Dampfkondensator

Abstract

 In einem Dampfkondensator sind von Kühlwasser durchflossene Kondensatorrohre (2) in horizontal liegende Rohrbündel (1) zusammengefasst, die von Bündelträgern gestützt und in Kompartimente unterteilt sind. Jedes Rohrbündel (1) weist an der Stelle des tiefsten Druckes zwecks Ansammlung und Wegsaugung von nicht kondensierbaren Gasen einen Kühler (3) mit einem Abdeckblech (5) auf, wobei die Gase über Blenden (7) in einen Saugraum (9) treten und über ein Absaugrohr weggesaugt werden. Zwecks einer kontrollierten Drainage von Kondensat, das von den über dem Kühler liegenden Kondensatorrohren (2) herabregnet, ist am Abdeckblech (5) ein Falz (10) angeordnet, an dem sich das Kondensat ansammelt und über das geneigte Abdeckblech (5) in eine Drainagerinne (11) und weiter zu einer Abflussöffnung (14) fliesst. Die kontrollierte Drainage verhindert eine übermässige Kondensatbelastung der Rohre (2), die unter dem Abdeckblech (5) liegen, wodurch der Wärmeübergang und die Kondensationsleistungsfähigkeit dieser Kondensatorrohre (2) begünstigt sind.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft einen Dampfkondensator mit Rohren, die von Kühlwasser durchflossen sind und an denen Dampf von der Turbine niedergeschlagen wird. Die Rohre sind in Rohrbündel zusammengefasst, die durch Bündelträger gestützt und in einzelne Kompartimente unterteilt sind. Die Rohrbündel weisen je über ihre gesamte Länge einen Hohlraum auf, in dem ein Kühler zwecks Ansammlung von nicht kondensierbaren Gasen angeordnet ist, die über ein Saugrohr abgesaugt werden. Die Erfindung betrifft insbesondere Massnahmen zu einer kontrollierten Drainage des anfallenden Kondensats zwecks Verbesserung des Wärmeübergangs an den Rohren.

