DE1030359B - Zwischen Kraftmaschine und Zwischenerhitzer einer Waermekraftanlage angeordnete Verbindungsleitung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine zwischen Kraftmaschine und Zwiscihenerhitzer einer Wärmekraftanlage angeordnete Verbindungsleitung, in der mindestens ein erhitztes Arbeitsmittel vom Zwischenerhitzer zur Kraftmaschine führendes Röhr und mindestens ein zu erhitzendes- Arbeitsmittel von der Kraftmaschine zum Zwi'schenerhitzer führendes Rohr vorhanden ist.

Bei Arbeitsmittekemperaturen von über 550° C wird es schwierig, die Beanspruchung der Arbeitsmittel führenden Anlageteile in zulässigen Grenzen zu halten. Um diese Schwierigkeiten zu meistern, ist schon vorgeschlagen worden, die gleichzeitig unter hohem Druck und höhen Temperaturen stehenden Teile aus austenitischem Werkstoff herzustellen.. Auch ist eine Hochdruck-Heiß dampf-Turbine bekannt, bei der ein hohen Temperaturen und hohem Druck ausgesetztes Rohr eine Ummantelung aufweist, wobei durch den Zwischenraum zwischen beiden Kühldampf zur Kühlung des Rohres durchgeleitet wird.

Es war also bisher nötig, die erwähnten hohen Temperaturen und hohem Druck ausgesetzten Teile aus dem teuren austeni.ti sehen Stahl herzustellen, der erst noch den Nachteil erhöhter Wärmeausdehnung hat, oder man mußte diesen Teil zusätzlich mit einer Ummantelung und Kühlmittelzuführung versehen. Diese Nachteile treten auch bei einem erhitztes Arbeitsmittel vom Zwiscihenerhitzer zur Kraftmaschine führenden Rohr einer Wärmekraftanlage mit Zwischenerhitzung des Arbeitsmittels auf und stellen die Wirtschaftlichkeit einer Zwischenerhitzung auf hohe Temperatur überhaupt in Frage.

Auf dem Gebiet der Zwischenerhitzung sind Wärmeaustauscher mit ineinanderliegenden Rohren bekannt, wobei mittels überhitzten Hochdruckdampfes, der durch das inneniliegende Rohr geschickt wird, Zwisichendampf, der durch den Zwischenraum zwischen innerem und äußerem Rohr strömt, überhitzt wird. Bei diesen Wärmeaustauschern sind das innere wie das äußere Rohr sowohl einer Wärme- als auch einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt.

Auch ist ein in den Feuerraum eines Dampfkessels eingebauter Wärmeaustauscher bekannt, der zwei ineinander angeordnete Rohre aufweist. Dabei strömt im inneren Rohr der Zwischendampf, im Zwischenraum zwischen dem inneren und äußeren Rohr der Hochdruckdampf, und außerhalb des äußeren Rohres befinden sich die Feuergase des Kessels. Auch hier stehen beide Rohre des Wärmeaustauschers sowohl unter hohem Druck als auch unter hoher Temperatur. Durch die Erfindung wird bezweckt, bei einer zwischen Kraftmaschine und Zwiscihenerhitzer einer Wärmekraftanlage angeordneten Verbindungsleitung die für diese dargelegten Nachteile zu vermeiden. Bei einer Verbindungsleitung der eingangs geschilderten

Zwischen Kraftmaschine

und Zwischenerhitzer einer

Wärmekraftanlage angeordnete

Verbindungsleitung

Anmelder:

Escher Wyss G.m.b.H.,
Ravensburg (Württ.)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 20. September 1956

Friedrich Flatt, Zürich (Schweiz),
ist als 'Erfinder genannt worden

Art wird zu diesem Zweck mindestens ein erhitztes Arbeitsmittel vom Zwischenerhitzer zur Kraftmaschine führendes Rohr von einem zu erhitzendes Arbeitsmittel, von der Kraftmaschine zum Zwisohenerhitzer führenden Rohr unter Freilassung eines Zwischen;-raumes umschlossen, wobei im inneren Rohr das erhitzte Arbeitsmittel und im genannten Zwischenraum das zu erhitzende Arbeitsmittel strömt.
_: In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellung veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 eine söhematische Darstellung einer. Dampfturbinenanlage mit Zwischenüberhitzung, wobei- die - Arbeitsmittelleitungen im Schnitt dargestellt sind,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Rohrleitung zwischen Turbine und Zwischenerhitzer nach der Linie H-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine enrtsprechende Rohrleitung einer anderen Turbinenanlage, bei der diese Rohrleitung aus zwei parallel geschalteten Teilen besteht,

Fig. 4 bis 7 Querschnitte durch entsprechende Rohr7 leitungen weiterer Ausfuhrungsformen.
-,: Die in Fig. 1 dargestellte Dampfturbinenanlage weist einen Dampfkessel 1 mit Frischdampfüberhitzer 2 und Zwischenüberhitzer 3, eine aus Hochdruckteil 4 und Niederdruckteil 5 bestehende Turbine 6, einen von dieser angetriebenen Generator 7 sowie einen Kondensator 8 auf. Vom KeSS¹Cl 1 zum

