WO2009068018A2 - Abkühlanordnung - Google Patents

Abkühlanordnung Download PDF

Info

Publication number
WO2009068018A2
WO2009068018A2 PCT/DE2008/001981 DE2008001981W WO2009068018A2 WO 2009068018 A2 WO2009068018 A2 WO 2009068018A2 DE 2008001981 W DE2008001981 W DE 2008001981W WO 2009068018 A2 WO2009068018 A2 WO 2009068018A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling
cooling arrangement
arrangement according
ventilation elements
water vapor
Prior art date
Application number
PCT/DE2008/001981
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2009068018A3 (de
Inventor
Siegfried Schöber
Original Assignee
Bohnenstengel, Christel
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bohnenstengel, Christel filed Critical Bohnenstengel, Christel
Priority to DE112008003669T priority Critical patent/DE112008003669A5/de
Publication of WO2009068018A2 publication Critical patent/WO2009068018A2/de
Publication of WO2009068018A3 publication Critical patent/WO2009068018A3/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
    • F28B1/06—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/08—Fluid driving means, e.g. pumps, fans

Definitions

  • the invention relates to a cooling arrangement for cooling a
  • Cooling arrangements for cooling a water vapor-air mixture are known from the prior art, which serve for cooling and condensing large amounts of water vapor. Such arrangements find application, for example, in thermal power plants in which large amounts of water vapor are passed through one or more turbines for power generation, with a cooling arrangement downstream of the turbines to cool exiting water vapor, condense the steam, and recycle the condensate into the water cycle of the power plant ,
  • the plant comprises a main chamber, which is formed as an elongated pipe with a circular cross-section and which has at a first end an inlet opening for a feed of water vapor.
  • the main chamber is substantially horizontal and has on its underside an axially extending slot-shaped opening. At this opening pointed roof-shaped on both sides obliquely downwardly extending bundle of mutually parallel pipelines are connected.
  • the pipes are connected at their lower end remote from the main chamber with a common condensate collecting line.
  • the conduits form legs of an isosceles triangle with a horizontally extending base, the main chamber being at the base opposite the base of the isosceles top
  • Triangle is arranged. Around the area of the base of the isosceles triangle are provided fans arranged in a row along the axial direction of the main chamber and through which air flows out of one Below the fans located area is conveyed vertically upwards towards the main chamber. The air conveyed by the fans serves to cool the water vapor in the main chamber and in the pipelines, thereby condensing water vapor in the piping and placing it in the lower end of the piping
  • a disadvantage of the described Abkühlanssen is that the fans have a relatively large distance from the water vapor-carrying pipelines and only the areas located above the circular diameter of the fan areas of the pipes are cooled, which makes the overall cooling is less efficient.
  • Such fans have a high moment of inertia, so that a rotational speed of the fans can be changed only slowly, which makes it difficult to control the cooling capacity, such as changing the entry of water vapor in the cooling system.
  • Another disadvantage is that the system is difficult to install due to the arrangement of the large-sized fans above the pipes, resulting in a prolonged assembly time. Control of the system is hampered by the inertia of the large fans used.
  • US Pat. No. 4,518,035 A1 describes a cooling arrangement for cooling a water vapor-air mixture, which can be used in particular for condensing water vapor downstream of a turbine of a thermal power plant.
  • the cooling arrangement comprises an inner area for receiving the steam and a cooling device with a plurality of ventilation elements.
  • the interior comprises a main chamber into which the water vapor flowing in from the turbine is introduced and a plurality of laterally arranged tube bundles, each tube bundle passing over
  • the tube bundles each comprise a plurality of individual tubes, which are connected to the header and into which the water vapor is introduced. Below each tube bundle, in each case exactly one relatively large sized ventilation element is arranged so that the tube bundle is exposed to cooling air in order to condense the water vapor in the individual tubes. To different cooling capacities To provide each, several of the tube bundles are grouped together, which have separate connections to evacuation devices and separate condensate collecting lines. If necessary, the ventilation elements associated with the individual groups of tube bundles can be switched on or off in order to increase or decrease the cooling capacity.
  • a disadvantage of this Abkühlan extract is that the ventilation elements each cover only a relatively small, central region of a tube bundle, so that it comes in the tube bundles in each case to a non-uniform cooling.
  • Another disadvantage is that relatively large and heavy ventilation elements must be used, which have a high inertia, whereby a control of the cooling capacity is difficult.
  • the connection of the tube bundles via headers leads to an excessive throttling of the steam flow in the tube bundles.
  • the constant cross-sectional diameter of the main chamber by condensation of the water vapor and the associated pressure loss leads to an uneven pressure distribution in the Abkühlan angel.
  • No. 6,320,271 B1 or US Pat. No. 6,725,621 B2 describes a modular power plant for use in residential areas.
  • the power plant comprises a generator connected to a gas turbine and a steam turbine for generating electricity, wherein downstream of the steam turbine, a modular cooling arrangement is provided for cooling a steam-gas mixture.
  • the cooling arrangement comprises components each having two ventilation elements for cooling the water vapor-gas mixture with outside air.
  • DE 1 289 064 A1 describes a cooling arrangement for a steam-gas mixture for use in thermal power plants, which has an interior for receiving the steam-gas mixture with a plurality of tube bundles.
  • the tube bundles are cooled from the outside by means of ventilation elements and arranged inclined relative to the horizontal, so that condensed in the individual tubes of the tube bundle Water drains off due to gravity.
  • Some of the tube bundles are condenser connected to a main chamber of the Abkühlan extract, ie the steam is introduced at an upper end of the tube bundle in this and moves parallel to outflowing condensate, while other tube bundles are connected dephlegmatorisch, ie the
  • Water vapor is introduced at a lower end of the tube bundle in this and moves opposite to in the tube bundles effluent condensate.
  • the dephlegmatorily connected tube bundles have a reduced cooling capacity compared to the condenser-connected tube bundles, but reduce the risk of freezing of condensate in a cold environment.
  • a cooling arrangement comprising an interior for receiving a water vapor-air mixture and at least one cooling device disposed outside the interior, the interior comprising at least one main chamber and a plurality of secondary chambers connected to the main chamber, by providing a plurality of Ventilation elements, each secondary chamber is assigned a group of ventilation elements comprising at least two ventilation elements, a very good cooling performance in conjunction with a low energy consumption and simplified
  • each of the secondary chambers is connectable to the at least one main chamber to allow entry of a water vapor-air mixture into the secondary chamber.
  • Providing one of the respective secondary chamber associated group of ventilation elements can advantageously a large, about a base surface of the secondary chamber corresponding surface uniformly with a cooling fluid, in particular cooling air, are acted upon, so that in the secondary chamber a total of very uniform cooling is generated.
  • advantageous ventilation elements can be used with a relatively small diameter, whereby a rotational speed of the ventilation elements can be adjusted quickly and easily, which advantageously allows easy and quick control.
  • the entire cooling arrangement can be made spatially smaller due to the improved cooling efficiency.
  • the use of a plurality of ventilation elements also leads to improved reliability of the
  • each ventilation element contributes to only a small part of the total cooling capacity.
  • the auxiliary chamber comprises a stepped side tube, which is suitably connected to the main chamber.
  • Large amounts of water vapor-air mixture can also be introduced from the main chamber into the secondary chamber via the side pipe, without resulting in excessive throttling by a header connecting the secondary chamber to the main chamber.
  • a cross-sectional diameter of the side tube tapers in an axial direction of the side tube, thereby avoiding unwanted pressure fluctuations due to condensation of the water vapor.
  • the side tube has a main axis, which is aligned substantially perpendicular to a main axis of the main chamber. This leads to a convenient, space-saving arrangement of the side tube and the secondary chamber.
  • the secondary chambers are each enclosed by a housing with a bottom portion.
  • the housing is made of a material formed with a high thermal conductivity, so that the heat of the water vapor-air mixture located in the secondary chamber can be easily transported to a surface of the housing associated with the ventilation elements.
  • the housing is formed as thin as possible, but a gas and vapor impermeable filling of the secondary chamber is ensured by the housing.
  • cooling fins can be provided on the surface of the housing in order to achieve improved cooling.
  • the shape of the housing is selected so that the cooling air directed by the ventilation elements on the housing encompasses the housing as a whole and covers the largest possible area of the housing.
  • the outer surface of the housing in this case circumscribes through openings through which cooling air can pass, wherein, however, an enclosed by the housing inner region of the secondary chamber is gas- and vapor-impermeable.
  • the auxiliary chamber comprises at least one tube bundle for receiving the water vapor-air mixture, wherein each secondary chamber preferably comprises a plurality of tube bundles.
  • the tube bundles which are expediently part of the housing, have a plurality of
  • each tube bundle is associated with at least one group of ventilation elements.
  • the cooling of the tube bundle further improved, since such a high proportion of the covered by the tube bundle bottom portion of the group of ventilation elements can be covered.
  • the pressure side of the ventilation elements on which of the Ventilating elements sucked ambient air exits, facing the tube bundles. It is understood that ventilation elements can be arranged on the bottom side as well as on the upper side at the secondary chambers.
  • the secondary chamber has at least one tube bundle connected in a condensed manner and at least one pipe bundle connected in a dephlegmatorily manner.
  • the arrangement is chosen so that the dephlegmatorily connected tube bundle is downstream of the condensibly connected tube bundle.
  • a residence time of the water vapor-air mixture in a cooled area is advantageously increased, since the mixture is first passed through the condensibly connected tube bundle and then through the dephlegmatorily connected tube bundle, resulting in improved condensation of the vapor.
  • the number of tube bundles connected in a condensed manner exceeds the number of tube bundles connected in a dephlegmatory manner.
  • the tube bundles are arranged so that the axial extent of the individual tubes at least one to an axial extent of Main chamber has parallel component.
  • the individual tubes of the tube bundles are each arranged within a vertically extending plane to which the main axis of the main chamber runs in parallel.
  • the tube bundles are inclined at an angle of less than 45 degrees to the horizontal, so that a horizontally extending component of the axial extent of each individual tube is greater than a vertically extending component. This arrangement results in a particularly space-saving design of the cooling arrangement.
  • the group of ventilation elements is arranged in a region adjacent to the bottom region of the housing. This ensures advantageous that the ventilation elements have only a small distance to the bottom surface of the secondary chamber to be cooled, whereby a particularly efficient cooling is achieved.
  • the secondary chamber has only a small width in a direction perpendicular to the bottom surface. As a result, an efficient cooling of the water vapor-air mixture in the chamber is further ensured.
  • the bottom portion of the housing is inclined with respect to a horizontal plane at an inclination angle.
  • the group of ventilation elements in an angle corresponding to the angle of inclination of the bottom portion is inclined relative to a horizontal plane.
  • the ventilation elements are aligned parallel to the bottom region of the respective secondary chamber, which causes a uniform cooling of the bottom surface.
  • the angle of inclination of the bottom portion is more than 1 °, more preferably the inclination angle of the bottom portion more than 15 °.
  • the angle of inclination of the bottom portion is more than 1 °, more preferably the inclination angle of the bottom portion more than 15 °.
  • the angle of inclination of the bottom portion is less than 75 °, and more preferably, the inclination angle of the bottom portion is less than 50 °.
  • this is further advantageous in that a sufficiently large amount of cooling air can be sucked through the group of ventilation elements.
  • the angle of inclination of the bottom surface is in a range between 25 ° and 35 °.
  • each of the subsidiary chambers is assigned a drainage device for a condensate.
  • the drainage device is arranged in a recessed area of the secondary chamber.
  • the drainage device is designed in the form of a drainage line, which, in particular when several secondary chambers are provided, is advantageously designed as a common drainage device. This makes it possible that in the cooling arrangement separating condensate can be supplied to a common collecting container, in which the condensate can be further processed and fed to a further use.
  • the cooling arrangement when used in a thermal power plant for the condensation of water vapor, it may be provided that the condensed water collected in the drainage device is first supplied to a device for the elimination of remaining oxygen in the condensate, before the thus treated water again a water cycle the thermal power plant is supplied.
  • the group of ventilation elements comprises at least one component, wherein in each component at least two ventilation elements are fixed.
  • the arrangement of the ventilation elements in components advantageously makes it possible to construct the entire cooling arrangement in a modular manner, which allows a simplified mounting of the cooling arrangement.
  • a component comprises at least three ventilation elements arranged in a row.
  • the components are each designed so that they can be completely prefabricated at a mounting location for the Abksselan instruct and supplied with necessary connection elements both for introducing the steam-air mixture and for connecting the ventilation elements to an electrical power supply and to a control device ,
  • the modular design of the Abksselan angel further advantageously allows to expand the system at a later date in a simple manner, if a larger cooling capacity is needed.
  • the inner region is associated with at least one supply element for introducing the water vapor-air mixture in the inner region.
  • the supply element may in particular be a pipe connection to a steam generator.
  • the cooling arrangement may comprise a plurality of main chambers. In this case, each main chamber is expediently connected to a separate supply element, which particularly preferably also comprises a blocking device. In this way, if a reduction in the cooling capacity is necessary, individual main chambers can be separated from a supply of water vapor.
