DE2536760A1

DE2536760A1 - Vorrichtung zur kondensation des kuehlmittels einer waermekraftanlage mit hilfe von umgebungsluft

Info

Publication number: DE2536760A1
Application number: DE19752536760
Authority: DE
Inventors: Marcel Sedille
Original assignee: Societe des Condenseurs Delas SA
Current assignee: Societe des Condenseurs Delas SA
Priority date: 1974-08-26
Filing date: 1975-08-19
Publication date: 1976-03-11
Also published as: FR2283309B1; FR2283309A1; US3977196A

Description

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Dipl.-Ing. Jürgen WEINMILLER £ 0 J 0 / Q U

PATENTASSESSOR ₅ „ -,

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Zeppelinstr. 63

SOCIETE DES CONDENSEURS DELAS 38, avenue Kleber, 75116 PARIS Frankreich

VORRICHTUNG ZUR KONDENSATION DES KÜHLMITTELS EINER WÄRMEKRAFTANLAGE MIT HILFE VON UMGEBUNGS-LUFT

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kondensation des Kühlmittels einer Wärmekraftanlage mit Hilfe von Umgebungsluft.

Bekanntlich kämpfen Wärmekraftanlagen, insbesondere Kraftwerke, aufgrund immer größer werdender Blockleistung mehr und mehr mit der Schwierigkeit, ausreichend Wasser für die Ableitung der durch das Arbeitsmedium freigesetzten Wärme, im allgemeinen Wasserdampf, zur Verfügung zu haben, da Flüsse während der Niedrigwasserperiode nicht genügend Wasser führen und da hinsichtlich der Höchsttemperatur, mit der das als Sekundärkühlmittel verwendete Wasser wieder in den Fluß abgeführt

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wird, bestimmte Grenzanforderungen erfüllt sein müssen. Dies führt in zunehmender Weise zur Verwendung von Umgebungsluft als Sekundärkühlmittel in indirekten Wärmetauschern, den sogenannten Luftkondensatoren.

Bei Anlagen mit hoher Leistungsabgabe trifft die Verwendung von Umgebungsluft auf mehrere Schwierigkeiten. Erstens muß zur Begrenzung der Abmessungen und somit zur Verhinderung eines zu hohen Preises eine relativ starke Erwärmung der Umgebungsluft in Kauf genommen werden. Aus diesem Grunde ist die Kondensationstemperatur des primären Kühlmediums ebenfalls erhöht, woraus sich ein erheblicher Wirkungsgradverlust ergibt. Außerdem besteht im Winter insbesondere bei Wasser die Gefahr, daß das kondensierte primäre Kühlmedium gefriert, wenn die Temperatur des Umgebungsluft weit unter O C abfällt. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, komplizierte und teure Vorrichtungen zur Vermeidung des Gefrierens vorzusehen, und man kann so die mögliche Verringerung des Kondensationsdrucks nicht nutzen, woraus sich ebenfalls ein niedrigerer Wirkungsgrad der Energieerzeugungsanlage ergibt.

Die Erfindung will die oben angeführten Nachteile beheben und eine Vorrichtung zur Kondensation der Kühlflüssigkeit einer Wärmekraftanlage mit Hilfe von Umgebungsluft schaffen, die nur zu einer Erwärmung der Umgebungsluft bis zu einer relativ geringen Übertemperatur führt und bei der zudem im Winter jegliche Gefahr, daß das kondensierte Arbeitsmedium wie beispielsweise Wasser gefriert, vermieden wird, sodaß der Temperaturabfall der Umgebungsluft voll genutzt werden kann.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ersten Bereich für den indirekten Wärmeaustausch zwischen Luft und einem Medium mit einem Gefrierpunkt, der unter der durch die Umgebungsluft erreichbaren Mindesttemperatur liegt, und einen zweiten Bereich für den indirekten Wärmetausch zwischen der bei der Berührung des ersten Wärmetauschbereichs erwärmten Luft und dem primären Kühlmittel der Wärmekraftanlage umfaßt, wobei die Oberfläche des ersten Bereichs für den indirekten Wärmetausch und der Durchsatz des einen niedrigen Gefrierpunkt aufweisenden Mediums in diesem Bereich so ausgelegt sind, daß die Umgebungsluft den ersten Wärmetauschbereich mit einer Temperatur verläßt, die über dem Gefrierpunkt des Kühlmittels der Wärmekraftanlage liegt.

Vorzugweise wird das einen niedrigen Gefrierpunkt aufweisende Medium mindestens teilweise durch Wärmetausch mit einem Teil des sich in gasförmigem Zustand befindlichen Kühlmittels der Wärmekraftanlage, das vor seinem Einleiten in den zweiten Wärmetauschbereich entnommen wird, verdampft. Das Medium der Wärmekraftanlage wird dann vorzugsweise ein erstes Mal unter Leistungsabgabe entspannt, und ein Teil des entspannten Mediums wird dazu genutzt, mit dem einen niedrigen Gefrierpunkt aufweisenden zu verdampfenden Medium Wärme auszutauschen, während der andere Teil des entspannten Mediums mindestens ein weiteres Mal unter Abgabe von Leistung entspannt und dann zum Wärmetauseh mit der Umgebungsluft in den zweiten Wärmetauschbereich geschickt wird.

Bei dem einen niedrigen Gefrierpunkt aufweisenden Medium handelt es sich beispielsweise um eine Chlorfluor-Kohlenwasserstoff verbindung wie beispielsweise Monofluortrichlormethan.

