RU2850487C2

RU2850487C2 - Air-cooled steam condenser with improved second-stage condenser

Info

Publication number: RU2850487C2
Application number: RU2024103163A
Authority: RU
Inventors: Жан-Пьер ЛИБЕР; Марк ХЬЮБЕР
Original assignee: Эвапко, Инк.
Priority date: 2021-08-13
Filing date: 2022-08-15
Publication date: 2025-11-12

Abstract

FIELD: large-scale industrial air-cooled steam condensers constructed at the site of operation.

SUBSTANCE: a large-scale industrial air-cooled steam condenser constructed at the site of operation has heat exchange panels with primary and secondary condenser sections, wherein the secondary condenser section comprises 10% or less of the total heat exchanger, and wherein the tubes of the primary condenser sections have constricted outlet openings having an area that is 50% or less than the cross-sectional area of the corresponding tube.

EFFECT: allows for reduction of secondary condenser pipes while reducing outlet manifold pressure sufficiently to minimise backflow, remove non-condensable gases, and prevent dead zones.

9 cl, 32 dwg

Description

Область техники, к которой относится настоящее изобретениеField of technology to which the present invention relates

[001] Настоящее изобретение относится к крупномасштабным сооружаемым на месте эксплуатации промышленным паровым конденсаторам с воздушным охлаждением.[001] The present invention relates to large-scale, on-site constructed industrial air-cooled steam condensers.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретенияPrior art of the present invention

[002] Вследствие уменьшения доступности и повышения стоимости охлаждающей воды прямые паровые конденсаторы с воздушным охлаждением (ACC) находят применение вместо косвенных испарительных охлаждающих башен для рассеивания тепла в окружающую среду на электростанциях, где установлены паровые турбины.[002] Due to the decreasing availability and increasing cost of cooling water, direct air-cooled steam condensers (ACCs) are finding use in place of indirect evaporative cooling towers to dissipate heat to the environment in power plants where steam turbines are installed.

[003] В прямом конденсаторе с воздушным охлаждением пар, который выходит из паровой турбины пропускается через турбинный выхлопной патрубок и паропроводные коллекторы во множество первичных конденсаторных труб (конденсатор первой ступени). Остаточный пар, который выходит из первичных конденсаторных труб, затем конденсируется во множестве вторичных конденсаторных труб (конденсатор второй ступени, дефлегматор или конденсатор с обратным холодильником). Вторая ступень, представляющая собой вторичные конденсаторные трубы, сокращает до минимума обратный поток, который представляет собой поток из выпускного коллектора первичных труб в заданный выпуск части первичных труб. Обратный поток создается посредством вариации давления между первичными трубами. Трубы с более высоким выпускным давлением повышают выпускное коллекторное давление в большей степени, чем трубы, имеющие меньшее выпускное давление. Это заставляет пар вытекать из выпускного коллектора в трубы, имеющие меньшее выпускное давление. Когда обратный поток возникает в первичной трубе, труба имеет два эффективных паровых впуска, и при этом отсутствует путь через паровой выпуск для неконденсирующихся газов, которые собираются в карман или мертвую зону. При образовании мертвых зон в конденсаторной трубе уменьшается способность конденсации пара в конденсаторе с воздушным охлаждением, и может происходить замерзание конденсата в трубах.[003] In a straight air-cooled condenser, the steam leaving the steam turbine is passed through the turbine exhaust pipe and steam pipe headers into a plurality of primary condenser tubes (the first-stage condenser). The residual steam leaving the primary condenser tubes is then condensed in a plurality of secondary condenser tubes (the second-stage condenser, dephlegmator, or reflux condenser). The second stage, which is the secondary condenser tubes, minimizes the backflow, which is the flow from the outlet header of the primary tubes to a given outlet of a portion of the primary tubes. The backflow is created by varying the pressure between the primary tubes. Tubes with a higher outlet pressure increase the outlet header pressure to a greater extent than tubes with a lower outlet pressure. This causes steam to flow from the outlet header into the tubes with a lower outlet pressure. When reverse flow occurs in the primary tube, the tube has two effective steam inlets, and there is no path through the steam outlet for non-condensable gases, which collect in a pocket or dead zone. When dead zones form in the condenser tube, the condensation capacity of the air-cooled condenser is reduced, and condensate can freeze in the tubes.

[004] Ниже по потоку относительно первичных конденсаторных труб располагается выпускной коллектор на пути пара, вторичные конденсаторные трубы обеспечивают дополнительный паровой поток через первичные конденсаторные трубы, что увеличивает перепад давления через первичные трубы и уменьшает выпускное коллекторное давление. Требуются более значительные вариации давления среди первичных труб для создания обратного потока, когда выпускное коллекторное давление уменьшается. Таким образом, двухступенчатый конденсатор оказывается более устойчивым к вариациям давления и образованию мертвых зон. Вторичные конденсаторные трубы собирают неконденсирующиеся газы из первичных труб для отделения и, как правило, выпуска в атмосферу через систему удаления воздуха, состоящую из вакуумных насосов и/или пароструйных воздушных эжекторов.[004] Downstream of the primary condenser tubes is an outlet header in the steam path, secondary condenser tubes provide additional steam flow through the primary condenser tubes, which increases the pressure drop across the primary tubes and reduces the outlet header pressure. Larger pressure variations among the primary tubes are required to create reverse flow when the outlet header pressure decreases. Thus, the two-stage condenser is more resistant to pressure variations and the formation of dead zones. The secondary condenser tubes collect non-condensable gases from the primary tubes for separation and, typically, venting to the atmosphere through an air removal system consisting of vacuum pumps and/or steam-jet air ejectors.

[005] Конденсатор с воздушным охлаждением, как правило, располагается в рядах или массивах из модулей или элементов, причем с каждым на линии присутствуют парораспределительные коллекторы. Несколько рядов или массивов могут располагаться рядом друг с другом с образованием прямоугольной матрицы из элементов или модулей. Каждый ряд или массив содержит первичные конденсаторные трубы и вторичные конденсаторные трубы, расположенные в отдельных элементах или модулях, или распределенные среди них. В статье 2.29 стандарта Теплообменного института (HEI) указано, что «элемент второй ступени собирает оставшийся пар и неконденсирующиеся газы и соединяется с системой удаления воздуха в верхней части и с конденсатным коллектором в нижней части. Он также называется дефлегматорным, вторичным или рециркуляционным элементом».[005] An air-cooled condenser is typically arranged in rows or arrays of modules or elements, with steam distribution headers present in line with each. Multiple rows or arrays may be arranged adjacent to one another to form a rectangular array of elements or modules. Each row or array contains primary condenser tubes and secondary condenser tubes, located within individual elements or modules or distributed among them. Article 2.29 of the Heat Exchange Institute (HEI) standard states that "the second stage element collects the remaining steam and non-condensable gases and connects to the air removal system at the top and to the condensate header at the bottom. It is also called a dephlegmator, secondary, or recirculating element."

[006] Согласно работе K. Wilber и K. Zammit «Руководство Электроэнергетического научно-исследовательского института (EPRI) по конденсаторам с воздушным охлаждением», «Полное число элементов или модулей представляет собой сумму числа первичных и вторичных модулей. Первичные модули несут основную ответственность за теплоперенос и конденсацию, в то время как вторичные элементы несут ответственность за остаточный теплоперенос и сбор и удаление неконденсирующихся газов. (…) Число первичных модулей, как правило, составляет приблизительно 80 процентов от полного числа модулей. (…) Число вторичных модулей, как правило, составляет приблизительно 20 процентов от полного числа модулей, и при этом, как правило, присутствует один модуль на ряд (или массив)».[006] According to K. Wilber and K. Zammit, “Electric Power Research Institute (EPRI) Air-Cooled Condenser Handbook,” “The total number of elements or modules is the sum of the number of primary and secondary modules. The primary modules are primarily responsible for heat transfer and condensation, while the secondary elements are responsible for residual heat transfer and the collection and removal of non-condensable gases. (…) The number of primary modules is typically approximately 80 percent of the total number of modules. (…) The number of secondary modules is typically approximately 20 percent of the total number of modules, with typically one module per row (or array).”

