EP0182987A2 - Anlage zur Kondensation von Überschussdampf - Google Patents

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EP0182987A2
EP0182987A2 EP85111447A EP85111447A EP0182987A2 EP 0182987 A2 EP0182987 A2 EP 0182987A2 EP 85111447 A EP85111447 A EP 85111447A EP 85111447 A EP85111447 A EP 85111447A EP 0182987 A2 EP0182987 A2 EP 0182987A2
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condenser
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inert gas
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Ingo Haacker
Friedhelm Landgräber
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Uhde GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B9/00—Auxiliary systems, arrangements, or devices

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for the condensation of excess steam occurring in steam generation and consumption systems in a condenser with indirect heat exchange.
  • a particular disadvantage of releasing the steam into the atmosphere is e.g. B. the loss of the generally high quality treated water; the environment is also polluted by noise and swaths. If the steam is led over such emergency condensers, the connection with the atmosphere absorbs oxygen in the condensate, which can lead to corrosion and the introduction of corrosion products into the steam system. Drainage regulations of the condensate react very sluggishly and are therefore only of limited use.
  • the object of the invention is to provide a solution with which blowing into the atmosphere is unnecessary and with which in particular the access of oxygen to the generated condensate is prevented.
  • this object is achieved according to the invention in that the condenser is filled with an oxygen-free fluid which is displaced by the excess steam in a receiving reservoir, the fluid being returned to the condenser when the excess steam is eliminated.
  • the invention also provides that the condenser is followed by a condensate container with a gas dome, which is used to hold the inert gas and, if necessary, to compress it.
  • This embodiment has the advantage that during displacement of the inert gas therein, a pressure increase is generated on the capacitor in the gas dome, which at V errin- delay the amount of condensate repektive effected with omission of introduced excess steam that the inert gas immediately flows back into the condenser. This procedure facilitates or shortens the regulation, in particular the response times of the system.
  • the invention also provides a system for solving the underlying problem, which is characterized in that the condensate collector of the condenser is followed by a condensate tank with a steam dome, a first line for discharging the condensate and starting from the gas dome between the condensate collector and the condensate tank a second line for the inert gas are arranged.
  • This solution specially selected for inert gases, has the advantage that it reacts very quickly, is structurally simple and therefore economical and is suitable for a large number of possible uses.
  • the gas dome is designed with a connecting line to the condensate collector for receiving all of the inert gas contained in the condenser.
  • This configuration ensures that the maximum working pressure occurs when the condenser is fully exposed to steam.
  • This increased pressure has an additional advantage, namely that the pressure level in the condenser is significantly above a working pressure that prevails in the case of open condensers, ie compared to atmospheric pressure. Due to the increased pressure level, the condensation temperature of the steam and thus the mean loga increases rithmic temperature difference, so that the heat exchanger surfaces can be made smaller than in the case of condensers with atmospheric pressure.
  • the system generally designated 1, has an air-cooled condenser 2 in a pent roof construction.
  • the blower is designated 3, it being noted at this point that all parts of the system are only sketched in principle.
  • the condenser 2 has a condensate collector 4, which is followed by a condensate container 5 in the flow direction of the condensate.
  • the capacitor 2 is acted upon an excess steam supply line 6, which branches off from the main network 7 and can be switched via corresponding control devices 8.
  • the condensate collection container 5 has a gas dome designated 9.
  • An inert gas line 10 is provided between the gas dome 9 and the upper regions of the condensate collector 4, and a condensate discharge line 11 is provided from the underside of the condensate collector 4.
  • FIG. 1 also shows an inert gas supply line 12 with control device 13 and a condensate return line 14 also with control devices 15 and possibly a pump 16, which is not important here in detail.
  • valve 8 closes, the condensate runs off, the increased pressure generated by the shifting of the nitrogen in the gas dome 9 leading to the nitrogen immediately returning via the line 10 and the condensate collector 4 into the Capacitor is pushed back. This ensures that oxygen cannot reach the condensate at any point in the system.
