DE4020587A1 - Wrasendampfkondensatoranordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wrasendampfkondensator­ anordnung zur Kondensierung des Leckdampfes aus Wellendichtun­ gen einer Dampfturbinenanlage, wobei die Dampfturbinenanlage einen Kondensator aufweist und die Wrasendampfkondensatoran­ ordnung Wärmetauscherflächen enthält, die vom Kondensat des Kondensators gekühlt werden.

Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, den aus den Wellen­ dichtungen einer Dampfturbinenanlage austretenden Leckdampf, den sogenannten Wrasendampf, in einer gesonderten Kondensator­ anordnung zu kondensieren. Aus verschiedenen Gründen wird dieses Kondensat nicht dem Hauptkondensat im Hauptkondensator der Dampfturbinenanlage zugemischt, sondern getrennt abgeführt. Bisher war es nach dem Stand der Technik bekannt, den Wrasen­ dampfkondensator in die vom Hauptkondensator zum Kessel führen­ de Kondensatleitung zu integrieren, und zwar hinter der Konden­ satpumpe, also in einem Leitungsbereich mit schon relativ hohem Druck von beispielsweise 40 bar. Bei dieser Einbaulage mußte der Wrasendampfkondensator als Druckbehälter konzipiert werden, was abgesehen von Raumproblemen auch zu relativ hohen Kosten führte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Wrasendampfkondensatoranordnung, bei der ohne sonstige technische Nachteile eine Raumeinsparung bei gleichzeitiger Senkung der Kosten und Erhöhung der Sicherheit erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Wrasendampfkondensator­ anordnung zur Kondensierung des Leckdampfes aus Wellendichtun­ gen einer Dampfturbinenanlage mit vom Kondensat des Kondensa­ tors der Dampfturbinenanlage gekühlten Wärmetauscherflächen, bei der der Wrasendampfkondensator in die Kondensatsaugleitung des Kondensators integriert ist. Durch die zunächst einfach er­ scheinende Maßnahme, den Wrasendampfkondensator statt hinter der Kondensatpumpe erfindungsgemäß vor der Kondensatpumpe anzu­ ordnen, eröffnen sich weitgehende Möglichkeiten zur Kostenein­ sparung und Erhöhung der Sicherheit. Da die Saugleitung prak­ tisch drucklos ist, braucht der Wrasendampfkondensator nicht mehr als Druckbehälter ausgelegt zu sein. Neben einer Erhöhung der Sicherheit senkt dies die Kosten bei der Herstellung und Prüfung dieses Aggregates.

Weiter eröffnet sich die Möglichkeit, den Wrasendampfkonden­ sator als drucklosen Wärmetauscher innerhalb des Kondensat­ sammelraumes unterhalb des Kondensatspiegels im Kondensator anzuordnen. Dies führt zu einer bedeutenden Platzeinsparung, ohne dabei nennenswerte Nachteile zu verursachen. Im Konden­ satsammelraum des Kondensators kann genügend Platz für eine solche, relativ kleine Komponente vorgesehen werden.

Besonders günstig ist es, wenn der Wrasendampfkondensator quasi eine Verlängerung der Kondensatsaugleitung bildet, welche ohne­ hin zur Absaugung des Kondensats im Kondensatsammelraum endet. Innerhalb dieser Verlängerung werden vom Kondensat umström­ bare Wärmetauscherrohre angeordnet, in denen der Wrasendampf­ kondensieren kann. Eine solche Anordnung bedeutet nur eine geringfügige Änderung der Leitungsführung bei der Absaugung des Kondensats. Zum Erreichen des größtmöglichen Durchströmungs­ querschnittes für das Kondensat kann der Wrasendampfkondensator als Rohrbündel-Wärmetauscher ausgelegt sein, wobei das Konden­ sat an beiden Enden des Wärmetauschers eintritt, zu dessen Mitte strömt und dort in die Kondensatsaugleitung in Richtung Kondensatpumpe austritt. Die Verlängerung der Kondensatsaug­ leitung im Inneren des Kondensatsammelraumes ist daher T-förmig und das Rohrbündel des Wrasendampfkondensators bildet den Querbalken des T.

Wie anhand der Zeichnung näher erläutert wird, strömt das Kondensat an den Enden des Wrasendampfkondensators durch Siebbleche oder Filtereinrichtungen, wodurch zusätzliche, sonst bei Kondensatsaugleitungen übliche Siebeinbauten ent­ fallen können.

Der Wrasendampfkondensator weist vorzugsweise eine Vielzahl von zwischen mindestens zwei Rohrböden angeordneten, mit dem Wrasendampf beaufschlagbaren und vom Kondensat umströmbaren Wärmetauscherrohren auf. Die Dimensionierung dieser Rohre entspricht den zu kondensierenden Leckdampfmengen und den ausnutzbaren Temperaturdifferenzen. Der angestrebte und bekannte Vorteil, daß die gesamte dem Wrasendampf entzogene Wärme dem Kondensat zugeführt werden kann, ist auch bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Anordnung gegeben.

