Uprawniony z patentu: Teploelektroproekt, Moskwa (Zwiazek Socjalistycznych Republik Radzieckich) Energiagazda I kodasi I ntezet, Budapeszt(Wegry) Urzadzenie kondensacyjne dla parowej silowni turbinowej Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie kondensacyjne do parowej silowni turbinowej.Jak wiadomo, w silowniach cieplnych i elektrowniach jadrowych do turbin parowych przyporzadkowane sa przewaznie skraplacze powierzchniowe, do których wode chlodzaca doprowadza sie ze zródel naturalnych lub po schlodzeniu jej w chlodnicach odparowujacych, jak chlodnie kominowe, stawy chlodnicze lub zbiorniki wody ociekowej. W chlodnicach odparowujacych czesc podlegajacej chlodzeniu wody ulega odparowaniu, podczas gdy inna czesc tej wody zostaje porywana w postaci kropli przez strumien powietrza. Ponadto celem zapobiezenia zbytniemu nasyceniu solami rozpuszczonymi w wodzie obiegowej, czesc tej wody zostaje z reguly spuszczana (odmulanie).Wspomniane wyzej straty wody wyrównuje sie przez doprowadzanie wody zródlanej. Tonatrafia jednak na coraz wieksze trudnosci z powodu braku wody w licznych miejscach na swiecie. Aby pokonac te trudnosci stosuje sie w coraz wiekszym rozmiarze tak zwane powietrzne urzadzenia kondensacyjne, w których schladzanie nagrzanego kondensatu nastepuje za pomoca powietrza. Do turbiny parowej silowni przyporzadkowuje sie przy tym skraplacz mieszalnikowy, do którego wtryskuje sie kondensat, ochlodzony juz uprzednio za pomoca powietrza w powierzchniowych wymiennikach ciepla chlodni kominowych w ciagu naturalnym lub z wywietrznikami.W powietrznych urzadzaniach kondensacyjnych nie nastepuje oddawanie ciepla za pomoca odparowania.Nastepuje tu jedynie ogrzewanie powietrza i wlasnie dlatego potrzebne sa tu o wiele wieksze ilosci powietrza niz w chlodniach kominowych dzialajacych na zasadzie odparowania. W powietrznych urzadzeniach kondensacyjnych nie wystepuje równiez zadna strata wody. W czasie okresu letniego, gdy temperatura powietrza otoczenia wzrasta, nie mozna juz jednak zapewnic odpowiednio niskich temperatur kondensacji w powietrznych kondensacyjnych chlodnicach kominowych, chociaz ich wymiary i koszty budowy znacznie przekraczaja te same wielkosci w tak zwanych mokrych chlodniach kominowych.2 82 450 Celem wynalazku jest usuniecie powyzszych wad. Zadaniem jest opracowanie urzadzenia kondensacyjnego do parowej silowni turbinowej, w której do kondensacji pary dostarczano powietrze dopóty, dopóki temperatura powietrza zewnetrznego byla dostatecznie niska. Jezeli jednak nie mozna bylo juz uzyskiwac nadal odpowiedniej temperatury kondensacji pary za pomoca powietrza, wówczas jednoczesnie z chlodzeniem za pomoca powietrza zastosowano równiez z dobrym efektem ekonomicznym wode. W ten sposób uzyskano nawet w goracych porach roku wydatnie niska temperature kondensacji pary, a przez to wyzszy wspólczynnik sprawnosci turbiny, bez przekraczania wymiarów i kosztów wystepujacych w znanych kondensacyjnych chlodniach kominowych. < Zadanie to zostalo rozwiazane przez opracowanie urzadzenia kondensacyjnego, które zbudowane jest ze skraplacza mieszalnikowego oraz z chlodzonych za pomoca powietrza wymienników ciepla dla kondensatu, umieszczonych w chlodni kominowej. Istota wynalazku polega na tym, ze wymienniki ciepla wyposazone sa w pionowe zebra nad którymi umieszczone jest urzadzenie polewajace w postaci rozdzielacza z glowicami natryskujacymi, przy czym ponizej wymienników ciepla znajduje sie zbiornik wody, który jest polaczony