  • the arrangement is supplemented by an ejector 17 with a cooler part 18 connected downstream.
  • the inert gas is drawn off via the ejector 17 and passed over a separated part of the heat exchanger. This increases the speed in the heat exchanger tubes and the heat transfer in the residual steam area.
  • the system again has an air-cooled condenser 2 in a pent roof construction. It is supplemented by a pressure-dependent ejector 17 and a divided after-cooling surface 18.
  • Condensate flows through the standpipe 11 into the condensate collection container 9. Displaced intergas flows through a line 19 to the ejector 17.
  • the ejector 17 When the pressure in line 19 increases, the ejector 17 is subjected to steam and the inert gas is conveyed via line 21 to a post-cooling part 18; the inert gas is cooled, motive steam and attached vapors are condensed.
  • the condensate flows through a standpipe 22 into the condensate collection container, the inert gas reaches the gas dome via the connecting line 10.
  • a water level is set in the standpipe 11, which corresponds to the pressure difference between the condensate pipe or cooler 2 and the after-cooling part 18.
  • Oils are used, so surge tanks can be provided. In this case, oil separators and the like. Like. appropriate. Capacitors cooled with water or another medium can also be used. If a water-cooled condenser were used instead of the air-cooled condenser, the steam in the basic circuit described is expediently to be carried on the pipe side and the cooling medium on the casing side in order to achieve a clear flow and displacement of the inert gas.

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Abstract

Bei einem Verfahren und bei einer Anlage zur KondensaÜon von Dampferzeugungs und -verbrauchsanlagen anfallendem Überschußdampf soll das bekannte Abblasen in die Atmosphäre vermieden und insbesondere der Zutritt von Sauerstoff zum Kondensat unterbunden werden. Dies wird durch einen indirekten Wärmetausch und durch einen Kondensator erreicht, der mit einem sauerstoffreien Fluid gefüllt wird, welches vom Überschußdampf in ein Aufnahmereservoir verdrängt wird, wobei das Fluid bei Wegfall des Überschußdampfes in den Kondensator zurückgeführt wird. Die entsprechende Anlage erreicht dies dadurch, daß dem Kondensatsammler (4) des Kondensators (2) ein Kondensatbehälter (5) mit einem Dampfdom nachgeordnet ist, wobei zwischen dem Kondensatsammler (4) und dem Kondensatbehälter (5) eine erste Leitung (11) zur Ableitung des Kondensates und ausgehend vom Gasdom (9) eine zweite Leitung (10) für das Inertgas angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Kondensation von in Dampferzeugungs- und -verbrauchsanlagen anfallendem Uberschußdampf in einem Kondensator mit indirektem Wärmetausch.
  • In der Industrie gibt es eine Fülle von Gebieten, bei denen Dampf benötigt wird, nicht nur zur Beheizung und auch nicht nur zur Energieerzeugung über Dampfturbinen. In derartigen Dampfsystemen kann zeitweise ein Überschuß an Dampf, insbesondere an Niederdruckdampf, auftreten, für den dann keine direkte Verwendung möglich ist, sei es als Heizdampf oder zum Einspeisen in eine Turbinenanlage od. dgl.
  • Es ist bekannt, den überschuß an Dampf in die Atmosphäre abzublasen oder über mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Notkondensatoren zu führen. Auch ist es bekannt, derartige Notkondensatoren mit einer Ablaufregelung auszurüsten.
