AT249700B

AT249700B - Dampferzeuger

Info

Publication number: AT249700B
Application number: AT887263A
Authority: AT
Original assignee: Kernforschung Gmbh Ges Fuer
Priority date: 1962-11-08
Filing date: 1963-11-06
Publication date: 1966-10-25
Also published as: GB1053498A

Description

Dampferzeuger
Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger zur Erzeugung von Sattdampf bzw. leicht überhitzten Dampf aus Kondensat, wobei der dabei entstandene Dampf einem Überhitzer, vorzugsweise einem Kernreaktor als Überhitzer, zugeführt wird, bestehend aus einem Behälter mit einer Zu- und Ableitung für das Kondensat, einer Abführung für den erzeugten Dampf, und Zuleitungsrohren, durch die ein Teil des im Überhitzer überhitzten Dampfes offen in das zu verdampfende Kondensat geleitet wird.

Um die Erstellung-un Betriebskosten in Dampfanlagen niedrig zu halten, bei denen mit einem Dampfnutzleistungsaggregat, insbesondere einer Turbine, mechanische oder elektrische Energie gewonnen werden soll, strebt man an, den im Überhitzer, das ist bei Reaktorkreisläufen der Reaktorkern, überhitzten Dampf direkt, also möglichst ohne Zwischenschaltung von Wärmeaustauschern id. dgl. der Turbine zuzuführen. Dem Nutzleistungsaggregat ist in der Regel ein Kondensator nachgeschaltet. Das hier anfallende und gegebenenfalls durch Frischwasser ergänzte Kondensat wird wieder verdampft, ehe es wieder dem Überhitzer zugeführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verdampferanordnung zu schaffen, bei der mit besonders einfachen Mitteln das Kondensat bzw. Wasser verdampft werden kann. Vor allem wird ein einfacher und leicht regelbarer Aufbau angestrebt.

Auch bei dem Dampferzeuger nach der Erfindung wird ein Teil des im Überhitzer überhitzten Dampfes durch das zu verdampfende Kondensat geleitet. Erfindungsgemäss ist mindestens ein Teil der überhitzten Dampf führenden und gegebenenfalls mit Abzweigen versehenen Rohre in der Abführung des erzeugten Frischdampfes angeordnet. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Dampferzeugers nach der Erfindung zweigen von einem zentral den Behälter durchdringenden Rohr mehrere über Regelorgane angeschlossene Abzweigrohre ab. Der Behälter hat z. B. zylindrische Form und wird an seinen Enden durch wenigstens annähernd halbkugelförmige Kappen abgeschlossen. Für die Druckfestigkeit besonders geeignet ist eine Form, bei der der zylindrische Teil praktisch verschwindet, so dass der Behälter im wesentlichen eine Kugel darstellt.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Teil der Abzweigrohre vom oberen freien Raum bis in die Nähe des Behälterbodens geführt, wo die Austrittsöffnungen der Abzweigrohre einen annähernd koaxialen Ring um das Dampfzuführungsrohr bilden. Sehr günstig ist es, die Abzweigrohre gruppenweise, vorzugsweise oberhalb des Wasserspiegels, wieder in Leitrohren zusammenzufassen, welche den überhitzten Dampf zu einem Dampfaustrittsring in der Nähe des Behälterboden führen.

Um eine gleichmässige Verteilung des Speisewassers bzw. dessen gleichmässige Zuführung an der Dampfaustrittsstelle sicherzustellen, sind im Dampferzeuger annähernd parallel zum Behälterboden zwei Leitschirme vorgesehen, die das Speisewasser zunächst über den Umfang verteilen und dann in einer kreisförmigen Öffnung im Bereich des Dampfaustrittsringes dem eigentlichen Dampferzeugerraum zuleiten.

Das den überhitzten Dampf führende Rohr durchdringt den aufrechtstehenden Behälter axial und das Kondensat füllt nur einen Teil des Behälters, wobei der Füllgrad des Behälters eingeregelt werden kann.

