UmleitdampfStation

Die Erfindung betrifft eine Vermischeinheit zum Vermischen eines Strömungsmediums mit einem Kühlungsmedium, umfassend einen Rohrkanalabschnitt, an den ein Vermischabschnitt strö ^¬ mungstechnisch angekoppelt ist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vermischen eines Strömungsmediums mit einem Kühlungsmedium.

In Dampfkraftwerken wird in einem Dampferzeuger Dampf erzeugt, der in einem strömungstechnisch mit dem Dampferzeuger angekoppelten Turbosatz die thermische Energie des Dampfes in Rotationsenergie umwandelt. Die Rotationsenergie wird

schließlich in elektrische Energie umgewandelt. Solange das Dampfkraftwerk im Dauerbetrieb läuft und die Last am elektri ^¬ schen Generator vergleichsweise konstant ist, sind die ther- modynamischen Verhältnisse vergleichsweise zeitlich konstant.

Es gibt allerdings Situationen, in denen das Dampfkraftwerk an schnell ändernde Lastsituationen angepasst werden muss. Beispielsweise kann es sein, dass ein Störfall auftritt und der Generator plötzlich vom Netz getrennt werden muss. Es kann auch vorkommen, dass das Dampfkraftwerk unvorhergesehen von Volllast auf Teillast umschalten muss. Solche Lastände ^¬ rungen sind eine Herausforderung an die Regelungstechnik des gesamten Dampfkraftwerkes. Eine Möglichkeit, schnell ändern ^¬ den Laständerungen zu folgen oder zu begegnen ist, dass der vom Dampferzeuger erzeugte Dampf, der im Dauerbetrieb bzw. Volllastbetrieb direkt zur Hochdruck-Teilturbine strömt, über eine Umleitstation direkt zum Kondensator geführt wird. In dieser Umleitstation sind Vorrichtungen vorgesehen, die den hocherhitzten Dampf mit Wasser vermischen, um somit die ther- modynamischen Verhältnisse des Dampfes zu ändern. Dieses Was ^¬ ser wird in den Dampf eingespritzt. Dies erfolgt gemäß dem Stand der Technik in einer Umleitstation, in der eine Laval- düse angeordnet ist, die Einspritzkanäle aufweist, durch die Wasser in den Dampf gespritzt wird.

Allerdings hat es sich gezeigt, dass dadurch die Geräusch ^¬ emission vergleichsweise stark ist. Des Weiteren hat es sich gezeigt, dass die Temperaturverteilung nicht homogen genug ist, was zu einem nicht optimalen Betriebsverhalten in Teillast führt.

Im Wesentlichen bestehen heute eingesetzte Umleitstationen aus einem Umleitventil und der Umleitdampfeinführung . Die Umleitdampfeinführung umfasst eine Blende, eine Wassereinsprit ^¬ zungsvorrichtung und ein Mischrohr. Beim Anfahren der Dampf- kraftwerksanlage oder nach einem Trip der Dampfturbinen wird der anfallende Dampf über die Umleitstation durch Einspritzen von Wasser abgekühlt und direkt in den Kondensator eingelei ^¬ tet .

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Geräusch ^¬ emissionen zu reduzieren und eine bessere homogene Tempera ^¬ turverteilung zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch eine Vermischeinheit zum Vermischen eines Strömungsmediums mit einem Kühlungsme ^¬ dium, umfassend einen Rohrkanalabschnitt, an den ein Ver ^¬ mischabschnitt strömungstechnisch angekoppelt ist, wobei der Vermischabschnitt mehrere Blendenöffnungen umfasst, durch die das Strömungsmedium strömbar ist, wobei in den Blendenöffnungen Einspritzkanäle ausgebildet sind, durch die das Kühlungs ^¬ medium derart strömt, dass eine Vermischung des Strömungs ^¬ mediums mit dem Kühlungsmedium stattfindet, wobei die Ein ^¬ spritzkanäle schräg zur Lavaldüsenwand angeordnet sind.

Mit der Erfindung wird somit der Weg eingeschlagen, entgegen dem bestehenden Konzept, bei dem der Dampf nur durch eine einzige Blendenöffnung strömt, mehrere Blendenöffnungen zu verwenden. Der Nachteil der durch die Verwendung einer ein- zelnen Blendenöffnung entsteht, ist der, dass die Vermischun insbesondere an den Rändern des Vermischabschnitts nicht op ^¬ timal ist. Durch die Verwendung mehrerer Blendenöffnungen wird eine bessere Vermischung erreicht.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen angegeben .

