EP2574742B1 - Vorrichtung und Verfahren zur Kondensation von Dampf aus ORC-Systemen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Kondensation von Dampf aus ORC-Systemen Download PDF

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EP2574742B1
EP2574742B1 EP11007883.9A EP11007883A EP2574742B1 EP 2574742 B1 EP2574742 B1 EP 2574742B1 EP 11007883 A EP11007883 A EP 11007883A EP 2574742 B1 EP2574742 B1 EP 2574742B1
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EP
European Patent Office
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liquid
condensation
condensed
module
liquid separator
Prior art date
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Richard Aumann
Andreas Schuster
Andreas Sichert
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Orcan Energy AG
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Orcan Energy AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28B9/08—Auxiliary systems, arrangements, or devices for collecting and removing condensate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
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    • 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
    • F28B1/02—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using water or other liquid as the cooling medium
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for the condensation of expanded in an expansion machine of a thermal power plant steam to a condensed, especially oily liquid
  • expansion machines such as steam turbines or positive displacement machines, such as reciprocating engines
  • ORC Organic Rankine Cycle
  • the US 5 115 654 A discloses a device for recovering coolant from an air conditioning system.
  • the EP 0 473 888 A1 discloses a condenser for vaporous materials in which at least two tubes, which are assigned to one another in a series connection and are flowed around by a coolant, are provided.
  • the WO2009 / 009928 A1 discloses a method and apparatus for condensation and heat transfer with an automatic scheduling function using chilled air or liquid.
  • ORC systems represent a realization of the Rankine cycle in which, for example, electric energy is obtained in principle via adiabatic and isobaric changes in the state of a working medium. About evaporation, expansion and subsequent condensation of the working medium in this case mechanical energy is recovered and converted into electrical energy.
  • the working medium is brought to a working pressure by a feed pump, and it is supplied to it in a heat exchanger energy in the form of heat, which is provided by a combustion or a waste heat flow available. From the evaporator, the working medium flows via a pressure pipe to an expansion machine or expansion machine of an ORC system, where it is expanded to a lower pressure.
  • the expanded working medium vapor flows through a condenser, in which a heat exchange between the vaporous working medium and a cooling medium takes place, after which the condensed working medium is returned by a feed pump to the evaporator in a cyclic process.
  • condenser As state of the art capacitors from refrigeration and air conditioning, so-called condenser, are considered.
  • refrigeration steam is condensed after compression at high pressure and relatively high temperature.
  • the vapor has a relatively high density when entering the condenser.
  • the steam volume flow is divided into a few pipe runs, which then pass through the individual levels of the condenser.
  • the condenser typically has an inlet and an outlet between which the ducts are arranged, in which the majority of the condensation takes place.
  • the tubes of the pipelines are arranged substantially horizontally.
  • the condensate further requires a driving force to reach the outlet of the condenser.
  • the steam and the condensate must flow in DC.
  • the condensate is thereby "blown" by the steam through the pipes.
  • Energy is needed to transport the condensate by means of the steam. This manifests itself in a pressure drop within the condenser, whereby the pressure loss between the entry of the vapor into the condenser and the exit of the condensate is measurable.
  • the pressure loss increases quadratically with the flow velocity of the steam at turbulent flow. Furthermore, the pressure loss depends on the viscosity of the liquid. In particular, the pressure loss increases with the viscosity of the liquid.
  • the above-mentioned oil in the displacement machines is used, for example, for the lubrication of flanks and bearings. In other words, it is about the lubrication of sliding and / or rolling components.
  • the oil participates in the cycle of the machine. It is also possible to speak of a fluid that represents a mixture of the actual working medium of the machine and the oil or an oil-containing liquid.
  • the oil passes the expansion machine together with the steam and leaves the expander, for example, as an oil-steam spray or oil-vapor mist. It lies thus in particular already at the entrance of the condenser as a liquid in the steam. That is, while the greater part of the vapor is still present as vaporous working medium, a part of the vapor is already at least partially interspersed with oil-containing liquid droplets at or even before the inlet / inlet into the condenser. Initially, that is, near the inlet of the condenser little condensate is still deposited, the proportion of oil in this condensate is very high. It's practically almost pure oil. Accordingly, the viscosity of this deposited liquid is very high.
  • the working medium is condensed at lower pressures, especially in ORC systems. So the vapor has a lower density here. It is achieved at similar mass flows and condensation rates a significantly larger volume flow. With the same design of the capacitor, this means a greater velocity of the steam and thus significantly greater pressure losses.
  • the present invention seeks to provide an apparatus and a method for the condensation of expanded in an expansion engine of a thermal power plant steam steam expansion plant of a thermal power plant, whereby the disadvantages outlined above can be mitigated or even eliminated and whereby the associated performance losses can be reduced or even overcome.
  • the invention provides an apparatus for condensing vapor expanded in an expansion engine of a thermal power plant into a condensed, especially oil-containing, fluid, comprising:
  • the module for condensation comprises an inlet, and one or more pipe runs, for example, with substantially horizontally arranged pipes; a liquid separator for separating the condensed and / or already contained in the vapor liquid; and a liquid collector for collecting the separated, condensed and / or already contained in the vapor liquid; wherein the liquid separator is provided before or at the inlet or after the first pipe run; wherein the liquid collector comprises a branch pipe, which is designed to branch off at least part of the separated, condensed liquid from the device; wherein the liquid separator comprises a siphon disposed between the branch pipe and the liquid collector.
  • the deposition of the particular oil-containing liquid from the expanded steam can thus be done in the device, whereby the oily liquid from the device for condensation can get out and the deposit on the pipe inner walls of the one or more pipe runs can be significantly reduced.
  • a liquid is to be understood here as meaning a liquid which at least partially comprises fractions of oil and fractions of a working medium of the thermal power plant.
  • a pipe train here is at least one substantially horizontally extending pipe to be understood, at the end, for example, a pipe bend sits, which can deflect a fluid flow through the pipe by a fixed angle, for example 180 degrees. But there are also other angles for the elbows possible, for example, 90 degrees. Typically, multiple ducts can be connected together.
  • the device for condensation so the condenser, can be placed at some distance or even spatially separated from the expansion machine. As a result, considerable lengths of connecting pipes of, for example, several meters to tens of meters can occur. It may be possible, even before the inlet of the condenser, that is, for example, immediately before a connecting pipe initiates the steam expanded by the expansion machine in the device for condensation, to provide a liquid separator. That is, this liquid separator may be provided substantially immediately before or at the inlet of the device. The latter can already separate condensed liquid from the connecting tube in the connecting tube so that this liquid or at least part of this liquid does not even enter the device. Accordingly, such a liquid separator can also be provided immediately after the inlet of the device.
  • a liquid separator may typically be provided after the first pass of the module of the device.
  • at least part of the oil-containing liquid can also be deposited as early as possible so that as little as possible oil-containing liquid passes through the device or even to the outlet of the device.
  • a defined flow direction of the fluid ie the mixture of vapor and liquid
  • the liquid is in the siphon. Due to the height difference of the liquid column, essentially only liquid and substantially no vapor flow through the siphon up to a maximum pressure difference.
  • a siphon typically requires no other moving parts.
  • the pressure drop across the siphon should be greater than or equal to the pressure loss across the remaining path through the device.
  • the apparatus as described above may further comprise a cooling device configured to cool the separated condensed liquid prior to passing it into the liquid receiver.
  • the separated liquid may have a temperature exceeding, for example, a desired predetermined value of the temperature of the liquid already collected in the liquid receiver. An entry of this separated, warmer liquid in the liquid collector could therefore cause an undesirable increase in temperature of the liquid in the liquid collector.
  • the capacitor can be used.
  • the liquid collector may be a food container or the one or more tubes may additionally be at least partially formed as a liquid collector.
  • the liquid that is deposited from the device record may, for example, then be connected to a pump, such as a feed pump, to pump liquid back to the circuit.
  • a pump such as a feed pump
  • a reservoir of liquid / working medium can be provided, for example if otherwise only a small food container can be provided.
  • the device can thereby be designed so that a sufficiently large amount of liquid / working medium in the lower part of the pipe runs of the device fits.
  • the fluid level in the corresponding pipe trains can vary depending on the load condition. Since heat transfers / transfers can also occur in the area of the supply of liquid / working medium, additional supercooling can take place. As a result, for example, cavitations can be avoided even in dynamic operation.
  • the liquid separator may be a first liquid separator; the apparatus may further comprise at least one further pipe train and with at least one further liquid separator corresponding to the first liquid separator, the further liquid separator being arranged after the at least one further pipe train and being formed at least one further part of the separated, condensed liquid from the Branch device.
  • At least one further condensation module corresponding to the module as described above; and further there may be provided a manifold disposed in front of the liquid separator configured to combine the expanded vapor after passage through the one or more passages and to pass it on to the further module for condensation.
  • a condensation device, capacitor, as described above may include multiple modules. These modules can also be called levels. The modules are typically similar. Already at the inlet of the device, the steam volume flow for the first module can be divided. Before and / or after the first module, as described above, a liquid separator may be provided. Uncondensed steam may be passed or transported to the next module. For this purpose, a manifold may be provided, which summarizes the expanded steam and forwards to the next module. The collecting line can be arranged before or after the liquid separator.
  • the manifold may have a single central port with a conduit for passing the expanded vapor or may have a plurality of separate conduits for passing the expanded vapor.
  • the manifold can thus, for example, summarize the expanded steam in a single line and forward. From this line, the liquid separation can then take place. Or the manifold may be connected to a plurality of conduits, each of which forwards a portion of the vapor to the next module. The manifold then directs, for example, substantially condensed liquid from the lines for liquid separation.
