EP1577626A1 - Luftbeaufschlagter Trockenkühler zum Kondensieren von Wasserdampf - Google Patents

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EP1577626A1
EP1577626A1 EP04006635A EP04006635A EP1577626A1 EP 1577626 A1 EP1577626 A1 EP 1577626A1 EP 04006635 A EP04006635 A EP 04006635A EP 04006635 A EP04006635 A EP 04006635A EP 1577626 A1 EP1577626 A1 EP 1577626A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
condensate
steam
cooling elements
dry cooler
collecting tank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04006635A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Raimund Dr. Witte
Heinz Wienen
Michael Dr. Herbermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Energietchnik GmbH
Original Assignee
GEA Energietchnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GEA Energietchnik GmbH filed Critical GEA Energietchnik GmbH
Priority to EP04006635A priority Critical patent/EP1577626A1/de
Publication of EP1577626A1 publication Critical patent/EP1577626A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F28B9/08—Auxiliary systems, arrangements, or devices for collecting and removing condensate
    • 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
    • F28B9/02—Auxiliary systems, arrangements, or devices for feeding steam or vapour to condensers
    • 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
    • F28B2001/065—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 with secondary condenser, e.g. reflux condenser or dephlegmator

Definitions

  • the invention relates to an air-dried dry cooler for condensing of water vapor according to the features in the preamble of the claim 1.
  • a separate condensate tank required, the spatially separated from the surface capacitor is arranged. Via individual condensate collecting lines or via main condensate collecting lines the condensate is the condensate collecting tank fed. Since the accumulated amount of condensate fluctuates, it is necessary the condensate collecting tank via a compensation line, the so-called Balance-Line, with the turbine output side steam distribution line too couple. For example, if a very high amount of steam, then existing installations may not be able to handle the whole Condensate steam immediately. That is, excess steam can get into the condensate collection tank via the condensate drain line.
  • This steam can be dissipated via the balance line and again the Steam inlet side of the dry cooler are supplied. For the reverse case, that is with decreasing amount of steam and more complete Condensation only condensate enters the condensate collection tank. This allows the temperature of the above condensate Steam in the condensate collection tank below the temperature of the condensate fall.
  • a balance can be established via the Balance Line by taking steam from the turbine outlet via the balance line Condensate tank is supplied. Depending on the amount of steam is one Supply as well as a discharge of steam from and to Condensate collection tank required. The plant engineering effort is not irrelevant.
  • the invention is based on the object, a luftbeetzmannten To provide dry coolers for condensing water vapor, in which the plant technical effort in connection with the Condensate collecting tank is reduced, that is, on the one hand, the cost of materials is reduced and on the other hand, the control engineering effort is reduced.
  • the main advantage of the dry cooler according to the invention is that a separate, that is spatially separated from the cooling elements placed Condensate tank is replaced.
  • the new condensate collection tank is disposed immediately below the cooling and Dephlegmatorieri, wherein the condensate collecting tank itself to forward the steam to the Dephlegmator elements is used.
  • This has the significant advantage that the known condensate collecting lines and main condensate collecting lines completely eliminated. This reduces both the material and the Assembly-technical effort in the preparation of such a system.
  • Temperature fluctuations between condensate and steam do not have additional balance lines with appropriate control technology Expenditure to be compensated. The temperature compensation takes place automatically. The control engineering effort is thereby reduced.
  • the condensate collecting tank according to the invention is not with the in the state oftechnik known condensate collecting lines, since the Condensate collected directly below the dry cooler and also is stored.
  • the condensate collecting tank also has the function of steam forward. The entire system can thus be spatially more compact, material-saving and thus made easier.
  • the Cooling elements by diverting the steam flow from the steam distribution line in the condensate collection tank from the condensing operation in the dephlegmatory operation are switchable.
  • the Dry cooler using the flow paths in the Working condensate collecting tank fully dephlegmatory.
  • the Full dephlegmator operation is a steam distribution pipe with the Unlocked condensing tank connecting Dephlegmator effet unlocked, so that the steam is not from above, but from below into the cooling elements or the dephlegmator elements is introduced.
