DE3818165C1

DE3818165C1 -

Info

Publication number: DE3818165C1
Application number: DE3818165A
Authority: DE
Inventors: Helmuth 8016 Feldkirchen De Sauerbrey
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1988-05-26
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1989-12-28
Also published as: DE58900654D1; ATE71200T1; EP0344094A1; NO890843D0; NO167414B; DD283857A5; EP0344094B1; NO890843L; NO167414C

Abstract

The invention relates to a flash tank for hot liquid media under pressure, in particular water. In order to be able to carry off the medium, which occurs in at least two different pressure levels, into a flash chamber of the tank without creating vibrations and noise, it is proposed according to the invention that the flash chamber is divided by means of partition walls (3) into neighbouring individual flash compartments (4) which are open to the top to a vapour collecting chamber (9), that the supply pipes (5) for the medium are in each case guided into the flash chamber separately from one another, each supply pipe (5) being assigned to a separate flash compartment (4) or supply pipes (5) of the same pressure levels being assigned to a common flash compartment, that the shut-off members in the supply pipes (5) are arranged in the immediate vicinity of the flash tank (1), that the flash compartments (4) are connected, by means of a perforated bottom (6), to a condensate collecting chamber (7) situated underneath, that the condensate collecting chamber (7) is connected to the vapour collecting chamber (9) via a pressure compensation pipe (10) and that a device for maintaining a condensate level in the condensate collecting chamber (7) is provided. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Entspannungsvorrichtung für unter Druck stehende heiße Medien, insbesondere Wasser, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a relaxation device for pressurized hot media, especially water, according to the preamble of claim 1.

In thermischen Anlagen, wie z. B. Kraftwerken und Fern heizwerken, müssen stets Notabläufe und sonstige Abläufe für unter Druck stehende heiße Wässer z. B. an HD-, MD-, ND-Vorwärmern, an Heizungsvorwärmern, Speisewasserbe hältern oder Kondensatabläufen von überhitztem Wasser dampf oder dergleichen vorgesehen werden. Das Wasser wird zur Druckentlastung in einem Entspannungsbehälter auf nahezu atmosphärischen Druck entspannt, wobei dies bei hohem Wärmeinhalt des Wasser zu starken Ausdampfungen führt.In thermal systems, such as B. power plants and remote heating plants, always have emergency procedures and other processes for pressurized hot water e.g. B. on HD, MD, LP preheaters, on heating preheaters, feed water tank contain or condensate drains from superheated water steam or the like can be provided. The water is used to relieve pressure in an expansion tank relaxed to near atmospheric pressure, this being with high heat content of the water to strong evaporation leads.

Aus der DE-Literaturstelle "Heiz- und Klimatechnik" (Rietschel/Raiß; Springer Verlag, 15. Auflage, 1968, Band 1 S. 263/264) ist ein Entspannungsgefäß bekannt, bei dem das Hochdruckkondensat mehrerer Verbraucherstellen ge trennt dem Gefäß zugeleitet wird.From the DE reference "Heating and air-conditioning technology" (Rietschel / Raiß; Springer Verlag, 15th edition, 1968, volume 1 P. 263/264) a relaxation vessel is known in which the high pressure condensate from several consumer points separates is fed to the vessel.

Auch bei der DE-OS 31 37 503 wurden getrennte Zuleitungs anschlüsse an einen gemeinsamen Entspannungsraum be schrieben.In DE-OS 31 37 503, separate feed lines were also used connections to a common relaxation room wrote.