  • the manifold may have a downward slope on the liquid separator.
  • the gravitational force can be used to achieve a better discharge of the liquid.
  • the inclination may typically be a predefined slope of a few degrees.
  • the value of the inclination can be predetermined so that the liquid can flow independently for liquid separation.
  • the present invention also provides a thermal power plant with a condensation device as described above.
  • the device as described above can thus be used in a thermal power plant, for example a plant that uses a Clausius Rankine cycle or an Organic Rankine cycle.
  • the method as described above may further comprise the step of cooling the separated condensed liquid before it is collected.
  • the method as described above may further comprise the step of depositing at least one further portion of the condensed, especially oil-containing, liquid after at least one further pipe run.
  • At least one further module for condensation corresponding to the module described above may be provided, and the method may further comprise the steps of: combining the expanded steam after passing through the one or more pipe trains; and passing the combined, expanded vapor to the further module for condensation.
  • FIG. 1 shows purely schematically a conventional thermal power plant. This can be a Clausius Rankine plant or an Organic Rankine plant.
  • the system can in principle work with direct evaporation or with an intermediate circuit (not shown here).
  • FIG. 1 shows an evaporator 1, which may be, for example, a heat exchanger or a heat transfer element.
  • Heat from a heat source may be supplied to the evaporator 1, for example, by a fluid such as flue gas.
  • the supply of heat is exemplified by the arrow 1 A indicated.
  • the heat is transferred from the fluid to a working fluid / working fluid.
  • the working medium is supplied to the evaporator 1, for example, by a feed pump 2.
  • the working medium for example, completely evaporated. It can also be vaporized by flash evaporation after the heat transfer element.
  • the now practically completely evaporated working fluid is supplied via a suitable pressure line an expansion machine / relaxation machine 3.
  • the expansion machine 3 the pressurized steam of the working medium can be expanded.
  • a generator 4 can be suitably driven.
  • the expansion machine 3 may be a positive displacement machine, for example a piston engine.
  • the relaxed working medium is forwarded to the expansion machine 3 to a capacitor 5.
  • the working medium condenses.
  • Resulting heat of condensation can by another heat exchanger, which is provided with the reference numeral 5A, or directly to a cooling medium, for. Air, be discharged.
  • the heat exchanger 5A may also be a cooling element.
  • the now liquefied working fluid is passed to the feed pump 2 and passed from there back to the evaporator 1. It is understood that additional pumps may be used in the system, if not shown here.
  • FIG. 2 shows purely schematic a conventional interconnection of steam inlets and pipe trains in air conditioning.
  • a vapor stream, or vapor 10 shown at an inlet of a condenser.
  • An inlet line is indicated by the reference numeral 11.
  • a pipe is indicated.
  • the tube 12 consists of an upper tube 12A and a lower tube 12B.
  • the two tubes 12A and 12B are connected to a pipe manifold 15.
  • the pipe bend 15 is designed as a "180-degree pipe bend". That is, the pipe bend 15 diverts the steam flow by 180 degrees.
  • a plurality of ducts 12 are shown before the steam is directed to another module of the condenser or, when already fully condensed, to a manifold (not shown), as indicated by reference numeral 14.
  • FIG. 2 Another option of interconnection in steam inlets is shown.
  • a plurality of tubes 16 which forward the flow of steam to another module of the capacitor or already complete condensation to a manifold (not shown here).
  • FIG. 3 shows an embodiment of the present invention.
  • the same elements already in the Figures 1 or 2 were introduced, provided with the same reference numerals.
  • a vapor stream 10 for example a vaporous working medium which has been expanded in an expansion engine of a thermal power plant, is passed into a device for condensation.
  • the expansion machine may be a positive displacement machine.
  • the vaporous working medium, the steam, 10 contain a proportion of oil, which may be present for example as an oil-vapor spray.
  • FIG. 3 shows by way of example a tube 12 with an upper tube 12A and a lower tube 12B.
  • the two tubes 12A and 12B are connected to a pipe manifold 15. Behind the pipe bend 15, a branch element 17 is provided.
  • the branch element 17 may be a branch pipe.
  • condensed liquid can already be branched off in the branching element 17 after the first pipe run 12 or even the first part of the first pass 12A.
  • Vaporous working medium, which is not diverted at the branch element 17, is passed via the line 12 B to a feed container 23 and condensed on the way to the feed container 23.
  • a supply of liquid 23 F is provided in the food container 23, a supply of liquid 23 F is provided.
  • this liquid 23F in turn means a mixture of the oily liquid and the actual working medium of the thermal power plant.
  • the advantage of the shown branching with the branching element 17 is that already condensed liquid can be deposited as early as possible, wherein first separated liquid can contain a high proportion of liquid containing oil.
  • FIG. 3 shows after the branch element 17 a siphon 19.
  • the siphon 19 is due to the height difference of the liquid column up to an upper maximum pressure substantially only liquid and no vapor. That is also in FIG. 5 outlined in more detail.
  • FIG. 4 shows a further development of the device for condensation, which is not part of the present invention.
  • the illustration is purely exemplary and schematic to understand. Similar to in FIG. 3
  • the restriction to only one pipe 12 with elements 12A and 12B and pipe elbow 15 is to be understood in order to explain the principle. It is of course possible to provide further passages 12 in the device.
  • a branch element 17 is shown in the FIG. 3 .
  • the branching element 17 is designed to be similar to the embodiment shown in FIG. 3 is shown to divert condensed liquid, ie condensate from the pipe train 12.
  • Vapor-like working medium, which is not branched off at the branching element 17, is forwarded via the line / pipe 12 B of the pipe train 12 to the feed container 23.
  • a liquid level 23F is drawn.
  • the FIG. 4 shows a steam trap element / steam trap 21 instead of the siphon 19 as shown in FIG. 3 is used.
  • the steam trap 21 may, for example, have a float element / float (not shown here).
  • the float can be lifted in the presence of condensate in the steam trap, for example by the condensate itself, whereby condensate can be discharged.
  • the different specific gravity of liquid and steam is used to separate the liquid from the steam.
  • the FIG. 5 shows a detailed representation of the embodiment, as shown by FIG. 3 already described.
  • the siphon 19 receives from the device, such as a pipe 12, branched, separated liquid.
  • the U-tube-shaped siphon 19 is filled to a height h F with liquid.
  • the siphon 19 consists essentially of two U-tube-shaped interconnected halves. The right half is designated by the reference numeral 19R. The left half is designated by reference numeral 19L.
  • the two halves of the siphon 19 are arranged substantially vertically.
  • the left half 19L leads to a height H where another tube 19K bends substantially horizontally.
  • the tube 19K carries the liquid 19F from the siphon 19 into the food container 23. In the food container 23, the liquid level 23F is as high as the height H.
  • a pressure difference ⁇ p at the siphon 19, ie on the right half 19 R of the siphon 19, is calculated from the product of the density p of the liquid Gravitational acceleration g and the height difference h of the liquid columns.
  • pressure differences for example, height differences of a few 10 cm up to about 1 m arise. But it can also be larger or smaller height differences possible.
  • Above the height h F that is to say in the region of the height h, essentially only steam is located in the right half 19R of the siphon 19; below the height h F there is essentially only liquid.
  • FIG. 6 shows a further development of the basis of FIGS. 3 and 5 sketched embodiment.
  • the same elements are provided with the same reference numerals.
  • a further pipe 18 before the liquid branched off at the branch element 17 to the siphon 19 is passed.
  • the further pipe train 18 is substantially flowed through with branched liquid.
  • a cooling device for cooling the liquid can be used in this area.
  • a cooling flow for example, an air flow, indicated by the arrows 18F. Due to the condensation heat occurring in the device for condensation, the device is often provided with a cooling.
  • a heat exchanger may be used to warm up another liquid / fluid by means of the heat from the condensing apparatus.
  • Analog can be moved here for the separated, branched liquid. It is also possible (not shown here) to integrate the pipeline after the branching element 17 into a heat transfer packet (not shown here) of the device, that is to say, for example, the heat exchanger already mentioned above. Thus, it is possible, on the one hand to control the temperature of the branched liquid and in particular to lower. On the other hand, this heat can also, instead of dissipatively discharged into the environment, be used for heat transfer to other fluids.
  • FIG. 7 shows a further development of the basis of FIGS. 3 and 5 or 6 outlined embodiments.
  • the device has in FIG. 7 in turn, a branch element 17 and a siphon 19.
  • the guided in the siphon 19 liquid is now not passed into a food container, but in another pipe 32.
  • the considerations for the pressure differences, which are based on FIG. 5 were discussed, analogously.
  • the further pipe 32 is connected to a further pipe bend 15 with the pipe 12.
  • the pipe 32 consists of the pipes 32A and 32B and a pipe bend 35.
  • the siphon 19 that is, the left half 19L of the siphon, opens into the pipe 32B at the end of the pipe bend 35.
  • the tube 32 is substantially filled with liquid, that is, the tube 32 as part of the device for condensation serves as a liquid collector.
  • a supply of liquid 32 F is stored. The liquid can be transported further from the pipe train 32 via a further pipe bend 37, which diverts substantially by 90 degrees.
  • the tubing 32 replaces a food container or may be used in addition to a food container (not shown).
  • a sufficiently large quantity can be stored in the typically lower region of the device, in this case the pipe train 32.
  • this stock can vary.
  • high density steam fills the evaporator as well as the piping and piping.