[007] В работе Owen (Университет Стелленбос, ЮАР) «Паровые конденсаторы с воздушным охлаждением» исследована «эксплуатация на паровой стороне практичного парового конденсатора с воздушным охлаждением с использованием сочетания вычислительной гидрогазодинамики (CFD), численных, аналитических и экспериментальных методом» и уделено особое внимание «распределению парового потока в первичных конденсаторах и эксплуатационным характеристикам дефлегматоров». Owen продемонстрировал, что «паровой поток в первичных конденсаторах проявляет неравномерное распределение по теплообменным трубам. (…) Неравномерное распределение потока устанавливает дополнительные требования к эксплуатационным характеристикам дефлегматора, которые превышают требования рядовых эффектов в случае многорядных первичных конденсаторных пучков». Owen сосредоточил свое исследование на эффектах многорядных конденсаторных пучков и влиянии поперечных вариаций на коэффициенты потери впуска в трубах. Кроме того, Owen сделал вывод, что «использование однорядных первичных конденсаторных пучков содержит огромный потенциал для сокращения требований к дефлегматору. Посредством устранения рядового эффекта в первичных конденсаторов снижение нагрузки дефлегматора может составлять вплоть до 70%. Получаемый в результате большой запас безопасности для решения проблем неидеальной эксплуатации оказывается в высокой степени желательным в свете надлежащим образом документированных отрицательных эффектов ветра на эксплуатационные характеристики вентилятора и рециркуляцию в больших конденсаторах с воздушным охлаждением».[007] Owen (Stellenbosch University, South Africa) in his paper "Air-Cooled Steam Condensers" investigated the "steam-side performance of a practical air-cooled steam condenser using a combination of computational fluid dynamics (CFD), numerical, analytical, and experimental methods" and focused on "the vapor flow distribution in the primary condensers and the performance of the reflux condensers." Owen demonstrated that "the vapor flow in the primary condensers exhibits a non-uniform distribution across the heat exchange tubes. (…) The non-uniform flow distribution places additional demands on the performance of the reflux condenser that go beyond the requirements of the normal effects in the case of multi-row primary condenser banks." Owen focused his study on the effects of multi-row condenser banks and the influence of lateral variations on the inlet loss coefficients in the tubes. Furthermore, Owen concluded that "the use of single-row primary condenser banks offers enormous potential for reducing condenser loads. By eliminating the row effect in the primary condensers, condenser load reductions of up to 70% can be achieved. The resulting large safety margin for non-ideal operation is highly desirable in light of the well-documented negative effects of wind on fan performance and recirculation in large air-cooled condensers."

Краткое раскрытие настоящего изобретенияBrief summary of the present invention

[008] В своих собственных экспериментах авторы настоящего изобретения продемонстрировали, что даже в случае однорядных конденсаторных трубных пучков неравномерное распределение парового потока в первичных конденсаторных трубах и возникающие в результате этого вариации давления происходят вследствие вариаций скорость воздуха в лобовом сечении между теплообменными трубами и эффекта порывов ветра на лобовой части теплообменников, помимо внешних параметров, которые воздействуют на конденсирующую способность конденсатора с воздушным охлаждением. Указанные неидеальные условия эксплуатации создают нагрузку на вторичные конденсаторные трубы, что заставляет обычного специалиста в данной области техники осуществлять усовершенствование посредством увеличения пропорции вторичных конденсаторных труб. Однако авторы настоящего изобретения обнаружили, что при увеличении пропорции вторичных труб уменьшение пропорции первичных труб приводит к соответствующему увеличению скорости пара и перепада давления на паровой стороне в первичных трубах. Увеличение перепада давления и связанное с этим снижение температуры конденсации приводят к ухудшению тепловых эксплуатационных характеристик или конденсирующей способности конденсатора с воздушным охлаждением, в частности в эксплуатационных условиях низкого давления. Таким образом, представляет интерес уменьшение общих габаритных размеров и стоимости конденсатора с воздушным охлаждением, увеличение до максимума пропорции первичных конденсаторных труб и сокращение до минимума пропорции вторичных конденсаторных труб.[008] In their own experiments, the inventors of the present invention have demonstrated that even in the case of single-row condenser tube bundles, uneven distribution of steam flow in the primary condenser tubes and the resulting pressure variations occur due to variations in the air velocity in the end section between the heat exchange tubes and the effect of wind gusts on the end of the heat exchangers, in addition to external parameters that affect the condensing capacity of the air-cooled condenser. These non-ideal operating conditions create a load on the secondary condenser tubes, which forces a person of ordinary skill in the art to carry out an improvement by increasing the proportion of the secondary condenser tubes. However, the inventors of the present invention have found that with an increase in the proportion of the secondary tubes, a decrease in the proportion of the primary tubes leads to a corresponding increase in the steam velocity and the pressure drop on the steam side in the primary tubes. An increase in pressure drop and the associated decrease in condensing temperature lead to a deterioration in the thermal performance or condensing capacity of an air-cooled condenser, particularly under low-pressure operating conditions. Therefore, it is of interest to reduce the overall dimensions and cost of an air-cooled condenser, maximize the ratio of primary condenser tubes, and minimize the ratio of secondary condenser tubes.

[009] Настоящее изобретение, которое приведено в данном документе, представляет собой новую и усовершенствованную конструкцию для крупномасштабных сооружаемых на месте эксплуатации промышленных паровых конденсаторов с воздушным охлаждением для электростанций и аналогичных предприятий, которая обеспечивает значительные улучшения и преимущества по сравнению с конденсаторами с воздушным охлаждением предшествующего уровня техники. Новизна настоящего изобретения заключается в том, что каждая первичная конденсаторная труба содержит на своем конце крышку или плиту, имеющую проточное отверстие, таким образом, что каждое отверстие обеспечивает потерю давления на паровой стороне, что уменьшает выпускное коллекторное давление и предотвращает обратный поток среди первичных труб. Средняя скорость потока через отверстие определяется пропорцией вторичных труб в данной конструкции. Размер отверстия и пропорция вторичных труб выбираются таким образом, чтобы уменьшить выпускное коллекторное давление до желательной целевой величины, регулировать и балансировать паровой поток через первичные конденсаторные трубы, устранить риск обратного потока, а также предотвратить образование мертвых зон в верхней части первичных конденсаторных труб.[009] The present invention, as described herein, is a new and improved design for large-scale, on-site industrial air-cooled steam condensers for power plants and similar plants, which provides significant improvements and advantages over the air-cooled condensers of the prior art. The novelty of the present invention lies in that each primary condenser tube comprises a cover or plate at its end having a flow hole, such that each hole provides a pressure drop on the steam side, which reduces the outlet header pressure and prevents backflow among the primary tubes. The average flow rate through the hole is determined by the proportion of secondary tubes in this design. The size of the hole and the proportion of the secondary tubes are selected so as to reduce the outlet header pressure to a desired target value, control and balance the steam flow through the primary condenser tubes, eliminate the risk of backflow, and prevent the formation of dead zones in the upper portion of the primary condenser tubes.

[0010] Выпускные отверстия первичной трубы могут иметь площадь, составляющую менее чем или равную половине площади поперечного сечения указанной трубы.[0010] The outlet openings of the primary pipe may have an area that is less than or equal to half the cross-sectional area of said pipe.

