EP1014022A1

EP1014022A1 - Surface condenser

Info

Publication number: EP1014022A1
Application number: EP98811268A
Authority: EP
Inventors: Vaclav Svoboda
Original assignee: ABB Alstom Power Switzerland Ltd
Current assignee: General Electric Switzerland GmbH
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2000-06-28
Also published as: DE19960029A1; ID25747A

Abstract

The cooling and condensation of steam in a steam plant is carried out by a surface condenser. The condenser has a cover consisting of side walls and tube bases. Inner walls limit the steam chamber and tube bundles extend into the steam chamber between the tube bases. The tube bundles (2) are separated from one another by an end or more central ways (3a). Water chambers (4) are formed between two half shells fitted on one of the tube bases (1). The inner half shell (6) forms an inner space (7) with the tube base and is connected in a watertight manner and follows to a great extent the contour run of the tube bundle in the central way area (3a).

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft einen Oberflächenkondensator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a surface capacitor according to the preamble of Claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Ein derartiger Oberflächenkondensator ist dem Grunde nach aus der EP 0 561 012 B1 bekannt. Er besitzt einen Mantel, der im Wesentlichen aus Seitenwänden und Rohrböden besteht, deren Innenwände einen Dampfraum begrenzen. Zwischen den Rohrböden erstrecken sich Rohrbündel, die durch eine oder mehrere Mittelgassen voneinander getrennt sind. Auf der dem Dampfraum abgewandten Seite der Rohrböden sind Wasserkammern angebracht.Such a surface capacitor is basically from EP 0 561 012 B1 known. It has a coat that consists essentially of side walls and tube sheets, the inner walls of which delimit a vapor space. Between The tube sheets extend through tube bundles that are passed through one or more Mittelgassen are separated from each other. On the one facing away from the steam room Water chambers are attached to the side of the tube sheets.

Solche Oberflächenkondensatoren dienen in Dampfkraftwerken zur Abkühlung und Kondensierung des gebildeten Dampfes. Dies wird dadurch erreicht, dass der Dampf in den Dampfraum eingeleitet und an den gekühlten Rohren der Rohrbündel abgekühlt wird, bis er an diesen kondensiert und als Kondensat heruntertropft. Anschließend wird das Kondensat gesammelt und dem Dampfkreislauf zugeführt.Such surface condensers are used for cooling in steam power plants and condensation of the vapor formed. This is achieved in that the Steam is introduced into the steam chamber and on the cooled tubes of the tube bundle is cooled until it condenses on it and drips down as condensate. The condensate is then collected and fed to the steam cycle.

Um die Rohre zu kühlen wird durch diese Kühlwasser hindurchgeleitet. Die Einspeisung erfolgt beispielsweise über eine von zwei gegenüberliegenden Wasserkammern. Von dort wird das Wasser über die Rohre der Rohrbündel in die gegenüberliegende Wasserkammer geleitet, aus der es dann nach außen austritt.In order to cool the pipes, cooling water is passed through them. The feed takes place, for example, via one of two water chambers opposite. From there, the water is piped into the opposite tube bundle Water chamber directed from which it then exits to the outside.

Auch ist bekannt, eine der beiden Wasserkammern sowohl als Zuführ- als auch als Austrittskammer für das Kühlwasser auszubilden. Hierfür wird diese Wasserkammer mit einer Wandung versehen, die die Zuführkammer von der Austrittskammer trennt, denen jeweils ein Rohrbündel zugeordnet ist. Die gegenüberliegende Wasserkammer dient der Umlenkung des aus dem einen Rohrbündel austretenden Kühlwassers und der anschließenden Einspeisung in das andere Rohrbündel. Diese Wasserkammer ist zwischen zwei zylindrische Halbschalen gebildet, die am Rohrboden befestigt sind.It is also known to use one of the two water chambers both as a feed and as well to be designed as an outlet chamber for the cooling water. For this, this water chamber provided with a wall that separates the feed chamber from the outlet chamber separates, each of which is assigned a tube bundle. The opposite Water chamber is used to redirect that emerging from a tube bundle Cooling water and the subsequent feeding into the other tube bundle. This water chamber is formed between two cylindrical half-shells, which are attached to the tube sheet.

