EP0865596B1 - Rückkühlsystem - Google Patents

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EP0865596B1
EP0865596B1 EP96945758A EP96945758A EP0865596B1 EP 0865596 B1 EP0865596 B1 EP 0865596B1 EP 96945758 A EP96945758 A EP 96945758A EP 96945758 A EP96945758 A EP 96945758A EP 0865596 B1 EP0865596 B1 EP 0865596B1
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water
cooling
condenser
cooling water
recooling system
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Rudolf Lehmann
Siegfried MÜNCH
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Siemens AG
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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
    • F28B9/04—Auxiliary systems, arrangements, or devices for feeding, collecting, and storing cooling water or other cooling liquid
    • F28B9/06—Auxiliary systems, arrangements, or devices for feeding, collecting, and storing cooling water or other cooling liquid with provision for re-cooling the cooling water or other cooling liquid

Definitions

  • the invention relates to a cooling system for cooling water the condenser of a steam power plant.
  • a steam power plant is usually used to generate electrical Energy or to drive a machine used. This is a in an evaporator circuit Steam power plant-led working medium, usually a Water-steam mixture, evaporated in an evaporator. The one there generated steam relaxes in the work Steam turbine of the steam power plant and then becomes its Capacitor supplied. The working medium condensed in the condenser is then again via a feed water pump Evaporator fed.
  • Steam power plant-led working medium usually a Water-steam mixture
  • the working medium is condensed in the condenser usually by heat exchange with the cooling water supplied, that heats up.
  • the heated cooling water will usually in turn in a recooling system by heat exchange cooled with the ambient air.
  • the cooled cooling water is then available again to cool the condenser.
  • the recooling system typically includes a number of cooling towers. Each cooling tower is connected to a collecting duct Collection basin assigned in the cooled cooling water is collected. The recooled cooling water is from there fed back into the condenser via a condenser pump.
  • a recooling system is usually due to the circumstances adapted to the power plant site and thus requires a considerable structural and constructive effort.
  • Level control for the water level of each collecting basin required (see for example DE 2 356 505 A).
  • the invention is therefore based on the object of a recooling system for cooling water from the condenser of a steam power plant specify that can be installed in a particularly simple manner and is operable.
  • this object is achieved by a recooling system of the type mentioned above with a number of cooling modules, each of them via a water supply shaft assigned to it is feedable, the water supply shafts in the manner of tubes communicating with each other and via a common main cooling water pipe with the condenser are connected.
  • the invention is based on the consideration that the installation effort for the recooling system through standardized Components is reduced. When using standardized components or modules for the recooling system can this in the manner of a modular system to the respective Power plant to be adjusted.
  • the recooling system can also be operated particularly easily if there is an individual level control for each water collection basin assigned to a cooling module replaced is a level control common to all water reservoirs.
  • a level control common to all water reservoirs can be achieved in that a central Water supply for all cooling modules is designed in such a way that a variation in the cooling water flow to a cooling module the cooling water inflow to the other cooling modules approximately leaves unchanged.
  • Such an interpretation can be achieved by connecting the water supply shafts to one another according to the principle of communicating tubes.
  • communicating tubes is defined in “Duden: The Great Dictionary of the German Language", Volume 5 (1980), Bibliographic Institute Mannheim.
  • each water supply shaft is by means of an inlet fitting assigned to it lockable.
  • the water supply to each cooling module is included particularly simple means controllable.
  • the water supply can easily interrupted, taking the water overflow as a bypass for the excess cooling water flow serves. This means that even when a cooling module is shut off The water supply to the other cooling modules remains unchanged. thats why a complex level regulation in the collecting basin of the Cooling modules even when one or more cooling modules are shut off not mandatory.
  • the total flow of cooling water to be cooled can be divided into a first partial flow, which is cooled in cooling modules, and into a second sub-stream that overflows the water directly into the water return without cooling in the manner of a bypass is returned.
  • the recooling system 1 for cooling water from the condenser 2 one Steam power plant, not shown, according to FIG. 1 comprises a number of cooling modules 4. Each cooling module 4 is assigned a fan 6. The cooling modules 4 are On the cooling water inlet side via a main cooling water line 8 and on the cooling water outlet side via a cooling tower return duct 10 and a cooling water pump unit 12 to the condenser 2 connected. The capacitor 2 is on the primary side in the only indicated water-steam circuit 14 of the steam power plant switched.
