EP1496326A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Strömungsführung in luftgekühlten Kondensatoranlagen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Strömungsführung in luftgekühlten Kondensatoranlagen Download PDF

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EP1496326A1
EP1496326A1 EP03015751A EP03015751A EP1496326A1 EP 1496326 A1 EP1496326 A1 EP 1496326A1 EP 03015751 A EP03015751 A EP 03015751A EP 03015751 A EP03015751 A EP 03015751A EP 1496326 A1 EP1496326 A1 EP 1496326A1
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air
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Wolfgang Holten
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Balcke Duerr GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
    • F28B1/06—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
    • 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 following invention relates to methods and apparatus for Flow guidance of air in the intake area formed from the space below of air-cooled condenser systems on support structures consisting of substantially vertically flowed through and substantially on a level arranged condensation modules with cooling elements preferred in roof design for cooling process and turbine exhaust steam.
  • the Cooling elements can also be arranged flat.
  • Air-cooled condenser systems for cooling turbine or air conditioning Process abatement usually consist of similar modules that are in several rows parallel next to each other and one behind the other substantially in a plane in the form of a chess board are arranged. These plants are in usually increases on a space forming a suction area in the space below it Support structure. Each module is provided with a fan, which under the Support structure sucks through cooling air and substantially vertical promotes through the cooling elements. For undisturbed operation, all fans should same amounts of air promote the underlying condensation performance observed. For this, the modules are on a support structure that after Possibility of a uniform inflow of cooling air from all sides possible is.
  • baffles are installed in the suction area forming a space below the stationary support structures on condenser system.
  • baffles walls for flow guidance so-called wind deflectors, can be used.
  • Fig. 1 shows an air-cooled condenser system consisting of four rows of capacitors, each with six capacitor units, in which a preferred embodiment of the wind deflector is located.
  • the walls "A" and "B” are arranged hanging at the level of the fan inlet nozzles over the entire length or width of the rows of modules, wherein the air flow blocking depth of this Windleitmony depends on the number of underlying modules.
  • the walls "A" and “B” cause damming the incoming air below the cooling air inlet of the fans and thus a better supply of air.
  • the wind contained kinetic energy.
  • the optimized arrangement of the wind deflectors no additional Pressure loss generated for the fans, but on the contrary a tendency ensures better supply of the modules. Since the wind deflectors almost only the cross-sectional portion of the cooling air flow obstruct the proportion of the on Modules corresponding cooling air flow, are behind the Barrier modules are not or only slightly influenced.
  • the wind deflectors "A”, “B” and “C” can be executed in steel construction, but Other materials such as canvas, plastics or wood structures are suitable for use.
  • the walls can be static or movable z. B. be installed in the form of roller shutters or blinds.
  • the mobile one Attachment of the wind deflectors allows adaptation to the respective Wind situation, especially the wind direction and the wind speed.
  • the Adaptation of such movable walls can be automatic or manual happen.
  • the wind deflectors invention sound-insulating materials are executed, which reduces the noise emission the air-cooled condenser continue to reduce.
  • the wind deflectors invention can not only in New constructions of air-cooled condenser systems integrate but one Retrofitting of already existing condenser systems is possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Strömungsführung von Luft im Ansaugbereich gebildet aus dem Raum unterhalb von auf Stützkonstruktionen stehenden luftgekühlten Kondensatoranlagen bestehend aus im wesentlichen vertikal durchströmten und im wesentlichen in einer Ebene angeordneten Kondensationsmodulen zur Kühlung von Prozeß- und Turbinenabdampf. Zur Vermeidung der durch Seitenwinde hervorgerufenen störenden Einflüsse können erfindungsgemäße Windleitwände im Bereich der Lufteinlaßdüsen und/oder in Bodennähe unterhalb der luftgekühlten Kondensatoranlage angebracht werden. Die statisch oder beweglich angebrachten erfindungsgemäßen Windleitwände können in stahlbauweise oder aus anderen geeigneten Materialien wie Segeltuch, Kunststoff- oder Holzkonstruktionen ausgeführt werden. Im Fall von beweglich angebrachten Windleitwänden ist eine automatische oder manuelle Anpassung an die jeweilige Windsituation möglich. Vorteilhafterweise werden solche Windleitwände in schalldämmenden Materialien ausgeführt. <IMAGE>

Description

Die nachstehende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Strömungsführung von Luft im Ansaugbereich gebildet aus dem Raum unterhalb von auf Stützkonstruktionen stehenden luftgekühlten Kondensatoranlagen bestehend aus im wesentlichen vertikal durchströmten und im wesentlichen auf einer Ebene angeordneten Kondensationsmodulen mit Kühlelementen bevorzugt in Dachbauform zur Kühlung von Prozeß- und Turbinenabdampf. Die Kühlelemente können auch eben angeordnet sein.