  • more liquid is needed, which can be removed from the supply, for example, from the pipe 32.
  • the FIG. 8 shows a breakdown of the vapor flow rate at the inlet of the device according to the present invention.
  • the vapor stream, steam, 10 is conducted in a conduit 11.
  • the guided in the line 11 steam is split on lines 16.
  • the number of eight lines 16 shown is by no means to be understood as limiting, but should be understood purely by way of example.
  • the steam conducted through the lines 16, which in turn, as already described above, may be a mixture of the actual working medium and an oil-containing fluid, for example an oil-containing liquid, is combined by means of a common manifold 25.
  • the line 25 directs the combined vapor to a branch element / branch 27. From there, at least a portion of the vapor can be passed via the line 29 to another module (not shown here) of the condensation device.
  • the further module can have a distribution of the steam volume flow, as exemplified by the module in FIG. 8 is shown.
  • condensate / condensed liquid can be passed via line 28 to a liquid separator (not shown here). It is also possible that the line 29 is also provided with a liquid separator (not shown here).
  • the liquid separator may in both cases be of the type as described of the FIGS. 3 to 7 discussed.
  • the in the FIG. 8 selected representation shows the relationships of the elements shown in a plane. That is, a spatial arrangement of the elements is not shown. In particular, a liquid separator can also spatially behind the plane shown in the FIG. 8 be arranged.
  • FIG. 9 shows a further development of the distribution of the steam flow rate at the inlet of the device for condensation, as described above.
  • a vapor stream 10 is directed into a conduit 11 which divides the vapor stream into similar conduits 16.
  • each of the lines 16 has a branch element / a branch 27.1, 27.2, 27.3, 27.4, 27.5, 27.6, 27.7, and 27.8.
  • Each line 16 is connected via its respective branch element 27.1, 27.2, 27.3, 27.4, 27.5, 27.6, 27.7, and 27.8 with a manifold 25.
  • the branch elements 27.1 - 27.8 are illustrative in FIG FIG. 10 as discussed below.
  • About the manifold 25 can, similar to the in FIG. 8 shown embodiment, condensed liquid are deposited, approximately in the direction as indicated by the arrow 28 A. This liquid can in turn be directed to a liquid separator (not shown here).
  • the liquid separator may be of the type described with reference to FIGS. 3 to 7 explained.
  • Each of the lines 16 has behind the respective branch element 27.1, 27.2, 27.3, 27.4, 27.5, 27.6, 27.7, and 27.8 corresponding further lines 29.1, 29.2, 29.3, 29.4, 29.5, 29.6, 29.7 and 29.8.
  • the further module again correspond to the module shown here.
  • FIG. 9 shows the illustration in FIG. 9 the relationships of the elements shown in a plane. In other words, one can speak of a projection on the drawing plane. A possible spatial arrangement of the elements is not shown.
  • a liquid separator, as in the FIGS. 3 to 7 is shown, also spatially behind the plane shown in the FIG. 9 be arranged.
  • a branch element 27 is shown, which in the FIGS. 8 or 9 is shown.
  • This in FIG. 10 shown branch element can in the FIGS. 8 and 9 shown elements 27, 27.1-27.8 correspond.
  • a pipeline is shown, the pipe 16 in the FIGS. 8 and 9 can correspond.
  • a vapor stream is passed.
  • the direction of flow of the vapor stream is indicated by the arrow 16R.
  • the steam flow is in the range 27R in FIG. 10 curved by 180 degrees and passed through the pipe 29 on.
  • the pipe 29, the lines 29 and 29.1-29.8 of FIGS. 8 and 9 correspond.
  • the curvature is selected by 180 degrees by way of example, it could also be a curvature of 90 degrees or another angle can be selected.
  • the continuous flow of steam after the bend is indicated by the arrow 29R. Due to the inertia of the liquid entrained in the vapor stream 16R, this liquid follows the sharp curvature, here 180 degrees, not or at least not completely and can pass through the pipeline 25, for example by gravity. The corresponding flow direction of the liquid is represented by the arrow 25R. The pipe 25 then leads to a separator, as in the FIGS. 3 to 7 is shown.

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kondensation von in einer Expansionsmaschine einer Wärmekraftanlage expandiertem Dampf zu einer kondensierten, insbesondere ölhaltigen Flüssigkeit
    • Stand der Technik
  • Der Betrieb von Expansionsmaschinen, wie zum Beispiel Dampfturbinen oder Verdrängermaschinen, beispielsweise Kolbenmaschinen, mit Hilfe des Organic Rankine Cycle (ORC)-Verfahrens zur Erzeugung elektrischer Energie durch den Einsatz organischer Medien, beispielsweise organischer Medien mit niedriger Verdampfungstemperatur, die bei gleichen Temperaturen verglichen mit Wasser als Arbeitsmedium im allgemeinen höhere Verdampfungsdrücke aufweisen, ist im Stand der Technik bekannt.
  • Die US 5 115 654 A offenbart eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Kühlmittel von einem Klimaanlagensystem.
  • Die EP 0 473 888 A1 offenbart einen Kondensator für dampfförmige Stoffe, bei dem zumindest zwei einander in einer Reihenschaltung zugeordnete und von einem Kühlmittel umströmte Rohre vorgesehen sind.
  • Die WO2009/009928 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kondensation und Wärmetransfer mit einer automatischen Einteilungsfunktion unter Verwendung von gekühlter Luft oder Flüssigkeit.
  • ORC-Anlagen stellen eine Realisierung des Clausius-Rankine-Kreisprozesses dar, in dem beispielsweise prinzipiell über adiabatische und isobare Zustandsänderungen eines Arbeitsmediums elektrische Energie gewonnen wird. Über Verdampfung, Expansion und anschließende Kondensation des Arbeitsmediums wird hierbei mechanische Energie gewonnen und in elektrische Energie gewandelt. Prinzipiell wird das Arbeitsmedium durch eine Speisepumpe auf Betriebsdruck gebracht, und es wird ihm in einem Wärmeübertrager Energie in Form von Wärme, die durch eine Verbrennung oder einen Abwärmestrom zur Verfügung gestellt wird, zugeführt. Vom Verdampfer aus strömt das Arbeitsmedium über ein Druckrohr zu einer Expansionsmaschine oder Entspannungsmaschine eines ORC-Systems, wo es auf einen niedrigeren Druck entspannt wird. Im Anschluss strömt der entspannte Arbeitsmediumsdampf durch einen Kondensator, in dem ein Wärmeaustausch zwischen dem dampfförmigen Arbeitsmedium und einem Kühlmedium stattfindet, wonach das auskondensierte Arbeitsmedium durch eine Speisepumpe zu dem Verdampfer in einem Kreisprozess zurückgeführt wird.
  • Die Vorteilhaftigkeit der Verwendung von Organic Rankine Cycle-Systemen, insbesondere zur Nutzung von Niedertemperaturwärme, ist hinreichend bekannt. Besonders im Bereich von relativ kleinen Leistungen der Anlagen, etwa im Bereich von 1 kW bis etwa 50 kW, kommen häufig Verdrängermaschinen zum Einsatz. Diese Verdrängermaschinen können Kolbenmaschinen sein. Diese Maschinen benötigen eine gewisse Menge an Öl als Schmiermittel in der Maschine. In dem Maschinenkreislauf läuft das Öl im Kreislauf in der Regel mit dem Arbeitsmedium mit um. Dabei passiert das Öl insbesondere auch den Kondensator der Anlage, wodurch sich ein erhöhter Druckverlust bei der Kondensation ergeben kann.
  • Als Stand der Technik können Kondensatoren aus der Kälte- und Klimatechnik, sogenannte Verflüssiger, angesehen werden. In der Kältetechnik wird Dampf nach der Kompression bei hohem Druck und verhältnismäßig hoher Temperatur kondensiert. Der Dampf besitzt bei Eintritt in den Kondensator eine relativ große Dichte. Um ausreichend große Strömungsgeschwindigkeiten zu erhalten, wird der Dampfvolumenstrom auf wenige Rohrzüge aufgeteilt, die dann die einzelnen Ebenen des Kondensators durchlaufen.
  • Der Kondensator besitzt typischerweise einen Einlass und einen Auslass zwischen denen die Rohrzüge angeordnet sind, in denen der überwiegende Teil der Kondensation stattfindet. Häufig sind die Rohre der Rohrzüge im Wesentlichen horizontal angeordnet. Bei horizontaler Anordnung benötigt das Kondensat ferner eine Triebkraft, um zum Auslass des Kondensators zu gelangen. Hierfür müssen der Dampf und das Kondensat im Gleichstrom fließen. Das Kondensat wird dabei vom Dampf durch die Rohrleitungen "geblasen". Für den Transport des Kondensats mittels des Dampfs ist Energie nötig. Dies äußert sich in einem Druckverlust innerhalb des Kondensators, wobei der Druckverlust zwischen dem Eintritt des Dampfs in den Kondensator und dem Austritt des Kondensats messbar ist. Der Druckverlust nimmt mit der Strömungsgeschwindigkeit des Dampfs bei turbulenter Strömung quadratisch zu. Weiterhin ist der Druckverlust abhängig von der Viskosität der Flüssigkeit. Insbesondere erhöht sich der Druckverlust mit der Viskosität der Flüssigkeit.