Bei anderen, aus der Praxis bekannten Entspannungsbe hältern werden die verschiedenen Abläufe in sogenannten Lanzen, die als horizontal verlaufende Sammelleitungen anzusehen sind, zusammengeführt. Eine Lanze, die eine erhebliche Baulänge aufweisen kann, mündet in der Regel tangential in den Entspannungsbehälter. Die einzelnen Abläufe, die über Ablaufventile zur Lanze hin geöffnet werden, können Heißwasser mit stark unterschiedlichen Druckstufen führen. In der Regel kommt es unmittelbar hinter dem Ablaufventil bereits zur Ausdampfung, wobei sich in der Lanze eine 2-Phasen-Strömung (Dampf/Wasser) ausbildet. Dies bringt ebenso wie das gleichzeitige Ansprechen von Abläufen unterschiedlicher Druckstufen, welches zu einer unerwünschten gegenseitigen Beein flussung der Abläufe führt, die Entstehung von Schwin gungen und Lärm mit sich.In other relaxation areas known from practice The various processes are held in so-called Lances that act as horizontal manifolds are brought together. One lance, one can have considerable overall length, usually opens tangentially into the relaxation tank. The single ones Drains that open to the lance via drain valves can be hot water with very different Pressure levels. As a rule, it comes immediately behind the drain valve for evaporation, whereby a 2-phase flow (steam / water) trains. This brings as well as the simultaneous Addressing processes of different pressure levels, which leads to an undesirable mutual leg flow of processes leads to the formation of Schwin and noise.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entspannungsvor richtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die diese Nachteile weitestgehend vermeidet. The object of the invention is to provide a relaxation to indicate direction of the generic type that this Avoids disadvantages as far as possible.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Entspannungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben.According to the invention, this object is achieved by a Relaxation device with the features of claim 1; Advantageous developments of the invention are in the subclaims 2 to 7 specified.

Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, daß eine konsequente Trennung von Abläufen unterschiedlicher Druckstufen insoweit vorgenommen wird, als ein unter Druck stehendes heißes Medium mit seiner flüssigen Phase während der Entspannung auf etwa Umgebungsdruck völlig getrennt gehalten wird von flüssigen Medien anderer Druckstufen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Medienströme in separaten Leitungen in die Entspannungsvorrichtung eingeleitet werden, wobei die Ablaufventile dicht an der Entspannungsvorrichtung angeordnet sind. Darüber hinaus findet die Entspannung der Medien und die damit verbundene Dampfentstehung (Ausdampfung) in separaten Entspannungskammern statt, die durch Trennwände gegeneinander abgeschottet sind. Lediglich Medienströme gleicher Druckstufe können in eine gemeinsame Entspannungskammer eingeleitet werden. Die Zweckmäßigkeit einer solchen gemeinsamen Behandlung ist insbesondere davon abhängig, ob die Durchsatzleistung der Entspannungskammer den im Bedarfsfall zu erwartenden Megenströmen angemessen ist. Die bei der Ausgasung in den einzelnen Entspannungskammern entstehenden Dampfmengen gehen sofort in einen gemeinsamen großvolumig ausgelegten Dampfsammelraum über, da die Entspannungskammern nach oben hin offen sind. Aus dem Dampfsammelraum kann der Dampf über eine Abdampfleitung nahezu drucklos abgeführt werden. Es ist auch möglich, im Dampfsammelraum einen Wärmetauscher anzuordnen, um die im Dampf vorhandene Wärmeenergie und durch Kondensation des Dampfes das flüssige Medium (z. B. aufbereitetes Prozeßwasser) weitgehend zurückzugewinnen. The basic idea of the invention is that it is consistent Separation of processes of different pressure levels made as a hot medium under pressure with its liquid Phase completely separated during relaxation to approximately ambient pressure is held by liquid media of other pressure levels. this will achieved in that the media flows in separate lines in the Relaxation device are initiated, the drain valves are arranged close to the relaxation device. Furthermore finds the relaxation of the media and the associated Steam generation (evaporation) takes place in separate relaxation chambers, which are partitioned off from one another by partitions. Only Media flows of the same pressure level can be in a common Relaxation chamber can be initiated. The usefulness of such joint treatment depends in particular on whether the Throughput of the relaxation chamber increases if necessary expected mega-currents is appropriate. The gas emission in the amounts of steam generated in individual relaxation chambers go in immediately a common, large-volume steam collecting room, because the Relaxation chambers are open at the top. From the steam room the steam can be discharged almost without pressure via an exhaust steam line will. It is also possible to have a heat exchanger in the steam collection room to arrange the thermal energy present in the steam and through Condensation of the vapor the liquid medium (e.g. processed Process water) to be largely recovered.