  • At least one evacuation device can be assigned to the inner region of the cooling arrangement.
  • the evacuator serves to remove non-condensable gases and any remaining vapor from the quench assembly, and advantageously permits maintaining a reduced pressure within the quench assembly relative to the normal atmospheric pressure.
  • Particularly preferred is by the Evacuation device maintained a pressure in the Abkühianowski, which is between 10 mbar and 500 mbar.
  • the secondary chambers are each assigned a shut-off device.
  • the obturator which may preferably be a closure flap or a valve, advantageously makes it possible to limit the amount of water vapor entering the secondary chamber in a targeted manner.
  • a cooling capacity of the Abkühlan angel can be automatically adjusted by the fact that, as needed, secondary chambers to the
  • Main chamber shut off or be opened, or in that in the respective open secondary chambers an amount of water vapor is reduced or increased.
  • the cooling device comprises further cooling elements, which are particularly preferably selected from a group comprising liquid cooling, evaporative cooling, heat convection and chemical cooling. This ensures good cooling performance and reliability.
  • An assembly according to the invention for use in a cooling arrangement comprises at least two ventilation elements.
  • the fixed assignment of several ventilation elements to a unit it is possible to create a novel, modular cooling arrangement that can be easily expanded at any time, inexpensive and with little installation effort.
  • a structural unit for use in a cooling arrangement further comprises a housing, which encloses a secondary chamber area, as well as a drainage device for a condensate and connection devices for a power supply of the ventilation elements and a control and measuring device.
  • the at least two ventilation elements are electrically driven. This allows a simple and secure power supply of the ventilation elements.
  • the ventilation elements are each formed as a rotatable about a rotation axis rotor.
  • the rotor preferably comprises at least two wing elements, and depending on the desired cooling capacity and rotational speed of the rotor, more wing elements may also be provided.
  • a rotational speed of the rotor is adjustable.
  • a change in the rotational speed in the short term is easy to bring about, whereby a cooling performance of the rotor can be easily and quickly adjusted.
  • a method for controlling a cooling arrangement in which the at least one main chamber associated secondary chambers are separated by means of shut-off of the main chamber or connected to this to compensate load changes of a steam-air mixture in the cooling arrangement feeding steam generator.
  • the inventive method advantageously allows a flexible, short-term adjustment of the cooling capacity of a cooling arrangement, which greatly simplifies a control of a cooling process.
  • an actuation of the shut-off elements to achieve setpoint values is regulated.
  • the control expediently comprises a comparison of the actual values with the predetermined desired values and can preferably be designed as a P, PI or PID control.
  • Control parameters of the control are particularly preferably selected from a group comprising the pressure of the water vapor-air mixture in the interior of the cooling arrangement, the temperature of the water vapor-air mixture in the interior of the cooling arrangement, the flow rate of the water vapor-air mixture in the interior the cooling arrangement, the pressure or the temperature or flow rate of the injected water vapor-air mixture and the temperature or the amount or the flow rate of the condensate contained in the cooling arrangement or derived from the Abkühlan angel.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an inventive
  • Fig. 2 shows a detail of a side view of the
  • Fig. 3 shows a second embodiment of a cooling arrangement according to the invention in a view from above.
  • FIG. 4 shows a lateral cross-sectional view of the exemplary embodiment according to FIG. 3.
  • the first exemplary embodiment of a cooling arrangement 1 illustrated in FIGS. 1 and 2 comprises a main chamber 2, which in the present case is designed as an elongated pipeline.
  • the main chamber 2 has at its first end 3 an inlet opening (not shown) through which a vapor or vapor-gas mixture can be introduced into the main chamber 2.
  • the main chamber 2 has a gas-tight and vapor-impermeable closure.
  • the main chamber 2 extends in the axial direction substantially horizontally, but has a slight inclination relative to a horizontal plane, so that on the walls of the Main chamber 2 precipitated condensate can flow in a predetermined by the inclination preferred direction.
  • the main chamber 2 is stepped along its axial extent. Starting from its first end 3, the main chamber 2 is composed of a total of six tubular cylinder-shaped pipe sections which each have a constant diameter over their axial extent. Respective adjacent pipe sections are interconnected by a frusto-conical step portion 5, so that starting from the first end 3 of the main chamber 2, the diameter of adjacent
  • Tube sections to the second end 4 of the main chamber 2 tapers.
  • Each of the six pipe sections of the main chamber 2 has on its side surfaces two horizontally opposed openings 6, to each of which a substantially perpendicular to the main chamber 2 extending side pipe 7 connects.
  • the hollow cylindrical side tubes 7 each have a diameter which is constant over their axial extent and a circular cross section.
  • the major axis of each side tube 7 is inclined with respect to a horizontal plane in order to promote a drainage of condensate precipitating on the side walls of the side tube 7.
  • a shut-off device (not shown) is arranged, by means of which the cross-sectional area of the lateral opening of the main chamber 2 can be changed continuously between a complete opening and a complete closure.
  • the obturator is designed as an operable by means of an electric motor flap.
  • Each of the side tubes 7 has in its side surface an elongated opening 9, which is followed by a substantially cuboid cooling region 10.
  • the side tube 7 and the cooling area 10 together form a secondary chamber 11 of the main chamber 2, so that the cooling arrangement 1 comprises a total of twelve secondary chambers 11.
  • the side tube 7 and the cooling region 10 of each auxiliary chamber 11 are in the present case by a common Housing 12 is formed, which is gas and vapor impermeable.
  • the housing 12 comprises a broad, areal-shaped bottom area 13 and a ceiling area 14 opposite the floor area 13.
  • the floor area 13 and the ceiling area 14 are arranged parallel to one another and have a relatively small distance from each other, so that the remaining side surfaces surrounding the cooling area 10 are relatively small.
  • the housing 12 has a drainage device 16, which in the present case is designed as a tubular depression.
  • the drainage device 16 serves to receive condensate, which has deposited on the side walls of the housing 12.
  • the drain device 16 is connected to a condensate line system, not shown, comprising pumps for conveying the condensate from the Abkühlan extract out.
  • each auxiliary chamber 11 is associated with a total of eighteen ventilation elements.
  • Each of the ventilation elements 17 is designed as a rotor with four wing elements. In each case three of the ventilation elements 17 are combined to form a structural unit 18. Each three belonging to a unit ventilation elements 17 are arranged in a row next to each other.
  • housing 12 to assemblies 18 allows a particularly simple installation of a cooling arrangement 1, since the respective units 18 can be provided as pre-assembled modules.
  • an evacuation device (not shown) is arranged remotely, which in the present case is designed as a vacuum pump connected in parallel to one another. By means of the evacuation device are non-condensable gases from the
  • the desired internal pressure can be specified via a control system.
  • a vapor or a vapor-gas mixture for example a water vapor-air mixture, is introduced into the interior of the cooling arrangement 1.
  • the steam introduced is distributed from the main chamber 2 into the secondary chambers 11.
  • cool outside air is directed to the bottom surface 13 of the housing 12, whereby the steam in the cooling area 10 is cooled and condensed on the inside of the tank Housing 12 precipitates. The condensate runs, due to the
  • the rotational speed of the ventilation elements 17 can be increased or decreased via a control system connected to the ventilation elements, whereby the amount of cooling air directed to the bottom surface 13 of the housing 12 is increased or decreased.
  • Secondary chamber 11 introduced amount of steam can be influenced by an actuation of the arranged in the connection area 8 obturator by means of the control system.
  • individual Secondary chambers are completely closed relative to the main chamber 2, so that the group of Ventilationseiementen associated with this secondary chamber does not need to be operated further.
  • Measuring devices (not shown) arranged with which the temperature, the pressure and the flow rate of the internal steam or steam-gas mixture and the condensate can be determined.
  • the cooling capacity of the cooling arrangement 1 is regulated by means of the control device, the measured actual values being evaluated by means of a software program and default values for the rotational speed of the ventilation elements 17 and the opening size of the lateral openings 6 of the main chamber 2 be specified.
  • a manual adjustability of the rotational speed of the ventilation elements 17 and the opening size of the lateral openings 6 is also provided.
  • the cooling arrangement 1 comprises a main chamber 2 having at its first end 3 an inlet opening through which a vapor or vapor-gas mixture can be introduced into the main chamber 2.
  • the main chamber 2 has a connection device 30 for connection to a cogeneration system.
  • the main chamber 2 is formed stepped along its axial extent and comprises presently starting from its first end 3 five hollow cylindrical pipe sections, each having a constant diameter over its axial extent exhibit. Respective adjacent pipe sections are interconnected by a step section 5, so that, starting from the first end 3 of the main chamber 2, the diameter of adjacent pipe sections tapers towards the second end 4 of the main chamber 2.
  • each of the five pipe sections of the main chamber 2 On one side surface of each of the five pipe sections of the main chamber 2 is in each case a substantially perpendicular to the main chamber 2 extending side pipe 7 is connected.
  • the hollow cylindrical side tubes 7 each have over their axial extent towards a step-shaped tapering circular cross-section, wherein the cross-sectional diameter tapers from step to step by about 15%.
  • the major axis of each side tube 7 is inclined to a horizontal plane to allow it to flow off the side walls of the side tube
  • a shut-off device (not shown) is arranged, by means of which the cross-sectional area of the lateral opening of the main chamber 2 can be changed continuously between a complete opening and a complete closure.
  • Each side tube 7 is adjoined laterally by a multiplicity of condenser-connected tube bundles 31, each with a plurality of individual tubes, wherein steam introduced into the side tube 7 or introduced steam-gas mixture can penetrate into the interior of each of the individual tubes.
  • a condenser connection is understood to mean an arrangement of the tube bundles, in which each individual tube of the tube bundle is inclined in relation to the horizontal such that the direction of flow of introduced vapor is parallel to a gravitationally induced one
  • Flow direction is liquefied condensate. Accordingly, by the condensibly connected tube bundle 31 steam or water vapor-gas mixture from the higher side tube 7 to a lower-lying end 33 headed.
  • a discharge device 16 for condensate is connected to the end region 33, on the other hand, the end region 33 has a connection to dephlegmatorily connected tube bundles 32.
  • a dephlegmatoric connection is understood to mean an arrangement of the tube bundles in which each individual tube of the tube bundle is inclined in relation to the horizontal such that the flow direction of introduced steam is opposite to a condensate-related flow direction liquefied condensate.
  • the dephlegmatorily connected tube bundles 32 have no connection to the side tube 7, but are connected via a discharge line 40 with an evacuation device 41, as shown schematically in Fig. 3.
  • the direction of flow of introduced water vapor is shown by arrows, wherein with conically connected tube bundles 31, the flow direction from the side tube 7 to the lower end portion 33 and the dephlegmatorily connected tube bundles 32 from the end portion 33 toward the side tube 7 shows.
  • Each of the stepped sections of the side tube 7 are assigned in each case at least four condenser tube bundle 31 and a dephlegmatorisch connected tube bundle 32.
  • a side tube 7 and the condenser tube bundle 31 connected thereto and the downstream connected dephlegmatic tube bundles 32 together form a secondary chamber 11 of the main body 2 of the cooling arrangement 1.
  • the secondary chambers 11 are arranged only on one side of the main chamber 2.
  • the tube bundles 31, 32 are each provided on one side only on the side tubes 7. It is understood that, as an alternative and / or cumulative, secondary chambers 11 or tube bundles 31, 32 can be provided on both sides of the main chamber 2 or the side tubes 7. As can be clearly seen in particular in FIG.
  • a group of ventilation elements 17 and a tube bundle 31, 32 form a structural unit 18, which can be provided separately for a structure of the Abkühlan extract 1.
  • the units 18 also comprise sections of the side tube 7 and have laterally in the axial direction of the side tube 7 connecting terminals for connection to other components 18 and with the main body 2.
  • a cooling arrangement according to the invention comprises a single main chamber and twelve similarly formed, connected to the single main chamber secondary chambers. It is understood that more than one main chamber may be provided depending on the desired maximum cooling capacity. It is further understood that the number of each arranged on a main chamber secondary chamber can be changed, in particular, differently shaped secondary chambers can be connected to the main chamber.
  • ventilation elements can also be arranged in other areas of the cooling arrangement, in particular in a ceiling area or a side area of the secondary chambers 11. It is further understood that in addition to or replacing the ventilation elements Other cooling elements, in particular a water cooling, evaporative cooling or electrically operated cooling elements, such as Peltier elements, can be used.
  • each secondary chamber comprises exactly one side pipe and exactly one cooling zone assigned to the side pipe. It is understood that a plurality of cooling regions can also be arranged on each side tube, in particular two cooling regions arranged symmetrically to one another on opposite side surfaces of the respective side tube. It is further understood that more than one group of ventilation elements or other cooling elements can each be assigned to a secondary chamber.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abkühlanordnung (1) zum Abkühlen eines Wasserdampf-Luft-Gemisches, umfassend einen Innenbereich zur Aufnahme des Wasserdampf-Luft-Gemisches und wenigstens eine außerhalb des Innenbereichs angeordnete Kühlvorrichtung, wobei der Innenbereich wenigstens eine Hauptkammer (2) und eine Mehrzahl von mit der Hauptkammer (2) verbundenen Nebenkammern (11) umfasst. Eine Abkühlanordnung zum Abkühlen eines Wasserdampf-Luft-Gemisches nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, die eine effiziente Kühlung des Wasserdampf-Luft-Gemisches ermöglicht und die verbesserte Steuerungseigenschaften aufweist, wird erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass die Kühlvorrichtung eine Vielzahl von Ventilationselementen (17) umfasst, wobei jeder Nebenkammer (11) jeweils wenigstens eine wenigstens zwei Ventilationselemente (17) umfassende Gruppe von Ventilationselementen (17) zugeordnet ist.

