ES2956218T3

ES2956218T3 - Sistema de condensador enfriado por aire

Info

Publication number: ES2956218T3
Application number: ES18861811T
Authority: ES
Inventors: Krishna P Singh
Original assignee: Holtec International Inc
Current assignee: Holtec International Inc
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2023-12-15
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: PL3688396T3; KR102425823B1; MX2020003533A; FI3688396T3; US11204201B2; EP3688396B1; KR20200066651A; EP3688396A1; US20190093953A1; WO2019067514A1; EP3688396A4

Abstract

Un sistema de condensador enfriado por aire para aplicaciones de condensación de vapor en una central eléctrica de ciclo Rankine incluye un condensador enfriado por aire que tiene una pluralidad de celdas de enfriamiento modulares interconectadas. Cada celda comprende un ventilador soportado por un marco, un cabezal de entrada de vapor, cabezales de salida de condensado y conjuntos de haces de tubos que tienen opcionalmente tubos con aletas que se extienden entre los cabezales. Los conjuntos de haces de tubos pueden fabricarse en una estructura de tubos en forma de A. Los haces de tubos son autoportantes sin soporte de ninguna parte del marco entre las placas de tubos superior e inferior de cada haz. Los cabezales de condensado pueden montarse de manera deslizable en el marco para expansión/contracción térmica. El vapor que circula en un circuito de flujo cerrado en el lado del tubo desde una turbina de vapor se enfría en cada celda mediante aire ambiente soplado a través de los haces de tubos, formando así condensado líquido que regresa al ciclo Rankine. El presente diseño proporciona además un sistema de restricción de la expansión térmica longitudinal y vertical. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de condensador enfriado por aire

Antecedentes

La presente invención se refiere a un condensador enfriado por aire.

Un condensador enfriado por aire (ACC) proporciona una alternativa competente al condensador enfriado por agua para condensar grandes cantidades de vapor residual a baja presión de centrales eléctricas y otras instalaciones industriales. Durante las últimas siete décadas, lo último en diseño de ACC ha evolucionado hacia la configuración de una hilera de tubos únicos en donde un soplador impulsa aire ambiente a través de una serie de tubos con aletas inclinadas que emulan un techo inclinado con marco en A. El ángulo de inclinación de los tubos con aletas suele ser de 60 grados con respecto al plano horizontal. Los tubos con aletas tienen la forma de un tubo oblongo alargado con las superficies planas equipadas con aletas altas de aluminio a través de las cuales debe atravesar el aire forzado del soplador para salir del ACC. La disposición anterior del soplador y los haces de tubos con aletas para una transferencia de calor eficiente es una tecnología establecida y probada que se utiliza ampliamente en el diseño de ACC. Sin embargo, son sus aspectos de diseño estructural y constructibilidad de la práctica actual y de diseño de instalaciones los que se prestan a la innovación.

El documento del estado de la técnica US 2002/005176 A1 describe un condensador enfriado por aire que comprende: un eje longitudinal; un colector de vapor que se extiende longitudinalmente configurado para recibir vapor desde una fuente de vapor; un par de colectores de condensado circulares que se extienden longitudinalmente colocados debajo del colector de vapor y separados lateralmente; un par de haces de tubos inclinados, cada uno de los mismos que comprende una pluralidad de tubos conectados a una plancha de tubos superior y una plancha de tubos inferior, los haces de tubos que están dispuestos formando un ángulo agudo entre sí; cada haz de tubos que se extiende entre el colector de vapor en la parte superior y está acoplado de manera fluida al mismo y uno diferente de los colectores de condensado en la parte inferior formando una estructura de tubos en forma de A; un ventilador montado en un marco de soporte del ventilador y colocado debajo de los haces de tubos; en donde la estructura de tubos es autoportante de manera que los haces de tubos no están soportados por el marco de soporte del ventilador entre las planchas de tubos superior e inferior.

Para encuadrar el problema estructural y poner las cosas en perspectiva, es importante reconocer que un ACC es una estructura grande y masiva. Para una central eléctrica de 500MWe, por ejemplo, un ACC normal tiene una superficie de unos 40.000 pies (3716 metros) cuadrados y se eleva unos 110 pies (33,5 metros) de altura. Cada uno de los haces de tubos inclinados está unido directamente y totalmente soportado por un marco en A estructural, que a su vez está sostenido por una superestructura que se extiende verticalmente y eleva el ventilador y los haces de tubos por encima del suelo. La función de transferencia de calor del ACC significa que los haces de tubos y los colectores de tuberías de la estructura sufren una expansión y contracción térmica considerable en las condiciones normales de funcionamiento del ACC. La construcción de una gran estructura de ACC en el sitio, en concreto la construcción del marco en A estructural necesario para soportar los haces de tubos, requiere una cantidad importante de tiempo y esfuerzo humano.

Por lo tanto, es deseable un condensador enfriado por aire mejorado que minimice el trabajo estructural requerido en el sitio para el montaje y al mismo tiempo proporcione capacidades de expansión/contracción térmica para evitar la formación de grietas inducida por expansión térmica diferencial, concretamente de los componentes del fluido que forman el límite de presión para el vapor y condensado.

Resumen

Los objetivos mencionados anteriormente se alcanzan mediante un condensador enfriado por aire (ACC) como se reivindica en el conjunto de reivindicaciones adjunto.

Un sistema de condensador enfriado por aire (ACC) de acuerdo con la presente descripción proporciona una configuración y un sistema de soporte novedosos que superan las desventajas anteriores del diseño de ACC anterior. El sistema ^aC^cincluye un ACC que comprende un colector de vapor común superior y un par de colectores de condensado inferiores lateralmente separados. El ACC puede ser un intercambiador de calor de tubos con aletas de una sola fila que comprende una pluralidad de haces de tubos planos inclinados y autoportantes dispuestos en una construcción o estructura de tubos en forma de A en una configuración. Se forma un ángulo agudo entre paredes o paneles opuestos de haces de tubos. A diferencia del diseño de ACC anterior, el ACC actual de manera ventajosa no requiere un marco en A estructural para soportar los haces de tubos. En cambio, el presente diseño aprovecha la resistencia de los paneles de haz de tubos en ángulo proporcionando un acoplamiento único en la unión superior entre las planchas de tubos superiores de los paneles para acoplar de manera articulada los paneles entre sí, lo que se adapta a la expansión térmica diferencial de los haces de tubos. En un modo de realización, la unión articulada puede estar formada por una placa de sellado en ángulo unida de manera sellable a cada plancha de tubos.

Además, un exclusivo sistema de soporte inferior para los haces de tubos proporciona un montaje no fijo y deslizable de los colectores de condensado a los que está acoplado cada haz de tubos. Esto permite que los colectores (vapor y condensado) y los haces de tubos crezcan o se contraigan en la dirección longitudinal como una unidad, anulando de este modo cualquier problema importante de expansión térmica diferencial.

Cada haz de tubos está acoplado de manera fluida al colector de vapor en la parte superior y a uno de los colectores de condensado en la parte inferior. Uno o más ventiladores dispuestos debajo de los haces de tubos en forma de A soplan aire de enfriamiento ambiental a través de los haces de tubos para condensar el vapor que fluye a través del lado de los tubos. El vapor condensado (es decir, condensado) se acumula en los colectores de condensado inferiores. En una implementación, el ACC puede estar conectado de manera fluida a un circuito de flujo de ciclo Rankine que comprende una turbina de vapor y realiza la función de un condensador de superficie. El ACC recibe el vapor de escape de la turbina de vapor, que se enfría y condensa antes de regresar al circuito de flujo de ciclo Rankine. Breve descripción de los dibujos

Las características de los modos de realización preferidos se describirán con referencia a los siguientes dibujos donde elementos similares están etiquetados de manera similar y en los que:

• La figura 1 es un diagrama de flujo esquemático de un ciclo Rankine de generación de energía que comprende un condensador enfriado por aire (ACC) de acuerdo con la presente descripción;

• La figura 2 es una vista en perspectiva del ACC de la figura 1 con algunos haces de tubos frontales y estructura retirados para mostrar más claramente el ventilador;

• La figura 3 es un detalle tomado de la figura 2 del haz de tubos a la conexión de fluido del colector de condensado que muestra las cámaras impelentes de flujo de condensado y los soportes del asiento del colector;