So wird in einer ersten vorteilhaften Weiterbildung die Blendenöffnung als Lavaldüse ausgebildet. Des Weiteren ist das Kühlungsmedium Wasser und das Strömungsmedium Dampf. Durch die Form der Lavaldüse entstehen hohe Strömungsgeschwindig ^¬ keiten des Dampfes. Das einzuspritzende Wasser wird an den Seiten der Lavaldüse durch die Einspritzkanäle eingespritzt. Durch die Verwendung mehrerer Lavaldüsen ist eine Vermischung des Dampfes mit dem Wasser über den gesamten Querschnitt homogen .

Durch die schräg angeordneten Einspritzkanäle lassen sich Geschwindigkeitskomponenten des einzuspritzenden Wassers mit dem Dampf verbessern, was zu einer besseren Durchmischung von Dampf und Wasser führt.

Die Aufgabe wird ebenso gelöst durch ein Verfahren zum Vermi ^¬ schen eines Strömungsmediums mit einem Kühlungsmedium, wobei in einer Vermischeinheit mehrere Lavaldüsen in einem Rohrab ^¬ schnitt auf dem Querschnitt verteilt werden und Einspritz ^¬ kanäle in den Lavaldüsen angeordnet werden, durch die das Kühlungsmedium strömt und mit dem Strömungsmedium in einem Mischrohr stromabwärts vermischt wird. Auch hier ist der wesentliche Gedanke, dass nicht, wie im Stand der Technik, nur eine Lavaldüse verwendet wird, sondern mehrere, über den Querschnitt verteilt homogen angeordnete Lavaldüsen einge ^¬ setzt werden, die dadurch zu einer besseren Vermischung des Kühlungsmediums mit dem Strömungsmedium ermöglichen.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann die

Durchflussmenge des durch die Einspritzkanäle strömenden Küh- lungsmediums einzeln geregelt werden. Das bedeutet, dass sehr schnell und sehr gut auf geänderte Lastbedingungen des gesam ^¬ ten Dampfkraftwerkes reagiert werden kann. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert .

Es zeigen: Figur 1 eine Vermischeinheit gemäß dem Stand der Technik; Figur 2 eine erfindungsgemäße Vermischeinheit.

Figur 1 zeigt eine Vermischeinheit 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Vermischeinheit 1 ist zum Vermischen eines Strö ^¬ mungsmediums mit einem Kühlungsmedium ausgebildet. Das Strö ^¬ mungsmedium ist Wasserdampf 2. Die Strömungsrichtung des Wasserdampfs wird durch die Pfeile 3 dargestellt. Der Dampf strömt zunächst in einem Rohrkanalabschnitt 4, der als Rohr ausgebildet sein kann, zu einem Vermischabschnitt 5. Im Ver ^¬ mischabschnitt 5 wird schließlich Dampf mit dem Kühlungs ^¬ medium, das hier Wasser 6 ist, vermischt. Dies geschieht durch eine Lavaldüse 7. In dieser Lavaldüse 7 ist zumindest ein Einspritzkanal 8 angeordnet, durch den das Wasser 6 in den Vermischabschnitt 5 mit dem Dampf vermischt wird. An den Vermischabschnitt 5 schließt ein Mischrohr 9 an, in dem der Dampf 3 nunmehr eine geringere Temperatur aufweist. Das

Mischrohr 9 ist mit dem Kondensator strömungstechnisch verbunden (nicht dargestellt) . Im Mischrohr 9 ist ein Lochkorb 10 angeordnet, der turbulenzerhöhend und damit die Querver ^¬ mischung verbessernd wirkt.

Die Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vermischeinheit 1 und ist zu der Vermischeinheit 1 gemäß Figur 1 darin unterschied ^¬ lich, dass im Vermischabschnitt 5 nicht eine Lavaldüse 7, sondern mehrere Lavaldüsen 7a, 7b, 7c ... angeordnet sind. Da ^¬ durch wird eine Vermischung über den gesamten Querschnitt des Mischrohrs 9 verbessert. Die Einspritzkanäle 8 sind schräg zur Strömungsrichtung 3 des Dampfes 3 angeordnet. Die Laval- düsen 7a, 7b, 7c ... können in alternativen Ausführungsformen identisch zueinander ausgeführt werden. Der Durchfluss durch die Einspritzkanäle 8 kann regelungstechnisch derart einge- stellt werden, dass die Durchflussmenge unterschiedlich ist. Dies kann zu einer lokalen Veränderung der Homogenität des Wasserdampfes mit dem einzuspritzenden Wasser führen. Dadurch ist eine bessere Durchmischung möglich. Außerdem lässt sich dadurch der exergetische Anteil des Umleitdampfes vorteilhaft ausnutzen. Die Vermischeinheit 1 gemäß Figur 2 wird ebenso mit einem Mischrohr 3 an einen nicht näher dargestellten Kondensator strömungstechnisch angekoppelt. Im Mischrohr 3 ist ebenfalls ein Lochkorb ausgebildet.