  • the cooling modules 4 are in terms of their dimensions and rain area standardized. An adaptation to the specific Requirements of the steam power plant is determined by a suitable one Selection and combination of the cooling modules 4 in a particularly simple manner Way possible.
  • Figure 1 shows a row arrangement of the Cooling modules 4. Alternatively, there are other arrangements, for example in pairs or in block form.
  • a water supply shaft 20 according to FIG. 2 is each cooling module 4 assigned.
  • the water supply shafts 20 are on the main cooling water line 8 connected to them.
  • the water supply shafts 20 are both together via a water supply channel 22 as well as with the condenser 2 of the steam power plant via the main cooling water pipe 8 connected in the manner of communicating tubes.
  • Of each Water supply shaft 20 branches one with an inlet fitting 24 lockable water distribution line 26 from.
  • About the Main cooling water line 8 and the feed channel 22 as well via the water distribution line 26 is the respective Water supply shaft 20 assigned cooling module 4 cooling water K can be fed from the condenser 2 to the steam power plant.
  • each cooling module 4 On the cooling water outlet side, each cooling module 4 is above it assigned (not shown) collecting basin and one Pool drain shaft 28 with one common to all cooling modules 4 Cooling tower return channel 10 connected.
  • the cooling tower return duct 10 is in turn via the cooling water pump unit 12 connected to the capacitor 2.
  • a water overflow 32 is connected to the main water line 8, the output side with the cooling tower return duct 10 is connected.
  • Weir wall 34 becomes a constant water level 36 in the water overflow 32 and thus also a constant water level 36 'in same height in each with the water overflow 32 in type communicating tubes connected water supply shaft 20 maintained.
  • the water overflow 32 prevents a Bypasses an overfeed of the water supply shafts 20 and the water distribution lines 26 of the cooling modules 4.
  • Cooling module 4 For example, for maintenance or repair work on one Cooling module 4 is this by means of the inlet fitting assigned to it 24 lockable, so that the inflow of cooling water to be cooled K is prevented.
  • the inflow of cooling water K to be cooled the not blocked cooling modules 4 remains due to of the unchanged water level 36 'in the respectively assigned Water supply shafts 20 unchanged, so that even when a cooling module 4 is shut off, no complex level regulation or flow control in the other cooling modules 4 is required.
  • the recooling system 1 is therefore particularly simple adaptable to different requirements.
  • Using the inlet fittings 24 is the ratio of recooled cooling water K to the non-recooled cooling water subset K ' can be varied in a particularly simple manner and thus to different ones Adaptable operating conditions of the steam power plant.
  • the recooling system 1 of the steam power plant special flexible and easy to use.
  • cooling modules 4 can be of wood construction, steel skeleton construction or be made in reinforced concrete.

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Abstract

Ein Rückkühlsystem für Kühlwasser (K) aus dem Kondensator (2) einer Dampfkraftanlage weist erfindungsgemäß eine Anzahl von Kühlmodulen (4) auf, von denen jedes über einen ihm zugeordneten Wasserzuführungsschacht (20) bespeisbar ist. Dabei sind die Wasserzuführungsschächte (20) über eine gemeinsame Hauptkühlwasserleitung (8) in der Art kommunizierender Röhren miteinander und mit dem Kondensator (2) verbunden. Ein derartiges Rückkühlsystem ist auf besonders einfache Weise installierbar und betreibbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückkühlsystem für Kühlwasser aus dem Kondensator einer Dampfkraftanlage.
Eine Dampfkraftanlage wird üblicherweise zur Erzeugung elektrischer Energie oder auch zum Antrieb einer Arbeitsmaschine eingesetzt. Dabei wird ein in einem Verdampferkreislauf der Dampfkraftanlage geführtes Arbeitsmedium, üblicherweise ein Wasser-Dampf-Gemisch, in einem Verdampfer verdampft. Der dabei erzeugte Dampf entspannt sich arbeitsleistend in der Dampfturbine der Dampfkraftanlage und wird anschließend deren Kondensator zugeführt. Das im Kondensator kondensierte Arbeitsmedium wird dann über eine Speisewasserpumpe erneut dem Verdampfer zugeführt.
Die Kondensation des Arbeitsmediums im Kondensator erfolgt üblicherweise durch Wärmetausch mit diesem zugeführtem Kühlwasser, das sich dabei erwärmt. Das erwärmte Kühlwasser wird üblicherweise seinerseits in einem Rückkühlsystem durch Wärmetausch mit der Umgebungsluft gekühlt. Das gekühlte Kühlwasser steht dann erneut zur Kühlung des Kondensators zur Verfügung.
