DD228865A1 - Anordnung zur waerme- und kondensatrueckgewinnung aus dampf-, speisewasser- und kondensatverlusten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Waerme- und Kondensatrueckgewinnung aus Dampf-, Speisewasser- und Kondensatverlusten, die in Dampfkraftanlagen mit geschlossenen Wasser-Dampf-Kreislauf in einen offenen Kondensatbehaelter geleitet werden, der mit einer ins Freie fuehrenden Ausdampfleitung versehen ist. Die Bruedenenthalpie soll in der vorhandenen energetisch relativ hochwertigen Dampfphase in einem Verbraucher genutzt werden. Dazu ist an die Ausdampfleitung ueber eine Rohrleitung eine Strahlpumpe, die von einem fluessigen oder dampffoermigen Treibmedium beaufschlagt wird oder ein evakuierter Waermetauscher als Verbraucher angeschlossen. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung

Anordnung zur Wärme- und Kondensatrückgewinnung aus Dampf-, Speisewasser- und Kondensatverlusten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Rückgewinnung von Wärme und Kondensat aus anfallenden Dampf-, Speisewasser- und Kondensatverlusten. Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt bei Wärmekraftanlagen mit geschlossenem Wasser-Dampf-Kreislauf, in denen Wässer von Behälterüberläufen, Probeentnahmen, Dauer- und Anfahrentwässerungen und anfallende Dämpfe auf offene Behälter geführt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In Dampfkraftanlagen treten technologisch bedingte, durch Anlagenschädigungen und ungenügende Betriebsführung verursachte, Dampf-, Speisewasser- und Kondensatverluste auf, die noch einen hohen Wärmeinhalt besitzen und zur Verschlechterung des spezifischen Brennstoff-Wärmeverbrauches führen. Es ist bekannt, heiße Wässer von dem Kondensatsammelbehälter nicht an die Umgebung, sondern auf den Hauptkondensator abzuführen, um die Deionatverluste zu reduzieren. Außerdem ist bei geschlossenen Kondensatsammelbehälter bekannt, das heiße Kondensat auf Behälter niedrigen Druckes zu führen, wobei eine Ausdampfung eintritt und der Dampf wirtschaftlich weiter verwendet werden kann (DE-PS 1013259, DE-OS 3034379^31 12 069).

30.1Q84-O2C7628

In der DE-PS 1078142 wird die Möglichkeit angegeben, den Brüdendampf eines geschlossenen Kondensatsammelbehälters mit Hilfe einer Strahldüse, die als Treibmittel abgepumptes Kondensat aus dem-selben Behälter benutzt, abzusaugen, mit dem Kondensat zu vermischen und wieder in den Behälter zu leiten. Diese Einrichtung ist keine praktikable Lösung zur Nutzung der Brüdendampfwärme, da der Nutzen den Aufwand an erforderlicher Pumparbeit nicht kompensiert. Es äst weiterhin bekannt, die Entwässerungskondensate der Anzapfleitungen von Kondensationsturbinen bzw. der Wärmetauscher in Kernkraftwerken (DE-OS 1751744) über unter Druck stehende geschlossene Kondensatsammelbehälter in die Vorwärmer der Speisewasserregenerativvorwärmung zu leiten (DE-AS 1089394).

Offene Kondensatsammelbehälter sind im Gegensatz zu geschlossenen Behältern drucklos. Sie sind über ein Ausdampfrohr mit der Umgebund verbunden, so daß in ihnen Atmosphärendruck herrscht. Die Leckagenverluste und sonstige anfallende Wässerund Dämpfe dagegen treten zum Teil mit einem hohen Druckniveau, entsprechend ihrem Anfallort, in den Kondensatsammelbehälter ein, wo ein Teil dieses Kondensates verdampft und der weit aus größte Teil der Leckagenwärme als Brüdendampf verlocen geht. Eine Nutzung dieses Brüdendampfes ist aufgrund des Druckniveaus in großem Maße problembehaftet.

Die bisher bekannten Methoden der Wärmerückgewinnung aus offenen, drucklosen Kondensatsammelbehältern mit Ausdampfung bestehen im Einbau eines Dampfkühlers oder einer Kondensateinspritzung oberhalb des Kondensatspiegels bzw. der Nutzung des Ausdampfrohres als Dampfkühler. Mit Hilfe dieser Einbauten kann ein Teil des ausdampfenden Kondensates niedergeschlagen und somit Wärme- und Wasserverluste teilweise vermieden werden.

