DE1601113C

DE1601113C - Device for controlling the condensation output and the vapor pressure in condensers

Info

Publication number: DE1601113C
Application number: DE19671601113
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Niemann, Johann Christoph, Dipl Ing , 6707 Schifferstadt
Priority date: 1967-11-24
Filing date: 1967-11-24
Publication date: 1973-07-26

Description

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Dampfpolster unterschiedliche spezifische Gewichte Hauptdampfleitung 2 in einen mit konstantem haben, so daß sich im Gasspeicher das leichtere der Dampfdruck arbeitenden Dampfverbraucher 91, inSteam cushions different specific weights main steam line 2 in one with constant have, so that the lighter the steam pressure working steam consumer 91, in

beiden Medien über das schwerere schichtet. dem er kondensiert. Das dabei anfallende Kondensatlayered both media over the heavier one. which he condenses. The resulting condensate

Während das Verhältnis der spezifischen Ge- fließt durch die Kondensatleitungen 22 zum Dampfwichte von Gas und Dampf auf die Wirksamkeit der 5 kessel 1 zurück und wird dort erneut verdampft. Kühlfläche des Gasspeichers Einfluß ausübt, ist dies Überschreitet die im Dampfkessel 1 erzeugte Dampfim Kondensator nicht der Fall. Vielmehr wird im menge die vom Dampfverbraucher 91 abgenommene, Kondensator befindliches Gas unabhängig von sei- so strömt der überschüssige Dampf durch die nem spezifischen Gewicht durch die Dampfströmung Dampfzuführungsleitung 3 zum Kondensator über stets in jenen Teil des Kondensators gefördert, in io die Rückschlagklappe 4 in den als Rückflußkondendem der Strömungsweg des Dampfes endet. Es ist sator geschalteten, luftgekühlten Kondensator 21. darum notwendig, die vom Gasspeicher kommende Der Kondensator besteht aus zwei Reihen paralleler, Gasleitung auch in diesen Teil des Kondensators in bekannter Weise dachförmig gegeneinander gemünden zu lassen. neigter Rippenrohrbündel 23, deren EintrittsendenWhile the ratio of the specific flows through the condensate lines 22 to the steam weight of gas and steam to the effectiveness of the 5 boiler 1 and is evaporated again there. If the cooling surface of the gas accumulator exerts an influence, this exceeds the steam generated in the steam boiler 1 Capacitor not the case. Rather, the quantity taken from the steam consumer 91, Regardless of the gas in the condenser, the excess steam flows through the nem specific weight through the steam flow steam supply line 3 to the condenser always promoted in that part of the condenser, in io the non-return valve 4 in the reflux condenser the flow path of the steam ends. It is a sator-switched, air-cooled condenser 21. The condenser consists of two rows of parallel, Gas line also open towards one another in a roof-shaped manner in this part of the condenser in a known manner allow. inclined finned tube bundle 23, their inlet ends

Vom Speisewasser für Dampfkessel wird im In- 15 über Dampfverteilerleitungen 24 mit der Dampfzuteresse eines störungsfreien Betriebes eine sehr hohe führungsleitung 3 verbunden sind, und deren Rohr-Reinheit verlangt, was hohe Kosten für die Aufberei- enden in die Sammler 25 münden. Ein oder mehrere tung von Kesselspeisewasser aus Rohwasser verur- durch Antriebsaggregate 26 angetriebene Kühlluftsacht. Man bemüht sich darum, möglichst alles bei Ventilatoren 27 saugen Kühlluft von unten an und den Dampfverbrauchern anfallende Kondensat un-* 20 fördern sie in Richtung des Pfeile L durch die Rohrverschmutzt als Kesselspcisewasser zurückzugewin- bündel an der Außenseite der Kondensatorrohre nen. Dabei ist es allgemein üblich, das Kondensat vorbei.From the feed water for steam boilers, a very high duct 3 is connected via steam distribution lines 24 to the steam supply of a trouble-free operation, and the pipe purity is required, which leads to high costs for the processors in the collector 25. One or more units of boiler feed water from raw water result in cooling air shafts driven by drive units 26. Efforts are being made to draw in cooling air from below as much as possible with fans 27 and convey the condensate accumulating to the steam consumers in the direction of the arrow L through the pipes soiled back as boiler charge water bundles on the outside of the condenser pipes. It is common practice to pass the condensate.

