EP0489192B1

EP0489192B1 - Wassergekühlter Kondensator

Info

Publication number: EP0489192B1
Application number: EP90123310A
Authority: EP
Inventors: Vaclav Svoboda
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; ABB AB
Priority date: 1990-12-05
Filing date: 1990-12-05
Publication date: 1994-02-23
Anticipated expiration: 2010-12-05
Also published as: CA2056094A1; ES2052142T3; US5181559A; DE59004704D1; EP0489192A1; AU651632B2; AU8806591A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen wassergekühlten Kondensator, bei welchem die Kondensatorrohre aus Titan an ihren Enden in jeweils einen Rohrboden eingewalzt und/oder eingeschweisst sind und bei welchem der Kondensatormantel und der Wasserkammermantel jeweils mit einem aufgeschweissten Flansch versehen sind, zwischen denen die Rohrböden aus Titan abgedichtet angeordnet und mit einer Verschraubung versehen sind, wobei der Kondensatormantel aus Stahlblech an der Verbindungsstelle mit den Rohrböden mit einer Titan-Sprengplattierung versehen ist, welche dampfraumseitig mit den Rohrböden wasserdicht verschweisst ist.
Derartige Kondensatoren, die am sogenannten kalten Ende von Kraftmaschinen angeordnet sind und zum Zwecke haben, durch Erzeugung eines grösstmöglichen Vakuums beispielsweise einer Dampfturbine ein grösseres Druck- und Wärmegefälle zu geben, sind bekannt. Sind bei diesen Kondensatoren die Wasserkammern über Flansche mit den Rohrböden und der Kondensatorschale verbunden, herrschen folgende Probleme vor:

Die Bearbeitung der ausserordentlich grossen Flansche für die heutigen Grosskondensaoren gestalten sich auf der Baustelle sehr aufwendig;
es besteht grundsätzlich die Gefahr, dass durch die grossen Flansche Luft in den Dampfraum des Kondensators eindringen kann;
undichte Flansche können nachträglich nur sehr behelfsmässig und schwierig abgedichtet werden.

Heute werden von Kraftwerksbetreibern extreme Dichtheiten gegen Kühlwassereinbruch in Kondensatoren verlangt. Die zulässigen Leckraten sind kaum messbar, was dazu führt, dass die bisher angewandte Technik des Einwalzens der Rohre ergänzt wird durch Einschweissen der Rohre. Darüber hinaus gelangen heute extrem korrosionsbeständige Titanrohre zur Anwendung.