Die Umlenkung des Kühlwassers und dessen Druck erzeugen eine hohe mechanische Belastung, die insbesondere vom Rohrboden aufgenommen werden muss. Hierzu ist es erforderlich, in denjenigen Bereichen, in denen aufgrund der Anordnung und Form der Rohrbündel keine Rohre als Abstützung zwischen den beiden gegenüberliegenden Rohrböden vorhanden sind, also beispielsweise im Bereich der Mittelgassen oder seitlich der Rohrbündel, zusätzliche, festigkeitserhöhende Maßnahmen vorzusehen. Häufig werden dort dicke Verstärkungsrippen am Rohrboden oder Stützstreben, die sich innerhalb des Dampfraumes zwischen den gegenüberliegenden Rohrböden erstrecken, angebracht. Derartige Maßnahmen sind sehr teuer und verhindern die optimale Durchdringung des Dampfraumes mit Dampf, was zu einem schlechten Wirkungsgrad des Oberflächenkondensators führt.The deflection of the cooling water and its pressure create a high mechanical Load that must be absorbed by the tube sheet in particular. For this it is necessary in those areas where due to the arrangement and shape of the tube bundle no tubes as a support between the two opposite tube sheets are available, for example in the area the middle streets or to the side of the tube bundle, additional strength-increasing To take measures. There are often thick reinforcing ribs on the tube sheet or support struts that are located within the vapor space between the opposite Extend tube sheets, attached. Such measures are very expensive and prevent the optimal penetration of the steam room Steam, resulting in poor efficiency of the surface condenser leads.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Erfindung versucht, diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Oberflächenkondensator zu schaffen, der ohne großen technischen Aufwand die Belastung des Rohrbodens, speziell im Mittelgassenbereich, senkt und dabei den Wirkungsgrad des Oberflächenkondensators zusätzlich erhöht.The invention tries to avoid these disadvantages. It is based on the task to create a surface capacitor that does not require much technical Effort reduces the load on the tube sheet, especially in the middle aisle area and additionally increases the efficiency of the surface capacitor.

Erfindungsgemäß wird dies durch einen Oberflächenkondensator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht, wonach die innere Halbschale mit dem Rohrboden einen Innenraum bildend wasserdicht verbunden ist. Darüberhinaus ist sie derart gestaltet und angeordnet, dass sie dem Konturverlauf der Rohrbündel im Mittelgassenbereich weitgehend folgt. Damit gelingt es, auf die zusätzlichen, festigkeitserhöhenden Einbauten im Dampfraum vollständig zu verzichten, da die mechanische Belastung, die von der Halbschale auf den Rohrboden ausgeübt wird, in denjenigen Bereichen erfolgt, in denen die Rohre der Rohrbündel als zusätzliche Abstützung zwischen den beiden gegenüberliegenden Rohrböden zur Verfügung stehen. Der Rohrboden wird im Bereich der Mittelgasse nicht mehr unmittelbar über den Kühlwasserdruck beaufschlagt, so dass lediglich das im Dampfraum herrschende Vakuum aufgefangen werden muss. According to the invention, this is achieved by means of a surface capacitor with the features of claim 1 achieved, after which the inner half-shell with the tube sheet an interior is connected watertight. Furthermore, it is designed and arranged so that they follow the contour of the tube bundle in the Mittelgasse area largely follows. So it succeeds on the additional, strength-increasing Completely dispense with built-in components in the steam room because mechanical stress exerted by the half-shell on the tube sheet is done in those areas where the tubes of the tube bundle as additional Support between the two opposite tube sheets To be available. The tube plate is no longer immediate in the Mittelgasse area acted on the cooling water pressure, so that only that in Vapor prevailing vacuum must be caught.