vor Rückführung in den Speisewasser-Vorratsbehäl- Der Dampf tritt aus der Dampfzuführungsleitung 3Before it is returned to the feed water storage tank, the steam emerges from the steam supply line 3

ter in einem thermischen Entgaser durch Erhitzen in die Dampfverteilerleitungen 24 und strömt vonter in a thermal degasser by heating in the steam distribution lines 24 and flows from

auf Siedetemperatur von den in ihm gelösten Gasen 25 hier gleichmäßig verteilt von unten in die Rohre derat the boiling point of the gases dissolved in it 25 here evenly distributed from below into the tubes of the

zu befreien. Die ausgeschiedenen Gase entweichen Rippenrohrbündel 23. Durch Kondensation an derto free. The separated gases escape finned tube bundle 23. By condensation on the

dabei in die Atmosphäre. Dementsprechend kann inneren Oberfläche der Rohre vermindert sich derthereby into the atmosphere. Accordingly, the inner surface area of the tubes can decrease

man das im Gasspeicher anfallende Kondensat in Dampfstrom durch die Rohre mit fortschreitendemthe condensate occurring in the gas storage tank in steam flow through the pipes with advancing

den Speisewasser-Entgaser abfließen lassen, um es Strömungsweg des Dampfes ständig, bis in den Quer-let the feed water degasser flow off in order to keep the flow path of the steam up to the transverse

dort gemeinsam mit dem übrigen Kondensat entga- 30 schnitten E der Kondensatorrohre aller Dampf kon-there, together with the rest of the condensate, E of the condenser tubes cut all steam

sen zu lassen. Diese Lösung hat indessen den Nach- densiert ist. Das im Kondensator anfallende Konden-to let sen. This solution has, however, been re-densified. The condensation occurring in the condenser

teil, daß mit dem aus dem Gasspeicher abfließenden sat fließt über die Dampfvcrteilerleitungen 24 undpart that with the flowing from the gas storage sat flows through the steam divider lines 24 and

Kondensat ständig auch ein in ihm gelöster Anteil die Kondensatleitung 22 zum Dampfkessel 1 zurück,Condensate constantly also a portion dissolved in it back the condensate line 22 to the steam boiler 1,

des im Gasspeicher befindlichen Gases verloren geht In den Kondensatorrohren zwischen den Querschnit-of the gas in the gas storage tank is lost In the condenser tubes between the cross-sections

und darum im Gasspeicher ersetzt werden muß. 35 ten ,E und den Sammlern 25, sowie in den Sammlernand therefore has to be replaced in the gas storage tank. 35 th, E and the collectors 25, as well as in the collectors

Demgegenüber ist es vorteilhafter, das im Gas- 25, der Gasleitung 42 und im unteren Teil des Gasspeicher anfallende Kondensat vor seiner Rückfüh- Speichers 41 befindet sich ein unter dem gleichen rung in den Strom des übrigen Kondensates getrennt Druck wie der Kondensator stehendes Gaspolster aus in einem nur dafür vorgesehenen kleinen Entgaser zu nicht kondensierbarem Gas, welches spezifisch entgasen und das ausgeschiedene Gas in den Gas- 40 schwerer ist, als der aus dem Dampferzeuger 1 kornspeicher zurückzuführen. Das so entgaste Kondensat mende Dampf. Der obere Teil des Gasspeichers 41 kann dann entweder direkt oder über den Speisewas- ist mit einem Dampfpolster gefüllt, welches über die ser-Entgaser dem Speisewasser-Vorratsbehälter des Dampfleitung 43, das Regelventil 44 und die RückDampferzeugers zugeleitet werden. schlagklappe 45 aus der Dampfzuführungsleitung 3In contrast, it is more advantageous that in the gas 25, the gas line 42 and in the lower part of the gas storage Accumulating condensate in front of its return storage tank 41 is located under the same tion into the flow of the rest of the condensate separated pressure like the condenser from standing gas cushion in a small degasser to non-condensable gas, which is specific degas and the excreted gas in the gas 40 is heavier than that from the steam generator 1 grain storage traced back. The so degassed condensate generating steam. The upper part of the gas accumulator 41 can then either directly or via the feed water is filled with a cushion of steam, which is via the ser degasser the feed water storage tank of the steam line 43, the control valve 44 and the return steam generator be forwarded. flap flap 45 from the steam supply line 3