Stand der Technik

Bei der genannten Flanschverbindung besteht nun die Möglichkeit, die Titanrohre auch in Titan-Rohrböden einzuwalzen und/oder einzuschweissen. Dies ist insbesondere deshalb naheliegend, weil sich Titan praktisch nur mit Titan verschweissen lässt. Zur Verschraubung des Titanrohrbodens mit den Flanschen sowohl des Wasserkammermantels als auch des Kondensatormantels müssen entsprechende Dichtungen vorgesehen werden. Zwischen Wasserkammermantel und Rohrboden hat man deshalb die ohnehin benötigte Gummischicht des Schutzüberzuges angeordnet, während zwischen Rohrboden und Flansch des Kondensatormantels eine Weichdichtung eingelegt wurde. Nach längerer Betriebszeit kann eine derartige Lösung indessen sowohl zu einem Kühlwasser- als auch zu einem Lufteinbruch in den Dampfraum führen, da die Dichtungen wegen der unterschiedlichen Dehnungen zwischen Rohren und Kondensatorschale sehr hoch beansprucht sind.
Aus der US-A-4,252,182 ist ein wassergekühlter Kondensator bekannt mit einem stählernen Kondensatormantel, bei dem Titanrohre einen stählernen Rohrboden durchdringen und in diesen eingewalzt sind und mit ihren Enden in einer speziellen, dem Rohrboden vorgelagerten Titanplatte eingeschweisst sind. Durch diese Konfiguration wird die Problematik der sonst üblichen Schweissverbindung Rohr/Rohrboden gelöst. Die Titanplatte selbst ist mit der Wasserkammer direkt verschraubt und über Abstandsglieder mit dem Rohrboden verschraubt. Letzterer ist ebenfalls mit dem Kondensatormantel verschraubt. Da somit ein Stahlrohrboden mit einem Stahlkondensatormantel zu verbinden ist, sind materialtechnisch keine Schwierigkeiten vorhanden, wenn auch im dargestellten Fall infolge der blossen Verschraubung eventuell mit Lufteinbrüchen in den Dampfraum des Kondensators zu rechnen ist.
Desweiteren ist aus der US-A-4,562,887 eine Flanschverbindung der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher die Stirnseite des mit dem Rohrboden zu verschraubenden Flansches mit einer Sprengplattierung versehen ist. Nach der Montage der Rohrböden mit dem Kondensatormantel wird diese Sprengplattierung mit den Rohrböden verschweisst. Zwar wird bei dieser Lösung die Sprengplattierung ausschliesslich auf Druck beansprucht und kann sich somit nicht vom Flansch ablösen. Indes könnte die Schweissnaht aus irgendeinem Grund beschädigt werden, worauf die Möglichkeit von Lufteinbrüchen und insbesondere von Kühlwassereinbrüchen über undichte Schutzüberzüge und die Schraubenlöcher bestünde.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einem Kondensator der eingangs genannten Art eine kontrollierbare Verbindung des Titan-Rohrbodens mit dem Stahlblech des Flansches/Kondensatormantels zu schaffen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass dass die Sprengplattierung am dampfraumseitigen Teil des Flansches angebracht ist und dass die Flanschverschraubung ausserhalb der Dichtfläche zwischen Flansch und Rohrboden angeordnet ist.
Der Vorteil der Erfindung ist neben der Tatsache, dass die kritische Stelle bei Flanschkonstruktionen nunmehr mit einer absolut dichten Schweissverbindung versehen ist, insbesondere darin zu sehen, dass selbst im Falle einer undichten Schweissnaht zwischen Sprengplattierung und Rohrboden die Dichtfläche von aussen zu Reparaturzwecken zugänglich ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Die einzige Figur zeigt einen Teillängsschnitt einer Flanschverbindung von Wasserkammer, Rohrboden und Kondensatorschale.
Erfindungsunwesentliche Elemente wie beispielsweise die Ausgestaltung der Wasserkammer und der Rohreintritte sind nicht dargestellt, obschon die korrosive Wirkung des Kühlwassers eine Randbedingung hinsichtlich deren Konstruktion ist. Auch die eigentliche Rohrbefestigung sowie die bündelförmige Konfiguration der Rohre im Dampfraum sind nicht dargestellt, da sich nichts zum besseren Verständnis der Erfindung beitragen. Ferner sei festgehalten, dass die eigentliche Geometrie des Kondensators, seine Grösse und seine Aufstellungsart im vorliegenden Zusammenhang nicht von Bedeutung sind und dass auch die Form der Rohrböden, ob rund oder mehreckig, die Wirkungsweise der Erfindung nicht beeinflusst. All dies führt dazu, dass die Erläuterung der Erfindung anhand einer einfachen Prinzipskizze einer Wasserkammer erfolgen kann.