DD283857A5

DD283857A5 - Entspannungsvorrichtung fuer unter druck stehende heisse medien

Info

Publication number: DD283857A5
Application number: DD89328798A
Authority: DD
Inventors: Helmuth Sauerbrey
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1988-05-26
Filing date: 1989-05-22
Publication date: 1990-10-24
Also published as: ATE71200T1; DE58900654D1; NO167414B; EP0344094A1; NO890843L; DE3818165C1; NO167414C; NO890843D0; EP0344094B1

Abstract

Entspannungsvorrichtung; heiße flüssige Medien; Wasser; Druck; konsequente Trennung; Abläufe; unterschiedliche Druckstufen; Entspannung; Umgebungsdruck; separate Leitungen; Ablaufventile; separate Entspannungskammern; Ausdampfung; Trennungswände; Medienströme

Description

Entspannungsvorrichtung für untor Druok stehende heiße flüssige Medien

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Entspannungsvorrichtung für unter Druok stehende heiße Medien, insbesondere Wasser, bei der das zu entspannende Medium in mindestens zwei unter-3ohiedliohen Druokstufen anfällt und über absperrbare Zuleitungen in einen Entspannungsraum einleitbar ist, welcher mit einer Kondensatableitung und einer Abdampfleitung für den entspannten Dampf versehen ist, der Entspannungsraum durch Trennwände in nebeneinander liegende einzelne Entspannungskanunern, die nach oben zu einem Dampfsamiuelraum offen sind, aufgeteilt ist, daß die Zuleitungen für das Medium Jeweils getrennt voneinander in den Entspannungsraum geführt sind, wobei jede Zuleitung einer gesonderten Entspannungskammer oder Zuleitungen gleicher Druckstufen einer gemeinsamen Entspannungskammer zugeordnet sind, daß die Absperrorgane in den Zuleitungen in unmittelbarer Nähe der Entspannungsvorrichtung angeordnet sind, daß die Entspannungskammern durch einen Lochboden mit einem darunter liegenden Kondensatsammeiraum verbunden sind, daß der Kondensatsarnmelraum mit dem Dampfsammeiraum über eine Druckauagl9ichsleitung verbunden ist und daß eine Einrichtung zum Halten eines Kondenaatspiegels im Kondensatsammeiraum vorgesehen ist.

Gharakteristik des bekannten Standes der Technik

In thermischen Anlagen wie z» ß« Kraftwerken und Fernheizwerken müssen stets Notabläufe und sonstige Abläufe für

ZiS/Sf

unter Druck stehende heiße Wäaaur, z„ B. an HD-, fcD-, ND-Vorwärmern, an HeizungsVorwärmern, Speisewasserbehältorr. oder Kondensatabläufen von Überhitztem Wasserdampf oder dergleichen vorgesehen werden» Das Wasser wird zur Druckentlastung in einem Entspannungsbehälter auf nahezu atmosphärischen Druck entspannt, wobei dies bei hohem Wärmeinhalt des Wassers zu starken Ausdampfungen führt.

Bei bekannten Entspannungsbehältern werden die verschiedenen Abläufe in sogenannten Lanzen, die als horizontal verlaufende Sammelleitungen anzusehen sind, zusammengeführt« Eine Lanze, die eine erhebliche Baulänge aufweisen kann, mündet in der Regel tangential in den Entspannungsbehälter. Die einzelnen Abläufe, die über Ablauf ventile zur Lanze hin ge.öffnet werden, können Heißwasser mit stark unterschiedlichen Druckstufen führen. In der Regel kommt es unmittelbar hinter dem Ablaufventil bereits zur Ausdampfung, wobei sich in der Lanze eine 2-Phasen-Strömung (Dampf/Wasser) ausbildet. Dies bringt ebenso wie das gleichzeitige Anspreohen von Abläufen unterschiedlicher Druckstufen, welohes zu einer unerwünschten gegenseitigen Beeinflussung der Abläufe führt, die Entstehung von Schwingungen und Lärm mit siehe

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchswerteigenschaften von Entspannungsvorrichtungen der gattungsgemäßen Art auf kostengünstige Weise zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entspannungsvorrichtung

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für unter Druck stehende heiße flüssige Median zu aohaffen, welche die Nachteile nach dem Stand der Teohnik weitestgehend vermeidet.

