Kondensationseinrichtung für Dampfkraftanlagen Die Erfindung betrifft eine Kondensationsein richtung für Dampfkraftanlagen, in welcher der in der Dampfkraftmaschine expandierte Arbeitsdampf in zwei parallel geschalteten Kondensatoren nieder geschlagen wird,
von denen der eine als Oberflächen kondensator mit einer Entgasungseinrichtung und der andere als Mischkondensator ausgeführt ist und bei der das Kühlwasser für den Mischkondensator durch eine Umwälzpumpe im Kreislauf umgewälzt wird und dieses Kühlwasser die im Mischkondensator auf genommene Kondensationswärme in einem Luft kühler an die Aussenluft abgibt.
Häufig müssen Dampfkraftwerke an Stellen er richtet werden, an denen keine ausreichende Menge an Kühlwasser zur Abführung der Kondensations wärme zur Verfügung steht. In solchen Fällen muss ein Teil oder die gesamte in der Dampfkraftanlage freiwerdende Kondensationswärme an die Aussen luft abgeführt werden. Dabei wird den Kondensato ren im allgemeinen nicht unmittelbar die Luft als Kühlmittel zugeführt, sondern es wird eine im Kreis lauf strömende Kühlwassermenge zur Abführung der Wärme aus den Kondensatoren verwendet.
Dieses Kühlwasser gibt die Wärme in einem oder in mehre ren mit Mischkühlung arbeitenden Kühltürmen oder in Oberflächen-Luftkühlern an die Aussenluft ab und strömt im abgekühlten Zustand zu den Kondensato ren zurück. Wird dieses Kühlwasser in gleicher Weise wie das eigentliche Speisewasser für den Dampferzeu ger aufbereitet, so ist es möglich, den Arbeitsdampf in einem Mischkondensator niederzuschlagen, in dem die Kühlwirkung durch Vermischen dieser beiden Wassermengen erzielt wird.
Die Erfindung geht aus von einer Kondensa tionseinrichtung, bei der die in der Dampfkraftanlage anfallende Kondensationswärme zum Teil mittels nicht wieder verwendbaren Kühlwassers und zum Teil über einen Kühlwasserkreislauf an die Aussen luft abgeführt wird. Hierzu sind zwei Kondensatoren in Parallelschaltung, nämlich ein Oberflächenkonden- sator, der mit nicht wieder verwendbarem Kühl wasser arbeitet, und ein Mischkondensator für einen Kühlwasserkreislauf, vorgesehen.
Zum Fördern des Kühlwassers im Kreislauf dient eine dem Mischkondensator nachgeschaltete Um wälzpumpe, welche die Gesamtwassermenge aus dem Wassersammelraum dieses Kondensators ansaugt und den Anteil des Kühlwassers des Kondensators mit einem leichten Überdruck gegenüber dem Aussen luftdruck durch den Luftkühler fördert. Von dort strömt das abgekühlte Kühlwasser in den Mischkon densator zurück.
Um Beschädigungen in den von dem Speise wasser für den Dampferzeuger beziehungsweise vom Dampf und dem Kühlwasser durchflossenen Strö- mutigskanälen der gesamten Dampfkraftanlage durch innere Oxydation möglichst weitgehend einzuschrän ken, werden Entgasungseinrichtungen verwendet, welche die in diese Räume eingedrungene Luft oder andere schädliche Gase kontinuierlich absaugen.
Solche Entgasungseinxichtungen sind im allgemeinen in Verbindung mit den Kondensatoren der Dampf kraftanlage angebracht.
Durch die Erfindung soll das Entfernen der schädlichen Gase aus dem Betriebswasser und die Weiterförderung des Speisewassers zum Speisewasser behälter auf möglichst einfache und wirtschaftliche Weise erreicht werden.
Die Erfindung besteht darin, dass der durch den Mischkondensator strömende Speisewasseranteil für den Dampferzeuger aus der Druckleitung der Um wälzpumpe abgezweigt, über eine Verbindungsleitung in der Nähe der Entgasungseinrichtung dem Ober- flächenkondensator zugeführt und von dort zusam men mit dem Speisewasseranteil des Oberflächenkon- densators mit Hilfe einer Kondensatpumpe zum Speisewasserbehälter für
den Dampferzeuger geför dert wird.