Der hierdurch erzielte technische Fortschritt be- 45 gespeist wird. Im Inneren des Gasspeichers 41 befin-The technical progress achieved in this way is fed. Inside the gas reservoir 41 is

steht darin, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung det sich ein sich über einen wesentlichen Teil derstands in the fact that the device according to the invention det is a substantial part of the

auf einfache und billige Weise eine stufenlose Lei- Höhe des Gasspeichers 41 erstreckender Oberflä-in a simple and cheap way a stepless height of the gas reservoir 41 extending surface

stungsregelung des Kondensators ohne unerwünschte chenkühler 46, welcher von einem Kühlmittel instung control of the condenser without undesired chenkühler 46, which is from a coolant in

Druckschwankungen im Dampfnetz und im Konden- Richtung vom Gasraum zum Dampfraum des Gas-Pressure fluctuations in the steam network and in the condensation direction from the gas space to the vapor space of the gas

sator bis herunter zu Teillasten unterhalb von 3% 50 Speichers 41 durchströmt wird. Dabei wirkt der vomSator down to partial loads below 3% 50 memory 41 is flowed through. The vom

der Normalleistung des Kondensators ermöglicht. Im Dampf umspülte obere Teil des Oberflächenkühlersthe normal capacity of the capacitor allows. Upper part of the surface cooler bathed in steam

Gegensatz zu bekannten Konstruktionen werden da- 46 derart als Kondensator für das Dampfpolster, daßIn contrast to known constructions, it is used as a condenser for the vapor cushion in such a way that

bei keine komplizierten und teueren Regeleinrichtun- die als Kondensator wirkende Kühlfläche proportio-with no complicated and expensive control equipment and the cooling surface acting as a condenser proportionally

gen und Armaturen benötigt, sondern nur normale, nal mit der Größe des Dampfpolsters wächst, so daßgen and fittings required, but only normal, nal grows with the size of the vapor pad, so that

seit langem bekannte und billige Bauelemente. 55 auch die anfallende Kondensatmenge mit wachsen-long-known and cheap components. 55 the amount of condensate also increases with

Gegenüber dem dargelegten Stand der Technik hat der Größe des Dampfpolsters steigt und umgekehrt, die Erfindung darum einen wesentlichen Vorteil, Das Regelventil 44 regelt den von der Dampfzuwelcher geeignet ist, die Konstruktion und den Be- führungsleitung 3 in den Gasspeicher 41 fließenden trieb von solchen Dampfnetzen stark zu vereinfa- Dampfstrom derart, daß der Druck im Gasspeicher chen, welche auch dann ohne Dampfverluste ihren 60 auf seinem Sollwert bleibt. Das im Gasspeicher vorgesehenen Dampfdruck halten sollen, wenn ihre niedergeschlagene Kondensat fließt über die Konden-Dampferzeuger wenigstens zeitweise mehr Dampf er- satleitung 47 zum Dampferzeuger zurück,
zeugen, als von den Dampf Verbrauchern des Netzes Zur Erläuterung der Funktion der Anlage sei anabgenommen werden kann. genommen, daß der Druck im Kondensator 21 undCompared to the prior art presented, the size of the steam cushion increases and vice versa, the invention therefore has a significant advantage. The control valve 44 regulates the drive of such steam networks flowing from the steam, which is suitable for the construction and the duct 3 into the gas reservoir 41 to be simplified greatly- steam flow in such a way that the pressure in the gas reservoir, which then remains at its nominal value without any loss of steam, remains at its nominal value. The vapor pressure provided in the gas storage tank is intended to be maintained when its deposited condensate flows via the condensation steam generator at least temporarily more steam discharge line 47 back to the steam generator,
testify as can be assumed from the steam consumers of the network to explain the function of the system. taken that the pressure in the condenser 21 and