Description

Abkühlanordnung
Die Erfindung betrifft eine Abkühlanordnung zum Abkühlen eines
Wasserdampf-Luft-Gemisches nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Abkühlanordnungen zum Abkühlen eines Wasserdampf-Luft-Gemisches bekannt, welche zum Abkühlen und Kondensieren großer Mengen Wasserdampfes dienen. Solche Anordnungen finden Anwendung beispielsweise in Wärmekraftwerken, in welchen zur Stromerzeugung große Mengen Wasserdampf durch eine oder mehrere Turbinen geleitet werden, wobei eine Abkühlanordnung stromabwärts den Turbinen nachgeschaltet ist, um austretenden Wasserdampf abzukühlen, den Dampf zu kondensieren und das Kondensat in den Wasserkreislauf des Kraftwerks zurückzuführen.
DE 199 37 800 A1 beschreibt eine Anlage zur Kondensation von Wasserdampf. Die Anlage umfasst eine Hauptkammer, die als langgestreckte Rohrleitung mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist und welche an einem ersten Ende eine Eintrittsöffnung für ein Einspeisen von Wasserdampf aufweist. Die Hauptkammer verläuft im Wesentlichen horizontal und weist an ihrer Unterseite eine axial verlaufende, schlitzförmige Öffnung auf. An dieser Öffnung sind spitzdachförmig zu beiden Seiten schräg nach unten verlaufende Bündel von parallel zueinander angeordneten Rohrleitungen angeschlossen. Die Rohrleitungen sind an ihrem unteren, der Hauptkammer abgewandten Ende mit einer gemeinsamen Kondensatsammelleitung verbunden. In einer Querschnittsansicht bilden die Rohrleitungen Schenkel eines gleichschenkligen Dreiecks mit einer horizontal verlaufenden Basis, wobei die Hauptkammer an der der Basis gegenüberstehenden oberen Spitze des gleichschenkligen
Dreiecks angeordnet ist. Etwa in dem Bereich der Basis des gleichschenkligen Dreiecks sind Ventilatoren vorgesehen, die entlang der axialen Richtung der Hauptkammer in einer Reihe angeordnet sind und durch welche Luft aus einem unterhalb der Ventilatoren gelegenen Bereich vertikal nach oben in Richtung der Hauptkammer gefördert wird. Die von den Ventilatoren geförderte Luft dient der Kühlung des in der Hauptkammer und in den Rohrleitungen befindlichen Wasserdampfs, wodurch Wasserdampf in den Rohrleitungen kondensiert und in der am unteren Ende der Rohrleitungen angeordneten
Kondensatsammelleitung gesammelt wird. Nachteilig an der beschriebenen Abkühlanordnung ist, dass die Ventilatoren einen relativ großen Abstand zu den den Wasserdampf führenden Rohrleitungen aufweisen und jeweils nur die über dem kreisförmigen Durchmesser des Ventilators gelegenen Bereiche der Rohrleitungen gekühlt werden, was die Kühlung insgesamt wenig effizient macht. Darüber hinaus wird durch das Vorsehen einzelner, die gesamte Breite der Anordnung überdeckender Ventilatoren bei typischer Dimensionierung einer solchen Abkühlanlage die Verwendung sehr großer und schwerer Ventilatoren notwendig, die einen Durchmesser von mehreren Metern aufweisen. Solche Ventilatoren weisen ein hohes Trägheitsmoment auf, so dass eine Drehgeschwindigkeit der Ventilatoren nur langsam geändert werden kann, was eine Steuerung der Kühlleistung, etwa bei verändertem Eintrag von Wasserdampf in die Abkühlanlage, erschwert. Zudem ist eine erhebliche Antriebsleistung für den Antrieb der Ventilatoren notwendig, was mit einem hohen Energieverbrauch einhergeht. Weiter ist nachteilig, dass die Anlage insgesamt nur mit hohem Montageaufwand gebaut werden kann, was zu langen und teuren Bauzeiten führt. Insbesondere ist für die groß dimensionierten Ventilatoren eine schwingungs- und erschütterungsfreie Lagerung notwendig, die nur mit erheblichem Aufwand realisiert werden kann.
DE 20 2004 004 397 U1 beschreibt eine Anordnung zum Abkühlen von Wasserdampf, welche zwei Hauptkammern umfasst, welche jeweils als horizontal verlaufende, im Querschnitt kreisförmige Leitungen ausgebildet sind. Die Hauptkammern verlaufen in horizontaler Richtung zueinander beabstandet parallel zueinander. Eine gemeinsame Kondensatsammelleitung verläuft ebenfalls horizontal in einem Bereich zwischen den Hauptkammern unterhalb von diesen. Die Hauptkammern und die gemeinsame Kondensatsammelleitung sind jeweils über parallel zueinander angeordnete Bündel von Rohrleitungen miteinander verbunden, wobei die Rohrleitungen in einer Querschnittsansicht V-förmig angeordnet sind. Die Hauptkammern weisen an jeweils einem Ende eine Öffnung zum Einleiten von Wasserdampf auf. In der horizontalen Ebene zwischen den Hauptkammern sind horizontal angeordnete Ventilatoren vorgesehen, durch welche Luft aus dem Bereich der Rohrleitungen vertikal nach oben gefördert wird. Die von den Ventilatoren angesaugte Luft wird an den Rohrleitungen vorbeigeführt, wodurch diese gekühlt werden. In den Rohrleitungen kondensierendes Wasser wird in der gemeinsamen Kondensatsammelleitung gesammelt und abgeführt. Nachteilig an der beschriebenen Anordnung ist, dass die Ventilatoren einen relativ großen
Abstand zu den den Wasserdampf führenden Rohrleitungen aufweisen, was die Kühlung wenig effizient macht. Nachteilig ist weiter, dass die Anlage aufgrund der Anordnung der groß dimensionierten Ventilatoren oberhalb der Rohrleitungen nur schwierig zu montieren ist, was zu einer verlängerten Aufbauzeit führt. Eine Steuerung der Anlage wird durch die Trägheit der verwendeten großen Ventilatoren erschwert.
US 4,518,035 A1 beschreibt eine Abkühlanordnung zum Abkühlen eines Wasserdampf-Luft-Gemisches, die insbesondere zum Kondensieren von Wasserdampf stromabwärts einer Turbine eines Wärmekraftwerks einsetzbar ist. Die Abkühlanordnung umfasst einen Innenbereich zur Aufnahme des Wasserdampfes und eine Kühlvorrichtung mit einer Mehrzahl von Ventilationselementen. Der Innenbereich umfasst eine Hauptkammer, in welche der von der Turbine heranströmende Wasserdampf eingeleitet wird, und mehrere seitlich angeordnete Rohrbündel, wobei jedes Rohrbündel über
Anschlußstutzen, sogenannte Header, mit der Hauptkammer verbunden ist. Die Hauptkammer ist im wesentlichen rohrförmig und weist über die gesamte axiale Erstreckung einen konstanten Querschnittsdurchmesser auf. Die Rohrbündel umfassen jeweils mehrere Einzelrohre, die mit dem Header verbunden sind und in welche der Wasserdampf eingeleitet wird. Unterhalb jedes Rohrbündels ist jeweils genau ein relativ groß bemessenes Ventilationselement angeordnet, dass das Rohrbündel mit Kühlluft beaufschlagt, um den Wasserdampf in den Einzelrohren zu kondensieren. Um unterschiedliche Abkühlleistungen bereitzustellen, sind jeweils mehrere der Rohrbündel zu Gruppen zusammengefasst, die über separate Verbindungen zu Evakuierungsvorrichtungen und separate Kondensatsammelleitungen verfügen. Bei Bedarf können die den einzelnen Gruppen von Rohrbündeln zugeordneten Ventilationselemente ein- oder ausgeschaltet werden, um so eine Erhöhung oder Verringerung der Kühlleistung zu erreichen. Nachteilig an dieser Abkühlanordnung ist, dass die Ventilationselemente jeweils nur einen relativ kleinen, zentralen Bereich eines Rohrbündels abdecken, so dass es in den Rohrbündeln jeweils zu einer ungleichmäßigen Kühlung kommt. Nachteilig ist ferner, dass relativ große und schwere Ventilationselemente verwendet werden müssen, die eine hohe Trägheit aufweisen, wodurch eine Steuerung der Kühlleistung erschwert wird. Der Anschluß der Rohrbündel über Header führt zu einer übermäßigen Drosselung der Dampfströmung in die Rohrbündel. Zudem führt der konstante Querschnittsdurchmesser der Hauptkammer durch Kondensation des Wasserdampfs und dem damit einhergehenden Druckverlust zu einer ungleichmäßigen Druckverteilung in der Abkühlanordnung.
US 6,320,271 B1 bzw. US 6,725,621 B2 beschreibt ein modular aufgebautes Kraftwerk für den Einsatz in Wohngebieten. Das Kraftwerk umfasst zur Stromerzeugung einen mit einer Gasturbine und einer Dampfturbine verbundenen Generator, wobei stromabwärts der Dampfturbine eine modular aufgebaute Abkühlanordnung zum Abkühlen eines Wasserdampf-Gas- Gemisches vorgesehen ist. Die Abkühlanordnung umfasst Bauelemente, die jeweils zwei Ventilationselemente zum Kühlen des Wasserdampf-Gas- Gemisches mit Außenluft aufweisen. Zum inneren Aufbau der Abkühlanordnung werden keine Angaben gemacht.
DE 1 289 064 A1 beschreibt eine Abkühlanordnung für ein Wasserdampf-Gas- Gemisch zur Verwendung in Wärmekraftwerken, die einen Innenraum zur Aufnahme des Wasserdampf-Gas-Gemisches mit einer Vielzahl von Rohrbündeln aufweist. Die Rohrbündel werden von Außen mittels Ventilationselementen gekühlt und relativ zu der Horizontalen geneigt angeordnet, so dass in den Einzelrohren der Rohrbündel kondensiertes Wasser auf Grund der Schwerkraft abfließt. Einige der Rohrbündel sind dabei kondensatorisch an eine Hauptkammer der Abkühlanordnung angeschlossen, d.h. der Wasserdampf wird an einem oberen Ende der Rohrbündel in diese eingeleitet und bewegt sich parallel zu abfließendem Kondensat, während andere Rohrbündel dephlegmatorisch angeschlossen sind, d.h. der
Wasserdampf wird an einem unteren Ende der Rohrbündel in diese eingeleitet und bewegt sich entgegengesetzt zu in den Rohrbündeln abfließendem Kondensat. Die dephlegmatorisch angeschlossenen Rohrbündel weisen dabei im Vergleich zu den kondensatorisch angeschlossenen Rohrbündeln eine verringerte Kühlleistung auf, vermindern jedoch das Risiko eines Einfrierens von Kondensat in kalter Umgebung.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Abkühlanordnung zum Abkühlen eines Wasserdampf-Luft-Gemisches nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 zu schaffen, die eine effiziente Kühlung des Wasserdampf-Luft-Gemisches ermöglicht und die verbesserte Steuerungseigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Abkühlanordnung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhaft wird bei einer Abkühlanordnung, welche einen Innenbereich zur Aufnahme eines Wasserdampf-Luft-Gemisches und wenigstens eine außerhalb des Innenbereichs angeordnete Kühlvorrichtung umfasst, wobei der Innenbereich wenigstens eine Hauptkammer und eine Mehrzahl von mit der Hauptkammer verbundenen Nebenkammern umfasst, durch das Vorsehen einer Vielzahl von Ventilationselementen, wobei jeder Nebenkammer eine wenigstens zwei Ventilationselemente umfassende Gruppe von Ventilationselementen zugeordnet wird, eine sehr gute Kühlleistung in Verbindung mit einem niedrigen Energieverbrauch und vereinfachten