Die durch den Mischkondensator strömende Kühlwassermenge nimmt beim Durchlaufen ihres Kreislaufs weitaus weniger schädliche Gase auf als das Speisewasser, da dieses Kühlwasser durch die Umwälzpumpe auf einen leichten Überdruck gegen über der Aussenluft gebracht wird. Dadurch wird das Eindringen von Luft in den nachgeschalteten Luftkühler weitgehend verhindert. Das Kühlwasser durchströmt ausserdem keine hocherhitzten und ge gen innere Oxydation besonders stark gefährdeten Heizkanäle wie das Speisewasser.
Es ist daher bei weitem nicht so dringend notwendig, dieses Kühl wasser bei jedem Umlauf von den eingedrungenen Gasen vollkommen zu befreien.
Demgegenüber muss aber die gesamte Speise wassermenge, also auch deren durch den Misch kondensator strömender Anteil, andauernd. und mög lichst vollkommen entgast werden. Das Entfernen der eingedrungenen Gase aus diesem Speisewasser- Anteil im Mischkondensator selbst würde aber eine unnötig hohe Saugleistung erforderlich machen,
da dabei zugleich die sehr grosse Kühlwassermenge in unnötig starkem Masse mitentgast worden würde. Durch die Trennung dieses Speisewasseranteils von der Kühlwassermznge vor der Entgasung entfällt die ser Nachteil.
Wird das Speisewasser über eine Ver bindungsleitung der Entgasungseinrichtung des Ober- flächenkondensators zugeführt, so erübrigt es sich, für den Speisewasser-Anteil eine zusätzliche Entga- sungseinrichtung vorzusehen.
Ausserdem wird es dadurch möglich, die Speisewasserantele beider Kon densatoren, also die gesamte umlaufende Speise wassermenge mit nur einer an den Kondensatsam- melraum des Oberflächenkondensators angeschlos- senen Kondensatpumpenanlage zum Speisewasser behälter weiterzufördern. Beides führt zu einer we sentlichen Vereinfachung einer derartigen Kondensa tionsanlage.
Die Menge des in die Verbindungsleitung zum Oberflächenkondensator abgezweigten Wassers muss jederzeit so gross sein wie die zuvor in den Misch kondensator eingetretene Abdampfmenge, da sich andernfalls das Verhältnis zwischen der Gesamt- speisewassermenge und der Kühlwassermenge des Mischkondensators ändert.
Bei gleichbleibender Fül lung des Kühlwasserkreislaufs und bei stationärem Betrieb der Dampfkraftanlage ist der Wasserstand im nachgeschalteten Speisewasserbehälter ein Mass für dieses Mengenverhältnis.
Dementsprechend wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, die durch die Verbindungsleitung strömende Speisewassermenge als Stallgrösse zur Re- gelung der im Speisewasserbehälter gespeicherten Wassermenge anzuwenden. Zum Aufbau eines ent sprechenden Regelkreises sind drei Einrichtungen erforderlich, nämlich ein Gerät zum Messen des Wasserstandes im Speisewasserbehälter,
ein in die Verbindungsleitung eingebautes Regelventil und eine Signalleitung zur Übertragung der von dem Mess- gerät ausgehenden Messignale zu dem Regelventil.
Um ein Überfluten des Oberflächenkondensators bei einer Strörung oder beim Ausfall der Kondensat pumpe zu verhüten, kann eine Einrichtung vor gesehen werden, die aus einem Gerät zum Über wachen des Wasserstandes in dem Wassersammel- raum des Oberflächenkondensators, aus einer an das Regelventil der Verbindungsleitung angeschlossenen Sohnellschliesseinrichtung und aus einer diese beiden Teile verbindenden Signalleitung besteht.
