EP0182987B1 - Anlage zur Kondensation von Überschussdampf - Google Patents
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B9/00—Auxiliary systems, arrangements, or devices
Definitions
- the invention relates to a system for the condensation of excess steam occurring in steam generation and consumption systems with a condenser for indirect heat exchange, a condensate collector and an inert gas line which opens into a condensate container with a gas dome, the condensate container having a condensate return line.
- a particular disadvantage of blowing off the steam into the atmosphere is e.g. the loss of the generally high quality treated water; the environment is also polluted by noise and swaths. If the steam is conducted over such emergency condensers, the connection with the atmosphere causes an oxygen uptake in the condensate, which can lead to corrosion and the introduction of corrosion products into the steam system. Drainage regulations of the condensate react very sluggishly and are therefore only of limited use.
- the object of the invention is therefore to provide a solution with which it is not necessary to blow off the excess steam into the atmosphere and with which in particular the access of oxygen to the condensate produced is prevented.
- this object is achieved according to the invention in that a first line for discharging condensate into the condensate container is arranged between the condensate collector and the condensate container.
- the gas dome with the inert gas line is designed to receive the entire inert gas contained in the condenser and to compress it.
- This configuration ensures that the maximum working pressure occurs when the condenser is fully exposed to steam.
- This increased pressure has an additional advantage that the pressure level in the condenser is significantly above a working pressure that prevails with open condensers, i.e. versus atmospheric pressure. Due to the increased pressure level, the condensation temperature of the steam rises, and with it the mean logarithmic temperature difference, so that the heat exchanger surfaces can be made smaller than with condensers with atmospheric pressure.
- the invention provides that a control valve is provided in the excess steam supply line leading to the condenser.
- the excess steam quantity to be introduced into the condenser can be controlled via this control valve.
- the system generally designated 1, has an air-cooled condenser 2 in a pent roof construction.
- the fan is labeled 3, it being noted at this point that all parts of the system are only sketched in principle.
- the condenser 2 has a condensate collector 4, which is followed by a condensate container 5 in the flow direction of the condensate.
- the capacitor 2 is acted upon via an excess steam supply line 6, which branches off from the main network 7 and can be switched via corresponding control devices 8.
- the condensate collector 5 has one designated by 9 gas dome.
- An inert gas line 10 is provided between the gas dome 9 and the upper regions of the condensate collector 4 and a condensate discharge line 11 is provided from the underside of the condensate collector 4.
- the figure also shows an inert gas supply line 12 with control device 13 and a condensate return line 14 also with control devices 15 and possibly a pump 16, which is not important here in detail.
- the mode of operation of the system is as follows: falls in network 7, e.g. a low-pressure steam system, excess steam, this excess steam is fed to the condenser 2 via the control 8 and thus via the line 6.
- This condenser 2 is completely in the rest position with an inert gas, e.g. Nitrogen, filled.
- an inert gas e.g. Nitrogen
- the penetrating excess steam displaces the nitrogen from the system into the gas dome 9 of the condensate container 5.
- the nitrogen is displaced via the line 10, while the condensate which is formed at the beginning is fed to the condensate container 5 via the line 11.
- the resulting condensate is then finally returned via the pump 16 and the line 14.
- valve 8 closes, the condensate runs off, the increased pressure generated by the shifting of the nitrogen in the gas dome 9 having the result that the nitrogen immediately returns to the condenser via the line 10 and the condensate collector 4 2 is pushed back. This ensures that oxygen cannot reach the condensate at any point in the system.
- the arrangement is supplemented by an injector with a cooler part 18 connected downstream.
- the inert gas is sucked off via the ejector 17 and passed over a separated part of the heat exchanger. This increases the speed in the heat exchanger tubes and the heat transfer in the residual steam area.
- the system again has an air-cooled condenser 2 in a pent roof construction. It is supplemented by a pressure-dependent ejector 17 and a divided aftercooling surface 18. Excess steam from line 7 flows via line 6 and control valve 8 into condenser 2.
- Condensate flows through the standpipe into the condensate collection container 9.
- Displaced inert gas flows via a line 19 to the ejector 17.
