Verfahren und Einrichtung zur Kühlung des überhitzten Heizdampfes von Wärmeaustauschern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kühlung des überhitzten Heiz- dampfes von Wärmeaustauschern zum Vorwärmen eines Mediums. Der Heizdampf wird von verschiedenen Quel len aus zugeführt, wie z.B. von der Anzapfung der Dampfturbine, von den Reduktionsstellen der Dampf verteiler und dergl. und weist eine beträchtlich hohe Temperatur auf.
So ist z.B. für die Hochdruck-Speise- wasservorwärmer (125 Atü, 250 C) im Regenerativteil der Dampfturbine Dampf von bis 50 Atü und 475 C zur Verfügung. In solchen Fällen muss der Vorwärmer- dampfraum aus teuren legierten Rohstoffen konstruiert und hergestellt werden, oder es muss irgendeine Ein richtung zur Kühlung des Heizdampfes ausgeführt wer den.
Am gebräuchlichsten ist die Einrichtung zur Aus nutzung des überhitzten Dampfes. Bei der Vorwärmung wird das Hochdruck-Speisewasser, welches zuvor im eigenen Vorwärmer durch den kondensierenden Dampf erwärmt wurde, dem besonderen selbständigen Rohr- wärmeaustauscher oder dem im eigentlichen Vorwärmer eingebauten Austauscher zugeführt, in dem es noch durch die vom überhitzten und um die Rohre strömen den Dampf abgenommene Wärme erwärmt wird.
Durch die Wärmeabnahme wird die Wärme des überhitzten Dampfes auf den geforderten Wert herabgesetzt und der Dampf strömt weiter durch die Rohrleitung - falls der installier ist wird in diesem Fall das Gewicht und dem entsprechend auch der Preis höher.
Diese Einrichtung weist aber mehrere Nachteile auf. Falls sie als selbständiger Austauscher ausgeführt ist, muss der Gerätemantel ganz legiert sein und das Rohr system wird durch den Speisewasserdruck beansprucht. Bei der Beschädigung von solchen Wärmeaustauschern würde das Hochdruck-Speisewasser in den hoch überhitz ten Dampf strömen. Wenn aber dieser Wärmeaustau- scher in dem Dampfraum des Hochdruckvorwärmers zum Zwecke der Heizdampftemperatur-Verminderung installiert ist wird in diesem Fall das Gewicht und dem entsprechend auch der Preis höher.
Bei einer analogen Einrichtung wird die Tempera tur des überhitzten Dampfes durch das Kondensat von diesem Dampf (statt des Speisewassers) herabgesetzt, welches Kondensat bei hohem Druck mit Hilfe der Speisepumpen über den Kühler in die Speiserohrleitung transportiert wird. Auch diese Einrichtung weist diesel ben Nachteile auf.
Ein weiteres benütztes Kühlverfahren des überhitzten Dampfes beruht darin, dass das Kühlwasser in den Dampf eingespritzt wird. Die Nachteile dieser Einrich tung bestehen darin, dass eine Einrichtung zum Was sereinspritzen, Dampfkühler, ein Steuerorgan zum Re gulieren der Menge des einzuspritzenden Wassers und dgl. zu installieren sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die an geführten Nachteile zu beseitigen und das erfindungs- gemässe Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass der zugeführte überhitzte Dampf in einem Oberflächenküh ler mittels des eigenen Kondensats von höchstens glei chem Druck wie derjenige des überhitzten Dampfes ge kühlt wird. Die Einrichtung zur Durchführung des Ver fahrens kennzeichnet sich dadurch, dass der Innenraum des Hauptwärmeaustauschers durch eine Rohrleitung an den Oberflächenkühler angeschlossen ist.
Die Anwendung der Erfindung eignet sich für die jenigen Fälle, bei denen der Vorwärmer zum Vorwär men eines bestimmten Mediums durch den überhitzten Dampf ausgelegt ist und wo ein ausreichender Unter schied - das sogenannte Temperaturgefälle - zwischen der Sättigungstemperatur des überhitzten Dampfes und der geforderten Temperatur des erwärmten Mediums vorhanden ist.
Die Erfindung ist in den Figuren beispielsweise dar gestellt. Es zeigt: Fig. 1 einen Schaltplan der Erfindung, Fig. 2 einen Schaltplan der Erfindung mit einstufiger Vorwärmung, Fig. 3 einen Schaltplan der Erfindung mit zweistufi ger Vorwärmung und Fig.4 einen zweiten Schaltplan der Erfindung mit zweistufiger Vorwärmung.
