DE4439516A1 - Verfahren zur Verhinderung von Gaseintrag in das Kondensat einer Dampfkraftanlage und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verhinderung von Gaseintrag in das Kondensat einer Dampfkraftanlage. Sie bezieht sich weit er auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In einer Dampfkraftanlage wird der Wärmeinhalt eines heißen Gases oder Dampfes in eine andere, im allgemeinen elektrische Energieform umgewandelt, wobei z. B. ein geschlossener Wasser- Dampf-Kreislauf zur Energieumwandlung genutzt wird. Der Wär­ meinhalt des heißen Gases oder Dampfes wird dabei zunächst benutzt, um in einem Verdampfer Wasser ganz oder teilweise zu verdampfen. Der so entstandene Dampf wird einer Dampfturbine zugeleitet, wo er sich entspannt und dabei Energie auf ein Generatorsystem überträgt. Der entspannte Dampf wird sodann einem Kondensator zugeführt. Im Kondensator kondensiert der Dampf zu Wasser (Kondensat). Das Wasser wird dann erneut dem Verdampfer zugeführt, so daß ein geschlossener Kreislauf ent­ steht.

Für einen langfristigen, wartungsfreundlichen und kostengün­ stigen Betrieb einer derartigen Dampfkraftanlage ist eine Reinhaltung des Strömungsmediums, d. h. des Dampfes oder Was­ ser-Dampf-Gemisches im Umlauf, erstrebenswert. Verunreinigun­ gen des Strömungsmediums, insbesondere durch O₂ oder CO₂, können zu Korrosion von Anlagenteilen, mechanischen Schäden oder auch zu Ablagerungen in den Rohren führen. Damit ist ein hoher Wartungs- und Reparaturaufwand verbunden und somit die Verfügbarkeit eingeschränkt. Aus diesem Grund erfolgt in der Regel der Umlauf des Strömungsmediums in einer Dampfkraftan­ lage in einem abgeschlossenen System, so daß ein zu Verunrei­ nigungen führender Gaseintrag, beispielsweise aus der Umge­ bungsluft, in das Wasser-Dampf-Gemisch, insbesondere in das im Kondensator gebildete Kondensat, vermieden ist. Durch die sich beim Umlauf des Strömungsmediums einstellenden Verhält­ nisse steht dabei in der Regel das Volumen innerhalb des Kon­ densators oberhalb des Kondensatspiegels unter Unterdruck (Vakuum). Dieses Kondensatorvakuum kann auch durch zusätzli­ che Pumpen erzeugt oder aufrechterhalten werden. Während des Betriebs der Dampfkraftanlage wird durch den Kondensations­ vorgang und das dadurch erzielte Vakuum erreicht, daß uner­ wünschter Gaseintrag in das Kondensat vermieden ist.

Je nach Betriebszustand der Dampfkraftanlage sind jedoch Si­ tuationen möglich, in denen bei einem Stillstand der Dampf­ kraftanlage das Kondensatorvakuum nicht aufrechterhalten wer­ den kann. Dies sind zum einen jegliche innerhalb des Konden­ sators anfallenden Reparaturarbeiten, bei denen das Kondensa­ torvakuum bewußt gebrochen werden muß. Zum anderen kann aber auch ein Stillstand der Dampfkraftanlage, beispielsweise le­ diglich über Nacht, erforderlich sein, wobei das Kondensator­ vakuum nicht aufrechterhalten sein kann. Je nach Bauart der Dampfkraftanlage und Betriebsweise können beispielsweise etwa 250 Nachtstillstände und mehr pro Betriebsjahr auftreten.

Nach einem dadurch bedingten Gaseintrag in das Kondensat ist eine aufwendige Kondensatentgasung notwendig. Dazu ist übli­ cherweise am Boden des Kondensators eine Auffangwanne vorge­ sehen. Auch kann durch geeignete Beheizung des Kondensats ei­ ne Ausgasung und Abführung der im Kondensat gelösten uner­ wünschten Gase erreicht werden.