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Frischdampf überhitzer .2 führt eine. Leitung 9 und von dort eine Leitung 10 zum -Hochdruekteil 4, Zwischen der Turbine 6 und dem Zwisdhenüberhitzer 3 befindet sidh eine Rohrleitung 11. Diese besteht aus einem äußeren Rohr 12 und inneren Rohren 13 und weist an ihren Enden Köpfe 14 und 15 auf. Vom Niederdrückten 5 führt, eine Leitung 16 zum Kondensator 8, und von diesem führt eine Kondensatleitung 17 über eine Pumpe 18 zum Kessel'1. In den übrigen Figuren ist mit 19 ein Rohr bezeichnet, das innerhalb des Rohres 13 angeordnet und mit Bohrungen 20 versehen ist. Mit 21 ist ein zu erhitzendes Arbeitsmittel führendes Rohr und mit 13' sind mehrere erhitztes Arbeitsmittel führende Rohre bezeichnet.

Bei der Rohrleitung 11 ist dabei das erhitztes Arbeitsmittel vom Zwisdhenerhitzer 3 zur Kraftmaschine 6 führende Rohr 13 von dem zu erhitzendes Arbeitsmittel von der Kraftmaschine 6 zum Zwischenerhitzer 3 führenden Rohr 12 unter Freilassung eines mindest auf einem Teil seiner Länge in Achsrichtung verschiebbar auszubilden. Ebenso ist es vorteilhaft, das Rohr 13 aus mehreren gegeneinander in Achsrichtung verschiebbaren Einzelrohren herzustellen. Die Einzelrohre müssen dabei nicht unbedingt gasdicht gegeneinander abgedichtet sein, da der Unterschied zwischen dem Druck außerhalb und innerhalb des Rohres 13 nicht groß ist und es sich auf beddten Seiten um das gleiche Arbeitsmittel handelt. Durch

ίο die Aufteilung in Einzelrohre ist es möglich, bei den Köpfen 14 und 15 der Rohrleitung 11 die dort befindlichen Rohrteile 13 mit dem Rohr 12 fest zu verbinden. Diese Verbindung kann dabei so ausgebildet sein, daß ein Wärmeübergang vom Rohrteil 13 auf das Rohr 12 ersdhwert wird.

Will man die Temperaturen im Erhitzer möglichst niedrig halten, so m>uß man den Wärmeübergang vom erhitzten auf das zu erhitzende Arbeitsmittel längs der Rohrleitung 11 behindern. Es ist dann zweck-

Zwischenraumes umschlossen. Im inneren Rohr 13 ao mäßig, das Rohr 13 mit Einrichtungen zu versehen,

die einen Wärmeübergang vom erhitzten zum zu erhitzenden Arbeitsmittel erschweren.

Insbesondere !kann innerhalb des erhitztes Arbeitsmittel führenden Rohres 13 mindestens ein zu diesem koaxial liegendes Rohr 19 angeordnet werden, wobei der zwischen diesen beiden Rohren befindliche Hohlraum von praktisch stagnierendem Arbeitsmittel ausgefüllt ist (Fig. 7).

Vorzugsweise wird dabei der zwischen diesen bei

strömt also erhitztes Arbeitsmittel und im genannten Zwischenraum zwischen den Rohren 13 und 12 das zu erhitzende Arbeitsmittel.

Das Rohr 13, welches das unter hoher Temperatur und hohem Druck stehende Arbeitsmittel führt, hat auf diese Weise praktisch nur. die hohe Wärmebeanspruchung aufzunehmen, während für die Druckbeanspruchung nur die Differenz zwischen den Drükken in den Rohren 12 und 13 zur Auswirkung kommt.

(Diese Differenz kann z. B. entsprechend den Rohr- 30 den Rohren 13 und 19 befindliche Hohlraum mit dem und Erhiitzerwiderständen etwa 10% des Druckes im innerhalb des inneren Rohres 19 befindlichen, erhitztes Rohr 12 betragen und belastet das Rohr 13 von außen.) Arbeitsmittel führenden Raum beispielsweise durch Das· Rohr 12, welches unter hohem Druck, aber Bohrungen 20 verbunden·. Auf diese Weise wird das unter niederer Temperatur stehende, zu erhitzende unmittelbar mit dem strömenden, erhitzten Arbeits-Arbei.tsmittel führt, hat die volle Druckbeansprudhung 35 mittel in Berührung kommende, also dien höchsten aufzunehmen, während die Temperaturbeanspruchung Temperaturen ausgesetzte innerste Rohr 19 keinerlei

Druckbeanspruchungen, ausgesetzt und kann dementsprechend dünnwandig ausgeführt werden.