z przewodem ssacym pompy obiegowej, której przewód tloczony laczy sie z urzadzeniem polewajacym. < Wymienniki umieszczone sa w stosunku do chlodni kominowej promieniowo, lub tez tworza z kierunkiem promieniowym pewien okreslony kat. Przez to umozliwia sie tworzenie sie na powierzchni zeber posuwajacej sie w dól, nieprzerwanej blonki wodnej, która powstaje zwody natryskiwanej z góry na wymiennik ciepla.Posuwajaca sie w dól blonka wodna odbiera cieplo od zeber wymiennika ciepla i poza konwekcja przekazuje je przez odparowanie do powietrza plynacego poziomo wzdluz zeber, przez co przekazywanie ciepla odbywa sie znacznie intensywniej. Blonka wodna powinna pokrywac cala powierzchnie zeber i powinna byc mozliwie cienka, zeby nie powstal znaczniejszy opór termiczny przy przechodzeniu ciepla z zeber do powietrza. Ilosc splywajacej wody powinna przy tym przewyzszac znacznie straty odparowania, zeby uniknac przez to nadmiernej koncentracji soli i uwarunkowanego tym osiadania kamienia. Tym wymaganiom odpowiada ilosc wody od 150 do 300 kg/godz., liczona na metr biezacy poziomego rzutu zeber z jednej strony. « Wymiary urzadzenia chlodzacego kondensat wzglednie wymiary wymienników ciepla i srodków doprowadzajacych powietrze sa dobierane celowo w taki sposób, zeby bylo mozna zapewnic odpowiednio niska temperature kondensacji pary w zimie, nawet przy szczytowym obciazeniu silowni, bez koniecznosci polewania wymienników ciepla.Poniewaz przy temperaturze powietrza ponizej temperatury zamarzania mozna dopuscic róznice miedzy temperatura kondensatu i temperatura powietrza w granicach od 35° do 45°C bez pogorszenia wspólczynnika sprawnosci turbiny, wymiary wymienników ciepla i srodków doprowadzajacych powietrze wypadaja znacznie mniejsze niz w przypadku znanych powietrznych urzadzen kondensacyjnych, które z reguly wymiarowane sa wedlug sredniej rocznej temperatury powietrza zewnetrznego.Przy temperaturach powietrza zewnetrznego powyzej temperatury zamarzania, wymienników ciepla nie opryskuje sie jeszcze, jezeli silownia nie pracuje ze szczytowym obciazeniem, a wiec na przyklad w nocy lub dniach swiatecznych. Wymienniki ciepla opryskuje sie czesciowo dopiero przy podniesieniu sie temperatury powietrza oraz przy wzroscie obciazenia silowni, przy czym liczbe opryskiwanych wymienników ciepla ustala sie wedlug potrzeby. Przy obciazeniu szczytowym wzglednie przy wysokiej temperaturze powietrza zewnetrznego mozna polewac wszystkie wymienniki ciepla.Polewanie jest samoczynnie regulowane. W miejscach przylaczenia przewodów rurowych doprowadzajacych wode do urzadzen polewajacych, przewidzianych dla poszczególnych wymienników ciepla wzglednie dla grup wymienników ciepla, przewidziano urzadzenia regulujace, które w zaleznosci od temperatury kondensatu lub od cisnienia panujacego w skraplaczu turbiny, wlaczaja wzglednie wylaczaja doprowadzenie wody do poszczególnych czesci urzadzenia chlodniczego. W ten sposób urzadzenie kondensacyjne wedlug wynalazku umozliwia stale utrzymywanie wysokiego wspólczynnika sprawnosci turbiny przy uzyciu minimalnej ilosci wody do odparowania, przy czym ta ilosc wody moze ulegac zmniejszeniu lub zwiekszeniu w zaleznosci od warunków atmosferycznych oraz od obciazenia silowni. Przeplyw powietrza w chlodni kominowej o naturalnym ciagu zostaje przy tym calkowicie wykorzystany, podczas gdy przy mokrych chlodniach kominowych i w znanych powietrznych urzadzeniach kondensacyjnych przeplyw powietrza w chlodni kominowej zostaje celowo zmniejszany