[0011] Присутствие отверстий на выпускном конце каждой первичной конденсаторной трубы позволяет в значительной степени уменьшить количество вторичных конденсаторных труб с одновременным снижением выпускного коллекторного давления в достаточной степени, чтобы сократить до минимума обратный поток, удалить неконденсирующиеся газы и предотвратить образование мертвых зон. Вторичные конденсаторные трубы позволяют отделять неконденсирующиеся газы и выпускать их в атмосферу через систему удаления воздуха.[0011] The presence of openings at the discharge end of each primary condenser tube allows for a significant reduction in the number of secondary condenser tubes while simultaneously reducing the discharge header pressure sufficiently to minimize backflow, remove non-condensable gases, and prevent the formation of dead zones. The secondary condenser tubes allow for the separation of non-condensable gases and their release to the atmosphere through an air bleed system.

[0012] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения теплообменные панели содержат в своей конструкции встроенную вторичную конденсаторную секцию, расположенную практически в центре теплообменной панели и фланкированную первичными конденсаторными секциями, которые могут быть идентичными или различными по отношению друг к другу. Нижняя крышка проходит на протяжении длины нижней части теплообменной панели, которая присоединяется к нижней стороне нижнего трубного листа, для введения пара в нижний конец первичных конденсаторных труб. В такой конфигурации первая ступень конденсации происходит в противоточном режиме эксплуатации. Верхние части труб присоединяются к верхнему трубному листу, который, в свою очередь, присоединяется на своей верхней стороне к верхней крышке. См., например, патент США № 10,982,904, описание которого во всей своей полноте включается в настоящий документ. Согласно настоящему изобретению каждая первичная конденсаторная труба содержит крышку или плиту на своем верхнем/выпускном конце, причем данная крышка или плита содержит суженное проточное отверстие. Это отверстие может иметь прямоугольную, круглую или эллиптическую форму, а также может иметь площадь, составляющую приблизительно 50% или менее по отношению к площади поперечного сечения указанной трубы. Несконденсированный пар и неконденсирующиеся газы протекают в верхнюю крышку из первичных конденсаторных труб через отверстия и перемещаются по направлению к центру теплообменной панели, где они поступают в верхнюю часть труб вторичной конденсаторной секции. В такой конфигурации вторая ступень конденсации происходит в прямоточном режиме эксплуатации. Неконденсирующиеся газы и конденсат вытекают из нижней части вторичных труб во внутреннюю вторичную камеру, которая располагается внутри нижней крышки. Неконденсирующиеся газы и конденсат выводятся из вторичной камеры нижней крышки через выпускное сопло, при этом неконденсирующиеся газы отделяются и направляются в систему удаления воздуха, а конденсат выводится и направляется для поступления в воду, собранную из первичных конденсаторных секций. Пропорция первичных конденсаторных труб является высокой, составляя 90% или более по отношению к полному числу труб в теплообменной секции конденсатора с воздушным охлаждением, а пропорция вторичных конденсаторных труб является высокой, составляя 10% или менее по отношению к полному числу труб в теплообменной секция конденсатора с воздушным охлаждением[0012] According to one embodiment of the present invention, the heat exchange panels include in their design an integrated secondary condenser section located substantially in the center of the heat exchange panel and flanked by primary condenser sections, which may be identical or different with respect to each other. A lower cover extends along the length of the lower portion of the heat exchange panel, which is connected to the lower side of the lower tube sheet, for introducing steam into the lower end of the primary condenser tubes. In such a configuration, the first stage of condensation occurs in a counter-current mode of operation. The upper portions of the tubes are connected to the upper tube sheet, which, in turn, is connected on its upper side to the upper cover. See, for example, U.S. Patent No. 10,982,904, the disclosure of which is incorporated herein in its entirety. According to the present invention, each primary condenser tube includes a cover or plate at its upper/outlet end, wherein this cover or plate includes a narrowed flow opening. This opening may be rectangular, circular, or elliptical, and may have an area that is approximately 50% or less of the cross-sectional area of the tube. Non-condensable steam and non-condensable gases flow from the primary condenser tubes into the top cover through the openings and move toward the center of the heat exchange panel, where they enter the top of the secondary condenser section tubes. In this configuration, the second stage of condensation occurs in a once-through mode of operation. Non-condensable gases and condensate flow from the bottom of the secondary tubes into an internal secondary chamber located within the bottom cover. Non-condensable gases and condensate are discharged from the secondary chamber of the bottom cover through a discharge nozzle, where the non-condensable gases are separated and directed to the air removal system, and the condensate is removed and directed to enter the water collected from the primary condenser sections. The proportion of primary condenser tubes is high, accounting for 90% or more with respect to the total number of tubes in the heat exchange section of the air-cooled condenser, and the proportion of secondary condenser tubes is high, accounting for 10% or less with respect to the total number of tubes in the heat exchange section of the air-cooled condenser

[0013] .[0013] .

Краткое описание фигурBrief description of the figures

[0014] На фиг. 1A проиллюстрировано боковое вертикальное изображение двухступенчатой теплообменной панели согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.[0014] Fig. 1A illustrates a side elevation view of a two-stage heat exchange panel according to a preferred embodiment of the present invention.

[0015] На фиг. 1B проиллюстрировано подробное представление картин потока в блоке A на фиг. 1A.[0015] Fig. 1B illustrates a detailed representation of the flow patterns in block A of Fig. 1A.

[0016] На фиг. 2 проиллюстрировано изображение сверху вниз первичных конденсаторных труб в разрезе вдоль линии B-B на фиг. 1A.[0016] Fig. 2 illustrates a top-down view of the primary condenser tubes in section along line B-B in Fig. 1A.

[0017] На фиг. 3 проиллюстрировано боковое изображение двухступенчатой теплообменной панели согласно варианту осуществления настоящего изобретения.[0017] Fig. 3 illustrates a side view of a two-stage heat exchange panel according to an embodiment of the present invention.

[0018] На фиг. 4 проиллюстрировано изображение сверху теплообменной панели, представленной на фиг. 3.[0018] Fig. 4 illustrates a top view of the heat exchange panel shown in Fig. 3.

[0019] На фиг. 5 проиллюстрировано изображение снизу теплообменной панели, представленной на фиг. 3.[0019] Fig. 5 illustrates a bottom view of the heat exchange panel shown in Fig. 3.

[0020] На фиг. 6 проиллюстрировано изображение поперечного сечения теплообменной панели, представленной на фиг. 3, вдоль линии C-C.[0020] Fig. 6 illustrates a cross-sectional image of the heat exchange panel shown in Fig. 3 along line C-C.

[0021] На фиг. 7 проиллюстрировано изображение поперечного сечения теплообменной панели, представленной на фиг. 3, вдоль линии D-D.[0021] Fig. 7 illustrates a cross-sectional image of the heat exchange panel shown in Fig. 3 along line D-D.

[0022] На фиг. 8 проиллюстрировано изображение поперечного сечения теплообменной панели, представленной на фиг. 3, вдоль линии E-E.[0022] Fig. 8 illustrates a cross-sectional image of the heat exchange panel shown in Fig. 3 along line E-E.

[0023] На фиг. 9 проиллюстрировано боковое вертикальное изображение двухступенчатой теплообменной панели и верхний парораспределительный коллектор согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения.[0023] Fig. 9 illustrates a side elevation view of a two-stage heat exchange panel and an upper steam distribution manifold according to an alternative embodiment of the present invention.

[0024] На фиг. 10A проиллюстрировано изображение в разрезе вдоль линии A-A на фиг. 9.[0024] Fig. 10A illustrates a sectional view along line A-A in Fig. 9.

[0025] На фиг. 10B проиллюстрирован альтернативный вариант осуществления по отношению к варианту осуществления, представленному на фиг. 10A.[0025] Fig. 10B illustrates an alternative embodiment to the embodiment shown in Fig. 10A.