  • the steam occurs from the Condensate collecting tank starting over the individual condensate and Steam transfer channels in the thereby dephlegmatorisch switched Cooling elements.
  • the Condensate collection tank can be filled up to 80% by volume with condensate. In a cross section over the length of the substantially constant Condensate collection tanks this corresponds to a minimally remaining Flow area of 20%.
  • the condensate collecting tank is configured tubular.
  • Condensate collection tanks can be easily made from individual pipe joints on site establish, depending on the amount of condensate diameter range of more than 500 mm, in particular of more than 800 mm as appropriate be considered.
  • Such a condensate collection tank can be lightweight Gradient be mounted, so that the condensate basically the desired Outlet point flows. However, even the slightest inclinations are sufficient here out, so that in any case a sufficient flow cross-section to Steam transmission is guaranteed.
  • the condensate collection tank can last longer than the shot cooling elements, i. end of the dry cooler to increase the storage volume and connections to the Absorb pumping.
  • K / D ratio The ratio between condenser and dephlegmator heat exchanger surfaces
  • K / D ratio The ratio between condenser and dephlegmator heat exchanger surfaces
  • the ratio is always greater than 1.
  • K / D ratios range from 2: 1 to 10: 1.
  • the Ratio is determined by the expected operating conditions and type of used cooling elements determined. For cooling elements with two or three finned tube rows, the K / D ratio is usually in a range of 2: 1 to 4: 1 and in cooling elements with only one Pipe row between 4: 1 and 10: 1.
  • FIG. 1 shows a dry cooler 1 in V-construction.
  • the cooling elements 2, 3 are V-shaped, being at their upper ends with steam distribution pipes 4, 5 are connected.
  • the cooling elements 2, 3 are in particular Ribbed tube bundle, with the individual finned tubes not shown in detail are.
  • the juxtaposed fans 6 are located between the steam distribution lines 4, 5 and form together with the cooling elements 2, 3 a triangle.
  • the top-side arrangement of the fans 6 allows the lateral inflow of the cooling air L through the cooling elements 2, 3 in the interior of the triangle.
  • the horizontally sucked cooling air flow L is in the range of Cooling elements 2, 3 deflected by approximately 45 ° and flows to another Deflection by about 45 ° vertically to the inlet opening 7 of the fan 6 to. in the Fan race 8, the heated cooling air L is accelerated and upwards blown off. Overall, results in a flow of the cooling air very few deflections and therefore with only small flow losses.
  • a condensate collection tank At the lower end of the cooling elements 2, 3 is a condensate collection tank. 9 arranged in the image plane parallel to the rows of the Cooling elements 2, 3 extends.
  • the condensate collection tank 9 is over condensate and Steam transfer channels 10, 11 fluid-conducting with the cooling elements 2, 3rd connected.
  • the condensate collecting tank 9 has in this embodiment a circular cross section with a diameter of e.g. 1,000 mm.
  • FIG. 2 shows the dry cooler 1 of FIG. 1 in a side view, for the illustration of the operation on the representation of Support structure and the fans 6 has been omitted.
  • this Embodiment are four condensed cooling elements. 2 connected in parallel. Between the middle two cooling elements 2 is a Dephlegmator 12 placed.
  • the parallel cooling elements 2 take the vapor stream D via the steam distribution line 5, wherein the Steam flows through the cooling elements 2 in the flow direction of the condensate K.
  • the Flow direction of the condensate is indicated by the arrows K.
  • the Condensate of each cooling element 2 flows into a condensate outlet side Condensate collection room 13.
  • the individual adjacent condensate collection rooms 13 are not directly fluidly connected to each other.
  • each condensate collecting space 13 via two in Inner diameter sufficiently sized condensate and Dampfauerströmkanäle 10 condensate and steam conductive with the condensate collection tank. 9 connected.
  • the condensate K including the vapor, enters the condensate collection tank 9 and flows according to the broken lines drawn arrows to the dephlegmator 12 to.
  • an air exhaust 14 is arranged at the top At the end of the dephlegmator element 12.