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an 65 in dem mit ihm durch die Gasleitung 42 verbundenenAn embodiment of the invention is shown at 65 in that connected to it by gas line 42

Hand der Zeichnung näher erläutert. Gasspeicher 41 bei einem gegebenen, in den Konden-Hand of the drawing explained in more detail. Gas storage 41 at a given, in the condensate

In der schematisch dargestellten Anlage strömt der sator strömenden Dampfstrom seinem Sollwert ent-In the system shown schematically, the steam flow flowing through the generator flows out of its setpoint.

im Dampferzeuger 1 erzeugte Dampf durch die spreche. Er ist dabei um den von der Rückschlag-in the steam generator 1 generated steam by speaking. He is in the process of

klappe 4 verursachten, geringen Druckverlust niedriger als der Druck in der Dampfzuführungsleitung 3. Der in den Kondensator 21 eintretende Dampf wird an den zwischen den Dampfverteilerleitungen 24 und den Querschnitten £ liegenden Teil der Wärmeaustauschfläche des Kondensators niedergeschlagen. Er füllt dabei den senkrecht schraffierten Teil des Kondensators aus. Parallel zum Hauptdampfstrom strömt durch die Dampfleitung 43 und das Regelventil 44 ein Dampfstrom in den Gasspeicher 41, welcher genau so groß ist, wie die vom Oberflächenkühler 46 niedergeschlagene Dampfmenge. Der Nebendampfstrom hält dabei in dem senkrecht schraffierten Teil des Gasspeichers 41 ein Dampfpolster aufrecht.flap 4 caused, slight pressure loss lower than the pressure in the steam supply line 3. The steam entering the condenser 21 is at the between the steam distribution lines 24 and part of the heat exchange surface lying in the cross-sections £ of the capacitor. It fills the vertically hatched part of the capacitor out. In parallel to the main steam flow, it flows through the steam line 43 and the control valve 44 a steam flow into the gas storage 41, which is exactly as large as that from the surface cooler 46 amount of steam deposited. The secondary steam flow stops in the vertically hatched part of the gas reservoir 41 a cushion of steam upright.