Das in der Entspannungskammer entspannte flüssige Medium kann beruhigt durch einen Lochboden in einen darunter gelegenen, für alle Entspannungskammern gemeinsamen Kondensatsammelraum abfließen. Der Kondensatspiegel wird z. B. über eine Ablaufschleife oder eine sonstige Regeleinrichtung stets auf gleichem Niveau gehalten. Damit die im Kondensatsammelraum noch stattfindende Ausdampfung nicht zu Störungen führt, ist eine Druckausgleichsleitung zum Dampfsammelraum hin vorgesehen.The liquid medium relaxed in the relaxation chamber can be calmed through a perforated floor into an underlying one, for everyone Drain the common condensate collection chamber. The Condensate level is e.g. B. via a process loop or another Control device always kept at the same level. So that the Condensate collection space still occurring evaporation does not lead to faults leads, is a pressure equalization line to the steam collection room intended.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der abgebildeten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Teile mit gleicher Funktion sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigtIn the following the invention is illustrated by the Exemplary embodiments explained in more detail. Are parts with the same function provided with the same reference numerals. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Entspannungsvorrichtung, Fig. 1 shows a longitudinal section through an inventive expansion device,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie A-A in Fig. 1 und Fig. 2 shows a cross section along line AA in Fig. 1 and

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Entspannungsvorrichtung mit Wärmetauscher. Fig. 3 shows a longitudinal section through an expansion device according to the invention with a heat exchanger.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Entspannungsvorrichtung 1 weist ein stehendes, im wesentlichen kreiszylindrisches Gehäuse 2 auf, das durch einen Boden, durch den eine Kondensatableitung 8 geführt ist, und durch einen Deckel, durch den eine Abdampfleitung 11 geführt ist, verschlossen ist. Selbstverständlich sind auch andere Gehäuseformen (z. B. mit polygonalem Querschnitt) möglich. Im unteren Teil des Gehäuses 2 münden zahlreiche radial angeordnete Zuleitungen 5, durch die z. B. heißes Druckwasser in die Entspannungsvorrichtung 1 einleitbar ist. In Fig. 1 ist lediglich eine dieser Zuleitungen 5 dargestellt. The expansion device 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a standing, essentially circular-cylindrical housing 2 , which is closed by a base through which a condensate drain 8 is guided and by a cover through which an evaporation line 11 is guided. Of course, other housing shapes (e.g. with a polygonal cross section) are also possible. In the lower part of the housing 2 open numerous radially arranged leads 5 through which z. B. hot pressurized water can be introduced into the expansion device 1 . In Fig. 1 only one of these leads 5 is shown.