  • Besonders nachteilig an dem Ablassen des Dampfes in die Atmosphäre ist z. B. der Verlust des in der Regel hochwertig aufbereiteten Wassers; die Umwelt wird dabei auch durch Lärm und Schwaden belastet. Wird der Dampf über derartige Notkondensatoren geführt, so bedingt die Verbindung mit der Atmosphäre eine Sauerstoffaufnahme im Kondensat, was zu Korrosionen und zur Eintragung von Korrosionsprodukten in das Dampfsystem führen kann. Ablaufregelungen des Kondensates reagieren im übrigen sehr träge und sind darum nur begrenzt anwendbar.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der ein Abblasen in die Atmosphäre entbehrlich wird und mit der insbesondere der Zutritt von Sauerstoff zum erzeugten Kondensat unterbunden wird.
  • Bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kondensator mit einem sauerstoffreien Fluid gefüllt wird, welches vom Uberschußdampf in ein Aufnahmereservoir verdrängt wird, wobei das Fluid bei Wegfall des Uberschußdampfes in den Kondensator zurückgeführt wird.
  • Durch die indirekte Kondensation des Überschußdampfes wird zunächst eine Umweltbelastung vermieden, da der Dampf im System verbleibt. Dadurch, daß das nur zeitweise benötigte Kondensatorsystem mit einem sauerstoffreien Fluid gefüllt ist, wird im Falle der Kondensation im Kondensator verhindert, daß das Prozeßwasser mit Sauerstoff angereichert wird. Grundsätzlich eignet sich hierzu eine Fülle von Fluiden, die im wesentlichen die Bedingung erfüllen müssen, daß sie vom Wasser bzw. Dampf verdrängbar sind, wobei es sich in der Regel um leichtere Fluide handeln wird, und daß sie sauerstoffrei sind.
  • Obgleich die Erfindung nicht auf den Einsatz eines bestimmten Fluides beschränkt ist, hat sich gezeigt, daß es besonders zweckmäßig ist, wenn hier ein Inertgas, insbesondere wenn Stickstoff eingesetzt wird.
  • Weiter oben war bereits erwähnt worden, daß unterschiedliche Fluide eingesetzt werden können, so beispielsweise technische öle, die dann in besondere Reservoirs verdrängt werden müssen, allerdings ist der Einsatz eines Inertgases besonders zweckmäßig, da Gase komprimierbar sind.
  • Die Erfindung sieht auch vor, daß dem Kondensator ein Kondensatbehälter mit einem Gasdom nachgeordnet wird, der zur Aufnahme des Inertgases und ggf. zu dessen Komprimierung eingesetzt wird. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß bei Verdrängung des Inertgases auf dem Kondensator in dem Gasdom dort ein Druckanstieg erzeugt wird, der bei Verrin- gerung der Kondensatmenge repektive bei Wegfall von eingeleitetem Überschußdampf bewirkt, daß das Inertgas alsbald in den Kondensator zurückströmt. Mit dieser Verfahrensweise wird die Regelung, insbesondere die Ansprechzeiten des Systemes erleichtert bzw. verkürzt.
  • Die Erfindung sieht auch eine Anlage zur Lösung der hier zugrundeliegenden Aufgabe vor, die sich dadurch auszeichnet, daß dem Kondensatsammler des Kondensators ein Kondensatbehälter mit einem Dampfdom nachgeordnet ist, wobei zwischen dem Kondensatsammler und dem Kondensatbehälter eine erste Leitung zur Ableitung des Kondensates und ausgehend vom Gasdom eine zweite Leitung für das Inertgas angeordnet sind.
  • Diese speziell für Inertgase gewählte Lösung hat den Vorteil, daß sie sehr rasch reagiert, konstruktiv einfach und damit wirtschaftlich ist und sich für eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten eignet.
  • Nach der Erfindung ist in Ausgestaltung auch vorgesehen, daß der Gasdom mit Anschlußleitung zum Kondensatsammler zur Aufnahme des gesamten im Kondensator enthaltenen Inertgases ausgelegt ist.
