EP2188581A2 - Luftbeaufschlagter trockenkühler - Google Patents

Luftbeaufschlagter trockenkühler

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Publication number
EP2188581A2
EP2188581A2 EP08831373A EP08831373A EP2188581A2 EP 2188581 A2 EP2188581 A2 EP 2188581A2 EP 08831373 A EP08831373 A EP 08831373A EP 08831373 A EP08831373 A EP 08831373A EP 2188581 A2 EP2188581 A2 EP 2188581A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
suction chamber
dry cooler
cooler according
condensate
tube
Prior art date
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Granted
Application number
EP08831373A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2188581B1 (de
Inventor
Markus Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Energietchnik GmbH
Original Assignee
GEA Energietchnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by GEA Energietchnik GmbH filed Critical GEA Energietchnik GmbH
Publication of EP2188581A2 publication Critical patent/EP2188581A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2188581B1 publication Critical patent/EP2188581B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
    • F28B1/06—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B9/00—Auxiliary systems, arrangements, or devices
    • F28B9/08—Auxiliary systems, arrangements, or devices for collecting and removing condensate

Definitions

  • the invention relates to an air-cooled dry cooler with the features in the preamble of patent claim 1.
  • the invention is based on the object to further improve an air-cooled dry cooler for condensing water vapor with respect to achieving a high overall efficiency, with a freezing of the dephlegmator, and a tearing off of the gas-steam stream flowing into the suction chamber should be reliably avoided.
  • the condensate entering the suction via an orifice collects in the deepest part of the suction chamber and can be reintroduced into a heat exchanger tube via a gas barrier in the form of siphons.
  • the gas barrier is to ensure that the suction prevailing in the suction chamber does not lead to gas or steam passing the aperture opening into the suction chamber. This can be prevented by means of a gas barrier in the form of a siphon.
  • the siphon drain separates the gas-steam flow from the opposite flow of condensate. It can not be longer Ingestion in the region of the individual orifices come because the condensate flows off via a separate path and is immediately introduced back into the heat exchanger tubes. Another advantage is that only small amounts of condensate can accumulate in the deepest of the suction chamber. Lower amounts of condensate can be heated faster by the extracted gas-steam mixture, so that freezing during operation can be ruled out. This increases the reliability. In addition, pressure fluctuations within the individual Dephlegmatorrohre be avoided, since in any case it is ensured that the condensate does not hinder the gas-steam flow.
  • the gas barrier is formed by the diaphragm, a tube plate arranged below the diaphragm, in which the heat exchanger tubes are welded, and the collecting condensate itself.
  • the condensate can flow back into the heat exchanger tubes directly above the outlet openings of the heat exchanger tubes fastened to the tubesheet and mix with the condensate that precipitates there.
  • the panel may be part of a bottom plate of the suction chamber. For draining the condensate condensate discharge openings in the bottom plate or in the diaphragm are arranged within the gas barrier.
  • the condensate discharge openings are preferably located in the lowest areas of the panel or the bottom plate.
  • heat exchanger elements of the heat exchanger tubes-retaining tube sheet When arranged in roof shape heat exchanger elements of the heat exchanger tubes-retaining tube sheet is inclined relative to a horizontal. Since the aperture of a heat exchanger tube associated aperture has a substantially smaller cross-section than the heat exchanger tube, is due to the inclination of the tube plate, the lowest point of the outlet below the lowest point of the aperture. In other words, accumulating in the suction condensate can not dammed so high until it reaches the aperture, because it previously drains over the lower edge of the outlet opening of the heat exchanger tube and is discharged in this way from the suction. On This way, it can come to no flooding of the suction.
  • the weld seam elevation over which the heat exchanger tubes are welded to the tubesheet, effectively serves as a seal in the region of the connection between tube plate and heat exchanger tube, which due to the remaining gap of about 1-2 mm but not subject to the risk of crevice corrosion.
  • the seal is so dense that there is no risk of vapor or gas from neighboring, i.e., not more than 1 mm, due to a maximum distance of 2 mm, but preferably not greater than 1 mm. not directly below the aperture, heat exchanger tubes is sucked.
  • dammed condensate in the area of the weld seam elevations can pass into the heat exchanger tubes and drain off. Due to the sufficient distance between the outlet opening and the bottom plate, crevice corrosion can not occur.
  • a special manufacturing advantage results when a pair of opposite in a roof-shaped arrangement dephlegmators is connected to a common suction. This does not mean that the suction chamber of two dephlegmators is provided with only a single suction tube, but that, instead of two separate extraction chambers to be produced, a single suction chamber is mounted on the dephlegmators.
  • the lowest point of the ridge area lies between the tubesheets of the dephlegmators. In this area, the condensate collects.
  • the condensate collects up to a barrier height, in which a partition is immersed and as a gas barrier, the suction in a the first dephlegmator associated first sub-chamber and the second dephlegmator associated second sub-chamber divides.
  • Each sub-chamber is provided with a separate suction. The discharge of the condensate from the deepest via condensate discharge openings in the bottom plate of the suction.
  • the partition wall of the gas barrier is formed by a suction plate closing the cover plate.
  • the cover plate can be made as well as the bottom plate of a folded sheet metal blank.
  • the board is perforated in the area of the apertures and the suction tube.
  • condensate discharge openings are manufactured.
  • the perforated board is folded according to the inclination of the tube sheets.
  • the side walls to which the suction tubes are attached can be made in one piece with the bottom plate of the board. The side walls and bottom plates effectively form a trough on which the cover plate is placed.
  • the cover plate basically only needs to be folded once, in such a way that its fold in the installed position is lower than the deepest regions of the outlet openings of the heat exchanger tubes, so that a gas barrier is formed.
  • the cover plate is thus more folded than the board between the two bottom plates.
  • the thus prefabricated suction can be provided in the region of its side walls with spacers, which are supported on the tube plate of the heat exchanger.