Die Abzweigrohre werden vorzugsweise spiralförmig, hauptsächlich oberhalb des zu verdampfenden Kondensats angeordnet. Ein wesentlicher, mit der Erfindung erzielbarer Vorteil besteht darin, dass der aus dem erwärmten Kondensat entstandene Sattdampf nachgetrocknet bzw. leicht überhitzt wird und dadurch die Bauelemente eines Überhitzers, insbesondere die Brennelemente eines Kernreaktors, nicht benetzt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

In der Fig. 1 ist ein nahezu zylindrischer, aufrechtstehender Behälter 1 dargestellt, der von einem den überhitzten Dampf führenden Zentralrohr 2 axial durchsetzt wird. Das Kondensat 3 füllt den Behälter bis zum Spiegel 4, wobei die Höhe dieses Flüssigkeitsspiegels durch die nicht näher dargestellten Regelorgane einstellbar ist. Oberhalb des Spiegels zweigen von dem Zentralrohr 2 vorzugsweise spiralförmig

ausgebildete Abzweigrohre 5 ab. Dabei ist es sehr zweckmässig, die durch die Abzweigrohre fliessende Heissdampfmenge über bekannte Regelorgane einzustellen. Günstig ist es, die Abzweigrohre so zu führen, dass der Heissdampf aus ihnen möglichst gleichförmig verteilt in das Kondensat eingeführt wird.

Im allgemeinen wird das Kondensat auf Siedetemperatur vorgewärmt sein, so dass beim Vermischen des überhitzten Dampfes aus den Abzweigrohren mit dem auf Siedetemperatur vorgewärmten Kondensat Satt- dampf entsteht. Die Vorwärmung kann mindestens zum Teil durch das Tentralrohr erfolgen.

Der aus dem Kondensat austretende Sattdampf wird an dem im oberen freien Teil des Behälters liegenden Abzweigrohren getrocknet und unter Umständen sogar geringfügig überhitzt. Der Grad der Trocknung bzw. Überhitzung kann durch zweckentsprechende Regelung des Kondensatsspiegels eingeregelt werden.

Fig. 2 zeigt einen Dampferzeuger gemäss der Erfindung, dessen kugelförmiger Behälter 6 nahezu vollständig von dem den überhitzten Dampf führenden Zentralrohr 7 axial durchsetzt ist. Das Kondensat 8 füllt den Behälter 6 bis zum Spiegel 9. Oberhalb des Spiegels 9 zweigen von dem Zentralrohr 7 die Abzweigrohre 10 ab. Dabei sind in der Fig. 2 zwei mögliche Ausführungsformen dieser Abzweigrohre angedeutet. Oberhalb des Wasserspiegels werden die Abzweigrohre 10 gruppenweise in Leitrohren zusammengefasst. Diese führen den überhitzten Dampf zu einem Austrittsring 12 in der Nähe des Behälterbodens.

Im Behälter 6 sind ferner zwei annähernd halbkugelförmige Leitschirme 13, 14 vorgesehen, welche das durch die Öffnung 15 eintretende Speisewasser zunächst über den Umfang des Behälters verteilen und dann über eine kreisringförmige Fläche im Bereich des Dampfaustrittsringes 12 dem eigentlichen Dampferzeugerraum 16 zuführen. Der innere Leitschirm 14 unterteilt auch den oberen freien Dampfraum, so dass der im Raum 16 erzeugte Dampf nur am Kegelstumpfende 17 des Leitschirmes 14 austreten kann, hier zur Nachtrocknung an den Abzweigrohren vorbeigeleitet und zum Austritt 17 hingeführt wird.

Der Austritt 17 aus dem Dampferzeugungsraum 16 wird zweckmässig als mechanischer Abscheider ausgebildet, so dass die gröberen Tropfen aus dem Dampf bereits hier entfernt und über die Aussenfläche des Leitschirmes 14 wieder in das Kondensat zurückgeführt werden.