Das Rückkühlsystem umfaßt üblicherweise eine Anzahl von Kühltürmen. Jedem Kühlturm ist ein mit einem Sammelkanal verbundenes Auffangbecken zugeordnet, in dem gekühltes Kühlwasser gesammelt wird. Das rückgekühlte Kühlwasser wird von dort über eine Kondensatorpumpe in den Kondensator zurückgeleitet. Ein derartiges Rückkühlsystem ist in der Regel an die Gegebenheiten des Kraftwerksgeländes angepaßt und erfordert somit einen erheblichen baulichen und konstruktiven Aufwand. Zudem ist für ein derartiges Rückkühlsystem eine aufwendige individuelle Niveauregelung für den Wasserstand jedes Auffangbekkens erforderlich (Siehe beispielsweise DE 2 356 505 A). Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rückkühlsystem für Kühlwasser aus dem Kondensator einer Dampfkraftanlage anzugeben, das in besonders einfacher Weise installierbar und betreibbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Rückkühlsystem der obengenannten Art mit einer Anzahl von Kühlmodulen, von denen jedes über einen ihm zugeordneten Wasserzuführungsschacht bespeisbar ist, wobei die Wasserzuführungsschächte in der Art kommunizierender Röhren miteinander und über eine gemeinsame Hauptkühlwasserleitung mit dem Kondensator verbunden sind.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß der Installationsaufwand für das Rückkühlsystem durch standardisierte Komponenten vermindert ist. Bei der Verwendung von standardisierten Komponenten oder Modulen für das Rückkühlsystem kann dieses in der Art eines Baukastensystems an die jeweilige Kraftwerksanlage angepaßt werden.
Das Rückkühlsystem kann zudem besonders einfach betrieben werden, wenn eine individuelle Niveauregelung für jedes jeweils einem Kühlmodul zugeordnete Wassersammelbecken ersetzt ist durch eine allen Wassersammelbecken gemeinsame Niveauregulierung. Eine allen Wassersammelbecken gemeinsame Niveauregulierung kann dadurch erreicht werden, daß eine zentrale Wasserversorgung für alle Kühlmodule derart ausgelegt ist, daß eine Variation des Kühlwasserzustroms zu einem Kühlmodul den Kühlwasserzustrom zu den anderen Kühlmodulen annähernd unverändert läßt. Eine derartige Auslegung ist erreichbar durch die Verbindung der Wasserzuführungsschächte untereinander nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Der Begriff "kommunizierende Röhren" ist beispielsweise definiert in "Duden: Das große Wörterbuch der Deutschen Sprache", Band 5 (1980), Bibliografisches Institut Mannheim.
So ist nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren das Niveau einer Flüssigkeit in untereinander verbundenen, oben offenen Röhren in jeder Röhre gleich. Die Wasserzuführungsschächte aller Kühlmodule weisen somit den gleichen Wasserstand auf, so daß der Zufluß von Kühlwasser zu allen Kühlmodulen zentral steuerbar ist. Eine besonders einfache und zuverlässige Wasserstandsregelung, nämlich anhand der im Kondensator herrschenden Betriebsbedingungen und auch mittels der Förderleistung der Kühlwasserpumpe, ist dabei erreichbar, indem die miteinander verbundenen Wasserzuführungsschächte über eine gemeinsame Hauptkühlwasserleitung mit dem Kondensator verbunden sind.
Um den Kühlwasserzustrom zu einem Kühlmodul auf besonders einfache Weise vom Kühlwasserzustrom zu den anderen Kühlmodulen zu entkoppeln, ist zweckmäßigerweise ein Wasserüberlauf an die Wasserversorgung angeschlossen, der ausgangsseitig mit einem Wasserrücklauf verbunden ist. Somit ist ein konstanter Wasserstand in jedem Wasserzuführungsschacht auch bei variierenden Druckverhältnissen in der Wasserversorgung in besonders einfacher Weise aufrechterhalten. Die Betriebsbedingungen für jedes Kühlmodul sind somit zumindest annähernd unabhängig von den Kühlwasserbedingungen im Kondensator und vom Betriebszustand der Kondensatorpumpen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist jeder Wasserzuführungsschacht mittels einer ihm zugeordneten Zulaufarmatur absperrbar. Somit ist der Wasserzulauf zu jedem Kühlmodul mit besonders einfachen Mitteln regelbar. Bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten an einem Kühlmodul kann dessen Wasserzulauf auf einfache Weise unterbrochen werden, wobei der Wasserüberlauf als Bypass für den nun überschüssigen Kühlwasserstrom dient. Somit ist auch bei Absperrung eines Kühlmoduls der Wasserzulauf in die anderen Kühlmodule unverändert. Daher ist eine aufwendige Niveauregulierung in den Sammelbecken der Kühlmodule auch bei Absperrung eines oder mehrerer Kühlmodule nicht erforderlich.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß einerseits durch den modularen Aufbau des Rückkühlsystems dieses in der Art eines Baukastensystems an ein vorgegebenes Kraftwerkskonzept besonders flexibel anpaßbar ist, wobei Standardbauteile Verwendung finden können. Andererseits ist durch die Auslegung der Wasserzuführungsschächte, die in der Art kommunizierender Röhren miteinander und über eine gemeinsame Hauptkühlwasserleitung mit dem Kondensator der Dampfkraftanlage verbunden sind, das Rückkühlsystem auch während des Betriebs besonders flexibel.