  • the condensate collection tank 9 makes a mandatory required part of the flow path from the cooling elements 2 to Dephlegmator element 12 is due to the different area ratios between the cooling elements 2, 3 and the dephlegmator element 12 are in the Dephlegmatorelements 12 more condensate and Steam transfer channels 10 are provided as at the respective cooling elements 2, thus a sufficient cross section for the steam inlet into the Dephlegmatorelement 12 is ensured.
  • Exemplary are in this embodiment Therefore, three condensate and Dampfauerströmkanäle 10 at the Dephlegmator element 12 is provided.
  • FIG. 3 shows the dry cooler according to the invention in full dephlegmator operation.
  • a Dephlegmator endeavor 15th between the steam distribution pipe 5 and the condensate collecting tank 9 connected, wherein in the steam distribution line 5, a blocking element 16 the prevents the top entry of steam into the cooling elements 2.
  • the further Locking element 17 in the connecting line 5 rather allows the direct entry of the vapor D into the condensate collection tank 9, so that the vapor D can flow from below into the individual cooling elements 2.
  • the Cooling elements 2 are thereby in the operating state of the countercurrent condensation, that is, in full dephlegmator operation. In this mode of operation can via the steam distribution line 5 a pressure equalization between the individual cooling elements 2 done.
  • the dephlegmator element 12 is switched basically dephlegmatorisch.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Luftbeaufschlagter Trockenkühler zum Kondensieren von Wasserdampf, mit V-förmig angeordneten, an eine obere Dampfverteilerleitung (4, 5) angeschlossen Kühlelementen (2), die jeweils kondensataustrittsseitige Kondensatsammelräume (13) besitzen, wobei jeder Gruppe kondensatorisch geschalteter Kühlelemente (2) wenigstens ein Dephlegmatorelement (12) in Bezug auf den Dampfstrom nachgeschaltet ist, wobei jeder Kondensatsammelraum (13) über wenigstens einen Kondensat- und Dampfüberströmkanal (10) an einen sich parallel zu den Kondensatsammelräumen (13) erstreckenden Kondensatsammeltank (9) angeschlossen ist, und wobei eine Dampfzuführung zu dem Dephlegmatorelement (12) durch den Kondensatsammeltank (9) erfolgt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen luftbeaufschlagten Trockenkühler zum Kondensieren von Wasserdampf gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist Stand der Technik, Abdampf aus einer Dampfturbine mit einem luftgekühlten Kondensator zu kondensieren. Dabei strömt der Abdampf aus der Turbine durch eine Abdampfleitung und tritt in kondensatorisch geschaltete Kühlelemente, insbesondere in Form von Rippenrohrbündeln, ein. Die Kühlelemente stehen unter Vakuum. Nicht kondensierte Gase werden abgesaugt und Kondensat wird in den Speisewasserkreislauf zurück geführt. Trockenkühler werden nach dem Baukastenprinzip zusammengesetzt, wobei die Dachbauweise (A-Anordnung) am weitesten verbreitet ist. Auch V-förmige Anordnungen der Kühlelemente sind bekannt. Bei Wasserkühlern greift man auf eine saugende Anordnung zurück, weil die Temperaturgradienten des sich abkühlenden Wassers und der sich erwärmenden Kühlluft relativ flach verlaufen und die Temperaturdifferenz daher relativ gering ist. In der DE-AS 1 263 789 wird ein solcher luftgekühlter Oberflächenkondensator in V-Bauweise beschrieben, bei welchem die Kühlelemente und ein Ventilator ein etwa gleichschenkliges Dreieck bilden. Die Kühlelemente sind in Parallelschaltung an eine gemeinsame Dampfverteilerkammer und einen gemeinsamen Kondensatsammelraum angeschlossen. Die an den einander zugekehrten Enden der Kühlelemente vorgesehenen Kondensatsammelräume sind über Anschlussstutzen an eine gemeinsame, in Längsrichtung der Doppelreihe der Kühlelemente verlaufende Kondensatsammelleitung angeschlossen. Der dort beschriebene Oberflächenkondensator arbeitet rein kondensatorisch, wobei ein