  • Das oben erwähnte Öl in den Verdrängermaschinen wird beispielsweise zur Schmierung von Flanken und Lagern verwendet. Mit anderen Worten geht es um die Schmierung von aneinander gleitenden und / oder abwälzenden Bauteilen. Das Öl nimmt an dem Kreislauf der Maschine teil. Man kann ferner von einem Fluid sprechen, dass ein Gemisch aus dem eigentlichen Arbeitsmedium der Maschine und dem Öl beziehungsweise einer ölhaltigen Flüssigkeit darstellt.
  • Das Öl passiert die Expansionsmaschine gemeinsam mit dem Dampf und verlässt die Expansionsmaschine beispielsweise als Öl-Dampf-Spray oder Öl-Dampf-Nebel. Es liegt somit insbesondere bereits am Eingang des Kondensators als Flüssigkeit im Dampf vor. Das heißt, während der größere Teil des Dampfs als noch dampfförmiges Arbeitsmedium vorliegt, ist ein Teil des Dampfs bereits bei oder sogar vor dem Eingang / Einlass in den Kondensator zumindest teilweise mit ölhaltigen Flüssigkeitströpfchen durchsetzt. Anfangs, das heißt nahe dem Einlass des Kondensators wird noch wenig Kondensat abgeschieden, wobei der Anteil an Öl an diesem Kondensat sehr hoch ist. Es ist praktisch beinahe reines Öl. Entsprechend ist die Viskosität dieser abgeschiedenen Flüssigkeit sehr hoch. Dadurch können für den Kondensator sehr ungünstige, sehr hohe Druckverluste erzeugt werden. Diese Druckverluste können wiederum die Leistung der gesamten Anlage, insbesondere der Expansionsmaschine, reduzieren, wodurch letztlich der Wirkungsgrad des gesamten Prozesses reduziert wird. Dabei kann es zu Leistungseinbußen im zweistelligen Prozentbereich kommen.
  • Im Vergleich zur Klimatechnik wird insbesondere bei ORC-Systemen das Arbeitsmedium bei niedrigeren Drücken kondensiert. Der Dampf besitzt hier also eine niedrigere Dichte. Es wird bei ähnlichen Massenströmen und Kondensationsleistungen ein deutlich größerer Volumenstrom erreicht. Bei gleicher Bauform des Kondensators bedeutet dies eine größere Geschwindigkeit des Dampfs und damit deutlich größere Druckverluste.
  • Eine Verbesserung der Kondensation und eine Reduzierung der Druckverluste kann durch eine häufigere Aufteilung des Dampfvolumenstroms angestrebt werden. Das Problem des Öls oder ölartiger oder ölhaltiger Flüssigkeiten im System und den damit verbundenen Druckverlusten bleibt jedoch bestehen.
  • Angesichts der oben skizzierten Problem im Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kondensation von in einer Expansionsmaschine einer Wärmekraftanlage expandiertem Dampf einer Expansionsmaschine einer Wärmekraftanlage bereitzustellen, wodurch die oben skizzierten Nachteile gemildert oder sogar beseitigt werden können und wodurch die damit verbundenen Leistungseinbußen verringert oder sogar überwunden werden können.
    • Beschreibung der Erfindung
  • Die oben genannte Aufgabe wird durch Vorrichtung zur Kondensation von in einer Expansionsmaschine einer Wärmekraftanlage expandiertem Dampf zu einer kondensierten, insbesondere ölhaltigen Flüssigkeit, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ebenso wird diese Aufgabe durch ein entsprechendes Verfahren zur Kondensation von in einer Expansionsmaschine einer Wärmekraftanlage expandiertem Dampf zu einer kondensierten, insbesondere ölhaltigen Flüssigkeit, gemäß dem Patentanspruch 9 gelöst.
  • Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Kondensation von in einer Expansionsmaschine einer Wärmekraftanlage expandiertem Dampf zu einer kondensierten, insbesondere ölhaltigen Flüssigkeit, bereit, mit:
  • einem Modul zur Kondensation, wobei das Modul zur Kondensation einen Einlass, sowie einen oder mehrere Rohrzüge, beispielsweise mit im Wesentlichen horizontal angeordneten Rohren, umfasst; einem Flüssigkeitsabscheider zur Abscheidung der kondensierten und/oder bereits im Dampf enthaltenen Flüssigkeit; und einem Flüssigkeitssammler zum Auffangen der abgeschiedenen, kondensierten und/oder bereits im Dampf enthaltenen Flüssigkeit; wobei der Flüssigkeitsabscheider vor oder am Einlass oder nach dem ersten Rohrzug vorgesehen ist; wobei der Flüssigkeitssammler ein Abzweig¬rohr um¬fasst, welches ausgebildet ist, wenigstens einen Teil der abgeschiede¬nen, kon¬densierten Flüssigkeit aus der Vorrichtung abzuzweigen; wobei der Flüssigkeitsabscheider einen Siphon umfasst, der zwischen dem Abzweigrohr und dem Flüssigkeitssammler angeordnet ist.
  • Die Abscheidung der insbesondere ölhaltigen Flüssigkeit aus dem expandierten Dampf kann also in der Vorrichtung erfolgen, wodurch die ölhaltige Flüssigkeit aus der Vorrichtung zur Kondensation heraus gelangen kann und die Ablagerung an den Rohrinnenwänden der ein oder mehreren Rohrzüge deutlich gemindert werden kann.
  • Als Flüssigkeit soll hier eine Flüssigkeit verstanden werden, die zumindest teilweise Anteile von Öl und Anteile eines Arbeitsmediums der Wärmekraftanlage umfasst.
  • Als Rohrzug soll hier mindestens ein im Wesentlichen horizontal verlaufendes Rohr verstanden werden, an dessen Ende beispielsweise ein Rohrkrümmer sitzt, der einen Fluidstrom durch das Rohr um einen festen Winkel, beispielsweise 180 Grad, umlenken kann. Es sind aber auch andere Winkel für die Rohrkrümmer möglich, beispielsweise 90 Grad. Typischerweise können mehrere Rohrzüge miteinander verbunden werden.
  • Die Vorrichtung zur Kondensation, also der Kondensator, kann in einiger Entfernung oder sogar räumlich getrennt von der Expansionsmaschine aufgestellt sein. Hierdurch können erhebliche Längen von Verbindungsrohren von beispielsweise etlichen Metern bis etlichen zehn Metern auftreten. Dabei kann es möglich sein, bereits vor der Einlass des Kondensators, also beispielsweise unmittelbar bevor ein Verbindungsrohr den von der Expansionsmaschine expandierten Dampf in die Vorrichtung zur Kondensation einleitet, einen Flüssigkeitsabscheider vorzusehen. Das heißt, dieser Flüssigkeitsabscheider kann im Wesentlichen unmittelbar vor oder am Einlass der Vorrichtung vorgesehen sein. Dieser kann bereits in dem Verbindungsrohr kondensierte Flüssigkeit aus dem Verbindungsrohr abscheiden, so dass diese Flüssigkeit oder zumindest ein Teil dieser Flüssigkeit gar nicht erst in die Vorrichtung eintritt. Entsprechend kann ein derartiger Flüssigkeitsabscheider auch unmittelbar nach dem Einlass der Vorrichtung vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Flüssigkeitsabscheider typischerweise nach dem ersten Rohrzug des Moduls der Vorrichtung vorgesehen sein. Dadurch kann ebenfalls bereits möglichst früh wenigstens ein Teil der ölhaltige Flüssigkeit abgeschieden werden, so dass möglichst wenig ölhaltige Flüssigkeit durch die Vorrichtung hindurch oder gar zum Auslass der Vorrichtung gelangt.
  • Durch die Verwendung eines Siphons, also eines U-Rohr-Bogens, kann eine definierte Strömungsrichtung des Fluids, also des Gemischs aus Dampf und Flüssigkeit, innerhalb der Vorrichtung unterstützt werden. Typischerweise steht im Siphon die Flüssigkeit. Aufgrund der Höhendifferenz der Flüssigkeitssäule strömt bis zu einer maximalen Druckdifferenz im Wesentlichen nur Flüssigkeit und im Wesentlichen kein Dampf durch den Siphon.
  • Bei einem Siphon sind typischerweise keine weiteren beweglichen Teile nötig. Der Druckverlust über dem Siphon sollte größer oder gleich dem Druckverlust über den restlichen Pfad durch die Vorrichtung sein.
  • Die Vorrichtung, wie oben beschrieben, kann ferner eine Kühlvorrichtung umfassen, die ausgebildet ist, die abgeschiedene, kondensierte Flüssigkeit, zu kühlen, bevor diese in den Flüssigkeitssammler geleitet wird.
  • Dort, wo die ölhaltige Flüssigkeit abgeschieden wird, kann die abgeschiedene Flüssigkeit eine Temperatur besitzen, die beispielsweise einen gewünschten, vorgegebenen Wert der Temperatur der bereits im Flüssigkeitssammler gesammelten Flüssigkeit überschreitet. Ein Eintrag dieser abgeschiedenen, wärmeren Flüssigkeit in den Flüssigkeitssammler könnte also eine unerwünschte Temperaturerhöhung der Flüssigkeit im Flüssigkeitssammler nach sich ziehen. Durch eine Kühlung der Stelle der Ableitung, also im Wesentlichen des Abzweigrohres kann ein derartiger Temperatureintrag in den Flüssigkeitssammler vermieden werden. Dabei kann beispielsweise neben einer zusätzlichen Kühlungsvorrichtung auch ein Luftvolumenstrom der Vorrichtung, des Kondensators, verwendet werden.
  • In der Vorrichtung, wie oben beschrieben, kann der Flüssigkeitssammler ein Speisebehälter sein oder die ein oder mehreren Rohrzüge können zusätzlich wenigstens teilweise als Flüssigkeitssammler ausgebildet sein.