• La figura 4 es una vista lateral parcial del ACC que muestra la disposición del colector de vapor y condensado;

• La figura 5 es un detalle ampliado tomado de la figura 4 que muestra los soportes de los asientos;

• La figura 6 es un detalle ampliado tomado de la figura 4 que muestra el colector de vapor y su cámara impelente asociada;

• La figura 7 es una vista en perspectiva de la porción superior de los haces de tubos que muestra la disposición de plancha de tubos superior entre el par de haces de tubos en ángulo agudo y la placa de sellado entre los mismos;

• La figura 8 es una vista lateral en sección transversal de un tubo con aletas de un haz de tubos;

• La figura 9 es una vista en perspectiva de los extremos de algunos tubos antes de unirse de manera sellable a una plancha de tubos superior;

• La figura 10 es una vista desde un extremo del ACC de la figura 2;

• La figura 11 es una vista lateral del ACC;

• La figura 12 es una vista desde arriba del ACC;

• La figura 13 es una vista en perspectiva del área de las planchas de tubos superiores del haz de tubos con la cámara impelente de flujo de vapor retirada para mostrar mejor un sistema de restricción de expansión térmica y la porción de acoplamiento superior de una unidad de restricción térmica;

• La figura 14 es una vista en perspectiva desde un extremo de la misma;

• La figura 15 es una vista en perspectiva superior de la misma;

• La figura 16 es una vista lateral de la misma;

• La figura 17 es una vista desde un extremo de la porción de acoplamiento de la unidad de restricción térmica que muestra el conjunto de junta de expansión deslizante;

• La figura 18 es un detalle ampliado tomado de la figura 17;

• La figura 19 es otro detalle ampliado tomado de la figura 17;

• La figura 20 es una vista superior del conjunto de junta de expansión deslizante de la figura 17; y

• La figura 21 es una vista lateral del mismo.

Todos los dibujos son esquemáticos y no necesariamente a escala. Una referencia en el presente documento a un número de figura en el presente documento que puede incluir varias figuras del mismo número con diferentes sufijos alfabéticos se entenderá como una referencia general a todas esas figuras a menos que se indique específicamente lo contrario.

Descripción detallada

Las características y beneficios de la invención se ilustran y describen en el presente documento mediante referencia a modos de realización de ejemplo ("ejemplos"). Esta descripción de modos de realización de ejemplo ha de leerse en conexión con los dibujos adjuntos, que han de considerarse parte de la descripción escrita completa. Por consiguiente, la descripción no debe limitarse expresamente a dichos modos de realización de ejemplo que ilustran alguna posible combinación no limitativa de características que pueden existir solas o en otras combinaciones de características.

En la descripción de los modos de realización descritos en el presente documento, cualquier referencia a la dirección u orientación está destinada simplemente a facilitar la descripción y no pretende de ninguna manera limitar el alcance de la presente invención. Términos relativos como "inferior", "superior", "horizontal", "vertical", "por arriba", "por abajo", "arriba", "abajo", "parte superior" y "parte inferior", así como derivados de los mismos (por ejemplo, "horizontalmente", "hacia abajo", "hacia arriba", etc.) han de interpretarse en el sentido de que se refieren a la orientación como se describe a continuación o como se muestra en el dibujo que se comenta. Estos términos relativos son sólo para facilitar la descripción y no requieren que el aparato se construya o funcione en una orientación concreta. Términos como "unido", "fijado", "conectado", "acoplado", "interconectado" y similares se refieren a una relación en donde las estructuras están aseguradas o unidas entre sí, ya sea directa o indirectamente a través de estructuras intermedias, así como a uniones o relaciones tanto móviles como rígidas, a menos que se describa expresamente lo contrario.

Como se utiliza en todo momento, cualquier rango descrito en el presente documento se utiliza como abreviatura para describir todos y cada uno de los valores que están dentro del rango. Cualquier valor dentro del rango se puede seleccionar como término del rango.

El presente condensador enfriado por aire (ACC) está configurado y funciona para lograr los objetivos de: (a) minimizar la estructura de soporte externa requerida alrededor de los haces de tubos aprovechando la resistencia estructural del propio haz, y (b) proporcionar una expansión térmica esencialmente sin restricción de las disposiciones de tubos al tiempo que se atribuye la capacidad de soportar cargas de viento y excitación sísmica.

En un modo de realización, estos objetivos se pueden lograr mediante un diseño de ACC en el que los colectores de condensado inferiores (que recogen y transportan el agua condensada que cae en cascada por los tubos) se soportan de manera longitudinalmente sin restricción sobre soportes de asiento curvos, pero por lo demás no están conectados. No existen puntos de apoyo fijos asociados al sistema de soporte de los colectores de condensado. Esta disposición permite que los colectores de condensado y los haces de tubos crezcan o se contraigan de manera ventajosa en la dirección longitudinal sin desarrollar tensiones por restricción de la expansión o contracción térmica que puedan inducir agrietamiento por tensión térmica.

El presente diseño de ACC proporciona además un acoplamiento flexible articulado en la unión entre las dos planchas de tubos superiores de haces de tubos en el vértice donde se encuentran en el colector de vapor común. Esto permite una expansión/contracción transversal limitada y un crecimiento/contracción vertical de la estructura. La junta flexible puede comprender una placa de sellado curvada o en ángulo que sella de manera fluida y hermética la junta abierta entre las dos planchas de tubos. La placa de sellado en ángulo también proporciona la capacidad de absorber la expansión lateral hasta un grado limitado. El movimiento térmico es normalmente mucho menor en la dimensión transversal que en la dirección vertical debido a las dimensiones laterales más pequeñas involucradas en la unión de la plancha de tubos.

Los aspectos anteriores del sistema ACC se describen con más detalle a continuación.

La figura 1 es un diagrama de flujo esquemático de un circuito 20 de flujo de ciclo Rankine convencional de una planta de generación de energía eléctrica térmica. Un sistema 30 condensador enfriado por aire de acuerdo con la presente descripción que comprende un condensador 40 enfriado por aire (ACC) está acoplado de manera fluida al circuito 20 de flujo de ciclo Rankine en una aplicación de condensación de vapor. Con referencia adicional a la figura 2, el ACC 40 generalmente comprende un colector 41 de vapor común superior, un par de colectores 42 de condensado inferiores y un par de paneles o haces 43 de tubos inclinados/en ángulo de configuración generalmente plana que se extienden entre los colectores de vapor y condensado formando una estructura de marco en A. La planta de generación de energía puede ser una planta nuclear, una planta alimentada con combustibles fósiles o utilizar otra fuente de energía, como energías renovables incluyendo biomasa, desperdicios o energía solar en diversos modos de realización. La porción de generación de energía eléctrica de la planta comprende un conjunto 25 de turbina-generador que incluye un generador 22 eléctrico y una turbina 24 de vapor acoplada de manera funcional al generador para hacer girar un rotor para generar electricidad a través de devanados de estator estacionarios en el generador. Un generador 23 de vapor que utiliza una fuente de calor o energía calienta el agua de alimentación para producir vapor. En diversos modos de realización, la fuente de calor para el generador de vapor puede ser un reactor nuclear o un horno que quema un combustible fósil (por ejemplo, carbón, petróleo, esquisto, gas natural, etc.) u otra fuente de energía como biomasa. La fuente de calor y combustible no limita la invención.

Los colectores 42 de condensado están conectados de manera fluida a la tubería 26 de retorno de condensado para dirigir el condensado líquido de regreso a una bomba 28 de retorno de condensado que bombea el condensado en el circuito 20 de flujo al generador de vapor. El condensado generalmente se bombea a través de uno o más calentadores 21 de agua de alimentación que utilizan vapor extraído de varias etapas en la turbina 24 de vapor para precalentar el condensado. El condensado precalentado puede denominarse "agua de alimentación" en esta etapa del ciclo. Las bombas 29 de agua de alimentación presurizan y bombean aún más el agua de alimentación a un generador 23 de vapor donde el agua de alimentación líquida se evapora y se convierte en vapor. El vapor a alta presión fluye a través de la turbina 24 de vapor que a su vez produce electricidad de una manera conocida a través del generador 22 eléctrico. La presión del vapor cae a medida que fluye progresivamente a través de la turbina convirtiendo la energía térmica y cinética en energía eléctrica. El vapor de baja presión en la salida o escape de la turbina (es decir, "vapor de escape") se dirige al colector 41 de vapor del ACC 40 donde se condensa y fluye de regreso al circuito 20 de flujo de ciclo Rankine para completar el recorrido del flujo. Por tanto, se forma un circuito 31 de flujo cerrado de condensación de vapor que comprende el ACC 40 y se acopla de manera fluida al circuito 20 de flujo de ciclo Rankine entre la turbina 24 de vapor y la bomba 28 de condensado en este ejemplo.