Problem darin liegt, dass in den Wintermonaten und namentlich bei Teillastbeaufschlagung die Gefahr des Einfrierens besteht. Es ist bekannt, den kondensatorisch geschalteten Kühlelementen dephlegmatorisch geschaltete Elemente mit Bezug auf den Dampfstrom nachzuschalten und diese gleichzeitig gruppenweise derart zu unterteilen, dass in den Wintermonaten bei Teillastbeaufschlagung und unter dem Gefrierpunkt liegenden Außentemperaturen mindestens ein Teil der kondensatorisch geschalteten Elementgruppen sowohl dampf- als auch luftseitig abgeschaltet werden kann, um den Dampf mindestens überwiegend in den dephlegmatorisch geschalteten Elementgruppen niederzuschlagen. Diese weisen zwar einen schlechteren Wirkungsgrad auf als die kondensatorisch geschalteten Kühlelementgruppen, sie besitzen gegenüber diesen, wegen der ständigen Berührung des nach unten ablaufenden Kondensats mit aufwärts strömendem Dampf, den wesentlichen Vorteil, auch bei Teillastbeaufschlagung nicht einzufrieren. Bei diesen sogenannten K/D-Schaltungen wird ca. 70 % bis 90 % der Dampfmenge im Gleichstrom, das heißt in den kondensatorisch geschalteten Kühlelementen kondensiert, wobei die bessere Wärmeübertragungsfähigkeit der Gleichstromkondensation ausgenutzt wird.
In der DE 1 289 064 A wird ebenfalls ein luftgekühlter Oberflächenkondensator beschrieben. Aus dieser Druckschrift ist es bekannt, dass die aus Kondensator-und Dephlegmator-Elementen bestehenden Elementgruppen am unteren Ende durch Leitungen großen Querschnitts miteinander verbunden sind, um den Dampfübertritt zu ermöglichen. Das sich in diesen Leitungen sammelnde Kondensat wird einer Haupt-Kondensatsammelleitung zugeführt. Die einzelnen Elementgruppen können derart geschaltet werden, dass Dampf nicht über die Kondensatsammelleitung übertreten kann. Hierzu sind den Dampfdurchlass verhindernde Mittel in Form von Wasservorlagen in die parallel geschalteten Kondensatsammelleitungen eingeschaltet. Die Kondensatsammelleitungen münden in die Haupt-Kondensatsammelleitung, die dadurch lediglich Kondensat und keinen Dampf führt.
Grundsätzlich ist bei allen Ausführungsformen ein separater Kondensattank erforderlich, der räumlich getrennt von dem Oberflächenkondensator angeordnet ist. Über einzelne Kondensatsammelleitungen oder über Haupt-Kondensatsammelleitungen wird das Kondensat dem Kondensatsammeltank zugeführt. Da die anfallende Kondensatmenge schwankt, ist es erforderlich, den Kondensatsammeltank über eine Ausgleichsleitung, die sogenannte Balance-Line, mit der turbinenausgangsseitigen Dampfverteilerleitung zu koppeln. Fällt beispielsweise eine sehr hohe Dampfmenge an, dann sind bestehende Anlagen gegebenenfalls nicht in der Lage, die gesamte Dampfmenge sofort zu kondensieren. Das heißt, überschüssiger Dampf kann über die Kondensatablaufleitung in den Kondensatsammeltank gelangen. Dieser Dampf kann über die Balance-Line abgeführt und wieder der Dampfeintrittsseite des Trockenkühlers zugeführt werden. Für den umgekehrten Fall, das heißt bei abnehmender Dampfmenge und vollständiger Kondensation gelangt ausschließlich Kondensat in den Kondensatsammeltank. Dadurch kann die Temperatur des oberhalb des Kondensats stehenden Dampfs in dem Kondensatsammeltank unter die Temperatur des Kondensats fallen. Über die Balance-Line kann ein Temperaturausgleich hergestellt werden, indem Dampf vom Turbinenausgang über die Balance-Line dem Kondensatsammeltank zugeführt wird. Je nach Dampfmenge ist eine Zuführung als auch eine Ableitung von Dampf vom und zum Kondensatsammeltank erforderlich. Der anlagentechnische Aufwand ist nicht unerheblich.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen luftbeaufschlagten Trockenkühler zum Kondensieren von Wasserdampf bereitzustellen, bei welchem der anlagentechnische Aufwand im Zusammenhang mit dem Kondensatsammeltank reduziert ist, das heißt einerseits der Materialaufwand verringert ist und andererseits der steuerungstechnische Aufwand reduziert ist.