In konsequenter Anwendung der Erfindungsidee ist weiterhin auch die äußere Halbschale so gestaltet und angeordnet, dass sie dem Konturverlauf der Rohrbündel auf den dem Mittelgassenbereich abgewandten Seiten weitgehend folgt. Auch hier erfolgt die Krafteinleitung auf den Rohrboden in dem Bereich, der durch die Rohre des Rohrbündels abgestützt ist. Die seitlichen Bereiche hingegen bleiben wiederum weitgehend frei von Belastungen durch den Kühlwasserdruck.In consistent application of the inventive idea is also the outer one Half-shell designed and arranged so that it follows the contour of the tube bundle largely follows on the sides facing away from the Mittelgasse area. Here, too, the force is applied to the tube sheet in the area through the tubes of the tube bundle is supported. The side areas, however, remain again largely free of loads from the cooling water pressure.

In einer konkreten Umsetzung bei einem Oberflächenkondensator mit Rohrbündeln mit V-förmigen Grundriss sind die Halbschalen konisch gestaltet. Diese Form gewährleistet die Anordnung der Halbschalen entsprechend dem Konturverlauf der Rohrbündel und ist zudem besonders einfach herstellbar.In a concrete implementation for a surface condenser with tube bundles With a V-shaped floor plan, the half-shells are designed conically. This form ensures the arrangement of the half-shells according to the contour the tube bundle and is also particularly easy to manufacture.

Ferner ist es vorteilhaft, den an der inneren Halbschale gebildeten Innenraum zugänglich auszubilden, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, den Innenraum einer Entlüftung, einer Entwässerung oder einer Überprüfung, insbesondere auf Risse in der Halbschale bzw. im Rohrboden zu unterziehen. Beispielsweise lässt sich durch eine entsprechende Zugangsöffnung die Luft im Innenraum durch möglichst kondensarme, trockene Luft ersetzen, wodurch ein Niederschlagen der Luftfeuchtigkeit im Innenraum und die daraus resultierende Korrosion weitgehend ausgeschlossen ist.It is also advantageous to access the interior space formed on the inner half-shell train, which gives the opportunity to the interior of a Venting, drainage or inspection, especially for cracks to undergo in the half-shell or in the tube sheet. For example, through an appropriate access opening, the air in the interior as possible replace low-condensation, dry air, causing a precipitation of the air humidity in the interior and the resulting corrosion largely excluded is.

Konkret wird eine verschließbare Zugangsöffnung im Mittelgassenbereich des Rohrbodens vorgesehen, durch welche ein Zugang vom Dampfraum in den Innenraum der Halbschale gegeben ist. Damit ist es auch möglich, im Rahmen einer Überprüfung des Dampfraumes auch den Innenraum an der Halbschale auf Dichtigkeit, Rissbildung usw. zu überprüfen. Diese Anordnung der Zugangsöffnung erweist sich als besonders geeignet, da dort die geringste Belastung auftritt.Specifically, a lockable access opening in the central aisle area of the Tube bottom provided through which access from the steam room into the interior the half-shell is given. It is also possible to do this within the framework of a Checking the steam room for leaks, including the interior of the half-shell, Check cracks etc. This arrangement of the access opening proves to be particularly suitable because the least stress occurs there.

Schließlich erweist es sich als zweckmäßig, die Halbschalen mit dem Rohrboden zu verschweißen, was einerseits zu einer besonderen besonders widerstandsfähigen und wasserdichten Verbindung mit dem Rohrboden führt, andererseits eine vergleichsweise einfache Demontage zu Reparaturzwecken zulässt. Das Verschweißen erweist sich dann als besonders geeignet, wenn sowohl die Halbschalen als auch der Rohrboden bzw. Rohrbodenplattierung aus demselben Material, beispielsweise aus Titan oder nicht rostendem, legiertem Stahl bestehen. Finally, it proves useful to use the half-shells with the tube sheet to weld, which on the one hand leads to a special particularly resistant and watertight connection to the tube sheet, on the other hand allows comparatively easy disassembly for repair purposes. The welding proves to be particularly suitable when both the half-shells as well as the tube sheet or tube sheet cladding made of the same material, for example made of titanium or stainless, alloy steel.

