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Dampfturbinenkondensatoreinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Dampfturbinenkondensatoreinrichtung.
Wie bekannt, wird das Kondensat in den Kondensatoren von Dampfturbinen unterkühlt. Diese Unter- kühlung beträgt oft 3 - 50 C und mitunter auch mehr. Die Unterkühlung erfolgt dadurch, dass das auf höher liegenden Kühlrohren kondensierte Wasser an niedriger liegenden Rohren abrieselt. Die der Unterküh- lung entsprechende Wärmemenge wird dabei dem Kreisprozess entzogen, was überflüssig ist und deshalb als ein Energieverlust auftritt.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, das unterkühlte Kondensat durch Turbinenabdampf wieder annähernd auf Kondensationstemperatur (Siedepunkt) zu erwärmen. Zu diesem Zweck wird das unterkühlte
Kondensat einer besonderen Einrichtung (einem Mischerhitzer) zugeführt, wo es mit Abdampf der Turbine in innige Berührung gelangt. Eine Teilmenge des Abdampfes wird dabei kondensiert. Ihre KondensationswÅarme dient zur Erwärmung des dem Mischerhitzer zugeführten unterkühlten Kondensates, das dann durch eine Pumpe in einen Sammelbehälter, Vorwärmer oder Entgaser befördert wird.
Kann der Mischerhitzer tiefer als ein Oberflächenkondensator aufgestellt werden, so fliesst das unterkühlte Kondensat von selbst aus dem Oberflächenkondensator in den Mischerhitzer, aus welchem es nach erfolgter Wiedererwärmung durch die Kondensatpumpe weiterbefördert wird. Wo es aber nicht möglich ist, den Mischerhitzer in entsprechender Tiefe unter dem Oberflächenkondensator anzuordnen, muss in einer den Oberflächenkondensator mit dem Mischerhitzer verbindenden Kondensatleitung noch eine weitere Pumpe geringer Druckhohe vorgesehen sein, wobei dann zwischen ODerflachenkondensator und Mischerhitzer keine Fallhöhe bestehen muss.
Dagegen ist es erforderlich, sowohl im Oberflächenkondensator wie auch im Mischerhitzer einen bestimmten Wasserstand aufrechtzuerhalten, damit die Pumpen zwecks Vermeidung von Kavitation über erforderliche Zuflusshöhen verfügen. Da bezüglich des Kondensates beide Kondensatoren (d. h. Oberflächenkondensator und Mischerhitzer) in Reihe geschaltet sind, stellt die Gewährleistung von erforderlichen Zuflusshöhen für die Pumpen eine ziemlich schwierige Aufgabe dar.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Schwierigkeiten und die Schaffung einer Dampfturbinenkondensatoreinrichtung, bei welcher die erwähnten Zuflusshöhen durch verhältnismässig einfache Mittel gewährleistet sind. Demgemäss bezieht sich die Erfindung ebenfalls auf eine Dampfturbinenkondensatoreinrichtung mit mindestens einem wassergekühlten Oberflächenkondensator und mindestens einem Mischerhitzer, in welchen das im Oberflächenkondensator unterkühlte Kondensat in den Abdampf der Turbine gespritzt wird, wobei dieser Mischerhitzer in bezug auf den Abdampf parallel zum Oberflächenkondensator, in bezug auf das Kondensat in Reihe nach dem Oberflächenkondensator geschaltet ist und in die Kondensatleitung zwischen Oberflächenkondensator und Mischerhitzer mindestens eine Pumpe eingeschaltet ist.
Die Erfindung besteht nun darin, dass aus einer den Boden des Mischerhitzers mit der Saugöffnung der Kondensatpumpe verbindenden Rohrleitung eine Rohrleitung abzweigt, die unterhalb des erwünschten Wasserstandes im Oberflächenkondensator verläuft und in den unteren Teil des Oberflächenkondensators oder in die Saugleitung der das unterkühlte Kondensat aus dem unteren Teil des Oberflächenkondensators in den Mischerhitzer befördernden Pumpe mündet.