Beim Über schreiten des höchstzulässigen Wasserstandes im Oberflächenkondensator löst dieses Überwachungs gerät ein Gefahrensignal aus, das über die Signal leitung zu der Schnellschliesseinrichtung übertragen wird. Durch die Auslösung dieser Schnellschliess- einrichtung wird die Zufuhr von Speisewasser aus dem Mischkondensator unterbunden und damit ein wei teres Ansteigen des Wasserstandes im Oberflächen kondensator verzögert oder gar verhindert.
Das durch Undichtigkeiten in den Strömungska nälen der Dampfkraftanlage entweichende Speise- und Kühlwasser muss durch aufbereitetes Zusatz wasser dauernd ersetzt werden. Unter normalen Um ständen bleibt das Verhältnis der auf die beiden Kondensatoren entfallenden Kondensatmengen an nähernd gleich. Daher ist die Höhe des Wasser standes in dem Wassersammelraum des Mischkon- densators bei stationärem Betrieb ein gutes Mass für die gesamte in der Dampfkraftlange enthaltene Speise- und Kühlwassermenge.
Dieser Wasserstand eignet sich daher als Regelgrösse zur Aufrechterhal tung der Gesamtwassermenge. Zum Aufbau eines entsprechenden Regelkreises wird bei einer vorteil haften Ausführungsform der Erfindung ein Mess gerät zum Messen des Wasserstandes in diesem Wassersammelraum, ein in die Zusatzwasserleitung eingebautes Regelventil und eine Signalleitung zum Übertragen der von dem Messgerät ausgehenden Messimpulse zu dem Regelventil verwendet.
Um Fehlregelungen auszuschliessen, muss dieser Regel kreis allerdings so abgestimmt sein, dass die bei Leistungsänderungen auftretenden kleinen Schwan kungen des Wasserstandes in dem Wassersammel- raum keinen Einfluss auf die Regelung der Gesamt- wassermenge ausüben. Es ist möglich, diese Regel einrichtung entweder für kontinuierliche oder für unterbrochene Zufuhr des Zusatzwassers auszu führen.
Das Zusatzwasser kann während des Betriebes des Mischkondensators allein oder beider Konden satoren dem Wassersümmelraum des Mischkonden- sators zugeführt werden. Bei seiner Aufbreitung wird es zwar voll entsalzt, jedoch nicht von den gelösten Gasen befreit. Seine Temperatur liegt im allgemeinen zunächst wesentlich unterhalb derjenigen Temperatur, bei der eine ausreichende Entgasung möglich ist.
Bei bekannten Ausführungen von Kon densationseinrichtungen muss daher das Zusatzwas ser vor seinem Eintritt in die Entgasungseinrichtung in einem eigens hierzu vorgesehenen Vorwärmer auf die nötige Temperatur gebracht werden.
Dieser Vor wärmer erübrigt sich bei der Kondensationseinrich- tung gemäss der Erfindung, da das Zusatzwasser durch das Vermischen mit der wärmeren und weitaus grösseren Menge an Speise- bzw. Kühlwasser im Wassersammelraum des Mischkondensators vor Ein tritt in die Entgasungseinrichtung auf die notwendige Temperatur gebracht wird.
Um eine ungestörte Zuleitung des Zusatzwassers auch bei Ausfall eines der beiden Kondensatoren zu sichern, kann die Zusatzwasserleitung mit absperr baren Abzweigleitungen zu beiden Kondensatoren versehen werden. Bei einem Ausfall des Mischkon- densators würde der Wasserstand in dessen Was sersammelraum als Regelgrösse zum Regeln der Gesamtwassermenge ausfallen. In diesem Fall kann die Gesamtwassermenge über den Wasserstand des Speisewasserbehälters geregelt werden.
In der Zeichnung ist die Kondensationseinrich tung gemäss der Erfindung in einem Schaubild sche matisch dargestellt.
Der in der Dampfkraftmaschine expandierte Arbeitsdampf strömt in die beiden in Parallelschal tung angeordneten Kondensatoren 1 und 2, von denen der eine als Oberflächenkondensator 1 und der andere als Mischkondensator 2 ausgebildet ist. Das in diesem Mischkondensator niedergeschlagene Kondensat und das Kühlwasser sammeln sich in dem Wassersammelraum 21 und werden von dort durch die Umwälzpumpe 22 abgesaugt.