In Fig. 1 tritt der überhitzte Dampf durch die Rohr leitung 4 in den Kühler 1 ein, wo die überhitzungstem- peratur auf die geforderte Temperatur herabgesetzt wird, und gelangt durch die Rohrleitung 5 in den Haupt- wärmeaustauscher 2. Im Hauptwärmeaustauscher 2 kon densiert der Dampf und wird in den Kühler 1 durch die Rohrleitung 6 geführt. Von dem Kühler 1 wird er durch die Rohrleitung 8 abgeleitet, in der das Steuerorgan 7 angeordnet ist, welches das Kondensatniveau im Haupt- wärmeaustauscher 2 regelt.
Durch die Wärme des über hitzten Dampfes wird ein bestimmter Teil des Konden sats im Kühler 1 verdampft und als Sattdampf mittels der Rohrleitung 9 zum Hauptwärmeaustauscher 2 zu rückgeführt.
In Fig. 2 ist der Schaltplan der einstufigen Vor- wärmung eines bestimmten Mediums durch den über hitzten Dampf dargestellt, welcher zunächst in dem im Hauptwärmeaustauscher 2 eingebauten Kühler 1 ge kühlt wird. Der überhitzte Dampf tritt durch die Rohr leitung 4 in den Kühler 1 ein, wo er auf die geforderte Temperatur durch das eigene Kondensat gekühlt wird, und strömt anschliessend durch die Rohrleitung 5 in den Kondensationsteil des Hauptwärmeaustauschers 2 hin ein.
Das Kondensat wird durch die Rohrleitung 6 abge leitet, in der das das Kondensatniveau des Hauptwärme- austauschers 2 regulierende Steuerorgan 7 eingebaut ist.
In Fig.3 ist der Schaltplan der zweistufigen Vor- wärmung eines bestimmten Mediums durch den über hitzten Dampf in der 1I. Stufe veranschaulicht. Der überhitzte Dampf tritt durch die Rohrleitung 4 in "den Kühler 1 ein, wo die Überhitzung auf die geforderte Temperatur herabgesetzt wird und strömt anschliessend durch die Rohrleitung 5 in den Wärmeaustauscher 2 der II. Stufe hinein,
wo er kondensiert und das Kondensat durch die Rohrleitung 6 über das das Kondensatniveau des Hauptwärmeaustauschers 2 der II. Stufe registrie rende Steuerorgan 7 in den Kühler 1 übergeleitet wird. Hinter dem Steuerorgan 7 wird der Kondensatdruck auf den des Heizdampfes im Wärmeaustauscher 3 der I. Stufe allmählich herabgesetzt. Der aus dem Kondensat entstehende Dampf im Kühler 1 strömt durch die Rohr leitung 10 in den Wärmeaustauscher 3 der I. Stufe hin ein.
Das von dem Kühler 1 herkommende Kondensat wird durch die Rohrleitung 8 in die Kondensatrohrlei- tung 11 aus dem Wärmeaustauscher 3 der I. Stufe abge leitet. Durch die Wärme des überhitzten Dampfes wird ein bestimmter Teil des Kondensats im Kühler 1 ver dampft und gemeinsam mit dem Dampf aus einer Dampfentnahme durch die Rohrleitung 10 in den Wärmeaustauscher der I. Stufe eingeführt.
In der Fig. 4 ist ein weiterer Schaltplan der zwei stufigen Erwärmung eines bestimmten Mediums wie in Fig. 3 veranschaulicht, jedoch mit dem Unterschied, dass bei der Einführung in den Wärmeaustauscher der überhitzte Dampf sowohl der IL Stufe als auch der I. Stufe gekühlt wird. Das verdampfte Kondensat wird in den Austauscher 3 der I. Stufe oder in den Wärme- austauscher 2 der 1I. Stufe eingeführt, wie dies ge strichelt und mit eingeklammerten Ziffern dargestellt ist.
Durch die Wahl der Geschwindigkeit des überhitz ten Dampfes im Kühler 1 mit Rücksicht auf den zweck dienlichsten Koeffizienten des Wärmeüberganges k ist eine kleine Wärmeaustauschfläche des Kühlers zu erzie len, welche Fläche einen Bruchteil der des Haupt- wärmeaustauschers bildet und auch die kleinsten hydrau lischen Verluste aufweist.
Method and device for cooling the superheated heating steam from heat exchangers The invention relates to a method and a device for cooling the superheated heating steam from heat exchangers for preheating a medium. The heating steam is supplied from various sources, e.g. from the tapping of the steam turbine, from the reduction points of the steam distributor and the like. And has a considerably high temperature.
E.g. For the high pressure feed water preheater (125 Atü, 250 C) in the regenerative part of the steam turbine, steam of up to 50 Atü and 475 C is available. In such cases, the preheater steam space must be designed and manufactured from expensive alloyed raw materials, or some device for cooling the heating steam must be implemented.