Es ist auch möglich, den Innenraum mit geschäumten Material zu füllen, wobei dies sowohl teilweise als auch vollständig erfolgen kann. Durch das geschäumte Material gelingt es, die mechanische Steifigkeit zu erhöhen und zusätzlich die Ausbildung von Kondensat im Innenraum zu verringern, was die Gefahr einer Korrosion der Halbschale bzw. des Rohrbodens im Mittelgassenbereich deutlich reduziert. Wird der Innenraum nicht vollständig mit geschäumten Material gefüllt, so kann der nicht gefüllte Bereich auf Beschädigungen untersucht werden. Wird der gesamte Innenraum mit geschäumten Material ausgefüllt, so steht dieser Bereich einer derartigen Untersuchung nicht mehr zur Verfügung, erhält jedoch eine maximale Festigkeit.It is also possible to fill the interior with foamed material, whereby this can be done both partially and completely. Through the foamed Material succeeds in increasing the mechanical rigidity and in addition the Reduce the formation of condensate in the interior, reducing the risk of corrosion the half-shell or the tube sheet in the middle aisle area significantly reduced. If the interior is not completely filled with foamed material, then the unfilled area can be examined for damage. Will the This area is filled with the entire interior with foamed material such an examination is no longer available, but receives a maximum Strength.

Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Rohrbündeln schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: Einen Rohrboden mit Mittelgassenbereich und
Fig. 2: einen gestuften Querschnitt gemäß Fig. 1 durch den Rohrboden mit angesetzter Wasserkammer.

In the drawing, an embodiment of the invention with two tube bundles is shown schematically. Show it:

Fig. 1: A tube sheet with a middle aisle area and
Fig. 2: a stepped cross section according to FIG. 1 through the tube sheet with attached water chamber.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind von der Anlage beispielsweise die Dampf- und die Wasserzuführung, die Befestigung der Rohre, die Seitenwände und dergleichen. Die Strömungsrichtung des Kühlwassers ist mit Pfeilen angedeutet.Only the elements essential for understanding the invention are shown. The system does not show, for example, the steam and water supply, the attachment of the pipes, the side walls and the like. The The direction of flow of the cooling water is indicated by arrows.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention

Oberflächenkondensatoren mit einer Anordnung von kühlwasserdurchströmten Rohren in mehreren Rohrbündeln, welche maßgebend für die kastenartige, hier einen rechteckigen Grundriss aufweisende Grundform des Mantels, sind, sind aus dem eingangs beschriebenen Stand der Technik bekannt, auf den insoweit Bezug genommen wird. Der Mantel bildet die äußere Begrenzung des Dampfraumes des Kondensators und setzt sich zusammen aus Seitenwänden und Rohrböden 1. Die einzelnen Rohrbündel 2, welche aus bis zu je 2000 Rohren 5 bestehen und eine Höhe von 5 m erreichen können, sind in Rohrlängsrichtung in nicht dargestellten Stützplatten geführt Diese Rohre 5 sind an ihren beiden Enden in den Rohrboden 1 eingeschweißt und/oder eingewalzt. An dem Rohrboden 1 ist auf der dem Dampfraum abgewandten Seite eine Wasserkammer 4 zur Umlenkung von Kühlwasser vorgesehen. Zwischen den Rohrbündeln 2 verbleibt ein V-förmiger Zwischenraum, der als Mittelgasse 3 bezeichnet ist.Surface condensers with an arrangement of cooling water flow Pipes in several tube bundles, which are decisive for the box-like, here a basic shape of the jacket with a rectangular plan are from the prior art described in the introduction, to which reference is made is taken. The jacket forms the outer boundary of the vapor space of the Condenser and is composed of side walls and tube sheets 1. The individual tube bundle 2, which consist of up to 2000 tubes 5 and one Can reach a height of 5 m are not shown in the longitudinal direction of the tube Support plates guided These tubes 5 are at both ends in the tube sheet 1 welded and / or rolled. On the tube sheet 1 is on the Side facing away from the steam room, a water chamber 4 for deflecting cooling water intended. A V-shaped space remains between the tube bundles 2, which is referred to as Mittelgasse 3.

