend wirkenden, auf der Oberseite der Wärmeaustauschelemente
E6 angeordnete Lüfter L5 zu erzeugen, kann es notwendig sein, im Bereich der am
Rand angeordneten Wärmeaustauschelemente E6 stärkere und/oder zusätzliche Lüfter
Ls anzuordnen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist es weiterhin möglich,
den die aerodynamische Wand erzeugenden konzentrierten Luftstrahl S durch zusätzliche
Gebläse G zu erzeugen, die sm Rand der Kondensationsanlage angeordnet werden.
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Bei der weiteren Ausführungsmöglichkeit nach Fig. 6 ist dargestellt,
daß an diesem freien Rand der Kondensationsanlage ein konzentrierter Luftstrahl
S auch durch separate Luftleitungen R erzeugt werden kann, die längs des freien
Randes der Kondensationsanlage verlegt und mit entsprechenden Luftaustrittsöffnungen
versehen sind. Diese Luftleitungen R werden beispielsweise von einem zentralen Gebläse
mit Luft versorgt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 6 tritt der konzentrierte
Luftstrahl S aus Düsen D aus, welche neben einer zusätzlichen Beschleunigung des
Luftstrahles S dessen Bündelunn bewirken. Diese Düsen D können gemaß Fig. 4 als
einzelne, jeweils einem Lüfter L bzw. Gebläse G zugeordnete Düsen D ausgebildet
sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 5 sind mehrere derartige Düsen
zu einer Schlitzdüse D5 zusammengefaßt, so daß sich eine geschlossene, aerodynamische
Wand ergibt.
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In Fig. 7 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der eine derartige
aerodynamische Wand nicht nur parallel zum Turbinenhaus T am Rand der Kondensationsanlage
erzeugt wird, sondern auch an den rechtwinklig zum Turbinenhaus T verlaufenden Randern.
Hierdurch wird die aus den Wärmeaustauschlementen E austretende Luft allseitig gegen
Rezirkulation abgeschirmt.
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Sofern der Seitenwind W bevorzugt aus einer Richtung weht, kann gemäß
Fig. 8 die Austrittsrichtung der büse O entgegengesetzt zur Windrichtung geneigt
werden, so daß trotz der durch den Seitenwind W erfolgten Ablenkung des konzentrierten
Luftstrahles S eine im wesentlichen senkrecht nach oben verlaufende Abschirmung
der warmen Abluft der Wärmeaustauschelemonate E erfolgt und auch bei diesen ungünstigen
Windverhältnissen eine R-ezirkulation der warmen Abluft verhindert ird.
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Bezugszefchenliste: D Düse Ds Schlitzdüse E Wärmeaustauschelement
F Frischluft G Gebläse.
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H Hauptleitung Ld Lüfter, drückend Ls Lüfter, saugend R Luftleitung
S Luftstrahl T Turbinenhaus V Dampfverteilleitung Seitenwind