- the ejector 17 When the pressure in line 19 increases, the ejector 17 is subjected to steam and the inert gas is conveyed via line 21 to a post-cooling part 18; the inert gas is cooled, motive steam and attached vapors are condensed.
- the condensate flows through a standpipe 22 into the condensate collection container, and the inert gas reaches the gas dome via the connecting line 10.
- a water level is set in the standpipe 11, which corresponds to the pressure difference between the condensate pipe or cooler 2 and the after-cooling part 18.
- an additional pressure control for the inert gas may be provided, devices which prevent the inert gas from passing too strongly into the process water, and the like.
- the inert gases e.g. Oils are used, so surge tanks can be provided. In this case, oil separators and the like are also expedient.
- Capacitors cooled with water or another medium can also be used. If, instead of the air-cooled condenser, a water-cooled condenser was used, the steam in the basic circuit described should be routed on the pipe side and the cooling medium on the jacket side in order to achieve a clear flow and displacement of the inert gas.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Kondensation von in Dampferzeugungs- und -verbrauchsanlagen anfallendem Überschussdampf mit einem Kondensator zum indirekten Wärmetausch, einem Kondensatsammler und einer Inertgasleitung, die in einen Kondensatbehälter mit Gasdom mündet, wobei der Kondensatbehälter eine Kondensatrückführleitung aufweist.
- In der Industrie gibt es eine Fülle von Gebieten, bei denen Dampf benötigt wird, nicht nur zur Beheizung und auch nicht nur zur Energieerzeugung über Dampfturbinen. In derartigen Dampfsystemen kann zeitweise ein Überschuss an Dampf, insbesondere an Niederdruckdampf, auftreten, für den dann keine direkte Verwendung möglich ist, sei es als Heizdampf oder zum Einspeisen in eine Turbinenanlage oder dgl.
- Es ist bekannt, den Überschuss an Dampf in die Atmosphäre abzublasen oder über mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Notkondensatoren zu führen. Auch ist es bekannt, derartige Notkondensatoren mit einer Ablaufregelung auszurüsten.
- Besonders nachteilig am Abblasen des Dampfes in die Atmosphäre ist z.B. der Verlust des in der Regel hochwertig aufbereiteten Wassers; die Umwelt wird dabei auch durch Lärm und Schwaden belastet. Wird der Dampf über derartige Notkondensatoren geführt, so bedingt die Verbindung mit der Atmosphäre eine Sauerstoffaufnahme im Kondensat, was zu Korrosionen und zur Eintragung von Korrosionsprodukten in das Dampfsystem führen kann. Ablaufregelungen des Kondensates reagieren im übrigen sehr träge und sind darum nur begrenzt anwendbar.
- Aus der DE-A 1 601 113 ist eine Anlage der eingangs bezeichneten Art bekannt. Diese Anlage eignet sich zur Kondensation von Überschussdampf beliebiger Menge. Je nach anfallender, zu kondensierender Dampfmenge wird die vom Dampf benetzte Wärmeaustauschfläche des Kondensators verändert. Dies wird dadurch erreicht, dass in einem Kondensatbehälter mit Gasdom befindliches Inertgas in den Kondensator gedrückt bzw. aus dem Kondensator verdrängt wird. Dabei erfolgt die Regelung der Inertgasmenge über den Druck im Kondensatbehälter, der von der in den Kondensator eintretenden Überschussdampfmenge abhängig ist. Der Kondensator und der Gasdom im Kondensatbehälter stehen dabei im Gleichgewichtszustand, d.h. nach erfolgter Regelung unter dem gleichen Druck. Nachteilig bei dieser Anlage ist aber, dass Sauerstoff in den Kondensator eindringen und dort zur Korrosion führen kann.
- Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer Lösung, mit der ein Abblasen des Überschussdampfes in die Atmosphäre entbehrlich und mit der insbesondere der Zutritt von Sauerstoff zum erzeugten Kondensat unterbunden wird.
- Mit einer Anlage der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen dem Kondensatsammler und dem Kondensatbehälter eine erste Leitung zur Ableitung von Kondensat in den Kondensatbehälter angeordnet ist.