La figura 2 es una vista en perspectiva de una porción del ACC 40 de acuerdo con la presente descripción que muestra la construcción general y la disposición del colector 41 de vapor común, los colectores 42 de condensado y los haces 43 de tubos inclinados anteriores. Parte de los haces de tubos frontales se han retirado para mayor claridad para mostrar las características interiores del ACC.

Haciendo referencia a las figuras 2-12, el ACC 40 puede ser un diseño de intercambiador de calor de tubos con aletas de una sola fila que comprende una pluralidad de haces 43 de tubos inclinados/en ángulo dispuestos en una construcción en forma de A en una configuración con un ángulo agudo formado entre paredes o paneles opuestos de haces de tubos. Cada uno de los haces 43 de tubos en el mismo lado de la "A" está dispuesto, como se muestra, en una relación lateralmente contigua, uno al lado del otro. El número de haces de tubos dependerá de los requisitos de enfriamiento del diseño. Cada haz de tubos está acoplado de manera fluida al colector 41 de vapor común en la parte superior y a uno de los colectores 42 de condensado en la parte inferior. Uno o más ventiladores 50 dispuestos debajo de los haces de tubos con marco en A soplan aire de enfriamiento ambiental hacia arriba a través de los haces 43 de tubos para condensar el vapor que fluye hacia abajo a través del lado de los tubos 44. Por consiguiente, cada ventilador 50 tiene un lado de succión inferior para aspirar el aire de enfriamiento ambiental al ventilador, y un lado de descarga superior para descargar el aire hacia los haces 43 de tubos. El vapor condensado ahora en estado líquido (es decir, condensado) se acumula en los colectores 42 de condensado inferiores, como se describió anteriormente en el presente documento.

Cabe señalar que el ACC 40 mostrado en la figura 2 es uno de los múltiples ACCs que se pueden proporcionar en una instalación completa del sistema ACC. Cada ACC puede considerarse como una celda o unidad de enfriamiento que se pueden acoplar juntas de manera fluida de modo concatenado en serie en las juntas del colector de vapor y condensado para proporcionar todo el trabajo de enfriamiento requerido para condensar el vapor y devolver el condensado al circuito de flujo de ciclo Rankine. Cada celda de enfriamiento mostrada en la figura 2 puede incluir múltiples haces 43 de tubos en cada lado (el haz de tubos más a la izquierda en el frente muestra un solo haz de tubos y la parte trasera muestra múltiples haces de tubos). Los colectores de vapor y condensado 41, 42 pueden ser un único conducto monolítico de flujo continuo dentro de cada celda o estar compuestos por múltiples secciones de colector que están acopladas de manera fluida entre sí dentro de cada celda para formar el conducto de flujo continuo.

El ACC 40 incluye un eje LA longitudinal que está definido por la línea central axial del colector de vapor común 41 para facilitar la referencia. Esto también define una dirección axial correspondiente a la que se puede hacer referencia en el presente documento. Una línea Cv central vertical del ACC está definida por la línea central vertical del colector de vapor que entrecruza el eje LA longitudinal (véase, por ejemplo, la figura 4). El colector de vapor delimita además un plano Ph de referencia horizontal que entrecruza la línea Cv central vertical y el eje LA longitudinal. El eje longitudinal, la línea central vertical y el plano de referencia horizontal delimitan un sistema de referencia conveniente para describir varios aspectos del ACC 40 y su relación entre sí.

Haciendo referencia general a las figuras 2-12, el ACC 40 incluye una plataforma 45-1 de ventilador que comprende un marco 45 de soporte que soporta el ventilador 50, los colectores 42 de condensado y otros accesorios. Los colectores 42 de condensado, a su vez, soportan los haces 43 de tubos y el colector 41 de vapor. El marco 45 de soporte del ventilador puede comprender una combinación de columnas 46 estructurales verticales, vigas 47 longitudinales y vigas 48 laterales que se extienden entre las vigas longitudinales de una manera convencional. Las columnas 46 están dispuestas para acoplarse a una superficie de soporte horizontal normalmente al nivel del suelo (por ejemplo, cimientos de hormigón). La plataforma 45-1 de ventilador comprende una placa 51 de plataforma base del ventilador que está soportada por las vigas 47, 48 para proporcionar acceso al ventilador y sus accesorios. La placa 51 de plataforma base del ventilador incluye una abertura 49 vertical relativamente grande en la que está montado el ventilador 50. El conjunto de ventilador comprende además un anillo 52 anular de ventilador soportado desde la placa 51 de plataforma base del ventilador, un motor 53 eléctrico y una caja 54 de engranajes acoplada al cubo 50 del ventilador desde el cual las aspas 56 del ventilador se proyectan radialmente hacia afuera como se muestra. El motor y la caja de engranajes pueden estar dispuestos encima del ventilador en una construcción no limitativa como se muestra. El ventilador 50 puede montarse y soportarse en el anillo 52 del ventilador soportando la caja 54 de engranajes desde el marco, como en algunas disposiciones mediante vigas 57 de soporte del ventilador que se extienden horizontalmente (representadas esquemáticamente por una línea discontinua) unidas al marco de soporte y/o placa 51 de plataforma base del ventilador. Evidentemente, se pueden usar otras disposiciones estructurales de soporte de ventilador y no limitan la invención. La placa 51 de plataforma base del ventilador se eleva sobre el suelo mediante el marco 45 de soporte para permitir que el aire de enfriamiento entre en el ventilador 50 desde abajo y se descargue hacia arriba a través de los haces 43 de tubos.

Haciendo referencia a las figuras 2-5, los extremos periféricos de la placa 51 de plataforma base del ventilador pueden soportar los colectores 42 de condensado, que a su vez soportan los haces 43 de tubos y el colector 41 de vapor en el vértice entre los haces. Los colectores 42 de condensado están soportados desde la placa 51 de plataforma base del ventilador mediante una pluralidad de soportes 60 de asiento separados axialmente. Los soportes 60 pueden estar unidos de manera fija a la placa 51 de plataforma base del ventilador y/o a vigas 47 longitudinales, como mediante pernos (mostrado) u otros métodos adecuados (por ejemplo, soldadura). Se puede proporcionar una placa 63 base horizontal en cada soporte 60 que esté configurada para unión directa a las vigas 47 de manera fija y rígida. De este modo, el soporte permanece estacionario y fijado al marco 45 de soporte del ACC independientemente de una expansión térmica de los componentes del límite de presión del fluido. La placa 51 de plataforma base del ventilador puede cortarse alrededor de los soportes 60 de asiento (mostrado) o puede extenderse por debajo de las placas 63 base de soporte en otros modos de realización contemplados.

Cada soporte 60 de asiento incluye una placa 61-1 de soporte curvada arqueadamente abierta hacia arriba que delimita una superficie 61 de soporte cóncava configurada para acoplarse a la porción inferior de los colectores 42 de condensado (mostrado mejor en la figura 5). La superficie 61 de soporte puede ser semicircular en sección transversal, como se muestra, teniendo una configuración complementaria y un diámetro ligeramente mayor que los colectores 42 circulares de condensado para producir un contacto conformado con el colector cuando se coloca sobre el mismo. Los colectores 42 de condensado no están unidos de manera fija a los soportes 60 de asiento ni a ningún otro soporte en un modo de realización. Esto soporta los colectores 42 de condensado (y el peso de los haces 43 de tubos y el colector 41 de vapor) verticalmente, pero por lo demás los colectores de condensado están longitudinalmente sin restricción sobre los soportes de asiento curvados. Esta disposición permite de manera ventajosa que los colectores de condensado (y los haces de tubos y el colector de vapor) crezcan o se contraigan de manera ventajosa en la dirección longitudinal deslizándose sobre los soportes 60 de asiento sin desarrollar tensiones por restricción de expansión o contracción térmica que puedan inducir agrietamiento por tensión térmica. Por tanto, los colectores 42 son deslizables en la dirección longitudinal con relación a los soportes de asiento.