  • the spacers also serve as a vacuum support. They define a fixed distance between the tubesheet and the bottom plate. In the transition region between the side wall and the bottom plate, the suction chamber can be firmly welded to the tube plate via a fillet weld in ideal welding position.
  • the cross-sectional wedge-shaped design of the suction chamber is structurally simple and with regard to the course of the cover plate and the bottom plate also fluidically particularly favorable.
  • the cover plate can be stiffened by vacuum supports, which are arranged in triangular form above the cover plate.
  • the dry cooler according to the invention optimizes the construction of the suction chamber, because in a simple manner provided with apertures bottom plate is part of a completely factory pre-finished chamber. Due to the bending radii during the production of the chamber, the welding phases for the subsequent welding with the tubesheets are created automatically. This reduces costs as a whole.
  • a significant advantage of the suction chamber designed according to the invention is that there is no significant difference between countercurrent and DC capacitors with regard to the design of the individual tube bundles. This is primarily a logistical advantage, since it is not necessary to pay attention to the order of the capacitors to be installed on the construction site, but first the capacitors can be installed independently of their wiring and subsequently determine the wiring as a countercurrent capacitor or DC capacitor. Only after the gas-tight welding of the tubesheets, the factory-prefabricated extraction chambers are placed on the individual, operated in countercurrent heat exchanger elements and connected to the tube sheets.
  • the cross-sectional area of the aperture is in direct proportion to the cross-sectional area of the suction tube, which has not hitherto been recognized in this form.
  • the adaptation of the cross-sectional areas makes it possible, due to the relatively small apertures suction tubes with also relatively small cross-sections use, which is to be mentioned as particularly advantageous that each Dephlegmator only a single suction pipe must be connected to the suction. This leads to a significant reduction of the previously required welding.
  • countercurrent condensers which are used for the condensation of steam of a power plant, regularly have a width of about 2 m per tube bundle, so far distributed over the width of the tube bundle three suction tubes were connected to respective suction chambers.
  • the suction chambers were gas-tight from each other. It has been extremely difficult assembly technology to connect the individual suction chambers via a plurality of individual suction with a manifold, as this, a variety of welds is required. However, the number of welds increases the risk of leaks. To make matters worse, that the welds must be partially welded on site in the overhead position, so that the welding process is very complex and time consuming.
  • the cross-section of the individual apertures may vary, namely toward the edge region, ie in the regions farther from the suction tube, and towards the middle region, which is immediately adjacent to the suction, smaller.
  • the diameter changes can be continuous or in stages.
  • a third of the gradation is conceivable, that is, in the middle, the suction tube adjacent area are the apertures with the smallest cross-sectional areas.
  • the suction tube adjacent area are the apertures with the largest cross-sectional areas and in each case between apertures with average cross-sectional areas.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a suction chamber in the upper region of a countercurrent condenser
  • Figure 2 is a perspective view of the suction chamber of Figure 1 in the open and closed state
  • Figure 3 is an enlarged view of Figure 2;
  • FIG 4 the suction chamber of Figures 1 to 3 in cross section.
  • FIG. 1 shows the upper region of a DC capacitor (dephlegmator) 1 of an air-cooled dry cooler (not shown in detail) for condensing water vapor.
  • the flow direction of the steam is illustrated by the arrows P shown.
  • the steam rises within mutually parallel heat exchanger tubes 2 upwards and enters a suction chamber 3 a.
  • a suction pipe 4 is centrally connected, via which the vapor-gas mixture is sucked out of the dephlegmator 1.
  • FIG. 2 shows the upper region of a DC capacitor (dephlegmator) 1 of an air-cooled dry cooler (not shown in detail) for condensing water vapor.
  • the flow direction of the steam is illustrated by the arrows P shown.
  • the steam rises within mutually parallel heat exchanger tubes 2 upwards and enters a suction chamber 3 a.
  • a suction pipe 4 is centrally connected, via which the vapor-gas mixture is sucked out of the dephlegmator 1.
  • FIG. 1 a part of a DC capacitor 6 is shown in the right-most picture plane.
  • the DC capacitor 6 is not provided with a suction chamber 4 because the steam flows from top to bottom.
  • the heat exchanger tubes 2 have the same cross section as that of the dephlegmator 1. It can be clearly seen that in the suction chamber 3 much smaller openings for the passage of the vapor-gas mixture are present. This is due to the fact that a diaphragm 7 reducing the outlet cross-section of the heat exchanger tubes 2 is arranged with apertures 8 above the outlet openings 9 of the individual heat exchanger tubes 2.
  • the aperture 7 is part of a bottom plate 10 of the suction chamber 3.
  • the individual apertures 8 have in their sum a cross-sectional area which is not greater than the cross-sectional area of the suction tube 4 connected to the suction chamber 4. This results in a particularly uniform extraction of steam-gas Mixture possible. As a result, cold zones within the heat exchanger tubes 2 of the dephlegmator 1 are largely avoided.
  • a tube bundle configured as a dephlegmator 1 has a width of preferably approximately 2.20 m.
  • the structure of the suction chambers 3 can be seen even more clearly.
  • the left in the image plane suction chamber 3 is closed with a cover plate 12, in which it is a V-shaped beveled sheet.
  • This cover plate 12 is welded to a lower part 11 of the suction chamber 3.
  • the lower part 11 is formed by the bottom plates 10 and the angled 90 ° relative to the bottom plates 10 side walls 13.
  • the cover plate 12 is welded at the edge to the side walls 13 and stiffened by additional triangular vacuum supports 14.
  • spacers 15 are arranged on the side walls 13 at regular intervals, which will be described in more detail below. The spacers 15 are located in the same spatial plane as the vacuum supports 14.
  • the cross-section of the suction chamber 3 tapers towards the middle, that is to say it is lowest where the fold occurs between the base plates 10.
  • this area of the fold is the lowest point of the suction chamber 3.
  • This area is referred to as the lowest 16 and is provided at regular intervals with condensate discharge openings 17.