Steuerungsmöglichkeiten erreicht. Vorzugsweise ist jede der Nebenkammern mit der wenigstens einen Hauptkammer verbindbar, um einen Eintritt eines Wasserdampf-Luft-Gemisches in die Nebenkammer zu ermöglichen. Durch das Vorsehen einer der jeweiligen Nebenkammer zugeordneten Gruppe von Ventilationselementen kann vorteilhaft eine große, etwa einer Basisfläche der Nebenkammer entsprechende Fläche gleichmäßig mit einem Kühlfluid, insbesondere Kühlluft, beaufschlagt werden, so dass in der Nebenkammer insgesamt eine sehr gleichmäßige Kühlung erzeugt wird. Darüber hinaus können vorteilhaft Ventilationselemente mit einem relativ kleinen Durchmesser verwendet werden, wodurch eine Drehgeschwindigkeit der Ventilationselemente rasch und unkompliziert angepasst werden kann, was vorteilhaft eine einfache und schnelle Steuerung ermöglicht. Weiter wird durch die Verwendung einer Vielzahl von relativ kleinen Ventilationselementen im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten großen Ventilatoren eine deutliche Absenkung des Energieverbrauchs möglich. Ebenso kann die gesamte Abkühlanordnung durch die verbesserte Kühleffizienz räumlich kleiner gestaltet werden. Die Verwendung einer Vielzahl von Ventilationselementen führt darüber hinaus zu einer verbesserten Ausfallsicherheit der
Abkühlanordnung, da jedes Ventilationselement an sich nur einen kleinen Teil der Gesamtkühlleistung beiträgt.
Vorzugsweise umfasst die Nebenkammer ein gestuftes Seitenrohr, das zweckmäßig mit der Hauptkammer verbunden ist. Über das Seitenrohr können auch große Mengen Wasserdampf-Luft-Gemisch aus der Hauptkammer in die Nebenkammer eingeleitet werden, ohne dass es zu einer übermäßigen Drosselung durch einen die Nebenkammer mit der Hauptkammer verbindenden Header kommt. Vorzugsweise verjüngt sich ein Querschnittsdurchmesser des Seitenrohrs in einer axialen Richtung des Seitenrohrs, wodurch ungewüschte Druckschwankungen durch Kondensation des Wasserdampfs vermieden werden. Besonders bevorzugt weist das Seitenrohr eine Hauptachse auf, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Hauptachse der Hauptkammer ausgerichtet ist. Dies führt zu einer zweckmäßigen, platzsparenden Anordnung des Seitenrohrs und der Nebenkammer.
Zweckmäßig sind die Nebenkammern jeweils von einem Gehäuse mit einem Bodenbereich umschlossen. Vorzugsweise ist das Gehäuse aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet, so dass die Wärme des in der Nebenkammer befindlichen Wasserdampf-Luft-Gemisches leicht zu einer den Ventilationselementen zugeordneten Oberfläche des Gehäuses transportiert werden kann. Vorzugsweise ist das Gehäuse dabei möglichst dünnwandig ausgebildet, wobei jedoch eine gas- und dampfundurchlässige Umfüllung der Nebenkammer durch das Gehäuse sichergestellt bleibt. Vorteilhaft können an der Oberfläche des Gehäuses Kühlrippen vorgesehen sein, um eine verbesserte Kühlung zu erzielen. Vorzugsweise ist die Form des Gehäuses so gewählt, dass die von den Ventilationselementen auf das Gehäuse gelenkte Kühlluft das Gehäuse insgesamt umgreift und eine möglichst große Fläche des Gehäuses überstreicht. Zweckmäßig umschreibt die Außenfläche des Gehäuses dabei durchgehende Öffnungen, durch welche Kühlluft hindurchtreten kann, wobei jedoch ein von dem Gehäuse umschlossener Innenbereich der Nebenkammer gas- und dampfundurchlässig abgeschlossen ist.
Zweckmäßig umfasst die Nebenkammer wenigstens ein Rohrbündel zur Aufnahme des Wasserdampf-Luft-Gemisches, wobei bevorzugt jede Nebenkammer eine Mehrzahl von Rohrbündeln umfasst. Die Rohrbündel, die zweckmäßig ein Teil des Gehäuses sind, weisen eine Mehrzahl von
Einzelrohren auf, die zueinander beabstandet und vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet sind. Dadurch kann von den Ventilationselementen bereitgestelltes Kühlfluid, insbesondere Kühlluft, einfach mit den Außenflächen der Einzelrohre in Kontakt gelangen. Vorteilhaft ergibt sich dabei ein besonders großes Verhältnis von mit Kühlfluid beaufschlagter Außenfläche zu dem Volumen des mit zu kühlendem Wasserdampf-Luft-Gemisch gefüllten Innenraums, woraus eine effiziente Kühlung resultiert.
Zweckmäßig ist jedem Rohrbündel wenigstens eine Gruppe von Ventilationselementen zugeordnet. Hierdurch die Kühlung des Rohrbündels weiter verbessert, da so ein hoher Anteil des von dem Rohrbündel überdeckten Bodenbereichs von der Gruppe von Ventilationselementen überdeckbar ist. Vorzugsweise ist die Druckseite der Ventilationselemente, an der von den Ventilationselementen angesaugte Umgebungsluft austritt, den Rohrbündeln zugekehrt. Es versteht sich, dass Ventilationselemente sowohl bodenseitig als auch oberseitig an den Nebenkammern angeordnet sein können.
In einer bevorzugten Konfiguration weist die Nebenkammer wenigstens ein kondensatorisch angeschlossenes Rohrbündel und wenigstens ein dephlegmatorisch angeschlossenes Rohrbündel auf. Zweckmäßig ist die Anordnung dabei so gewählt, dass das dephlegmatorisch angeschlossene Rohrbündel stromabwärts zu dem kondensatorisch angeschlossenen Rohrbündel liegt. Hierdurch wird eine Verweildauer des Wasserdampf-Luft- Gemisches in einem gekühlten Bereich vorteilhaft erhöht, da das Gemisch zunächst durch das kondensatorisch angeschlossene Rohrbündel und anschließend durch das dephlegmatorisch angeschlossene Rohrbündel hindurchgeleitet wird, was zu einer verbesserten Kondensation des Dampfes führt. Bevorzugt übersteigt in einer Nebenkammer die Anzahl der kondensatorisch angeschlossenen Rohrbündel die Anzahl der dephlegmatorisch angeschlossenen Rohrbündel. Insbesondere, wenn jedem der Rohrbündel jeweils separate Gruppen von Ventilationselementen zugeordnet sind, kann durch geeignete Ansteuerung ein rein kondensatorischer oder rein dephlegmatorischer Betrieb der Abkühlanordnung besonders einfach dadurch erreicht werden, dass jeweils nur die den kondensatorisch angeschlossenen Rohrbündeln oder den dephlegmatorisch angeschlossenen Rohrbündeln zugeordneten Ventilationselemente betrieben werden und somit eine Kühlleistung bereitstellen. Die jeweils anderen Ventilationselemente sind in einem solchen rein kondensatorischen oder rein dephlegmatorischen Betrieb ausgeschaltet. Es versteht sich, dass ebenso jeweils unterschiedliche Kühlleistungen der Ventilationselemente eingestellt werden können, ohne dass Ventilationselemente vollständig abgeschaltet werden. Dies kann beispielsweise durch unterschiedlich eingestellte Drehzahlen der Ventilationselemente erreicht werden.
Vorzugsweise sind die Rohrbündel so angeordnet, dass die axiale Erstreckung der Einzelrohre wenigstens eine zu einer axialen Erstreckung der Hauptkammer parallele Komponente aufweist. Bei im Wesentlichen horizontaler Ausrichtungung der Hauptkammer kann daher vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Einzelrohre der Rohrbündel jeweils innerhalb einer vertikal verlaufenden Ebene angeordnet sind, zu der die Hauptachse der Hauptkammer parallel verläuft. Zweckmäßig sind die Rohrbündel dabei in einem Winkel kleiner 45 Grad gegen die Horizontale geneigt, so dass eine horizontal verlaufende Komponente der axialen Erstreckung jedes Einzelrohrs größer ist als eine vertikal verlaufende Komponente. Aus dieser Anordnung resultiert ein besonders platzsparender Aufbau der Abkühlanordnung.
Vorzugsweise ist die Gruppe von Ventilationselementen in einem dem Bodenbereich des Gehäuses benachbarten Bereich angeordnet. Hierdurch wird vorteilhaft sichergestellt, dass die Ventilationselemente nur einen geringen Abstand zu der zu kühlenden Bodenfläche der Nebenkammer aufweisen, wodurch eine besonders effiziente Kühlung erreicht wird. Vorzugsweise weist die Nebenkammer in einer senkrecht zu der Bodenfläche verlaufenden Richtung nur eine geringe Breite auf. Hierdurch wird eine effiziente Kühlung des in der Kammer befindlichen Wasserdampf-Luft-Gemisches weiter sichergestellt.
Zweckmäßig ist der Bodenbereich des Gehäuses gegenüber einer horizontalen Ebene in einem Neigungswinkel geneigt. Hierdurch wird vorteilhaft ein Abfließen von in der Nebenkammer kondensiertem Wasser ermöglicht. Vorzugsweise ist auch die Gruppe von Ventilationselementen in einem den Neigungswinkel des Bodenbereichs entsprechenden Winkel gegenüber einer horizontalen Ebene geneigt. In dieser besonders zweckmäßigen Anordnung sind die Ventilationselemente parallel zu dem Bodenbereich der jeweiligen Nebenkammer ausgerichtet, was eine gleichmäßige Kühlung der Bodenfläche bewirkt.
Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel des Bodenbereichs mehr als 1°, wobei besonders bevorzugt der Neigungswinkel des Bodenbereichs mehr als 15° beträgt. Hierdurch wird ein sicheres Abfließen von in der Nebenkammer gebildeten Kondensat sichergestellt.
Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel des Bodenbereichs weniger als 75°, wobei besonders bevorzugt der Neigungswinkel des Bodenbereichs weniger als 50° beträgt. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Abkühlanordnung insgesamt auch bei großer Dimensionierung des Bodenbereichs nur eine relativ geringe Bauhöhe aufweist. Insbesondere, wenn mehrere Nebenkammern zueinander benachbart angeordnet sind, wird hierdurch weiter vorteilhaft erreicht, dass eine ausreichend große Menge von Kühlluft durch die Gruppe von Ventilationselementen angesaugt werden kann.
Besonders bevorzugt liegt der Neigungswinkel der Bodenfläche in einem Bereich zwischen 25° und 35°.
Vorzugsweise ist jeder der Nebenkammem eine Abflusseinrichtung für ein Kondensat zugeordnet. Zweckmäßig ist die Abflusseinrichtung dabei in einem vertieften Bereich der Nebenkammer angeordnet. Vorzugsweise ist die Abflusseinrichtung in Form einer Abflussleitung ausgebildet, welche, insbesondere wenn mehrere Nebenkammern vorgesehen sind, vorteilhaft als eine gemeinsame Abflusseinrichtung ausgebildet ist. Hierdurch wird ermöglicht, dass sich in der Abkühlanordnung abscheidendes Kondensat einem gemeinsamen Sammelbehältnis zugeführt werden kann, in welchem das Kondensat weiter aufbereitet und einer weiteren Verwendung zugeführt werden kann. Insbesondere, wenn die Abkühlanordnung in einem Wärmekraftwerk zur Kondensation von Wasserdampf verwendet wird, kann es vorgesehen sein, dass das in der Abflusseinrichtung gesammelte kondensierte Wasser zunächst einer Vorrichtung zur Ausscheidung von in dem Kondensat verbliebenem Sauerstoff zugeführt wird, bevor das derart aufbereitete Wasser wieder einem Wasserkreislauf des Wärmekraftwerks zugeführt wird.