En un modo de realización, la superficie 61 de soporte curvada puede incluir un revestimiento 61-2 antifricción como Teflon® o material similar para permitir un acoplamiento deslizante uniforme en la zona de contacto entre los colectores 42 de condensado y los soportes 60 de asiento. En un modo de realización, una placa 62 de desgaste semicircular y curvada en forma de arco se puede unir de manera rígida a la mitad inferior de los colectores 42 para facilitar el acoplamiento con la superficie 61 de soporte de asiento y evitar el desgaste directo en el límite de presión exterior del colector. La placa 62 de desgaste puede estar hecha de un metal adecuado, preferiblemente soldada a los colectores 42, como acero inoxidable en un modo de realización. Se pueden usar otros metales adecuados para esta aplicación.

Preferiblemente, los soportes 60 de asiento están configurados y construidos para ser estructuralmente lo suficientemente robustos como para soportar todo el peso de los colectores 42 de condensado, haces 43 de tubos y colector 41 de vapor sin depender de ninguna unión directa o soporte directo de los haces 43 de tubos del marco 45 de soporte del ventilador u otros miembros estructurales unidos al marco de soporte a diferencia de los diseños anteriores de ACC de marco en A descritos en los Antecedentes. Por el contrario, los haces de tubos en estos diseños anteriores están fijados y soportados directamente por el marco en A estructural. En el presente diseño, el peso de los haces 43 de tubos puede por tanto ser soportado sólo por los colectores 42 de condensado, que a su vez están soportados por los soportes 60 de asiento fijados al marco 45 de soporte del ventilador. Debido a la rigidez de los paneles de tubos 44 rectangulares y los robustos soportes 60 de asiento que permiten la expansión/contracción longitudinal de los colectores 42 de condensado, la geometría en forma de A de los haces 43 de tubos es suficientemente autoportante y rígida para cumplir con los requisitos estructurales vigentes (nieve, viento y terremotos) en la mayoría de los sitios de instalación. Sin embargo, en ciertos sitios de instalación sujetos a condiciones climáticas extremas o sísmicas, se pueden usar refuerzos y/o cables de sujeción, frecuentemente utilizados para reforzar columnas altas contra vientos y terremotos, para apuntalar adecuadamente los haces de tubos en forma de A si es necesario.

Los componentes del límite de presión de fluido del ACC 40 se describirán ahora con más detalle con referencia general a las figuras 2-12. Estos componentes generalmente incluyen el colector 41 de vapor común que se extiende longitudinalmente en la parte superior, un par de colectores 42 de condensado que se extienden longitudinalmente en la parte inferior y haces 43 de tubos que se extienden cada uno en un ángulo agudo con respecto a la línea Cv central vertical del ACC 40 entre el colector de vapor y uno respectivo de los colectores de condensado. Cada haz 43 de tubos delimita un eje Ta del haz de tubos (véase, por ejemplo, la figura 6). En la disposición triangular o en forma de A de los haces 43 de tubos, el eje TA del haz de tubos de un primer haz de tubos en un lado del ACC 40 está dispuesto angularmente formando un ángulo A1 agudo con respecto al eje TA del haz de tubos del segundo haz de tubos. En un modo de realización, el ángulo A1 puede ser de entre 0 y 90 grados, y en un ejemplo representativo no limitativo puede ser de aproximadamente 60 grados. Se pueden utilizar otros ángulos. Los haces 43 de tubos convergen entre sí pero las planchas 70 de tubos superiores no se juntan. Los ejes TA del haz de tubos se entrecruzan en un vértice V que está ubicado dentro del colector 41 de vapor próximo a la abertura 84 inferior del colector en un modo de realización (véase, por ejemplo, la figura 6). Los haces de tubos que convergen forman la configuración del haz de tubos en forma de A.

Los haces 43 de tubos en un modo de realización pueden ser haces de tubos rectos y generalmente planos/lisos fabricados en taller, cada uno de los cuales consta de tubos 44 paralelos estrechamente separados, alineados en una sola fila lineal y dispuestos en un solo plano. Los tubos 44 pueden tener una sección transversal oblonga o rectangular (véanse, por ejemplo, las figuras 8 y 9). Cada tubo recto está conectado de manera fluida en extremos opuestos y soportado por una plancha 70 de tubos superior y una plancha 71 de tubos inferior. Las planchas de tubos 70, 71 contienen una pluralidad de penetraciones de tubos para permitir que el vapor o el condensado fluyan dentro y fuera de los tubos 44 en el lado del tubo interior abierto de los tubos que delimitan los pasajes de flujo. Los extremos de los tubos pueden acoplarse de manera fija a las planchas de tubos de una manera a prueba de fugas mediante soldadura con sellado, soldadura fuerte o expansión (por ejemplo, hidráulica o explosiva) a las planchas de tubos para formar conexiones selladas de manera fluida. Las planchas de tubos 70, 71 pueden ser planas en un modo de realización y estar formadas por placas metálicas rectas.

En un modo de realización, los tubos 44 pueden incluir aletas 75 de transferencia de calor unidas a lados 76 planos opuestos de los tubos y que se proyectan perpendicularmente hacia afuera de los mismos en direcciones opuestas, como se muestra en las figuras 8 y 9. Cuando se montan los haces 43 de tubos, las aletas de un tubo 44 preferiblemente están separadas muy estrechamente en relación con las aletas de un tubo contiguo para garantizar que el flujo de aire de enfriamiento generado por el ventilador 50 a través del haz de tubos entre en máximo contacto superficial con las aletas para un óptimo intercambio de calor y condensación de vapor. En otras implementaciones, los tubos pueden no tener aletas.

Haciendo referencia general a las figuras 2-12, cada haz 43 de tubos está acoplado de manera fluida a una cámara 80 impelente de flujo de vapor que se extiende longitudinalmente en la parte superior y a una cámara 90 impelente de flujo de condensado que se extiende longitudinalmente en la parte inferior. Cada una de las cámaras impelentes de flujo de vapor y condensado forma una transición desde las planchas de tubos superiores e inferiores planas 70, 71 a las paredes laterales curvadas en forma de arco de los colectores de vapor y condensado 41,42.

La cámara 90 impelente de flujo de condensado puede ser generalmente una estructura rectilínea similar a una caja en un modo de realización dispuesto para acoplar de manera fluida cada haz 43 de tubos a un respectivo colector 42 de condensado (véanse, por ejemplo, las figuras 2-5) en cada lado del ACC 40. Las planchas 71 de tubos inferiores están fijadas o unidas de manera sellable (por ejemplo, soldadas con sellado) a las cámaras 90 impelentes de flujo de condensado, y forman una porción de extremo superior integral de las cámaras 90 impelentes de flujo. Cada tubo 44 está en comunicación fluida con el volumen interior de la cámara impelente de flujo de condensado. La porción de extremo inferior de las cámaras 90 impelentes de flujo que penetra está unida de manera sellable (por ejemplo, soldada con sellado) a los colectores 42 de condensado, formando un pasaje de fluido entre los haces de tubos y los colectores de condensado. Las cuatro paredes laterales de las cámaras impelentes de flujo de condensado son sólidas y cerradas para completar el límite de retención de presión de las cámaras 90 impelentes de flujo de condensado. Las paredes laterales delantera y trasera opuestas 90-1, 90-2 pueden ser planas y paralelas entre sí. En un modo de realización que se aprecia mejor en la figura 3, los extremos superiores de cada cámara 90 impelente de flujo de condensado pueden estar desplazados lateralmente desde el extremo inferior. Por consiguiente, la forma en zigzag de las cámaras 90 impelentes de flujo (por ejemplo, las paredes 90-3 laterales) crea rebajes abiertos lateralmente entre las cámaras impelentes que permiten que una cámara 90 impelente se aloje al menos parcialmente dentro de la cámara 90 impelente de flujo de condensado adyacente para facilitar el montaje de los haces 43 de tubos sobre el terreno.