Erhöht nun der Dampfverbraucher 91 seine Dampfentnahme aus der Hauptdampfleitung 2, ohne daß der Dampfkessel 1 die Dampferzeugung in gleichem Maße steigert, so sinkt der Dampfdruck in der Hauptdampfleitung 2 und der Dampfzuführungsleitung 3 ab, was eine ebenso große Drucksenkung im Kondensator 21 und im Gasspeicher 41 zur Folge hat. Auf diese Drucksenkung reagiert das Regelventil 44 derart, daß der in den Gasspeicher 41 fließende Dampfstrom erhöht wird. Dadurch vergrößert sich das im oberen Teil des Gasspeichers 41 befindliche Dampfpolster und schiebt das Gas durch die Gasleitung 42 und die Sammler 25 in die Kondensatorrohre der Rohrbündel 23. Bei diesem Vorgang wandern die das Ende des Dampfströmungsweges im Kondensator 21 kennzeichnenden Querschnitte E entlang den Kondensatorrohren in Richtung auf die Dampfverteilerleitungen 24, was eine Verringerung der vom Dampf benetzten Wärmeaustauschfläche zur Folge hat. Dieser Verringerung seiner wirksamen Wärmeaustauschfläche paßt sich der Kondensator dadurch an, daß er das bei der Kondensation wirksame Gefälle zwischen der Temperatur des Dampfes und der des Kühlmittels erhöht, was mit einer Steigerung des Dampfdruckes verbunden ist. Der Regelvorgang kommt zum Stillstand, sobald der Druck im Gasspeicher 41 und im Kondensator 21 wieder seinen Sollwert erreicht hat.If the steam consumer 91 now increases his steam extraction from the main steam line 2 without the steam boiler 1 increasing the steam generation to the same extent, the steam pressure in the main steam line 2 and the steam supply line 3 decreases, which results in an equally large pressure drop in the condenser 21 and in the gas reservoir 41 has the consequence. The control valve 44 reacts to this pressure reduction in such a way that the steam flow flowing into the gas reservoir 41 is increased. As a result, the vapor cushion located in the upper part of the gas reservoir 41 increases and pushes the gas through the gas line 42 and the collector 25 into the condenser tubes of the tube bundle 23. In this process, the cross-sections E, which mark the end of the steam flow path in the condenser 21, migrate along the condenser tubes into Direction of the steam distribution lines 24, which results in a reduction in the heat exchange surface wetted by the steam. The condenser adapts to this reduction in its effective heat exchange surface in that it increases the gradient between the temperature of the steam and that of the coolant, which is effective during condensation, which is associated with an increase in the steam pressure. The control process comes to a standstill as soon as the pressure in the gas reservoir 41 and in the condenser 21 has reached its setpoint again.

In dem nun wieder stationären Betriebszustand hat sich die Kondensatoranlage bei unverändertem Kondensatordruck der veränderten Dampfmenge mittels Veränderung der Größe des in den Gasspeicher fließenden Dampf stromes und damit einer Veränderung der Größe des Dampfpolsters im Gasspeicher durch Veränderung der wirksamen Wärmeaustauschfläche des Kondensators angepaßt.In the steady-state operating state, the condenser system has remained unchanged with the condenser pressure the changed amount of steam by changing the size of the gas flowing into the gas storage tank Steam flow and thus a change in the size of the steam cushion in the gas storage tank Adjusted change of the effective heat exchange surface of the condenser.

Umgekehrt reagiert die Anlage, wenn sich die zum Kondensator 21 fließende Dampfmenge beispielsweise infolge einer verminderten Entnahme des Dampfverbrauchers 91 erhöht. Die dabei in der Anlage auftretende, sehr schwache Drucksteigerung bewirkt über das Regelventil 44 eine Drosselung des in den Gasspeicher fließenden Dampfstromes und damit eine Verkleinerung des Dampfpolsters im Gasspeicher. Dabei schiebt der Dampf ein entsprechendes Gasvolumen aus dem Kondensator 21 in den Gasspeicher 41 zurück und vergrößert die wirksame Wärmeaustauschfläche des Kondensators 21 so lange, bis der Druck im Gasspeicher und im Kondensator wieder seinen Sollwert erreicht hat.Conversely, the system reacts if, for example, the amount of steam flowing to the condenser 21 increased as a result of a reduced withdrawal of the steam consumer 91. The one in the plant Occurring, very weak pressure increase causes a throttling of the in The steam flow flowing through the gas storage tank and thus a reduction in the size of the vapor cushion in the gas storage tank. The steam pushes a corresponding volume of gas from the condenser 21 into the Gas storage 41 back and thus increases the effective heat exchange surface of the condenser 21 long until the pressure in the gas storage tank and in the condenser has reached its setpoint again.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 Condenser by changing the size of patent claims: non-condensable contiguous gas cushions in the vapor space of the condenser.