Vorzugsweise umfasst die Gruppe von Ventilationselementen wenigstens ein Bauelement, wobei in jedem Bauelement wenigstens zwei Ventilationselemente fest angeordnet sind. Die Anordnung der Ventilationselemente in Bauelementen ermöglicht es vorteilhaft, die gesamte Abkühlanordnung modular aufzubauen, was eine vereinfachte Montage der Abkühlanordnung ermöglicht. Besonders bevorzugt umfasst dabei ein Bauelement wenigstens drei in einer Reihe angeordnete Ventilationselemente. Vorteilhaft sind die Bauelemente jeweils so ausgestaltet, dass sie an einem Montageort für die Abkühlanordnung vollständig vorgefertigt und mit notwendigen Anschlusselementen sowohl für ein Einleiten des Wasserdampf-Luft- Gemisches als auch für ein Anschließen der Ventilationselemente an eine elektrische Energieversorgung und an eine Steuerungsvorrichtung angeliefert werden können. Der modulare Aufbau der Abkühlanordnung ermöglicht weiterhin vorteilhaft, die Anlage zu einem späteren Zeitpunkt auf einfache Weise zu erweitern, falls eine größere Kühlleistung benötigt wird.
Zweckmäßig ist dem Innenbereich wenigstens ein Zuleitungselement für ein Einleiten des Wasserdampf-Luft-Gemisches in den Innenbereich zugeordnet. Bei dem Zuleitungselement kann es sich insbesondere um eine Rohrverbindung zu einem Dampferzeuger handeln. Insbesondere, wenn sehr große Mengen eines Wasserdampf-Luft-Gemisches abgekühlt werden sollen, kann die Abkühlanordnung mehrere Hauptkammern umfassen. In diesem Fall ist zweckmäßig jede Hauptkammer mit einem getrennten Zuleitungselement verbunden, welches besonders bevorzugt auch eine Sperrvorrichtung umfasst. Hierdurch können, falls eine Verringerung der Kühlleistung notwendig ist, einzelne Hauptkammern von einer Versorgung mit Wasserdampf abgetrennt werden.
Vorzugsweise ist dem Innenbereich der Abkühlanordnung wenigstens eine Evakuierungseinrichtung zuordenbar. Die Evakuierungseinrichtung dient einem Abführen von nicht-kondensierbaren Gasen und eventuell verbliebenem Dampf aus der Abkühlanordnung und ermöglicht vorteilhaft, einen gegenüber dem normalen Atmosphärendruck erniedrigten Druck innerhalb der Abkühlanordnung aufrecht zu erhalten. Besonders bevorzugt wird durch die Evakuierungseinrichtung ein Druck in der Abkühianordnung aufrecht erhalten, der zwischen 10 mbar und 500 mbar beträgt.
Vorzugsweise ist den Nebenkammern jeweils ein Absperrorgan zugeordnet. Das Absperrorgan, bei dem es sich vorzugsweise um eine Verschlussklappe oder ein Ventil handeln kann, ermöglicht es vorteilhaft, die in die Nebenkammer eintretende Menge von Wasserdampf gezielt zu begrenzen. Insbesondere, wenn das Absperrorgan mit einer Steuerungsvorrichtung verbunden ist, kann hierdurch automatisiert eine Kühlleistung der Abkühlanordnung dadurch eingestellt werden, dass je nach Bedarf Nebenkammern gegenüber der
Hauptkammer abgesperrt oder geöffnet werden, bzw. dadurch, dass in den jeweils geöffneten Nebenkammern eine Eintrittsmenge von Wasserdampf reduziert oder erhöht wird.
Bevorzugt umfasst die Kühlvorrichtung weitere Kühlelemente, welche insbesondere vorzugsweise ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend Flüssigkeitskühlung, Verdampfungskühlung, Wärmekonvektion und chemische Kühlung. Hierdurch wird eine gute Kühlleistung und Ausfallsicherheit sichergestellt.
Eine erfindungsgemäße Baueinheit zur Verwendung in einer Abkühlanordnung umfasst wenigstens zwei Ventilationselemente. Durch die feste Zuordnung mehrerer Ventilationselemente zu einer Baueinheit ist es möglich, eine neuartige, modular aufgebaute Abkühlanordnung zu schaffen, die jederzeit einfach, preisgünstig und mit nur geringem Montageaufwand erweitert werden kann. Besonders bevorzugt umfasst eine Baueinheit zur Verwendung in einer Abkühlanordnung weiter ein Gehäuse, welches einen Nebenkammerbereich umschließt, sowie eine Abflusseinrichtung für ein Kondensat und Anschlußvorrichtungen für eine Energieversorgung der Ventilationselemente und eine Steuerungs- und Meßvorrichtung. Vorzugsweise sind die wenigstens zwei Ventilationselemente elektrisch antreibbar. Dies ermöglicht eine einfache und sichere Energieversorgung der Ventilationselemente.
Vorzugsweise sind die Ventilationselemente jeweils als um eine Drehachse drehbarer Rotor ausgebildet. Der Rotor umfasst dabei vorzugsweise wenigstens zwei Flügelelemente, wobei in Abhängigkeit von der gewünschten Kühlleistung und Drehgeschwindigkeit des Rotors auch mehr Flügelelemente vorgesehen sein können.
Besonders bevorzugt ist eine Drehgeschwindigkeit des Rotors einstellbar. Insbesondere durch die Verwendung von Rotoren mit relativ kleinem Durchmesser ist eine Änderung der Drehgeschwindigkeit kurzfristig problemlos herbeizuführen, wodurch eine Kühlleistung des Rotors einfach und schnell angepasst werden kann.
Vorteilhaft wird ein Verfahren zur Steuerung einer Abkühlanordnung geschaffen, bei dem mit der wenigstens einen Hauptkammer verbundene Nebenkammern mittels Absperrorganen von der Hauptkammer getrennt oder zu dieser hinzugeschaltet werden, um Lastwechsel eines ein Wasserdampf- Luft-Gemisch in die Abkühlanordnung einspeisenden Dampferzeugers zu kompensieren. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dabei vorteilhaft eine flexible, kurzfristige Anpassung der Kühlleistung einer Abkühlanordnung, was eine Steuerung eines Abkühlvorgangs stark vereinfacht.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren ausgehend von gemessenen Ist-Werten eines oder mehrerer Parameter der Abkühlanordnung oder des Dampferzeugers eine Betätigung der Absperrorgane zur Erreichung von Sollwerten geregelt. Die Regelung umfasst dabei zweckmäßig einen Vergleich der Ist-Werte mit den vorgegebenen Soll-Werten und kann vorzugsweise als P-, PI- oder PID-Regelung ausgebildet sein. Besonders bevorzugt sind Regelungsparameter der Regelung ausgewählt aus einer Gruppe umfassend den Druck des Wasserdampf-Luft-Gemisches in dem Innenbereich der Abkühlanordnung, die Temperatur des Wasserdampf-Luft- Gemisches in dem Innenbereich der Abkühlanordnung, die Strömungsgeschwindigkeit des Wasserdampf-Luft-Gemisches in dem Innenbereich der Abkühlanordnung, den Druck oder die Temperatur oder Strömungsgeschwindigkeit des eingespeisten Wasserdampf-Luft-Gemisches und die Temperatur oder die Menge oder die Strömungsgeschwindigkeit des in der Abkühlanordnung enthaltenen oder aus der Abkühlanordnung abgeleiteten Kondensats.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Abkühlanordnung in einer Ansicht von unten. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht des
Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abkühlanordnung in einer Ansicht von oben.
Fig. 4 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3.
Das in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer Abkühlanordnung 1 umfasst eine Hauptkammer 2, die vorliegend als eine langgestreckte Rohrleitung ausgebildet ist. Die Hauptkammer 2 weist an ihrem ersten Ende 3 eine Einlassöffnung (nicht dargestellt) auf, durch welche ein Dampf- oder Dampf-Gas-Gemisch in die Hauptkammer 2 eingeleitet werden kann. An ihrem zweiten Ende 4 weist die Hauptkammer 2 einen gas- und dampfundurchlässigen Verschluss auf. Die Hauptkammer 2 erstreckt sich in axialer Richtung im Wesentlichen horizontal, weist jedoch eine geringe Neigung gegenüber einer horizontalen Ebene auf, so dass an den Wänden der Hauptkammer 2 niedergeschlagenes Kondensat in eine durch die Neigung vorgegebene Vorzugsrichtung abfließen kann.
Die Hauptkammer 2 ist entlang ihrer axialen Erstreckung gestuft ausgebildet. Ausgehend von ihrem ersten Ende 3 setzt sich die Hauptkammer 2 aus insgesamt sechs hohlzylinderförmigen Rohrabschnitten zusammen, die jeweils über Ihre axiale Erstreckung einen konstanten Durchmesser aufweisen. Jeweils benachbarte Rohrabschnitte sind durch einen kegelstumpfartigen Stufenabschnitt 5 miteinander verbunden, so dass sich ausgehend von dem ersten Ende 3 der Hauptkammer 2 der Durchmesser benachbarter
Rohrabschnitte zu dem zweiten Ende 4 der Hauptkammer 2 hin verjüngt.
Jeder der sechs Rohrabschnitte der Hauptkammer 2 weist an seinen Seitenflächen zwei sich horizontal gegenüberliegende Öffnungen 6 auf, an die sich jeweils ein sich im Wesentlichen rechtwinklig zu der Hauptkammer 2 erstreckendes Seitenrohr 7 anschließt. Die hohlzylinderförmigen Seitenrohre 7 weisen jeweils einen über ihre axiale Erstreckung hin konstanten Durchmesser und einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Hauptachse jedes Seitenrohrs 7 ist gegenüber einer horizontalen Ebene geneigt, um ein Abfließen von sich an den Seitenwänden des Seitenrohrs 7 niederschlagendem Kondensats zu begünstigen. In einem Anschlussbereich 8 des Seitenrohrs 7 an der Haupkammer 2 ist ein Absperrorgan (nicht dargestellt) angeordnet, mittels dessen die Querschnittsfläche der seitlichen Öffnung der Hauptkammer 2 zwischen einer vollständigen Öffnung und einem vollständigen Verschluss kontinuierlich verändert werden kann. Vorliegend ist das Absperrorgan an als eine mittels eines Elektromotors betätigbare Klappe ausgebildet.
Jedes der Seitenrohre 7 weist in seiner Seitenfläche eine langgezogene Öffnung 9 auf, an die sich ein im Wesentlichen quaderförmiger Kühlbereich 10 anschließt. Das Seitenrohr 7 und der Kühlbereich 10 bilden gemeinsam eine Nebenkammer 11 der Hauptkammer 2, so dass die Kühlanordnung 1 insgesamt zwölf Nebenkammern 11 umfasst. Das Seitenrohr 7 und der Kühlbereich 10 jeder Nebenkammer 11 sind vorliegend durch ein gemeinsames Gehäuse 12 ausgebildet, das gas- und dampfundurchlässig ist. Das Gehäuse 12 umfasst einen breiten, flächig ausgebildeten Bodenbereich 13 und einen dem Bodenbereich 13 gegenüberliegenden Deckenbereich 14. Der Bodenbereich 13 und der Deckenbereich 14 sind parallel zueinander angeordnet und weisen einen relativ geringen Abstand zueinander auf, so dass die übrigen, den Kühlbereich 10 umgebenden Seitenflächen relativ klein ausgebildet sind. Durch das Vorsehen eines relativ flachen Kühlbereichs 10 oberhalb des Bodenbereichs 13 wird eine gute Wärmeübertragung von einem in dem Kühlbereich 10 befindlichen Gas oder Dampf auf den Bodenbereich 13 erreicht.