  • the condensate discharge openings 17 are elongated holes, so that they are on both sides extend the fold, as can be seen from the enlarged view of Figure 3.
  • the suction chamber 3 is divided into a respective first dephlegmator 1 associated first sub-chamber 19 and a gas-tight separated from this second sub-chamber 19a.
  • the sub-chambers 19, 19a are mirror-symmetrical or the suction chamber 3 is symmetrical and coupled to a suction pipe, not shown. It can be seen that from the heat exchanger tubes 2, a vapor-gas mixture corresponding to the arrows P rises, forming within the heat exchanger tube 2 condensate drops T, which are reflected on the wall of the heat exchanger tube 2 and condensate K one not closer shown condensate line in the foot of the dephlegmators 1 are supplied. It can be seen that the cross-section of the apertures 8 is substantially smaller than the cross-sectional area of the outlet opening 9 of the heat exchanger tubes 2.
  • the vapor-gas mixture passing through the aperture 8 is at least partially condensed, with gas being sucked up in the direction of the arrows P1, ie in the direction of the suction tube 4, while condensate drops T move downward by gravity and in the lowest 16 of the suction chamber 3 collect.
  • the condensate K passes through the condensate drain opening 17, which are shown in Figure 4 only as an interruption in the bottom plate 10, and collects above a heat exchanger tubes 2 halthalte tube bottom 18.
  • the tube plates 18 of the two dephlegmators are gas-tight welded together.
  • the condensate K passes through the condensate discharge openings 17 under the respective bottom plates 10, which are located at a small distance from the tube sheets 18.
  • the condensate can rise up to the level height, which is marked with the line of the broken line F.
  • the level height F corresponds to the altitude of the deepest Regions of the outlet openings 9.
  • the condensate K so far rise until it can flow between the bottom plates 10 and the tube plates 18 again through the outlet openings 9 in the heat exchanger tubes 2 and mixed with the rest of the condensate stream.
  • the cover plate 12 extends below the level line F and immersed in the accumulating condensate.
  • a gas barrier 20 is formed by the bottom plate 10 or by the diaphragm 7, the tube plate 18 arranged underneath the bottom plate 10 and the condensate K so that no vapor-gas mixture can pass from the left partial chamber 18 into the right partial chamber 19 .
  • a so-called "swallowing" of the effluent condensate is prevented with the extracted in countercurrent vapor-gas mixture.
  • the factory prefabricated suction chamber 3 is welded as a complete assembly via a weldable in ideal position to be pulled fillet weld 21 with the tube plates 18.
  • the suction chamber 3 is held by the spacers 15 at a defined minimum distance of preferably 1 mm, to the weld seam elevations, which are not shown in detail, which have arisen due to the tube welds in the tube plates 18. This automatically creates a single chamber per heat exchanger tube 2, which can be uniformly sucked through the discharge opening 8.

Landscapes

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Abstract

Luftbeaufschlagter Trockenkühler zum Kondensieren von Wasserdampf mit wenigstens einem Gleichstromkondensator (6) und wenigstens einem Gegenstromkondensator (Dephlegmator) (1), wobei Wärmetauscherrohre (2) des Gegenstromkondensators (1) an eine obere Absaugkammer (3) angeschlossen sind und wobei eine den Austrittsquerschnitt wenigstens eines Wärmetauscherrohrs (2) reduzierende Blende (7) mit Blendenöffnungen (8) vorgesehen ist. Die Summe der Querschnittsflächen der Blendenöffnungen (8) entspricht maximal der Querschnittsfläche eines an die Absaugkammer (3) angeschlossenen Absaugrohrs.

Description

GEA Energietechnik GmbH Dorstener Straße 484. D-44809 Bochum
Luftbeaufschlaqter Trockenkühler
Die Erfindung betrifft einen luftbeaufschlagten Trockenkühler mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Verwendung von Luft zur Kondensation von Turbinendampf ist seit langem bekannt. Bei der direkten luftgekühlten Kondensation wird der Turbinendampf in parallel geschalteten Rippenrohr-Elementen (Oberflächenkondensatoren) kondensiert und das Kondensat in den Speisewasserkreislauf zurückgeführt. Die Rippenrohr-Elemente stehen innenseitig unter Vakuum, wobei die nicht kondensierbaren Gase abgesaugt werden. Der Kühlluftstrom wird im Allgemeinen mittels Ventilatoren erzeugt, selten durch natürliche Belüftung. Trockenkühler in Dachbauweise (A-Anordnung) sind weit verbreitet. Hierbei bilden die Rippenrohr-Elemente die Schenkel eines Dreiecks, an dessen Basis die Ventilatoren angeordnet sind.
Es sind zwei Schaltungsweisen der Oberflächenkondensatoren üblich: Zum einen die Durchfluss-Kondensatorschaltung und zum anderen die Gegenstrom- Kpndensatorschaltung (Dephlegmator-Schaltung). Beim Durchflusskondensator strömt der Dampf von einer oben gelegenen Verteilerleitung nach unten in den Durchflusskondensator. Das ebenfalls nach unten fließende Kondensat wird in einer Kondensatsammelleitung aufgefangen. Bei der Gegenstrom- Kondensatorschaltung wird Abdampf von unten in die Kühlrohre eingeleitet und so gegen das abfließende Kondensat geführt. In der Praxis werden Durchflusskondensatoren und Gegenstromkondensatoren miteinander kombiniert. Das so genannte "Kondensationsende" des Dampfes liegt dann im Gegenstromkondensator.
Um eine gleichmäßige Dampfverteilung des in die Dampfverteilerkammmer eines Gegenstromkondensators eingeleiteten Dampfstroms zu erreichen, ist es bekannt, in der Dampfverteilerkammer einen Zwischenboden mit Ausnehmungen vorzusehen (DE-GM 18 73 644). Hierbei ist der gesamte Strömungsquerschnitt der Ausnehmungen kleiner bemessen als der Gesamtquerschnitt der Kondensatorrohre.