  • Mit dieser Ausgestaltung wird erreicht, daß der maximale Arbeitsdruck bei voller Beaufschlagung des Kondensators mit Dampf auftritt. Dieser erhöhte Druck hat einen zusätzlichen Vorteil, daß nämlich das Druckniveau im Kondensator deutlich über einem Arbeitsdruck liegt, der bei offenen Kondensatoren herrscht, d. h. gegenüber dem Atmosphärendruck. Durch das erhöhte Druckniveau steigt die Kondensationstemperatur des Dampfes und damit die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz, so daß die Wärmetauscherflächen kleiner als bei bei Kondensatoren mit atmosphärischem Druck ausgeführt werden können.
  • Da auch keine Sauerstoffkorrosion in Kondensatsystemen auftreten kann, können die Materialien der Rohrleitung diesem Tatbestand Rechnung tragen, was zu preisgünstigeren Metallqualitäten führt.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:
    • Fig. l ein Prinzipschaltbild einer Anlage nach einem Ausführungsbeispiel sowie
    • Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines anderen Ausführungsbeispieles.
  • Die allgemein mit 1 bezeichnete Anlage weist einen luftgekühlten Kondensator 2 in Pultdachkonstruktion auf. Das Gebläse ist mit 3 bezeichnet, wobei an dieser Stelle bemerkt wird, daß alle Anlagenteile nur dem Prinzip nach skizziert sind.
  • Der Kondensator 2 weist einen Kondensatsammler 4 auf, dem im Flußrichtung des Kondensates ein Kondensatbehälter 5 nachgeordnet ist. Beaufschlagt wird der Kondensator 2 über eine Uberschußdampfzufuhrleitung 6, die vom Hauptnetz 7 abzweigt und über entsprechende Regeleinrichtungen 8 geschaltet werden kann.
  • Wie sich aus der Figur ergibt, weist der Kondensatsammelbehälter 5 einen mit 9 bezeichneten Gasdom auf. Zwischen dem Gasdom 9 und oberen Bereichen des Kondensatsammlers 4 ist eine Inertgasleitung 10, und von der Unterseite des Kondensatsammlers 4 eine Kondensatabführleitung 11 vorgesehen.
  • Schließlich zeigt die Figur 1 noch eine Inertgaszufuhrleitung 12 mit Regeleinrichtung 13 sowie einer Kondensatrückführleitung 14 ebenfalls mit Regeleinrichtungen 15 und ggf. einer Pumpe 16, worauf es hier im einzelnen nicht näher ankommt.
  • Die Wirkungsweise der Anlage ist dabei die folgende:
    • Fällt in dem Netz 7, z. B. dem Niederdruckdampfsystem, Überschußdampf an, so wird dieser Uberschußdampf über die Regelung 8 und damit über die Leitung 6 dem Kondensator 2 zugeführt. Dieser Kondensator 2 ist in der Ruhelage vollständig mit z. B. Stickstoff gefüllt. Der eindringende Uberschußdampf verdrängt diesen Stickstoff aus dem System in den Gasdom 9 des Kondensatbehälters 5. Das Verschieben des Stickstoffes erfolgt über die Leitung 10, während das schon zu Beginn entstehende Kondensat über die Leitung 11 dem Kondensatbehälter 5 zugeführt wird. Das entstehende Kondensat wird dann schließlich über die Pumpe 16 und die Leitung 14 wieder rückgeführt.
  • Fällt kein Überschußdampf mehr im System 7 an, schließt das Ventil 8, das Kondensat läuft ab, wobei der durch die Verschiebung des Stickstoffes im Gasdom 9 erzeugte erhöhte Druck dazu führt, daß sofort das Stickstoff über die Leitung 10 und den Kondensatsammler 4 wieder in den Kondensator zurückgedrückt wird. Damit wird erreicht, daß an keiner Stelle des Systemes Sauerstoff an das Kondensat gelangen kann.
  • In Fig. 2 ist die Anordnung durch einen Ejektor 17 mit nachgeschaltetem Kühlerteil 18 ergänzt.