Nachteilig wirkt sich beim Kondensatkühler der große Platz- und Kühlmittelbedarf aus. Während bei der Kondensateinspritzung vor allem die Verwendungsmöglichkeiten des Kühlkondensates aufgrund seines niedrigen Energiegehaltes gegenüber der Ausdampfung beschränkt ist. Die energetische Wirksamkeit dieser Methoden ist sehr gering. Es ist weiterhin eine Lösung beschrieben, mit der in der Kondensatwirtschaft Energieverluste vermieden werden sollen, die durch ins Freie abgeleiteten Wasserdampf entstehender in drucklosen offenen Kondensatbehältern durch Ausdämpfen entsteht. Aus der Auffassung, daß diese Ausdarapfung nicht nutzbar ist, sieht die Lösung vor, daß der offene Behälter mit der ins Freie führenden Ausdampfleitung entfällt; das hochgespannte heiße Dampf-Kondensatgemisch wird direkt in einen geschlossenen Behälter geführt, wobei die Ausdampfung über ein drehzahlgeregeltes Gebläse soweit verdichtet werden soll, daß der Dampf in einem Niederdruckdampfsystem wirtschaftlich weiter verwendbar ist (DD 141348). Abgesehen davon, daß diese Lösung nunmehr aus Festigkeitsgründen einen entsprechend dimensionierten Druckbehälter benötigt, ist zu bedenken, daß sich „das Wasser-Dampf-Gemisch im Kondensatbehälter genau im Phasenübergang Wasser/Dampf befindet und zu erwarten ist, daß durch die Verdichtung des Dampfes mittels Gebläse,um den für das Niederdruckdampfsystem nötigen Arbeitsdruck zu erhalten, die Wasserphase nach der Verdichtung zumindest teilweise erreicht wird. Dieser Vorgang ist als thermodynamischer Vergleichsprozeß in einem T,s-Diagramm darstellbar. Daraus läßt sich ableiten, daß Dampf mit- dem notwendigen Arbeitsmitteldruck auf diese Weise nicht bereitgestellt werden kann.

Bei einer weiteren Lösung wird der offene Kondensatsammelbehälter mit atmosphärischer Ausdampfung durch mehrere geschlossene Behälter (Kaskadenschaltung) ersetzt, wobei die jeweils druckgestaffelte Ausdampfung als Arbeitsdampf

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weiter genutzt wird. Aus dem letzten Behälter wird das fast ^atJf Atmosphärendruck entspannte Kondensat in einen offenen Behälter mit atmosphärischer Ausdampfung geleitet (Schröder, 3.: An den Fahnen kann man sie erkennen - optimale Ausnutzung der Kondensatwärme; Wärme 84 (1978) 2/3, S. 53-54 im Sonderteil "Industrielle Energetik"). Diese Lösung erfordert einen erheblichen materiellen Aufwand.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, in Dampfkraftanlagen mit geschlossenem Wasser-Dampf-Kreislauf den Brüdendampf und das Kondensat offener Kondensatsammelbehälter energetisch günstiger zu nutzen, um den spezifischen Wärme-, Brennstoff- und Frischwasserverbrauch zu senken.

Darlegung des Was eins der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erfüllung der Zielstellung eine Anordnung zu schaffen, die die Nutzung der Brüdenenthalpie in der vorhandenen energetisch relativ hochwertigen¹ Dampfphase in einem Verbraucher ermöglicht.'

Dies wird erreicht, indem an die Ausdampfleitung des offenen Kondensatsammelbehälters über eine Rohrleitung eine Strahlpumpe, die von einem flüssigen oder dampfförmigen Treibmedium beaufschlagt ist, oder ein evakuierter Wärmetauscher als Verbraucher angeschlossen ist. In dem Verbrauchervwird auf diese Weise ein Unterdruck erzeugt, so daß der Brüdendampf abgesaugt und einer Nutzung zugeführt werden kann. Durch die Druckminderung kommt es zum verstärkten Phasenübergang in Richtung Dampf (x >· 0 im T,s - Diagramm)/ so daß im Gegensatz zum Stand der Technik in der Rohrleitung zwischen Ausdampfrohr und-Verbraucher kein Kondensat anfällt. Der Wärmegewinn wird