Um bei Stillständen der oben genannten Art der Dampfkraftan­ lage einen Gaseintrag in das Kondensat und die damit verbun­ denen Nachteile, wie beispielsweise Korrosion oder die Bil­ dung von Ablagerungen, von vornherein zu vermeiden, ist es üblich, das Kondensatorvakuum beispielsweise durch Stopf­ buchsbedampfung aus einem Hilfskessel aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise kann jedoch ein Gaseintrag in das Kondensat nur unter hohem Aufwand vermieden werden. Bei anfallenden Repara­ turarbeiten innerhalb des Kondensators ist darüber hinaus auf diese Weise eine Verhinderung von Gaseintrag in das Kondensat nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem ein Gaseintrag in das Kondensat einer Dampfkraftanlage vermieden ist, auch wenn das Kondensatorva­ kuum nicht dauerhaft aufrechterhalten ist. Dies soll mit ei­ ner besonders geeigneten Vorrichtung erreicht werden.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein mit dem Kondensat in Kontakt stehen­ der Raumbereich (Volumen) mit einem Inertgas geflutet wird, bevor im Kondensat lösbares Gas, insbesondere Luft, in den Raumbereich gelangt. Unter Inertgas wird hierbei ein reak­ tionsträges Gas verstanden, das nicht zu nennenswerter Korro­ sion bei Kontakt mit Anlagenteilen führt.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß durch die Flu­ tung des mit dem Kondensat in Kontakt stehenden Raumbereichs mit einem Inertgas ein Kontakt des Kondensats mit einem im Kondensat löslichen Gas, insbesondere mit der Umgebungsluft, vermieden ist. Somit ist ein vollständiger Abschluß der Kon­ densatoberfläche von dem im Kondensat löslichen Gas gewähr­ leistet und ein Gaseintrag in das Kondensat vermieden. Da­ durch sind in dieser Phase beispielsweise Reparaturarbeiten oder Wartungsarbeiten am Kondensator möglich. Ebenso ist ein Gaseintrag in das Kondensat bei einem Nachtstillstand der Dampfkraftanlage vermieden. Vor einem Wiederanfahren der An­ lage werden, beispielsweise durch Pumpen, das Inertgas und während des Anlagenstillstands in den Raumbereich eingedrun­ genes Gas aus dem Kondensator entfernt und das Kondensatorva­ kuum wieder hergestellt.

Das Inertgas kann im Kondensat löslich oder nicht löslich sein. Das Inertgas kann beispielsweise eine Kohlenwasser­ stoffverbindung sein. In zweckmäßiger Ausgestaltung ist das Inertgas jedoch Stickstoff (N₂) oder ein Edelgas. Insbeson­ dere durch die Verwendung eines Edelgases oder von Stickstoff (N₂) als Inertgas wird erreicht, daß eventuell im Kondensat verbliebene Reste des Inertgases nicht zu unerwünschten Kor­ rosionen oder Ablagerungen an Anlagenteilen führen.

Das Inertgas kann leichter sein als Umgebungsluft. In beson­ ders vorteilhafter Ausgestaltung ist das Inertgas jedoch schwerer als Umgebungsluft. In den Kondensator eingelassenes Inertgas dieser Art sammelt sich somit unmittelbar oberhalb der Kondensatoberfläche an. Beim Eindringen von Umgebungsluft in den Kondensator ist daher zu jeder Zeit eine Zwischen­ schicht zwischen der Kondensatoberfläche und der Umgebungs­ luft gewährleistet. Somit ist auch bei Anwesenheit von Umge­ bungsluft im Kondensator ein Gaseintrag durch die Umgebungs­ luft in das Kondensat ausgeschlossen.

Bezüglich der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verhinderung von Gaseintrag in das Kondensat einer Dampf­ kraftanlage mit einem Kondensator wird die Aufgabe erfin­ dungsgemäß gelöst durch am Kondensator der Dampfkraftanlage angeordnete, absperrbare Mittel zur Zu- und Abführung eines Inertgases in einen oberhalb eines Kondensatspiegels vorge­ sehenen Raumbereich.

Bei einem Stillstand der Dampfkraftanlage wird mittels der am Kondensator angeordneten Zuführung das Kondensatorvakuum mit Inertgas geflutet. Vor dem Wiederanfahren der Dampfkraftanla­ ge wird das Inertgas mittels der Abführung aus dem Kondensa­ tor entfernt und das Kondensatorvakuum wieder hergestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß durch den Einsatz von Inertgas zur Verhinde­ rung von Gaseintritt in das Kondensat einer Dampfkraftanlage das Kondensat auf einfache Weise von Verunreinigungen freige­ halten ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Darin zeigt die Figur einen Kondensator einer Dampfkraftan­ lage.