[0026] На фиг. 11 проиллюстрировано изображение поперечного сечения нижней крышки типа, представленного на фиг. 9, с плоской защитной плитой согласно варианту осуществления настоящего изобретения.[0026] Fig. 11 illustrates a cross-sectional view of a bottom cover of the type shown in Fig. 9 with a flat protective plate according to an embodiment of the present invention.

[0027] На фиг. 12 проиллюстрировано изображение поперечного сечения нижней крышки типа, представленного на фиг. 9, с изогнутой защитной плитой согласно варианту осуществления настоящего изобретения.[0027] Fig. 12 illustrates a cross-sectional view of a bottom cover of the type shown in Fig. 9 with a curved protective plate according to an embodiment of the present invention.

[0028] На фиг. 13 проиллюстрировано изображение сверху крупномасштабного сооружаемого на месте эксплуатации промышленного парового конденсатора с воздушным охлаждением согласно варианту осуществления настоящего изобретения.[0028] Fig. 13 is a top view of a large-scale, on-site constructed industrial air-cooled steam condenser according to an embodiment of the present invention.

[0029] На фиг. 14 проиллюстрировано увеличенное боковое изображение одного элемента крупномасштабного сооружаемого на месте эксплуатации промышленного парового конденсатора с воздушным охлаждением, представленного на фиг. 13.[0029] Fig. 14 is an enlarged side view of one element of the large-scale, on-site constructed industrial air-cooled steam condenser shown in Fig. 13.

[0030] На фиг. 15 проиллюстрировано вертикальное изображение парораспределительного коллектора и его соединений с теплообменными панелями, в том числе необязательный конденсатный трубопровод от вторичной нижней крышки согласно варианту осуществления настоящего изобретения.[0030] Fig. 15 illustrates a vertical view of the steam distribution manifold and its connections to the heat exchange panels, including an optional condensate line from the secondary bottom cover, according to an embodiment of the present invention.

[0031] На фиг. 16 проиллюстрировано следующее увеличенное боковое изображение одного элемента крупномасштабного сооружаемого на месте эксплуатации промышленного парового конденсатора с воздушным охлаждением, представленного на фиг. 14, представляющее торцевое изображение двух пар теплообменных панелей.[0031] Fig. 16 is a further enlarged side view of one element of the large-scale, on-site constructed industrial air-cooled steam condenser shown in Fig. 14, showing an end view of two pairs of heat exchange panels.

[0032] На фиг. 17 проиллюстрировано боковое изображение крупномасштабного сооружаемого на месте эксплуатации промышленного парового конденсатора с воздушным охлаждением согласно варианту осуществления настоящего изобретения, в котором парораспределительные коллекторы непосредственно присоединяются к верхнему турбинному паровому патрубку.[0032] Fig. 17 is a side view of a large-scale, on-site industrial air-cooled steam condenser according to an embodiment of the present invention in which the steam distribution headers are directly connected to the upper turbine steam nozzle.

[0033] На фиг. 18 проиллюстрировано боковое изображение крупномасштабного сооружаемого на месте эксплуатации промышленного парового конденсатора с воздушным охлаждением согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения, в котором парораспределительные коллекторы непосредственно присоединяются к верхнему турбинному паровому патрубку.[0033] Fig. 18 is a side view of a large-scale, on-site constructed industrial air-cooled steam condenser according to an alternative embodiment of the present invention in which the steam distribution headers are directly connected to the upper turbine steam nozzle.

[0034] На фиг. 19 проиллюстрировано торцевое изображение варианта осуществления, представленного на фиг. 18.[0034] Fig. 19 illustrates an end view of the embodiment shown in Fig. 18.

[0035] На фиг. 20 проиллюстрировано изображение сверху крупномасштабного сооружаемого на месте эксплуатации промышленного парового конденсатора с воздушным охлаждением согласно варианту осуществления настоящего изобретения, в котором парораспределительные коллекторы присоединяются к нижнему турбинному выхлопному патрубку через торцевые стояки.[0035] Fig. 20 is a top view of a large-scale, on-site, industrial air-cooled steam condenser according to an embodiment of the present invention in which the steam distribution headers are connected to the lower turbine exhaust manifold via end risers.

[0036] На фиг. 21 проиллюстрировано вертикальное изображение варианта осуществления на фиг. 20 в разрезе вдоль линии A-A.[0036] Fig. 21 illustrates a vertical view of the embodiment of Fig. 20 in section along line A-A.

[0037] На фиг. 22 проиллюстрировано вертикальное изображение варианта осуществления на фиг. 20 в разрезе вдоль линии B-B.[0037] Fig. 22 illustrates a vertical view of the embodiment of Fig. 20 in section along line B-B.

[0038] На фиг. 23 проиллюстрировано верхнее перспективное изображение единственного предварительно собранного конденсаторного модуля, содержащего подвешенный на нем верхний парораспределительный коллектор.[0038] Fig. 23 illustrates an upper perspective view of a single pre-assembled condenser module having an upper steam distribution manifold suspended therefrom.

[0039] На фиг. 24 проиллюстрировано нижнее перспективное изображение единственного предварительно собранного конденсаторного модуля, содержащего подвешенный на нем парораспределительный коллектор.[0039] Fig. 24 illustrates a lower perspective view of a single pre-assembled condenser module having a steam distribution manifold suspended therefrom.

[0040] На фиг. 25 проиллюстрировано верхнее перспективное изображение вентиляторной платформы и вентиляционной подсистемы (секции) для единственного элемента, соответствующего конденсаторному модулю, представленному на фиг. 23 и 24.[0040] Fig. 25 illustrates an upper perspective view of a fan platform and a ventilation subsystem (section) for a single element corresponding to the condenser module shown in Figs. 23 and 24.

[0041] На фиг. 26 проиллюстрировано нижнее перспективное изображение вентиляторной платформы и вентиляционной подсистемы (секции) для единственного элемента, соответствующего конденсаторному модулю, представленному на фиг. 23 и 24.[0041] Fig. 26 illustrates a lower perspective view of a fan platform and a ventilation subsystem (section) for a single element corresponding to the condenser module shown in Figs. 23 and 24.

[0042] На фиг. 27 проиллюстрировано перспективное изображение башенного каркаса для единственного элемента, соответствующего конденсаторному модулю, представленному на фиг. 23 и 24.[0042] Fig. 27 illustrates a perspective view of a tower frame for a single element corresponding to the capacitor module shown in Figs. 23 and 24.

[0043] На фиг. 28 проиллюстрирован полностью собранный конденсаторный элемент с воздушным охлаждением с вентиляторной платформой и вентиляционной подсистемой (секцией), представленной на фиг. 25 и 26 и установленной поверх конденсаторного модуля, представленного на фиг. 23 и 24, и башенной секцией, представленной на фиг. 27.[0043] Fig. 28 illustrates a fully assembled air-cooled condenser element with a fan platform and ventilation subsystem (section) shown in Figs. 25 and 26 and installed on top of the condenser module shown in Figs. 23 and 24, and a tower section shown in Fig. 27.

[0044] На фиг. 29 проиллюстрировано представление плиты вентиляторной платформы согласно варианту осуществления настоящего изобретения, в которой каждый модуль вентиляционной секции поддерживает множество плит вентиляторной платформы, причем каждая плита вентиляторной платформы поддерживает множество вентиляторов.[0044] Fig. 29 illustrates a representation of a fan platform plate according to an embodiment of the present invention, in which each fan section module supports a plurality of fan platform plates, wherein each fan platform plate supports a plurality of fans.

