DE1776249B2 - Arrangement for the indirect exchange of heat - Google Patents
Arrangement for the indirect exchange of heatInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum indirekten Austausch von Wärme für einen mit natürlichem Zug arbeitenden Kühlturm, mit mindestens einem an seiner Außenseite von einem Kühlmittel beaufschlagten Wärmetauschelement, welches von einer zu kühlenden Flüssigkeit durchströmt ist, und mit einem Speicher zur Aufnahme von Inertgas, der mit dem oberen Bereich des Wärmetauschelementes über eine mit einem Druckregelventil versehene Leitung verbunden ist.The invention relates to an arrangement for the indirect exchange of heat for one with natural Train working cooling tower, with at least one exposed to a coolant on its outside Heat exchange element through which a liquid to be cooled flows, and with a memory for Absorption of inert gas, which communicates with the upper area of the heat exchange element via a pressure control valve provided line is connected.
Bekanntlich besteht bei Wärmetauschelementen eine erhebliche Korrosionsgefahr, die insbesondere dann gegeben ist, wenn die Wärmelauschelemente nicht vollständig mit Flüssigkeit gefüllt sind, sondern wenn im oberen Bereich der Wärmetauschelemente ein nicht mit Flüssigkeit ausgefüllter Raum vorhanden ist, der mit Luft gefüllt ist.It is known that there is a considerable risk of corrosion in the case of heat exchange elements, in particular then is given when the heat exchange elements are not completely filled with liquid, but when im In the upper area of the heat exchange elements there is a space not filled with liquid, which is filled with Air is filled.
Um dieser Korrosionsgefahr zu begegnen, ist bei einer in der US-PS 32 59 177 beschriebenen Anordnung vorgesehen, den nicht mit der zu kühlenden Flüssigkeit angefüllten freien Raum der Wärmetauschelemente und der betreffenden Rohrleitungen gegenüber der Atmosphäre abzuschließen und unter Anfüllung mit einem korrosionsverhindemden Inertgas an einen Inertgasspeicher anzuschließen.In order to counteract this risk of corrosion, an arrangement is described in US Pat. No. 3,259,177 provided, the free space of the heat exchange elements and not filled with the liquid to be cooled of the pipelines in question from the atmosphere and filled with a to connect corrosion-preventing inert gas to an inert gas storage tank.
Dabei dient der Inertgasdruck gleichzeitig der Regulierung der Höhe des Flüssigkeitsstandes in den Wärmetauschelementen. Denn der Inertgasspeicher der bekannten Anordnung steht unter Druck und ist zu diesem Zweck an einem Kompressor angeschlossen, welcher ständig einen derartigen Druck in dem Inertgasspeicher aufrechterhält, daß mindestens ein wesentlicher Teil der Förderdruckhöhe der Pumpe in der Zuflußleitung zu den Wärmetauschelementen kompensiert werden kann, so daß auf diese Weise die Flüssigkeitshöhe zu verändern ist.The inert gas pressure also serves to regulate the height of the liquid level in the Heat exchange elements. Because the inert gas storage of the known arrangement is under pressure and is closed connected to a compressor for this purpose, which constantly has such a pressure in the Inert gas storage maintains that at least a substantial part of the delivery head of the pump in the inflow line to the heat exchange elements can be compensated, so that in this way the Liquid level is to be changed.
