Kondensator für ein Dampfkraftwerk, sowie Schwimmkörper für einen solchen Kondensator

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Kondensator (1) für ein Dampfkraftwerk, wobei sich das Kondensat (5) in einem Bereich (4) sammelt und eine Kondensatoberfläche (7) bildet, wobei auf der Kondensatoberfläche (7) Schwimmkörper (8) angeordnet sind, die die Kontaktfläche des Kondensats (5) mit der Umgebung verringern und somit eine Korrosion vermindert wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kondensator für ein Dampfkraftwerk, mit einem Bereich, in dem sich ein Kondensat sammelt und eine Kondensatoberfläche bildet.

[0002] Moderne Kraftwerke umfassen in der Regel eine Gas- und Dampfturbinenanlage und elektrische Generatoren, die zur Erzeugung elektrischer Energie ausgebildet sind. Der drehmomentübertragende Antrieb für die elektrischen Generatoren erfolgt über die Wellen der Gasturbine und/oder Dampfturbine.

[0003] Im Betrieb strömt ein Dampf, der in einem Dampferzeuger erzeugt wird, zu einer Hochdruck-Teilturbine und von dort zu einem Zwischenüberhitzer, bei dem der Dampf auf eine Temperatur erhöht wird. Nach der Zwischenüberhitzung strömt der Dampf zu einer Mitteldruck-Teilturbine und von dort über eine Überströmleitung zu einer Niederdruck-Teilturbine. Nach der Niederdruck-Teilturbine strömt der Dampf in einen Kondensator und kondensiert dort zu Wasser. Im Kondensator sammelt sich das Wasser zu einem Kondensat. Das Kondensat weist eine Kondensatoberfläche auf, das im Wesentlichen strömungstechnisch mit dem Strömungskanal der Dampfturbine verbunden ist. Somit ist ein verdampfendes Kondensat damit verbunden, dass über die strömungstechnische Verbindung ein gewisser Teil an Wasserdampf vom Kondensat zurück in die Dampfturbine strömt.

[0004] Die derzeitigen Marktanforderungen führen dazu, dass die Kraftwerksbetreiber ihre Kraftwerke in häufigere, nicht geplante Stillstände von unvorhersehbarer Dauer versetzen müssen. Das bedeutet aber, dass nach dem Abstellen einer Dampfturbine der in der Dampfturbine befindliche Dampf kondensiert, sobald die Temperatur den Taupunkt unterschreitet. In der Regel ist das Sperrdampfsystem nach solch einer Stillsetzung nicht mehr in Betrieb. Die Kombination mit dem aus dem Kondensator vorhandenen Wasser, dem durch den Vakuumbrecher und der Wellendurchführung zur Verfügung stehenden Sauerstoff und dem Metall führt dazu, dass eine Korrosion möglicherweise entsteht. Somit kann bei einem abgestellten Dampfturbosatz die Gefahr von Stillstandskorrosion innerhalb der Turbinengehäuse, Ventilgehäuse und Kondensatoren vorhanden sein, sobald die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft im Inneren der jeweiligen Komponenten einen Grenzwert überschreitet oder die Oberflächentemperatur der Metallteile im Inneren der Turbinen und Ventilgehäuse sowie Kondensatoren derart abkühlt, dass die Metallteile die Taupunkttemperatur unterschreiten können.

[0005] Besonders die Endstufen von Niederdruck-Teilturbinen und der Kondensator sind korrosionsgefährdet, da ihre Temperaturen schon während des Betriebs nahe dem Taupunkt bzw. bereits darunter liegen.

[0006] Um die Dampfkraftanlage wieder schnell in Betrieb nehmen zu können und um die Betriebskosten gering zu halten, wird das Kondensat im Hotwell im Kondensator nicht abgelassen und verbleibt innerhalb des Kondensators. Dies führt allerdings dazu, dass die Verdampfung zu einer Erhöhung der Feuchte im Kondensator und der daran angrenzenden Niederdruck-Teilturbine führt.

[0007] Um die Korrosion zu vermeiden ist vorgesehen, Trockenluftgeräte ab dem ersten Tag der Stillsetzung einzusetzen. Durch den Betrieb mit Trockenluftgeräten wird kontinuierlich getrocknete Luft aus der Umgebung in die Turbinengehäuse eingeleitet und damit der Zutritt von feuchter Umgebungsluft aus dem Maschinenhaus verhindert. Die eingeleitete Trockenluft nimmt Feuchtigkeit aus dem Inneren der Turbinen- und Ventilgehäuse sowie der Kondensatoren auf und tritt an definierten Öffnungen wieder aus.

[0008] Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gesetzt, eine weitere Möglichkeit anzugeben, Korrosion in der Dampfturbine nach einer Stillsetzung wirksam zu verhindern.

[0009] Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Kondensator für ein Dampfkraftwerk, mit einem Bereich, in dem sich ein Kondensat sammelt und eine Kondensatoberfläche bildet, wobei auf der Kondensatoberfläche Schwimmkörper angeordnet sind.