[0045] На фиг. 30 проиллюстрировано представление варианта осуществления настоящего изобретения, согласно которому вентиляторная платформа содержит множество плит вентиляторной платформы, которые поддерживает конструкция вентиляторной платформы над теплообменным модулем, причем каждый плита вентиляторной платформы содержит множество вентиляторов, и плиты вентиляторной платформы располагаются таким образом, что их продольная оси является перпендикулярной по отношению к продольной оси теплообменных панелей.[0045] Fig. 30 illustrates a representation of an embodiment of the present invention, according to which the fan platform comprises a plurality of fan platform plates that are supported by a fan platform structure above a heat exchange module, wherein each fan platform plate comprises a plurality of fans, and the fan platform plates are arranged such that their longitudinal axis is perpendicular to the longitudinal axis of the heat exchange panels.

[0046][0046]

[0047] Конструкционные элементы на прилагаемых фигурах обозначены следующими условными номерами:[0047] The structural elements in the attached figures are designated by the following conventional numbers:

2 - теплообменная панель2 - heat exchange panel

3 - выпускное отверстие первичной трубы3 - primary pipe outlet

4 - первичная конденсаторная секция4 - primary condenser section

5 - выпускная крышка/плита первичной трубы5 - primary pipe outlet cover/plate

6 - вторичная конденсаторная секция6 - secondary condenser section

7 - трубы7 - pipes

8 - конденсаторные пучки8 - capacitor bundles

10 - верхний трубный лист10 - top pipe sheet

12 - верхняя крышка12 - top cover

14 - нижний трубный лист14 - lower pipe sheet

15 - несущий/опорный угол15 - bearing/support angle

16 - нижняя крышка16 - bottom cover

18 - паровой впуск/конденсатный выпуск18 - steam inlet/condensate outlet

20 - защитная плита20 - protective plate

21 - перфорационные отверстия21 - perforation holes

22 - зубчатая кромка22 - serrated edge

24 - вторичная нижняя крышка24 - secondary lower cover

26 - сопло (для вторичной нижней крышки)26 - nozzle (for secondary bottom cover)

27 - конденсаторный модуль (элемент) с воздушным охлаждением27 - air-cooled condenser module (element)

29 - Y-образное сопло29 - Y-shaped nozzle

31 - турбинный выхлопной патрубок (универсальный)31 - turbine exhaust pipe (universal)

34 - массив/ряд конденсаторных элементов с воздушным охлаждением34 - array/row of air-cooled capacitor elements

36 - каркас (теплообменной секции)36 - frame (heat exchange section)

37 - теплообменный модуль37 - heat exchange module

40 - отражающий щиток40 - reflective shield

42 - конденсатный трубопровод42 - condensate pipeline

50 - подвески50 - pendants

62 - модуль основания62 - base module

64 - модуль вентиляционной секции64 - ventilation section module

66 - парораспределительный коллектор (SDM)66 - steam distribution manifold (SDM)

68 - верхний турбинный выхлопной патрубок68 - Upper turbine exhaust pipe

72 - плита вентиляторной платформы72 - fan platform plate

74 - малый вентилятор74 - small fan

76 - нижний турбинный выхлопной патрубок (GLTED)76 - Lower Turbine Exhaust Pipe (GLTED)

78 - торцевой стояк (от GLTED до SDM)78 - end riser (from GLTED to SDM)

Подробное раскрытие настоящего изобретенияDetailed disclosure of the present invention

[0048] Как указано в разделе «Краткое раскрытие настоящего изобретения», новизна настоящего изобретения, в основном, заключается в том, что в первичной конденсаторной трубе для конденсатора с воздушным охлаждением содержится выпускная крышка/плита 5 первичной трубы с выпускным отверстием 3, как проиллюстрировано на фиг. 1B. Отверстия могут иметь любую форму, в том числе круглую, прямоугольную, овальную и эллиптическую. В каждой трубе может содержаться выпускная крышка/плита с единственным отверстием, или в каждой трубе выпускная крышка/плита может содержать более чем одно отверстие. Полная площадь всех выпускных отверстий 3 для одной трубы предпочтительно составляет 50% или менее по отношению к площади поперечного сечения трубы. Согласно предпочтительным вариантам осуществления полная площадь одного или нескольких выпускных отверстий для единственной трубы составляет от 5% до 50% по отношению к площади поперечного сечения трубы. Согласно более предпочтительным вариантам осуществления полная площадь одного или нескольких выпускных отверстий для единственной трубы составляет от 10% до 40% по отношению к площади поперечного сечения трубы. Согласно еще более предпочтительным вариантам осуществления полная площадь одного или нескольких выпускных отверстий для единственной трубы составляет от 20% до 30% по отношению к площади поперечного сечения трубы. Пропорциональное соотношение первичных конденсаторных труб и вторичных конденсаторных труб в элементе/модуле, в ряду или массиве элементов/модулей или во всем конденсаторе с воздушным охлаждением предпочтительно составляет 90:10, но может находиться в диапазоне от 85:15 до 95:5. Как отмечено выше, размер выпускных отверстий 3 первичной трубы и пропорция вторичных труб могут быть выбраны таким образом, чтобы уменьшать выпускное коллекторное давление до желательного целевого уровня в целях регулирования и баланса парового потока через первичные конденсаторные трубы, чтобы в результате этого сокращать или устранять риск обратного потока и образования мертвых зон в верхней части первичных конденсаторных труб.[0048] As indicated in the section "Summary of the Present Invention", the novelty of the present invention mainly lies in the fact that a primary condenser tube for an air-cooled condenser comprises a primary tube outlet cover/plate 5 with an outlet opening 3, as illustrated in Fig. 1B. The openings may have any shape, including round, rectangular, oval and elliptical. Each tube may comprise an outlet cover/plate with a single opening, or each tube may comprise an outlet cover/plate with more than one opening. The total area of all outlet openings 3 for one tube is preferably 50% or less with respect to the cross-sectional area of the tube. According to preferred embodiments, the total area of one or more outlet openings for a single tube is from 5% to 50% with respect to the cross-sectional area of the tube. According to more preferred embodiments, the total area of one or more outlet openings for a single tube is from 10% to 40% with respect to the cross-sectional area of the tube. According to even more preferred embodiments, the total area of one or more outlet openings for a single tube is from 20% to 30% with respect to the cross-sectional area of the tube. The proportional ratio of the primary condenser tubes to the secondary condenser tubes in an element/module, in a row or array of elements/modules, or in the entire air-cooled condenser is preferably 90:10, but may be in the range of 85:15 to 95:5. As noted above, the size of the outlet openings 3 of the primary tube and the proportion of the secondary tubes can be selected so as to reduce the outlet header pressure to the desired target level in order to regulate and balance the steam flow through the primary condenser tubes, thereby reducing or eliminating the risk of backflow and the formation of dead zones in the upper portion of the primary condenser tubes.