Dem Kondensator 1 einer nicht näher gezeigten Dampfkraftan­ lage wird über eine Dampfzuführung 3 in einem Dampferzeu­ gungsprozeß entstandener Dampf D - wie durch den Pfeil ange­ deutet - zugeführt. Der Dampf D kondensiert im Kondensator 1 zu Wasser oder Kondensat K. Das Kondensat K wird mittels ei­ ner Kondensatleitung 5 dem Dampferzeugungsprozeß erneut zuge­ führt. Der mit dem Kondensat K verbundene und mit dem Konden­ sat K in Kontakt stehende Raumbereich (Volumen) 10 oberhalb eines Kondensatpegels oder einer Kondensatoberfläche 12 steht dabei unter Unterdruck (Vakuum).

Der Kondensator 1 ist mittels einer Gaszuleitung 15 mit einem Gasspeicher 20 verbunden. Weiterhin ist am Kondensator 1 eine Gasableitung 16 angeordnet. Die Gaszuleitung 15 und die Gas­ ableitung 16 sind mit jeweils einem Ventil 25 bzw. 26 ab­ sperrbar. In die Gasleitung 16 ist eine Vakuumpumpe 27 ge­ schaltet.

Bei einem Stillstand der Dampfkraftanlage wird der mit dem Kondensat K verbundene und mit diesem in Kontakt stehende Raumbereich 10 des Kondensators 1 vor einem Brechen des Vaku­ ums mit einem Inertgas I geflutet. Dabei strömt das sich im Gasspeicher 20 befindliche Inertgas I nach Öffnen des Ventils 25 durch die Zuleitung 15 in den Raumbereich 10 des Kondensa­ tors 1. Das Inertgas I ist vorzugsweise Stickstoff (N₂), der schwerer ist als Umgebungsluft. Es kann alternativ auch ein Edelgas sein.

Das in den Raumbereich 10 gelangte Inertgas I bedeckt die Kondensatoberfläche 12 vollständig und verhindert somit den Gaseintrag eines anderen Gases, zum Beispiel Luft, in das Kondensat K. Nach dem Einströmen des Inertgases I kann auch Umgebungsluft in den Raumbereich 10 des Kondensators 1 gelan­ gen. Das im Vergleich zur Umgebungsluft schwerere Inertgas I sammelt sich dabei im unteren Teil des Raumbereichs 10 an und trennt somit die Oberfläche 12 des Kondensats K von der sich ebenfalls im Raumbereich 10 befindenden Umgebungsluft. In diesem Zustand können am Kondensator 1 beispielsweise War­ tungs- oder Reparaturarbeiten vorgenommen werden, ohne daß ein Gaseintrag in das Kondensat K auftritt.

Vor einem Wiederanfahren der Dampfkraftanlage wird das den Raumbereich 10 füllende Gas, das neben dem Inertgas I auch Umgebungsluft umfassen kann, aus dem Raumbereich 10 des Kon­ densators 1 entfernt. Dazu wird nach Öffnen des Ventils 26 das Gas aus dem Raumbereich 10 mit Hilfe der Pumpe 27 einer (nicht dargestellten) Abluft- oder Abgaseinheit zugeführt. Somit ist auch das Kondensatorvakuum wieder hergestellt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Verhinderung von Gaseintrag in das Kondensat (K) einer Dampfkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Kondensat (K) in Kontakt stehender Raumbereich (Volumen) (10) mit einem Inertgas (I) geflutet wird, bevor im Kondensat (K) lösbares Gas, insbesondere Luft (L), in den Raumbereich (10) gelangt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas (I) Stickstoff (N₂) oder ein Edelgas ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas (I) schwerer ist als Luft.

4. Vorrichtung zur Verhinderung von Gaseintrag in das Kondensat (K) einer Dampfkraftanlage mit einem Kondensator (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch am Kondensator (1) angeordnete, absperrbare Mittel (15, 16) zur Zu- und Ab­ führung eines Inertgases (I) in einen sich oberhalb eines Kondensatspiegels (12) befindenden Raumbereich (10).