Zur Strömungsführung kann der Wrasendampfkondensator in seinem mittleren Bereich eine Leitwand aufweisen, welche etwas in die Kondensatsaugleitung hineinragt. An dieser Leit­ wand werden die von beiden Enden des Wrasendampfkondensators einströmenden Kondensatmengen zur Kondensatsaugleitung hin umgelenkt.

Als günstig für den Ablauf des kondensierten Wrasendampfes hat sich eine geringfügig von der Waagerechten abweichende Anordnung erwiesen, die ein Gefälle zum Austritt des konden­ sierten Wrasendampfes aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich­ nung näher erläutert, und zwar zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung den prinzipiellen Aufbau einer Wrasendampfkondensatoranordnung, wobei die gegenüber dem Stand der Technik veränderte Einbaulage der Kondensat­ pumpe angedeutet ist, jedoch der besseren Übersichtlichkeit halber der Wrasendampfkondensator separat vom Hauptkondensator dargestellt ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch den unteren Teil des Hauptkonden­ sators einer Dampfturbinenanlage in der Ebene des dort einge­ bauten Wrasendampfkondensators,

Fig. 3 einen vergrößerten Längsschnitt durch den Wrasendampf­ kondensator selbst,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Wrasendampfkondensator in der Ebene IV-IV in Fig. 3, und

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 2 durch den unteren Teil des Hauptkondensators und den dort liegenden Wrasendampfkondensator.

Fig. 1 zeigt schematisch den prinzipiellen Aufbau einer Wrasen­ dampfkondensatoranordnung, wobei dieser Aufbau mit Ausnahme der Einbaulage des Wrasendampfkondensators dem Stand der Technik entspricht. Beim Stand der Technik ist allerdings der Wrasen­ dampfkondensator druckseitig von der Kondensatpumpe angeordnet, anders als im vorliegenden Ausführungsbeispiel.

Jede Teilturbine 1 einer ggf. aus mehreren auf einem Wellen­ strang angeordneten Teilturbinen bestehenden Dampfturbinen­ anlage weist Wellendichtungen 2 auf, welche das Austreten von Dampf aus dem Gehäuse der Teilturbine in die Umgebung verhindern soll. Im Falle von Niederdruckteilturbinen wird in solche Wellendichtungen zusätzlich Sperrdampf aus einer Sperrdampfleitung 3 eingespeist, was jedoch im vorliegenden Zusammenhang von untergeordneter Bedeutung ist. Der aus den Wellendichtungen 2 in begrenztem Umfang austretende Leck­ dampf, der sogenannte Wrasendampf, wird in einer gesonderten Wrasendampfableitung 4 zusammengefaßt und einem Wrasendampf­ kondensator 8 zugeführt. Die Dampfturbinenanlage weist einen Hauptkondensator 6, im folgenden als Kondensator bezeichnet, zur Kondensation des Arbeitsdampfes auf. Der kondensierte Arbeitsdampf sammelt sich unten in diesem Kondensator 6 und wird über eine Kondensatsaugleitung 5 von einer Kondensat­ pumpe 7 abgesaugt und zur Kesselanordnung der Dampfturbinen­ anlage zurückgeführt. Das in der Kondensatsaugleitung 5 fließende Kondensat wird zur Kühlung und Kondensation des Wrasendampfes im Wrasendampfkondensator 8 ausgenutzt. Dadurch wird die dem Wrasendampf entzogene Wärme vollständig dem Kon­ densat zugeführt und bleibt damit für den Dampfturbineprozeß nutzbar. Der Wrasendampfkondensator 8 kann als üblicher Wärme­ tauscher ausgelegt sein, wobei er in der erfindungsgemäßen Einbaulage, nämlich saugseitig der Kondensatpumpe 7 als druck­ loser Wärmetauscher ausgelegt sein kann. Zu der Wrasendampf­ kondensatoranordnung gehören noch übliche Installationen, die zum Betrieb, zur Wartung oder als Sicherheitseinrichtungen sinnvoll sind. Ein Absperrschieber 9 ermöglicht die Absperrung des Wrasendampfkondensators 8 gegenüber dem Wrasendampf, so daß dieser über eine Notschleife 15 ohne Kondensation abgelas­ sen werden kann. Ein Niveauwächter 10 überwacht den Flüssig­ keitsstand. Über ein Absperrventil 11 ist ein Sauggebläse 12 an den Wrasendampfkondensator angeschlossen. Auch die für den Normalbetrieb benötigte Ablaufschleife 14 ist über ein Absperr­ ventil 13 mit dem Wrasendampfkondensator 8 verbunden. Weiter­ hin sind eine Fülleitung mit Ventil 16, eine Mindestmassenstrom­ leitung 17 zur Aufnahme einer Mindestmenge an von der Konden­ satpumpe 7 zu fördernden Kondensates, eine Umführungsleitung 18 mit Absperrschieber 19 sowie eine wasserseitige Entlüftung 20 und eine wasserseitige Entleerung 21 vorhanden.

