HU221112B1 - Gõzkondenzátor - Google Patents

Abstract

Gőzkondenzátor, gőzturbinával egy szintben elrendezve, amelyben a gőzkülönálló, keresztmetszetében vízszintes irányban nyújtott, csúcsívestemplomi ablakot formázó, több, egymás felett elrendezett csőkötegekbeösszefogott csöveken csapódik le, a csövekben hűtővíz áramlik, az egycsőköteget képező, sorokban elrendezett csövek üreget (13) zárnakkörül, az üregben (13) a nem kondenzálható gázoknak a csőkötegüregében összegyűlő keverékét elszívó levegőhűtő (14) van, az üreg(13) a csőkötegen belüli, a csőköteg elülső és hátsó felének magjábólaz inert gázzal dúsult gőzt a levegőhűtőhöz (14) vezetőkiegyenlítőcsatornával (16) van összekötve. A találmány lényege, hogya kiegyenlítőcsatorna (16) hosszirányú középvonala (21) a csőkötegekhosszirányú középvonala (22) alatt halad. ŕ

Description

A találmány tárgya gőzkondenzátor, gőzturbinával egy szintben elrendezve. Ebben a gőzkondenzátorban a gőz különálló csőkötegekbe összefogott csöveken csapódik le, amelyekben hűtővíz áramlik. A csőkötegek keresztmetszetükben vízszintes irányban nyújtottak, és áramlási irányban az első szakaszban degresszíven növekvő, majd a második szakaszban állandó, hossztengelyre merőleges mérettel rendelkező síkidomot képeznek. Több ilyen csőköteg függőlegesen egymás felett van elhelyezve. Az egy csőköteget képező, sorokban elrendezett csövek üreget zárnak körül, amelyben a nem kondenzálható gázok számára levegőhűtő van, és a levegőhűtő a nem kondenzálható gázoknak és a vízgőznek a csőkötegek üregében összegyűlő keverékét elszívja. Az üreg csőkötegen belüli kiegyenlítőcsatomával van összekötve, amely az inért gázzal dúsult gőzt a csőköteg első és hátsó felének magjából a levegőhűtőre vezeti.

Ilyen gőzkondenzátort ismertet az EP-A 0 384 200 számú európai szabadalmi bejelentés, ahol a kondenzátorházban a kondenzátorcsövek több csőkötegben vannak elrendezve. A gőz fáradtgőzcsonkon áramlik be a kondenzátorházba, és áramlási csatornákon oszlik el a térben. Az áramlási csatornák az áramlás általános irányában úgy szűkülnek, hogy optimális nyomásesés áll be. A gőz a csőköteg kívül lévő csöveihez szabadon áramlik. A gőz a esősor kis mélysége következtében kis ellenállással átáramlik a csőkötegen. A beáramlási csatornákban állandó gőzsebességet kell fenntartani, ennek érdekében a csőkötegek a kondenzátorban úgy vannak egymás felett elhelyezve, hogy közöttük megfelelő áramlási csatornák keletkezzenek. Ezenkívül a csövek az egymás mögött következő sorokban önmagában zárt falat képeznek, amelynek előnyös módon végig azonos a vastagsága.

Az átáramlási csatornákban a levegőhűtő magasságában, az adott csőköteg mindkét oldalán szándékosan nyomáscsökkenést hoznak létre, ennek következtében a gőzoldali nyomásesés a csőkötegen át nagyjából állandó lesz. így a hűtő irányában homogén nyomásgradiens alakul ki. Ezzel a megoldással jó gőzátöblítés jön létre a csőkötegen át. A maximális sebességen való áthaladás után a gőz sebessége a csatornákban nullára lefékeződik, és nyomásvisszanyerés következik be a kondenzvízgyűjtő tartály szintjén, aminek következtében növekszik a gőz telítési hőmérséklete, csökken a kondenzvízben lévő oxigénkoncentráció. Azzal, hogy a választott áramlásvezetés következtében a toriás a csőkötegnek csak az alsó végén következik be, elkerülik a nem kondenzálható gázok összegyűlését magukban a csőkötegcsatornákban.

Ennek az ismert kondenzátornak az az előnye, hogy a csőkötegek laza elrendezése következtében a csőkötegek minden szélső csöve észrevehető nyomásveszteség nélkül, jó gőzellátásban részesül. Az üreg körüli csőköteg legalább közelítőleg azonos „falvastagsága” iránt támasztott igény miatt viszont a csőkötegnek viszonylag nagy a szerkezeti magassága. A csőkötegek vízszintes irányban nyújtott keresztmetszetükben csúcsíves templomi ablakot formáznak. A csőkötegek vízszintes elhelyezése révén ez a koncepció kiválóan alkalmas olyan erőművi gőzkondenzátorokhoz, amelyekben a kondenzátor és a turbina a gépház alapzatának körülbelül azonos magasságában van. Ilyen esetekben a kondenzátor a turbinatengellyel koaxiálisán vagy oldalt helyezhető el. További előny az alapzat egyszerű és gyors elkészítése, valamint a rövid üzembehelyezési idő. Ezenkívül lehetőség van az eddigi tágulószervek elhagyására és arra, hogy a kondenzátort közvetlenül a turbina fáradtgőzházához csatlakoztassák és egyszerű csúszósarukkal támasszák alá.