- Durch die indirekte Kondensation des Überschussdampfes wird zunächst eine Umweltbelastung vermieden, da der Dampf im System verbleibt. Durch die Komprimierung des Gasdomes im Kondensatbehälter durch die eingeleitete Kondensatmenge wird sichergestellt, dass das Inertgas aufgrund des Überdruckes in den Kondensator gedrückt wird, sobald kein Überschussdampf mehr anfällt. Damit wird erreicht, dass an keiner Stelle des Systems Sauerstoff an das Kondensat gelangen und somit keine Korrosion auftreten kann.
- Nach der Erfindung ist in Ausgestaltung auch vorgesehen, dass der Gasdom mit der Inertgasleitung zur Aufnahme des gesamten, im Kondensator enthaltenen Inertgases und zu dessen Komprimierung ausgelegt ist.
- Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass der maximale Arbeitsdruck bei voller Beaufschlagung des Kondensators mit Dampf auftritt. Dieser erhöhte Druck hat einen zusätzlichen Vorteil, dass nämlich das Druckniveau im Kondensator deutlich über einem Arbeitsdruck liegt, der bei offenen Kondensatoren herrscht, d.h. gegenüber dem Atmosphärendruck. Durch das erhöhte Druckniveau steigt die Kondensationstemperatur des Dampfes und damit die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz, so dass die Wärmetauscherflächen kleiner als bei Kondensatoren mit atmosphärischem Druck ausgeführt werden können.
- Schliesslich sieht die Erfindung vor, dass in der zum Kondensator führenden Überschussdampfzuführleitung ein Regelventil vorgesehen ist. Über dieses Regelventil ist die einzuleitende Überschussdampfmenge in den Kondensator steuerbar.
- Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt:
- Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Anlage nach einem Ausführungsbeispiel, sowie
- Fig. 2 Ein Prinzipschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels.
- Die allgemein mit 1 bezeichnete Anlage weist einen luftgekühlten Kondensator 2 in Pultdachkonstruktion auf. Das Gebläse ist mit 3 bezeichnet, wobei an dieser Stelle bemerkt wird, dass alle Anlagenteile nur dem Prinzip nach skizziert sind.
- Der Kondensator 2 weist einen Kondensatsammler 4 auf, dem in Flussrichtung des Kondensates ein Kondensatbehälter 5 nachgeordnet ist. Beaufschlagt wird der Kondensator 2 über eine Überschussdampfzuführleitung 6, die vom Hauptnetz 7 abgezweigt und über entsprechende Regeleinrichtungen 8 geschaltet werden kann.
- Wie sich aus der Figur ergibt, weist der Kondensatsammelbehälter 5 einen mit 9 bezeichneten Gasdom auf. Zwischen dem Gasdom 9 und oberen Bereichen des Kondensatsammlers 4 ist eine Inertgasleitung 10 und von der Unterseite des Kondensatsammlers 4 eine Kondensatabführleitung 11 vorgesehen. Schliesslich zeigt die Fig. noch eine Inertgaszuführleitung 12 mit Regeleinrichtung 13 sowie eine Kondensatrückführleitung 14 ebenfalls mit Regeleinrichtungen 15 und ggf. einer Pumpe 16, worauf es hier im einzelnen nicht näher ankommt.
- Die Wirkungsweise der Anlage ist dabei die folgende: Fällt in dem Netz 7, z.B. einem Niederdruckdampfsystem, Überschussdampf an, so wird dieser Überschussdampf über die Regelung 8 und damit über die Leitung 6 dem Kondensator 2 zugeführt.
- Dieser Kondensator 2 ist in der Ruhelage vollständig mit einem Inertgas, z.B. Stickstoff, gefüllt. Der eindringende Übeschussdampf verdrängt den Stickstoff aus dem System in den Gasdom 9 des Kondensatbehälters 5. Das Verschieben des Stickstoffes erfolgt über die Leitung 10, während das schon zu Beginn entstehende Kondensat über die Leitung 11 dem Kondensatbehälter 5 zugeführt wird. Das entstehende Kondensat wird dann schliesslich über die Pumpe 16 und die Leitung 14 wieder rückgeführt.