Der Kondensat- bzw. Speisewasser-Anteil wird gemäss der Erfindung über die Verbindungsleitung 3 der an den Ober flächenkondensator 1 angeschlossenen Entgasungs- einrichtung 4 zugeführt. Die gesamte Speisewasser menge wird nach Durchfliessen des Wassersammel- raumes 11 des Oberflächenkondensators 1 mit Hilfe der Kondensatpumpe 12 über den Speisewas- servorwärmer 13 zum Speisewasserbehälter 5 wei tergefördert.
Um die Gesamtmenge des in der Dampfkraftan lage umfliessenden Speisewassers aufrechtzuerhalten, d. h., die vom Mischkondensator 2 abgezweigte Was sermenge jeweils so gross zu bemessen wie die Abdampfmenge, die in diesem Mischkondensator zuvor niedergeschlagen wurde, ist eine Regeleinrich tung vorgesehen, die aus dem Messgerät 61 zur Feststellung des Wasserstandes im Speisewasserbehäl ter 5, aus einem in die Verbindungsleitung 3 ein gebauten Regelventil 62 und aus der diese beiden Geräte verbindenden Signalleitung 63 besteht.
Die aus der am Wassersammelraum 11 des Oberflächenkondensators 1 angeordneten Messein- richtung 71, aus der Signalleitung 73 und aus der Schnellschliesseinrichtung 72 des Regelventils 62 bestehende Sicherheitseinrichtung ist dazu vorge sehen, um bei Ausfall oder Störung der Konden- satpumpe 12 ein überfluten des Oberflächenkon- densators 1 zu verhindern oder zumindest zu ver zögern.
Sie bewirkt, dass beim überschreiten eines höchstzulässigen Wasserstandes der Zustrom von Wasser aus dem Mischkondensator 2 durch Schlies- sen des Regelventils 62 sofort unterbunden wird.
Eine weitere Regeleinrichtung dient zum richti gen Bemessen der zuzuführenden Menge an aufbe- reitetem Zusatzwasser. Als Regelgrösse wird hierzu beim Betrieb des Mischkondensators 1 allein oder beider Kondensatoren 1 und 2 der Wasserstand im Wassersammelraum 21 des Mischkondensators 2 benutzt. Das Messgerät 91 misst diesen Wasser stand und steht über die Signalleitung 93 mit dem in die Zusatzwasserleitung 9 eingebauten Regelventil 92 in Verbindung.
Bei einem Ausfall des Mischkon densators wird das Zusatzwasser über die Abzweig- leitung 94 ,direkt dem Oberflächenkondensator 1 zugeleitet. In diesem Fall muss auch die Zusatzwas sermenge über den Wasserstand im Speisewasser behälter 5 über die Signalleitung 63, 96 mit Hilfe des Regelventils 95 geregelt werden.
Das aus dem Mischkondensator 2 ausströmende Kühlwasser wird durch die Umwälzpumpe 22 im Kreislauf über den Luftkühler 23 und die Wasser turbine 24 wieder zum Mischkondensator zurückge fördert. Die Wasserturbine dient dazu, das ver bleibende Druckgefälle zwischen dem Austritt des Luftkühlers 23 und dem Eintritt in den Mischkon densator in mechanische Leistung umzusetzen. Diese wiedergewonnene Leistung wird neben der Antriebs leistung des Pumpenmotors 25 zum Antrieb der Umwälzpumpe 22 ausgenutzt.
Die mit dem Regelventil 81 versehene Rückführ- leitung 8 ist dazu vorgesehen, um auch bei sehr geringem Zustrom von Speisewasser zum Speise wasserbehälter 5 eine volle Beaufschlagung der Kon- densatpumpe 12 zu ermöglichen. Auf diese Weise sollen Kavitationsschäden in der Kondensatpumpe verhindert werden. Das zu viel geförderte Wasser wird über diese Rückführleitung dem Oberflächen- kondensator wieder zugeleitet.
Die eingezeichneten Pfeile zeigen die Strömungs richtungen und die Übertragungsrichtungen der Regelsignale in den verschiedenen Strömungs- und Signalleitungen an.