Erfindungsgemäß vird die Aufgabe gelöst duroh eine Entspannungs.vorriohturig, die daduroh gekennzeichnet ist, daß bei dor das zu entspannende Medium in mindestens zwei unterschiedlichen Druckstufen anfällt und über absporrbare Zuleitungen in einen Entspannungsraum einleitbar ist, welcher mit einer Kondensatableitung und einer Abdampfleitung für den entspannten Dampf versehen ist, der Entapannungsraum durch Trennwände in nebeneinander liegende einzelne Entspannungskammern, die naoh oben zu einem Dampfsammeiraum offen sind, aufgeteilt ist, daß die Zuleitungen für das Medium jeweils getrennt voneinander in den Entspannungsraum goführt sind, wobei jede Zuleitung einer gesonderten Entspannungskammer oder Zuleitungen gleioher Druckstufen einer gemeinsamen Entspannungskammer zugeordnet sind, daß die Absperrorgane in den Zuleitungen in unmittelbarer Nähe der Entspannungsvorrichtung angeordnet sind, daß die Entspannungskammern durch einen Lochboden mit einem darunter liegenden Kondensatsammelraum verbunden sind, daß der Kondensatsammelraum mit dem Dampfsammelraum-über eine Druckausgleichsleitung verbunden ist und daß eine Einrichtung zum Halten eines Kondensatspiegels im Kondensatsammelraum vorgesehen ist«

Erfindungsgemäß ist weiterhin, daß die Entspannungsvorrichtung ein stehendes, im wesentlichen kreiszylindrisches Gehäuse aufweist, in dem die Trennwände der Entspannungs-

kammern zwischen der als Zentralrohr koaxial zum Gehäuse angeordneten Druckuusglelohsleitung in Richtung der Gehäuseachfle und radial auf den Mantel des Gehäuses zu verlaufene Ebenso ist erfindungsgemäß, daß die Zuleitungen für das llediuxi im unteren Toil der Entspannungskammern und etwa in radialer Richtung einmünden» Darüber hinaus ist erfindungsgemäß, daß die Druokausgleiohsleitung nach oben hin konisch erweitert ist. Im Sinne der Erfindung ist es, daß die Trennwände der Entspannungskammern nioht mit dem Mantel des Gehäuses, sondern lediglich mit dem Loohboden und der Druckausgleichsleitung verschweißt sind. Weiterhin lBt erfindungsgemäß, daß innerhalb des Dampfsammeiraumes ein Wärmetauscher zur Abkühlung und Kondensation des Abdampfes angeordnet ist. Ebenso ist erfindungsgemäß, daß die Trennwände der Entspannungskammern an ihrem oberen Ende an einem umlaufenden flaohen Haltestreifen angeschweißt sind.

Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, daß eine konsequente Trennung von Abläufen unterschiedlicher Druckstufen insoweit vorgenommen wird, als ein unter Druck stehendes heißes Medium mit seiner flüssigen Phase während der Entspannung auf etwa Umgebungsdruck völlig getrennt gehalten wird von flüssigen Medien anderer Druckstufen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Medienströme in separaten Leitungen in die Entspannungsvorrichtung eingeleitet werden, wobei die Ablaufventile dicht an der Entspannungsvorrichtung angeordnet aind. Darüber hinaus findet die Entspannung der Medien und die damit verbundene Daiu^fentstehung (Ausdampfung) in separaten Entspannungskammern statt, die durch Trennwände gegeneinander abgeschottet sindo Lediglich Medienströmo