Bei wechselnden Betriebsbedingungen, beispielsweise bei der Umschaltung von Sommer- auf Winterbetrieb, bei denen variierende Anforderungen an das Rückkühlsystem gestellt werden, ist der Gesamtstrom des zu kühlenden Kühlwassers aufteilbar in einen ersten Teilstrom, der in Kühlmodulen gekühlt wird, und in einen zweiten Teilstrom, der über den Wasserüberlauf ohne Kühlung in der Art eines Bypasses direkt in den Wasserrücklauf zurückgeführt wird. Dabei kann der Betrieb jedes Kühlmoduls und des gesamten Rückkühlsystems auch bei Einsatz ungeregelter Kühlwasserpumpen innerhalb der diesem vorgegebenen Toleranzen ohne aufwendige Niveauregulierung aufrechterhalten werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Figur 1
ein Rückkühlsystem für Kühlwasser aus dem Kondensator einer Dampfkraftanlage mit einer Anzahl von Kühlmodulen, und
Figur 2
eine Wasserversorgung für das Rückkühlsystem gemäß Figur 1.
Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Rückkühlsystem 1 für Kühlwasser aus dem Kondensator 2 einer nicht näher dargestellten Dampfkraftanlage gemäß Figur 1 umfaßt eine Anzahl von Kühlmodulen 4. Jedem Kühlmodul 4 ist dabei ein Ventilator 6 zugeordnet. Die Kühlmodule 4 sind kühlwassereingangsseitig über eine Hauptkühlwasserleitung 8 und kühlwasserausgangsseitig über einen Kühlturmrücklaufkanal 10 und eine Kühlwasserpumpeneinheit 12 an den Kondensator 2 angeschlossen. Der Kondensator 2 ist primärseitig in den nur angedeuteten Wasser-Dampf-Kreislauf 14 der Dampfkraftanlage geschaltet.
Die Kühlmodule 4 sind hinsichtlich ihrer Bemaßungen und Regenfläche standardisiert. Eine Anpassung an die spezifischen Erfordernisse der Dampfkraftanlage ist durch eine geeignete Auswahl und Kombination der Kühlmodule 4 in besonders einfacher Weise möglich. So zeigt Figur 1 eine Reihenanordnung der Kühlmodule 4. Alternativ sind aber auch andere Anordnungen, beispielsweise paarweise oder in Blockform, möglich.
Ein Wasserzuführungsschacht 20 gemäß Figur 2 ist jedem Kühlmodul 4 zugeordnet. Die Wasserzuführungsschächte 20 sind an die ihnen gemeinsame Hauptkühlwasserleitung 8 angeschlossen. Die Wasserzuführungsschächte 20 sind dabei sowohl miteinander über einen Wasserzuführungskanal 22 als auch mit dem Kondensator 2 der Dampfkraftanlage über die Hauptkühlwasserleitung 8 in der Art kommunizierender Röhren verbunden. Von jedem Wasserzuführungsschacht 20 zweigt eine mit einer Zulaufarmatur 24 absperrbare Wasserverteilungsleitung 26 ab. Über die Hauptkühlwasserleitung 8 und den Zuführungskanal 22 sowie über die Wasserverteilungsleitung 26 ist dem dem jeweiligen Wasserzuführungsschacht 20 zugeordneten Kühlmodul 4 Kühlwasser K aus dem Kondensator 2 der Dampfkraftanlage zuführbar.