przy temperaturach powietrza nizej temperatury zamarzania.Urzadzenia kondensacyjne tego rodzaju nadaja sie na przyklad specjalnie do zastosowania w miejscach polozonych w suchym klimacie tropikalnym oraz w klimacie kontynentalnym, poniewaz tam straty wody w przekroju rocznym moga ulegac zmniejszeniu do jednej trzeciej lub jednej czwartej strat wystepujacych w mokrych chlodniach kominowych, przy czym wspólczynnik sprawnosci turbiny wzrasta co najmniej o 0,5%, bez podniesienia sie kosztów budowy urzadzenia kondensacyjnego. Dalsza zaleta urzadzenia kondensacyjnego wedlug wynalazku w stosunku do urzadzen kondensacyjnych z mokrymi chlodniami kominowymi polega na82 450 3 tym, ze w miesiacach zimowych przy temperaturach powietrza ponizej temperatury zamarzania przeplywa powietrze suche, nie zas powietrze wilgotne, przez co unika sie oblodzenia w obrebie chlodni kominowej i jej okolicy. Dlatego tez chlodnie te mozna budowac lzejszego typu.Zastosowanie urzadzenia kondensacyjnego wedlug wynalazku rokuje specjalne korzysci, gdy silownia polozona jest w poblizu miejsca wystepowania paliwa oraz w poblizu uzytkowników energii elektrycznej, a do zaopatrzenia w wode moga byc wykorzystane zródla o mniejszej pojemnosci, niz to mialoby miejsce w przypadku znanych urzadzen kondensacyjnych z chlodnicami pracujacymi na zasadzie odparowywania.Wymienniki ciepla dla kondensatu zbudowane sa po stronie wody celowo jako wielokrotne, podczas gdy kondensat doprowadza sie w kierunku przeplywu powietrza do ostatniego pionowego rzedu rur, a ochlodzony kondensat odprowadza sie z pierwszego rzedu rur. Wówczas zebra wykazuja w kierunku poziomym rózne temperatury, zwiekszajace sie w kierunku przeplywu powietrza.Przy polewaniu wymienników ciepla temperatura ociekajacej blonki wodnej bedzie nieco nizsza niz temperatura zebra w pewnym okreslonym miejscu. Przy tym temperatura blonki wodnej wzrasta równiez w kierunku przeplywu powietrza. W ten sposób do zbiornika umieszczonego od strony doplywu powietrza bedzie doplywala woda chlodniejsza, która mozna uzywac w chlodnicach oleju i gazu silowni. Dlatego tez ta czesc zbiornika gromadzacego wode, do której doplywa woda chlodniejsza, zostaje wedlug wynalazku wyodrebniona za pomoca scianki dzialowej miedzy sciankami ograniczajacymi oraz polaczona z pompa zasilajaca, doprowadzajaca wode do chlodnic oleju i gazu. Odnosnie tego mozna wspomniec, ze przy zastosowaniu znanych powietrznych urzadzen kondensacyjnych dla zaopatrywania w wode chlodnic oleju i gazu nalezy stosowac odrebne zródlo wody chlodzacej lub tez nalezy wybudowac urzadzenie do schladzania nagrzanego chlodziwa z chlodnica wodna, pracujaca na zasadzie odparowywania.Wiadomo równiez, ze przy silnym wietrze chlodzenie w wymiennikach ciepla z chlodniami kominowymi o ciagu naturalnym daje o wiele mniejszy efekt, co nalezy przypisac zmniejszeniu sie ciagu. Mozna tego uniknac w ten sposób, ze w chlodni kominowej powoduje sie przeplyw powietrza w postaci linii srubowej lub w postaci spirali. W tym celu pionowe zazwyczaj zebra wymienników ciepla tworza, wedlug wynalazku, pewien kat z promieniem chlodni kominowej o ciagu naturalnym. Istnieje jednak równiez mozliwosc wbudowania za wymiennikami ciepla, patrzac w kierunku przeplywu powietrza, elementów kierowania przeplywem powietrza, które wprawiaja powietrze w ruch spiralny.