Umgekehrt ist es aus der DE 44 39 801 C2 bekannt, dass die überwiegende Mehrzahl der Dephlegmatoren im Bereich ihrer gassammlerseitigen Enden Widerstandselemente aufweisen. Dadurch wirkt dem Abdampf ein Widerstand entgegen, der durch eine Vergleichmäßigung des in die einzelnen Dephlegmatorrohre von unten eintretenden Dampfes erzwungen wird. Diese Vergleichmäßigung führt zu einer weitgehenden Ausnutzung der gesamten Kondensatorfläche für die Kondensation. Der Bildung von "kalten Nestern" bzw. "Totzonen", in denen weder Abdampf noch Kondensat ansteht, wird damit entgegengewirkt. Allerdings kann es unter bestimmten Umständen zu Problemen kommen, wenn sich in der Absaugkammer eine größere Menge des Kondensats bei niedrigen Temperaturen sammelt. Aufgrund des großen Kondensatvolumens kann es zu Unterkühlungen und im Extremfall sogar zum Gefrieren des Kondensats kommen. Diese Gefahr besteht bei Außentemperaturen im Minusbereich, sowohl während des Betriebs, als auch beim Anfahren, da die große Menge gefrorenen Kondensats, welche kurz unter der Blendenöffnung steht ggf. nicht schnell genug durch das Gas-Dampf- Gemisch aufgetaut werden kann, wodurch das neu ausfallende Kondensat schnell gefriert und im Extremfall die Blendenlöcher blockieren könnte.
Ein anderes Problem kann sich ergeben, wenn sich sehr viel Kondensat in der Absaugkammer gesammelt hat, welches durch die gleiche Öffnung in die Dephlegmatorrohre zurückgeleitet werden muss, durch welche das Gas-Dampf- Gemisch in die Absaugkammer eintritt. Aufgrund des Gegenstroms durch das Gas-Dampf-Gemisch kann es zu einem "Verschlucken" im Bereich der einzelnen Öffnungen und somit zu einem zeitweiligen Abriss des Gas-Dampf- Stromes führen. Hieraus können unerwünschte Druckschwankungen innerhalb der einzelnen Dephlegmatorrohre resultieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen luftbeaufschlagten Trockenkühler zum Kondensieren von Wasserdampf hinsichtlich der Erreichung eines hohen Gesamtwirkungsgrades noch weiter zu verbessern, wobei ein Einfrieren des Dephlegmators, sowie ein Abreißen des in die Absaugkammer einströmenden Gas-Dampf-Stromes zuverlässig vermieden werden soll.
Diese Aufgabe ist bei einem Trockenkühler mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das über eine Blendenöffnung in die Absaugung eintretende Kondensat sammelt sich im Tiefsten der Absaugkammer und ist über eine Gasbarriere in Form von Siphons wieder in ein Wärmetauscherrohr einleitbar. Die Gasbarriere soll sicherstellen, dass der in der Absaugkammer herrschende Sog nicht dazu führt, dass Gas oder Dampf an der Blendenöffnung vorbei in die Absaugkammer gelangt. Über eine Gasbarriere in Form eines Siphons kann dies verhindert werden.
Wesentlich bei der Erfindung ist, dass die Siphonableitung den Gas-Dampf- Strom vom gegenläufigen Kondensatstrom trennt. Es kann nicht mehr zum Verschlucken im Bereich der einzelnen Blendenöffnungen kommen, da das Kondensat über einen getrennten Weg abströmt und unmittelbar wieder in die Wärmetauscherrohre eingeleitet wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich nur geringe Kondensatmengen im Tiefsten der Absaugkammer ansammeln können. Geringere Kondensatmengen können durch das abgesaugte Gas- Dampf-Gemisch schneller aufgeheizt werden, so dass ein Einfrieren während des laufenden Betriebs ausgeschlossen werden kann. Dadurch wird die Betriebssicherheit erhöht. Zudem werden Druckschwankungen innerhalb der einzelnen Dephlegmatorrohre vermieden, da in jedem Fall sichergestellt ist, dass das Kondensat den Gas-Dampf-Strom nicht behindert.
In zweckmäßiger Ausgestaltung wird die Gasbarriere von der Blende, einem unterhalb der Blende angeordneten Rohrboden, in welchen die Wärmetauscherrohre geschweißt sind, und dem sich sammelnden Kondensat selbst gebildet. Das Kondensat kann hierbei unmittelbar über die Austrittsöffnungen der am Rohrboden befestigten Wärmetauscherrohre wieder in diese zurückfließen und sich mit dem dort niederschlagenden Kondensat vermischen. Die Blende kann hierbei Bestandteil einer Bodenplatte der Absaugkammer sein. Zum Ableiten des Kondensats sind innerhalb der Gasbarriere Kondensatablauföffnungen in der Bodenplatte bzw. in der Blende angeordnet. Die Kondensatablauföffnungen befinden sich vorzugsweise in den am Tiefsten gelegenen Bereichen der Blende bzw. der Bodenplatte.
Bei in Dachform angeordneten Wärmetauscherelementen ist der die Wärmetauscherrohre halternde Rohrboden gegenüber einer Horizontalen geneigt. Da die einer Austrittsöffnung eines Wärmetauscherrohrs zugeordnete Blendenöffnung einen wesentlich kleineren Querschnitt besitzt als das Wärmetauscherrohr, liegt auf Grund der Neigung des Rohrbodens der tiefste Punkt der Austrittsöffnung unterhalb des tiefsten Punktes der Blendenöffnung. Mit anderen Worten kann in der Absaugkammer anfallendes Kondensat sich nicht so hoch aufstauen bis es die Blendenöffnung erreicht, weil es zuvor über den tiefer liegenden Rand der Austrittsöffnung des Wärmetauscherrohrs abfließt und auf diesem Wege aus der Absaugkammer abgeleitet wird. Auf diese Weise kann es zu keiner Flutung der Absaugkammer kommen. Selbst ein Einfrieren des in der Gasbarriere aufgestauten Kondensats wäre für den Betrieb der Absaugkammer unschädlich, da die Blendenöffnungen höher liegen als die Austrittsöffnungen der Wärmetauscherrohre. Im laufenden Betrieb, d.h. wenn Kondensat über die Blendenöffnungen wieder in die Absaugkammer gelangt, würde etwaiges gefrorenes Kondensat rasch wieder aufgeschmolzen werden und könnte sofort wieder über die Wärmetauscherrohre abfließen.