Am Behälterboden ist noch ein Anschlussstutzen 18 vorgesehen, über den ein Servo-Kreislauf für das Kondensat betrieben werden kann. Soll z. B. nach Abschaltung des Reaktors die Nachwärme aus dem Reaktor abgeführt werden, so wird über diesen Servo-Kreislauf dem Kondensat durch Umwälzung über einen Kühler laufend Wärme entzogen.

Die Ausführungsmöglichkeiten des Dampferzeugers nach der Erfindung sind nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Unter Umständen kann es zweckmässig sein, die Abzweigrohre des Behälters aus dem Zentralrohr austreten zu lassen, so dass sie noch in einen Teil des Sattdampfaustrittsrohres mit hineinragen. Ebenso kann man anstatt spiralförmiger auch eine andere, beispielsweise mäanderförmige Führung der Abzweigrohre in der oberen Hälfte des Behälters vorsehen. Allgemein wird es von Vorteil sein, alle Regelvorgänge selbsttätig gesteuert auszugestalten. Der Dampferzeuger nach der Erfindung eignet sich besonders gut für Dampfkreisläufe in Kernreaktoren. Er kann jedoch gegebenenfalls unter zweckentsprechender Anpassung auch in beliebigen anderen Dampfkreisläufen eingesetzt werden.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Dampferzeuger zur Erzeugung von Sattdampf bzw. leicht überhitztem Dampf aus Kondensat, wobei der dabei entstandene Dampf einem Überhitzer, vorzugsweise einem Kernreaktor als Überhitzer, zugeführt wird, bestehend aus einem Behälter mit einer Zu- und Ableitung für das Kondensat, einer Abführung für den erzeugten Dampf, und Zuleitungsrohren, durch die ein Teil des im Überhitzer überhitzten Dampfes offen in das zu verdampfende Kondensat geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der überhitzten Dampf führenden und gegebenenfalls mit Abzweigen versehenen Rohre (2, 5 bzw. 7, 10, 11) in der Abführung des erzeugten Frischdampfes angeordnet ist.

Claims

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) im wesentlichen aus einem zylindrischen Mittelteil besteht, der an seinen Enden durch zwei annähernd halbkugelförmige Kappen abgeschlossen ist. EMI2.1

4. Dampferzeuger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Mittelteil so gering bemessen ist, dass der Behälter im wesentlichen eine Kugelform aufweist.

5. Dampferzeuger nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) nur zum Teil mit Kondensat anfüllbar ist, während in dem anderen freien Teil der wesentlichste Abschnitt der Abzweigrohre (5) sich befindet. EMI2.2 Windungen, z. B. spiral- oder mäanderförmig, mindestens im freien Teil des Behälters (6) angeordnet sind.

7. Dampferzeuger nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigrohre (10) über Absperrorgane, wie z. B. Schieber, an dem Zentralrohr (7) angeschlossen sind.

8. Dampferzeuger nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung im Zufluss (15) des Kondensats, mit der die Höhe des Spiegels (9) und damit der Grad der Überhitzung des Sattdampfes vorzugsweise selbsttätig einregelbar ist. <Desc/Clms Page number 3>

9. Dampferzeuger nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Abzweigrohre (10) vom oberen freien Raum bis in die Nähe des Behälterbodens geführt ist, wo die Austrittsöffnungen der Abzweigrohre einen annähernd koaxialen Ring um das Zentralrohr (7) bilden.

10. Dampferzeuger nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigrohre (10) gruppenweise, vorzugsweise oberhalb des Wasserspiegels (9) in zusammenfassende Leitrohre (11) übergehen, welche den überhitzten Dampf zu einem Dampfaustrittsring (12) in der Nähe des Behälterbodens führen.

11. Dampferzeuger nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch zwei annähernd parallel zum Behälterboden verlaufende, dessen Form mindestens ungefähr angepasste Leitschirme (13, 14), die das koaxial zum Zentralrohr (7) am Behälterboden eingeführte Speisewasser zunächst über den Umfang des Dampferzeugers verteilen und dann im Bereich des Dampfaustrittringes (12) über eine kreisringförmige Fläche dem eigentlichen Dampferzeugungsraum (16) zuzuführen.