  • Es kann also ein separater Speisebehälter die Flüssigkeit, die aus der Vorrichtung abgeschieden wird, aufnehmen. Dieser kann beispielsweise dann mit einer Pumpe, etwa einer Speisepumpe, verbunden sein, um Flüssigkeit zum Kreislauf zurück zu pumpen.
  • Ebenso ist es möglich, zusätzlich oder alternativ wenigstens Teile eines oder mehrerer der Rohrzüge als Flüssigkeitssammler vorzusehen. Dadurch kann bei spezifischen Anwendungen auf einen Speisebehälter verzichtet werden oder es kann zusätzlich zu einem Speisebehälter ein Reservoir an Flüssigkeit / Arbeitsmedium vorgesehen werden, etwa wenn ansonsten nur ein kleiner Speisebehälter vorgesehen werden kann. Die Vorrichtung kann dadurch so ausgelegt werden, dass eine genügend große Menge an Flüssigkeit/Arbeitsmedium im unteren Bereich der Rohrzüge der Vorrichtung Platz findet. Dabei kann der Flüssigkeitsstand in den entsprechenden Rohrzügen je nach Lastzustand variieren. Da Wärmeübergänge/-Übertragungen auch im Bereich des Vorrats an Flüssigkeit/Arbeitsmedium auftreten können, kann eine zusätzliche Unterkühlung stattfinden. Dadurch können beispielsweise Kavitationen auch im dynamischen Betrieb vermieden werden.
  • In der Vorrichtung, wie oben beschrieben, kann der Flüssigkeitsabscheider ein erster Flüssigkeitsabscheider sein; die Vorrichtung kann ferner mindestens einen weiteren Rohrzug und mit wenigstens einem weiteren Flüssigkeitsabscheider umfassen, der dem ersten Flüssigkeitsabscheider entspricht, wobei der weitere Flüssigkeitsabscheider nach dem mindestens einem weiteren Rohrzug angeordnet ist und ausgebildet ist, wenigstens einen weiteren Teil der der abgeschiedenen, kondensierten Flüssigkeit aus der Vorrichtung abzuzweigen.
  • Es ist also möglich, bei Vorhandensein von mehreren Rohrzügen, nach einem ersten Flüssigkeitsabscheider, der wie oben beschrieben, beispielsweise vor oder nach einem ersten Rohrzug vorgesehen sein kann, weitere Flüssigkeitsabscheider nach weiteren Rohrzügen vorzusehen. Das heißt, in oder nach einem weiteren oder nach weiteren Rohrzügen kann erneut ein weiterer Teil an Flüssigkeit abgeschieden werden, um die Druckverluste weiter zu reduzieren.
  • In der Vorrichtung, wie oben beschrieben, kann ferner mindestens ein weiteres Modul zur Kondensation vorgesehen sein, das dem Modul wie oben beschrieben entspricht; und ferner kann eine Sammelleitung vorgesehen sein, die vor dem Flüssigkeitsabscheider angeordnet ist, die ausgebildet ist, den expandierten Dampf nach Durchgang durch die ein oder mehreren Rohrzüge zusammenzufassen und an das weitere Modul zur Kondensation weiter zu leiten.
  • Beispielsweise kann eine Vorrichtung zur Kondensation, Kondensator, wie oben beschrieben, mehrere Module enthalten. Diese Module können auch als Ebenen bezeichnet werden. Die Module sind typischerweise gleichartig. Bereits am Einlass der Vorrichtung kann der Dampfvolumenstrom für das erste Modul aufgeteilt werden. Vor und/oder nach dem ersten Modul, wie oben beschrieben, kann ein Flüssigkeitsabscheider vorgesehen sein. Noch nicht kondensierter Dampf kann an das nächste Modul weiter geleitet oder transportiert werden. Dazu kann eine Sammelleitung vorgesehen sein, die den expandierten Dampf zusammenfasst und an das nächste Modul weiterleitet. Die Sammelleitung kann vor oder nach dem Flüssigkeitsabscheider angeordnet sein.
  • In der Vorrichtung, wie oben beschrieben, kann die Sammelleitung einen einzigen, zentralen Anschluss mit einer Leitung zur Weiterleitung des expandierten Dampfs besitzen oder mehrere separate Leitungen zur Weiterleitung des expandierten Dampfs besitzen.
  • Die Sammelleitung kann also beispielsweise den expandierten Dampf in einer einzigen Leitung zusammenfassen und weiterleiten. Aus dieser Leitung kann dann die Flüssigkeitsabscheidung erfolgen. Oder die Sammelleitung kann mit einer Mehrzahl von Leitungen verbunden sein, die jede für sich einen Teil des Dampfs an das nächste Modul weiterleiten. Die Sammelleitung leitet dann beispielsweise im Wesentlichen kondensierte Flüssigkeit aus den Leitungen zur Flüssigkeitsabscheidung.
  • In der Vorrichtung, wie oben beschrieben, kann die Sammelleitung ein Gefälle auf den Flüssigkeitsabscheider hin aufweisen.
  • Durch ein Gefälle kann die Gravitationskraft genutzt werden, um eine bessere Ableitung der Flüssigkeit zu erreichen. Dabei kann die Neigung typischerweise eine vordefinierte Neigung von einigen Grad betragen. Der Wert der Neigung kann vorgegeben sein, damit die Flüssigkeit selbständig zur Flüssigkeitsabscheidung fließen kann.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Wärmekraftanlage mit einer Vorrichtung zur Kondensation, wie oben beschrieben, zur Verfügung.
  • Die Vorrichtung, wie oben beschrieben, kann also in einer Wärmekraftanlage, beispielsweise einer Anlage, die einen Clausius-Rankine-Cycle oder einen Organic-Rankine-Cycle nutzt, verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren bereit zur Kondensation von in einer Expansionsmaschine einer Wärmekraftanlage expandiertem Dampf zu einer kondensierten, insbesondere ölhaltigen Flüssigkeit, mit einem Modul zur Kondensation, wobei das Modul zur Kondensation einen oder mehrere Rohrzüge, beispielsweise mit im Wesentlichen horizontal angeordneten Rohren, umfasst; einen Flüssigkeitsabscheider und einen Flüssigkeitssammler, mit den Schritten:
    • Aufteilen eines Dampfvolumenstroms auf die ein oder mehreren Rohrzüge; Abscheiden wenigstens eines Teils der kondensierten, und/oder bereits im Dampf enthaltenen insbesondere ölhaltigen Flüssigkeit vor oder nach dem ersten Rohrzug mittels des Flüssigkeitsabscheiders;
    • Ausschleusen der abgeschiedenen, kondensierten und/oder bereits im Dampf enthaltenen Flüssigkeit; Sammeln der abgeschiedenen, kondensierten und/oder bereits im Dampf enthaltenen Flüssigkeit mittels des Flüssigkeitssammlers;
    • wobei der Flüssigkeitssammler ein Abzweig¬rohr um¬fasst; wobei der Flüssigkeitsabscheider einen Siphon umfasst, der zwischen dem Abzweigrohr und dem Flüssigkeitssammler angeordnet ist.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren gilt das bereits oben Gesagte.
  • Das Verfahren, wie oben beschrieben, kann ferner den Schritt des Kühlens der abgeschiedenen, kondensierten Flüssigkeit, umfassen, bevor diese gesammelt wird.
  • Das Verfahren, wie oben beschrieben, kann ferner den Schritt des Abscheidens von wenigstens einem weiteren Teil der kondensierten, insbesondere ölhaltigen Flüssigkeit, nach wenigstens einem weiteren Rohrzug umfassen.
  • In dem Verfahren, wie oben beschrieben, kann mindestens ein weiteres Modul zur Kondensation, das dem oben beschriebenen Modul entspricht, vorgesehen sein, und das Verfahren kann ferner die folgenden Schritte umfassen: Zusammenfassen des expandierten Dampfs nach Durchlaufen der ein- oder mehreren Rohrzüge; und Weiterleiten des zusammengefassten, expandierten Dampfs an das weitere Modul zur Kondensation.
  • Weitere Merkmale sowie beispielhafte Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
  • Es versteht sich, dass diese beispielhaft gezeigten Ausführungsformen nicht den Bereich der vorliegenden Erfindung erschöpfen. Es versteht sich weiterhin, dass einige oder sämtliche der im Weiteren beschriebenen Merkmale auch auf andere Weise miteinander kombiniert werden können.
    • Kurzbeschreibung der Figuren
    • Figur 1 stellt eine Prinzipskizze einer herkömmlichen Wärmekraftanlage dar.
    • Figur 2 stellt eine Prinzipskizze für eine Aufteilung eine Dampfvolumenstroms in einem herkömmlichen Kondensator einer Wärmekraftanlage dar.
    • Figur 3 zeigt schematisch das Abscheiden von kondensierter Flüssigkeit in einer Vorrichtung zur Kondensation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Figur 4 zeigt schematisch das Abscheiden von kondensierter Flüssigkeit in einer Vorrichtung zur Kondensation gemäß einer weiteren Weiterbildung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
    • Figur 5 zeigt eine detaillierte Darstellung des Abscheidens von kondensierter Flüssigkeit gemäß der Ausführungsform, die in Figur 3 gezeigt ist.
    • Figur 6 zeigt eine weitere Weiterbildung der Vorrichtung zur Kondensation, die in Figuren 3 und 5 gezeigt ist.