Bei der Erfindung macht man sich zudem zu Nutze, dass die Schweißnahtüberhöhung, über welche die Wärmetauscherrohre mit dem Rohrboden verschweißt sind, im Bereich der Verbindung zwischen Rohrboden und Wärmetauscherrohr gewissermaßen als Abdichtung dient, die auf Grund des vorhandenen Restspaltes von ca. 1-2 mm jedoch nicht der Gefahr der Spaltkorrosion unterliegt. Die Abdichtung ist auf Grund eines Abstandes, der maximal 2 mm beträgt, vorzugsweise aber nicht größer als 1 mm ist, so dicht, dass nicht die Gefahr besteht, dass Dampf oder Gas aus benachbarten, d.h. nicht unmittelbar unter der Blendenöffnung liegenden, Wärmetauscherrohren angesaugt wird. Zudem kann aufgestautes Kondensat im Bereich der Schweißnahtüberhöhungen in die Wärmetauscherrohre übertreten und abfließen. Durch den hinreichenden Abstand zwischen der Austrittsöffnung und dem Bodenblech kann es nicht zu Spaltkorrosion kommen.
Ein besonderer fertigungstechnischer Vorteil ergibt sich, wenn ein Paar von sich in dachförmiger Anordnung gegenüberliegenden Dephlegmatoren an eine gemeinsame Absaugkammer angeschlossen ist. Das heißt nicht, dass die Absaugkammer zweier Dephlegmatoren mit nur einem einzigen Absaugrohr versehen ist, sondern, dass anstelle von zwei getrennt zu fertigenden Absaugkammern eine einzige Absaugkammer an den Dephlegmatoren montiert wird. Bei in Dachform angeordneten Dephlegmatoren liegt der tiefste Punkt des Firstbereichs zwischen den Rohrböden der Dephlegmatoren. In diesem Bereich sammelt sich das Kondensat. In vorteilhafter Ausgestaltung sammelt sich das Kondensat bis zu einer Sperrhöhe, in welcher eine Trennwand eintaucht und als Gasbarriere die Absaugkammer in eine dem ersten Dephlegmator zugeordnete erste Teilkammer und eine dem zweiten Dephlegmator zugeordnete zweite Teilkammer teilt. Jede Teilkammer ist mit einer eigenständigen Absaugung versehen. Die Ableitung des Kondensats aus dem Tiefsten erfolgt über Kondensatablauföffnungen in der Bodenplatte der Absaugkammer.
Als konstruktiv besonders günstig wird es angesehen, wenn die Trennwand der Gasbarriere durch eine die Absaugkammer verschließende Deckelplatte gebildet wird. Die Deckelplatte kann ebenso wie die Bodenplatte aus einer abgekanteten Blechplatine hergestellt werden. Die Platine wird im Bereich der Blendenöffnungen und des Absaugrohrs gelocht. Zusätzlich werden Kondensatablauföffnungen gefertigt. Die gelochte Platine wird entsprechend der Neigung der Rohrböden abgekantet. Zudem können auch die Seitenwände, an welchen die Absaugrohre befestigt werden, einstückig mit der Bodenplatte aus der Platine hergestellt sein. Die Seitenwände und die Bodenplatten bilden gewissermaßen eine Wanne, auf welche die Deckelplatte aufgesetzt wird. Die Deckelplatte braucht grundsätzlich nur ein einziges Mal abgekantet zu werden, und zwar so, dass ihre Abkantung in der Einbaulage tiefer als die tiefsten Bereiche der Austrittsöffnungen der Wärmetauscherrohre liegt, damit eine Gasbarriere gebildet wird. Die Deckelplatte ist somit stärker abgekantet als die Platine zwischen den beiden Bodenplatten.
Die derart vorgefertigte Absaugkammer kann im Bereich ihrer Seitenwände mit Abstandshaltern versehen sein, welche sich auf dem Rohrboden des Wärmetauschers abstützen. Die Abstandshalter dienen zugleich als Vakuumstütze. Sie definieren einen festen Abstand zwischen dem Rohrboden und dem Bodenblech. Im Übergangsbereich zwischen der Seitenwand und der Bodenplatte, kann die Absaugkammer über eine Kehlnaht in schweißtechnischer Ideallage fest mit dem Rohrboden verschweißt werden kann.
Die im Querschnitt keilförmige Gestaltung der Absaugkammer ist im Hinblick auf den Verlauf der Deckelplatte und der Bodenplatte konstruktiv einfach und zudem strömungstechnisch besonders günstig. Die Deckelplatte kann über Vakuumstützen ausgesteift werden, die in Dreieckform oberhalb der Deckelplatte angeordnet werden.