1. Device for regulating the condensers There are known capacitors in which the tion output and the steam pressure in the condenser 5 control of the pressure and the condensation heaters by changing the size of the effect achieved in the manner described seed heat exchange surface of the condenser is that the vapor space of the condenser with the by changing the size of the non-condensing atmosphere. This allows sable coherent gas cushions in a drop in the pressure in the condenser Steam space of the condenser, thereby ίο the pressure of the atmosphere air in the steam space indicates that a cooled gas reservoir flows into the condenser and part of the rather (41), which is ineffective with the area of the condenser heat exchange surface of the condenser sators (21) connected with respect to the make. However, this solution to the problem has the Flow path of the steam in the condenser the disadvantage that it only works when the Opposite steam inlet is provided, 15 setpoint value of the steam pressure exactly equal to the pressure from which there is a degradation of the atmosphere and that which is wetted by steam Condenser through a. from the steam supply surface of the condenser with regard to the line (3) to the condenser due to the corrosion attack in the condenser and steam pumping air fed into the gas storage tank from a corrosion-resistant, expensive air the gas cushion of the gas reservoir (41) must consist of the 20 ren material.

The vapor space of the condenser can be pressed, and capacitors are also known in which

that with an increase in performance of the condensate pressure control is carried out in that

tors the vapor cushion in the gas storage tank can be cooled when the vapor pressure drops below its

is. Setpoint of non-condensable gas in the steam

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the space of the capacitor is printed and at an indicator, that a control valve (44) acts to increase the steam pressure above its setpoint value of the pressure in the gas reservoir (41) by blowing the gas back into the atmosphere coherent regulation and change of the will. These capacitors can also be used at Strength of the in the vapor cushion of the gas storage device deviating from atmospheric pressure flowing steam currents and the size of the 30 steam pressure are operated. However, you have that Steam cushion is provided in the gas storage tank. Disadvantage that their control device is constantly pressure

3. Device according to claim 1 or 2, since gas is consumed. Find capacitors of this type characterized in that the gas cushion and therefore only used where supply networks the vapor cushion in the gas reservoir (41) corresponds to nitrogen or other suitable gases anyway according to their different specific genes, so that a special installation Weights are stacked on top of each other to supply the condenser with compressed gas are. is not needed.

4. Device according to one of claims 1, the object of the invention is with simple Mitbis 3, characterized in that the Gasspei- teln a continuous control of the condenser (41) with a degasser for joint 40 tion performance and the vapor pressure in condensate degassing of the accumulating in the gas storage and to create ren, soft the disadvantages of the known that originate from other steam consumers - avoids solutions.

the condensate is connected, which the- This task is performed with a device of the

discharges separated gases into the atmosphere. initially specified type according to the invention thereby

5. Device according to one of claims I 45 solved that a cooled gas storage, which with to 3, characterized in that the Gasspei- is connected to the area of the condenser, which is in rather (41) with a degasser for degassing only with reference to the flow path of the steam in the condenser The condensate condenser accumulating in the gas storage tank is opposite to the steam inlet is through which the excreted is seen, from which at a performance reduction gases can be returned to the gas reservoir (41). 50 tion of the condenser by a steam supply

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the condenser is removed from the guide line and indicates that the gas storage (41) and the vapor cushion fed into the gas storage Degassers with each other and with the vapor supply gas cushion of the gas storage in the vapor space of the tion line (3) to the capacitor (21) so that the capacitor can be pressed, and that in the case of a body round are that the vapor cushion for the formation and for the increase of the condenser Right holding the vapor cushion in the gas storage tank can be cooled in the gas storage tank. The regulation of the im (41) necessary steam flow through the degasser condenser takes place at the prevailing pressure, for the coming from the gas reservoir (41) advantageously indirectly in that a control valve for Condensate flows into the gas storage tank. Regulation of the pressure in the gas storage tank by equal- j

60 sensible realizations and changing the strength of the in the steam cushion of the gas storage tank flowing steam

current and the size of the vapor cushion in the condenser is provided.

For the practical implementation it is expedient

The invention relates to a device for regularly 65 at least part of the steam pad ι

development of the condensation capacity and the steam pressure in the gas storage tank forming steam in the gas storage tank j

kes to condense in capacitors by means of changing the constantly. This demand leaves!

Size of the effective heat exchange surface of the meet particularly easily when the gas and the j