Diese bekannte Anordnung weist den Nachteil auf, daß das Inertgas aus dem Kühlsystem entweicht, wenn
die wirksame Wärmetauschfläihe aufgrund der gegebenen
Temperaturverhältnisse wieder vergrößert und demgemäß das Flüssigkeitsniveau in den Wärmetauschelementen
wieder angehoben werden soll. Hierfür ist bei der bekannten Anordnung ein in einer von der den
Speicher mit dem oberen Bereich des Wärmetauschelementes verbindenden Leitung abzweigenden Leitung
liegendes Entlastungsventil vorgesehen, welches in Abhängigkeit von der Außentemperatur oder der
Austrittstemperatur der zu kühlenden Flüssigkeit im Bereich der Hauptabflußleitung selbsttätig gesteuert ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte gattungsmäßige Anordnung zum indirekten
Austausch von Wärme unter Vermeidung ihrer Nachteile zu verbessern, und eine derartige Anordnung
zu schaffen, bei welcher das Inertgas bei Vergrößerung der wirksamen Wärmetauschfläche nicht au«; dem
Kühlsystem entweicht und demgemäß verloren ist, sondern bei welcher das Inertgas dem System erhalten
bleibt, wobei mithin ein geschlossenes System geschaffen werden soll, bei dem der jeweilige Ersatz von
Kühlflüssigkeit durch Inertgas und umgekehrt selbsttätig erfolgen kann.
Als Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß auf einem unterhalb des Niveaus des
Wärmetauschelementes liegenden Niveau ein Sammelbehälter zur Aufnahme von Flüssigkeit und Inertgas
vorhanden ist, dessen unterer Teil über eine mit einem Absperrorgan und einer Pumpe versehene zweite
Leitung mit dem unteren Teil des Wärmetauschelementes verbunden ist, und dessen oberer mi* Inertgas
gefüllter Teil über eine dritte Leitung mit dem oberen Teil des Wärmetauschelementes verbunden ist.This known arrangement has the disadvantage that the inert gas escapes from the cooling system when the effective heat exchange area is to be increased again due to the given temperature conditions and accordingly the liquid level in the heat exchange elements is to be raised again. For this purpose, a relief valve is provided in the known arrangement in a line branching off from the line connecting the memory to the upper area of the heat exchange element, which is automatically controlled depending on the outside temperature or the outlet temperature of the liquid to be cooled in the area of the main drain line the object is to improve the known generic arrangement for the indirect exchange of heat while avoiding its disadvantages, and to create such an arrangement in which the inert gas does not increase when the effective heat exchange surface is increased; escapes from the cooling system and is therefore lost, but in which the inert gas is retained in the system, with a closed system being created in which the respective replacement of cooling liquid by inert gas and vice versa can take place automatically.
As a solution to this problem, the invention provides that at a level below the level of the heat exchange element there is a collecting container for receiving liquid and inert gas, the lower part of which is connected to the lower part of the heat exchange element via a second line provided with a shut-off element and a pump and whose upper part filled with inert gas is connected to the upper part of the heat exchange element via a third line.
Bei der erfindungsgemäßen geschlossenen Anordnung ist mithin im Bedarfsfalle durch öffnen des in der zweiten Leitung vorgesehenen Absperrorgans Kühlmittel aus dem Wärmetauschelement in den Sammelbehälter abzulassen, wobei das von unten in den Sammelbehälter fließende Kühlmittel Inertgas aus dem Sammelbehälter durch die dritte Leitung verdrängt und das verdrängte Inertgas durch die dritte Leitung in das Wärmetauschelement einströmt und den vorher von dem abgelassenen Kühlmittel eingenommenen Raum ausfülltIn the case of the closed arrangement according to the invention, if necessary, by opening the in the second line provided shut-off device coolant from the heat exchange element into the collecting tank to drain, the coolant flowing from below into the collecting container inert gas from the collecting container displaced through the third line and the displaced inert gas through the third line into the Heat exchange element flows in and the space previously occupied by the drained coolant fills out
Es sei noch darauf verwiesen, daß es aus der US-PS 31 75 960 an sich bekannt ist, einen Wärmetauscher mit einer unten angeordneten Rückführleitung und einer oben angeordneten Zuführleitung zu versehen.It should also be pointed out that it is known per se from US-PS 31 75 960 to have a heat exchanger a return line arranged at the bottom and a supply line arranged at the top.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigtThe invention is further based on an exemplary embodiment with reference to a drawing explained. It shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung zum indirekten Austausch von Wärme, undFig. 1 is a schematic representation of the invention Arrangement for the indirect exchange of heat, and
F i g. 2 eine perspektivische Teilansicht der Anordnung gemäß Fig. 1 für ein mit natürlichem Zug arbeitenden Kühlturm.F i g. Figure 2 is a partial perspective view of the arrangement of Figure 1 for a natural train working cooling tower.