deshalb Erzielt, weil sich der Dampfverbraucher gleich in der Strahlpumpe oder bei Einsatz eines evakuieVten Wärmetauschers vor diesem befindet. Wird die Strahlpumpe mit Kondensat, vorzugsweise Kondensat des Wasser-Dampf-Kreislaufes, betrieben, gibt der Brüdendampf seine Kondensationswärme an das aufzuheizende Treibmedium ab. Durch die Beibehaltung des offenen drucklosen Behälters mit den entsprechenden festigkeitsmäßigen Beschränkungen wird mit der Erfindung eine technisch relativ einfache und kostengünstige Lösung erzielt.

Wird als Treibmittel Dampf mit Überdruck aus der Dampfkraftanlage ausgekoppelt oder Fremddampf verwendet, so kann durch Absaugung des Brüdendampfes aus dem offenen Kondensatsammelbehälter dieser Brüdendampf in die Dampfbereitstellung einbezogen werden, ohne das es zwischen der Strahlpumpe und dieser nachgeordneten weiten Verbrauchern zu einem Kondensatanfall kommt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in der Ausdampfleitung hinter dem Rohrleitungsanschluß eine steuerbare Klappe angebracht. Dabei kann der Antrieb der Klappe mit einem in der Treibmittelanschlußleitung der Strahlpumpe liegenden Ventil oder Druckmeßgeber gekoppelt sein.

Ausführungsbeispiel

Die nähere Erläuterung erfolgt an Hand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4: mögliche Ausführungsformen der Anordnung nach

der Erfindung Fig. 5: eintretende thermodynamische Effekte, a) gem.

der Erfindung; b) beim Stand der Technik gem.

DD 141348.

Gemäß Fig. 5 b bezeichnet Punkt 1 den Ausgangszustand des hochgespannten Kondensats in geschlossenen Behältern im T,s-Diagramm. Da im Behälter eine geringe Ausdampfung erfolgt, liegt Punkt 1 nur wenig über der Siedelinie χ = 0

im Flüssigkeitsgebiet. Punkt 2 bezeichnet den Zustand des vom Gebläse angesaugten Gemisches aus trocken gesättigtem Dampf und siedenden Wasser (Naßdampf mit hohem Wasseranteil). Durch die Verdichtung im Gebläse wird der Zustand 3 erreicht, der wieder auf der Linie χ = O bzw. außerhalb des Dampfgebietes liegt, so daß nach dem Gebläse nicht höher gespannter Dampf, sondern Wasser vorliegt. Die Zustandsänderun§en 1-2 und 2-3 können in guter Näherung als isentrope Zustandsänderungen angesehen werden. In Fig. 5 a bezeichnet Punkt 1 wiederum den Zustand der in den Kondensatbehälter fließenden hochgespannten Kondensate. Von Punkt 1 nach Punkt 2 erfolgt die Entspannung dieser Kondensate im Kondensatsammelbehälter bis auf den Atmosphärendruck bzw. den von der Strahlpumpe erzeugten Druck. Der Zustand 2 bezeichnet den dabei entstehenden Brüdendampf, der von 2 nach 3 seine Wärme isotherm, z.B. über einen Wärmeübertrager (Fig.3), an ein Kühlmedium abgibt. Der Wärmegewinn wird nur erreicht, weil sich der Dampfverbraucher vor bzw. gleich in dem Strahlapparat befindet. Im folgenden sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben: Beispiel 1:

In Fig. 1 ist der drucklose Kondensatsammelbehälter 3 mit seinen Zuflußleitun§enraus dem Wasser-Dampf-Kreislauf zu erkennen. Die Strahlpumpe 2 -im folgenden auch Strahlapparat genannt- saugt über die Rohrleitung 6 den Dampf aus der Ausdampfleitung 5 des Kondensatsammelbehälters 3 ab. Das für die Strahlpumpe verwendete Treibmedium ist Maschinenkondensat aus dem Hauptstrom, welches vor einer Drosselstelle 7 entnommen wird. Das durch die Dampfwärme nach dem Strahlapparat mit einer höheren Temperatur austretende Maschinenkondensat wird hinter der Drosselstelle 7 dem Maschinenkondensathauptstrom 1 wieder zugeführt.