Luftgekühlte Kondensatoranlagen zur Kühlung von Turbinen- oder Prozeßabdämpfen bestehen in der Regel aus gleichartigen Modulen, die in mehreren Reihen parallel nebeneinander und hintereinander im wesentlichen in einer Ebene in Form eines Schachbretts angeordnet sind. Diese Anlagen stehen in der Regel erhöht auf einer im Raum unter ihr einen Ansaugbereich bildenden Stützkonstruktion. Jedes Modul ist mit einem Ventilator versehen, der die unter der Stützkonstruktion durchströmende Kühlluft ansaugt und im wesentlichen vertikal durch die Kühlelemente fördert. Für ungestörten Betrieb sollten alle Ventilatoren gleiche Luftmengen fördern um die zugrunde gelegte Kondensationsleistung einzuhalten. Dazu liegen die Module so auf einer Stützkonstruktion auf, daß nach Möglichkeit von allen Seiten eine gleichmäßige Zuströmung von Kühlluft möglich ist.
Bei Seitenwind strömt Luft die Kondensatoranlage bevorzugt aus einer Richtung an und stört das Strömungsfeld im Ansaugbereich unterhalb der Module. Infolge ist ein Absinken der Kühlluftmenge in Teilen der Anlage zu beobachten, was zu einer Reduzierung der Kondensationsleistung führt. Die Erfahrung zeigt, daß insbesondere die außenliegenden, windnahen Module besonders ungünstig betroffen sind, da hier die größten Strömungsgeschwindigkeiten der Kühlluft auftreten. Als Folge dessen können die luftgekühlten Kondensatoren oftmals nicht mehr den erforderlichen Vakuumdruck am Austritt der Turbine gewährleisten, was zu Leistungsverlusten des Kraftwerkes führt. Unter ungünstigen Bedingungen steigt der Abdampfdruck derart an, daß zum Schutz der Turbine eine Notabschaltung eingeleitet werden muß. Weder einer Leistungsreduzierung noch einer Vollabschaltung des Kraftwerks ist für Betreiber akzeptabel.
Zur Vermeidung dieses Problems sind im Stand der Technik die Verwendung von Windleitwänden, Sperrwänden oder engmaschigen Zäunen am Umfang oder außerhalb der Kondensationsanlage bekannt. Sie haben den Sinn, den anströmenden Wind zu sperren und für ein ungestörtes Luftströmungsfeld unterhalb der Kondensationsmodule zu sorgen. Nachteilig an diesen Lösungen sind der hohe Kostenaufwand sowie die Erhöhung des Strömungswiderstandes für die Kühlluft, die nur durch erhöhten Energieverbrauch der Kühlventilatoren kompensiert werden kann. Ferner lassen in vielen Fällen örtliche Besonderheiten keine Umbauten um die Kondensationsanlage zu.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, unter Vermeidung der aufgeführten Nachteile den negativen Effekt von Seitenwind zu eliminieren oder zumindest weitgehend zu minimieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem einen Ansaugbereich bildenden Raum unterhalb der auf Stützkonstruktionen stehenden Kondensatoranlage Schikanen eingebaut werden. Als Schikanen können Wände zur Strömungsführung, sogenannte Windleitwände, eingesetzt werden. Fig. 1 zeigt eine luftgekühlte Kondensatoranlage bestehend aus vier Kondensatorreihen mit jeweils sechs Kondensatoreinheiten, in die eine bevorzugte Ausführung der Windleitwände eingezeichnet ist. Die Wände "A" und "B" sind dabei in Höhe der Ventilator-Einlaufdüsen über der gesamten Länge oder Breite der Modulreihen hängend angeordnet, wobei die den Luftstrom sperrende Tiefe dieser Windleitwände von der Anzahl der dahinter liegenden Module abhängt. Im Verhältnis zur lichten Höhe unterhalb der Stahlbaukonstruktion sperrt die Windleitwand im Fall "A" zwischen 1/(N - 1) und 1/N, mit "N" = Zahl der in Windrichtung hintereinander liegenden Module, der Höhe ab. Bei sechs oder mehr Modulen, wie im Fall der Windleitwand "B", erhöht sich die Versperrung auf 1/(N-2).