[0010] Die Verdunstung des Kondensats ist direkt von der Größe der Kontaktfläche zwischen Wasser und Luft abhängig. Mit der Erfindung wird die Größe der Kontaktfläche wirksam reduziert, indem Schwimmkörper auf dem Kondensat angeordnet werden. Die Kontaktfläche wird durch die Schwimmkörper reduziert. Dadurch wird auch die Verdampfung im Hotwell reduziert. Es wird ein niedrigerer Feuchtigkeitsgehalt erreicht und insbesondere die Gefahr von lokalen Feuchtestellen vermindert.

[0011] Des Weiteren ist ein geringerer Volumenstrom an Trockenluft erforderlich, was zu einer Senkung der Betriebskosten während der Trocknung führt. Durch die Erfindung wird somit die Trocknung der Turbine wirksam unterstützt.

[0012] Die Schwimmkörper werden erfindungsgemäß in einer genügend großen Anzahl auf der Kondensatoberfläche schwimmend angeordnet.

[0013] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0014] Die Schwimmkörper werden in einer ersten vorteilhaften Weiterbildung so angeordnet, dass die Kondensatoberfläche benetzt wird.

[0015] Vorteilhafterweise sind die Schwimmkörper kugelförmig und/oder kugelähnlich ausgebildet. Dabei können Formen vorkommen wie z. B. eine strenge Kugelform, d. h. der Schwimmkörper ist eine Kugel mit einem bestimmten Radius. Gegenüber dieser Kugelform kann der Schwimmkörper auch kugelähnlich, z. B. ellipsoid ausgebildet sein.

[0016] Vorteilhafterweise weisen die Schwimmkörper unterschiedliche Größen auf. So kann die Kondensatoberfläche noch weiter wirksam vermindert werden, da die Stellen zwischen den großen Schwimmkörpern durch kleinere Schwimmkörper geschlossen werden können.

[0017] Des Weiteren werden in vorteilhafter Ausführungsform die Schwimmkörper derart ausgebildet und angeordnet, dass die Schwimmkörper unterschiedliche Formen aufweisen. So können also neben einer kugelförmigen auch kugelähnliche Schwimmkörper nebeneinander auf der Kondensatoberfläche angeordnet werden. Dadurch wird ebenfalls die Kondensatoberfläche wirksam reduziert.

[0018] In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden die Schwimmkörper derart ausgebildet, dass ein Drehen des Schwimmkörpers verhindert ist. Durch das erschwerte Verdrehen des Schwimmkörpers ist es möglich, dass immer die gleiche Oberfläche auf die Kondensatoberfläche zeigt und die nicht benetzte Oberfläche entgegengesetzt zur Kondensatoberfläche zeigt. Dadurch bleibt die nicht benetzte Oberfläche trocken. Eine Erhöhung der Luftfeuchtigkeit wird dadurch verhindert.

[0019] In einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die Schwimmkörper unterschiedliche Dichten auf. Dies führt dazu, dass die Schwimmkörper in unterschiedlichen Schichten auf der Kondensatoberfläche angeordnet werden können. Die Schwimmkörper werden in einer vorteilhaften Weiterbildung mit einer Materialoberfläche versehen, die möglichst hydrophob ist. Eine hydrophobe Oberfläche führt zu einer nicht benetzbaren Oberfläche. Somit wird die Feuchtigkeit im Kondensat gehalten.

[0020] Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass bestehende Kondensatoranlagen zwanglos sehr einfach und kostengünstig erfindungsgemäß nachgerüstet werden können. Da eine Anpassung an die konkrete Kondensatorgeometrie ausschließlich über die Menge der Schwimmkörper erfolgt, kann die Erfindung kostengünstig eingesetzt werden. Es sind keine individuellen Einbauten erforderlich.

[0021] Die Schwimmkörper können durch Maßnahmen wie z. B. eine Verbindung untereinander oder Abdecken gegen ungewünschtes Ansaugen durch Pumpen gesichert werden.

[0022] Mit der Erfindung wird somit der Vorteil erzielt, dass eine verminderte Verdunstung im Hotwell erreicht wird. Das bedeutet, dass eine geringere Menge Feuchtigkeit entsteht, wodurch wiederum die zur Trocknung erforderliche Luftmenge reduziert wird. Dies begünstigt die Trocknung insbesondere im Bereich der Niederdruck-Teilturbine und der Endstufen. Dadurch ist der Trocknungsaufwand geringer und Bereiche mit erhöhter Nässe durch Verdunstung des Kondensats werden minimiert. Weiterhin ist die Gefahr von Korrosion und die damit verbundenen Folgeschäden an der Turbine verringert.