Diese abgezweigte Rohrleitung sorgt nun dafür, dass der Wasserstand in beiden Kondensatoren, nämlich im Oberflächenkondensator und im Mischerhitzer nicht mehr ständig überwacht und geregelt werden
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muss, wie dies bei den bekannten Einrichtungen dieser Art unvermeidlich war, sondern sich selbsttätig einstellt, wie dies im nachstehenden an Hand der Zeichnung näher erläutert wird, wobei Fig. 1 und 2 der
Zeichnung je ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch darstellen. Gleiche Bezugszeichen wei- sen dabei auf ähnliche Einzelheiten hin.
5 Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht die Dampfturbinenkondensatoreinrichtung gemäss der Er-
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densator 1 und aus einem Mischerhitzer 2, der am Dampfeintrittsstutzen des Oberflächenkoi1densators 1 angeordnet ist und mit diesem über eine Öffnung 2a in Verbindung steht, wobei der Mischerhitzer 2 im
Verhältnis zum Oberflächenkondensator l sehr geringe Abmessungen aufweist. Im Mischerhitzer 2 wird ) das im Oberflächenkondensator 1 unterkühlte Kondensat in den Abdampf einer nicht dargestellten Turbi- ne gespritzt, deren Abdampfaustrittsstutzen an den Dampfeintrittsstutzen des Oberflächenkondensators 1 angeschlossen ist.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist der Mischerhitzer 2 in bezug auf den Abdampf zum Oberfiä- chenkondensator parallel und in bezug auf das Kondensat in Reihe nach dem Oberflächenkondensator, 1 geschaltet. In die Kondensatleitung, bestehend aus den beiden Strecken 3 und 5 zwischen Oberflächenkon- densator 1 und Mischerhitzer 2. ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 eine Pumpe 4 ein- geschaltet.
Gemäss der Erfindung zweigt nun aus einer den Boden des Mischerhitzers 2 mit der Saugöffnung der
Kondensatpumpe 7 verbindenden Rohrleitung 6 eine Rohrleitung 8 ab, die unterhalb des erwünschten Was-
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leitung 3 der das unterkühlte Kondensat aus dem unteren Teil des Oberflächenkondensators 1 in den Mischerhitzer 2 befördernden Pumpe 4 mündet (sie könnte aber auch in den unteren Teil des Oberflächenkondensators 1 münden).
In der Druckleitung 5 der Pumpe 4 ist ein Abschlussorgan 12 angeordnet. Eine gestrichelt gezeichnete weitere Rohrleitung 13 zweigt aus der Druckleitung zwischen Pumpe 4 und Abschlussorgan 12 ab, die ein Abschlussorgan 14 enthält und nach einem Regelorgan 9 in die Druckleitung der Kondensatpumpe 7 mündet.
Im Mischerhitzer 2 sind in nicht dargestellter Weise ein oder mehrere Verteilerrohre und/oder Ein- spritzelemente (Düsen, Drallzerstäuber usw.) vorgesehen, die - zum Teil - an eine Zusatzspeisewasserleitung 15 angeschlossen sind.
Im Betrieb strömt das unterkühlte Kondensat aus dem Oberflächenkondensator 1 über die Leitung 3 in die Pumpe 4, aus der es über die Leitung 5 in den Mischerhitzer 2 hinaufbefördert wird. Hier erfolgt eine Erwärmung des unterkühlten Kondensates wieder bis nahe an seinen Siedepunkt. Das erwärmte Kondensat fliesst dann über die Leitung 6 zur Pumpe 7, in deren D ; : uckleitung das Regelorgan 9 dabei derart eingestellt wird, dass der Wasserstand im Oberflächenkondensator 1 der gewünschten Höhe entspricht.
Die Pumpe 4 befördert mindestens eine der durch die Dampfturbine lieferbaren maximalen Dampfmenge entsprechende Menge an Wasser. Der eventuell verbleibende geringe Überschuss kann aus der Leitung 6 durch die Ausgleichsleitung 8 in die Kondensatleitung 3 zurückfliessen.
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Trotzdem wird die durch seine Vermischung mit dem unterkühlten Kondensat in der Kondensatleitung 3 verursachte Erwärmung des Kondensates ohne Betriebsfolgen sein, denn der Mischerhitzer 2 wird das durch die Pumpe 4 beförderte unterkühlte Kondensat auch weiterhin bis auf eine dem Siedepunkt sehr naheliegende Temperatur erwärmen.
Wie ersichtlich, gewährleistet die Ausgleichsleitung 8 für beide Pumpen 4 und 7 immer die erforderlichen Zuflusshöhen.