Die Ablaufventile (nicht dargestellt) zum Öffnen und Schließen dieser Zuleitungen 5 können in unmittelbarer Nähe des Gehäusemantels 2 angebracht werden. Jede Zuleitung 5 führt in eine Entspannungskammer 4, die jeweils zwischen einem Teil des Gehäusemantels 2, je zwei seitlichen vertikalen, radial ausgerichteten Trennwänden 3 und einem Teil einer koaxial zum Gehäuse 2 angeordneten Druckausgleichsleitung 10 gebildet wird. Die einzelnen Entspannungskammern 4 sind als Sektoren um die zentrale Druckausgleichsleitung 10 angeordnet. Nach unten hin sind sie durch einen gemeinsamen, am Gehäusemantel 2 angeschweißten Lochboden 6 abgeschlossen, unter welchem der bis zum Boden des Gehäuses 2 reichende Kondensatsammelraum 7 liegt. Nach oben hin sind sämtliche Entspannungskammern 4 zu einem gemeinsamen Dampfsammelraum 9 offen. Zwei Entspannungskammern 4 besitzen jeweils zwei Zuleitungen 5 kleineren Durchmessers, die für Medienströme gleicher Druckstufe vorgesehen sind, während alle übrigen lediglich eine einzige Zuleitung 5 aufweisen. Die Trennwände 4 sind in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung lediglich mit dem Lochboden 6 und der Druckausgleichsleitung 10, die als konisch sich nach oben erweiterndes Rohr gestaltet ist, verschweißt, nicht aber entlang der Berührungsmantellinie mit dem Gehäuse 2. Hierdurch wird beim Betrieb die Entstehung unkontrollierter thermischer Spannungen im Gehäuse 2 vermieden. Damit beim Betrieb der Entspannungsvorrichtung keine störenden Schwingungen entstehen, sind sämtliche Trennwände 3 an ihrer Oberseite untereinander durch einen angeschweißten, peripher am Gehäusemantel 2 umlaufenden, flachen Haltestreifen 12 verbunden.The drain valves (not shown) for opening and closing these supply lines 5 can be attached in the immediate vicinity of the housing shell 2 . Each feed line 5 leads into an expansion chamber 4 , which is formed in each case between a part of the housing shell 2 , two lateral vertical, radially aligned partition walls 3 and a part of a pressure compensation line 10 arranged coaxially to the housing 2 . The individual expansion chambers 4 are arranged as sectors around the central pressure compensation line 10 . At the bottom, they are closed off by a common perforated base 6 welded onto the housing jacket 2 , under which the condensate collecting space 7 reaching to the bottom of the housing 2 is located. At the top, all of the relaxation chambers 4 are open to a common steam collecting space 9 . Two expansion chambers 4 each have two feed lines 5 of smaller diameter, which are provided for media flows of the same pressure level, while all the others have only a single feed line 5 . In an advantageous embodiment of the invention, the partition walls 4 are welded only to the perforated base 6 and the pressure compensation line 10 , which is designed as a conically widening tube, but not along the line of contact with the housing 2 . This avoids the occurrence of uncontrolled thermal stresses in the housing 2 during operation. So that no disturbing vibrations occur during operation of the relaxation device, all the partition walls 3 are connected to one another at their top by a welded flat retaining strip 12 which runs peripherally on the housing jacket 2 .

Wenn durch die verschiedenen Zuleitungen 5 heiße Druckwasserströme in die einzelnen Entspannungskammern 4 geleitet werden, so kann sich jeder Teilstrom völlig unabhängig und ungestört von den übrigen entspannen. If 5 hot pressurized water flows are conducted into the individual expansion chambers 4 through the various supply lines, each partial flow can relax completely independently and undisturbed from the others.