Ein solcher Kondensator weist den Vorteil auf, dass durch die lockere Anordnung der Rohrbündel 2 alle Rohre 5 eines Rohrbündels 2 ohne merklichen Druckverlust mit Dampf beaufschlagt werden können. Andererseits bedingt die Ausbildung der Mittelgasse 3 eine besondere Belastung des Rohrbodens 1 in dem Mittelgassenbereich 3a. Da der Mittelgassenbereich 3a nicht durch Rohre 5 abgestützt ist, ist dieser Bereich des Rohrbodens 1 durch den anstehenden Wasserdruck des Kühlwassers besonders gefährdet.Such a capacitor has the advantage that the loose arrangement the tube bundle 2 all tubes 5 of a tube bundle 2 without noticeable pressure loss can be supplied with steam. On the other hand, the training of Mittelgasse 3 a special load on the tube sheet 1 in the Mittelgasse area 3a. Since the middle aisle area 3a is not supported by pipes 5, this area of the tube sheet 1 by the water pressure Cooling water particularly at risk.

Gemäß der Erfindung wird nunmehr wenigstens eine Halbschale 6 angeordnet, die mit dem Rohrboden 1 einen Innenraum 7 bildend, wasserdicht verbunden ist. Dabei ist die Halbschale 6 im Mittelgassenbereich 3a des Rohrbodens 1 derart angeordnet und ausgeformt, dass die Halbschale 6 dem Konturverlauf der Rohrbündel 2 folgt. Somit wird der Druck des Kühlwassers aufgenommen und der durch die Halbschale 6 abgedeckte Mittelgassenbereich 3a vor einer direkten Druckbeaufschlagung geschützt ist.According to the invention, at least one half-shell 6 is now arranged, which is connected to the tube sheet 1 forming an interior 7, watertight. The half-shell 6 in the central aisle area 3a of the tube sheet 1 is such arranged and shaped that the half-shell 6 the contour of the tube bundle 2 follows. The pressure of the cooling water is thus taken up and the middle aisle area 3a covered by the half-shell 6 in front of a direct one Pressurization is protected.

Dabei werden die Kräfte auf die Halbschale 6, welche als Halbkegelstumpf ausgebildet ist, auf den Randbereich des Mittelgassenbereichs 3a abgeleitet, wo eine Abstützung der Rohre 5 aus dem Randbereich der Rohrbündel 2 wirksam ist.The forces on the half-shell 6, which are formed as a half-cone frustum is derived on the edge area of the middle aisle area 3a, where a Support of the tubes 5 from the edge region of the tube bundle 2 is effective.

In vergleichbarer Weise ist eine äußere Halbschale 9 ausgebildet und angeordnet, welche dem Konturverlauf der Rohrbündels 2 auf der dem Mittelgassenbereich 3a abgewandten Seite folgt.In a comparable manner, an outer half-shell 9 is formed and arranged, which the contour of the tube bundle 2 on the Mittelgasse area 3a opposite side follows.

Damit kann der Dampfraum mit den darin befindlichen Rohrbündeln 2 für die Abkühlung und die Kondensation des Dampfes optimal gestaltet werden, da keine festigkeitserhöhenden Einbauten mehr erforderlich sind. Dies führt zu einem verbesserten Wirkungsgrad bei der Kühlung. So that the steam room with the tube bundles 2 located therein for cooling and the condensation of the steam can be optimally designed, since none strength-increasing internals are more required. This leads to an improved Efficiency in cooling.

Am unteren Ende des geschützten Mittelgassenbereichs 3a ist eine Öffnung 8 dargestellt, durch welche der Innenraum 7 entwässert werden kann. Die Entwässerung kann in den Dampfraum hinein erfolgen, wo das Kondensat des Innenraums 7 dem Kondensat des Dampfkreislaufes zugeführt wird. Dadurch ist stets eine dauerhafte und ausreichende Entwässerung gewährleistet.At the lower end of the protected central aisle area 3a there is an opening 8 shown, through which the interior 7 can be drained. The drainage can be done in the steam room where the condensate of the interior 7 is fed to the condensate of the steam cycle. This is always permanent and sufficient drainage guaranteed.