gleicher Druckstufe können in eine gemeinsame Entspannungskammer eingeleitet werden. Die Zweokmäi3igkeit einer aolchen gemeinsamen Behandlung ist insbesondere davon abhängig, ob die Durchsatzleistung der Entepannungskammcr den im Bedarfsfall zu erwartenden Mengenströmen angemessen ist. Die bei der Ausgasung in den einzelnen Entspannungakammern entstehenden Dampfmengen gehen sofort in einen gemeinsamen großvolumig ausgelegten Dampfsammelraum über, da die Entsp;-..-nungskammern nach oben hin offen sind. Aus dem Dampfsammelraum kann der Dampf über eine Abdampfleitung nahözu druoklos abgeführt werden» Es ist auoh möglich, im Dampfsamrnslraum einen Wärmetauscher anzuordnen, um die im Dampf vorhandene Wärmeenergie und durch Kondensation des Dampfes das flüssige Medium (z. B. aufbereitetes Prozeßwasser) weitgehend zurückzugewinnen.

Das in der Entspannungkammer entspannte flüssige Iüedium kann beruhigt durch einen Lochboden in einen darunter gelegenen, für alle Entspannungskammern gemeinsamen Kondensataamraelraum, abfließen. Der Konderis&tspiegel wird z. ü. über eine Ablaufschleifo oder eine sonstige Regeleinrichtung stets auf gleichem Niveau gehaltene Damit die im Kondensatsammeiraum noch stattfindende Ausdampfung nicht zu Störungen führt, ist eine Druckausgleichale itung zum Dcunpf sammelraum hin vorgesehen.

Ausführungsbeispiele

Im folgenden wird die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 j einen Längsschnitt duroh eine erfindungsgemäße Entspannungsvorrichtung}

Fig. 2» einen Querschnitt gemäß Linie A-A in Fig, 1 und

Fig. 3* einen Längaeohnifct durch eine erfindungsgemäße Entspannungavorrichtung mit Wärmetauscher.

Die in Fig« 1 und 2 dargestellte Entspannungsvorrichtung 1 weist ein stehendes im wesentlichen kreiszylindrisohes Gehäuse 2 auf, das duroh einen Boden, durch den eine Kondensatableitung 8 geführt ist, und durch einen Deckel, durch den eine Abdampfleitung 11 geführt ist, verschlossen ist₀ Selbstverständlich sind auch andere Gehäuseformen (z. B. mit polygonalem Querschnitt) möglich. Im unte en Teil des Gehäuses münden zahlreiche radial angeordnete Zuleitungen 5, duroh die z. B. heißes Druckwasser in die Entspannungsvorriohtung 1 einleitbar ist. In Fig. 1 ist lediglioh eine dieser Zuleitungen 5 dargestellte

Die Ablaufventlie (nicht dargestellt) zum Öffnen und Schliessen dieser Zuleitungen 5 können in unmittelbarer Nähe des Gehäusomantels angebracht werden. Jede Zuleitung 5 führt in eine Entspannungskammer 4, die jeweils zwischen einem Teil des Gehäusemantels, je zwei seitlichen vertikalen, radial ausgerichteten Trennwänden 3 und einem Teil einer koaxial zum Gehäuse 2 angeordneten Druckausgleichsleitung 10 gebildet wird. Die einzelnen Entspannungskammern 4 sind als Sektoren um die zentrale Druckausgleichsleitung 10 angeordnet. Nach unten hin sind sie durch einen gemeinsamen am Gehäusemantel angeschweißten Lochboden 6 abgeschlossen, unter welchem der bis zum Boden des Gehäuses 2 reichende Kondensatsammeiraum 7 liegt. Nach oben hin sind sämtliche Entspan-

in

nungskammern 4 zu einem gemeinsamen DampfBammelraum 9 offen, Zwei Entspannungskammern 4 besitzen jeweils zwei Zuleitungen 5 kleineren Durohmessers, die für Medienströme gleicher Druckstufe vorgesehen sind, während alle übrigen lediglioh eine einzige Zuleitung 5 aufweisen. Die Trennwände sind in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung lediglioh mit dem Löohboden 6 und der Druckausgleichsleitung 10, die als konisch sich nach oben erweiterndes Kohr gestaltet ist, verschweißt, nicht aber entlang der BerUhrungsmantellinie mit dem Gehäusb 2. Hierdurch wird boim Betrieb die Entstehung unkontrollierter thermischer Spannungen im Gehäuse 2 vermieden. Damit beim Betrieb der EntBpannungsvorriohtung keine störenden Schwingungen entstehen, sind sämtliche Trennwände 3 an ihrer Oberseite untereinander durch einen angesohweißten, peripher am Gehäuseinantel umlaufenden, flachen Haltestreifen 12 verbunden.