Der erfindungsgemäße Trockenkühler optimiert die Konstruktion der Absaugkammer, weil in einfacher Weise das mit Blendenöffnungen versehene Bodenblech Bestandteil einer komplett werksseitig vorfertigbaren Kammer ist. Durch die Biegeradien bei der Herstellung der Kammer entstehen automatisch die Anschweißphasen für das spätere Verschweißen mit den Rohrböden. Hierdurch werden im Ganzen Kosten reduziert.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäß ausgestalteten Absaugkammer ist, dass zwischen Gegenstrom- und Gleichstromkondensatoren im Hinblick auf die Gestaltung der einzelnen Rohrbündel kein wesentlicher Unterschied mehr besteht. Das ist in erster Linie ein logistischer Vorteil, da auf der Baustelle nicht auf die Reihenfolge der zu installierenden Kondensatoren geachtet werden muss, sondern zunächst die Kondensatoren unabhängig von ihrer Beschaltung aufgestellt werden können und anschließend die Beschaltung als Gegenstromkondensator oder Gleichstromkondensator bestimmen kann. Erst nach dem gasdichten Verschweißen der Rohrböden werden die werkseitig komplett vorgefertigten Absaugkammern auf die einzelnen, im Gegenstrom betriebenen Wärmetauscherelemente aufgesetzt und mit den Rohrböden verbunden.
Vorzugsweise ist die Summe der Querschnittsflächen der Blendenöffnungen, welche den einzelnen Wärmetauscherrohren zugeordnet sind, maximal der Querschnittsfläche eines an die Absaugkammer angeschlossenen Absaugrohrs.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass die Querschnittsfläche der Blendenöffnung in einem unmittelbaren Verhältnis zur Querschnittsfläche des Absaugrohrs steht, was bislang nicht in dieser Form erkannt worden ist. Die Anpassung der Querschnittsflächen ermöglicht es, auf Grund der relativ kleinen Blendenöffnungen Absaugrohre mit ebenfalls relativ kleinen Querschnitten zu verwenden, wobei als besonders vorteilhaft anzuführen ist, dass je Dephlegmator nur noch ein einziges Absaugrohr an die Absaugkammer angeschlossen werden muss. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der bislang erforderlichen Schweißarbeiten. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass Gegenstromkondensatoren, die zur Kondensation von Wasserdampf eines Kraftwerks eingesetzt werden, regelmäßig eine Breite von über 2 m je Rohrbündel haben, so dass bislang über die Breite des Rohrbündels verteilt drei Absaugrohre an jeweilige Absaugkammern angeschlossen wurden. Die Absaugkammern waren hierbei gasdicht voneinander getrennt. Es ist montagetechnisch bislang ausgesprochen aufwendig gewesen, die einzelnen Absaugkammern über eine Vielzahl von einzelnen Absaugstutzen mit einer Sammelleitung zu verbinden, da hierzu eine Vielzahl von Schweißnähten erforderlich ist. Mit der Anzahl der Schweißnähte steigt allerdings das Risiko von Leckagen. Erschwerend kommt hinzu, dass die Schweißnähte vor Ort teilweise in Überkopf position geschweißt werden müssen, so dass der Schweißvorgang sehr aufwändig und zeitraubend ist.
Durch die aufeinander abgestimmten Querschnittsflächen ist es im Rahmen der Erfindung nunmehr möglich, auf drei einzelne, voneinander getrennte Absaugkammern je Dephlegmator zu verzichten und nur eine einzige Absaugkammer mit nur einer zentralen Absaugung vorzusehen. Dadurch wird die Anzahl der Schweißnähte signifikant reduziert und das Risiko von Leckagen verringert. Entscheidend bei der Bemessung der einzelnen Querschnitte ist, dass eine gleichmäßige Absaugung von Gas und/oder Dampf aus den einzelnen Wärmetauscherrohren erfolgt. Zu diesem Zweck kann der Querschnitt der einzelnen Blendenöffnungen variieren, und zwar zum Randbereich, d.h. in den von dem Absaugrohr weiter entfernten Bereichen, hin zunehmen und zum mittleren Bereich, welcher der Absaugung unmittelbar benachbart ist, kleiner sein. Die Durchmesserveränderungen können kontinuierlich oder in Stufen erfolgen. Beispielsweise ist eine Drittelung der Abstufung denkbar, d.h. im mittleren, dem Absaugrohr benachbarten Bereich befinden sich die Blendenöffnungen mit den kleinsten Querschnittsflächen. In einem randseitigen Bereich befinden sich die Blendenöffnungen mit den größten Querschnittsflächen und jeweils dazwischen Blendenöffnungen mit mittleren Querschnittsflächen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Absaugkammer im oberen Bereich eines Gegenstromkondensators;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht auf die Absaugkammer der Figur 1 im geöffneten und geschlossenen Zustand;
Figur 3 eine vergrößerte Darstellung der Figur 2;
Figur 4 die Absaugkammer der Figuren 1 bis 3 im Querschnitt.
Figur 1 zeigt den oberen Bereich eines Gleichstromkondensators (Dephlegmator) 1 eines in seiner Gesamtheit nicht näher dargestellten luftbeaufschlagten Trockenkühlers zum Kondensieren von Wasserdampf. Die Strömungsrichtung des Dampfes wird durch die eingezeichneten Pfeile P verdeutlicht. Der Dampf steigt innerhalb von parallel zueinander verlaufenden Wärmetauscherrohren 2 nach oben und tritt in eine Absaugkammer 3 ein. An die Absaugkammer 3 ist mittig ein Absaugrohr 4 angeschlossen, über welches das Dampf-Gas-Gemisch aus dem Dephlegmator 1 abgesaugt wird. Anhand der perspektivischen Darstellung der Figur 2 ist zu erkennen, dass jeweils zwei der Absaugkammern 3 an eine zentrale Absaugung 5 angeschlossen sind.