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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die einzige beiliegende Figur ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Kondensation des Dampfes eines Wärmekraftwerkes mit Hilfe von Umgebungsluft beschrieben. Der unter hohem Druck stehende Dampf kommt durch eine Leitung 1 an und wird ein erstes Mal auf eine mittlere Druckstufe in einer Turbinenstufe 2 entspannt. Ein Teil des aus der Turbinenstufe 2 austretenden Dampfes wird durch eine Leitung 3 zum indirekten Wärmetauscher 4 geleitet, der als "Dampftransformator" bezeichnet werden kann, und sorgt hier für die Verdampfung des einen niedrigen Gefrierpunkt aufweisenden Mediums, so wie es weiter unten beschrieben wird. Das im Wärmetauscher 4 kondensierte Wasser wird in üblicher Weise durch eine Leitung 5 dem Kreislauf wieder zugeführt.

Der restliche aus der Turbinenstufe 2 austretende Dampf gelangt" durch eine Leitung 6 in eine zweite Turbinenstufe 7, wo er auf Niederdruck £ntspannt wird. Der Niederdruckdampf, der beispielsweise einen Druck von 0,2 absoluten Bar aufweist, fließt dann durch eine Leitung 8 zu einem indirekten Luft-Wasserdampfwärmetauscher bzw. Luftkühler 9, wo er unter Abgabe von Wärme an die zuvor durch Wärmetausch mit dem einen niedrigen Gefrierpunkt aufweisenden Medium erwärmte Luft bei 60 C kondensiert. Das kondensierte Wasser wird dann durch eine Leitung 10 dem Kreislauf wieder ztögöführt.

Das einen niedrigen Gefrierpunkt aufweisende Medium wird in flüssigem,Zustand durch eine Pumpe 11 in den Wärmetauscher 4 gepumpt, wo es verdampft wird. Anschließend wird es in eine Entspannungstuirfeinenstufe 13 geleitet, die auf derselben Welle sitzt wie die Turbinenstufen 2 und 7 und wo es sich auf Nieder-

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druck, beispielsweise auf 2 absoluten Bar, entspannt. Daraufhin gelangt es durch eine Leitung 15 zu einem indirekten Wärmetauscher mit der Umgebungsluft bzw. Luftkühler 16, wo es bei etwa 45 C kondensiert und dann im flüssigen Zustand durch eine Leitung wieder zur Pumpe 11 zurückfließt.

Die Umgebungsluft folgt dem durch die Pfeile 18 und 19 angegebenen Weg. Sie wird ein erstes Mal im Wärmetauscher durch indirekten Wärmetausch mit dem verdampften und entspannten, einen niedrigen Gefrierpunkt aufweisenden Medium aufgeheizt. Anschließend fließt sie durch den Wärmetauscher 9, wo sie weiter erwärmt wird und dabei den Wasserdampf der Wärmekraftanlage kondensiert.

Die Wärmeaustauschflächen und Durchsätze der Medien werden so gewählt, daß die Lufttemperatur zwischen dem ersten und zwexten Wärmetauschbereich auch im Winter erheblich über dem Gefrierpunkt von Wasser liegt.

Im Rahmen der Erfindung sind bestimmte Änderungen möglich, und insbesondere ist die Wahl des Druckunterschieds zwischen den Turbinenstufen 2 und 7 eine Frage der Technik, die mit Hilfe der üblichen Berechnungen solcher Anlagen gelöst wird. Die Turbinenstufe 13 kann auf derselben Achse wie die Turbinenstufen und 7 sitzen, wie es oben beschrieben wurde, jedoch auch vollkommen unabhängig davon sein. Die Kondensationsbereiche 16 und können mehrteilig sein und mit Medien unterschiedlicher Druckstufen beaufschlagt werden, wobei ein Teil eines Mediums zwischen den Entspannungstufen der Turbine entnommen wird, um bei einer Temperatur kondensiert zu werden, die über der Temperatur des restlichen Mediums liegt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 - Vorrichtung zur Kondensation der Kühlflüssigkeit einer Wärmekraftanlage mit Hilfe von Umgebungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ersten Bereich (16) für den indirekten Wärmeaustausch zwischen Luft und einem Medium mit einem Gefrierpunkt, der unter der durch die Umgebungsluft erreichbaren Mindesttemperatur liegt, und einen zweiten Bereich (9) für den indirekten Wärmetausch zwischen der bei der Berührung des ersten Wärme tauschbereichs erwärmten Luft und dem primären Kühlmittel der Wärmekraftanlage umfaßt, wobei die Oberfläche des ersten Bereichs für den indirekten Wärmetausch und der Durchsatz des einen niedrigen Gefrierpunkt aufweisenden Mediums in diesem Bereich so ausgelegt sind, daß die Umgebungsluft den ersten Wärmetauschbereich mit einer Temperatur verläßt, die über dem Gefrierpunkt des Kühlmittels der Wärmekraftanlage liegt.

2 - Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einen niedrigen Gefrierpunkt aufweisende Medium mindestens teilweise durch Wärmetausch (4) mit einem Teil des sich in gasförmigem Zustand befindlichen Kühlmittels der Wärmekraftanlage, das vor seinem Einleiten in den zweiten Wärmetauschbereich entnommen wird, verdampft wird.

3 - Vorrichtung; gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium der Wärmekraftanlage dann ein erstes Mal unter Leistungsabgabe (2) entspannt und ein Teil des entspannten Mediums dazu genutzt wird, mit dem einen

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niedrigen Gefrierpunkt aufweisenden zu verdampfende Medium Wärme auszutauschen, während der andere Teil des entspannten Mediums mindestens ein weiteres Mal unter Abgabe von Leistung (7) entspannt und dann zum Wärmetausch mit der Umgebungsluft in den zweiten Wärmetauschbereich (9) geschickt wird.

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