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Einrichtung zum Niederschlagen des Anfahrdampfes in einem Oberflächenkondensator
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum Niederschlagen des Anfahrdampfes
von Kesselanlagen in einem Oberflächenkondensator mit ein oder zwei koaxial zur
Kondensatorlängsachse verlaufenden, über ihre gesamte Länge mit siebartigen Öffnungen
versehenen Anfahrdampf-Verteilerrohren, aus denen der Anfahrdampf quer zu seiner
Einströmrichtung austritt.
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Bei bereits vorgeschlagenen Einrichtungen dieser Art sind die siebartigen
Öffnungen in zwei an den äußersten Seiten des Kondensators. einander gegenüberliegend
angeordneten Verteilerrohren angebracht, daß die aus ihnen austretenden Dampfstrahlen
oberhalb der Kühlrohrbündel aufeinanderprallen, wobei außerhalb der Verteilerrohre
liegende Zerstäuberrohre vorhanden sind, aus denen Wasser in den verwirbelten, überschüssigen
Dampf hineingespritzt wird, um ihm durch Eigenverdampfung Wärme zu entziehen. Bei
Ausbleiben des Kühlkondensats im Kondensator besteht durch diese Anordnung die Gefahr,
daß es infolge Wirbelbildung durch Richtungsänderung der Dampfteilchen nach der
Kühlfläche hin oberhalb der Kühlrohre zu Dampfstau mit plötzlicher Drucksteigerung
kommt.
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Erfindungsgemäß läßt sich dieser Mangel dadurch vermeiden, daß in
den Verteilerrohren Kondensateinspritzrohre angeordnet sind, durch die Kondensat
in die Verteilerrohre eingespritzt wird, so daß eine Kühlung und Mischkondensation
des in den Verteilerrohren befindlichen Anfahrdampfes stattfindet, und daß die Verteilerrohre
und ihre Öffnungen so angeordnet sind, daß der gekühlte Anfahrdampf diffusorartig
in die Rohrgasse des Kondensators ausgestoßen wird. Durch diese Einrichtung wird
erreicht, daß durch die Einspritzung des Kühlkondensats sich ein Dampfstau zunächst
nur in den Verteilerrohren bildet. Die jetzt ungekühlten Dampfstrahlen werden durch
die diffusorartige Einführung in die Rohrgasse weit nach unten geführt, so daß auch
in diesem Falle die sofortige Kondensation des austretenden Anfahrdampfes gewährleistet
ist, da in der Rohrgasse ein genügend langer Entspannungsweg zur Verfügung steht.
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.Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können bei der Verwendung
von zwei Verteilerrohren diese auf einem bestimmten, der Rohrgasse zugewandten Rohrmantelsektor
loch- oder schlitzartige Öffnungen aufweisen, denen diesen Rohrmantelsektor seitlich
begrenzende Leitbleche zugeordnet sind, die sich diffusorartig nach der Rohrgasse
hin erstrecken. Die Leitbleche dienen dazu, den aus den loch- oder schlitzartigen
Öffnungen der Verteilerrohre kommenden Anfahrdampf nach der Rohrgasse hinzuleiten.
Durch den üblicherweise keilförmigen oberen Raum der mittleren Rohrgasse steht auf
diese Weise dem Anfahrdampf ein geeigneter Ausdehnungsraum zur Verfügung, so daß
durch Ablenken des Anfahrdampfes nach diesem Raum hin die oberen Rohrschichten des
Kühlrohrnetzes nicht übermäßig beansprucht werden.
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Die Leitbleche können dabei nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
so ausgebildet sein, daß ein Teil derselben sich strömungsfluchtend an die obere
Rohrgassenwandung anlegt, während der andere Teil der Leitbleche nur so weit in
Richtung der Rohrgasse geführt ist, daß zwischen zwei Verteilerrohren eine schachtartige
Flachdüse gebildet wird, durch die in üblichem Maße der Abdampf der Turbine nach
der Rohrgasse hin abströmen kann.