Haciendo referencia a las figuras 2, 4 y 6, la cámara 80 impelente de flujo de vapor puede tener una configuración generalmente rectilínea en forma de caja en un modo de realización como se ilustra. La cámara 80 impelente está dispuesta para acoplar de manera fluida cada haz 43 de tubos al colector 41 de vapor. La cámara impelente de flujo de vapor comprende un par opuesto de placas 81 de faldón laterales que se extienden longitudinalmente soldadas con sellado al colector 41 de vapor. Las placas 81 de faldón se extienden hacia abajo desde el colector de vapor. En una configuración, cada una de las placas 81 de faldón puede estar dispuesta en un ángulo agudo con respecto a la línea Cv central vertical del ACC delimitada por la línea central del colector 41 de vapor. En otras configuraciones posibles, las placas 81 de faldón pueden en cambio estar orientadas paralelas a la línea Cv central. Cada una de las planchas 70 de tubos superiores de cada haz de tubos está fijada o unida de manera sellable a una de las placas 81 de faldón, por ejemplo mediante soldadura con sellado, formando de este modo una pared inferior integral y en ángulo que se extiende longitudinalmente en el extremo inferior de la cámara impelente de flujo de vapor sellada de manera fluida. Cada tubo 44 está en comunicación fluida con el volumen interior de la cámara impelente de flujo de vapor. La porción de extremo superior de la cámara 80 impelente de flujo penetra y se une o suelda de manera sellable al colector 41 de vapor, formando un pasaje de fluido entre los haces de tubos y el colector para introducir vapor en los tubos 44.

En un modo de realización, la cámara 80 impelente de flujo de vapor puede tener forma de pentágono en sección transversal como se muestra mejor en la figura 6. Cada plancha 70 de tubos superior tiene un ángulo agudo entre sí en el ángulo A2 (descrito anteriormente en el presente documento) para delimitar una pared inferior en forma de V de la cámara 80 impelente de flujo. Las placas 81 de faldón están orientadas perpendicularmente a cada una de sus respectivas planchas 70 de tubos a las que están soldadas con sellado para formar el límite de retención de presión. Las placas 81 de faldón pueden fijarse a cada plancha 70 de tubos superior próxima a los bordes 72 longitudinales exteriores de las planchas de tubos.

Una abertura 84 inferior que se extiende longitudinalmente en el colector 41 de vapor permite que el vapor que entra en el colector gire y fluya hacia abajo a través de la abertura hacia la cámara 80 impelente. La abertura inferior puede ser continua a lo largo del colector 41 o estar compuesta de aberturas intermitentes separadas axialmente en la parte inferior del colector.

Los bordes 73 longitudinales interiores de las planchas 71 de tubos superiores pueden estar separados formando una junta 82 abierta que se extiende longitudinalmente entre las planchas de tubos adyacentes. En un modo de realización, la junta se cierra y se sella de manera fluida mediante un acoplamiento flexible articulado que comprende una placa 83 de sellado metálica, curvada o en ángulo, elásticamente deformable, que se extiende longitudinalmente a lo largo de las planchas de tubos. La placa 83 de sellado en ángulo tiene un cuerpo metálico monolítico elásticamente flexible con una memoria elástica que proporciona capacidades de deformación limitadas, permitiendo por tanto cierto grado de expansión/contracción transversal y crecimiento/contracción vertical de los haces 43 de tubos. La placa de sellado sella de manera fluida y hermética la junta 82 abierta entre las dos planchas 70 de tubos superiores. Por consiguiente, la placa 83 de sellado incluye bordes longitudinales opuestos y paralelos, cada uno de los cuales está sellado y soldado a una de las planchas de tubos superiores para formar una zona de contacto sellada de manera fluida con la cámara 80 impelente de vapor, cerrando de este modo la cámara impelente. La placa 83 de sellado es una estructura continua que tiene una longitud coextensiva con las longitudes longitudinales de las planchas 70 de tubos superiores y la junta 82 entre las mismas para sellar de manera fluida la cámara 80 impelente de flujo de vapor en la parte inferior entre las planchas de tubos. En un modo de realización, la placa de sellado puede ser un ángulo estructural metálico que tiene una configuración en ángulo obtuso en sección transversal (se muestra mejor en la figura 6). La superficie del borde periférico inferior de la placa de sellado hace tope y reposa de manera plana sobre las planchas 70 de tubos como se muestra. Los dos lados en ángulo de la placa de sellado están dispuestos en el mismo ángulo A2 entre sí como el formado entre las dos planchas 70 de tubos.

Cada uno de los colectores de vapor y condensado 41, 42 puede formarse a partir de secciones discretas de tubería preferiblemente circular para resistencia a la tensión circular en un modo de realización que tiene extremos contiguos que se unen entre sí en las juntas 91. El colector de vapor será más grande que cualquiera de los colectores de condensado. El condensado inferior y los colectores de vapor 42, 41 pueden estar orientados paralelos entre sí en el modo de realización ilustrado. Los colectores 42 de condensado en una configuración pueden estar separados lateralmente en lados opuestos del ACC 40.

Cada par de secciones de colector 42 de condensado con cámara 90 impelente de flujo de condensado asociada, sección 41 de colector de vapor con cámara 80 impelente de flujo de vapor asociada, un primer haz 43 de tubos y un segundo haz 43 de tubos opuesto que forman una estructura de haz de tubos en forma de A pueden considerarse una celda de enfriamiento discreta para condensar vapor que puede fabricarse en taller para permitir un control estricto de las tolerancias y el ajuste. Esta construcción forma una estructura de haz de tubos autoportante. Las celdas de enfriamiento pueden estar dispuestas e interconectadas de manera fluida en una serie formando una fila lineal de celdas de enfriamiento. Se pueden proporcionar múltiples disposiciones paralelas, perpendiculares u otras de celdas de enfriamiento para lograr el área de superficie de transferencia de calor requerida de los tubos necesaria para el trabajo de enfriamiento del ACC. Las juntas 91 entre los colectores 41, 42 de las celdas de enfriamiento contiguas están acopladas entre sí de manera fluida y sellable para formar pasajes de flujo de colector contiguos entre las celdas para el flujo tanto de vapor como de condensado. Los extremos de los colectores pueden acoplarse entre sí en las juntas 91 entre los mismos mediante cualquier medio adecuado, como bridas de tubería atornilladas, conexiones de tubería soldadas o combinaciones de las mismos. En un modo de realización, se pueden usar bridas atornilladas y con juntas para minimizar las soldaduras sobre el terreno de la tubería.

En funcionamiento en el lado del límite de presión del ACC, el vapor entra en el colector 41 de vapor desde el escape de la turbina y fluye en una dirección longitudinal a lo largo del eje LA dentro del colector. El vapor puede entrar por el extremo del colector de vapor contiguo formado por las múltiples celdas de enfriamiento acopladas de manera fluida entre sí mediante los colectores de vapor y condensado. El vapor cae en cascada a lo largo del colector 41 de vapor y fluye hacia abajo hacia la cámara 80 impelente de flujo de vapor por debajo del colector. Desde la cámara 80 impelente, el vapor entra luego para abrir el extremo superior de cada tubo 44 en cada par opuesto de los haces 43 de tubos primero y segundo en cada celda de enfriamiento. El vapor se condensa y pasa del estado de agua vaporosa al estado líquido ("condensado") a medida que fluye progresivamente hacia abajo dentro de los tubos. En realidad, el vapor condensado puede crear una zona de vacío parcial dentro de los tubos, lo que ayuda a atraer vapor hacia el interior de los tubos. El calor liberado del vapor se expulsa al aire de enfriamiento ambiental impulsado a través de los haces 43 de tubos por el ventilador 50, que forma el disipador de calor. El condensado fluye hacia las cámaras 90 impelentes de flujo de condensado saliendo por los extremos inferiores abiertos de los tubos en cada haz. El condensado es recogido de las cámaras 90 impelentes mediante los colectores 42 de condensado en la parte inferior y fluye de regreso al circuito 20 de flujo de ciclo Rankine descrito previamente en el presente documento con respecto a la figura 1.

