Abhitze-Dampferzeuger, insbesondere zur Abführung der Wärme aus dem
Primärkreislauf eines Kernreaktors Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf kleine,
gegebenenfalls mobile Kernkraftanlagen für die Erzeugung von elektrischem Strom
durch einen Dampfturbogenerator. Der geschlossene Primärkreislauf des Reaktorkühlwassers
und der Sekundärkreislauf für den Antrieb der Dampfturbine stehen hierbei aus Sicherheitsgründen
nur mittelbar über einen Abhitze-Dampferzeuger miteinander in Verbindung. Dieser
- bei einem Druckwasserreaktor - von den Druckwasser-Heizrohren durchzogene Abhitze-Dampferzeuger
ist der Verdampfer im Sekundärkreis.Waste heat steam generator, especially for removing heat from the
Primary circuit of a nuclear reactor The invention relates in particular to small,
if necessary mobile nuclear power plants for the generation of electricity
by a steam turbine generator. The closed primary circuit of the reactor cooling water
and the secondary circuit for driving the steam turbine are here for safety reasons
only indirectly connected to each other via a waste heat steam generator. This
- in the case of a pressurized water reactor - the pressurized water heating pipes run through the waste heat steam generator
is the evaporator in the secondary circuit.
Es ist bereits ein stehender zylindrischer Abhitze-Dampferzeuger für
Kernkraftanlagen bekannt mit stehend angeordneten, einseitig geschlossenen Heizrohren,
denen das Heizmittel durch das Rohrinnere zugeführt wird, zur Erhitzung, Verdampfung
und Überhitzung des Arbeitsmittels im Sekundärkreislauf. Dieser Dampferzeuger weist
aber nicht die bei gleichem Materialaufwand eine erheblich größere Heizfläche bietenden
Haarnadelrohre auf und besitzt vor allem keinen Zwischenüberhitzer, so daß man ihm
nicht die erfindungsgemäße, besonders vorteilhafte Gestaltung und Anordnung des
Zwischenüberhitzers entnehmen kann.It is already a standing cylindrical waste heat steam generator for
Nuclear power plants known with vertically arranged heating pipes closed on one side,
to which the heating medium is fed through the inside of the pipe for heating, evaporation
and overheating of the working fluid in the secondary circuit. This steam generator has
but not the one that offers a considerably larger heating surface with the same amount of material
Hairpin pipes on and, above all, has no reheater, so you can use it
not the inventive, particularly advantageous design and arrangement of the
Reheater can be taken.
Andere bekannte stehende zylindrische Abhitze-Dampferzeuger weisen
zwar haarnadelförmig gebogene, stehend angeordnete Heizrohre auf, besitzen aber
weder einen überhitzer noch einen Zwischenüberhitzer im selben Druckbehälter.Other known standing cylindrical waste heat steam generator have
heating pipes that are bent in the shape of a hairpin and arranged in an upright position, but they have
neither a superheater nor a reheater in the same pressure vessel.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Abhitze-Dampferzeuger
mit einem im selben Druckbehälter angeordneten überhitzer und Zwischenüberhitzer
bei guter Raumausnutzung im Druckbehälter und besonders kleinem technischen Aufwand
zu schaffen. Demgemäß ist in der Mitte des Naßdampfraumes ein Haarnadelrohr-Zwischenüberhitzer
vorgesehen und wird der von Haarnadelrohren beheizte Erstüberhitzer ringförmig und
konzentrisch dazu angeordnet.The invention is now based on the object of such a waste heat steam generator
with a superheater and reheater arranged in the same pressure vessel
with good use of space in the pressure vessel and particularly little technical effort
to accomplish. Accordingly, there is a hairpin tube reheater in the middle of the wet steam space
provided and the first superheater heated by hairpin tubes is ring-shaped and
arranged concentrically to it.