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Bei der Kondensatorausbildung bestehen sowohl der Kondensatormantel 1 als auch die Wasserkammerwand 2 aus einfachem C-Stahl. Sie sind jeweils mit einem aufgeschweissten Flansch 1' resp. 2' versehen, zwischen denen der Titan-Rohrboden mittels der Verschraubung 10 fest verschraubt wird. Insbesondere wenn Meerwasser als Kühlmittel verwendet wird, ist auf der Wasserseite die Wand 2 vollständig mit einem Schutzüberzug 3 versehen, welcher in der Regel eine Gummischicht ist, jedoch auch ein glasfaserverstärkter Epoxydharzanstrich sein kann. Auf der Wasserseite wird der Schutzüberzug 3 mit in den Flansch 2' einbezogen.
Der Rohrboden 4 besteht aus reinem Titan. Es ist mit einer Vielzahl von Titanrohren 5 bestückt, die entweder mit ihren Enden eingewalzt, eingeschweisst oder beides sein können. Durch diese Rohre, welche die eigentliche Kühlfläche bilden und die den Dampfraum 6 in ihrer ganzen Länge durchdringen und dabei in nicht gezeigten Stützplatten abgestützt sind, wird das frische Kühlwasser von der ersten Wasserkammer 7 in die nicht dargestellte zweite, gegenüberliegende Wasserkammer gefördert. Im Dampfraum 6 sind die Rohre vom zu kondensierenden Dampf im Querstrom umströmt.
Am Flansch 1' ist an der dem Dampfraum 6 zugekehrten Seite sprengplattiertes Titan 8 angeordnet. Es handelt sich beim Sprengplattieren oder auch Sprengschweissen um ein Verfahren, mit dem Metallkombination hergestellt werden können, die durch Schmelzschweissen nicht möglich sind. Über den zu beschichtenden Flansch 1' wird mit geringem Abstand das Titanblech gelegt. Der auf dem Titanblech verteilte Sprengstoff wird auf einer Seite gezündet, worauf die Detonationszone mit grosser Geschwindigkeit über das Titan hinwegläuft und dieses auf den Flansch beschleunigt. Dabei entstehen sehr hohe Drücke in der Kollisionszone, die zu fliessenden Metallgrenzschichten und somit zu einer grossflächigen Schweissung führen.
Die Plattierung 8 wird im Anschluss an die Montage der Rohrböden mit dem Kondensatormantel mit einer Schweissnaht 9 vollständig abgedichtet. Der Dampfraum 6 ist damit gegen Lufteinbrüche gesichert. Aber auch im Fall einer undichten Schweissnaht 9 sind gegen das bisher mögliche Eindringen von Kühlwasser - welches infolge eines undichten Schutzüberzuges 3 aus der Wasserkammer 7 heraustreten könnte und über die Löcher 11 und eine undichte Schweissnaht 9 in den Dampfraum 6 eindringen könnte - Vorkehrungen getroffen. Diese Vorkehrungen sind in der Formwahl der Flansche 1' und 2' zu sehen. Diese sind derart konzipiert, dass die Verschraubungen 10 und damit die Durchgangslöcher 11 im Rohrboden 4 sich ausserhalb der eigentlichen Dichtfläche zwischen Flansch 1' und Rohrboden 4 befinden. Es wird somit deutlich, dass die in der Zeichnung mit X bezeichnete Dichtstelle zwischen Rohrboden 4 und Flansch 1' einer Inspektion ohne weiteres zugänglich ist, und zwar unabhängig davon, ob es sich beim Flansch 1' um einen Ringflansch (im Falle von Rundkondensatoren) oder um flache Flansche (im Falle von Rechteckkondensatoren) handelt. Wird anlässlich einer solchen Kontrolle festgestellt, dass die Schweissnaht 9 tatsächlich undicht ist, und es dadurch zu Lufteinbrüchen in den Dampfraum kommt, so kann die mit X bezeichnete Stelle auf einfachste Weise auf der erforderlichen Länge oder gänzlich mit beispielsweise flüssigem Silikonkautschuk abgedichtet werden.

Claims

Wassergekühlter Kondensator, bei welchem die Kondensatorrohre (5) aus Titan an ihren Enden in jeweils einen Rohrboden (4) eingewalzt und/oder eingeschweisst sind und bei welchem der Kondensatormantel (1) und der Wasserkammermantel (2) jeweils mit einem aufgeschweissten Flansch (1', 2') versehen sind, zwischen denen die Rohrböden (4) aus Titan abgedichtet angeordnet und mit einer Verschraubung (10) versehen sind, wobei der Kondensatormantel aus Stahlblech an der Verbindungsstelle mit den Rohrböden mit einer Titan-Sprengplattierung (8) versehen ist, welche dampfraumseitig mit den Rohrböden wasserdicht verschweisst ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sprengplattierung (8) am dampfraumseitigen Teil des Flansches (1') angebracht ist und dass die Flanschverschraubung (10) ausserhalb der Dichtfläche zwischen Flansch (1') und Rohrboden (4) angeordnet ist.