En un aspecto de la invención, se proporciona un bloqueo de expansión térmica o sistema 100 de restricción que: (1) limita el crecimiento longitudinal/horizontal del colector 41 de vapor (y a su vez de las planchas 70 de tubos superiores angularmente opuestas asociadas y la cámara 80 impelente de flujo de vapor); y (2) limita el crecimiento vertical de los haces 43 de tubos. El sistema de retención proporciona por tanto un punto fijo o tope de expansión en la estructura de soporte para los componentes de retención de presión, al que se hace referencia en el presente documento como diseño de "Punto de Bloqueo" de doble propósito. El diseño de Punto de Bloqueo limita por tanto el movimiento longitudinal o el crecimiento del colector de vapor inicialmente a temperatura ambiente en la dirección de y paralelo al eje LA longitudinal debido a la expansión térmica cuando es calentado por el flujo de entrada de vapor de escape de la turbina a mayor temperatura. El diseño de Punto de Bloqueo limita aún más el crecimiento vertical y el movimiento de los haces 43 de tubos bajo expansión térmica cuando son calentados inicialmente por el flujo de vapor. El sistema de restricción de expansión térmica está diseñado para permitir un grado controlado de crecimiento en dirección longitudinal y vertical, luego detiene el crecimiento a niveles de tensión en los materiales componentes que evitarán grietas o fallos mecánicos.

De acuerdo con la invención, con referencia a las figuras 13-20, el sistema 100 de restricción de expansión térmica con diseño de Punto de Bloqueo comprende una o más unidades 101 de restricción térmica, cada una de las cuales comprende un marco 59 en A estructural independiente que comprende pares coincidentes de vigas 59-1 en ángulo. Las vigas 59-1 pueden ser vigas en I que se extienden desde la proximidad de las planchas 70 de tubos superiores/cámara 80 impelente de flujo de vapor hasta la plataforma 45-1 del ventilador. Las vigas 59-1 en ángulo pueden montarse de manera rígida y fija en la parte inferior de la plataforma 45-1 del ventilador (por ejemplo, placa 51 de plataforma base y/o vigas 47 longitudinales) mediante conexiones soldadas y/o atornilladas. Las vigas 59-1 en ángulo están separadas lateralmente de los haces de tubos y pueden orientarse generalmente paralelas a los mismos en un modo de realización (reconociendo ligeras tolerancias de instalación sobre el terreno).

En la parte superior, las vigas 59-1 pueden acoplarse entre sí mediante un conjunto 59-2 de acoplamiento estructural que delimita un vértice de la unidad 101 de restricción térmica. El conjunto 59-2 de acoplamiento puede comprender una pluralidad de placas, placas rigizadoras y placas de refuerzo como se muestra soldadas y/o atornilladas entre sí en una configuración adecuada que fija de manera rígida los extremos superiores de las vigas 59-1 al conjunto de acoplamiento mediante conexiones atornilladas y/o soldadas. Se puede usar cualquier disposición adecuada de los elementos estructurales en el conjunto 59-2 de acoplamiento para bloquear y unir estructuralmente las vigas 59-1 en ángulo entre sí de una manera que resistirán un momento de flexión en la unidad 101 de restricción térmica creado por el crecimiento longitudinal del colector 41 de vapor. El colector de vapor generalmente produce las mayores fuerzas de expansión térmica que actúan longitudinalmente que deben ser contrarrestadas por la unidad 101 de restricción térmica.

En un modo de realización, las características de restricción vertical y longitudinal del sistema 100 de restricción de expansión térmica son proporcionadas por un miembro de fijación orientado verticalmente como la placa 102 de quilla de fijación en un modo de realización que sirve para ambos propósitos. La placa 102 de quilla de doble función está montada de manera deslizante en el conjunto 59-1 de acoplamiento superior del marco 59 en A para un movimiento deslizante unidireccional limitado en la dirección vertical únicamente. Sin embargo, la placa 102 de quilla está fijada axialmente en su posición (dirección horizontal) a lo largo del eje LA longitudinal para restringir el crecimiento térmico del colector 41 de vapor. Esta disposición y funcionalidad dual se pueden lograr como se explica a continuación en un modo de realización.

Haciendo referencia a las figuras 13-20, la placa 102 de quilla está acoplada y sobresale hacia arriba desde y por encima del conjunto 59-2 de acoplamiento estructural. La placa 102 de quilla es una placa en forma de T en un diseño no limitativo que comprende una brida 102-1 horizontal y una brida 102-2 vertical en un modo de realización. En un modo de realización, la placa 102 de quilla puede ser una sección corta de una viga estructural en forma de T orientada horizontalmente. Se pueden usar otras formas y tipos de miembros estructurales convencionales para la placa 102 de quilla en otros modos de realización. La brida 102-2 vertical es recibida entre un par de placas 120 de guía verticales unidas de manera fija al conjunto 59-2 de acoplamiento del marco 59 en A estacionario rígido. Las placas 120 de guía por tanto también permanecen estacionarias cuando el ACC 40 se calienta con vapor y no sufren una expansión térmica importante causada por la acción directa del vapor que fluye.

La combinación y disposición intercalada de la placa 102 de quilla deslizable verticalmente y las placas 120 de guía estacionarias están configuradas para proporcionar una junta de expansión vertical que funciona para detener la expansión/crecimiento hacia arriba de los haces 43 de tubos fijados al par de planchas 70 de tubos superiores en ángulo después de proporcionar un movimiento vertical limitado. Las placas 120 de guía incluyen una pluralidad de orificios 123 de guía, cada uno de los cuales está alineado con una respectiva ranura 121 de guía vertical coincidente formada en la brida 102-2 vertical de la placa 102 de quilla. Se inserta un perno 122 de guía a través de cada una de las ranuras coincidentes y orificios y se asegura a los mismos. En un ejemplo no limitativo como se ilustra, la placa 102 de quilla puede incluir tres ranuras 121 de guía reconociéndose que se pueden proporcionar más o menos ranuras de guía. El propósito de las ranuras 121 verticales en la placa de quilla es permitir que los haces 43 de tubos crezcan un grado limitado en la dirección vertical. Las ranuras 121 proporcionan el tope de expansión vertical del sistema 100 de restricción de expansión térmica para limitar una mayor expansión del haz 43 de tubos verticales (teniendo en cuenta que los haces en realidad tienen una orientación en ángulo).

La placa 102 de quilla está soldada con sellado en cada lado a las planchas 70 de tubos superiores en ángulo a lo largo de toda la longitud de la placa de quilla. En una construcción, cada borde longitudinal opuesto de la brida 102-1 horizontal de la placa de quilla puede soldarse a las planchas 70 de tubos superiores mediante soldaduras 102-3 con sellado en ángulo (véase, por ejemplo, la figura 18). Esto mantiene la construcción a prueba de fugas de la cámara 80 impelente de flujo de vapor. En concreto, esto bloquea físicamente la placa 102 de quilla a las planchas 70 de tubos superiores de modo que la placa de quilla se moverá verticalmente hacia arriba al unísono con las planchas de tubos cuando los haces 43 de tubos crezcan en longitud verticalmente hacia arriba cuando se calientan con vapor.

El conjunto de acoplamiento deslizable descrito anteriormente entre las placas 120 de guía fijas/estacionarias en el marco 59 en A y la placa de quilla proporcionada por ranuras 121 verticales en la placa de quilla permite un movimiento vertical limitado tanto de la placa de quilla como de los haces de tubos acorde con la longitud de las ranuras. A medida que los haces 43 de tubos crecen y el conjunto unido de manera rígida de las planchas 70 de tubos superiores y la placa 102 de quilla se mueven hacia arriba bajo expansión térmica, la placa de quilla se deslizará hacia arriba a lo largo de los pernos 122 de guía hasta que los pernos toquen fondo en las ranuras. De este modo se detiene el movimiento vertical adicional de los haces de tubos, las planchas de tubos y la placa de quilla. Esto representa la característica de restricción vertical o tope de expansión.

