DE1122082B

DE1122082B - Zwangdurchlaufdampferzeuger

Info

Publication number: DE1122082B
Application number: DEV13544A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Otto Engler
Original assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Current assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Priority date: 1957-12-13
Filing date: 1957-12-13
Publication date: 1962-01-18

Description

Zwangdurchlaufdampferzeuger Die Erfindung betrifft einen Zwangdurchlaufdampferzeuger, welcher mit radioaktivem Gas eines Hochtemperaturreaktors beheizt ist.
Bisher sind zwei verschiedene Zwangdurchlaufkesselsysteme mit konventionellen Feuerungen bekannt: Das eine System (Benson) erreicht eine stabile Strömungsverteilung durch Einschaltung einer Vielzahl von Mischsammlern im Verdampfungsteil. Zwischen diesen einzelnen Mischstellen wird nur eine geringe Enthalpieerhöhung des verdampfenden Wassers vorgenommen, so daß die Enthalpie in parallelen Rohren nicht wesentlich voneinander abweichen kann.
Dieses genannte Prinzip erfordert in der Verdampferheizfläche viele Mischstellen, aus Sammlern, Verteilern und Nippelschweißungen bestehend, welche Konstruktion und Bau erheblich verteuern. Andererseits wird die Rohrführung nicht nur durch die Notwendigkeit behindert, Sammler und Verteiler unterzubringen, sondern der Druckabfall zwischen zwei Mischstellen ist auch so gering, daß der Strömung entgegen aufsteigende Dampfblasen die Stabilität der Wasser-Dampf-Verteilung in den parallelen Rohren ernsthaft gefährden. Bei den bisher bekannten Systemen müssen daher beheizte Rohre mit steigender Strömung verlegt werden. Dies bedingt oft Fallrohre mit baulichem Mehraufwand.
Der Vorteil dieses Systems liegt aber darin, daß sich der Sattdampfpunkt im Kessel bei Laständerungen verschieben kann, so daß man bei verschiedener, wenn auch konstanter Last des Kessels und bei beliebigem Druck eine konstante Heißdampftemperatur ohne Einspritzregelung fahren kann, weil sich die wirksame überhitzerheizfläche durch das Wandern des Sattdampfpunktes ändert.
Das zweite bekannte Zwangdurchlaufsystenm (Sulzer) ermöglicht eine freie Rohrführung im Verdampferteil auch mit beheizten, das Wasser-Dampf-Gemisch abwärts führenden Rohren, wobei jedoch der Sattdampfpunkt festgehalten wird. Ein solcher Dampferzeuger verzichtet auf die Vorteile des gleitenden Sattdampfpunktes und damit auf die Möglichkeit, die Heißdampftemperatur nur mit der Heizleistung zu regeln. Bei diesem Dampferzeuger mit festem Sattdampfpunkt und Abschlämmflasche wird die stabile Strömungsverteilung in parallelen Rohren des Verdampferteils nicht durch eine Vielzahl von Zwischensammlern, sondern durch Drosselung der einzelnen Rohre erreicht.
Da aber der Sattdampfpunkt aller parallelen Rohre in der Abschlämmflasche festliegen muß und eine Vorherbestimmung der Wärmeaufnahme einzelner Rohre erfahrungsgemäß nicht mit genügender Genauigkeit möglich ist, müssen diese Drosselstellen nachstellbar sein, so daß bei dieser Bauart in jedem Rohr ein Ventil angeordnet werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mit radioaktivem Gas aus einem Hochtemperaturreaktor beheizten Zwangdurchlaufkessel zu schaffen, der keinen Mischsammler und keine Nippelschweißungen im Gasraum besitzt, aber doch ein Wandern des Sattdampfpunktes zuläßt. Bei außerhalb des Gasraumes liegenden Sammlern ergibt sich eine Vielzahl von Ein- und Austritten und somit Durchdringungen des Gasbehälters, die eine Gefährdung der Dichtigkeit des Behälters bilden. Es ist also anzustreben, mit möglichst wenig Sammlern und Mischstellen im Dampferzeuger auszukommen.