Da die Absperrorgane der Zuleitungen 5 dicht am Gehäuse 2 angeordnet sind, kommt es in den Zuleitungen 5 nicht zu störenden Ausdampfungen und 2-Phasen-Strömungen. Das radial in die Entspannungskammer 4 einströmende Druckwasser fließt gegen das zentrale Druckausgleichsrohr 10 und die radial zusammenlaufenden Trennwände 3. Die konische Erweiterung des Druckausgleichsrohrs 10 trägt dazu bei, daß das Druckwasser möglichst nicht nach oben in den Dampfsammelraum 9 geschleudert wird, sondern möglichst in die Entspannungskammer 4 zurückgeworfen wird. Ebenfalls einen Beitrag in diesem Sinn kann auch der Haltestreifen 12 leisten, der den freien Zugang des heißen Spritzwassers in den Dampfsammelraum 9 behindert. Der in der Entspannungskammer 4 entstehende, etwa Umgebungsdruck aufweisende Dampf kann dagegen nahezu ungehindert in den großvolumigen Dampfsammelraum 9 gelangen und von dort durch die Abdampfleitung 11 abgeleitet werden. Das entspannte heiße Wasser kann durch den Lochboden 6 in den Kondensatsammelraum 7 abfließen, wo z. B. durch einen siphonartigen Ablauf ein gleichbleibender Kondensatspiegel aufrechterhalten wird. Der im Kondensatsammelraum 7 noch nachträglich entstehende Dampf kann über das zentrale Druckausgleichsrohr 10 ungehindert in den Dampfsammelraum 9 abströmen. Somit ist beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine sichere Trennung der beiden Phasen Dampf und Flüssigkeit gewährleistet, ohne daß Beeinträchtigungen etwa durch eine gleichzeitig erfolgende Betätigung eines Ablaufs einer anderen Druckstufe zu befürchten sind.Since the shut-off elements of the feed lines 5 are arranged close to the housing 2 , there are no disturbing evaporation and 2-phase flows in the feed lines 5 . The pressurized water flowing radially into the expansion chamber 4 flows against the central pressure compensation tube 10 and the radially converging partitions 3 . The conical widening of the pressure compensation tube 10 helps to ensure that the pressurized water is preferably not thrown upwards into the steam collection chamber 9 , but rather is thrown back into the expansion chamber 4 if possible. The holding strip 12 can also make a contribution in this sense, which hinders the free access of the hot spray water into the steam collecting space 9 . In contrast, the steam which is produced in the expansion chamber 4 and has approximately ambient pressure can reach the large-volume steam collecting space 9 almost unhindered and can be discharged from there through the exhaust steam line 11 . The relaxed hot water can flow through the perforated plate 6 into the condensate collecting space 7 , where z. B. a constant condensate level is maintained by a siphon-like drain. The steam that subsequently arises in the condensate collection space 7 can flow unhindered into the steam collection space 9 via the central pressure compensation tube 10 . Thus, when the device according to the invention is operated, a safe separation of the two phases, vapor and liquid, is ensured, without the risk of impairments, for example due to the simultaneous actuation of a sequence of another pressure level.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird dem Wunsch nach Rückgewinnung von Wärmeenergie und Prozeßwasser aus dem sonst verlorenen Abdampf Rechnung getragen. Hierzu kann, wie Fig. 3 zeigt, ein Wärmetauscher 13 in den Kondensatsammelraum 9 eingebracht werden. Dieser Wärmetauscher 13 weist einen als Lochmantel ausgebildeten zylindrischen Innenmantel 14 auf, durch den der Dampf in einen ringförmigen, von Wärmetauscherrohren 15 durchzogenen Abkühlraum einströmen kann. In a development of the invention, the desire for the recovery of thermal energy and process water from the otherwise lost waste steam is taken into account. For this purpose, as shown in FIG. 3, a heat exchanger 13 can be introduced into the condensate collecting space 9 . This heat exchanger 13 has a cylindrical inner jacket 14 designed as a perforated jacket, through which the steam can flow into an annular cooling space through which heat exchanger tubes 15 pass.