Besonders vorteilhaft ist es bei diesem Konzept eines druck­ losen Wrasendampfkondensators, daß dieser, wie anhand der Fig. 2, 3, 4 und 5 erläutert, im Wassersammelraum des Konden­ sators 60 als Verlängerung der Kondensatsaugleitung 75 ange­ ordnet werden kann. Hierdurch können verschiedene der in Fig. 1 beschriebenen Einzelheiten eingespart werden. Außerdem ist diese Anordnung außerordentlich platzsparend. Der Wrasendampf­ kondensator 70 liegt im Kondensatsammelraum 61 (oft auch Hotwell genannt) des Kondensators 60, und zwar unterhalb des Kondensatspiegels 63 und unterhalb des eigentlichen Konden­ satorbodens 62. Die Wrasendampfzuleitung 71 und die Ableitung 72 für kondensierten Wrasendampf sind durch die Wände des Wassersammelraumes 61 geführt. Das im Wassersammelraum 61 lie­ gende Ende der Kondensatsaugleitung 75 ist bevorzugt T-förmig mit einem im Querbalken des T liegenden Rohrbündelwärmetauscher ausgeführt. Die einzelnen Rohre 77 des Wrasendampfkondensators sind an beiden Enden in Rohrböden 76a, 76b befestigt und werden zwischen diesen beiden Rohrböden 76a, 76b vom Kondensat um­ strömt. Das Kondensat gelangt durch Siebbleche 73a, 73b, die gleichzeitig die Kondensatpumpe vor Fremdkörpern schützen, in den Wrasendampfkondensator 70 und strömt in dessen Mitte durch die Kondensatsaugleitung 75 ab. Eine Leitwand 74 dient der Strömungsführung der von beiden Enden des Wrasendampfkonden­ sators 70 kommenden Kondensats. Diese Leitwand 74 kann vorzugs­ weise ein kleines Stück in die Kondensatsaugleitung 75 ragen. Der Wrasendampf strömt über einen Wrasendampfsammelraum 78 aus der Wrasendampfzuleitung 71 in die Rohre 77 und gelangt in kondensierter Form in den Sammelraum 79 und zur dort be­ ginnenden Ableitung 72. Zuleitung 71, Wrasendampfkondensator 70 und Ableitung 72 sind geringfügig von der Waagerechten abweichend montiert mit einem Gefälle in Richtung der Ab­ leitung 72, um einwandfreie Verhältnisse für das Ablaufen von kondensiertem Wrasendampf zu schaffen.

Die vorliegende Erfindung führt unter Beibehaltung aller Vorteile bekannter Wrasendampfkondensatoranordnungen zu Platz- und Kosteneinsparungen, in dem die beiden verwandten Bauteile Hauptkondensator und Wrasendampfkondensator als integriertes Bauteil ausgebildet werden.

Claims (8)

1. Wrasendampfkondensatoranordnung zur Kondensierung des Leck­ dampfes aus Wellendichtungen (2) einer Dampfturbinenanlage (1) mit vom Kondensat des Kondensators (60) der Dampfturbinenanlage (1) gekühlten Wärmetauscherflächen (77), dadurch gekennzeichnet, daß der Wrasendampfkondensator (70) in die Kondensatsaugleitung (5; 75) des Kondensators (60) integriert ist.

2. Wrasendampfkondensatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wrasendampfkondensator (70) als druckloser Wärmetauscher innerhalb des Kondensatsammel­ raumes (61) unterhalb des Kondensatspiegels (63) im Kondensator (60) angeordnet ist.

3. Wrasendampfkondensatoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wrasen­ dampfkondensator (70) eine Verlängerung der Kondensatsaug­ leitung (74) bildet, innerhalb derer vom Kondensat umström­ bare Wärmetauscherrohre (77) angeordnet sind, in denen der Wrasendampf kondensieren kann.

4. Wrasendampfkondensatoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ längerung der Kondensatsaugleitung (75) T-förmig ausgeführt ist, so daß das Kondensat im Bereich der beiden Enden des Wrasendampfkondensators (70) eintreten (73a, 73b) und in seiner Mitte austreten (75) kann.

5. Wrasendampfkondensatoranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wrasen­ dampfkondensator (70) Siebbleche (73a, 73b) oder Filterein­ richtungen an den Eintrittsflächen für das Kondensat aufweist.

6. Wrasendampfkondensatoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wrasen­ dampfkondensator (70) eine Vielzahl von zwischen mindestens zwei Rohrböden (76a, 76b) angeordneten, mit dem Wrasendampf beaufschlagbaren und vom Kondensat umströmbaren Wärmetauscher­ rohren (77) enthält.

7. Wrasendampfkondensatoranordnung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wrasen­ dampfkondensator (70) in seinem mittleren Bereich eine Leit­ wand (74) aufweist, welche etwas in die Kondensatsaugleitung (75) hineinragt.

8. Wrasendampfkondensatoranordnung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wrasendampfkondensator (70) geringfügig abweichend von der Waagerechten angeordnet ist mit Gefälle zum Austritt (72) des kondensierten Wrasendampfes.