Diese Aufgabe wird bei einem luftbeaufschlagten Trockenkühler mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass jeder Kondensatsammelraum über wenigstens einen Kondensat- und Dampfüberströmkanal an einen sich parallel zu den Kondensatsammelräumen erstreckenden Kondensatsammeltank unmittelbar angeschlossen ist, wobei eine Dampfzuführung zu dem Dephlegmatorelement durch den Kondensatsammeltank erfolgt.
Der wesentliche Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Trockenkühler ist, dass ein separater, das heißt räumlich getrennt von den Kühlelementen platzierter Kondensatsammeltank ersetzt wird. Der neue Kondensatsammeltank ist unmittelbar unterhalb der Kühl- und Dephlegmatorelemente angeordnet, wobei der Kondensatsammeltank selbst zur Weiterleitung des Dampfes zu den Dephlegmatorelementen dient. Das hat den wesentlichen Vorteil, dass die bekannten Kondensatsammelleitungen und Haupt-Kondensatsammelleitungen vollkommen entfallen. Dadurch reduziert sich sowohl der Material- als auch der montagetechnische Aufwand bei der Erstellung einer solchen Anlage. Des Weiteren ist keine Balance-Line zur Verbindung des neuen Kondensatsammeltanks mit der Dampfverteilerleitung erforderlich, da der aus den Kühlelementen austretende Dampf unmittelbar über das bereits gesammelte Kondensat geführt wird. Temperaturschwankungen zwischen Kondensat und Dampf müssen nicht über zusätzliche Balance-Lines mit entsprechendem steuerungstechnischen Aufwand ausgeglichen werden. Der Temperaturausgleich findet selbsttätig statt. Der steuerungstechnische Aufwand ist dadurch reduziert.
Der erfindungsgemäße Kondensatsammeltank ist nicht mit den im Stand der Technik bekannten Kondensatsammelleitungen vergleichbar, da das Kondensat unmittelbar unterhalb des Trockenkühlers gesammelt und auch gespeichert wird. Der Kondensatsammeltank hat zudem die Funktion Dampf weiterzuleiten. Die gesamte Anlage kann dadurch räumlich kompakter, materialsparender und damit leichter gestaltet werden.
In der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 2 ist vorgesehen, dass die Kühlelemente durch Umleitung des Dampfstroms von der Dampfverteilerleitung in den Kondensatsammeltank von dem kondensatorischen Betrieb in den dephlegmatorischen Betrieb umschaltbar sind. Auf diese Weise kann der Trockenkühler unter Ausnutzung der Strömungswege im Kondensatsammeltank volldephlegmatorisch arbeiten. Im Volldephlegmatorbetrieb ist eine die Dampfverteilerleitung mit dem Kondensatsammeltank verbindende Dephlegmatorleitung freigeschaltet, so dass der Dampf nicht von oben, sondern von unten in die Kühlelemente bzw. die Dephlegmatorelemente eingeleitet wird. Der Dampf tritt dabei von dem Kondensatsammeltank ausgehend über die einzelnen Kondensat- und Dampfüberströmkanäle in die dadurch dephlegmatorisch geschalteten Kühlelemente ein.