Kühlwasserausgangsseitig ist jedes Kühlmodul 4 über ein ihm zugeordnetes (nicht dargestelltes) Sammelbecken und einen Beckenablaufschacht 28 mit einem allen Kühlmodulen 4 gemeinsamen Kühlturmrücklaufkanal 10 verbunden. Der Kühlturmrücklaufkanal 10 ist seinerseits über die Kühlwasserpumpeneinheit 12 an den Kondensator 2 angeschlossen.
An die Hauptwasserleitung 8 ist ein Wasserüberlauf 32 angeschlossen, der ausgangsseitig mit dem Kühlturmrücklaufkanal 10 verbunden ist. Durch eine im Wasserüberlauf 32 angeordnete Wehrwand 34 wird ein konstanter Wasserstand 36 im Wasserüberlauf 32 und somit auch ein konstanter Wasserstand 36' in gleicher Höhe in jedem mit dem Wasserüberlauf 32 in der Art kommunizierender Röhren verbundenen Wasserzuführungsschacht 20 aufrechterhalten. Im Falle einer Überspeisung durch die Hauptkühlwasserleitung 8 überströmt eine den Kühlmodulen 4 nicht zuleitbare Kühlwasserteilmenge K' die Wehrwand 34 des Wasserüberlaufs 32 und wird somit direkt dem im Kühlturmrücklaufkanal 10 strömenden gekühlten Kühlwasser K" zugemischt. Der Wasserüberlauf 32 verhindert somit in der Art eines Bypasses eine Überspeisung der Wasserzuführungsschächte 20 und der Wasserverteilungsleitungen 26 der Kühlmodule 4.
Beispielsweise für Wartungs- oder Reparaturarbeiten an einem Kühlmodul 4 ist dieses mittels der ihm zugeordneten Zulaufarmatur 24 absperrbar, so daß der Zustrom an zu kühlendem Kühlwasser K unterbunden ist. In diesem Fall erhöht sich die Kühlwasserteilmenge K' des über den Wasserüberlauf 32 dem gekühlten Kühlwasser K" zugemischten ungekühlten Kühlwassers entsprechend. Der Zustrom von zu kühlendem Kühlwasser K zu den nicht abgesperrten Kühlmodulen 4 bleibt jedoch aufgrund des unveränderten Wasserstandes 36' in den diesen jeweils zugeordneten Wasserzuführungsschächten 20 unverändert, so daß auch bei Absperrung eines Kühlmoduls 4 keine aufwendige Niveauregulierung oder Zustromregulierung in den anderen Kühlmodulen 4 erforderlich ist.
Das Rückkühlsystem 1 ist somit auf besonders einfache Weise an unterschiedliche Anforderungen anpaßbar. Mittels der Zulaufarmaturen 24 ist das Verhältnis von rückgekühltem Kühlwasser K zu der nicht rückgekühlten Kühlwasserteilmenge K' auf besonders einfache Weise variierbar und somit an unterschiedliche Betriebsbedingungen der Dampfkraftanlage anpaßbar. Insbesondere bei Umstellung von Sommer- auf Winterbetrieb ist somit das Rückkühlsystem 1 der Dampfkraftanlage besonders flexibel und auf einfache Weise einsetzbar.
Hinsichtlich der baulichen Ausführung des Rückkühlsystems 1 sind verschiedene Bauweisen für die Kühlmodule 4 möglich. Insbesondere können diese in Holzbauweise, Stahlskelettbauweise oder auch in Stahlbetonbauweise ausgeführt sein.

Claims (3)

  1. Rückkühlsystem für Kühlwasser (K) aus dem Kondensator (2) einer Dampfkraftanlage mit einer Anzahl von Kühlmodulen (4), von denen jedes über einen ihm zugeordneten Wasserzuführungsschacht (20) bespeisbar ist, wobei die Wasserzuführungsschächte (20) in der Art kommunizierender Röhren miteinander und über eine gemeinsame Hauptkühlwasserleitung (8) mit dem Kondensator (2) verbunden sind.
  2. Rückkühlsystem nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch einen an die Hauptkühlwasserleitung (8) angeschlossenen Wasserüberlauf (32), der ausgangsseitig über einen Rücklaufkanal (10) verbunden ist.
  3. Rückkühlsystem nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wasserzuführungsschacht (20) mittels einer ihm zugeordneten Zulaufarmatur (24) absperrbar ist.
EP96945758A 1995-12-11 1996-11-29 Rückkühlsystem Expired - Lifetime EP0865596B1 (de)

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AU (1) AU707461B2 (de)
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