Beide Pumpen 4 und 7 des ersten Ausführungsbeispieles könnten einander gleich gewählt werden, wobei dann die Pumpe 4, die gegen einen bedeutend geringeren Gegendruck fördert als die Pumpe 7, eine verhältnismässig grössere oder erhöhte Wassermenge in Abhängigkeit von ihrer Kennlinie fördern wird. Die Verwendung von Pumpen, die einander vollkommen gleich sind, hat noch den weiteren Vorteil einer er- höhten Betriebssicherheit. Bei Störung einer der beiden Pumpen bzw. ihrer Antriebe ist nämlich die andere Pumpe geeignet, den Betrieb auch allein aufrechtzuerhalten, wobei aber die Rückerwärmung des unterkühlten Kondensates ausgeschaltet werdenmuss.
Bei normalem Betrieb ist das Abschlussorgan 14 ständig gesperrt, wogegendas Abschlussorgan 12 in der Kondensatleitung 5 zwischen Anschluss der zusätzlichen Leitung 13 und dem Mischerhitzer 2 ständig offen ist. Bei Betriebsstörung der Pumpe 4 kann nun der Betrieb fortgesetzt werden, indem jetzt das unterkühlte Kondensat aus dem Oberflächenkondenator 1 durch die Saugleitung 3 und die Ausgleichsleitung 8 in die Kondensatpumpe 7 gelangt und durch diese über das Re-
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gelorgan 9 - allerdings ohne Rückerwärmung - in einen nicht dargestellten Sammelbehälter, Vorwärmer oder Entgaser befördert wird.
Tritt dagegen in der Pumpe 7 eine Störung ein, so wird das Abschlussorgan 14 geöffnet, wobei die Abschlussorgane 9 und 12 geschlossen werden. Dann befördert die Pumpe 4 das unterkühlte Kondensat aus dem unteren Teil des Oberflächenkondensators 1 ebenfalls ohne Rückerwärmung über die zusätzliche Leitung 13 ebenfalls in den erwahnten nicht dargestellten Sammelbehalter, Vorwarmer oder Entgaser.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem in die aus dem unteren Teil des Oberflächenkondensators 1 in den Mischerhitzer 2 führende Kondensatleitung 3 eine Wasserstrahlpumpe 10 eingeschaltet ist. In ihren Treibwasseranschluss mündet eine aus der Druckleitung der Kondensatpumpe 7 abzweigende Treibwasserleitung 11. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass die Kondensatpumpe 4, die aus Vakuum gegen einen geringen Druck zu fördern hat und deswegen sorgfältig hergestellte Abdichtungen erfordert, entfallen kann.
Bei beiden Ausführungsbeispielen wird durch die Pumpe 4 bzw. durch die Wasserstrahlpumpe 10 vom Belastungszustand der Turbine unabhängig immer die gleiche Wassermenge dem Mischerhitzer 2 zugeführt. Es ist daher nicht mehr erforderlich, einen Teil der im Mischerhitzer 2 vorgesehenen Zerstäuberdüsen oder Diallzerstäuber bei Teillasten der Turbine abzuschliessen, wie dies bei den bekannten Einrichtungen dieser Art unvermeidlich war.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Dampfturbinenkondensatoreinrichtung mit mindestens einem wassergekühlten Oberflächenkonden-
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densat in den Abdampf der Turbine gespritzt wird, wobei dieser Mischerhitzer in bezug auf den Abdampf parallel zum Oberflächenkondensator, in bezug auf das Kondensat in Reihe nach dem Oberflächenkondensator geschaltet ist und in die Kondensatleitung zwischen Oberflächenkondensator und Mischerhitzer min- destens eine Pumpe eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer den Boden des Mischerhitzers (2) mit der Saugoffnung der Kondensatpumpe ( < ) verbindenden Rohrleitung (ü) eine Rohrleitung (8) abzweigt, die unterhalb des erwünschten Wasserstandes im Oberflächenkondensator (1)
verläuft und in den unteren Teil des Oberflächenkondensators oder in die Saugleitung (3) der das unterkühlte Kondensat aus dem unteren Teil des Oberflächenkondensators (1) in den Mischerhitzer (2) befördernden Pumpe (4) mundet.