Der Abkühlraum ist peripher durch einen dichten Außenmantel 16 und nach oben durch die scheibenförmigen Verteilerkanäle der Kühlmittelzuleitung 19 und der Kühlmittelableitung 20 verschlossen. Unten wird der Abkühlraum begrenzt durch einen mit dem Gehäusemantel 2 dicht verbundenen Boden 17, welcher nach innen hochgezogen ist und unmittelbar an den Lochmantel 14 anschließt. Über dem Boden 17 kann sich das durch die Kühlung bildende Kondensat sammeln. Der Kondensatspiegel wird über eine nicht dargestellte Haltevorrichtung, die an die Kondensatabzugsleitung 18 angeschlossen ist, stets auf etwa der gleichen Höhe gehalten. Da der Außenmantel 16 in das Kondensat eintaucht, ist der Dampfsammelraum 9 an sich nach außen dicht abgeschlossen, so daß eine praktisch vollständige Rückgewinnung des Prozeßwassers möglich ist, solange die Kühlmittelversorgung ausreichend ist. Ist diese aber gestört oder sind die Mengen des anfallenden Abdampfes zu groß, so wird der Kondensatspiegel infolge des Druckanstiegs im Dampfsammelraum 9 nach unten gedrückt, bis der überschüssige Dampf an der Unterseite des Außenmantels 16 vorbei durch den Ringraum zwischen Außenmantel 16 und Gehäusemantel 2 hindurch nach oben in den Abdampfraum 21 und von dort z. B. in die Atmosphäre abgeleitet werden kann.The cooling space is closed peripherally by a tight outer jacket 16 and at the top by the disk-shaped distribution channels of the coolant supply line 19 and the coolant discharge line 20 . Below, the cooling space is limited, which pulled up by a tightly connected to the casing 2 bottom 17 inwards and directly adjoins the perforate shell fourteenth The condensate formed by the cooling can collect above the bottom 17 . The condensate level is always held at approximately the same level by a holding device, not shown, which is connected to the condensate drain line 18 . Since the outer jacket 16 is immersed in the condensate, the steam collecting space 9 is itself sealed off from the outside, so that practically complete recovery of the process water is possible as long as the coolant supply is sufficient. However, if this is disturbed or if the amounts of waste steam generated are too large, the condensate level is pressed down as a result of the pressure rise in the steam collection chamber 9 until the excess steam passes past the underside of the outer jacket 16 through the annular space between the outer jacket 16 and the housing jacket 2 above in the evaporation chamber 21 and from there z. B. can be derived into the atmosphere.

Claims

1. Relaxation device for pressurized hot, liquid media, in particular water, in which the medium to be relaxed is obtained in at least two different pressure levels and can be introduced via shut-off lines into a relaxation room, which is provided with a condensate drain and an exhaust steam line for the relaxed steam , characterized in that the relaxation space is divided by partition walls ( 3 ) into adjacent individual relaxation chambers ( 4 ) which are open at the top to a steam collecting space ( 9 ), that the supply lines ( 5 ) for the medium are separated from each other in the Relaxation space are guided, each supply line ( 5 ) being assigned to a separate expansion chamber ( 4 ) or supply lines ( 5 ) of the same pressure level to a common expansion chamber ( 4 ) that the shut-off devices are arranged in the supply lines ( 5 ) in the immediate vicinity of the expansion device ( 1 ) are that relaxation comb rn ( 4 ) are connected by a perforated floor ( 6 ) to an underlying condensate collecting space ( 7 ), that the condensate collecting space ( 7 ) is connected to the steam collecting space ( 9 ) via a pressure compensation line ( 10 ) and that a device for holding a condensate level in the Condensate collection chamber ( 7 ) is provided.

2. Relaxation device according to claim 1, characterized in that the relaxation device ( 1 ) has a standing, substantially circular cylindrical housing ( 2 ) in which the partitions ( 3 ) of the relaxation chambers ( 4 ) between the central tube as a coaxial to the housing ( 2 ) arranged pressure compensation line ( 10 ) to run in the direction of the housing axis and radially on the casing of the housing ( 2 ).

3. Relaxation device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the supply lines ( 5 ) for the medium in the lower part of the relaxation chambers ( 4 ) and open approximately in the radial direction.

4. Relaxation device according to claim 2 or 3, characterized in that the pressure compensation line ( 10 ) is flared upwards.

5. expansion device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the partitions ( 3 ) of the expansion chambers ( 4 ) not with the casing of the housing ( 2 ), but only with the perforated base ( 6 ) and the pressure compensation line ( 10 ) welded are.

6. Relaxation device according to one of claims 1-5, characterized in that a heat exchanger ( 13 ) for cooling and condensation of the exhaust steam is arranged within the steam collecting space ( 9 ).

7. Relaxation device according to one of claims 1-6, characterized in that the partitions ( 3 ) of the relaxation chambers ( 4 ) are welded at their upper end to a circumferential flat holding strip ( 12 ).