Bezüglich der äußeren Ventilatoren bewirken die Wände "A" und "B" ein Aufstauen der zuströmenden Luft unterhalb des Kühllufteinlasses der Ventilatoren und damit eine bessere Versorgung mit Luft. In vorteilhafter Weise wird hierdurch sogar die in dem Wind enthaltene Bewegungsenergie genutzt. Überraschenderweise zeigten Versuche, daß die optimierte Anordnung der Windleitwände keinen zusätzlichen Druckverlust für die Ventilatoren erzeugt, sondern im Gegenteil eine tendenziell bessere Versorgung der Module sicherstellt. Da die Windleitwände annähernd nur den Querschnittsanteil des Kühlluftstromes versperren der dem Anteil des auf die Module entfallenden Kühlluftstromes entspricht, werden die hinter den Sperrwänden liegenden Module nicht oder nur gering beeinflußt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden in geringer Höhe über dem Boden weitere Windleitwände "C" eingezogen die eine bessere Luftbeaufschlagung der unmittelbar hinter den oberen Trennwänden "A" und "B" liegenden Module gewährleistet. Die Höhe dieser in Bodennähe aufgestellten Windleitwände "C" beträgt vorzugsweise 1/N, maximal ¼ der lichten Höhe der Stützkonstruktion. Der bevorzugte Bodenabstand beträgt etwa 1 m, kann aber auch bei entsprechender Anlagegröße zur einfacheren Begehung der Anlage auf etwa 2 m erhöht werden. Diese Bodenwände "C" verleihen der unter den Modulen strömenden Kühlluft eine vorteilhafte Aufwärtskomponente. Die Verwendung solcher bodennahen Windleitwände hängt von den örtlichen Gegebenheiten, insbesondere der Hauptwindrichtung ab.
Die Windleitwände "A", "B" und "C" können in Stahlbau ausgeführt werden, aber auch andere Materialien wie Segeltuch, Kunststoffe oder Holzkonstruktionen sind zur Verwendung geeignet. Die Wände können statisch oder auch beweglich z. B. in Form von Rolltoren oder Jalousien angebracht werden. Die bewegliche Anbringung der Windleitwände ermöglicht eine Anpassung an die jeweilige Windsituation, besonders die Windrichtung und die Windgeschwindigkeit. Die Anpassung solcher beweglichen Wände kann automatisch oder manuell geschehen. Vorteilhafterweise können die erfindungsgemäßen Windleitwände in schalldämmenden Materialien ausgeführt werden, wodurch sich die Lärmemission der luftgekühlten Kondensatoranlage weiter verringern läßt.
Vorteilhafterweise lassen sich die erfindungsgemäßen Windleitwände nicht nur in Neukonstruktionen von luftgekühlten Kondensatoranlagen integrieren sondern eine Nachrüstung von bereits bestehenden Kondensatoranlagen ist möglich.
Bezugszeichenliste
A
hängende Windleitwand
B
hängende Windleitwand
C
bodennahe Windleitwand
W
Windrichtung

Claims (28)

  1. Verfahren zur Beeinflussung des Strömungsverhaltens von Luft im Ansaugbereich, gebildet aus dem Raum unterhalb von auf Stützkonstruktionen stehenden luftgekühlten Kondensatoranlagen bestehend aus im wesentlichen vertikal durchströmten und im wesentlichen auf einer Ebene angeordneten Kondensationsmodulen mit Kühlelementen bevorzugt in Dachbauform zur Kühlung von Prozeß- und Turbinenabdampf,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zur Strömungsbeeinflussung mindestens eine Schikane innerhalb des Ansaugraums eingesetzt wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schikane aus mindestens einer Windleitwand gebildet wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Beeinflussung des Strömungsverhaltens eingesetzten Windleitwände innerhalb des Ansaugbereichs in Höhe der Ventilator-Einlaufdüsen über einen Teil oder die gesamte Länge und/oder Breite der aus den einzelnen Kondensationsmodulen gebildeten Reihen hängend angeordnet sind.