F i g. 1 der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung bzw. einen Schaltplan für eine Anordnung zum indirekten Austausch von Wärme für einen mit natürlichem Zug arbeitenden Kühlturm 10, von dem in Fig. 2 ein unterer Teilabschnitt im Schnitt dargestellt ist.F i g. 1 of the drawing shows a schematic representation or a circuit diagram for an arrangement for the indirect exchange of heat for a cooling tower 10 working with natural draft, of which in Fig. 2 shows a lower section in section is.
In Fig. 1 sind die tatsächlich in größerer AnzahlIn Fig. 1 they are actually in greater numbers
to vorhandenen Wärmetauschelemente 15 (s. Fig. 2), welche im wesentlichen aus gerippten Rohren bestehen, der Einfachheit halber zu einem Wärmetauschelement zusammengefaßt.to existing heat exchange elements 15 (see Fig. 2), which essentially consist of finned tubes, for the sake of simplicity to form a heat exchange element summarized.
Die gerippien Rohre werden von einer zu kühlendenThe ribbed pipes are to be cooled by one
f>5 Flüssigkeit durchströmt, welche von einem Hauptcinlaßrohr 23 und Zwischenleitungen 30 den Wärmetauschelementen 15 bzw. ihren gerippten Rohren zugeführt wird und nach der Kühlung von einemf> 5 liquid flows through which from a main inlet pipe 23 and intermediate lines 30 the heat exchange elements 15 or their ribbed tubes is fed and after cooling by one
Hauptauslaßrohr 24 sowie Zwischenleitungen 31 wieder abgeführt wird, nachdem die zu kühlende Flüssigkeit dadurch gekühlt worden ist, daß die Außenseite der gerippten Rohre durch das Kühlmittel Luft gekühlt worden ist.Main outlet pipe 24 and intermediate lines 31 is discharged again after the liquid to be cooled has been cooled by cooling the outside of the finned tubes by the coolant air has been.
Ein Inertgasspeicher 32, in dem Stickstoff vorhanden ist, ist über ein Druckregelventil 22 mit einer ersten Leitung verbunden, die zum oberen Bereich des Wärmetauschelementes führt.An inert gas storage tank 32, in which nitrogen is present, is connected to a first via a pressure control valve 22 Connected line that leads to the upper area of the heat exchange element.
Weiterhin ist ein Sammelbehälter 18 zur Aufnahme von Flüssigkeit und Inertgas vorhanden, dessen unterer Teil über eine mit einem Absperrorgan V und eine Pumpe P versehene zweite Leitung 21, 28 an den unteren Teil des Wärmetauschelementes 15 angeschlossen ist, und dessen mit Inertgas gefüllter oberer Teil über eine dritti; Leitung 19, 20 an die erste Leitung angeschlossen und damit mit dem oberen Teil des Wärmetauschelementes 15 verbunden ist.There is also a collecting container 18 for receiving liquid and inert gas, the lower part of which is connected to the lower part of the heat exchange element 15 via a second line 21, 28 provided with a shut-off element V and a pump P, and the upper part of which is filled with inert gas via a third; Line 19, 20 is connected to the first line and thus connected to the upper part of the heat exchange element 15.