Nach der Erfindung wird deshalb ein Zwangdurchlaufdampferzeuger vorgeschlagen, bei dem der Sattdampfpunkt in bekannter Weise bei wechselnder Last wandert, die Stabilität der Strömung in an sich bekannter Weise durch unveränderliche Drosseln bewirkt wird, wobei die erste Mischstelle, an der die Arbeitsmitteltemperaturen verschiedener paralleler Rohrstränge ausgeglichen werden, in einem Bereich liegt, in dem das Arbeitsmittel bereits überhitzt ist. Die Erfindung unterscheidet sich also von den bisher bekannten Zwangdurchlaufkesselsystemen dadurch, daß keine Mischstellen, Sammler oder sonstigen Verteiler im Verdampfungsteil oder zwischen Verdampfer und überhitzer vorhanden sind, sondern die erste Mischung erst im überhitzer erfolgt. Vor dieser Mischstelle könnten die einzelnen parallelen Rohre bei ungleichmäßiger Beheizung unterschiedliche Temperaturen annehmen. Um mit Sicherheit eine unzulässige Erwärmung der Rohrwand zu vermeiden, wird der Vorüberhitzer gemäß der Erfindung in einem Bereich entsprechend niedriger Heiztemperatur angeordnet.
Eine etwas ungleichmäßige, aber stabile Strömungsverteilung in den parallelen Rohren des Verdampferteils ist dann nicht sonderlich gefährlich, sondern wird nur bewirken, daß der Sattdampfpunkt nicht bei allen Rohren auf gleicher Höhe liegt. Es ist deshalb nicht nötig, die einzelnen parallel geschalteten Rohre beim Anfahren des Kessels genau gegeneinander zu vertrimmen. Es brauchen daher keine nachstellbare Drosseln wie in anderen Kesselbauarten verwendet zu werden, sondern es können feste Drosseln, wie Blenden oder feste Drosselstrecken, Verwendung finden.
Der vorgeschlagene Zwangdurchlaufdampferzeuger besitzt die Vorteile der bekannten Bauarten mit konventioneller Feuerung, ohne ihre Nachteile zu übernehmen. Der Sattdampfpunkt wandert bei veränderlicher Last, wodurch der Kessel eine konstante überhitzungstemperatur, unabhängig von der Last oder vom Druck, erhält; dabei ist eine freie Rohrführung im Verdampferteil auch mit abwärts führenden Dampf-Wasserrohren möglich, weil die Stabilität der Strömung durch Drosselung erreicht wird, wobei aber aufwendige verstellbare Drosselorgane nicht nötig sind. Die Konstruktion vermeidet weiterhin eine Vielzahl von Zwischensammlern und Fallrohren im Verdampferteil, wodurch Baukosten eingespart werden.
In der Zeichnung stellt 1 den Dampferzeuger gemäß der Erfindung dar. Er wird von Heizgasen durchströmt, die sich im Reaktor 2 erwärmt haben und im geschlossenen Kreislauf geführt werden.
Das abgekühlte Gas 3 verläßt bei 4 den Dampferzeuger und wird durch das Gebläse 5 dem Reaktor 2 erneut zugeführt. Der Zwangdurchlaufdampferzeuger besteht im ersten Teil aus dem Vorwärmer 6, dem Verdampfer 7 und dem Vorüberhitzer B. Der Vorüberhitzer liegt im Gebiet einer Gastemperatur, in der eine überhitzung des Rohrmaterials sicher vermieden wird. In dem daran angeschlossenen Mischsammler 9, der außerhalb des radioaktiv verseuchten Raumes liegt, werden die Dampfströme der einzelnen Rohrstränge gemischt und eventuelle Temperaturunterschiede ausgeglichen. Der Dampf durchströmt im zweiten Teil des Kessels den Nachüberhitzer 10, der durch Gas höchster Temperatur beheizt wird, wie aus den Abb. 1 und 2 hervorgeht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Mit radioaktivem Gas eines Hochtemperaturreaktors beheizter Zwangdurchlaufdampferzeuger, dessen Heizflächen aus mehreren arbeitsmittelseitig parallel geschalteten Rohren bestehen, mit bei wechselnder Last im übergangsteil wanderndem Sattdampfpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilität der Arbeitsmittelströmung in an sich bekannter Weise durch während der Dampferzeugung nicht verstellbare Drosseln bewirkt wird, die erste Mischstelle (9), an der die Arbeitsmitteltemperaturen der verschiedenen parallel geschalteten Rohre ausgeglichen werden, arbeitsmittelseitig hinter dem Vorüberhitzer liegt und der Vorüberhitzer in an sich bekannter Weise im Strömungssinn des Heizgases hinter der Verdampferheizfläche angeordnet ist.
2. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselung in an sich bekannter Weise in einer Drosselstrecke in einem Gebiet erfolgt, in welchem noch keine Verdampfung stattfindet, und daß die Drosselstrecke aus Rohren geringeren Durchmessers als das übrige System besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 942 631, 856152, 767 278, 766 269, 736 611, 736 602, 675 761, 654 640; deutsche Auslegeschrift D 11743 I a / 13 d (bekanntgemacht am 17. 11. 1955); USA.-Patentschrift Nr. 2 170 345; M ü n z i n ge r, Friedrich, »Atomkraft«, Berlin 1955.