Nach der Erfindung wird eine weitere Verbesserung der Wärmeausnutzung
dadurch erzielt, daß der Dampf nach Arbeitsleistung im Hochdruckteil der Turbine
dem Abhitze-Dampferzeuger erneut zugeleitet und in einem zentral im Druckbehälter
angeordneten Haarnadelrohr-Zwischenüberhitzer durch den Naßdampf und das siedende
Wasser des Sekundärkreises überhitzt wird. Die indirekte Wärmeübertragung vom Heizmittel
zum Zwischendampf und die zentrale Anordnung ergeben hierbei eine besonders günstige
Raumausnutzung und einen sehr kleinen baulichen Aufwand. In der Zeichnung ist der
Dampferzeuger nach der Erfindung schematisch dargestellt.According to the invention, there is a further improvement in the utilization of heat
achieved in that the steam after work in the high pressure part of the turbine
fed back to the waste heat steam generator and in a central location in the pressure vessel
arranged hairpin tube reheater through the wet steam and the boiling
Secondary circuit water is overheated. The indirect heat transfer from the heating medium
to the intermediate steam and the central arrangement result in a particularly favorable one
Use of space and a very small structural effort. In the drawing is the
Steam generator according to the invention shown schematically.
Der Verdampfer 1, der überhitzer 2 und der Zwischenüberhitzer
3 sind in einem lotrecht stehenden Druckbehälter zusammengefaßt. Den Ringkammern
4
fließt das Druckwasser aus dem Reaktor zu und durchströmt die haarnadelartigen
Heizrohre 5. Aus den Sammelringkammern 6 wird dann das Primärwasser nach
Wärmeabgabe durch die Heizrohre 5 über eine nicht gezeichnete Druckwasserumwälzpumpe
dem Reaktor wieder zugeführt. Der vom Wasser im oberen Domteil des Druckbehälters
nicht berührte Teil der Heizrohre 5 dient der Überhitzung des im Verdampfer
erzeugten Dampfes, der durch den Dampfaustritt 7 dem Hochdruckteil der Turbine
zugeleitet wird.The evaporator 1, the superheater 2 and the reheater 3 are combined in a vertical pressure vessel. The pressurized water from the reactor flows to the annular chambers 4 and flows through the hairpin-like heating tubes 5. From the collecting ring chambers 6, the primary water is then returned to the reactor after heat is given off through the heating tubes 5 via a pressurized water circulation pump (not shown). The part of the heating pipes 5 not touched by the water in the upper dome part of the pressure vessel is used to superheat the steam generated in the evaporator, which is fed through the steam outlet 7 to the high-pressure part of the turbine.
Um trotz des niedrigen Wärmegefälles zwischen Primärwasser und Kesseldampf
die vorgesehene Überhitzung des Dampfes zu erreichen, sind im Primär-Überhitzerteil
eine Anzahl übereinanderliegender Lenkwände 9 eingebaut, die den Dampf zwingen,
mit hoher Geschwindigkeit im Querstrom die Heizrohre zu umfließen.In order to achieve the intended overheating of the steam despite the low heat gradient between primary water and boiler steam, a number of superimposed guide walls 9 are installed in the primary superheater part, which force the steam to flow around the heating pipes at high speed in cross-flow.
Im Druckbehälter ist zentral ein Zwischenüberhitzer 3 eingebaut, der
ebenfalls aus einer Anzahl von haarnadelartigen, hängenden Rohren 8 besteht.
Diesem Zwischenüberhitzer wird der Dampf nach Durchströmen des Hochdruckteils der
Turbine zugeführt und nach der Zwischenüberhitzung in den Niederdruckteil der Turbine
eingeleitet. Die Heizfläche des Zwischenüberhitzers liegt überwiegend im siedenden
Wasser des Verdampfers, im übrigen im Naßdampfraum.A reheater 3, which also consists of a number of hairpin-like, hanging pipes 8, is installed centrally in the pressure vessel. The steam is fed to this reheater after flowing through the high-pressure part of the turbine and, after reheating, is introduced into the low-pressure part of the turbine. The heating surface of the reheater is mainly in the boiling water of the evaporator, otherwise in the wet steam room.