Wie aus der Teildarstellung gemäß F i g. 2 erkennbar ist, weist die Wärmetauschanordnung tats&jhlich nicht nur ein Wärmetauschelement, sondern eine Vielzahl von Wärmetausichelementen auf, die jeweils paarweise V-förmig angeordnet sind und jeweils aus einer Vielzahl von parallel zueinander sowie parallel zu der Scheitellinie der V-Form verlaufenden gerippten Rohren bestehen, wobei die Scheitellinien der V-Formen jeweils im wesentlichen horizontal verlaufen.As can be seen from the partial illustration according to FIG. 2 can be seen, the heat exchanger arrangement actually does not only one heat exchange element, but a large number of heat exchange elements, each in pairs Are arranged in a V-shape and each of a plurality of parallel to each other and parallel to the apex line The V-shaped ribbed tubes are made, the apex lines of the V-shapes respectively run essentially horizontally.
Die geripptem Rohre jedes Wärmetauschelementes 15 gehen jeweils in einer aus Sammelrohren 16 bzw. 17 bestehende Eintritts- bzw. Austrittskammer über, die an einem Ende je:des V-förmigen Paares von Wärmetauschelementen angeordnet ist. Paarweise V-förmig angeordnete Wärmetauschelemente sind gruppenbildend aneinandergereiht und bilden mehrere in F i g. 2 mit A, B. Dund E, bezeichnete Gruppen.The ribbed tubes of each heat exchange element 15 each merge into an inlet or outlet chamber consisting of header tubes 16 and 17, respectively, which is arranged at one end of the V-shaped pair of heat exchange elements. Heat exchange elements arranged in pairs in a V-shape are strung together to form groups and form several in FIG. 2 groups labeled A, B. D, and E.
Der bereits anhand der Schemazeichnung gemäß Fig. 1 erläuterte Sammelbehälter 18 ist auch in Fig.2 erkennbar, wobei weiterhin erkennbar ist, daß er über Leitungen 19 und 20 jeweils mit dem oberen Bereich der Wärmetauschelemente verbunden ist.The collecting container 18 already explained with reference to the schematic drawing according to FIG. 1 is also shown in FIG recognizable, it can also be seen that he via lines 19 and 20 each with the upper area of the Heat exchange elements is connected.
Vom unteren Teil der Wärmetauschelemente zum unteren Teil des Sammelbehälters 18 führen Leitungen 21, die unter Zuordnung zu der jeweiligen Gruppe von Wärmetauschelementen ebenso wie auch bereits die Leitungen 19 jeweils mit dem Buchstaben A, B, etc. der betreffenden Gruppe bezeichnet sind.Lines 21 lead from the lower part of the heat exchange elements to the lower part of the collecting container 18, which are assigned to the respective group of heat exchange elements as well as the lines 19 in each case with the letters A, B, etc. of the respective group.
Die in Fig. 1 mit Vbezeichneten Absperrorgane in den zweiten Leitungen 21 sind in F i g. 2 de. besseren Übersicht halber nicht dargestellt. Es handelt sich bei diesen Absperrorganen um Absperrventile, mit denen die zweiten Leitungen 21 jeweils wahlweise zu verschließen sind.The shut-off devices in the second lines 21 designated by V in FIG. 1 are shown in FIG. 2 de. Not shown for the sake of clarity. These shut-off devices are shut-off valves with which the second lines 21 can each be optionally closed.
Ebenfalls in Fig. 2 nicht dargestellt sind die in den zweiten Leitungen 21 vorgesehenen Pumpen P, mit denen Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter 18 in die Wärmetauschelemente zu fördern ist.Also not shown in FIG. 2 are the pumps P provided in the second lines 21, with which the liquid is to be conveyed from the collecting container 18 into the heat exchange elements.
Das Haupteinlaßrohr 23 sowie das Hauptauslaßrohr 24 gemäß der Schemazeichnung in F i g. 1 ist dagegen in F i g. 2 wiederum erkennbar, wobei angemerkt sei, daß sämtliche Wärrnetauschelemente an diese Hauptrohre 23 und 24 angeschlossen sind, die über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Hauptzuströmleitung und einer Hauptabströmleitung mit einem ebenfalls nicht dargestellten Kraftwerk in Verbindung stehen.The main inlet pipe 23 and the main outlet pipe 24 according to the schematic drawing in FIG. 1, on the other hand, is in F i g. 2 can again be seen, it being noted that all heat exchange elements are connected to these main pipes 23 and 24 are connected via a main inflow line, not shown in the drawing and a main discharge line with a power plant, also not shown, are in connection.