Wenn durch die verschiedenen Zuleitungen 5 heiße D_uckwasserströme in die einzelnen Entspannungskammern 4 geleitet werden, so kann sich jeder Teilstrom völlig unabhängig und ungestört von den übrigen entspannen. Da die Absperrorgane der Zuleitungen 5 dicht am Gehäuse 2 angeordnet sind, kommt es in den Zuleitungen 5 nicht zu störenden Ausdampfungen und 2-Phasen-Strömungen. Das radial in die Entspannungskammer 4 einströmende Druckwasser fließt gegen die zentrale Druckausgleichsleitung 10 und die radial zusammenlaufenden Trennwände 3. Die konische Erweiterung der Druckausgleichsleitung 10 trägt dazu bei, daß dae Druckwasser möglichst nicht nach oben in den DampfsammeIraum 9 geschleudert wird, sondern möglichst in die Entspannungskammer 4 zurückgeworfen wird. Ebenfalls einen Beitrag in diesem Sinn kann auch der Haltestreifen 12 leisten, der den freien Zugang des heißen

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Spritzwassers in den Dampfsammelraum 9 behindert. Der in der Entspannungskammer 4 entstehend ο_v etwa Umgebungadruck aufweisende Dampf kann dagegen nahezu ungehindert in den großvolumigen Dampfsammelraum 9 gelangen und von dort durch die Abdampfleitung 11 abgeleitet werden. Das itspannto heiße Wasse-r kann durch den Lochboden 6 in den Kondensateamme1-rauin 7 abfließen, wo z, ti. durch einen siphonartigen Ablauf ein gleichbleibender Kondensatspiegel aufrechterhalten wird. Der im Kondensatsammeiraum 7 noch nachträglich entstehende Dampf kann über die zentrale Druckausglelohsleitung 10 ungehindert in den Dampfsanimelraum 9 abströmend Somit ist beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine sichere Trennung der beiden Phasen Dampf und Flüssigkeit gewährleistet, ohne daß Beeinträchtigungen etwa durch eine gleichzeitig erfolgende Betätigung eines Ablaufs einer anderen Druckstufe su befürchten sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung v/ird düm Wunsch nach Rückgewinnung von Wärmeenergie und Prozeßwasser aus dem sonst verlorenen Abdampf Rechnung getragen. Hierzu kann, wio Fig. 3 zeigt, ein Wärmetauscher 13 in den Kondensatsammelraum eingebracht werden. Dieser Wärmetauscher 13 weist einen als Loohmantel ausgebildeten zylindrischen Tnnonmantel 14 auf, durch den der Dampf in einen ringförmigen von Wärmetauscherrohren 15 durchzogenen Abkühlraum einströmen kann_ö

Der Abkühlraum ist peripher durch einen dichten Außenmantel 16 und nach oben durch die scheibenförmigen Verteilerkanäle der Kühlmlttelzuloitung 19 und der Kühlmittelableitung 20 verschlossen. Unten wird der Abkühlraum begrenzt durch einen mit dsm Gehäusemantel dicht verbundenen Boden 17, welcher nach innen hochgezogen ist und unmittelbar an den Lochman-