[0049] Признаки настоящего изобретения могут быть использованы в комбинации с конденсаторами с воздушным охлаждением, имеющим любые конфигурации, но наиболее предпочтительно в комбинации с конденсаторами с воздушным охлаждением, имеющим разнообразные конфигурации, представленные на фиг. 3-30. Как проиллюстрировано на фиг. 3-8, в теплообменной панели 2 содержатся две первичные конденсаторные секции 4, которые являются фланкирующими и интегрированными, и занимающая центральное положение вторичная конденсаторная секция 6. Каждая теплообменная панель 2 состоит из множества отдельных конденсаторных пучков 8, причем первое подмножество конденсаторных пучков 8 составляет занимающая центральное положение вторичная секция 6, и второе подмножество других конденсаторных пучков 8 составляет каждую фланкирующую первичную секцию 4. Размеры и конструкции труб 7 в первичных и вторичных секциях предпочтительно являются идентичными, за исключением выпускных отверстий в верхней части труб в первичной секции. В своей верхней части все из труб 7 первичных и вторичных секций 4, 6 присоединяются к верхнему трубному листу 10, на котором располагается полая верхняя крышка 12, которая проходит по длине верхней части теплообменной панели 2. В своей нижней части все из труб 7 первичных и вторичных секций 4, 6 присоединяются к нижнему трубному листу 14, который образует верхнюю часть нижней крышки 16. Аналогичным образом, нижняя крышка 16 проходит по длине теплообменной панели 2. Нижняя крышка 16 находится в непосредственном сообщении с возможностью переноса текучей среды с трубами 7 первичной секции 4, но не с трубами вторичной секции 6. Нижняя крышка 16 совмещается в центральной точке своей длина с единственным паровым впуском/конденсатным выпуском 18, который принимает весь пар для теплообменной панели 2, и который служит в качестве выпуска для конденсата, собранного из первичных секций 4. Нижняя часть нижней крышки 16 предпочтительно ориентирована вниз под углом, составляющим от 1° до 5°, предпочтительно приблизительно 3° по отношению к горизонтали от обоих концов крышки 16 в направлении парового впуска/конденсатного выпуска 18 в средней точке теплообменной панели 2. Согласно предпочтительному варианту осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 9-12, нижняя крышка 16 может содержать защитную плиту 20 для отделения конденсатного потока от парового потока. Защитная плита 20 может содержать перфорационные отверстия 21, и/или в ней может присутствовать зубчатая кромка 22, или могут присутствовать другие отверстия в такой конфигурации, чтобы допускать попадание конденсата на верхнюю поверхность защитной плиты 20 в целях поступления в пространство под защитной плитой и протекания под защитной плитой по направлению к впуску/выпуску 18. При наблюдении от торца нижней крышки 16 защитная плита 20 фиксирована почти в горизонтально направлении (от горизонтального направления до направления под углом 12° по отношению к горизонтальному направлению), таким образом, чтобы увеличивать до максимума поперечное сечение, обеспечиваемое нижней крышкой 16, для потока пара. Защитная плита 20 может быть плоской, как проиллюстрировано на фиг. 11, или изогнутой, как проиллюстрировано на фиг. 12. Верхний трубный лист 10 и нижний трубный лист 14 могут быть совмещены с несущими/опорными углами 15 в целях поддержки и/или опоры для теплообменников 2.[0049] The features of the present invention can be used in combination with air-cooled condensers of any configuration, but most preferably in combination with air-cooled condensers of the various configurations shown in Fig. 3-30. As illustrated in Fig. 3-8, the heat exchange panel 2 includes two primary condenser sections 4 that are flanking and integrated, and a central secondary condenser section 6. Each heat exchange panel 2 consists of a plurality of individual condenser banks 8, wherein a first subset of the condenser banks 8 constitutes the central secondary section 6, and a second subset of other condenser banks 8 constitutes each flanking primary section 4. The dimensions and designs of the tubes 7 in the primary and secondary sections are preferably identical, except for the outlet openings at the top of the tubes in the primary section. At their upper portion, all of the tubes 7 of the primary and secondary sections 4, 6 are connected to an upper tube sheet 10, on which a hollow upper cover 12 is located, which runs along the length of the upper portion of the heat exchange panel 2. At their lower portion, all of the tubes 7 of the primary and secondary sections 4, 6 are connected to a lower tube sheet 14, which forms the upper portion of a lower cover 16. Similarly, a lower cover 16 runs along the length of the heat exchange panel 2. The lower cover 16 is in direct fluid communication with the tubes 7 of the primary section 4, but not with the tubes of the secondary section 6. The lower cover 16 is aligned at the central point of its length with a single steam inlet/condensate outlet 18, which receives all of the steam for the heat exchange panel 2, and which serves as an outlet for condensate collected from the primary sections 4. The lower part of the lower cover 16 is preferably oriented downwards at an angle of 1° to 5°, preferably approximately 3° with respect to the horizontal from both ends of the cover 16 in the direction of the steam inlet/condensate outlet 18 at the midpoint of the heat exchange panel 2. According to a preferred embodiment, as illustrated in Fig. 9-12, the lower cover 16 may comprise a protective plate 20 for separating the condensate flow from the steam flow. The protective plate 20 may comprise perforations 21 and/or a serrated edge 22 may be present in it, or other openings may be present in such a configuration as to allow condensate to fall on the upper surface of the protective plate 20 in order to enter the space under the protective plate and flow under the protective plate towards the inlet/outlet 18. When observed from the end of the lower cover 16, the protective plate 20 is fixed in a nearly horizontal direction (from the horizontal direction to the direction at an angle of 12° with respect to the horizontal direction), so as to maximize the cross-section provided by the lower cover 16 for the flow of steam. The protective plate 20 may be flat, as illustrated in Fig. 11, or curved, as illustrated in Fig. 12. The upper tube sheet 10 and the lower tube sheet 14 may be combined with supporting/supporting corners 15 for the purpose of supporting and/or bearing the heat exchangers 2.

[0050] Внутренняя вторичная камера или вторичная нижняя крышка 24 совмещается внутри нижней крышки 16 в непосредственном сообщении с возможностью переноса текучей среды с единственной трубой 7 вторичной секции 6 и проходит по длине вторичной секции 6, но предпочтительно не сзади. Эта вторичная нижняя крышка 24 снабжена соплом 26, чтобы выводить неконденсирующиеся газы и конденсат.[0050] An internal secondary chamber or secondary bottom cover 24 is combined within the bottom cover 16 in direct fluid communication with the single pipe 7 of the secondary section 6 and extends along the length of the secondary section 6, but preferably not at the rear. This secondary bottom cover 24 is provided with a nozzle 26 to discharge non-condensable gases and condensate.

[0051] Паровой впуск/конденсатный выпуск 18 для теплообменной панели 2 и паровые впуски/конденсатные выпуски 18 для всех теплообменных панелей в одном и том же конденсаторном элементе/модуле 27 с воздушным охлаждением присоединяются к парораспределительному коллектору 66, который располагается под теплообменными панелями 2 и проходит в перпендикулярном направлении по отношению к продольной оси теплообменных панелей 2 в соответствующей средней точке; см., например, фиг. 23, 24 и 30. Согласно этому варианту осуществления парораспределительный коллектор 66 проходит по ширине элемента/модуля 27 и продолжается в соседние элементы/модули. Когда верхняя поверхность парораспределительного коллектора (SDM) 66 проходит ниже центральной точки каждой теплообменной панели 2, парораспределительный коллектор 66 содержит Y-образное сопло 29, которое присоединяется к паровым впускам/конденсатным выпускам 18 в нижней части каждой соседней пары теплообменных панелей 2 (см., например, фиг. 16).[0051] The steam inlet/condensate outlet 18 for the heat exchange panel 2 and the steam inlets/condensate outlets 18 for all heat exchange panels in the same air-cooled condenser element/module 27 are connected to a steam distribution manifold 66 which is located below the heat exchange panels 2 and extends in a perpendicular direction with respect to the longitudinal axis of the heat exchange panels 2 at a corresponding midpoint; see, for example, Figs. 23, 24 and 30. According to this embodiment, the steam distribution manifold 66 extends across the width of the element/module 27 and continues into adjacent elements/modules. When the upper surface of the steam distribution manifold (SDM) 66 passes below the center point of each heat exchange panel 2, the steam distribution manifold 66 comprises a Y-shaped nozzle 29 that connects to the steam inlets/condensate outlets 18 at the bottom of each adjacent pair of heat exchange panels 2 (see, for example, Fig. 16).

[0052] Согласно данной конструкции каждый элемент 27 конденсатора с воздушным охлаждением принимает пар из парораспределительного коллектора 66, который располагается непосредственно под центральной точкой каждой теплообменной панели 2, и парораспределительный коллектор 66 вводит пар в каждую из теплообменных панелей 2 в элементе 27 через единственный паровой впуск/конденсатный выпуск 18.[0052] According to this construction, each air-cooled condenser element 27 receives steam from a steam distribution header 66, which is located directly below the central point of each heat exchange panel 2, and the steam distribution header 66 introduces steam into each of the heat exchange panels 2 in the element 27 through a single steam inlet/condensate outlet 18.