Außer dem Sammelbehälter 18 ist im übrigen noch ein weiterer in der Zeichnung nicht eingezeichneter Sammelbehälter vorhanden, der im Gegensatz zum Sammelbehälter 18 außerhalb des Kühlturms angeordnet ist. Dieser weitere Sammelbehälter ist gemeinsam mit dem Sammelbehälter 18 so bemessen, daß die in den Wärmeaustauschelementen und den. zweiten Leitungen 21, 28 vorhandene Flüssigkeit vom Sammelbehälter 18 aufgenommen werden kann, während die in den Hauptleitungen 23 und 24 und in den Zwischenleitungen vorhandene Flüssigkeit von dem weiteren Sammelbehälter aufgenommen werden kann. Der Sammelbehälter 18 besteht aus Beton und ist mitIn addition to the collecting container 18, another one is not shown in the drawing There is a collecting container which, in contrast to the collecting container 18, is arranged outside the cooling tower is. This further collecting container is dimensioned together with the collecting container 18 so that the in the Heat exchange elements and the. second lines 21, 28 liquid present from the collecting container 18 can be received while those in the main lines 23 and 24 and in the intermediate lines existing liquid can be absorbed by the further collecting container. The collecting container 18 is made of concrete and is with
ίο einem Überzug versehen, der eine Selikataufnahme der Flüssigkeit verhindert.ίο provided with a coating that is a selective recording of the Liquid prevented.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist wie folgt:
Geht man davon aus, daß das Kraftwerk mit voller Leistung arbeitet, so strömt Kondensat aus einem
Einspritzkondensator, in dem der Abdampf von Turbinen kondensiert wird, durch die Hauptzuströmleitung
zum Haupteinlaßrohr 23 und von diesem durch die als Verteiler wirkenden Zwischenleitungen 30 in die
Wärmetauschelemente.The mode of operation of the arrangement according to the invention is as follows:
Assuming that the power station is operating at full power, condensate flows from an injection condenser, in which the exhaust steam from the turbines is condensed, through the main inflow line to the main inlet pipe 23 and from there through the intermediate lines 30, which act as distributors, into the heat exchange elements.
Aus den Wärmetauschelementen, die an ihrer Außenseite zwecks Kühlung von Luft beaufschlagt werden, gelangt das Kondensat über als Auslaßverteiler wirkende Zwischenleitungen 31 in das Hauptauslaßrohr 24 und gelangt sodann über die Hauptabströmleitung in das Kraftwerk zurück.From the heat exchange elements, which are acted upon by air on their outside for the purpose of cooling the condensate reaches the main outlet pipe via intermediate lines 31 acting as outlet manifolds 24 and then returns to the power plant via the main discharge line.
Wenn eine oder mehrere Gruppen A, B, etc. von Wärmetauschelementen entleert werden sollen, so werden zunächst in den Zuströmleitungen vorgeseheneIf one or more groups A, B, etc. of heat exchange elements are to be emptied, then first provided in the inflow lines
jo Absperrventile geschlossen und die in den zweiten Leitungen 21 vorgesehenen Absperrorgane werden geöffnet, so daß das in der betreffenden Wärmetauschelementengruppe (z. B. A) befindliche Wasser durch die Leitung 21 in eine ringförmige Hauptabflußleitung gelangt.jo shut-off valves are closed and the shut-off devices provided in the second lines 21 are opened so that the water in the relevant heat exchange element group (e.g. A) passes through line 21 into an annular main drainage line.
Nach dem öffnen eines Hauptbodenventils tritt das Wasser in den unteren Abschnitt des Sammelbehälters
18 ein, dessen oberer Abschnitt mit Stickstoff gefüllt ist. Fließt Wasser in den Sammelbehälter 18 ein, so
verdrängt es den Stickstoff, der durch die Leitungen 19, 20 abfließt und den von dem abfließenden Wasser
freigegebenen Raum in dem betreffenden Wärmetauschelement ausfüllt.