Kann das Maschinenkondensat zur Arbeitsweise des Strahlapparates nicht zur Verfügung gestellt werden oder reicht die Förderleistung des Strahlapparates zur Absaugung des Brüdendampfes nicht aus, gelangt der Brüdendampf über die in der Ausdampfleitung 5 liegende Klappe 8 in die Atmosphäre.

Beispiel 2:

Gemäß Fig. 2 kommt als Treibmedium das Kondensat aus dem Kondensatsammelbehälter 3 zum Einsatz, welches über die Kondensatsammelbehälterpumpe 9, einen Hochbehälter 10 und eine weitere Druckerhöhungspumpe 11 dem Strahlapparat 2 zugeführt wird. Das erwärmte Kondensat nach dem Strahlapparat wird für die regenerative Speisewasservorwärmung genutzt, indem es an einer Stelle minderen Druckes (nach Drosselstelle 7) in den Hauptkondensatstrom 1 eingeleitet wird.

Beispiel 3:

Nach Fig. 3 erfolgt das Absaugen des Brüdendampfes auf einen, evakuierten Zusatzvorwärmer 13, der den Hauptkondensatstrom vorwärmt. Die Ausdampfleitung 5 wird mit der Klappe 8 automatisch geschlossen, wenn die Evakuierung des Zusatzvorwärmers 13 in Betrieb geht. Der Zusatzvorwärmer wird mit "einem eigenen Strahlapparat 2 evakuiert, wobei als Treibmedium 17' Kondensat des Hauptkondensatstromes, Gebrauchswasser, Kühlwasser oder Dampf verwendet werden kann. Ober die Förderpumpe 12 wird da© Kondensat des Sammelbehälters ebenfalls auf den Zusatzvorwärmer 13 geführt. Das Ableiten des Kondensates aus dem Zusatzwärmetauscher erfolgt entweder über den geodätischen Höhenunterschied 14 oder über eine Pumpe 15 in das Gebrauchswasser/Kühlwassersystem bzw. auf den Hauptkondensator.

Beispiel 4:

Hier kommt als Treibmedium Dampf zum Einsatz, der aus einer Dampfsammeischiene lsentnommen wird. Der Mischdampf nach dem Strahlapparat wird einem Wärmeverbraucher 1, der mit ent-

sprechenden Dampfparametern versorgt wird, zugeführt. Die in der Ausdampfleitung 5 installierte Klappe 8 wird automatisch in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Fremddampfparametern und der benötigten Heizdampfmenge für die Wärmeverbraucher gesteuert. Das heißt, wird mit Hilfe des Strahlapparates die gesamte Brüdendampfmenge abgesaugt, wird die Klappe geschlossen, bei mehr anfallenden Brüdendampf öffnet sich die Klappe.

Claims (5)

1. Erfindungsanspruch

   1. Anordnung zur Wärme- und Kondensatrückgewinnung aus Dampf-, Speisewasser- und Kondensatverlusten, die in Dampfkraftanlagen mit geschlossenen Wasser-Dampf-Kreis-lauf in einen offenen Kondensatbehälter geleitet werden, der mit einer ins Freie führenden Ausdampfleitung versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß an die Ausdampfleitung (3) über eine Rohrleitung (6) eine Strahlpumpe (2), die von einem flüssigen oder dampfförmigen Treibmedium beaufschlagt ist, oder ein evakuierter Wärmetauscher (13) als Verbraucher angeschlossen ist.
2. 2. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als flüssiges Treibmedium der Strahlpumpe (2) Kondensat des Wasser-Dampf-Kreislaufes dient.
3. 3. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in der Ausdampfleitung (5) hinter dem Rohrleitungsanschluß eine steuerbare Klappe (8) angebracht ist.
4. 4. Anordnung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Antrieb der Klappe (8) mit einer in der Treibmittelanschlußleitung der Strahlpumpe liegenden Drosselarmatur (7) gekoppelt ist.
5. 5. Anordnung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Antrieb der Klappe (8) mit einem in der Treibmittelanschlußleitung der Strahlpumpe liegenden Druckmeßgeber gekoppelt ist.

   Hierzu 5 Seiten Zeichnungen