In der Ausführungsform des Patentanspruchs 3 ist vorgesehen, dass in dem Kondensatsammeltank Kondensat bis zu einem vorgebbaren Höchststand speicherbar ist, welcher in Abhängigkeit von der Betriebsart und der überzuleitenden Dampfmenge eingestellt ist. Unter Betriebsart ist im Sinne der Erfindung entweder eine K/D-Schaltung der Kühlelemente und Dephlegmatorelemente zu verstehen oder der zuvor beschriebene volldephlegmatorische Betrieb. Da der Kondensatsammeltank zum Dampfaustausch zwischen Kühl- und Dephlegmatorelementen dient, ist es erforderlich, einen bestimmten Mindestströmungsquerschnitt für den Dampf zu gewährleisten. Dieser Strömungsquerschnitt kann durch die Höhe des Kondensatstands variiert werden, wodurch eine Beeinflussung der Strömungsverhältnisse innerhalb des erfindungsgemäßen Trockenkühlers möglich ist.
In der Ausführungsform des Patentanspruchs 4 ist vorgesehen, dass der Kondensatsammeltank maximal zu 80 Volumen-% mit Kondensat befüllbar ist. Bei einem über die Länge im wesentlichen gleich bleibenden Querschnitt des Kondensatsammeltanks entspricht dies einem minimal verbleibenden Strömungsquerschnitt von 20 %.
Vorzugsweise ist der Kondensatsammeltank rohrförmig konfiguriert. Derartige Kondensatsammeltanks lassen sich aus einzelnen Rohrstößen leicht vor Ort errichten, wobei je nach anfallender Kondensatmenge Durchmesserbereich von mehr als 500 mm, insbesondere von mehr als 800 mm als zweckmäßig angesehen werden. Ein solcher Kondensatsammeltank kann mit leichtem Gefälle montiert sein, damit das Kondensat grundsätzlich der gewünschten Entnahmestelle zufließt. Hierbei reichen jedoch bereits geringste Neigungen aus, so dass in jedem Fall ein hinreichender Strömungsquerschnitt zur Dampfdurchleitung gewährleistet ist. Der Kondensatsammeltank kann länger sein als die angeschossenen Kühlelemente, d.h. endseitig des Trockenkühlers übertreten, um das Speichervolumen zu erhöhen und um Anschlüsse zum Abpumpen aufzunehmen.
Das Verhältnis zwischen Kondensator- und Dephlegmator-Wärmetauscherflächen (K/D-Verhältnis) ist in der Ausführungsform des Patentanspruchs 6 größer als 2. In Abhängigkeit von dem K/D-Verhältnis wird der gesamte Querschnitt der Dampf- und Überströmleitungen zwischen dem Dephlegmatorelement und dem Kondensatsammeltank gegenüber dem Querschnitt der Dampf- und Überströmleitungen zwischen einzelnen Kühlelementen und dem Kondensatsammeltank bestimmt. Das Verhältnis ist grundsätzlich größer als 1. Üblicherweise liegen die K/D-Verhältnisse in einem Bereich von 2:1 bis 10:1. Das Verhältnis wird durch die zu erwartenden Betriebsbedingungen und der Art der verwendeten Kühlelemente bestimmt. Bei Kühlelementen mit zwei oder drei aus Rippenrohren bestehenden Rohrreihen liegt das K/D-Verhältnis üblicherweise in einem Bereich von 2:1 bis 4:1 und bei Kühlelementen mit nur einer Rohrreihe zwischen 4:1 und 10:1.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Trockenkühlers im Querschnitt;
Figur 2
eine schematische Darstellung des Trockenkühlers im K/D-Betrieb und
Figur 3
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Trockenkühlers mit Volldephlegmatorschaltung.
Figur 1 zeigt einen Trockenkühler 1 in V-Bauweise. Die Kühlelemente 2, 3 sind V-förmig angeordnet, wobei sie an ihren oberen Enden mit Dampfverteilerleitungen 4, 5 verbunden sind. Die Kühlelemente 2, 3 sind insbesondere Rippenrohrbündel, wobei die einzelnen Rippenrohre nicht näher eingezeichnet sind. Die nebeneinander angeordneten Ventilatoren 6 befinden sich zwischen den Dampfverteilerleitungen 4, 5 und bilden zusammen mit den Kühlelementen 2, 3 ein Dreieck. Die oberseitige Anordnung der Ventilatoren 6 ermöglicht das seitliche Einströmen der Kühlluft L durch die Kühlelemente 2, 3 in das Innere des Dreiecks. Der horizontal angesaugte Kühlluftstrom L wird im Bereich der Kühlelemente 2, 3 um ca. 45° abgelenkt und strömt nach einer weiteren Umlenkung um etwa 45° vertikal der Einströmöffnung 7 des Ventilators 6 zu. Im Ventilatorlaufring 8 wird die erwärmte Kühlluft L beschleunigt und nach oben hin abgeblasen. Insgesamt ergibt sich ein Strömungsverlauf der Kühlluft mit sehr wenigen Umlenkungen und daher mit nur geringen Strömungsverlusten.