Die Entwässerung sämtlicher Wärmetauschelemente bzw. Gruppen A, B, etc. von Wärmetauschelementen
erfolgt in gleicher Weise.After opening a main bottom valve, the water enters the lower section of the collecting container 18, the upper section of which is filled with nitrogen. If water flows into the collecting container 18, it displaces the nitrogen, which flows off through the lines 19, 20 and fills the space in the relevant heat exchange element that is cleared by the draining water.
The drainage of all heat exchange elements or groups A, B, etc. of heat exchange elements takes place in the same way.
Ist es anschließend erwünscht, eine Gruppe von Wärmetauschelementen (beispielsweise die Gruppe A) wieder mit Wasser zu füllen, so verbleiben die oben erwähnten Absperrventile in geschlossenem Zustand und das Hauptbodenventil wird wieder geschlossen.If it is then desired to fill a group of heat exchange elements (for example group A) with water again, the above-mentioned shut-off valves remain in the closed state and the main bottom valve is closed again.
Nach Einschalten der Pumpen P gelangt das in r'em Sammelbehälter 18 befindliche Wasser sodann in die ringförmige Hauptabflußleitung und von dieser über die entsprechende zweite Leitung 21 in die betreffenden Wärmetauschelemente zurück. Dabei verdrängt das Wasser den Stickstoff durch die Leitung 19 in den oberen Teil des Sammelbehälters 18 zurück.After the pumps P have been switched on , the water in the collecting tank 18 then passes into the annular main drainage line and from there back via the corresponding second line 21 to the relevant heat exchange elements. In the process, the water displaces the nitrogen through the line 19 back into the upper part of the collecting container 18.
Ist die betreffende Gruppe von Wärmetauschelementen gefüllt, so werden die Absperrventile wieder geöffnet, womit die entsprechende Gruppe dem Strömungskreislauf wieder zugeschaltet ist. Das entsprechende Absperrorgan in der zweiten Leitung wird vorher wieder verschlossen, um eine Rückströmung zuIf the relevant group of heat exchange elements is filled, the shut-off valves are again opened, which means that the corresponding group is switched back on to the flow circuit. The corresponding The shut-off element in the second line is closed again beforehand in order to prevent a backflow
b5 verhindern.b5 prevent.
Es sei noch darauf verwiesen, daß der oben erwähnte zusätzliche Sammelbehälter, der nur gelegentlich benutzt wird, weniger intensiv geschützt zu werdenIt should also be pointed out that the above-mentioned additional collecting container, which is only occasionally is used to be protected less intensively
braucht als der Sammelbehälter 18. F.r kann daher beispielsweise galvanisiert, also z. B. verzinkt sein, wobei es möglich ist. daß dieser zusätzliche Sammelbehälter gleichzeitig mehreren Kühltürmen 10 zugeordnet ist, wenn diese verhältnismäßig dicht beieinanderstehen. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht ersichtlich darin, daß ein in sich geschlossenes System geschaffen worden ist, mit dem selbsttätig eine Korrosion in den Wärmetauschelementen zu verhindern ist, wobei aufgrund des in sich abgeschlossenen Systems ein Entweichen des Inertgases verhindert ist, so daß gegebenenfalls nur gewisse Leckverluste von Zeit zu Zeit ausgeglichen werden müssen.needs as the collecting container 18. F.r can therefore, for example, galvanized, so z. B. be galvanized, where it is possible. that this additional collecting container is assigned to several cooling towers 10 at the same time is when these are relatively close together. The particular advantage of the invention Arrangement is seen in the fact that a self-contained system has been created with the is to automatically prevent corrosion in the heat exchange elements, due to the inherent closed system an escape of the inert gas is prevented, so that possibly only certain Leakage must be compensated from time to time.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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