Stand der Technik

[0002] Ein derartiger Dampfkondensator ist zum Beispiel in der EP 0 384 200 beschrieben. Hier sind in einem Kondensatorgehäuse Kondensatorrohre in mehreren Teilbündeln angeordnet. Diese Teilbündel sind jeweils durch Stützplatten oder Bündelträger gestützt und in einzelne Kompartimente unterteilt. Der Dampf strömt von der Turbine über einen Abdampfstutzen in den Dampfraum des Kondensators, in dem er sich über Strömungskanäle verteilt. Diese Strömungskanäle verengen sich dabei im Verlauf der Strömungsrichtung, sodass sich auf dem Niveau der Luftkühler ein Druckminimum einstellt. Der Dampf strömt alle aussenliegenden Rohre der Teilbündel frei an, ein Teil des Dampfes kondensiert an deren Oberfläche, der restliche Dampf gelangt im weiteren Strömungsverlauf in den Innenbereich der Rohrbündel, wobei hier der Strömungswiderstand durch eine geringe Rohrreihentiefe relativ klein ist.
Eine gute Effizienz eines Kondensators wird unter anderem dadurch erzielt, indem der Kondensatordruck möglichst tief gehalten wird. Hierzu befindet sich im innen liegenden Bereich jedes Rohrbündels ein Hohlraum, in dem ein asymmetrisch ausgebildeter Kühler angeordnet ist, der sich durch jedes der Kompartimente über die gesamte Länge des Rohrbündels erstreckt. Der Kühler dient der Ansammlung von nicht kondensierbaren Gasen, im wesentlichen Luft, und ihrer Entfernung aus dem Kondensator über ein Absaugrohr. Er liegt an der Stelle im Bündel, an welcher der minimalste Druck herrscht, und weist im wesentlichen ein horizontal liegendes Abdeckblech, einen Absaugraum mit Absaugrohr und einen Saugkanal auf. Zwischen dem Abdeckblech und dem Saugkanal sind ebenfalls Kühlerrohre angeordnet, die durch das Abdeckblech vor herabfliessendem Kondensat aus dem darüber befindlichen Bündelbereich geschützt sind. Die nicht kondensierbaren Gase sammeln sich in der Bündelzone mit dem tiefsten Druck, d.h. zwischen Abdeckblech und Absaugkanal an. An der Stelle des Abdeckblechs befinden sich zahlreiche über die gesamte Länge des Kondensators angeordnete Blenden, welche die Grenze zwischen Kondensator und dem Absaugraum für die nicht kondensierbaren Gase bildet. Dieser Raum steht über Leitungen in Verbindung mit einem Sauger, wodurch die Gase (Dampf-Luft-Gemisch) durch die Blenden aus dem Kondensationabereich abgesaugt wird. Anfallendes Kondensat kann im leicht geneigten Absaugkanal zurückfliessen. Es wird über eine Drainage nach unten, direkt in den Kondensatsammelbehälter ("Hotwell") abgeleitet. Über den am Absaugraum angeordneten Blenden entsteht durch die Wirkung des Saugers ein Druckverlust. Wegen der gleichmässigen Verteilung über die gesamte Länge ergibt sich eine homogene Saugwirkung in allen Kompartimenten des Kondensators.
Der Wärmeübergang an den Kondensatorrohren wird einerseits durch den Temperaturunterschied zwischen dem anströmenden Dampf und dem Kühlwasser und andererseits durch das Medium, welches das Rohr umgibt, bestimmt. Ist ein Rohr zum Beispiel von Luft umgeben, senkt dies den Wärmeübergangskoeffizienten, weshalb sorgfältige Massnahmen zur Entlüftung des Kondensators unternommen werden müssen. Der Einfluss von Kondensat auf den Wärmeübergang an einem Rohr hängt von der Menge des Kondensats ab. Der Wärmeübergang ist insbesondere dann begünstigt, wenn an dem Rohr ein dünner Kondensatfilm vorhanden ist, aus dem sich rasch Tropfen bilden, die vom Rohr abfliessen. Ein dickerer und kontinuierlicher Kondensatfilm hingegen besitzt im Vergleich dazu einen niedrigeren Wärmedurchgangskoeffizienten.
Um den Wärmeübergang an den Rohren zu optimieren werden Massnahmen getroffen, damit der Kondensator möglichst gut entlüftet ist und die Rohre nicht zu stark durch Kondensat von den über ihnen liegenden Rohren beaufschlagt werden. Eine dieser Massnahmen ist zum Beispiel eine Anordnung der Rohre mit genügend grossem Abstand voneinander, sodass das Kondensat zwischen den Rohren direkt in ein Kondensatsammelgefäss herabrinnt, ohne mit den darunterliegenden Rohren in Berührung zu kommen.
Im Bereich des Kühlers fliesst jedoch Kondensat vom Abdeckblech auf die darunterliegenden Rohre. Erfahrungsgemäss wird der Wärmeübergang und damit die Kondensationsleistungsfähigkeit für den Wärmeaustausch jener Kondensatorrohre durch Kondensat deutlich beeinträchtigt.

Darstellung der Erfindung

[0003] Aufgrund dieses Standes der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Dampfkondensator zu schaffen, bei dem die Kondensationsleistungsfähigkeit für den Wärmeaustausch der Kondensatorrohre im Bereich des Kühlers optimiert ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Kondensator gelöst, der aus einer Mehrzahl von Rohren besteht, die in Bündeln zusammengefasst sind, wobei die Bündel von Trägern gestützt und in Kompartimente unterteilt sind, die je einen Hohlraum zwecks Ansammlung und Wegsaugung von nicht kondensierbaren Gasen und einen Kühler mit einem Abdeckblech, einem Saugraum, mehreren Blenden zwischen Kondensator- und Saugraum und einem Saugkanal aufweisen. Der Kühler erstreckt sich über sämtliche Kompartimente über die gesamte Länge des gesamten Bündels. Erfindungsgemäss weist das Abdeckblech in jedem Kompartiment zwecks einer kontrollierten Kondensatdrainage einen Falz auf der das Kondensat auffängt, das aus dem oberen sich darüber befindlichen Teil des Bündels herabrinnt, und es daran hindert, auf die Kondensatorrohre unter dem Abdeckblech zu gelangen. Das Abdeckblech ist dabei gemäss der Neigung der Rohre in der Fliessrichtung des Kühlwassers zu den Bündelträgem hin leicht geneigt, sodass das aufgefangene Kondensat dort hinabfliesst. Das Kondensat fliesst im weiteren Verlauf in eine Drainagerinne und erreicht bei den Bündelträgern die tiefste Stelle der Abdeckbleche im Kompartiment, von wo es durch eine Ablauföffnung direkt in den Kondensatsammelbehälter abgeleitet wird und von dort beispielsweise wieder zurück in den Wasser-Dampf-Kreislauf einer Kraftwerksanlage.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0004] Es zeigen:

Figur 1 eine Ansicht eines Dampfkondensators mit den erfindungsgemässen Kühlern,

Figur 2 einen Querschnitt eines Teils eines Rohrbündels auf einer Ebene zwischen zwei Bündelträgern,

Figur 3 eine Draufsicht eines Abdeckblechs eines Kühlers mit einer Drainagerinne zwischen zwei Bündelträgern.

Weg der Ausführung der Erfindung

[0005] Figur 1 zeigt einen Dampfkondensator, der zusammen mit der (nicht dargestellten) Turbine ebenerdig angeordnet und mit ihr über einen Abdampfstutzen axial oder seitlich zur Turbinenwelle verbunden. Der Kondensator enthält mehrere übereinander und horizontal angeordnete Rohrbündel 1, die von Bündelträgern 13 gestützt und in mehrere Kompartimente unterteilt sind. Es sind in jedem Rohrbündel 1 die Kondensatorrohre 2 und ein Kühler 3 gemäss der Erfindung dargestellt.

[0006] In Figur 2 ist ein Ausschnitt eines Rohrbündels 1 gezeigt mit Kondensatorrohren 2, die mit Kühlwasser durchflossen sind. Die Mehrzahl der Rohre 2 sind durch sich kreuzende Linien angedeutet. Das Rohrbündel 1 weist einen für diese horizontale Anordnung typischen Kühler 3 auf der in einem Hohlraum 4 im Bündel 1 angeordnet ist. Der Hohlraum 4 befindet sich an der Stelle des tiefsten Drucks innerhalb des Rohrbündels 1. Hier sammelt sich ein Gemisch von Wasserdampf und nicht kondensierbaren Gasen an, das über den Kühler 3 und eine nicht dargestellte Saugleitung aus dem Kondensator abgesaugt wird.
Der Kühler 3 weist oben ein Abdeckblech 5 und einen Saugkanal 6 auf, zwischen denen weitere Kondensatorrohre 2 angeordnet sind. Das Gemisch von Wasserdampf und Gasen durchströmt den Kühler, wobei der grösste Teil des Dampfes hier kondensiert. Der Luftkühler hat ferner die Wirkung, dass das Dampf-Gas-Gemisch durch die Wirkung der Absaugung beschleunigt wird, wodurch die Bedingungen für einen Wärmeübergang verbessert werden. Das Bündel ist hierzu so gestaltet, dass die Dampfabsaugung in Richtung Hohlraum 4 über alle den Hohlraum angrenzenden Rohre gleichmässig ist, wodurch sich ein homogenes Druckgefälle und damit ein eindeutiger Fluss des Dampfes in den Kühler 3 ergibt.
Das Dampf-Gas-Gemisch fliesst durch Blenden 7 in den Saugraum 9. Diese Blenden befinden sich an der jüngsten Stelle des Abdeckblechs 5 und stellen die physikalische Trennung des Kondensatorraumes vom Saugraum 9 dar. Vom Saugraum 9 fliesst weiter anfallendes Kondensat in den Drainagekanal ab, wo es an dessen Ende durch eine Öffnung in den Kondensatsammelbehälter abfliesst. Die nicht kondensierbaren Gase werden durch ein nicht dargestelltes Absaugrohr aus dem Kondensator weggesaugt.
Das Abdeckblech 5 besitzt entlang seiner Kante, die der Blende 7 am weitesten entfernt ist, einen Falz 10, indem das Blech 5 angewinkelt ist und einen erhöhten Rand bildet. Kondensat, das von den Rohren 2, über dem Kühler, auf das Abdeckblech 5 herabrinnt, wird am Falz 10 aufgefangen und daran gehindert auf die darunterliegenden Rohre hinabzufliessen. Stattdessen fliesst dieses Kondensat über das Abdeckblech 5 auf eine Drainagerinne 11 zu, die anschliessend der Kante des Abdeckblechs 5 entlang dem Saugraum 9 angeordnet ist. Das Kondensat wird in der Drainagerinne 11 gesammelt und fliesst durch deren Neigung zum nächstliegenden Bündelträger. Hier ist eine Abflussöffnung angeordnet, durch die das Kondensat abfliesst, auf Tie-Rods 12 fällt und über diese hinweg in ein nicht dargestelltes Kondensatsammelgefäss fliesst. Die Tie-Rods 12 dienen der mechanischen Stützung des Rohrbündels 1 und werden in ihrer Funktion durch das herabfliessende Kondensat nicht beeinträchtigt.
Somit werden durch die kontrollierte Kondensatdrainage die Rohre 2 im Bereich des Kühlers 3 nicht übermässig mit Kondensat belastet, sondern nur von jenem Kondensat beaufschlagt, das an ihnen selbst gebildet worden ist. Im Vergleich zum erwähnten Stand der Technik wird für diese Rohre ein verbesserter Wärmeübergang und eine erhöhte Kondensationsleistungsfähigkeit erzielt.