Találmányunk célja a technika állásához tartozó gőzkondenzátor olyan továbbfejlesztése, amelyben az üreggel összeköttetésben álló, csőkötegen belüli kiegyenlítőcsatoma úgy van elhelyezve, hogy az inért gázzal dúsult gőz a csőköteg első és hátsó felének magjából súrlódás nélküli utat találjon a levegőhűtőhöz.

Ezt a feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a kiegyenlítőcsatoma hosszirányú középvonala a vízszintes csőkötegben fennálló aszimmetrikus kondenzvízterhelés és a csőcsoportban fennálló aszimmetrikus nyomásminimum miatt a csőkötegek hosszirányú középvonala alatt halad.

Találmányunkat annak példaképpeni kiviteli alakja, egy erőművi gőzkondenzátor kapcsán ismertetjük részletesebben ábráink segítségével, amelyek közül az

1. ábra egy kisnyomású turbina vázlatos elölnézete a kondenzátorral együtt, a

2. ábra az 1. ábra felülnézete, a

3. ábra a kondenzátor keresztmetszete, a

4. ábra két csőköteg keresztmetszete.

Az ábrázolt hőcserélő négyszögletes felületi kondenzátor, amely úgynevezett „on floor” (padlón való) elhelyezéshez alkalmas.

A 10 fáradtgőzcsonkon át, amellyel a kondenzátor a 3 turbinához csatlakozik, gőz áramlik be az 1 kondenzátomyakba. Ebben lehetőség szerint jó homogén áramlási teret létesítünk, hogy az áramlási irányban ezután következő 2 csőkötegek egész hosszában tiszta gőzöblítés jöjjön létre.

A 4 kondenzátorköpeny belsejében lévő kondenzáló tér négy, különálló 2 csőköteget tartalmaz. Ennek többek között az a célja, hogy a hűtővízoldali részleges lekapcsolás a létesítmény működése közben is lehetséges legyen, például egy lekapcsolt 2 csőköteg hűtővízoldali ellenőrzése végett. A független hűtővízellátást az biztosítja, hogy a 7 vízkamrákat (2. ábra) nem ábrázolt vízszintes válaszfalak rekeszekre osztják.

A 2 csőkötegek több 5 csőből állnak, amelyeknek a két vége egy-egy 6 csőkötegfalban van rögzítve. A csőkötegfalon túl vannak a 7 vízkamrák elrendezve. A 2 csőkötegekről elfolyó kondenzvizet 12 kondenzvízgyűjtő edény fogja fel, és az onnan a nem ábrázolt víz-gőz körforgásba kerül.

A 3. ábra szerint mindegyik 2 csőköteg belsejében 13 üreg van, amelyben a nem kondenzálható gázokkal feldúsult gőz összegyűlik. (A nem kondenzálható gázokat a továbbiakban inért gázoknak nevezzük). A 13 üregben 14 levegőhűtő van elhelyezve. A maradékgőz-inertgáz keverék ezen a 14 levegőhűtőn átáramlik és eközben a gőz legnagyobb része kondenzálódik. A keverék

HU 221 112 Β1 maradékát a hideg végen elszívjuk. Ekkor ügyelni kell arra, hogy a csőköteg belsejében lévő 14 levegőhűtő hatására a maradékgőz-inertgáz keverék a kondenzátor csőkötegében felgyorsul. Ez annyiban javítja a viszonyokat, hogy nincsenek kis áramlási sebességek, amelyek a hőátadást befolyásolhatnák.

A gőzkondenzátor külső alakjából - a jelen esetben egyenes hasáb alakú kondenzátorköpenyből - kiindulva a négy 2 csőköteg alakját úgy választjuk meg, hogy a következő célokat érjük el:

- kis nyomásesés a csőkötegben a csövezés nagy sűrűsége ellenére,

- a gőzcsatomákban és a csőkötegekben az összegyűlt inért gáz stagnálásának megakadályozása,

- a kondenzvíz túlhűlésének elmaradása,

- a kondenzvíz jó gáztalanítása.