Am unteren Ende der Kühlelemente 2, 3 ist ein Kondensatsammeltank 9 angeordnet, der sich in die Bildebene hinein parallel zu den Reihen der Kühlelemente 2, 3 erstreckt. Der Kondensatsammeltank 9 ist über Kondensat-und Dampfüberströmkanäle 10, 11 fluidleitend mit den Kühlelementen 2, 3 verbunden. Der Kondensatsammeltank 9 besitzt in diesem Ausführungsbeispiel einen kreisrunden Querschnitt mit einem Durchmesser von z.B. 1.000 mm.
In Figur 2 ist der Trockenkühler 1 der Figur 1 in der Seitenansicht dargestellt, wobei für die Veranschaulichung der Funktionsweise auf die Darstellung der Tragkonstruktion und der Ventilatoren 6 verzichtet worden ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind vier kondensatorisch geschaltete Kühlelemente 2 parallel geschaltet. Zwischen den mittleren beiden Kühlelementen 2 ist ein Dephlegmatorelement 12 platziert. Die parallel geschalteten Kühlelemente 2 nehmen den Dampfstrom D über die Dampfverteilerleitung 5 auf, wobei der Dampf die Kühlelemente 2 in Fließrichtung des Kondensats K durchströmt. Die Fließrichtung des Kondensats ist durch die Pfeile K gekennzeichnet. Das Kondensat jedes einzelnen Kühlelements 2 fließt in einen kondensataustrittsseitigen Kondensatsammelraum 13. Die einzelnen benachbarten Kondensatsammelräume 13 sind nicht unmittelbar fluidleitend miteinander verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Kondensatsammelraum 13 über zwei im Innendurchmesser hinreichend bemessene Kondensat- und Dampfüberströmkanäle 10 Kondensat und Dampf leitend mit dem Kondensatsammeltank 9 verbunden. Das Kondensat K einschließlich des Dampfs tritt in den Kondensatsammeltank 9 ein und strömt entsprechend den mit unterbrochener Linienführung eingezeichneten Pfeilen dem Dephlegmatorelement 12 zu. Am oberen Ende des Dephlegmatorelements 12 ist eine Luftabsaugung 14 angeordnet.
In diesem Betriebsmodus stellt der Kondensatsammeltank 9 einen zwingend erforderlichen Bestandteil des Strömungswegs von den Kühlelementen 2 zum Dephlegmatorelement 12 dar. Aufgrund der unterschiedlichen Flächenverhältnisse zwischen den Kühlelementen 2, 3 und dem Dephlegmatorelement 12 sind im Bereich des Dephlegmatorelements 12 mehr Kondensat- und Dampfüberströmkanäle 10 vorgesehen als an den jeweiligen Kühlelementen 2, damit ein hinreichender Querschnitt für den Dampfeintritt in das Dephlegmatorelement 12 sichergestellt ist. Exemplarisch sind in diesem Ausführungsbeispiel daher drei Kondensat- und Dampfüberströmkanäle 10 an dem Dephlegmatorelement 12 vorgesehen.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 zeigt den erfindungsgemäßen Trockenkühler im Volldephlegmatorbetrieb. Hierzu ist eine Dephlegmatorleitung 15 zwischen der Dampfverteilerleitung 5 und dem Kondensatsammeltank 9 geschaltet, wobei in der Dampfverteilerleitung 5 ein Sperrelement 16 den oberseitigen Eintritt von Dampf in die Kühlelemente 2 verhindert. Das weitere Sperrelement 17 in der Verbindungsleitung 5 ermöglicht vielmehr den unmittelbaren Eintritt des Dampfs D in den Kondensatsammeltank 9, so dass der Dampf D von unten in die einzelnen Kühlelemente 2 einströmen kann. Die Kühlelemente 2 befinden sich dadurch im Betriebszustand der Gegenstromkondensation, das heißt im Volldephlegmatorbetrieb. In diesem Betriebsmodus kann über die Dampfverteilerleitung 5 ein Druckausgleich zwischen den einzelnen Kühlelementen 2 erfolgen. Das Dephlegmatorelement 12 ist grundsätzlich dephlegmatorisch geschaltet.