  • Zur Verringerung der Wärmetauscherfläche wird hier das Inertgas über den Ejektor 17 abgesaugt und über einem abgetrennten Teil des Wärmetauschers geführt. Damit wird die Geschwindigkeit in den Wärmetauscherrohren und der Wärmeübergang im Restdampfbereich erhöht.
  • Die analog zu Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnete Anlage weist wieder einen luftgekühlten Kondensator 2 in Pultdachkonstruktion auf. Sie ist ergänzt durch einen druckabhängig geschalteten Ejektor 17 und einer abgeteilten Nachkühlfläche 18.
  • Uberschußdampf aus der Leitung 7 strömt über Leitung 6 und Regelventil 8 in den Kondensator 2.
  • Kondensat fließt über das Standrohr 11 in den Kondensatsammelbehälter 9. Verdrängtes Intergas strömt über eine Leitung 19 zum Ejektor 17.
  • Mit Druckanstieg in der Leitung 19 wird der Ejektor 17 mit Dampf beaufschlagt und das Inertgas über eine Leitung 21 zu einem Nachkühlteil 18 gefördert; das Inertgas wird gekühlt, Treibdampf und anhängende Brüden werden kondensiert. Das Kondensat fließt über ein Standrohr 22 in den Kondensatsammelbehälter ab, das Inertgas gelangt über die Verbindungsleitung 10 in den Gasdom.
  • Im Standrohr 11 stellt sich ein Wasserstand ein, der der Druckdifferenz zwischen Kondensatrohr bzw. -kühler 2 und Nachkühlteil 18 entspricht.
  • Natürlich sind die beschriebene Ausführungsbeispiele sowohl der Anlage als auch die beschriebene Verfahrensweise noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann z. B. eine zusätzliche Druckregelung für das Inertgas vorgesehen sein, Einrichtungen, die einen zu starken Übergang des Inertgases in das Prozeßwasser verhindern u. dgl. mehr. Werden statt der Gase z.
  • B. öle eingesetzt, so können Druckausgleichbehälter vorgesehen sein, in diesem Falle sind auch Ölabscheider u. dgl. zweckmäßig. Es können auch mit Wasser oder einem anderen Medium gekühlte Kondensatoren eingesetzt werden. Würde anstelle des luftgekühlten Kondensators ein wassergekühlter Kondensator eingesetzt, ist bei der beschriebenen Grundschaltung der Dampf zweckmäßig rohrseitig und das Kühlmedium mantelseitig zu führen, um eine eindeutige Strömung und Verdrängung des Inertgases zu erzielen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Kondensation von in Dampferzeugungs- und -verbrauchsanlagen anfallendem Uberschußdampf in einem Kondensator mit indirektem Wärmetausch, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator mit einem sauerstoffreien Fluid gefüllt wird, welches vom Uberschußdampf in ein Aufnahmereservoir verdrängt wird, wobei das Fluid bei Wegfall des überschußdampfes in den Kondensator zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid für den Kondensator ein Inertgas eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Stickstoff eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator ein Kondensatbehälter mit einem Gasdom nachgeordnet wird, der zur Aufnahme des Inertgases und ggf. zu dessen Komprimierung eingesetzt wird.
5. Anlage, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem geschlossenen Dampfkondensator mit Kondensatsammler, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensatsammler (4) des Kondensators (2) ein Kondensatbehälter (5) mit einem Gasdom nachgeordnet ist, wobei zwischen dem Kondensatsammler (4) und dem Kondensatbehälter (5) eine erste Leitung (11) zur Ableitung des Kondensates und ausgehend vom Gasdom (9) eine zweite Leitung (10) für das Inertgas angeordnet sind.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdom (9) mit Anschlußleitung (10) zum Kondensatsammler (4) zur Aufnahme des gesamten im Kondensator (2) enthaltenen Inertgases ausgelegt ist.
EP85111447A 1984-11-30 1985-09-10 Anlage zur Kondensation von Überschussdampf Expired EP0182987B1 (de)

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