Der Bodenbereich 13 des Gehäuses 12 weist gegenüber einer horizontalen Ebene einen Neigungswinkel α auf, der vorliegend α = 30° beträgt. Durch den Neigungswinkel α wird eine Vorzugsrichtung für ein Abfließen von Kondensat vorgegeben. An seiner tiefsten Stelle 15 weist das Gehäuse 12 eine Abflusseinrichtung 16 auf, die vorliegend als eine rohrartige Vertiefung ausgebildet ist. Die Abflusseinrichtung 16 dient zur Aufnahme von Kondensat, welches sich auf den Seitenwänden des Gehäuses 12 niedergeschlagen hat. Die Abflusseinrichtung 16 ist mit einem nicht dargestellten Kondensatleitungssystem verbunden, das Pumpen für eine Förderung des Kondensats aus der Abkühlanordnung heraus umfasst.
Unterhalb des Bodenbereichs 13 des Gehäuses 12 ist eine Gruppe von Ventilationselementen 17 angeordnet, wobei vorliegend jeder Nebenkammer 11 insgesamt achtzehn Ventilationselemente zugeordnet sind. Jedes der Ventilationselemente 17 ist als Rotor mit vier Flügelelementen ausgebildet. Jeweils drei der Ventilationselemente 17 sind zu einer Baueinheit 18 zusammengefasst. Die jeweils drei zu einer Baueinheit gehörenden Ventilationselemente 17 sind in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Die Zusammenfassung der Ventilatoren 17 und der jeweiligen Abschnitte des
Gehäuses 12 zu Baueinheiten 18 ermöglicht eine besonders einfache Montage einer Kühlanordnung 1 , da die jeweiligen Baueinheiten 18 als vorkonfektionierte Module bereitgestellt werden können. In einem Bereich nahe des zweiten Endes 4 der Hauptkammer 2 ist ferne eine eine Evakuierungseinrichtung (nicht dargestellt) angeordnet, die vorliegend als zueinander parallel geschaltete Vakuumpumpen ausgebildet ist. Mittels der Evakuierungseinrichtung werden nicht-kondensierbare Gase aus dem
Innenbereich der Hauptkammer 2 und den Nebenkammem 11 abgeleitet und in dem Innenbereich insgesamt ein gegenüber dem normalen Atmosphärendruck niedrigerer Druck aufrechterhalten. Der gewünschte Innendruck kann dabei über ein Steuerungssystem vorgegeben werden.
Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
In einem Einlassbereich nahe des ersten Endes 3 wird ein Dampf oder ein Dampf-Gas-Gemisch, beispielsweise ein Wasserdampf-Luft-Gemisch, in den Innenbereich der Abkühlanordnung 1 eingeleitet. Der eingeleitete Dampf verteilt sich ausgehend von der Hauptkammer 2 in die Nebenkammern 11. Durch eine Betätigung der Ventilationselemente 17 wird kühle Außenluft auf die Bodenfläche 13 des Gehäuses 12 geleitet, wodurch der Dampf in dem Abkühlbereich 10 abgekühlt wird und sich als Kondensat auf der Innenseite des Gehäuses 12 niederschlägt. Das Kondensat läuft, bedingt durch den
Neigungswinkel α der Bodenfläche 13, zu der tiefsten Stelle 15 des Gehäuses 12 und gelangt dort in die Abflusseinrichtung 16. Von dort aus wird das Kondensat über ein nicht dargestelltes Kondensatleitungssystem in einen ebenfalls nicht dargestellten Kondensat-Sammelbehälter abgeleitet.
Um die Kühlleistung der Abkühlanordnung 1 gezielt zu beeinflussen, kann über ein mit den Ventilationselementen verbundenes Steuerungssystem die Rotationsgeschwindigkeit der Ventilationselemente 17 erhöht oder erniedrigt werden, wodurch die auf die Bodenfläche 13 des Gehäuses 12 geleitete Kühlluftmenge erhöht oder erniedrigt wird. Weiter kann die in eine
Nebenkammer 11 eingeleitete Dampfmenge durch eine Betätigung des in dem Anschlussbereich 8 angeordneten Absperrorgans mittels des Steuerungssystems beeinflusst werden. Insbesondere können einzelne Nebenkammern vollständig gegenüber der Hauptkammer 2 verschlossen werden, so dass auch die dieser Nebenkammer zugeordnete Gruppe von Ventilationseiementen nicht weiter betätigt werden muss.
Vorliegend sind an verschiedenen Stellen des Innenbereichs
Messvorrichtungen (nicht dargestellt) angeordnet, mit welchen die Temperatur, der Druck und die Strömungsgeschwindigkeit des im Innenbereich befindlichen Dampfes oder Dampf-Gas-Gemisches und des Kondensats bestimmt werden können. In Abhängigkeit von den gemessenen Istwerten und vorgegebenen Sollwerten erfolgt eine Regelung der Kühlleistung der Abkühlanordnung 1 mittels der Steuerungsvorrichtung, wobei die gemessenen Istwerte mittels eines Software-Programms ausgewertet werden und Vorgabewerte für die Drehgeschwindigkeit der Ventilationselemente 17 und die Öffnungsgröße der seitlichen Öffnungen 6 der Haupkammer 2 vorgegeben werden. Neben der softwaregestützten Regelung der Kühlleistungen ist darüber hinaus eine manuelle Einstellbarkeit der Rotationsgeschwindigkeit der Ventilationselemente 17 und der Öffnungsgröße der seitlichen Öffnungen 6 vorgesehen.
Nachfolgend wird das in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungs- beispiel einer Abkühlanordnung 1 näher erläutert. Im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel funktional vergleichbare Elemente haben dabei identische Bezugszeichen erhalten. Nachstehend werden insbesondere Unterschiede des zweiten Ausführungsbeispiels im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Abkühlanordnung 1 umfasst eine Hauptkammer 2, die an ihrem ersten Ende 3 eine Einlassöffnung aufweist, durch welche ein Dampf- oder Dampf- Gas-Gemisch in die Hauptkammer 2 eingeleitet werden kann. An ihrem zweiten Ende 4 weist die Hauptkammer 2 eine Anschlußvorrichtung 30 zur Verbindung mit einem Kraft-Wärme-Kopplungssystem auf. Die Hauptkammer 2 ist entlang ihrer axialen Erstreckung gestuft ausgebildet und umfasst vorliegend ausgehend von ihrem ersten Ende 3 fünf hohlzylinderförmige Rohrabschnitte, die jeweils über Ihre axiale Erstreckung einen konstanten Durchmesser aufweisen. Jeweils benachbarte Rohrabschnitte sind durch einen Stufenabschnitt 5 miteinander verbunden, so dass sich ausgehend von dem ersten Ende 3 der Hauptkammer 2 der Durchmesser benachbarter Rohrabschnitte zu dem zweiten Ende 4 der Hauptkammer 2 hin verjüngt.
An einer Seitenfläche jedes der fünf Rohrabschnitte der Hauptkammer 2 ist jeweils ein sich im Wesentlichen rechtwinklig zu der Hauptkammer 2 erstreckendes Seitenrohr 7 angeschlossen. In der Darstellung in Fig. 3 sind nur zwei der insgesamt fünf Seitenrohre 7 dargestellt, die Position der übrigen Seitenrohre 7 ist jeweils nur durch eine strichpunktierte Linie angedeutet. Die hohlzylinderförmigen Seitenrohre 7 weisen jeweils über ihre axiale Erstreckung hin einen sich stufenförmig verjüngenden kreisförmigen Querschnitt auf, wobei sich der Querschnittsdurchmesser jeweils von Stufe zu Stufe um etwa 15 % verjüngt. Die Hauptachse jedes Seitenrohrs 7 ist gegenüber einer horizontalen Ebene geneigt, um ein Abfließen von sich an den Seitenwänden des
Seitenrohrs 7 niederschlagendem Kondensats zu begünstigen. In einem Anschlussbereich 8 des Seitenrohrs 7 an der Haupkammer 2 ist ein Absperrorgan (nicht dargestellt) angeordnet, mittels dessen die Querschnittsfläche der seitlichen Öffnung der Hauptkammer 2 zwischen einer vollständigen Öffnung und einem vollständigen Verschluss kontinuierlich verändert werden kann.
An jedes Seitenrohr 7 schliesst sich seitlich eine Mehrzahl von kondensatorisch angeschlossenen Rohrbündeln 31 mit jeweils einer Vielzahl von Einzelrohren an, wobei in das Seitenrohr 7 eingeleiteter Wasserdampf oder eingeleitetes Wasserdampf-Gas-Gemisch in das Innere jedes der Einzelrohre eindringen kann. Unter einem kondensatorischen Anschluss wird vorliegend eine Anordnung der Rohrbündel verstanden, in welcher jedes Einzelrohr des Rohrbündels so gegen die Horizontale geneigt ist, dass die Strömungsrichtung eingeleiteten Dampfes parallel zu einer gravitationsbedingten
Strömungsrichtung verflüssigten Kondensats ist. Entsprechend wird durch die kondensatorisch angeschlossenen Rohrbündel 31 Wasserdampf oder Wasserdampf-Gas-Gemisch von dem höher gelegenen Seitenrohr 7 zu einem tiefer gelegenen Endbereich 33 geleitet. An den Endbereich 33 ist einerseits eine Abflusseinrichtung 16 für Kondensat angeschlossen, andererseits weist der Endbereich 33 eine Verbindung zu dephlegmatorisch angeschlossenen Rohrbündeln 32 auf. Unter einem dephlegmatorischen Anschluss wird vorliegend eine Anordnung der Rohrbündel verstanden, in welcher jedes Einzelrohr des Rohrbündels so gegen die Horizontale geneigt ist, dass die Strömungsrichtung eingeleiteten Dampfes entgegengesetzt zu einer gravitationsbedingten Strömungsrichtung verflüssigten Kondensats ist. Entsprechend wird durch die dephlegmatorisch angeschlossenen Rohrbündel 32 Wasserdampf oder Wasserdampf-Gas-Gemisch von dem tief gelegenen Endbereich 33 in Richtung des höher gelegenen Seitenrohr 7 geleitet. Die dephlegmatorisch angeschlossenen Rohrbündel 32 weisen jedoch keine Verbindung zu dem Seitenrohr 7 auf, sondern sind über eine Ableitung 40 mit einer Evakuierungsvorrichtung 41 verbunden, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt ist. In der Darstellung in Fig. 3 ist die Strömungsrichtung eingeleiteten Wasserdampfs durch Pfeile dargestellt, wobei bei kondensatorisch angeschlossenen Rohrbündeln 31 die Strömungsrichtung von dem Seitenrohr 7 hin zu dem tiefer gelegenen Endbereich 33 und bei den dephlegmatorisch angeschlossenen Rohrbündeln 32 von dem Endbereich 33 hin zu dem Seitenrohr 7 zeigt. Jedem der gestuften Abschnitte des Seitenrohrs 7 sind dabei jeweils wenigstens vier kondensatorisch angeschlossene Rohrbündel 31 und ein dephlegmatorisch angeschlossenes Rohrbündel 32 zugeordnet. Jeweils ein Seitenrohr 7 sowie die daran angeschlossenen kondensatorischen Rohrbündel 31 und die stromabwärts angeschlossenen dephlegmatorischen Rohrbündel 32 bilden gemeinsam eine Nebenkammer 11 des Hauptkörpers 2 der Abkühlanordnung 1 aus. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Nebenkammern 11 nur einseitig an der Hauptkammer 2 angeordnet. Ebenso sind die Rohrbündel 31 , 32 jeweils nur einseitig an den Seitenrohren 7 vorgesehen. Es versteht sich, dass alternativ und/oder kumulativ Nebenkammern 11 bzw. Rohrbündel 31 , 32 beidseitig der Hauptkammer 2 bzw. der Seitenrohre 7 vorgesehen sein können. Wie insbesondere in Fig. 4 gut zu erkennen ist, ist jeweils unter jedem der Rohrbündel 31 , 32 eine Gruppe von drei Ventilationselementen 17 angeordnet, welche Umgebungsluft durch die zwischen den Einzelrohren der Rohrbündel 31 , 32 vorgesehenen Zwischenräume leiten. Jeweils eine Gruppe von Ventilationselementen 17 und ein Rohrbündel 31 , 32 bilden dabei eine Baueinheit 18, die für einen Aufbau der Abkühlanordnung 1 separat bereitgestellt werden kann. Die Baueinheiten 18 umfassen dabei auch jeweils Abschnitte des Seitenrohrs 7 und weisen seitlich in axialer Richtung des Seitenrohrs 7 Verbindungsanschlüsse zur Verbindung mit weiteren Bauelementen 18 bzw. mit dem Hauptkörper 2 auf. Vorzugsweise sind