- Fällt kein Überschussdampf mehr im System an, schliesst das Ventil 8, das Kondensat läuft ab, wobei der durch die Verschiebung des Stickstoffes im Gasdom 9 erzeugte erhöhte Druck dazu führt, dass sofort der Stickstoff über die Leitung 10 und den Kondensatsammler 4 wieder in den Kondensator 2 zurückgedrückt wird. Damit wird erreicht, dass an keiner Stelle des Systems Sauerstoff an das Kondensat gelangen kann.
- In Fig. 2 ist die Anordnung durch einen Injektor mit nachgeschaltetem Kühlerteil 18 ergänzt.
- Zur Verringerung der Wärmetauscherfläche wird hier das Inertgas über den Ejektor 17 abgesaugt und über einen abgetrennten Teil des Wärmetauschers geführt. Damit wird die Geschwindigkeit in den Wärmetauscherrohren und der Wärmeübergang im Restdampfbereich erhöht.
- Die analog zu Fig. 1. allgemein mit 1 bezeichnete Anlage weist wieder einen luftgekühlten Kondensator 2 in Pultdachkonstruktion auf. Sie ist ergänzt durch einen druckabhängig geschalteten Ejektor 17 und eine abgeteilte Nachkühlfläche 18. Überschussdampf aus der Leitung 7 strömt über Leitung 6 und Regelventil 8 in den Kondensator 2.
- Kondensat fliesst über das Standrohr in den Kondensatsammelbehälter 9. Verdrängtes Inertgas strömt über eine Leitung 19 zum Ejektor 17.
- Mit Druckanstieg in der Leitung 19 wird der Ejektor 17 mit Dampf beaufschlagt und das Inertgas über eine Leitung 21 zu einem Nachkühlteil 18 gefördert; das Inertgas wird gekühlt, Treibdampf und anhängende Brüden werden kondensiert. Das Kondensat fliesst über ein Standrohr 22 in den Kondensatsammelbehälter ab, das Inertgas gelangt über die Verbindungsleitung 10 in den Gasdom.
- Im Standrohr 11 stellt sich ein Wasserstand ein, der der Druckdifferenz zwischen Kondensatrohr bzw. Kühler 2 und Nachkühlteil 18 entspricht.
- Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Anlage noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann z.B. eine zusätzliche Druckregelung für das Inertgas vorgesehen sein, Einrichtungen, die einen zu starken Übergang des Inertgases in das Prozesswasser verhindern und dgl. mehr. Werden statt der Inertgase z.B. Öle eingesetzt, so können Druckausgleichsbehälter vorgesehen sein. In diesem Falle sind auch Ölabscheider und dgl. zweckmässig. Es können auch mit Wasser oder einem anderen Medium gekühlte Kondensatoren eingesetzt werden. Würde anstelle des luftgekühlten Kondensators ein wassergekühlter Kondensator eingesetzt, ist bei der beschriebenen Grundschaltung der Dampf zweckmässig rohrseitig und das Kühlmedium mantelseitig zu führen, um eine eindeutige Strömung und Verdrängung des Inertgases zu erzielen.
Claims (3)
1. Anlage zur Kondensation von in Dampferzeugungs- und -verbrauchsanlagen anfallendem Überschussdampf mit einem Kondensator zum indirekten Wärmetausch, einem Kondensatsammler und einer Inertgasleitung, die in einen Kondensatbehälter mit Gasdom mündet, wobei der Kondensatbehälter eine Kondensatrückführleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kondensatsammler (4) und dem Kondensatbehälter (5) eine erste Leitung (11) zur Ableitung von Kondensat in den Kondensatbehälter (5) angeordnet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdom (9) mit der Inertgasleitung (10) zur Aufnahme des gesamten im Kondensator (2) enthaltenen Inertgases und zu dessen Komprimierung ausgelegt ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der zum Kondensator (2) führenden Überschussdampfzuführleitung (6) ein Regelventil (8) vorgesehen ist.
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