[0007] Figur 3 zeigt in einer Draufsicht das Abdeckblech 5 eines Kühlers im Bereich eines Kompartiments eines Rohrbündels, das durch zwei Bündelträger 13 abgegrenzt wird. Die Rohre 2 eines Rohrbündels sind jeweils in der durch Pfeile angedeuteten Fliessrichtung des Kühlwassers leicht geneigt. Gemäss dieser Neigung sind auch die Abdeckbleche 5 in jedem Kompartiment eines Rohrbündels geneigt. In diesem Beispiel sind also die Rohre 2 und das Abdeckblech 5 am oberen Ende der Figur tiefer zu sehen als am unteren Ende der Figur. Das von Rohren oberhalb des Kühlers herabregnende Kondensat wird vom Abdeckblech 5 aufgefangen und am Falz 10 daran gehindert, auf darunterliegende Rohre zu gelangen. Es fliesst über das Abdeckblech 5 gemäss der Pfeilrichtung zur Drainagerinne 11 und schliesslich entlang dieser Rinne zu einer Abflussöffnung 14 beim Bündelträger 13, von wo aus es über die Tie-Rods in ein Sammelgefäss gelangt.

Bezugszeichenliste

[0008] 

1

Rohrbündel

2

Kondensatorrohre

3

Kühler

4

Hohlraum

5

Abdeckblech

6

Saugkanal

7

Blende(n)

9

Saugraum

10

Falz

11

Drainagerinne

12

Tie-Rods

13

Bündelträger

14

Abflussöffnung

Ansprüche

1. Dampfkondensator mit Kondensatorrohren (2), die von Kühlwasser durchflossen und in Rohrbündeln (1) zusammengefasst sind, die im Kondensator horizontal angeordnet sind und von Bündelträgem (13) gestützt und in einzelne Kompartimente unterteilt sind, und mit einem Kühler (3) zwecks Ansammlung und Wegsaugung von nicht kondensierbaren Gasen aus dem Dampfkondensator, wobei sich der Kühler (3) über alle Kompartimente des Rohrbündels (1) erstreckt und ein Abdeckblech (5), einen Saugraum (9) mit Blenden (7), einen Saugkanal (6) und ein Absaugrohr aufweist
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abdeckblech (5) entlang einer ersten Kante einen Falz (10) aufweist, welcher das Kondensat, das von Kondensatorrohren (2) über dem Abdeckblech (5) herabrinnt, auffängt und daran hindert, auf darunterliegende Kondensatorrohre (2) zu gelangen, und das Abdeckblech (5) gleich wie die Neigung der Kondensatorrohre (2) in der Fliessrichtung des Kühlwassers ebenfalls geneigt ist, und entlang einer zweiten Kante des Abdeckblechs (5) eine Drainagerinne (11) mit einer Abflussöffnung (14) angeordnet ist, in der das Kondensat sich sammelt und durch die Abflussöffnung (14) in ein Kondensatsammelgefäss abgeleitet wird.

Zeichnung