La característica de restricción longitudinal o tope de expansión también involucra a la placa 102 de quilla, como se mencionó anteriormente. La placa 102 de quilla representa una parte longitudinalmente estacionaria de la unidad 101 de restricción térmica que se fija en posición longitudinal/horizontal a lo largo del eje LA longitudinal mediante el conjunto de guía de ranuras 121 de guía verticales, pernos 122 de guía y orificios 123 de guía en las placas 120 de guía. Evidentemente, las ranuras verticales no permiten el movimiento longitudinal/horizontal de la placa 102 de quilla con respecto a las placas 120 de guía estacionarias en el conjunto 59-2 de acoplamiento estructural del marco 59 en A, montando de este modo de manera fija la placa de quilla al marco 59 en A estructural de la unidad 101 de contención térmica en posición axial a lo largo del eje longitudinal. Debido a que las planchas 70 de tubos superiores están acopladas de manera fija a la cámara 80 impelente de flujo de vapor, que a su vez está acoplada de manera fija al colector 41 de vapor, la placa 102 de quilla de fijación que está soldada de manera fija a las planchas 70 de tubos superiores bloquea el colector de vapor en posición axial a lo largo del eje LA longitudinal. Debido a que la unidad 101 de restricción térmica no se ve afectada por si el ACC está en la condición de funcionamiento en caliente recibiendo vapor o en la condición de apagado en frío, la viga 102 de quilla siempre mantendrá la misma posición axial (longitudinal) que el marco 59 en A que está montado de manera rígida en la plataforma del ventilador.

Para evitar la interacción de la placa 102 de quilla de fijación con la cámara 80 impelente de flujo de vapor, la placa de quilla sobresale hacia arriba desde el conjunto 59-2 de acoplamiento hacia un receptáculo 103 abierto hacia abajo formado en una porción encajonada en la parte inferior de la cámara impelente de flujo de vapor. La brida 102-1 horizontal de la placa de quilla superior puede estar dispuesta dentro del receptáculo junto con la porción superior de la brida 102-2 vertical. La porción encajonada de la cámara 80 impelente de flujo de vapor puede estar formada por una caja 107 de sellado de forma poligonal que comprende un par de paredes 104 laterales longitudinales separadas lateralmente/transversalmente, un par opuesto de paredes 105 de extremo y una pared 106 superior que se extiende entre las paredes laterales y paredes de extremo que cierran la parte superior de la caja. Las paredes laterales, las paredes de extremo y la pared superior de la caja 107 de sellado están selladas y soldadas entre sí y, a su vez, la caja de sellado está soldada con sellado a la placa 83 de sellado y a cada una de las planchas 70 de tubos superiores formando un receptáculo 103 sellado hermético a los fluidos. La placa 83 de sellado, en concreto, puede soldarse a la superficie exterior de cada pared 105 de extremo de la caja de sellado.

Las paredes 105 de extremo de la caja 107 de sellado delimitan un par de superficies 109 interiores opuestas orientadas verticalmente y orientadas hacia adentro, hacia el receptáculo 103. Los extremos de las placas 102 de quilla delimitan superficies 108 de extremo correspondientes que permanecen separadas de las superficies 108 interiores de paredes 105 de extremo en las que la caja 107 de sellado se mueve longitudinalmente con el colector 41 de vapor bajo expansión térmica cuando el ACC 40 se calienta al recibir vapor.

Durante el funcionamiento del sistema 100 de restricción de expansión térmica con respecto al crecimiento longitudinal del colector 41 de vapor, la placa 102 de quilla de fijación no entra en contacto alguno o al menos importante con la caja 107 de sellado (es decir, paredes laterales, paredes de extremo, o pared superior) dentro del receptáculo 103 cuando los componentes de retención de presión descritos anteriormente están en su condición en frío en ausencia de flujo de vapor al ACC (es decir, no sujetos a expansión térmica). En condición en frío, las paredes 105 de extremo de la caja de sellado están separadas longitudinalmente de las superficies 108 de extremo de la placa de quilla (véase, por ejemplo, la figura 16). Cuando el flujo de vapor se inicia a través y calienta el colector 41 de vapor, la cámara 80 impelente de flujo de vapor y las planchas 70 de tubos superiores durante el funcionamiento normal del ACC, estos componentes del flujo crecerán longitudinalmente debido a la expansión térmica de estos componentes metálicos. Esto hace que la estructura del tubo crezca y se expanda longitudinalmente en longitud. Esta expansión hace que la caja 107 de sellado con paredes 105 de extremo se mueva y se desplace en posición axial longitudinal con respecto a la placa 102 de quilla de la restricción térmica. Sin embargo, la placa 102 de quilla restringe y bloquea la plancha 70 de tubos superior y el colector 41 de vapor acoplados a la misma en posición axial a lo largo del eje LA longitudinal. Esto evita que la superficie 108 de extremo de la placa de quilla estacionaria se acople a las superficies 109 interiores de las paredes 105 de extremo de la caja de sellado, manteniendo de este modo una relación de separación. La caja 107 de sellado tiene una longitud suficiente para evitar el acoplamiento con la placa 102 de quilla de fijación cuando el colector 41 de vapor está en una posición lineal contraída en frío o expandida en caliente.

En un modo de realización preferido, es importante señalar que el marco 59 en A de la unidad 101 de restricción térmica es una estructura autoportante e independiente que no se acopla a ninguna estructura o componente de retención de presión por encima de la placa 51 de plataforma base del ventilador donde el marco en A está montado de manera fija al marco 45 de soporte del ventilador. Por consiguiente, el marco 59 en A que comprende las vigas 59 1 en ángulo y el conjunto 59-2 de acoplamiento de cada unidad 101 de restricción térmica no están conectados a y no se acoplan a ninguna porción de los haces 43 de tubos, planchas de tubos superior e inferior 70, 71, colectores de vapor y condensado 41, 42, o cámaras impelentes de flujo de vapor y condensado 80, 90, ya sea directa o indirectamente a través de elementos estructurales intermedios. En concreto, cabe señalar que los haces 43 de tubos no reciben soporte alguno de las vigas 59-1 en ángulo y están separados espacialmente de las mismas por un espacio G1 físico (véanse, por ejemplo, las figuras 10 y 14). Por lo tanto, cada unidad 101 de restricción térmica es estructuralmente una estructura independiente para propósitos de restricción de expansión térmica solo en el modo de realización preferido que está anidado dentro y debajo de los haces 43 de tubos y los colectores 41, 42 como se muestra. Por consiguiente, los haces 43 de tubos y los colectores 41, 42 forman partes de una "estructura de tubos" en forma de A que es autoportante independientemente del marco 59 en A de restricción térmica de manera que los haces de tubos no están soportados por las vigas 59-1 en ángulo, o cualquier porción del marco 45 de soporte del ventilador entre las planchas de tubos superior e inferior 70, 71 por encima de la placa 51 de plataforma base del ventilador.

Se puede proporcionar una pluralidad de unidades 101 de restricción térmica para cada celda de enfriamiento (que comprende los componentes mostrados en la figura 2 y otros). Por ejemplo, en el modo de realización ilustrado no limitativo, se puede proporcionar un par de unidades 101 de restricción térmica. Las unidades pueden estar estrechamente separadas y próximas entre sí y compartir un receptáculo 103 común alargado axialmente en el que se reciben las placas 102 de quilla de cada unidad 101 de restricción térmica (mostrado mejor en la figura 16). Para una serie de celdas o unidades de enfriamiento, cada una de las cuales comprende un conjunto de colectores 41 de vapor, colector 42 de condensado y haces 43 de tubos mostrados de manera general en la figura 2, se puede proporcionar un único sistema 100 de restricción de expansión térmica de Punto de Bloqueo preferiblemente hacia el centro de los trenes de celdas de enfriamiento que se extienden longitudinalmente con colectores 41 de vapor interconectados de manera axial y fluida unidos entre sí de manera concatenada o en serie contigua. Esto hace que los colectores de vapor crezcan en dos direcciones opuestas desde el Punto de Bloqueo una vez que el sistema 100 de restricción de expansión térmica ha detenido el crecimiento longitudinal del colector de vapor. Se prefiere este tipo de disposición de control de expansión térmica bidireccional frente a permitir que un conjunto de colector contiguo de vapor largo y sin restricciones simplemente crezca en una sola dirección a lo largo de una longitud considerablemente mayor en el extremo libre.