Abmessungen der Baueinheiten 18 so gewählt, dass diese jeweils mittels eines üblichen Lastkraftwagens transportiert werden können, so dass teure Spezialtransporte für den Aufbau der Abkühlanordnung 1 unnötig sind.
Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf ein erstes Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem eine erfindungsgemäße Abkühlanordnung eine einzelne Hauptkammer und zwölf jeweils gleichartig ausgebildete, an die einzelne Hauptkammer angeschlossene Nebenkammern aufweist. Es versteht sich, dass in Abhängigkeit von der gewünschten maximalen Kühlleistung mehr als eine Hauptkammer vorgesehen werden kann. Es versteht sich weiter, dass die Anzahl der jeweils an eine Hauptkammer angeordneten Nebenkammer verändert werden kann, wobei insbesondere auch unterschiedlich ausgebildete Nebenkammern an die Hauptkammer angeschlossen werden können.
Es versteht sich ferner, dass die Anzahl der in einem Bauelement angeordneten Ventilationselemente oder der den jeweiligen Nebenkammern zugeordneten Ventilationselemente verändert werden kann.
Weiter versteht es sich, dass Ventilationselemente auch in anderen Bereichen der Abkühlanordnung, insbesondere in einem Deckenbereich oder einem Seitenbereich der Nebenkammern 11 angeordnet werden können. Es versteht sich weiter, dass zusätzlich zu den Ventilationselementen oder diese ersetzend auch andere Kühlelemente, insbesondere eine Wasserkühlung, eine Verdunstungskühlung oder elektrisch betriebene Kühlelemente, etwa Peltier- Elemente, verwendet werden können.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abkühlanordnung umfasst jede Nebenkammer genau ein Seitenrohr und genau einen dem Seitenrohr zugeordneten Kühlbereich. Es versteht sich, dass auch mehrere Abkühlbereiche an jeweils einem Seitenrohr angeordnet sein können, insbesondere zwei symmetrisch zueinander angeordnete Kühlbereiche an gegenüberliegenden Seitenflächen des jeweiligen Seitenrohrs. Es versteht sich ferner, dass mehr als eine Gruppe von Ventilationselementen oder anderen Kühlelementen jeweils einer Nebenkammer zugeordnet sein können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Abkühlanordnung zum Abkühlen eines Wasserdampf-Luft-Gemisches, umfassend einen Innenbereich zur Aufnahme des Wasserdampf-Luft-
Gemisches und wenigstens eine außerhalb des Innenbereichs angeordnete
Kühlvorrichtung, wobei der Innenbereich wenigstens eine Hauptkammer (2) und eine Mehrzahl von mit der Hauptkammer (2) verbundenen
Nebenkammern (11 ) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung eine Vielzahl von Ventilationselementen (17) umfasst, wobei jeder Nebenkammer (11 ) jeweils wenigstens eine wenigstens zwei Ventilationselemente (17) umfassende Gruppe von
Ventilationselementen (17) zugeordnet ist.
2. Abkühlanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenkammer (11 ) ein gestuft ausgebildetes Seitenrohr (7) aufweist.
3. Abkühlanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenrohr (7) mit der Hauptkammer (2) verbunden ist, und dass sich ein
Querschnittsdurchmesser des Seitenrohres (7) in axialer Richtung verjüngt.
4. Abkühlanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenrohr (7) eine Hauptachse aufweist, die sich im
Wesentlichen senkrecht zu einer Hauptachse der Hauptkammer (2) erstreckt.
5. Abkühlanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenkammer (11) von einem Gehäuse (12) mit einem Bodenbereich (13) umschlossen ist.
6. Abkühlanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenkammer (11) eine Mehrzahl von Rohrbündeln (31 , 32) zur Aufnahme des Wasserdampf-Luft-Gemisches umfasst.
7. Abkühlanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Rohrbündel (31 , 32) jeweils eine Gruppe von Ventilationselementen (17) zugeordnet ist.
8. Abkühlanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenkammer (11) wenigstens ein kondensatorisch angeschlossenes Rohrbündel (31) und ein dephlegmatorisch angeschlossenes Rohrbündel (32) aufweist.
9. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrbündel (31 , 32) jeweils in einer Ebene angeordnet sind, zu der eine Hauptachse der Hauptkammer (2) parallel angeordnet ist.
10. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von Ventilationselementen (17) in einem dem Bodenbereich (13) benachbarten Bereich angeordnet ist.
11. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (13) des Gehäuses (12) gegenüber einer horizontalen Ebene in einem Neigungswinkel (α) geneigt ist.
12. Abkühlanordnung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von Ventilationselementen (17) in einem dem Neigungswinkel (α) des Bodenbereichs entsprechenden Winkel gegenüber einer horizontalen Ebene geneigt angeordnet ist.
13. Abkühlanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) des Bodenbereichs mehr als 1° beträgt.
14. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) des Bodenbereichs mehr als 15° beträgt.
15. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) des Bodenbereichs weniger als 75° beträgt.
16. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) des Bodenbereichs weniger als 50° beträgt.
17. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) des Bodenbereichs zwischen 25° und 35° beträgt.
18. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenkammer (11) eine Abflusseinrichtung (16) für ein Kondensat zugeordnet ist.
19. Abkühlanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflusseinrichtung (16) in einem vertieften Bereich der Nebenkammer
(11) angeordnet ist.
20. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von Ventilationselementen (17) wenigstens ein Bauelement (18) umfasst, wobei jedem Bauelement (18) wenigstens zwei Ventilationselemente (17) fest zugeordnet sind.
21. Abkühlanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bauelement (18) drei in einer Reihe angeordnete Ventilationselemente (17) umfasst.
22. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Innenbereich wenigstens ein Zuleitungselement für ein Einleiten des Wasserdampf-Luft-Gemisches in den Innenbereich zugeordnet ist.
23. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass dem Innenbereich wenigstens eine Evakuierungseinrichtung zuordenbar ist.
24. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, weiter umfassend ein der Nebenkammer (11 ) zugeordnetes Absperrorgan.
25. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung weitere Kühlelemente umfasst.
26. Abkühlanordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kühlelemente ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend Flüssigkeitskühlung, Verdampfungskühlung, Wärmekonvektion oder chemische Kühlung.
27. Abkühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbereich mit einem System zur Kraft- Wärme-Kopplung verbindbar ist.
28. Baueinheit zur Verwendung in einer Abkühlanordnung (1 ), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 24, umfassend wenigstens zwei Ventilationselemente (17).
29. Baueinheit nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Ventilationselemente (17) elektrisch antreibbar sind.
30. Baueinheit nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilationselemente (17) als um eine Drehachse drehbarer Rotor ausgebildet sind.
31. Baueinheit nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehgeschwindigkeit des Rotors einstellbar ist.
32. Baueinheit nach einem der Ansprüche 28 bis 31 , weiter umfassend ein Rohrbündel (31, 32) zur Aufnahme eines Wasserdampf-Luft-Gemisches.
33. Baueinheit nach Anspruch 32, weiter umfassend wenigstens eine Anschlußvorrichtung zur Verbindung mit einer weiteren Baueinheit (18) und/oder einer Hauptkammer (2) einer Abkühlanordnung (1).
34. Verfahren zur Steuerung einer Abkühlanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 27, bei dem mit der Hauptkammer (2) verbundene Nebenkammem (11 ) mittels Absperrorganen von der Hauptkammer (2) getrennt oder zu dieser hinzugeschaltet werden, um Lastwechsel eines ein Wasserdampf-Luft-Gemisch in die Abkühlanordnung (1) einspeisenden Dampferzeugers zu kompensieren.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von gemessenen Ist-Werten eines oder mehrerer Parameter der Abkühlanordnung (1) oder des Dampferzeugers eine Betätigung der Absperrorgange zur Erreichung von Soll-Werten geregelt wird.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass
Regelungsparameter der Regelung ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend den Druck des Wasserdampf-Luft-Gemisches in dem Innenbereich der Abkühlanordnung, die Temperatur des Wasserdampf-
Luft-Gemisches in dem Innenbereich der Abkühlanordnung, die Strömungsgeschwindigkeit des Wasserdampf-Luft-Gemisches in dem Innenbereich der Abkühlanordnung, den Druck oder die Temperatur oder die Strömungsgeschwindigkeit des eingespeisten Wasserdampf- Luft-Gemisches und die Temperatur oder die Menge des in der
Abkühlanordnung enthaltenen oder aus der Abkühlanordnung abgeleiteten Kondensats.
PCT/DE2008/001981 2007-11-30 2008-11-28 Abkühlanordnung WO2009068018A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112008003669T DE112008003669A5 (de) 2007-11-30 2008-11-28 Abkühlanordnung