  4. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Strömungsverhalten von Luft im Ansaugbereich beeinflussenden Windleitwände eine vertikale Ausdehnung im Verhältnis zur lichten Höhe des Ansaugbereichs unterhalb der Kondensationsmodule von 1/ (N - 2) bis 1/N, mit N = der in Strömungsrichtung hintereinander liegenden Module, aufweisen.
  5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Strömungsverhalten von Luft im Ansaugbereich beeinflussenden Windleitwände in Bodennähe bis zu 2 m über den Boden im Ansaugbereich angebracht werden.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in Bodennähe bis zu 2 m über dem Boden im Ansaugbereich angebrachten Windleitwände eine vertikale Ausdehnung von maximal ¼ der lichten Höhe des Ansaugbereichs unterhalb der Kondensationsmodule aufweisen.
  7. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die das Strömungsverhalten von luftbeeinflussenden Windleitwände über einen Teil oder die gesamte Länge und/oder Breite des Ansaugbereichs unterhalb der Kondensationsmodule angeordnet sind.
  8. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die das Strömungsverhalten beeinflussenden Windleitwände in Stahlbau ausgeführt werden.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die das Strömungsverhalten beeinflussenden Windleitwände aus geeigneten Materialien wie Segeltuch, Kunststoff- oder Holzkonstruktionen ausgeführt werden.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die das Strömungsverhalten beeinflussenden Windleitwände statisch angebracht werden.
  11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die das Strömungsverhalten beeinflussenden Windleitwände beweglich angebracht werden.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die das Strömungsverhalten beeinflussenden beweglichen Windleitwände in Form von Rolltoren oder Jalousien angebracht werden.
  13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die das Strömungsverhalten beeinflussenden beweglichen Windleitwände automatisch oder manuell bedient werden können.
  14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die das Strömungsverhalten beeinflussenden Windleitwände in schalldämmenden Materialien ausgeführt werden.
  15. Vorrichtung zur Beeinflussung des Strömungsverhaltens von Luft im Ansaugbereich gebildet aus dem Raum unterhalb von auf Stützkonstruktionen stehenden luftgekühlten Kondensatoranlagen bestehend aus im wesentlichen vertikal durchströmten und im wesentlichen in einer Ebene angeordneten Kondensationsmodulen zur Kühlung von Prozeß- und Turbinenabdampf, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer Schikane gebildet wird.
  16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schikane aus mindestens einer Windleitwand gebildet wird.
  17. Windleitwände gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß diese in Höhe der Ventilator-Einlaufdüsen über einen Teil oder die gesamte Länge und/oder Breite der aus einzelnen Kondensationsmodulen gebildeten Reihen hängend angeordnet sind.
  18. Windleitwände gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine vertikale Ausdehnung im Verhältnis zur lichten Höhe des Ansaugbereichs unterhalb der Kondensationsmodule von 1/(N - 2) bis 1/N, mit N = Zahl der in Strömungsrichtung hintereinander liegenden Module, aufweisen.
  19. Windleitwände gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß diese im Ansaugbereich in Bodennähe bis zu 2 m über dem Boden angebracht werden.
  20. Windleitwände gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine vertikale Ausdehnung von vorzugsweise 1/N, maximal ¼ der lichten Höhe des Ansaugbereichs unterhalb der Kondensationsmodule aufweisen.
  21. Windleitwände gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese im Ansaugbereich über einen Teil oder die gesamte Länge und/oder Breite der aus den einzelnen Kondensatormodulen gebildeten Reihen angeordnet sind.
  22. Windleitwände gemäß einem oder mehren der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß diese in Stahlbau ausgeführt werden.
  23. Windleitwände gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus geeigneten Materialien wie Segeltuch, Kunststoff- oder Holzkonstruktionen ausgeführt werden.
  24. Windleitwände gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß diese statisch angebracht werden.
  25. Windleitwände gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß diese beweglich angebracht werden.
  26. Windleitwände gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß diese beweglichen Windleitwände in Form von Rolltoren oder Jalousien angebracht werden.
  27. Windleitwände gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß diese beweglichen Windleitwände automatisch oder manuell bedient werden können.
  28. Windleitwände gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Windleitwände in schalldämmenden Material ausgeführt werden.
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