Das beschriebene Beispiel stellt eine Röhrleitung in einer Dampfturbinenanlage in verschiedenen Ausführungsformen dar. Eine entsprechend ausgebildete Rohrleitung kann aber auch ζ. B. in einer Gasturbinenanlage verwendet werden.

kaum ins: Gewicht fällt.

Die Beanspruchungen sind also so aufgeteilt, daß das eine Rohr praktisch nur wärmebelastet, das andere Röhr hauptsächlich nur mechanisch belastet ist.

Für das erhitzte Arbeitsmittel vom Zwischenerhitzer zur Kraftmaschine führende Rohr, das bei dien bekannten Anlagen beide der genannten Beanspruchungen aufzunehmen hatte, bedeutet dies eine wesentliche Entlastung. Das Rohr 13 kann aus ferritisdhem Stahl und zudem noch dünner als bisher ausgeführt werden.

Der einzige gegenüber dem bei den bekannten. Anlagen zusätzliche Aufwand zur Erreichung dieses Zieles ist das Ineinatnderanordnen der ohnehin· nötigen beiden Rohre 12 und 13.

Bei -der Ausfüfarungsform nach Fig. 1 und 2 und bei den Ausführungsformen nach Fig. 3, 4 und 7 ist das erhitztes Arbeitsmittel führende Röhr 13 koaxial zu dem zu erhitzendes Arbeitsmittel führenden Rohr 12 angeordnet. Bei der Rohrleitung nach Fig. 4 wird der größere Teil des zu erhitzenden, Arbeitsmittels in einem Rohr 21 geführt, während nur der kleinere Teil davon durch den Zwischenraum zwischen den Rohren 12 .und 13 geleitet wird. In bestimmten Fällen kann es auch von Vorteil sein, mehrere, z.B. drei oder sieben, erhitztes Arbeitsmittel führende Rohre 13' innerhalb eines zu erhitzendes Arbeitsmittel führenden Rohres 12 anzuordnen (Fig. 5 und 6).

Wegen) der verschiedenen Temperaturen und der dadurch- bedingten verschiedenen Wärmeausdehnungen, ist es zweckmäßig, das erhitztes Arbeitsmittel führende Rohr 13 gegenüber dem dieses umgebenden, zu 'erhitzendes Arbeitsmittel führenden Rohr 12 zu-

Claims (8)

PatentAnsprüche:

1. Zwischen Kraftmaschine und Zwischmerhitzer einer Wärmekraftanlage angeordnete Verbindungslieitung, in der mindestens ein erhitztes Arbeitsmittel vom Zwischenerhitzer zur Kraftmaschine führendes Rohr und mindestens ein zu erhitzendes Arbeitsmittel von der Kraftmaschine zum Zwischienerhitzer führendes Rohr vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein erhitztes Arbeitsmittel vom Zwischenerhatzer (3) zur Kraftmaschine (6) führendes Rohr (13) von einem zu erhitzendes Arbeitsmittel von der Kraftmaschine (6) zum Zwisdhenierhitzer (3) führenden Rohr unter Freilassung eines Zwi-scheiiraumes umschlossen ist, wobei im inneren Rohr (13) das erhitzte Arbeitsmittel »und im Zwischenraum das zu 'erhitzende Arbeitsmittel strömt.

2. Verbindungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erhitztes Arbeitsmittel führende Rohr (13) koaxial zu dem zu erhitzendes Arbeitsmittel führenden Rohr (12) angeordnet ist.

3. Verbin'dungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere erhitztes Arbeitsmittel führende Rohre (13') innerhalb des zu

erhitzendes Arbeitsmittel führenden Rohres (12) angeordnet sind.

4. Verbindüngsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erhitztes Arbeitsmittel führende Rohr (13) gegenüber dem dieses umgebenden, zu erhitzendes Arbeitsmittel führenden Rohr (12) zumindest auf einem Teil seiner Länge in Achsrichtung verschiebbar ist.

5. Verbindungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erhitztes Arbeitsmittel führende Rohr (13) jeweils aus mehreren gegeneinander in Achsrichtung verschiebbaren Einzelrohren besteht.

6. Verbindüngsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erhitztes Arbeitsmittel führende Rohr (13) mit Einrichtungen ver- selhm ist, die den Wärmeübergang vom erhitzten zum zu erhitzenden Arbeitsmittel erschweren.

7. Verbindüngsleitung nach Anspruch 6, dadurch· gekennzeichnet, daß innerhalb des erhitztes Arbeitsmittel führenden Rohres (13) mindestens ein zu diesem koaxial angeordnetes Rohr (19) vorhanden ist, wobei der zwischen diesen beiden Rohren (13, 19) befindliche Hohlraum von praktischstagnierendem Arbeitsmittel ausgefüllt ist.

8. Verbindungsleitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen diesen beiden Rohren· (13, 19) befindliche Hohlraum mit dem innerhalb des inneren Rohres (19) befindlichen, erhitztes Arbeitsmittel führenden Raum verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 170 530, 582 849;
deutsche Auslegeschrift S 37776 Ia/13 d (bekanntgemacht am 19. Juli 1956).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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