[0023] Des Weiteren ist durch die Verwendung einer großen Anzahl an Schwimmkörpern keine individuelle Anpassung an die Form des Kondensators erforderlich. Die Schwimmkörper passen sich selbständig der vorliegenden Kondensatorgeometrie an. Dadurch ist ein Nachrüsten bestehender Anlagen einfach möglich.

[0024] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

[0025] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.

[0026] Es zeigen:

Figur 1

eine Querschnittsansicht eines Kondensators,

Figur 2

eine Querschnittsansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Schwimmkörper,

Figur 3

eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwimmkörper.

[0027] Die Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Kondensators 1 für ein nicht näher dargestelltes Dampfkraftwerk. Der Kondensator 1 umfasst mehrere Rohrbündel 2, die in einer Dampfströmung 3 angeordnet werden. Durch die Rohrbündel 2 strömt gekühltes Wasser, was dazu führt, dass an den Oberflächen der Rohrbündel 2 der Wasserdampf aus der Dampfströmung 3 kondensiert und als Wasser in einen Bereich 4 kommt, in dem sich das Wasser zu einem Kondensat 5 sammelt. Die Dampfströmung 3 ist strömungstechnisch mit einer Niederdruckteilturbine verbunden. Des Weiteren umfasst der Kondensator 1 Luftkühler 6, die im Bereich der Rohrbündel 2 angeordnet sind.

[0028] Das Kondensat 5 bildet eine Kondensatoberfläche 7.

[0029] Erfindungsgemäß werden auf dieser Kondensatoberfläche 7 Schwimmkörper 8 angeordnet. In der Figur 1 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur drei Schwimmkörper 8 mit dem Bezugszeichen 8 versehen. Diese Schwimmkörper 8 benetzen die Kondensatoberfläche 7 und verringern dadurch die Kontaktfläche der Kondensatoberfläche 7 mit der Umgebung. Die Schwimmkörper 8 sind kugelförmig und/oder kugelähnlich ausgebildet. Beliebig andere Formen sind ebenso möglich sowie der gleichzeitige Einsatz unterschiedlicher Formen und Größen.

[0030] In Figur 2 ist beispielhaft eine Anordnung dargestellt, in der die Schwimmkörper 8 in mehreren Reihen übereinander angeordnet sind, wobei die Schwimmkörper 8 unterschiedliche Größen aufweisen und in erster Näherung kugelförmig ausgebildet sind.

[0031] Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Schwimmkörper 8 sind in der Figur 3 kugelähnlich ausgebildet und ebenso in Schichten übereinander angeordnet. Ebenso sind die Schwimmkörper 8 mit unterschiedlichen Größen ausgebildet.

[0032] Eine weitere Ausführungsform der Schwimmkörper 8 liegt darin, dass diese unsymmetrisch ausgebildet werden, was ein Drehen verhindert. Dadurch kann die Oberfläche schneller abtrocknen.

[0033] Das spezifische Gewicht der Schwimmkörper 8 ist unterschiedlich und kann so gewählt werden, dass die Dampfströmung diese nicht aus dem Kondensat heben kann. Die Schwimmkörper 8 können auch unterschiedliche Gewichte aufweisen, so dass z. B. eine bessere Abdeckung der Kondensatoberfläche 7 erreicht wird. Ebenso ist eine unterschiedliche Dichte hierzu geeignet.

[0034] Die Anzahl der Schwimmkörper 8 ist genügend groß gewählt, um die Oberfläche des Kondensats im Hotwell 9 abzudecken. Die Anzahl der Schwimmkörper 8 kann aber auch deutlich größer sein, um somit beispielsweise eine zweite Schicht Schwimmkörper 8 auszubilden.

[0035] Die Schwimmkörper 8 sind vorzugsweise mit nichtsaugenden Oberflächen ausgestattet, so dass im Idealfall keine Benetzung der Oberflächen stattfindet.

[0036] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Ansprüche

1. Kondensator (1) für ein Dampfkraftwerk,
mit einem Bereich (4), in dem sich ein Kondensat (5) sammelt und eine Kondensatoberfläche (7) bildet,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der Kondensatoberfläche (7) Schwimmkörper (8) angeordnet sind.

2. Kondensator (1) nach Anspruch 1,
wobei die Schwimmkörper (8) die Kondensatoberfläche (7) benetzen.

3. Kondensator (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Schwimmkörper (8) kugelförmig und/oder kugelähnlich ausgebildet sind.

4. Kondensator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Schwimmkörper (8) unterschiedliche Größen aufweisen.

5. Kondensator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Schwimmkörper (8) unterschiedliche Formen aufweisen.

6. Kondensator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Schwimmkörper (8) derart ausgebildet sind, dass ein Drehen des Schwimmkörpers (8) verhindert ist.

7. Kondensator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Schwimmkörper (8) unterschiedliche Dichten aufweisen.

8. Kondensator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Schwimmkörper (8) eine nicht benetzbare Oberfläche aufweisen.

9. Schwimmkörper (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Einsatz in einem Kondensator (1).

Zeichnung