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1« przedstawia schemat urzadzenia kondensacyjnego, fig. 2 — szczegól wymiennika ciepla w widoku perspektywicznym, fig. 3'—rózne przekroje wymiennika ciepla, a fig. 4 —odmiane wykonania zeber wymienników ciepla w przekroju.Jak wynika z figury 1, do turbiny parowej 1 przyporzadkowany jest skraplacz mieszalnikowy 2, który poprzez pompe obiegowa 3 polaczony jest za pomoca przewodu rurowego 9 z powierzchniowymi wymiennikami ciepla 4, obslugiwanymi za pomoca powietrza. Wymienniki ciepla 4 umieszczone sa w otworze doprowadzajacym powietrze chlodni kominowej 8. Ponizej wymienników ciepla 4 umieszczone sa zbiorniki wody 6, które poprzez przewód rurowy 10 polaczone sa z chlodnica oleju i gazu 12. W przewodzie rurowym 10 przewidziano pompe obiegowa 7, która sluzy do zaopatrywania w wode rozdzielaczy wody 5, przewidzianych powyzej wymienników ciepla 4. Inna pompa zasilajaca 11 sluzy do zaopatrzenia w wode chlodnicy oleju i gazu 12.Przedstawiony przyklad wykonania urzadzenia kondensacyjnego wedlug wynalazku pracuje w sposób nastepujacy: Para odlotowa turbiny 1 doplywa do skraplacza miesza Inikowego 2. Turaj para odlotowa zostaje skroplona przez wtryskiwany, doplywajacy przez przewód rurowy 9 i nie przedstawione na rysunku urzadzenie regulujace kondensat oraz przeslana za pomoca pompy obiegowej 3 przez dolny ciag przewodu rurowego 9 do powierzchniowych wymienników ciepla 4, chlodzonych powietrzem. Cieply kondensat plynie przez rury wymiennika ciepla 4 i nastepnie wraca przez górny ciag przewodu rurowego 9 i nie przedstawione na rysunku urzadzenie regulujace z powrotem do skraplacza mieszaInikowego 2, gdzie ochlodzony kondensat zostaje wtryskiwany w doplywajaca pare odlotowa, z której nastepnie powstaje cieply kondensat, który ulega znowu doprowadzeniu do wymienników ciepla 4.Jezeli temperatura zewnetrzna jest tak wysoka, ze przeplyw powietrza przez chlodnie kominowa 8 o ciagu naturalnym lub z wywietrznikami nie wystarcza juz do tego, zeby ochlodzic odpowiednio kondensat obiegajacy w wymienniku ciepla 4, wówczas uruchamia sie pompe obiegowa 7, tak ze woda ze zbiornika wody 6 doprowadzana jest przez przewód rurowy 10 do rozdzielaczy wody 5, które polewaja powierzchniowe wymienniki ciepla 4. Woda splywajaca po nie przedstawionych na fig. 1 zebrach gromadzi sie w zbiornikach82 450 4 wody 6, przy czym powierzchniowy wymiennik ciepla 4 podlega dostatecznemu chlodzeniu przez te splywajaca wode. Pompa zasilajaca 11 dostarcza wode ze zbiorników wody 6 do chlodnicy oleju i gazu 12, skad woda doplywa równiez do rozdzielaczy wody 5f jak to zostalo zaznaczone strzalkami narysowanymi na fig. 1. ¦ Na figurze 2 przedstawiono perspektywicznie czesc powierzchniowego wymiennika ciepla 4. Jak widac, rury wymiennika ciepla 4 maja zebra, które umieszczone sa pionowo. Rozdzielacze wody 5 wyposazone w glowice natryskujace 13 sa urzadzeniem polewajacym. Plyty ochronne 14 zapobiegaja porywaniu kropli wody przez prad powietrza powyzej wlasciwego wymiennika ciepla 4. Uzyskuje sie to dzieki temu, ze plyty ochronne 14 przerywaja droge przeplywu chlodzacego powietrza w pozadanym miejscu. Podobne plyty ochronne 17 przewidziane sa na dole, w zbiorniku wody 6, ponizej wymienników ciepla 4. Chlodniejsza woda zbiera sie w przestrzeni 16 pomiedzy scianka zbiornika i scianka dzialowa 15. Plyty ochronne 17 uniemozliwiaja przeplyw strumienia powietrza ponizej wymiennika ciepla 4.Sposób dzialania przedstawionego przykladu wykonania urzadzenia kondensacyjnego wedlug wynalazku wynika w prosty sposób z fig. 2.