Aus Figur 1 ist ferner zu erkennen, dass in der Bildebene ganz rechts ein Teil eines Gleichstromkondensators 6 dargestellt ist. Der Gleichstromkondensator 6 ist nicht mit einer Absaugkammer 4 versehen, da der Dampf von oben nach unten strömt. Allerdings besitzen die Wärmetauscherrohre 2 den gleichen Querschnitt wie die des Dephlegmators 1. Es ist deutlich zu erkennen, dass in der Absaugkammer 3 wesentlich kleinere Öffnungen für den Übertritt des Dampf-Gas-Gemisches vorhanden sind. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine den Austrittsquerschnitt der Wärmetauscherrohre 2 reduzierende Blende 7 mit Blendenöffnungen 8 oberhalb der Austrittsöffnungen 9 der einzelnen Wärmetauscherrohre 2 angeordnet ist. Die Blende 7 ist Bestandteil einer Bodenplatte 10 der Absaugkammer 3. Die einzelnen Blendenöffnungen 8 besitzen in ihrer Summe eine Querschnittsfläche, die nicht größer ist als die Querschnittsfläche des an die Absaugkammer 3 angeschlossenen Absaugrohrs 4. Hierdurch wird eine besonders gleichmäßige Absaugung des Dampf-Gas- Gemisches ermöglicht. Hierdurch werden Kaltzonen innerhalb der Wärmetauscherrohre 2 des Dephlegmators 1 weitestgehend vermieden. Insbesondere ist es bei dieser besonderen Abstimmung der Querschnitte möglich, nur eine Absaugkammer 3 je Dephlegmatoreinheit vorzusehen, wobei anzumerken ist, dass ein als Dephlegmator 1 ausgestaltetes Rohrbündel eine Breite von vorzugsweise ca. 2,20 m hat.
Anhand der perspektivischen Darstellung der Figur 2 ist der Aufbau der Absaugkammern 3 noch deutlicher zu erkennen. Die in der Bildebene linke Absaugkammer 3 ist mit einer Deckelplatte 12 verschlossen, bei welcher es sich um ein V-förmig abgekantetes Blech handelt. Diese Deckelplatte 12 wird mit einem Unterteil 11 der Absaugkammer 3 verschweißt. Das Unterteil 11 wird von den Bodenplatten 10 und den um 90° gegenüber den Bodenplatten 10 abgewinkelten Seitenwänden 13 gebildet. Die Deckelplatte 12 wird randseitig mit den Seitenwänden 13 verschweißt und über zusätzliche, dreieckförmige Vakuumstützen 14 ausgesteift. Ferner sind an den Seitenwänden 13 in regelmäßigen Abständen Abstandshalter 15 angeordnet, die nachfolgend noch näher beschrieben werden. Die Abstandshalter 15 befinden sich in der gleichen räumlichen Ebene wie die Vakuumstützen 14.
Es ist ferner zu erkennen, dass sich der Querschnitt der Absaugkammer 3 zur Mitte hin verjüngt, d.h. dort am geringsten ist, wo die Abkantung zwischen den Bodenplatten 10 erfolgt. In diesem Bereich der Abkantung befindet sich der am tiefsten gelegene Punkt der Absaugkammer 3. Dieser Bereich wird als das Tiefste 16 bezeichnet und ist in regelmäßigen Abständen mit Kondensatablauföffnungen 17 versehen. Bei den Kondensatablauföffnungen 17 handelt es sich um Länglöcher, so dass sie sich beiderseits der Abkantung erstrecken, wie anhand der vergrößerten Darstellung der Figur 3 zu erkennen ist.
Die Absaugkammer 3 gliedert sich in eine dem jeweiligen Dephlegmator 1 zugeordnete erste Teilkammer 19 und eine von dieser gasdicht getrennten zweiten Teilkammer 19a. Die Teilkammern 19, 19a sind spiegelsymmetrisch bzw. die Absaugkammer 3 ist symmetrisch ausgebildet und mit einem nicht näher dargestellten Absaugrohr gekoppelt. Es ist zu erkennen, dass aus den Wärmetauscherrohren 2 ein Dampf-Gas-Gemisch entsprechend der Pfeile P nach oben steigt, wobei sich innerhalb des Wärmetauscherrohrs 2 Kondensattropfen T bilden, die sich an der Wand des Wärmetauscherrohrs 2 niederschlagen und als Kondensat K einer nicht näher dargestellten Kondensatleitung im Fußbereich der Dephlegmatoren 1 zugeführt werden. Es ist zu erkennen, dass der Querschnitt der Blendenöffnungen 8 wesentlich geringer ist als die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung 9 der Wärmetauscherrohre 2.
Das durch die Blendenöffnung 8 durchtretende Dampf-Gas-Gemisch wird zumindest anteilig kondensiert, wobei Gas in Richtung der Pfeile P1 nach oben, d.h. in Richtung des Absaugrohrs 4, abgesaugt wird, während sich Kondensattropfen T durch die Schwerkraft nach unten bewegen und sich im Tiefsten 16 der Absaugkammer 3 sammeln. Das Kondensat K tritt durch die Kondensatablauföffnung 17, die in Figur 4 lediglich als Unterbrechung in der Bodenplatte 10 dargestellt sind, und sammelt sich oberhalb eines die Wärmetauscherrohre 2 haltemden Rohrbodens 18. Die Rohrböden 18 der beiden Dephlegmatoren sind gasdicht miteinander verschweißt. Das Kondensat K gelangt durch die Kondensatablauföffnungen 17 unter die jeweiligen Bodenplatten 10, die sich in einem geringen Abstand zu den Rohrböden 18 befinden. Dieser zwingend erforderliche Abstand wird über die Abstandshalter 15 definiert, welche sich ebenfalls auf den Rohrböden 18 abstützen. Durch den dadurch entstehenden Spalt kann das Kondensat nach oben steigen, und zwar bis zu der Füllstandshöhe, die mit der Linie der unterbrochenen Linie F gekennzeichnet ist. Die Füllstandshöhe F entspricht der Höhenlage der tiefsten Bereiche der Austrittsöffnungen 9. Mit anderen Worten kann das Kondensat K so weit ansteigen bis es zwischen den Bodenplatten 10 und den Rohrböden 18 hindurch wieder über die Austrittsöffnungen 9 in die Wärmetauscherrohre 2 fließen kann und sich mit dem übrigen Kondensatstrom vermischt.