    • Figur 7 zeigt eine weitere Weiterbildung der Vorrichtung zur Kondensation, die auf der in Figuren 3 und 5 gezeigten Ausführungsform basiert.
    • Figur 8 zeigt schematisch die Aufteilung eines Dampfvolumenstroms am Eingang eines Moduls einer Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
    • Figur 9 zeigt schematisch eine weitere Ausbildungsform für die Aufteilung eines Dampfvolumenstroms am Eingang eines Moduls einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • Figur 10 zeigt schematisch ein Abzweigelement, wie es in den Figuren 8 und 9 Anwendung finden kann.
    Detaillierte Beschreibung
  • Die Figur 1 zeigt rein schematisch eine herkömmliche Wärmekraftanlage. Dieses kann eine Clausius-Rankine-Anlage oder eine Organic-Rankine-Anlage sein. Die Anlage kann prinzipiell mit Direktverdampfung arbeiten oder mit einem Zwischenkreislauf (hier nicht gezeigt).
  • Figur 1 zeigt einen Verdampfer 1, der beispielsweise ein Wärmetauscher oder ein Wärmeübertragungselement sein kann. Wärme aus einer Wärmequelle (hier nicht gezeigt) kann beispielsweise durch ein Fluid wie etwa Rauchgas dem Verdampfer 1 zugeführt werden. Das Zuführen der Wärme ist beispielhaft durch den Pfeil 1 A angedeutet. In dem Verdampfer 1 wird die Wärme aus dem Fluid auf ein Arbeitsmedium / Arbeitsfluid übertragen. Das Arbeitsmedium wird beispielsweise durch eine Speisepumpe 2 dem Verdampfer 1 zugeführt. In dem Verdampfer 1 wird das Arbeitsmedium beispielsweise vollständig verdampft. Es kann ebenso mittels Entspannungsverdampfung nach dem Wärmeübertragungselement verdampft werden. Das nunmehr praktisch vollständig verdampfte Arbeitsmedium wird über eine geeignete Druckleitung einer Expansionsmaschine / Entspannungmaschine 3 zugeführt. In der Expansionsmaschine 3 kann der unter Druck stehende Dampf des Arbeitsmediums entspannt werden. Durch die Entspannung kann ein Generator 4 geeignet angetrieben werden.
  • Die Expansionsmaschine 3 kann eine Verdrängermaschine, beispielsweise eine Kolbenmaschine sein. Das entspannte Arbeitsmedium wird nach der Expansionsmaschine 3 an einen Kondensator 5 weitergeleitet. In dem Kondensator 5 kondensiert das Arbeitsmedium. Dabei entstehende Kondensationswärme kann durch einen weiteren Wärmeübertrager, der mit dem Bezugszeichen 5A versehen ist, oder aber direkt an ein Kühlmedium z.B. Luft, abgeführt werden. Der Wärmeübertrager 5A kann auch ein Kühlelement sein. Das nunmehr verflüssigte Arbeitsmedium wird zur Speisepumpe 2 geleitet und von dort wieder an den Verdampfer 1 geleitet. Es versteht sich, dass gegebenenfalls weitere Pumpen in dem System eingesetzt werden können, die hier nicht gezeigt sind.
  • Die Figur 2 zeigt rein schematisch eine herkömmliche Verschaltung von Dampfeinlässen und Rohrzügen in der Klimatechnik. In der linken Hälfte der Figur 2 ist ein Dampfstrom, oder Dampf 10 an einem Einlass eines Kondensators gezeigt. Eine Einlassleitung ist mit dem Bezugszeichen 11 angedeutet. Mit dem Bezugszeichen 12 ist ein Rohrzug angedeutet. Der Rohrzug 12 besteht aus einem oberen Rohr 12A und einem unteren Rohr 12B. Die beiden Rohre 12A und 12B sind mit einem Rohrkrümmer 15 verbunden. Beispielhaft ist der Rohrkrümmer 15 als "180-Grad-Rohrkrümmer" ausgebildet. Das heißt, der Rohrkrümmer 15 lenkt den Dampfstrom um 180 Grad um. Mehrere Rohrzüge 12 sind gezeigt, bevor der Dampf zu einem weiteren Modul des Kondensators oder bei bereits vollständiger Kondensation zu einer Sammelleitung (hier nicht gezeigt) gelenkt wird, wie durch das Bezugszeichen 14 angedeutet ist.
  • In der rechten Hälfte der Figur 2 ist eine weitere Möglichkeit der Verschaltung in Dampfeinlässen gezeigt. Hier sind mehrere Aufteilungen durch mehrere Rohre 16 gezeigt, die den Dampfstrom zu einem weiteren Modul des Kondensators oder bei bereits vollständiger Kondensation zu einer Sammelleitung (hier nicht gezeigt) weiterleiten. Man kann die Rohre 16 ebenfalls als Rohrzüge betrachtet, die allerdings keine Rohrkrümmer aufweisen.
  • Die Figur 3 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei sind gleiche Elemente, die bereits in den Figuren 1 oder 2 eingeführt wurden, mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In der Figur 3 wird ein Dampfstrom 10, beispielsweise ein dampfförmiges Arbeitsmedium, das in einer Expansionsmaschine einer Wärmekraftanlage expandiert wurde, in eine Vorrichtung zur Kondensation geleitet. Insbesondere kann die Expansionsmaschine eine Verdrängermaschine sein. Insbesondere kann das dampfförmige Arbeitsmedium, der Dampf, 10 einen Anteil von Öl enthalten, der beispielsweise als Öl-Dampf-Spray vorliegen kann.
  • Figur 3 zeigt beispielhaft einen Rohrzug 12 mit einem oberen Rohr 12A und einem unterem Rohr 12B. Die beiden Rohre 12A und 12B sind mit einem Rohrkrümmer 15 verbunden. Hinter dem Rohrkrümmer 15 ist ein Abzweigelement 17 vorgesehen. Das Abzweigelement 17 kann ein Abzweigrohr sein. Im Wesentlichen kann in dem Abzweigelement 17 bereits nach dem ersten Rohrzug 12 oder schon dem ersten Teil des ersten Rohrzugs 12A kondensierte Flüssigkeit abgezweigt werden. Dampfförmiges Arbeitsmedium, das nicht am Abzweigelement 17 abgezweigt wird, wird über die Leitung 12B zu einem Speisebehälter 23 geleitet und auf dem Weg zu dem Speisebehälter 23 kondensiert. In dem Speisebehälter 23 ist ein Vorrat an Flüssigkeit 23F vorgesehen. Es versteht sich, dass diese Flüssigkeit 23F wiederum ein Gemisch aus der ölhaltigen Flüssigkeit und dem eigentlichen Arbeitsmedium der Wärmekraftanlage bedeutet. Der Vorteil der gezeigten Abzweigung mit dem Abzweigelement 17 besteht darin, dass möglichst früh bereits kondensierte Flüssigkeit abgeschieden werden kann, wobei zuerst abgeschiedene Flüssigkeit einen hohen Anteil an ölhaltiger Flüssigkeit beinhalten kann.
  • Es versteht sich, dass die Beschränkung auf im Wesentlichen nur einen gezeigten Rohrzug 12 rein schematisch ist und lediglich der Erläuterung des Prinzips dient. Es ist ebenso möglich, weitere Rohrzüge, die dem Rohrzug 12 im Wesentlichen entsprechen, vorzusehen.
  • Die Figur 3 zeigt nach dem Abzweigelement 17 einen Siphon 19. In dem Siphon 19 steht aufgrund der Höhendifferenz der Flüssigkeitssäule bis zu einem oberen Maximaldruck im Wesentlichen nur Flüssigkeit und kein Dampf. Das ist auch in Figur 5 noch näher skizziert.
  • Die Figur 4 zeigt eine weitere Weiterbildung der Vorrichtung zur Kondensation, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. Wiederum ist die Darstellung rein beispielhaft und schematisch zu verstehen. Ähnlich wie in Figur 3 ist die Beschränkung auf nur einen Rohrzug 12 mit Elementen 12A und 12B und Rohrkrümmer 15 im Hinblick auf die Erläuterung des Prinzips zu verstehen. Es ist selbstverständlich möglich, weitere Rohrzüge 12 in der Vorrichtung vorzusehen. In der Figur 4 ist wie in der Figur 3 ein Abzweigelement 17 dargestellt. Das Abzweigelement 17 ist dazu ausgebildet, ähnlich wie in der Ausführungsform, die in Figur 3 gezeigt ist, kondensierte Flüssigkeit, also Kondensat aus dem Rohrzug 12 abzuzweigen. Dampfförmiges Arbeitsmedium, das nicht am Abzweigelement 17 abgezweigt wird, wird über die Leitung / das Rohr 12 B des Rohrzugs 12 an den Speisebehälter 23 weitergeleitet. Im Speisebehälter 23 ist wiederum ein Flüssigkeitsspiegel 23F gezeichnet.
  • Die Figur 4 zeigt ein Kondensatableiterelement / einen Kondensatableiter 21 anstelle des Siphons 19, wie er in Figur 3 verwendet wird. Der Kondensatableiter 21 kann beispielsweise ein Schwimmerelement / Schwimmer (hier nicht gezeigt) besitzen. Der Schwimmer kann bei Vorhandensein von Kondensat in dem Kondensatableiter angehoben werden, beispielsweise durch das Kondensat selbst, wodurch Kondensat abgeleitet werden kann. Beispielsweise wird dabei das unterschiedliche spezifische Gewicht von Flüssigkeit und Dampf ausgenutzt, um die Flüssigkeit vom Dampf zu trennen. Prinzipiell ist auch die Verwendung von Kondensatableitern möglich, die auf dem Bernoulli-Prinzip basieren, also auf der unterschiedlichen dynamischen Antwort hinsichtlich von Änderungen der Fließgeschwindigkeit bei kompressiblen respektive inkompressiblen Fluiden. Ebenso ist die Verwendung von Kondensatableitern denkbar, die auf dem Venturi-Effekt basieren.