The most common is the device to make use of the superheated steam. During preheating, the high-pressure feed water, which was previously heated in its own preheater by the condensing steam, is fed to the special independent tube heat exchanger or to the exchanger built into the actual preheater, in which it still flows through the overheated and around the tubes Steam removed heat is heated.
Due to the heat consumption, the heat of the superheated steam is reduced to the required value and the steam continues to flow through the pipeline - if it is installed, the weight and accordingly the price will be higher in this case.
However, this device has several disadvantages. If it is designed as an independent exchanger, the device jacket must be completely alloyed and the pipe system is stressed by the feed water pressure. If such heat exchangers were damaged, the high-pressure feed water would flow into the highly superheated steam. If, however, this heat exchanger is installed in the steam space of the high-pressure preheater for the purpose of reducing the heating steam temperature, the weight and, accordingly, the price are higher in this case.
In an analog device, the temperature of the superheated steam is reduced by the condensate from this steam (instead of the feed water), which condensate is transported at high pressure with the aid of the feed pumps via the cooler into the feed pipe. This device also has the same disadvantages.
Another cooling method used for the superheated steam is that the cooling water is injected into the steam. The disadvantages of this Einrich device are that a device for what sereinspritzen, steam cooler, a control element to regulate the amount of water to be injected and the like. To be installed.
The object of the present invention is to eliminate the disadvantages mentioned and the method according to the invention is characterized in that the superheated steam supplied is cooled in a surface cooler by means of its own condensate of at most the same pressure as that of the superheated steam. The device for carrying out the process is characterized in that the interior of the main heat exchanger is connected to the surface cooler by a pipe.
The application of the invention is suitable for those cases in which the preheater is designed to preheat a certain medium through the superheated steam and where there is a sufficient difference - the so-called temperature gradient - between the saturation temperature of the superheated steam and the required temperature of the heated one Medium is present.
The invention is shown in the figures, for example, represents. It shows: FIG. 1 a circuit diagram of the invention, FIG. 2 a circuit diagram of the invention with single-stage preheating, FIG. 3 a circuit diagram of the invention with two-stage preheating and FIG. 4 a second circuit diagram of the invention with two-stage preheating.
In Fig. 1, the superheated steam enters the cooler 1 through the pipe 4, where the superheating temperature is reduced to the required temperature, and passes through the pipe 5 into the main heat exchanger 2. The main heat exchanger 2 condenses Steam and is fed into the cooler 1 through the pipe 6. It is diverted from the cooler 1 through the pipe 8 in which the control element 7 is arranged, which regulates the condensate level in the main heat exchanger 2.
Due to the heat of the overheated steam, a certain part of the condensate is evaporated in the cooler 1 and returned as saturated steam by means of the pipe 9 to the main heat exchanger 2.
In Fig. 2, the circuit diagram of the single-stage preheating of a certain medium is shown by the superheated steam, which is initially cooled in the built in the main heat exchanger 2 cooler 1 GE. The superheated steam enters the cooler 1 through the pipe 4, where it is cooled to the required temperature by its own condensate, and then flows through the pipe 5 into the condensation part of the main heat exchanger 2.
The condensate is passed through the pipe 6, in which the control element 7 regulating the condensate level of the main heat exchanger 2 is installed.
FIG. 3 shows the circuit diagram of the two-stage preheating of a certain medium by the superheated steam in FIG. 1I. Level illustrated. The superheated steam enters the cooler 1 through the pipe 4, where the superheating is reduced to the required temperature and then flows through the pipe 5 into the heat exchanger 2 of the second stage,
where it condenses and the condensate is passed through the pipe 6 through the condensate level of the main heat exchanger 2 of the II stage registering control element 7 in the cooler 1. Behind the control element 7, the condensate pressure is gradually reduced to that of the heating steam in the heat exchanger 3 of the first stage. The resulting from the condensate steam in the cooler 1 flows through the pipe line 10 in the heat exchanger 3 of the first stage.
The condensate coming from the cooler 1 is passed through the pipeline 8 into the condensate pipeline 11 from the heat exchanger 3 of the first stage. Due to the heat of the superheated steam, a certain part of the condensate in the cooler 1 is evaporated and introduced together with the steam from a steam extraction through the pipe 10 into the heat exchanger of the I. stage.
FIG. 4 shows a further circuit diagram of the two-stage heating of a specific medium as in FIG. 3, but with the difference that when it is introduced into the heat exchanger, the superheated steam of both the IL stage and the I stage is cooled . The evaporated condensate is in the exchanger 3 of the I. stage or in the heat exchanger 2 of the 1I. Level introduced, as shown in dashed lines and with bracketed numbers.
By choosing the speed of the superheated steam in the cooler 1 with regard to the most expedient coefficient of heat transfer k, a small heat exchange area of the cooler can be achieved, which area forms a fraction of that of the main heat exchanger and also has the smallest hydraulic losses .