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007058030.6 2007-11-30
DE200710058030 DE102007058030A1 (de) 2007-11-30 2007-11-30 Abkühlanordnung
DE202008011709U DE202008011709U1 (de) 2007-11-30 2008-09-03 Abkühlanordnung
DE202008011709.7 2008-09-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009068018A2 true WO2009068018A2 (de) 2009-06-04
WO2009068018A3 WO2009068018A3 (de) 2009-11-19

Family

ID=40418515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2008/001981 WO2009068018A2 (de) 2007-11-30 2008-11-28 Abkühlanordnung

Country Status (2)

Country Link
DE (3) DE102007058030A1 (de)
WO (1) WO2009068018A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019005769A1 (de) * 2019-08-16 2021-02-18 Viktor Holstein Luftgekühlte Kondensatoranlage

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1289064B (de) * 1962-09-19 1969-02-13 Gea Luftkuehler Happel Gmbh Luftgekuehlter Oberflaechenkondensator und Verfahren zum Betreiben desselben
US4518035A (en) * 1983-02-14 1985-05-21 Hudson Products Corporation Air-cooled, vacuum steam condenser
DE10333009B3 (de) * 2003-07-18 2004-08-19 Gea Energietechnik Gmbh Anordnung zur Kondensation von Wasserdampf
DE10330659B3 (de) * 2003-07-08 2004-12-23 Gea Energietechnik Gmbh Abdampfleitung für Dampfkraftanlagen
DE202005005302U1 (de) * 2005-04-04 2005-06-02 Spx-Cooling Technologies Gmbh Luftkondensator

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19937800B4 (de) 1999-08-10 2005-06-16 Gea Energietechnik Gmbh Anlage zur Kondensation von Dampf
US6320271B1 (en) 2000-06-21 2001-11-20 Canatxx Energy, L.L.C. Power generation system and method of construction
DE10323791A1 (de) 2003-05-23 2004-12-09 Gea Energietechnik Gmbh Luftbeaufschlagter Trockenkühler zum Kondensieren von Wasserdampf

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1289064B (de) * 1962-09-19 1969-02-13 Gea Luftkuehler Happel Gmbh Luftgekuehlter Oberflaechenkondensator und Verfahren zum Betreiben desselben
US4518035A (en) * 1983-02-14 1985-05-21 Hudson Products Corporation Air-cooled, vacuum steam condenser
DE10330659B3 (de) * 2003-07-08 2004-12-23 Gea Energietechnik Gmbh Abdampfleitung für Dampfkraftanlagen
DE10333009B3 (de) * 2003-07-18 2004-08-19 Gea Energietechnik Gmbh Anordnung zur Kondensation von Wasserdampf
DE202005005302U1 (de) * 2005-04-04 2005-06-02 Spx-Cooling Technologies Gmbh Luftkondensator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019005769A1 (de) * 2019-08-16 2021-02-18 Viktor Holstein Luftgekühlte Kondensatoranlage
DE102019005769B4 (de) 2019-08-16 2022-08-18 Viktor Holstein Luftgekühlte Kondensatoranlage

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007058030A1 (de) 2009-06-04
WO2009068018A3 (de) 2009-11-19
DE112008003669A5 (de) 2010-10-28
DE202008011709U1 (de) 2009-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60309217T2 (de) Kombinierter kondensator mit luftkühlung
DE102008025831B4 (de) Kühlstruktur für den Körper eines Kristallzüchtungsofens
EP3102899A2 (de) Strömungsapparat und verfahren zur führung eines fluidstroms
DE102015106398A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von extrudierten Profilen
EP3728975B1 (de) Luftgekühlte kondensatoranlage
DE2902369A1 (de) Einrichtung zum entfeuchten und temperieren der in einer trocknungskammer fuer die holztrocknung bewegten kammerluft
EP2418430B1 (de) Klimatisierungseinrichtung sowie Verfahren zum Konditionieren eines Luftstroms
DE2732879A1 (de) Waermetauscher
WO2009068018A2 (de) Abkühlanordnung
EP3379191B1 (de) Wärmespeichervorrichtung und verfahren zum betreiben einer wärmespeichervorrichtung
DE102016002380B4 (de) Kraftfahrzeug mit einem Abgaskondensator
EP3285036B1 (de) Feststoffwärmeaustauschermodul
DE102012108992A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines luftgekühlten Kondensationsapparates
EP2308576A1 (de) Verdampfer
EP2715229B1 (de) Dampferzeuger
DE2906394C2 (de) Luftgekühlte Kondensatoren
DE102021126047A1 (de) Aufbereitungsvorrichtung, Aufbereitungssystem und Verfahren zu einem Abscheiden von Partikeln aus einem gasförmigen Medium
DE102006037607A1 (de) Luftheizeinrichtung für Tieftemperatureinsatz
DE10311532A1 (de) Wärmeverteilermodul
DD283857A5 (de) Entspannungsvorrichtung fuer unter druck stehende heisse medien
DE1758267C (de) Kuhlkamin
EP2635854A1 (de) Verfahren zum entgasen einer wärmeträgerflüssigkeit sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens
EP1331458A1 (de) Lüftungsgerät und Verfahren zum Betreiben eines Lüftungsgeräts
DE102017110236A1 (de) Plattenwärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen kleinstückigen, schüttfähigen Produkten und einem Fluid
DE102009032482A1 (de) Heiz- und/oder Verdampfungsrohr, Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkwasser und Vorrichtung zur Fluidaufheizung

Legal Events

Date Code Title Description
REF Corresponds to

Ref document number: 112008003669

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20101028

Kind code of ref document: P

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08853420

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2