Durch Änderung der Strömungsrichtung des Dampfs, das heißt Öffnen des Sperrelements 16 in der Dampfverteilerleitung 5 bzw. Schließen des Sperrelements 17 in der Dephlegmatorleitung 15 kann sehr einfach von dem volldephlegmatorischen Betriebszustand in den K/D-Betriebszustand zurück geschaltet werden.
Bezugszeichenaufstellung
1 -
Trockenkühler
2 -
Kühlelement
3 -
Kühlelement
4 -
Dampfverteilerleitung
5 -
Dampfverteilerleitung
6 -
Ventilator
7 -
Einströmöffnung v. 6
8 -
Ventilatorlaufring
9 -
Kondensatsammeltank
10 -
Kondensat- und Dampfüberströmkanal
11 -
Kondensat- und Dampfüberströmkanal
12 -
Dephlegmatorelement
13 -
Kondensatsammelraum an 2
14 -
Luftabsaugung
15 -
Dephlegmatorleitung
16 -
Sperrelement
17 -
Sperrelement
D -
Dampf
K -
Kondensat
L -
Kühlluft

Claims (6)

  1. Luftbeaufschlagter Trockenkühler zum Kondensieren von Wasserdampf, mit V-förmig angeordneten, an eine obere Dampfverteilerleitung (4, 5) angeschlossen Kühlelementen (2), die jeweils kondensataustrittsseitige Kondensatsammelräume (13) besitzen, wobei jeder Gruppe kondensatorisch geschalteter Kühlelemente (2) wenigstens ein Dephlegmatorelement (12) in Bezug auf den Dampfstrom nachgeschaltet ist, dadurch gekenn - zeichnet, dass jeder Kondensatsammelraum (13) über wenigstens einen Kondensat- und Dampfüberströmkanal (10, 11) an einen sich parallel zu den Kondensatsammelräumen (13) erstreckenden Kondensatsammeltank (9) angeschlossen ist, wobei eine Dampfzuführung zu dem Dephlegmatorelement (12) durch den Kondensatsammeltank (9) erfolgt.
  2. Trockenkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente (2) durch Umleitung des Dampfstroms von der Dampfverteilerleitung (4, 5) in den Kondensatsammeltank (9) vom kondensatorischen Betrieb in den dephlegmatorischen Betrieb umschaltbar sind.
  3. Trockenkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kondensatsammeltank (9) Kondensat (K) bis zu einem vorgebbaren Höchststand speicherbar ist, welcher in Abhängigkeit von der Betriebsart und der überzuleitenden Dampfmenge eingestellt wird.
  4. Trockenkühler nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatsammeltank (9) maximal zu 80 Volumen-% mit Kondensat (K) befüllbar ist.
  5. Trockenkühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatsammeltank (9) rohrförmig konfiguriert ist und einen Durchmesser von mehr als 500 mm, insbesondere von mehr als 800 mm aufweist.
  6. Trockenkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen Kondensator- und Dephlegmator-Wärmetauscherflächen (K/D-Verhältnis) größer als zwei ist, und der Gesamtquerschnitt der Dampf- und Überströmkanäle (10) zwischen dem Dephlegmatorelement (12) und dem Kondensatsammeltank (9) in Abhängigkeit vom K/D-Verhältnis größer bemessen ist, als der Querschnitt der Dampf- und Überströmkanäle (10) der einzelnen Kühlelemente (2, 3).
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