[0053] Таким образом, пар из промышленного процесса проходит через турбинный выхлопной патрубок 31 на нижнем уровне или приближенном к нему, или на любом уровне (уровнях), соответствующих местной схеме. Когда паровой патрубок 31 подходит к конденсатору с воздушным охлаждением согласно настоящему изобретению, он разделяется на множество подпатрубков (парораспределительных коллекторов 66), по одному для каждого массива (ряда) элементов 34 конденсатора с воздушным охлаждением (см., например, фиг. 13). Каждый парораспределительный коллектор 66 проходит под своим соответствующим массивом элементов 34. Парораспределительный коллектор 66 может быть подвешен на каркасе 36 конденсаторного модуля 37 с опорой на каркас модуля 62 основания или с опорой на распложенную ниже отдельную конструкцию. Парораспределительный коллектор 66 пропускает пар через множество Y-образных сопел 29 в пару впусков/выпусков 18 крышки каждой соседней пары теплообменных панелей 2; см. фиг. 15 и 16. Пар проходит вдоль нижней крышки 16 и поднимается через трубы 7 первичных секций 4 и конденсируется, когда воздух проходит через оребренные трубы 7 первичных конденсаторных секций 4. Конденсированная вода проходит вниз по тем же трубам 7 первичной секции 4 в противоточном режиме по отношению к пару, собирается в нижней крышке 16 и, в конечном счете, стекает обратно через парораспределительный коллектор 66 и турбинный выхлопной патрубок 31 в конденсатный сборный резервуар (см., например, фиг. 21). Согласно предпочтительному варианту осуществления соединение между нижней крышкой 16 и парораспределительным коллектором 66 может быть оборудовано отражающим щитком 40 для отделения стекающего/падающего конденсата от поступающего пара.[0053] Thus, steam from the industrial process passes through the turbine exhaust pipe 31 at or near a lower level, or at any level(s) corresponding to the local layout. When the steam pipe 31 approaches the air-cooled condenser according to the present invention, it divides into a plurality of sub-pipes (steam distribution headers 66), one for each array (row) of elements 34 of the air-cooled condenser (see, for example, Fig. 13). Each steam distribution header 66 passes under its corresponding array of elements 34. The steam distribution header 66 may be suspended from the frame 36 of the condenser module 37, supported by the frame 62 of the base module 62, or supported by a separate structure located below. The steam distribution header 66 passes steam through a plurality of Y-shaped nozzles 29 into a pair of inlets/outlets 18 of the cover of each adjacent pair of heat exchange panels 2; see Fig. 15 and 16. Steam passes along the bottom cover 16 and rises through the tubes 7 of the primary sections 4 and condenses when air passes through the finned tubes 7 of the primary condenser sections 4. Condensed water passes down the same tubes 7 of the primary section 4 in a counter-current mode with respect to the steam, collects in the bottom cover 16 and, ultimately, flows back through the steam distribution manifold 66 and the turbine exhaust pipe 31 into the condensate collecting tank (see, for example, Fig. 21). According to a preferred embodiment, the connection between the bottom cover 16 and the steam distribution manifold 66 can be equipped with a deflector plate 40 for separating the flowing/falling condensate from the incoming steam.

[0054] Несконденсированный пар и неконденсирующиеся газы собираются в верхней крышке 12 и вводятся в центр теплообменной панели 2, где они проходят вниз по трубам 7 вторичной секции 6 в прямоточном режиме с конденсатом, который образуется в них. Неконденсирующиеся газы вводятся во вторичную нижнюю крышку 24, которая располагается внутри нижней крышки 16, и выводятся через выпускное сопло 26. Дополнительная сконденсированная вода, которая образуется во вторичной секции 6, собирается во вторичной нижней крышке 24 и проходит через выпускное сопло 26, а затем также проходит через конденсатный трубопровод 42 в парораспределительный коллектор 66, где она объединяется с водой, которая собирается из первичных конденсаторных секций 4.[0054] Non-condensed steam and non-condensable gases are collected in the upper cover 12 and introduced into the center of the heat exchange panel 2, where they pass down through the tubes 7 of the secondary section 6 in a direct flow mode with the condensate that is formed in them. Non-condensable gases are introduced into the secondary lower cover 24, which is located inside the lower cover 16, and are discharged through the outlet nozzle 26. Additional condensed water, which is formed in the secondary section 6, is collected in the secondary lower cover 24 and passes through the outlet nozzle 26, and then also passes through the condensate pipe 42 into the steam distribution header 66, where it is combined with the water that is collected from the primary condenser sections 4.

[0055] Согласно следующему признаку настоящего изобретения теплообменные панели 2 подвешены на каркасе 36 конденсаторного модуля 37 посредством множества гибких подвесок 50, которые допускают расширение и сжатие теплообменных панелей 2 в зависимости от тепловой нагрузки и погодных условий. На фиг. 16 проиллюстрировано, каким образом подвески 50 присоединяются к каркасу 36 конденсаторного модуля 37.[0055] According to a further feature of the present invention, the heat exchange panels 2 are suspended on the frame 36 of the condenser module 37 by means of a plurality of flexible hangers 50, which allow the expansion and contraction of the heat exchange panels 2 depending on the heat load and weather conditions. Fig. 16 illustrates how the hangers 50 are connected to the frame 36 of the condenser module 37.

[0056] Теплообменные панели 2 могут в каждом случае независимо принимать нагрузку и получать опору на каркас 36 теплообменного модуля. Теплообменные панели 2 могут опираться на каркас 36 теплообменного модуля согласно любой из разнообразных конфигураций. На фиг. 14-16 проиллюстрированы теплообменные панели 2, которые независимо поддерживаются в каркасе 36 теплообменного модуля, причем соседние теплообменные панели 2 наклонены по отношению к вертикали в противоположных направлениях в V-образных парах.[0056] The heat exchange panels 2 can in each case independently receive a load and receive support on the frame 36 of the heat exchange module. The heat exchange panels 2 can be supported on the frame 36 of the heat exchange module according to any of the various configurations. In Fig. 14-16, heat exchange panels 2 are illustrated that are independently supported in the frame 36 of the heat exchange module, wherein adjacent heat exchange panels 2 are inclined with respect to the vertical in opposite directions in V-shaped pairs.

[0057] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, как проиллюстрировано на фиг. 17-19, парораспределительные коллекторы 66 могут быть присоединены непосредственно к верхнему турбинному паровому патрубку 68, и каждый парораспределительный коллектор 66 проходит под центральными точками теплообменных панелей множества теплообменных модулей в направлении длины массива/ряда 34 конденсаторных элементов 27. Парораспределительные коллекторы 66 могут быть подвешены на каркасе теплообменного модуля, как обсуждается выше, или в качестве опоры могут служить другие части каркаса конденсатора с воздушным охлаждением каркас, или опору снизу может обеспечивать отдельная конструкция.[0057] According to one embodiment of the present invention, as illustrated in Figs. 17-19, the steam distribution headers 66 may be connected directly to the upper turbine steam nozzle 68, and each steam distribution header 66 extends under the center points of the heat exchange panels of a plurality of heat exchange modules in the direction of the length of the array/row 34 of the condenser elements 27. The steam distribution headers 66 may be suspended from the frame of the heat exchange module, as discussed above, or other parts of the frame of the air-cooled condenser frame may serve as support, or a separate structure may provide support from below.