A célok elérése érdekében a csőkötegek úgy vannak kialakítva, hogy a gőz valamennyi szélső csövön jelentős nyomásveszteség nélkül jól áramlik. A homogén, tiszta gázáramlás és különösen a 2 csőkötegen belüli torlódások kizárása érdekében az áramlási utakat egyrészt a négy 2 csőköteg között, másrészt a külső 2 csőkötegek és a szomszédos kondenzátorfal között a következőképpen alakítjuk ki:

Először is feltételezzük, hogy az 1 kondenzátomyak egész kiáramlási keresztmetszetében nagyjából homogén áramlási tér áll fenn. A 2 csőköteg eleje és vége közötti áramlási út első része konvergens. Ezt az áramlási utat a 2 csőkötegnek keresztmetszetében vízszintes irányban nyújtott, úgynevezett „csúcsíves templomi ablakot” formázó kialakításával érjük el. A csúcsíves templomi ablak keresztmetszeten ebben az esetben olyan síkidomot értünk, amelynek áramlási irányban az első szakaszban degresszíven növekvő és a második szakaszban állandó, hossztengelyre merőleges mérete van. Az áramlási út első részén az áramló gőz felgyorsul, és a statikus nyomás ennek megfelelően csökken. Ez körülbelül homogén módon következik be a 2 csőköteg mindkét oldalán. A 2 csőkötegek két oldalán végzendő szűkítéskor figyelembe kell venni azt a tényt, hogy a kondenzálódás következtében a gőz tömegárama egyre kisebb lesz.

Az előre megadott maximális sebesség elérése után a gőzáram lefékeződik nulla sebességre. Ezzel egyidejűleg nyomás visszanyerés következik be, amit azzal érünk el, hogy az áramlási út második része divergens. Itt is ügyelni kell arra, hogy a csatorna tágulásának a tömegáram fokozódó csökkenése miatt nem kell optikailag észrevehetőnek lennie. Az a mérvadó, hogy a 8 kondenzátorfenékhez áramló maradék gőz ott torlónyomást létesítsen, aminek következtében a gőz iránya megváltozik, és a 2 csőkötegek alsó részét is ellátja. A hőmérsékletnek a torlónyomásból származó növekedését a csőről csőre lefolyó kondenzvíz hasznosítja, mivel ha telítési hőmérséklet alá lehűlne, akkor újból felmelegszik. Ezzel két előnyt érünk el: nincsenek termodinamikai veszteségek a kondenzvíz túlhűlése miatt és a kondenzvíz oxigéntartalma minimálisra csökken. A 2 csőkötegek egyenletes gőzellátása érdekében a 14 levegőhűtő a 2 csőköteg belsejében azon a szinten van elhelyezve, amelyen a nyomás az átáramlott csatornában a 2 csőköteg két oldalán viszonylagos minimumot ér el. Az ábrázolt kiviteli alakban a 14 levegőhűtő így a 2 csőköteg hátsó felében van. A 2 csőköteg úgy van kialakítva, hogy a gőzbeszívás a 13 üregbe - a csövek szélein fennálló nyomás figyelembevételével, és a esősor eltérő vastagsága alapján - sugárirányban homogén módon hat a 13 üreggel határos valamennyi 5 csőre. Ennek eredménye a homogén nyomásgradiens, és ezáltal a gőz és az inért gázok egyértelmű folyásiránya a 14 levegőhűtő irányában.

Üzem közben a gőz az 5 csöveken kondenzálódik, és a kondenzvíz all kondenzvízgyűjtő lemezekre csepeg. Ez a lecsepegés a 2 csőkötegen belül következik be, amikor a kondenzvíz emelkedő nyomású gőzzel kerül érintkezésbe.

A 4 kondenzátorköpenyből, valamint a 2 csőkötegekből és a 11 kondenzvízgyűjtő lemezekből álló egész építőegység az 5 csövek hosszirányában a turbina tengelye körül kissé meg van döntve. Ez elősegíti a kondenzvíz gyors lefolyását.

A 14 levegőhűtő alakja, ahogyan ez elsősorban a 4. ábrán látható, a 2 csőkötegen belül aszimmetrikus és helyzete a 13 üregen belül excentrikus. A vízszintes 2 csőkötegek ugyanis erősen aszimmetrikusan vannak terhelve, mivel a nehézségi erő és a gőzsebesség tehetetlenségi ereje egymásra közel merőleges. Ez az aszimmetria főleg a 2 csőkötegben lévő kondenzvíz terhelésére vonatkozik, ami a 2 csőkötegek geometriai körvonala tekintetében ugyancsak azzal jár, hogy a nyomásminimum a csőkötegben aszimmetrikusan helyezkedik el.