  • Die Figur 5 zeigt eine detaillierte Darstellung der Ausführungsform, wie sie anhand von Figur 3 bereits beschrieben wurde. Der Siphon 19 erhält aus der Vorrichtung, beispielsweise einem Rohrzug 12, abgezweigte, abgeschiedene Flüssigkeit. Der U-Rohr-förmige Siphon 19 ist bis zu einer Höhe hF mit Flüssigkeit gefüllt. Der Siphon 19 besteht im Wesentlichen aus zwei U-Rohr-förmig miteinander verbundenen Hälften. Die rechte Hälfte ist mit dem Bezugszeichen 19R bezeichnet. Die linke Hälfte ist mit dem Bezugszeichen 19L bezeichnet. Die beiden Hälften des Siphons 19 sind im Wesentlichen vertikal angeordnet. Die linke Hälfte 19L führt bis zu einer Höhe H, wo ein weiteres Rohr 19K im Wesentlichen horizontal abknickt. Das Rohr 19K führt die Flüssigkeit 19F aus dem Siphon 19 in den Speisebehälter 23. In dem Speisebehälter 23 ist der Flüssigkeitsspiegel 23F so hoch wie die Höhe H. Eine Druckdifferenz Δp am Siphon 19, d.h. auf bzw. in der rechten Hälfte 19 R des Siphon 19, berechnet sich aus dem Produkt der Dichte p der Flüssigkeit, der Erdbeschleunigung g und der Höhendifferenz h der Flüssigkeitssäulen. Bei üblichen Druckdifferenzen ergeben sich beispielsweise Höhendifferenzen von einigen 10 cm bis zu etwa 1 m. Es können aber auch größere oder kleinere Höhendifferenzen möglich sein. Oberhalb der Höhe hF, also im Bereich der Höhe h befindet sich in der rechten Hälfte 19R des Siphons 19 im Wesentlichen nur Dampf, unterhalb der Höhe hF befindet sich im Wesentlichen nur Flüssigkeit.
  • Die Figur 6 zeigt eine weitere Weiterbildung der anhand der Figuren 3 und 5 skizzierten Ausführungsform. Dabei sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Nach dem Abzweigelement 17 zeigt die Figur 6 einen weiteren Rohrzug 18, bevor die am Abzweigelement 17 abgezweigte Flüssigkeit zum Siphon 19 geleitet wird. Der weitere Rohrzug 18 wird im Wesentlichen mit abgezweigter Flüssigkeit durchströmt. Ferner kann in diesem Bereich eine Kühlvorrichtung zur Kühlung der Flüssigkeit eingesetzt werden. In Figur 6 ist ein Kühlstrom, beispielsweise ein Luftstrom, durch die Pfeile 18F angedeutet. Durch die in der Vorrichtung zur Kondensation auftretende Kondensationswärme ist die Vorrichtung häufig mit einer Kühlung versehen. Ebenso kann ein Wärmetauscher verwendet werden, um eine andere Flüssigkeit / ein anderes Fluid mittels der Wärme aus der Vorrichtung zum Kondensieren aufzuwärmen. Analog kann hier für die abgeschiedene, abgezweigte Flüssigkeit verfahren werden. Es ist ebenso möglich (hier nicht gezeigt), die Rohrleitung nach dem Abzweigelement 17 in ein (hier nicht gezeigtes) Wärmeübertragungspaket der Vorrichtung, also beispielsweise den bereits oben erwähnten Wärmetauscher, zu integrieren. Somit besteht die Möglichkeit, zum Einen die Temperatur der abgezweigten Flüssigkeit zu kontrollieren und insbesondere zu Senken. Zum Anderen kann diese Wärme auch noch, anstatt dissipativ in die Umgebung abgegeben zu werden, zur Wärmeübertragung auf andere Fluide benutzt werden.
  • Die Figur 7 zeigt eine weitere Weiterbildung der anhand der Figuren 3 und 5 oder 6 skizzierten Ausführungsformen. In der Figur 7 ist erneut eine Vorrichtung ähnlich der Vorrichtung in Figur 5 gezeigt. Insbesondere besitzt die Vorrichtung in Figur 7 wiederum eine Abzweigelement 17 und einen Siphon 19. Die in dem Siphon 19 geführte Flüssigkeit wird aber jetzt nicht in einen Speisebehälter, sondern in einen weiteren Rohrzug 32 geleitet. Dabei gelten die Überlegungen für die Druckdifferenzen, die anhand von Figur 5 diskutiert wurden, analog.
  • Der weitere Rohrzug 32 ist mit einem weiteren Rohrkrümmer 15 mit dem Rohrzug 12 verbunden. Es soll auch hier wieder verstanden sein, dass rein beispielhaft zwei Rohrzüge, 12 und 32 zur Veranschaulichung gewählt worden sind, und dass es ebenfalls möglich ist, eine größere Zahl von Rohrzügen zu verwenden. Der Rohrzug 32 besteht aus den Rohren 32A und 32B und einem Rohrkrümmer 35. An einer Einmündungsstelle 37 mündet der Siphon 19, das heißt die linke Hälfte 19L des Siphons, in das Rohr 32B am Ende des Rohrkrümmers 35 ein. Der Rohrzug 32 ist dabei im Wesentlichen mit Flüssigkeit gefüllt, das heißt, der Rohrzug 32 als Teil der Vorrichtung zur Kondensation dient als Flüssigkeitssammler. In dem Rohrzug 32 ist ein Vorrat an Flüssigkeit 32 F gespeichert. Die Flüssigkeit kann über einen weiteren Rohrkrümmer 37, der im Wesentlichen um 90 Grad umleitet, von dem Rohrzug 32 weiter transportiert werden. Somit ersetzt der Rohrzug 32 einen Speisebehälter oder kann zusätzlich zu einem Speisebehälter (hier nicht gezeigt) verwendet werden. Im Betrieb kann so eine ausreichend große Menge im typischerweise unteren Bereich der Vorrichtung, hier dem Rohrzug 32, vorgehalten werden. Je nach Lastzustand kann dieser Vorrat variieren. Bei hohen Frischdampfdrücken füllt Dampf großer Dichte den Verdampfer sowie die Rohrleitungen und Rohrzüge. Bei Schwachlastbetrieb wird mehr Flüssigkeit benötigt, die aus dem Vorrat, beispielsweise aus dem Rohrzug 32 entnommen werden kann.
  • Die Figur 8 zeigt eine Aufteilung des Dampfvolumenstroms am Einlass der Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Der Dampfstrom, Dampf, 10 wird in einer Leitung 11 geführt. Der in der Leitung 11 geführte Dampf wird auf Leitungen 16 aufgeteilt. Dabei ist gezeigte Zahl von acht Leitungen 16 keinesfalls als einschränkend zu verstehen, sondern soll rein beispielhaft verstanden werden. Der durch die Leitungen 16 geleitete Dampf, die wiederum, wie bereits oben beschrieben, ein Gemisch aus dem eigentlichen Arbeitsmedium und einem ölhaltigen Fluid, etwa einer ölhaltigen Flüssigkeit sein kann, wird mittels einer gemeinsamen Sammelleitung 25 zusammengefasst. Die Leitung 25 leitet den zusammengefassten Dampf zu einem Abzweigelement / Abzweig 27. Von dort kann wenigstens ein Teil des Dampfs über die Leitung 29 zu einem weiteren Modul (hier nicht gezeigt) der Vorrichtung zur Kondensation geleitet werden. Das weitere Modul kann eine Aufteilung des Dampfvolumenstroms besitzen, wie sie beispielhaft für das Modul in Figur 8 gezeigt ist.
  • In der Figur 8 kann über die Leitung 28 beispielsweise Kondensat / kondensierte Flüssigkeit zu einem Flüssigkeitsabscheider (hier nicht gezeigt) geleitet werden. Es ist ebenso möglich, dass die Leitung 29 ebenfalls mit einem Flüssigkeitsabscheider versehen wird (hier nicht gezeigt). Der Flüssigkeitsabscheider kann in beiden Fällen von dem Typ sein, wie anhand der Figuren 3 - 7 diskutiert. Die in der Figur 8 gewählte Darstellung zeigt die Verhältnisse der gezeigten Elemente in einer Ebene. D.h. eine räumliche Anordnung der Elemente ist nicht gezeigt. Insbesondere kann ein Flüssigkeitsabscheider auch räumlich hinter der gezeigten Ebene in der Figur 8 angeordnet sein.