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Durch zweckentsprechende Bemessung des Düsenquerschnittes hat man
es in der Hand, den Abdampfdurchsatz in der Rohrgasse so zu steuern, daß die Rohrgasse
auch im Normalbetrieb vom Abdampf hinreichend beaufschlagt wird; dies ist insofern
wichtig, als ja auch die Kondensataufwärmung im Kondensatsammler (Hotwell) stets
gewährleistet sein muß. Weiterhin kann auch durch die gegenseitige Lage der Verteilerrohre
selbst im Dampfraum oberhalb des Kühlrohrbündels sowie durch den jeweiligen Abstand
der Verteilerrohre vom Kühlrohrnetz Einfluß darauf genommen werden, welcher zu kondensierenden
Dampfart ein bevorzugter Weg nach der Rohrgasse hin eingeräumt wird. In Grenzfällen
kann der die Flachdüse bildende Teil der Leitflächen ganz entfallen.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß im Kondensator
oberhalb der Rohrgasse, und zwar vorzugsweise symmetrisch zur Rohrgassen-Mittenebene,
nur ein einziges in Längsrichtung
der Rohrgasse verlaufendes Verteilerrohr
für den Anfahrdampf angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ragen die den Dampfaustrittsöffnungen
am Rohrmantelsektor zugeordneten Leitbleche nur so weit diffusorartig in die Rohrgasse
hinein, daß um die Leitbleche flachdüsenartige Strömungswege für den Abdampf der
Turbine nach der Rohrgasse hin frei bleiben. Diese Anordnung kann mit Vorteil dann
verwendet werden, wenn nur kleinere Mengen Anfahrdampf aufzunehmen sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen
ausführlicher beschrieben. Hierbei ist Fig.1 eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen
Kondensators mit zwei Längs-Verteilerrohren für Anfahrdampf im Dampfraum oberhalb
der Rohrgasse, Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1, Fig. 3 ein nur 'bruchweise dargestellter
Grundriß zu Fig. 1, Fig.4 eine Vorderansicht ähnlich Fig. 1, nur mit dem Unterschied,
daß die Längs-Verteilerrohre im Dampfraum oberhalb der Rohrgasse etwas weiter auseinander
stehen und daß die Düse zwischen den Verteilerrohren enger ist, Fig. 5 eine Vorderansicht
ähnlich Fig. 1, jedoch mit nur einem einzigen Längs-Verteilerrohr für Anfahrdampf
oberhalb der Rohrgasse.
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Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen benannt.
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In den Zeichnungen ist 1 der Kondensatormantel, 2 das Kühlrohrnetz,
3 die zwischen den Kühlrohrpaketen frei gelassene Rohrgasse, 4 der oder die Eintrittsstutzen
für den normalen Turbinenabdampf, 5 die nur andeutungsweise gezeigte Dampf luftgemisch-Absaugung,
6 der unterhalb der Rohrgasse angeordnete Kondensatsammler (Ho:twell).
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 sind in dem oberhalb des
Kühlrohrnetzes 2 liegenden Dampfraum A, der teils von dem Kondensatormantel und
teils von dem Abdampfeintrittsstutzen 4 gebildet wird, die Verteilerrohre 7 angeordnet,
denen, wie durch die Pfeile X in Fig. 2 und 3 angedeutet, Anfahrdampf in der Rohrachsrichtung
zugeführt wird. Die Verteilerrohre 7 sind dabei vorzugsweise direkt oberhalb der
Rohrgasse 3 symmetrisch zur Rohrgassen-Mittenebene angeordnet und verlaufen gleichsinnig
zur Längsrichtung der Rohrgasse, d. h. bei symmetrischer Kondensato:rbauweise parallel
zur Kondensatorlängsachse, über die gesamte Kondensatorbaulänge. Die Verteilerrohre
7 sind auf einem der Rohrgasse 3 zugewandten Rohrmantelsektor S mit loch- oder schlitzartigen
Öffnungen 8 bzw. 9 versehen, aus denen der Anfahrdampf gegen die Rohrgasse 3 hin.
ausgestoßen wird. Um einen diffusorartigen Strömungsverlauf dieser Dampfstrahlung
zu erzielen, sind den Öffnungen 8, 9 Leitbleche 10, 11 zugeordnet, die entweder
an den Verteilerrohren selbst oder mindestens teilweise auch an den der Rohrgasse
3 zunächst liegenden Kühlrohrpaketen befestigt sein können. Die Leitbleche 10, 11
erstrecken sich gleichfalls über die gesamte Kondensatorbaulänge und bilden unter
seitlicher Begrenzung des Rohrmantelsektors S jeweils einen schachtartigen Diffusor.