A minimális nyomás helye szabja meg a 14 levegőhűtő helyzetét, mivel ez a nem kondenzálható gázok összegyűlésének helye. A felülről lecsepegő kondenzvíz fokozza a gőzoldali nyomásveszteséget a 2 csőköteg alsó felében, és ezzel a nyomásminimum lefelé tolódását idézi elő. A 14 levegőhűtő ezért az említett aszimmetria figyelembevételével van kialakítva és elhelyezve. Az inért gáz beszívása a 14 levegőhűtő választott konfigurációja következtében a 2 csőköteg 22 hosszirányú középvonala alatt megy végbe.

A 14 levegőhűtőnek az a feladata, hogy a nem kondenzálható gázokat a kondenzátorból eltávolítsa. Ennek a folyamatnak a során a gőzveszteségeket a lehető legkisebb értéken kell tartani. Ezt úgy érjük el, hogy a maradékgőz-inertgáz keveréket a 17 szívócsatoma irányában gyorsítjuk. A nagy sebességnek jó hőátadás a következménye, aminek eredményeként a maradék gőz nagymértékben kondenzálódik. A keverék gyorsítása céljából a keresztmetszet áramlási irányban egyre csökken, ahogyan ez a 4. ábrán látható. Az inért gázt a 18 szűkítőbetéteken át szívjuk a 17 szívócsatomába. Ezek a 18 szűkítőbetétek, amelyek a 14 levegőhűtő fedelének legvékonyabb helyén vannak elhelyezve, a kondenzációs teret fizikailag is elválasztják a 17 szívócsatornától. Több ilyen 18 szűkítőbetét van a 2 csőköteg teljes hosszában elosztva, és ezek nyomás veszteség létrehozásával homogénné teszik a szívóhatást a gőzkondenzátor valamennyi rekeszében.

HU 221 112 Β1

A 17 szívócsatoma falának egy része egyidejűleg 19 fedőlemezként van kiképezve. A 19 fedőlemez rá van hajtva a 14 levegőhűtő csöveire és védi ezeket a felülről lefelé folyó gőz- és kondenzvízáramtól. Ez megszabja a hűtendő keverék belépési irányát is, mégpedig hátulról előre a 18 szűkítőbetétekhez.

A 2 csőkötegekből 5 csöveket hagytunk el, hogy az inért gázt a 17 szívócsatomából a nem ábrázolt szívókészülékhez vezessük. Az 5 csövek nagyságától és lépcsőzésétől függően egy vagy két esősor elhagyásáról van szó. A kihagyott helyen több, a 2 csőkötegen felfelé átmenő 20 szívóvezeték van kivezetve. A 20 szívóvezetékek a 2 csőkötegekkel párhuzamosan a 8 kondenzátorfenékig vannak vezetve, ahol a szívókészülékhez vezető 15 gyűjtővezetékbe torkollanak.

A 2 csőköteg belsejében áramlási irányban elöl és hátul csövezés nélküli 16 kiegyenlítőcsatomák vannak, amelyek a 13 üregbe torkollanak. A 16 kiegyenlítőcsatomák gondoskodnak arról, hogy az inért gázzal dúsult gőz is súrlódás nélküli utat találjon a 2 csőköteg első és hátsó felének magjából a 14 levegőhűtőhöz. Mivel a nyomásminimum a 2 csőkötegben aszimmetrikusan alakul ki, a maradékgőz-csatomák 21 hosszirányú középvonala a 2 csőkötegek 22 hosszirányú középvonala alatt helyezkedik el.

A találmány előnye, hogy a maradék gőz és inért gázok a 2 csőkötegen belüli 16 kiegyenlítőcsatomában súrlódás nélkül áramolhatnak a 14 levegőhűtőhöz, és az inért gázok nem gyűlnek össze a 2 csőköteg belsejében.

Claims (1)

1. SZABADALMI IGÉNYPONT

   Gőzkondenzátor, gőzturbinával egy szintben elrendezve, amelyben a gőz különálló, több, egymás felett elrendezett csőkötegekbe összefogott csöveken csapódik le, a csőkötegek keresztmetszete vízszintes irányban nyújtott síkidom, amelynek áramlási irányban az első szakaszban degresszíven növekvő és a második szakaszban állandó, hossztengelyre merőleges mérete van, a csövekben hűtővíz áramlik, az egy csőköteget képező, sorokban elrendezett csövek üreget zárnak körül, az üregben a nem kondenzálható gázoknak a csőköteg üregében összegyűlő keverékét elszívó levegőhűtő van, az üreg a csőkötegen belüli, a csőköteg elülső és hátsó felének magjából az inért gázzal dúsult gőzt a levegőhűtőhöz vezető kiegyenlítőcsatomával van összekötve, azzal jellemezve, hogy a kiegyenlítőcsatoma (16) hosszirányú középvonala (21) a csőkötegek (2) hosszirányú középvonala (22) alatt halad.