MJ/ff

tel anschließt, über dem Boden 17 kann sich das duroh die Kühlung bildende Kondensat sammeln. Der Kondensatspiegel wird über eine nicht dargestellte Haltevorrichtung, die an die Kondensatabzugsleitung 18 angeschlossen ist, stets auf etwa der gleiohen Höhe gehalten. Da der Außenmantel 16 in das Kondensat eintaucht, ist der Dampf samiaelraum 9 an sich nach außen dicht abgeschlossen, so daß eine praktisch vollständige Rückgewinnung des Prozeßwaosers möglicht ist, solange die KUhlmittelversorgung ausreichend is*. Ist diece aber gestört oder sind die Mengen des anfallenden Abdampfes zu groß, so wird der Kondensatspiegel infolge des Druokanstiegs im Dampfüammelraum 9 nach unten gedrückt, bis der überschüssige Dampf an der Unterkante des Außenmanfcels 16 vorbei duroh den Ringraum zwischen Außenraantel "1b und Gehäusemantel hindurch nach oben in den Abdampfraum 21 und von dort z. B. in die Atmosphäre abgeleitet werden kann.

Claims

latent ana pr (Io he

1, Entapannungsvorrichtung für unter Druok stehende heiße flüssige Medien, insbesondere Wasser, bei der das zu entspannende Medium in mindestens zwei untersohiedliohen Druokstufen anfällt und über absperrbare Zuleitungen in einen Entspannungsraum einleitbar ist, welcher mit einer Kondensatableitung und einer Abdampfleitung für den entspannten Dampf versehen ist, daduroh gekennzoiohnet, daß der fintspannungsraum duroh Trennwände (3) in nebeneinander liegende einzelne fintspannungskammern (4), die naoh oben zu einem Dampfsammeiraum (9) offen sind, aufgeteilt ist, daß die Zuleitungen (5) für das Medium jeweils getrennt voneinander in den Entspannungsraurn geführt sind, wobei jede Zuleitung (5) einer gesonderten Entspannungskammer (4) oder Zuleitungen (5) gleicher Druckstufen einer gemeinsamen Entspannungskammer (4) zugeordnet sind, daß die Absperrorgane in den Zuleitungen (5) in unmittelbarer Nähe der Entspannungsvorrichtung (1) angeordnet sind_f daß die Entspannungskammern (4) duroh einen Lochboden (6) mit einem darunter liegenden Kondensatsauimelraum (7) verbunden sind, daß der Kondensatsammeiraum (7) mit dem Dampfsammelraum (9) über eine Druokausgleichsleitung (10) verbunden .ist und daß eine Einrichtung zum Halten eines Kondensatspiegels im Kondensatsammelraum (7) vorgeseheii ist.
2. Entspannungsvorrichtung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Entspannungsvorrichtung (1) ein stehendes, im wesentlichen kreiszylindrisches Gehäuse (2) aufweist, in dem die Trennwände (3) der Entspannungskammern (4) zwischen der als Zentralrohr koaxial zum Gehäuse (2)

angeordneten Druokausgleichsleitung (10) in R' -Jhtung der Gehäueeaohse und radial auf den Mantel des Gehäuses (2) zu verlaufen.
3. Entsparnungevorrichtung nach einem dor Ansprüche 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (5) für das Medium im unteren Teil der Entspannungskammerη (4) und etwa in radialer Riohtung einmünden.
4. Entspannungsvorriohtung naoh Anspruoh 2 oder 3, daduroh gekennzeichnet,, daß die Druokausgleichsleitung (10) naoh oben hin konisch erweitert ist.
5. Entspannungsvorriohtung naoh einem der Ansprüche 1 bis 4» daduroh gekennzeichnet, daß die Trennwände (3) der Entspannungskammern (4) nicht mit dem Mantel des Gehäuses (2), sondern lediglich mit dem Loohboden (6) und der Druokausgleichsleitung (10) versohweißt sind.

β Entspannungsvorriohtung naoh einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Dampfsammelraumes (9) ein Wärmetauscher (13) zur Abkühlung und Kondensation des Abdampfes angeordnet ist.

7» Entspannungsvorriohtung naoh einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (3) der Entspannungskaramern (4) an ihrem oberen Ende an einem umlaufenden flachen Haltestreifen (12) angeschweißt sind.