Während die Leitbleche 10 sich strömungsfluchtend an die Wandungen der sich üblicherweise
im obersten Bereich keilförmig aufweitenden Rohrgasse 3 anlegen, sind die Leitbleche
1i nur so weit in Richtung der Rohrgasse 3 geführt, daß zwischen denselben eine
schachtartige Flachdüse 12 gebildet wird, durch die der normale Abdampf der Turbine
nach der Rohrgasse strömen kann. Diese Abdampfströmung ist in Fig.1 und 4 jeweils
durch einen Pfeil Y und die zeichnerisch in vollen Linien angedeuteten Strömungsfäden
angedeutet, während die Anfahrdampfströmung gestrichelt angedeutet ist. Unterhalb
der Leitbleche 10 verteilt sich der Anfahrdampf, der bereits vorher durch weitere
noch zu beschreibende Mittel weitgehend gekühlt wurde, auf das Kühlrohrnetz, das
nun vor allem in seiner obersten Kühlrohrschicht nicht, mehr in übermäßiger Weise
von viel oder zu heißem Dampf beansprucht wird. Durch längere oder kürzere Ausbildung
der Leitbleche 11 kann die Flachdüse 12 in Anpassung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse
für größeren oder kleineren Abdampfdurchsatz ausgebildet werden. Die Leitbleche
11 können dabei von Fall zu Fall nicht nur verschieden lang gemacht werden, sondern
gegebenenfalls auch ganz entfallen. Es kann auch die Anordnung der Verteilerrohre
7 sowohl in ihrem Abstandsverhältnis gegenüber dem Kühlrohrnetz als auch in bezug
auf die Längsachse des Kondensators verschieden sein. Jedoch ist diese bauliche
Maßnahme im Hinblick auf das Wesen der Er-@ findung ohne besondere Bedeutung. Die
im Dampfraum A liegenden Verteilerrohre 7 erhalten ihre Anschluß durch die Rohrplatte
13 von außen, so daß der obere Teil des Wasserraumes, wie unter 14 angedeutet, abgeflacht
sein kann. Wie weiterhin aus Fig. 3 zu ersehen, ist auch die Rohrgabelung 15 vor
dem Eintritt der Verteilerrohre 7 in den Kondensator strömungsfluchtend ausgebildet,
damit dem mit hoher Stoßenergie ankommenden Anfahrdampf in dem Verteilerrohrsystem
7 keinerlei strömungshindernder Widerstand entgegengesetzt wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist oberhalb der Rohrgasse 3 vorzugsweise
symmetrisch zur Rohrgassen-Mittenebene nur ein einziges Verteilerrohr 16 vorgesehen,
dem der Anfahrdampf (in der Darf stellung nicht zu sehen) wieder in der Rohrachsrichtung
zugeführt wird. Das Verteilerrohr 16 ist an seinem unteren, dem Kühlrohrnetz 7 zugewandten
Rohrmantelsektor in der bereits geschilderten Weise mit (in der Zeichnung nicht
besonders kenntlich gemachten) loch- oder schlitzartigen öffnungen 8, 9 versehen,
denen Leitbleche 17 zugeordnet sind, die diffusorartig nur so weit in die Rohrgasse
3 hineinragen, daß um die Leitbleche flachdüsenartige Strömungswege 18 offen bleiben,
durch die der Abdampf der Turbine nach der Rohrgasse 3 geführt wird. Auch in diesem
Falle läßt sich durch längere oder kürzere Ausbildung der Leitbleche 17 der Düsenquerschnitt
18 den betrieblichen Erfordernissen anpassen. Wie aus Fig. 5 zu ersehen, bildet
sich unterhalb der Leitbleche 17 wieder eine Dampfmischzone aus, von der aus der
Dampf sich im unteren Raum des Kondensators verteilt. Um bereits in der Zone der
Leitbleche einen intensiveren Wärmeaustausch der Dampfströme herbeizuführen, können
die Leitbleche 17 ihrerseits gelocht oder geschlitzt sein.
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Sämtliche Verteilerrohre 7, 16 haben erfindungsgemäß das gemeinsame
Merkmal, daß dieselben mit einer Einrichtung zum Kühlen des Anfahrdampfes innerhalb
des Rohrmantels versehen sind. Zu dem Zweck ist bei den in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen innerhalb der Verteilerrohre jeweils ein weiteres an seinem
Rohrmantel gelochtes oder geschlitztes Leitungsrohr 21 eingebaut, das als Einspritzrohr
für ein rohrendseitig zugeführtes Kühlmittel dient.
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Als Kühlmittel wird vorzugsweise das Umlaufkondensat der Turbine benutzt,
das, wie insbesondere
aus Fig. 2 zu ersehen, im Gegenstrom zum Anfahrdampf
den Verteilerrohren zugeführt wird. Die Kühlung und Mischkondensation erfolgt sonach
bereits in den Verteilerrohren selbst, die vorzugsweise innen oben das Kondensationseinspritzrohr
tragen. Durch diese Einrichtung werden die Wärmedehnungen der Verteilerrohre ohne
Schwierigkeiten beherrscht, und es ergibt sich in allen Fällen eine einwandfreie
Wirkungsweise bei einem Mindestaufwand an Material. Die loch- oder schlitzartigen
Öffnungen 8, 9 der Verteilerrohre sind in Berücksichtigung der Kondensateinspritzrohre
21 so angeordnet, daß sich eine günstige Dampfströmungsrichtung ergibt, die einer
Entspannung des Anfahrdampfes nicht hinderlich ist. Durch die Kühlung innerhalb
der Verteilerrohre wird außerdem eine Vormischkondensation eingeleitet.
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Voraussetzung für den Betrieb des erfindungsgemäßen Kondensators als
Anfahrkondensator ist, daß bei noch nicht angelaufener Turbine die Kondensationsanlage
voll evakuiert ist und daß der Kühlwasserstrom normal fließt. Die Kondensatpumpe
muß außerdem genügend Umlaufkondensat zur Verfügung haben. Der Anfahrdampf wird
dann in bekannter Weise über Drosseleinrichtungen, z. B. Drosselblenden, dem Kondensatordampfraum
zugeführt.