Die Wasserkammer 4 ist somit im Wesentlichen durch die beiden Halbschalten 6, 9 gebildet. Die Halbschale 9 ist mit dem Rohrboden 1 mittels eines Flansches 10 befestigt. Die beiden Halbschalen 6, 9 sind so geformt, dass der durch sie gebildete Strömungskanal entlang des Strömungsweges eine weitgehend gleichmäßige Breite aufweist. Durch diese Ausbildung ist erreicht, dass das Kühlwasser optimal von dem einen Rohrbündel 2 über den Strömungskanal zum anderen Rohrbündel 2 umgelenkt wird. Die lokale Strömungskanalbreite entspricht dem lokalen Abstand der Halbschalen 8, 9 und damit der lokalen Breite der Rohrbündel 2.The water chamber 4 is thus essentially by the two half switches 6, 9 formed. The half-shell 9 is connected to the tube sheet 1 by means of a flange 10 attached. The two half-shells 6, 9 are shaped so that the one formed by them Flow channel along the flow path is largely uniform Width. This training ensures that the cooling water is optimal from one tube bundle 2 via the flow channel to the other tube bundle 2 is redirected. The local flow channel width corresponds to the local one Distance between the half-shells 8, 9 and thus the local width of the tube bundle 2.

Der Rohrboden 1 und die Halbschalen 6, 9 sind beispielsweise aus Titan gefertigt, wobei zumindest die Halbschale 6 mit dem Rohrboden 1 verschweißt ist. Dadurch ist eine wasserdichte, dauerhafte und sehr widerstandsfähige Verbindung zwischen der Halbschale 6 und dem Rohrboden 1 gegeben, die sich erforderlichenfalls vergleichsweise einfach lösen lässt.The tube sheet 1 and the half-shells 6, 9 are made of titanium, for example, wherein at least the half-shell 6 is welded to the tube sheet 1. Thereby is a waterproof, durable and very resistant connection between given the half-shell 6 and the tube sheet 1, which if necessary comparatively easy to solve.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich eine verblüffend einfache Möglichkeit zur optimalen Gestaltung einer Wasserkammer. Es versteht sich von selbst, dass dieses Konzept auf an sich beliebig geformte Rohrbündel und Mittelgassen übertragen werden kann. The above results in an astonishingly simple way of optimal Design of a water chamber. It goes without saying that this Transfer the concept to tube bundles and middle lanes of any shape can be.

BezugszeichenlisteReference list

11: RohrbodenTube sheet
22nd: RohrbündelTube bundle
33rd: MittelgasseMittelgasse
3a3a: MittelgassenbereichMittelgasse area
44th: WasserkammerWater chamber
55: Rohrpipe
66: innere Halbschaleinner half-shell
77: Innenrauminner space
88th: EntwässerungsöffnungDrainage opening
99: äußere Halbschaleouter half-shell
1010th: WasserkammerflanschWater chamber flange

Claims

Surface capacitor with a jacket that consists essentially of side walls and tube sheets, the inner walls of which are a vapor space limit, with tube bundles that are in the vapor space between the tube sheets extend and through one or more middle streets from each other are separated, with water chambers, each between two half-shells are formed, which are attached to one of the tube sheets, characterized in that the (inner) half-shell (6) with the tube sheet (1) forming an interior (7), connected in a watertight manner, and is designed and arranged such that it follows the contour of the tube bundle (2) largely follows in the middle aisle area (3a).

Surface capacitor according to claim 1,
characterized in that the (outer) half-shell (9) is designed and arranged in such a way that it largely follows the contour of the tube bundle (2) on the sides facing away from the central aisle region (3a).

Surface capacitor according to claim 1 or 2,
characterized in that the half-shells (6, 9) are conical in the manner of a truncated cone section.

Surface capacitor according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the interior (7) is designed to be ventilated and / or drainable.

Surface capacitor according to one of claims 1 to 4,
characterized in that the half-shells (6, 9) are welded to the tube sheet (1).

Surface capacitor according to one of claims 1 to 5,
characterized in that the interior (7) is largely completely filled with foamed material.