Die Besonderheit ist, dass die Deckelplatte 12 bis unter die Füllstandslinie F reicht und in das sich aufstauende Kondensat eintaucht. Dadurch wird von dem Bodenblech 10 bzw. von der Blende 7, dem unterhalb des Bodenblechs 10 angeordneten Rohrboden 18 sowie dem Kondensat K eine Gasbarriere 20 gebildet, so dass kein Dampf-Gas-Gemisch von der linken Teilkammer 18 in die rechte Teilkammer 19 übertreten kann. Zudem wird durch das Abfließen des Kondensats K gewährleistet, dass sich die Blendenöffnungen 8 nicht unterhalb der Füllstandslinie F befinden, so dass der Weg für den Eintritt des Dampf-Gas-Gemisches in die Absaugkammer 3 ein anderer Weg ist als derjenige, der für die Ableitung des Kondensats K vorgesehen ist. Dadurch wird ein so genanntes "Verschlucken" des ablaufenden Kondensats mit dem im Gegenstrom abgesaugten Dampf-Gas-Gemisch verhindert.
Die werkseitig vorgefertigte Absaugkammer 3 wird als komplette Baugruppe über eine in schweißtechnischer Ideallage zu ziehende Kehlnaht 21 mit den Rohrböden 18 verschweißt. Dabei wird die Absaugkammer 3 durch die Abstandshalter 15 auf einem definierten Minimalabstand von vorzugsweise 1 mm, zu den nicht näher dargestellten Schweißnahtüberhöhungen, welche auf Grund der Rohreinschweißungen in den Rohrböden 18 entstanden sind, gehalten. Hierdurch entsteht automatisch eine Einzelkammer je Wärmetauscherrohr 2, welche durch die Absauföffnung 8 gleichmäßig abgesaugt werden kann. Bezuqszeichen:
1 - Gegenstromkondensator (Dephlegmator)
2 - Wärmetauscherrohr
3 - Absaugkammer
4 - Absaugrohr
5 - Absaugung
6 - Gleichstromkondensator
7- Blende
8- Blendenöffnung 9 - Austrittsöffnung
10- Bodenplatte
11 - Unterteil
12- Deckelplatte
13- Seitenwand
14- Vakuumstütze
15- Abstandshalter
16- Tiefste
17- Kondensatablauföffnung
18- Rohrboden
19- Teilkammer 19a- Teilkammer
20- Gasbarriere 21 - Schweißnaht
F - Füllstandslinie/Sperrhöhe
K- Kondensat
P- Pfeil
T- Kondensattropfen

Claims

Patentansprüche
1. Luftbeaufschlagter Trockenkühler zum Kondensieren von Wasserdampf mit wenigstens einem Gleichstromkondensator (6) und wenigstens einem Gegenstromkondensator (Dephlegmator) (1), wobei Wärmetauscherrohre (2) des Gegenstromkondensators (1) an eine obere Absaugkammer (3) angeschlossen sind und wobei eine den Austrittsquerschnitt wenigstens eines Wärmetauscherrohrs (2) reduzierende Blende (7) mit Blendenöffnungen (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Blendenöffnung (8) in die Absaugkammer (3) eintretendes Kondensat (K) sich im Tiefsten (16) der Absaugkammer (3) sammelt und über eine Gasbarriere (20) in Form eines Siphons wieder in ein Wärmetauscherrohr (2) einleitbar ist.
2. Trockenkühler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gasbarriere (20) von der Blende (7), einem unterhalb der Blende (7) angeordneten Rohrboden (18) und dem Kondensat (K) gebildet wird, wobei das sich sammelnde Kondensat (K) in die Austrittsöffnungen (9) der an den Rohrböden (18) befestigten Wärmetauscherrohre (2) einleitbar ist.
3. Trockenkühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (7) zumindest bereichsweise einen Abstand von maximal 2 mm gegenüber der Austrittsöffnung (9) der Wärmetauscherrohre (2) aufweist.
4. Trockenkühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand nicht größer als 1 mm ist.
5. Trockenkühler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (9) von einer Schweißnahtüberhöhung umgeben ist, wobei der Abstand gegenüber der Schweißnahtüberhöhung gemessen ist.
6. Trockenkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (7) Bestandteil einer Bodenplatte (10) der Absaugkammer (3) ist.
7. Trockenkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Blende (7) Kondensatablauföffnungen (17) angeordnet sind.
8. Trockenkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar von sich in dachförmiger Anordnung gegenüberliegenden Dephlegmatoren (1) an eine gemeinsame Absaugkammer (3) angeschlossen ist.
9. Trockenkühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem zwischen den Dephlegmatoren (1) liegenden Tiefsten (16) der Absaugkammer (3) Kondensat (K) bis zu einer Sperrhöhe (F) sammelt, in welches eine Trennwand eintaucht und als Gasbarriere (20) die Absaugkammer (3) in eine dem ersten Dephlegmator (1) zugeordnete erste Teilkammer (19) und eine dem zweiten Dephlegmator (1) zugeordnete zweite Teilkammer (19a) teilt.
10. Trockenkühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand durch eine die Absaugkammer (3) verschließende Deckelplatte (12) gebildet wird.
11. Trockenkühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Blende (7) bildende Bodenplatte (10) einstückig aus einer im Bereich der Austrittsöffnungen (9), der Kondensatablauföffnungen (17) und des Absaugrohrs (4) gelochten Platine hergestellt ist, die entsprechend der Neigung der Rohrböden (18) abgekantet ist.
12. Trockenkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Seitenwand (13) der Absaugkammer (3) einstückig mit der Bodenplatte (10) aus der Platine hergestellt ist.
13. Trockenkühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Seitenwand (13) ein an dem Rohrboden (10) fixierter Abstandshalter (15) angeordnet ist.
14. Trockenkühler nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgefertigte Absaugkammer (3) randseitig mit den Rohrböden (18) gasdicht verschweißt ist.
15. Trockenkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Absaugkammer (3), die sich über die gesamte Breite eines Dephlegmators (1) erstreckt, mit einem einzigen Absaugrohr (4) versehen ist.
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