Otras disposiciones y separaciones de las unidades de restricción térmica pueden proporcionarse en otras implementaciones.

De acuerdo con otro aspecto, el ACC 40 también puede incluir un monorriel 55 de carro elevado que se extiende longitudinalmente que proporciona soporte para un polipasto de carro con ruedas (no mostrado) para facilitar el mantenimiento del ventilador para levantar y maniobrar el motor y la caja de engranajes. El monorriel 55 está separado y montado encima del ventilador 50 como se muestra. En un modo de realización, el monorriel 55 puede suspenderse por encima y soportarse mediante una pluralidad de soportes 58 colgantes de soporte verticales separados intermitentemente a lo largo del monorriel. En un modo de realización, los soportes 58 colgantes pueden comprender ángulos estructurales unidos a la placa 83 de sellado angular en la parte superior y al monorriel 55 en la parte inferior, por ejemplo mediante soldadura o conexiones atornilladas.

Los colectores, tubos y aletas, cámaras impelentes de flujo, plataforma del ventilador y su marco de soporte, soportes de asiento, monorriel y su sistema de soporte, y otros miembros estructurales o relacionados con fluidos descritos en el presente documento pueden estar hechos preferiblemente de materiales metálicos adecuados para las condiciones de servicio encontradas.

Si bien la descripción y los dibujos anteriores representan modos de realización preferidos o de ejemplo de la presente invención, se entenderá que se pueden realizar diversas adiciones, modificaciones y sustituciones dentro del alcance de la invención como se reivindica en el conjunto de reivindicaciones adjunto.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un condensador (40) enfriado por aire que comprende:

un eje (LA) longitudinal;

un colector (40) de vapor que se extiende longitudinalmente configurado para recibir vapor desde una fuente de vapor;

un par de colectores (42) de condensado circulares que se extienden longitudinalmente colocados debajo del colector (40) de vapor y separados lateralmente;

un par de haces (43) de tubos inclinados, cada uno de los cuales comprende una pluralidad de tubos (44) conectados a una plancha (70) de tubos superior y una plancha (71) de tubos inferior, los haces de tubos que están dispuestos formando un ángulo agudo entre sí;

cada haz (43) de tubos que se extiende entre y está acoplado de manera fluida al colector (40) de vapor en la parte superior y uno diferente de los colectores (42) de condensado en la parte inferior formando una estructura de tubos en forma de A;

un ventilador (50) montado en un marco (45) de soporte del ventilador y colocado debajo de los haces (43) de tubos;

en donde la estructura de tubos es autoportante de manera que los haces (43) de tubos no están soportados por el marco (45) de soporte del ventilador entre las planchas (70, 71) de tubos superiores e inferiores;

una unidad (101) de restricción térmica de marco en A montada de manera fija en el marco (45) de soporte del ventilador y separada de los haces (43) de tubos, la unidad de restricción térmica que incluye un miembro (102) de fijación unido de manera fija a cada una de las planchas (70, 71) de tubos superiores, el miembro de fijación configurado y que funciona para restringir el crecimiento térmico y el movimiento de las planchas de tubos superiores a lo largo del eje (La ) longitudinal;

en donde el miembro (102) de fijación es una placa (102) de quilla orientada verticalmente en forma de T que se proyecta hacia arriba desde un vértice de la unidad (101) de restricción térmica, la placa de quilla que es recibida en un receptáculo (103) abierto hacia abajo de una caja (107) de sellado unida entre las planchas (70) de tubos superiores; y

en donde la placa de quilla está acoplada a la unidad de restricción térmica mediante una junta de expansión deslizante formada entre la placa (102) de quilla y la unidad (101) de restricción térmica, en donde la placa de quilla se puede mover verticalmente hacia arriba con las planchas de tubos superiores cuando los haces (43) de tubos crecen debido a la expansión térmica;

en donde la junta de expansión deslizante comprende una ranura (121) vertical en la placa (102) de quilla que recibe de manera deslizante un perno (122) de guía montado de manera fija en la unidad (101) de restricción térmica, la ranura que funciona para limitar el movimiento vertical de la placa de quilla; y

en donde la placa (102) de quilla comprende una brida (102-1) horizontal soldada con sellado a cada una de las planchas (70) de tubos superiores y que funciona para detener el crecimiento térmico de los haces (43) de tubos en una dirección vertical cuando el condensador (40) enfriado por aire se calienta con vapor.

2. El condensador enfriado por aire de acuerdo con la reivindicación 1, en donde los colectores (42) de condensado comprenden secciones de tubería que están montadas de manera deslizante en el marco (45) de soporte del ventilador para un movimiento deslizante axial.

3. El condensador enfriado por aire de acuerdo con la reivindicación 2, en donde cada uno de los colectores (42) de condensado está soportado de manera deslizante por un soporte (60) de asiento unido de manera fija al marco (45), los soportes de asiento que comprenden una superficie (61) de soporte curvada en forma de arco abierta hacia arriba que se acopla de manera deslizante a los colectores de condensado.

4. El condensador enfriado por aire de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende además un revestimiento (61 2) antifricción aplicado a las superficies (61) de soporte para facilitar el acoplamiento deslizante entre los colectores (42) de condensado y las superficies de soporte; y una placa (62) de desgaste semicircular puede estar unida de manera rígida a la mitad inferior de los colectores de condensado, la placa de desgaste que se acopla de manera deslizante con el revestimiento antifricción sobre la superficie de soporte.

5. El condensador enfriado por aire de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde cada uno de los haces (43) de tubos está soportado únicamente por los colectores (42) de condensado sin soporte directo de ninguna parte del marco (45) de soporte del ventilador.

6. El condensador enfriado por aire de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:

una cámara (80) impelente de flujo de vapor superior acoplada de manera fluida entre el colector (41) de vapor y los haces (43) de tubos, las planchas (70) de tubos superiores de cada haz de tubos unidas a la cámara impelente de flujo de vapor que está configurada para transferir vapor desde el colector de vapor a los haces de tubos; una cámara (90) impelente de flujo de condensado acoplada de manera fluida entre cada colector (42) de condensado y uno respectivo de los haces (43) de tubos, la plancha (71) de tubos inferior de cada haz de tubos unida a una respectiva de las cámaras impelentes de flujo de condensado que está configurada para transferir condensado desde los haces de tubos a los colectores de condensado.

7. El condensador enfriado por aire de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la cámara (80) impelente de flujo de vapor está acoplada de manera fluida directamente a una parte inferior del colector (41) de vapor y tiene forma de pentágono en sección transversal.

8. El condensador enfriado por aire de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7, en donde la cámara (80) impelente de flujo de vapor comprende un par opuesto de placas (81) de faldón laterales que se extienden longitudinalmente y que están soldadas con sellado entre el colector (41) de vapor y las planchas (70) de tubos superiores de cada haz (43) de tubos para sellar de manera fluida la cámara impelente de flujo de vapor.

9. El condensador enfriado por aire de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-8, en donde las planchas (70) de tubos superiores están conectadas entre sí de manera articulada mediante una placa (83) de sellado en ángulo que se extiende longitudinalmente construida para formar un sellado hermético a los fluidos entre las planchas de tubos superiores, la placa de sellado tiene una estructura monolítica y que comprende un cuerpo metálico en ángulo flexible y resiliente que funciona para expandirse y contraerse debido a la expansión térmica.

10. El condensador enfriado por aire de acuerdo con la reivindicación 9, en donde las planchas (70) de tubos superiores de los haces (43) de tubos están dispuestas en un ángulo obtuso entre sí y separadas por un espacio (82) que se extiende longitudinalmente; y

el espacio (82) que está cubierto por la placa (83) de sellado que tiene bordes longitudinales opuestos, cada uno soldado con sellado a una de las planchas (70) de tubos superiores para formar una zona de contacto sellada de manera fluida entre las mismas.

11. El condensador enfriado por aire de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la placa (83) de sellado es un ángulo metálico que tiene una configuración en ángulo obtuso en sección transversal.

12. El condensador enfriado por aire de acuerdo con la reivindicación 1, en donde los tubos (44) tienen aletas y los haces (43) de tubos comprenden cada uno una fila lineal de tubos individuales en relación de lado a lado.