[0058] Согласно следующему альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения, как проиллюстрировано на фиг. 20-27, множество парораспределительных коллекторов (SDM) 66 могут присоединяться к нижнему турбинному выхлопному патрубку (GLTED) 76 через торцевые стояки 78.[0058] According to a further alternative embodiment of the present invention, as illustrated in Figs. 20-27, a plurality of steam distribution manifolds (SDM) 66 may be connected to a lower turbine exhaust manifold (GLTED) 76 via end risers 78.

[0059] Согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения конденсаторы с воздушным охлаждением согласно настоящему изобретению сконструированы модульным образом. Согласно разнообразным вариантам осуществления основание 62, конденсаторные модули 37 и вентиляционные секции 64 могут быть собраны отдельно и одновременно на площадке. Когда конденсаторный модуль 37 собран, он его можно поднимать и располагать поверх соответствующего собранного основания 62 (см., например, фиг. 23-28).[0059] According to preferred embodiments of the present invention, air-cooled condensers according to the present invention are constructed in a modular manner. According to various embodiments, the base 62, condenser modules 37 and ventilation sections 64 can be assembled separately and simultaneously on the site. When the condenser module 37 is assembled, it can be lifted and placed on top of the corresponding assembled base 62 (see, for example, Figs. 23-28).

[0060] Вентиляционная секция 64 для каждого модуля 27 конденсатора с воздушным охлаждением, в том числе каркас вентиляционной секции, вентиляторная платформа с опорой на каркас вентиляционной секции, вентилятор (вентиляторы) и вентиляторный каркас (каркасы), могут быть собраны на нижнем уровне с единственным большим вентилятором, как проиллюстрировано, например, на фиг. 13, 14, 17-22, 25 и 28, или сборка может быть осуществлена (также на нижнем уровне) с множеством продолговатых плит 72 вентиляторной платформы, причем на каждой из них поддерживается множество меньших вентиляторов 74, расположенных в ряду, как проиллюстрировано на фиг. 29 и 30.[0060] The ventilation section 64 for each air-cooled condenser module 27, including the ventilation section frame, the fan platform supported by the ventilation section frame, the fan(s) and the fan frame(s), may be assembled at a lower level with a single large fan, as illustrated, for example, in Figs. 13, 14, 17-22, 25 and 28, or the assembly may be carried out (also at a lower level) with a plurality of elongated fan platform plates 72, each of which supports a plurality of smaller fans 74 arranged in a row, as illustrated in Figs. 29 and 30.

[0061] Хотя система, представленная в настоящем документе, описана как осуществленная в виде уровней, система разнообразных модулей может быть осуществлена в своем конечном положении, если это допускается схемами планирования и строительства.[0061] Although the system presented in this document is described as being implemented in levels, the system of various modules may be implemented in its final position if this is permitted by the planning and construction schemes.

[0062] Каждый признак и альтернативный вариант осуществления в настоящем документе предназначен и предусмотрен для эксплуатации и использования в комбинации с каждым из других признаков и вариантов осуществления, которые описаны в настоящем документе, за исключением вариантов осуществления, с которыми он является несовместимым. Таким образом, каждая конфигурация теплообменных модулей, которая описана в настоящем документе, и каждая конфигурация теплообменных панелей, которая описана в настоящем документе, и каждый тип труб и каждый тип ребер, которые описаны в настоящем документе, каждая конфигурация паровых коллекторов, которая описана в настоящем документе, и каждая конфигурация вентиляторов предназначены для использования в разнообразных системах конденсаторов с воздушным охлаждением с каждой комбинацией вариантов осуществления, с которыми они являются совместимыми, и авторы настоящего изобретения не рассматривают настоящее изобретение как ограниченное примерными комбинациями вариантов осуществления, которые отражены в описании настоящего изобретения и на фигурах для цели иллюстрации.[0062] Each feature and alternative embodiment herein is intended and provided for operation and use in combination with each of the other features and embodiments described herein, except for embodiments with which it is incompatible. Thus, each configuration of heat exchange modules described herein, and each configuration of heat exchange panels described herein, and each type of tubes and each type of fins described herein, each configuration of steam collectors described herein, and each configuration of fans are intended for use in a variety of air-cooled condenser systems with each combination of embodiments with which they are compatible, and the inventors do not intend the present invention to be limited to the exemplary combinations of embodiments that are reflected in the description of the present invention and in the figures for illustrative purposes.

Claims

1. A large-scale, on-site constructed industrial air-cooled steam condenser connected to an industrial steam generating plant and comprising:

a condenser array comprising a plurality of condenser modules, each condenser module comprising a ventilation section comprising a single fan or a plurality of fans that draw air through a plurality of heat exchange panels supported in the heat exchange section, and each heat exchange panel having a longitudinal axis and a transverse axis perpendicular to its longitudinal axis,

wherein each heat exchange panel comprises a primary condenser section and a secondary condenser section, each of which comprises a plurality of tubes, wherein each said heat exchange panel further comprises an upper cover connected and in fluid communication with the upper end of each of said plurality of tubes in said primary condenser section and said secondary condenser section, and a lower cover connected and in fluid communication with the lower end of said plurality of tubes in said primary condenser section, and wherein said lower cover comprises a single steam inlet,

wherein said condenser array further comprises a steam distribution manifold located beneath said heat exchange section and oriented in the direction of an axis that is perpendicular to the longitudinal axes of said heat exchange panels at the midpoints of said heat exchange panels, and extending along the length of said condenser array beneath said plurality of heat exchange panels, wherein said steam distribution manifold comprises on its upper surface a plurality of connections, and each of said plurality of connections is configured to be connected to a corresponding said single steam inlet,

wherein each of said plurality of tubes in said primary condenser section comprises at each said upper end an outlet flow opening having an area smaller than the cross-sectional area of the corresponding tube in said primary condenser section, and wherein each heat exchange panel further comprises an internal secondary chamber within the bottom cover which is connected and in fluid communication with the lower end of each tube in said secondary condenser section.

2. The large-scale, on-site constructed industrial air-cooled steam condenser of claim 1, wherein each said outlet flow orifice has an area that is 50% or less of the cross-sectional area of said corresponding pipe.

3. The large-scale, on-site constructed industrial air-cooled steam condenser according to claim 1, wherein the number of said primary condenser tubes is more than 90% of the total number of condenser tubes in the heat exchange section and the number of said secondary condenser tubes is less than 10% of the total number of condenser tubes in the heat exchange section of the air-cooled condenser.

4. The large-scale, site-constructed, industrial air-cooled steam condenser of claim 1, wherein the secondary condenser section occupies a central position along said heat exchange panel and is flanked at each end by primary condenser sections.

5. A large-scale, on-site constructed industrial air-cooled steam condenser according to claim 1, wherein said tubes have a cross-sectional width of from 5.2 mm to 7 mm.

6. A large-scale, on-site constructed industrial air-cooled steam condenser according to claim 1, wherein said tubes have a cross-sectional width of 6.0 mm.

7. The large-scale, site-constructed, industrial air-cooled steam condenser of claim 1, wherein said plurality of tubes in said heat exchange panels comprise fins attached to the flat sides of said tubes, said fins having a height of from 9 to 10 mm and spaced at intervals such that there are from 5 to 12 fins per inch.

8. The large-scale, site-constructed, industrial air-cooled steam condenser of claim 1, wherein said plurality of tubes in said heat exchange panels comprise fins attached to the flat sides of said tubes, said fins having a height of from 18 to 20 mm, filling the space between adjacent tubes and being in contact with adjacent tubes, and said fins being spaced such that the number of fins is from 5 to 12 fins per inch.

9. A method for reducing the number of secondary condenser tubes in an air-cooled condenser while reducing the discharge header pressure in order to minimize backflow, remove non-condensable gases, and prevent the formation of dead zones in the primary condenser tube, wherein the method provides for replacing standard primary condenser tubes with condenser tubes containing an outlet opening whose area is 50% or less relative to the cross-sectional area of the corresponding primary condenser tubes.