  • Die Figur 9 zeigt eine weitere Weiterbildung der Aufteilung des Dampfvolumenstroms am Einlass der Vorrichtung zur Kondensation, wie oben beschrieben. Ähnlich wie in Figur 8 wird ein Dampfstrom 10 in eine Leitung 11 geleitet, die den Dampfstrom auf gleichartige Leitungen 16 aufteilt. Auch hier soll verstanden sein, dass es keine Beschränkung auf nur acht Leitungen, 16, geben muss. Es können sowohl mehr als auch weniger Leitungen vorhanden sein. Im Gegensatz zu der Ausführungsform, die in Figur 6 gezeigt ist, besitzt jede einzelne der Leitungen 16 ein Abzweigelement / einen Abzweig 27.1, 27.2, 27.3, 27.4, 27.5, 27.6, 27.7, und 27.8. Jede Leitung 16 ist über ihr jeweiliges Abzweigelement 27.1, 27.2, 27.3, 27.4, 27.5, 27.6, 27.7, und 27.8 mit einer Sammelleitung 25 verbunden. Die Abzweigelemente 27.1 - 27.8 sind zur Erläuterung in Figur 10 dargestellt, wie unten diskutiert wird. Über die Sammelleitung 25 kann, ähnlich wie bei der in Figur 8 gezeigten Ausführungsform, kondensierte Flüssigkeit abgeschieden werden, etwa in der Richtung, wie durch den Pfeil 28 A angedeutet. Diese Flüssigkeit kann wiederum zu einem Flüssigkeitsabscheider (hier nicht gezeigt) geleitet werden. Der Flüssigkeitsabscheider kann von der Art sein, wie anhand der Figuren 3 - 7 erläutert.
  • Jede der Leitungen 16 besitzt hinter dem jeweiligen Abzweigelement 27.1, 27.2, 27.3, 27.4, 27.5, 27.6, 27.7, und 27.8 entsprechende weitere Leitungen 29.1, 29.2, 29.3, 29.4, 29.5, 29.6, 29.7 und 29.8. Über diese entsprechenden weiteren Leitungen 29.1, 29.2, 29.3, 29.4, 29.5, 29.6, 29.7 und 29.8 kann Dampf, der noch nicht in den Leitungen 16 kondensiert ist, in ein weiteres Modul (hier nicht gezeigt) der Vorrichtung geleitet werden. Dabei kann das weitere Modul wiederum dem hier gezeigten Modul entsprechen. Wie bereits anhand von Figur 8 erwähnt, zeigt auch die Darstellung in Figur 9 die Verhältnisse der gezeigten Elemente in einer Ebene. Mit anderen Worten kann man von einer Projektion auf die Zeichenebene sprechen. Eine mögliche räumliche Anordnung der Elemente ist nicht gezeigt. Insbesondere kann ein Flüssigkeitsabscheider, wie er in den Figuren 3 - 7 dargestellt ist, auch räumlich hinter der gezeigten Ebene in der Figur 9 angeordnet sein.
  • In der Figur 10 wird beispielhaft ein Abzweigelement 27 gezeigt, das in den Figuren 8 oder 9 dargestellt ist. Das in Figur 10 gezeigte Abzweigelement kann den in den Figuren 8 und 9 gezeigten Elementen 27, 27.1-27.8 entsprechen. Hier wird beispielhaft eine Rohrleitung gezeigt, die der Rohrleitung 16 in den Figuren 8 und 9 entsprechen kann. In der Rohrleitung 16 wird ein Dampfstrom geführt. Die Strömungsrichtung des Dampfstroms ist mit dem Pfeil 16R bezeichnet. Der Dampfstrom wird im Bereich 27R in Figur 10 um 180 Grad gekrümmt und durch die Rohrleitung 29 weiter geleitet. Die Rohrleitung 29 kann den Leitungen 29 und 29.1-29.8 der Figuren 8 und 9 entsprechen. Dabei ist die Krümmung um 180 Grad beispielhaft gewählt, es könnte auch eine Krümmung um 90 Grad oder einen anderen Winkel gewählt werden. An dieser Stelle sei nochmals erwähnt, dass die in den Figuren 8 und 9 gewählte Projektion diese Krümmung nicht zeigt. Der nach der Krümmung fortlaufende Dampfstrom ist mit dem Pfeil 29R bezeichnet. Durch die Trägheit der im Dampfstrom 16R mitgeführten Flüssigkeit folgt diese Flüssigkeit der scharfen Krümmung, hier 180 Grad, nicht oder zumindest nicht vollständig und kann durch die Rohrleitung 25 beispielsweise durch Schwerkraft gelangen. Die entsprechende Fließrichtung der Flüssigkeit ist durch den Pfeil 25R dargestellt. Die Rohrleitung 25 führt dann zu einem Abscheider, wie er in den Figuren 3 - 7 dargestellt ist.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Kondensation von in einer Expansionsmaschine einer Wärmekraftanlage expandiertem Dampfs zu einer kondensierten, insbesondere ölhaltigen Flüssigkeit (23F), mit:
    einem Modul zur Kondensation, wobei das Modul zur Kondensation einen Einlass, sowie einen oder mehrere Rohrzüge (12), beispielsweise mit im Wesentlichen horizontal angeordneten Rohren (12A, 12B), umfasst;
    einem Flüssigkeitsabscheider zur Abscheidung der kondensierten und/oder bereits im Dampf enthaltenen Flüssigkeit (23F); und
    einem Flüssigkeitssammler zum Auffangen der abgeschiedenen, kondensierten und/oder bereits im Dampf enthaltenen Flüssigkeit (23F); wobei der Flüssigkeitsabscheider vor oder am Einlass oder nach dem ersten Rohrzug (12) vorgesehen ist; wobei der Flüssigkeitssammler ein Abzweigrohr (17, 27) umfasst, welches ausgebildet ist, wenigstens einen Teil der abgeschiedenen, kondensierten Flüssigkeit (23F) aus der Vorrichtung abzuzweigen;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Flüssigkeitsabscheider einen Siphon (19) umfasst, der zwischen dem Abzweigrohr (17, 27) und dem Flüssigkeitssammler angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ferner mit einer Kühlvorrichtung, die ausgebildet ist, die abgeschiedene, kondensierte Flüssigkeit (23F), zu kühlen, bevor diese in den Flüssigkeitssammler geleitet wird.
  3. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 2, wobei der Flüssigkeitssammler ein Speisebehälter (23) ist oder wobei die ein oder mehreren Rohrzüge (12) zusätzlich als Flüssigkeitssammler ausgebildet sind.
  4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 3, wobei der Flüssigkeitsabscheider ein erster Flüssigkeitsabscheider ist; mit mindestens einem weiteren Rohrzug (18) und mit wenigstens einem weiteren Flüssigkeitsabscheider, der dem ersten Flüssigkeitsabscheider entspricht, wobei der weitere Flüssigkeitsabscheider nach dem mindestens einen weiteren Rohrzug (18) angeordnet ist und ausgebildet ist, wenigstens einen weiteren Teil der der abgeschiedenen, kondensierten Flüssigkeit (23F) aus der Vorrichtung abzuzweigen.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, mit mindestens einem weiteren Modul zur Kondensation, das dem Modul nach Anspruch 1 entspricht; und ferner mit einer Sammelleitung (25, 28), die vor dem Flüssigkeitsabscheider angeordnet ist, die ausgebildet ist, den expandierten Dampf (10) nach Durchgang durch die ein oder mehreren Rohrzüge (32) zusammenzufassen und an das weitere Modul zur Kondensation weiter zu leiten.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Sammelleitung (25, 28) einen einzigen, zentralen Anschluss mit einer Leitung (29) zur Weiterleitung des expandierten Dampfs (10) besitzt oder mehrere separate Leitungen (29.1 - 29.8) zur Weiterleitung des expandierten Dampfs (10) besitzt.
  7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Sammelleitung (25, 28) ein Gefälle auf den Flüssigkeitsabscheider hin aufweist.
  8. Wärmekraftanlage mit einer Vorrichtung zur Kondensation nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 7.
  9. Verfahren zur Kondensation von in einer Expansionsmaschine einer Wärmekraftanlage expandiertem Dampf zu einer kondensierten, insbesondere ölhaltigen Flüssigkeit (23F), mit einem Modul zur Kondensation, wobei das Modul zur Kondensation einen oder mehrere Rohrzüge (12), beispielsweise mit im Wesentlichen horizontal angeordneten Rohren (12A, 12B), umfasst; einen Flüssigkeitsabscheider und einen Flüssigkeitssammler, mit den Schritten:
    Aufteilen eines Dampfvolumenstroms auf die ein oder mehreren Rohrzüge (12);
    Abscheiden wenigstens eines Teils der kondensierten, und/oder bereits im Dampf enthaltenen insbesondere ölhaltigen Flüssigkeit (23F) vor oder nach dem ersten Rohrzug (12) mittels des Flüssigkeitsabscheiders;
    Ausschleusen der abgeschiedenen, kondensierten und/oder bereits im Dampf enthaltenen Flüssigkeit (23F);
    Sammeln der abgeschiedenen, kondensierten und/oder bereits im Dampf enthaltenen Flüssigkeit (23F) mittels des Flüssigkeitssammlers;
    wobei der Flüssigkeitssammler ein Abzweigrohr (17, 27) umfasst;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Flüssigkeitsabscheider einen Siphon (19) umfasst, der zwischen dem Abzweigrohr (17, 27) und dem Flüssigkeitssammler angeordnet ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner mit dem Schritt des Kühlens der abgeschiedenen, kondensierten Flüssigkeit (23F), bevor diese gesammelt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, ferner mit dem Schritt des Abscheidens von wenigstens einem weiteren Teil der kondensierten, insbesondere ölhaltigen Flüssigkeit (23F), nach wenigstens einem weiteren Rohrzug (18).
  12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 - 11, mit mindestens einem weiteren Modul zur Kondensation, das dem Modul nach Anspruch 11 entspricht, mit den Schritten:
    Zusammenfassen des expandierten Dampfs nach Durchlaufen der ein- oder mehreren Rohrzüge; und
    Weiterleiten des zusammengefassten, expandierten Dampfs an das weitere Modul zur Kondensation.
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