< Kondensat plynie przez poziome rury wymiennika ciepla 4, jak to zaznaczono za pomoca strzalek. Z rozdzielacza wody 5 wyplywa przy tym przez glowice natryskujace 13 woda, która zwilza pionowe zebra umieszczone na poziomych rurach. Splywajaca woda w postaci cienkiej blonki wodnej osiaga zbiornik wody 6, przy czym woda chlodniejsza gromadzi sie w przestrzeni 16, poniewaz rury po tej stronie wymiennika ciepla prowadza juz ochlodzony kondensat, tak ze zimne powietrze dochodzace w kierunku strzalki zostaje tylko nieznacznie ogrzane i odplywajaca woda ma do odprowadzenia mniejsza ilosc ciepla.Figura 3 przedstawia przekroje poziome wymiennika ciepla 4 w róznych plaszczyznach. Przez 18 oznaczono zbiornik, który jest polaczony ze zbiornikiem wody 6. Przewód rurowy 10 prowadzi ze zbiornika 18 do majacego ksztalt kola przewodu rozdzielczego 20, który ze swej strony polaczony jest poprzez urzadzenia regulujace 21 z rozdzielaczami wody 5. Przewód 22 sluzy do rozdzialu koncensatu, który doplywa przez rury rozdzielcze 23 do poszczególnych wymienników ciepla 4, a uchodzi przez rury odplywowe 24 i przewód odprowadzajacy 25.Przedstawiony przyklad wykonania urzadzenia kondensacyjnego wedlug wynalazku pracuje w ponizej podany sposób. Kondensat doplywa przez przewód rurowy 9, jak to pokazano równiez na fig. 1. Z kondensat doplywa do przewodu rozdzielczego 22, z którego podaza on przez rury rozdzielcze 23 do poszczególnych wymienników ciepla 4. W rurach wymiennika ciepla 4 goracy kondensat zostaje chlodzony przez prad powietrza oznaczony za pomoca strzalek i doprowadzany przez rury odplywowe 24 oraz przewód odprowadzajacy 25. Z przewodu odprowadzajacego 25 ochlodzony kondensat plynie przez przewód rurowy 9 z powrotem do skraplacza miesza Inikowego 2, nie uwidocznionego na fig. 3.< Z drugiej strony pompa obiegowa 7 przesyla wode ze zbiornika 18 przez przewód rurowy 10 i urzadzenie regulujace 21 do rozdzielaczy wody 5, z których woda podaza na zebra wymienników ciepla 4 przez glowice natryskujace 13, nie przedstawione na fig. 3.< Splywajaca w dól woda gromadzi sie w zbiornikach wody 6, których ksztalt w przedstawionym przykladzie wykonania jest dostosowany do profilu wymienników ciepla 4, jak to wynika z prawej górnej cwiartki fig. 3.< Ze zbiorników wody 6 splywajaca woda podaza znowu do zbiornika 18. Urzadzenia regulujace 21, przewidziane w miejscach polaczenia przewodu rozdzielczego 20 z rozdzielaczami 5, mozna nastawiac i regulowac niezaleznie od siebie, tak ze poslugiwanie sie chlodzeniem za pomoca wody moze byc dostosowane odpowiednio do kazdorazowych wymagan.Powietrze wchodzace w kierunku zaznaczonym strzalka, moze byc wprawiane w ruch spiralnie wzglednie w postaci linii srubowej za pomoca klap 19 odchylnych.Przy przykladzie wykonania wedlug fig. 4' pionowe zebra wymienników ciepla 4 umieszczone sa pod katem do promieniowego kierunku nie pokazanej na rysunku chlodni kominowej 8. Oznacza to, ze przeplyw powietrza w postaci spirali wzglednie w postaci linii srubowej moze byc powodowany bez klap odchylnych 19, wystepujacych w poprzednim przykladzie wykonania. Przez 26 oznaczono scianki, które uniemozliwiaja przeplyw powietrza miedzy sasiadujacymi wymiennikami ciepla 4.Powyzej opisano wynalazek z uwzglednieniem urzadzen kondensacyjnych przyporzadkowanych do turbin napedzanych para wodna. Mozliwe jest jednak równiez dobranie — zamiast pary wodnej — pary innego dowolnego materialu, którego temperatura zamarzania i temperatura parowania moglaby byc w zgodzie z panujacymi zazwyczaj warunkami atmosferycznymi. PL PL PL PL PL