DE1186471B

DE1186471B - With a cooling liquid heated and evaporated in a primary circuit, heated waste heat steam generator

Info

Publication number: DE1186471B
Application number: DES62373A
Authority: DE
Inventors: Jean Bourgeois
Original assignee: FIVES PENHOET AG SOC
Current assignee: FIVES PENHOET AG SOC
Priority date: 1958-08-31
Filing date: 1959-03-28
Publication date: 1965-02-04

Description

Mit in einem Primärkreis erhitzter und verdampfter Kühlflüssigkeit beheizter Abhitzedampferzeuger Die Erfindung betrifft einen Abhitzedampferzeuger, in welchem das Arbeitsmittel durch die dampfförmige und die flüssige Phase einer in einem Primärkreis erhitzten und verdampften Kühlflüssigkeit aufgeheizt wird und bei welchem in einem gemeinsamen säulenförmigen Gehäuse für lotrechte Betriebslage ein Vorwärmer, ein Verdampfer, ein Dampfabscheider und gegebenenfalls ein tlberhitzer hintereinandergeschaltet und zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind und bei welchem ein Fallrohr für das Arbeitsmittel des Dampferzeugers zwischen dem Dampfabscheider und der Heizflüssigkeitszuführung außen am Gehäuse angebaut ist.With coolant heated and evaporated in a primary circuit heated waste heat steam generator The invention relates to a waste heat steam generator, in which the working medium through the vapor and the liquid phase of a in a primary circuit heated and evaporated cooling liquid is heated and in which in a common columnar housing for vertical operating position a preheater, an evaporator, a steam separator and, if necessary, a superheater are connected in series and combined to form a structural unit and in which a downpipe for the working fluid of the steam generator between the steam separator and the heating fluid supply is attached to the outside of the housing.

Es soll der Abhitzedampferzeuger nach der Erfindung vorzugsweise zur Zusammenarbeit mit Sicdewasserreaktoren geeignet sein, und es soll hauptsächlich zur Vermeidung von Verlusten ein einfacher, kompakter, säulenförmiger Zusammenbau der Dampferzeugeraggregate angestrebt werden, möglichst pumpenlos, mit Naturumlauf im Sekundärkreis.It should preferably be used for the heat recovery steam generator according to the invention Working with salt water reactors should be suitable, and it should mainly a simple, compact, column-shaped assembly to avoid losses the steam generator units are aimed at, if possible without a pump, with natural circulation in the secondary circuit.

Bei Siedewasserreaktoren tritt der primäre Wärmeträger im Dampferzeuger in der flüssigen und dampfförmigen Phase in an sich bekannter Weise gleichzeitig auf; es besteht daher zusätzlich die Aufgabe, die beiden primären Phasen unabhängig voneinander in den Dampferzeuger einzuführen, weil ein Abhitzedampferzeuger für Siedewasserreaktoren nicht nur Wärmeenergie auf den Sekundärkreis übertragen soll, sondern gleichzeitig auch die flüssige Primärphase auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur regelbar herunterkühlen muß, um einen stabilen sicheren Betrieb des Reaktors zu ermöglichen. Aus Sicherheitsgründen sollen außerdem die strahlungsverseuchten primären Anschlüsse auch räumlich gut von den sekundären getrennt sein.In boiling water reactors, the primary heat transfer medium occurs in the steam generator in the liquid and vapor phase simultaneously in a manner known per se on; there is therefore the additional task of making the two primary phases independent from each other to introduce into the steam generator, because a heat recovery steam generator for Boiling water reactors should not only transfer thermal energy to the secondary circuit, but at the same time also the liquid primary phase to a predetermined operating temperature Must cool down controllably in order to ensure stable, safe operation of the reactor enable. For safety reasons, the radiation-contaminated primary Connections must also be spatially well separated from the secondary ones.

Es ist bereits ein Abhitzedampferzeuger für einen Reaktor bekannt geworden, mit vertikal aneinander gereihten säulenförmig zusammengefaßten Wärmetauschereinheiten, nämlich einem Vorwärmer, einem ersten Verdampfer, einem zweiten Verdampfer und einem Oberhitzer, die in einem sekundären Kreislauf hintereinander geschaltet sind, primär jedoch nur einen einzigen einphasigen Heizkreis bilden. Ein sekundärer Naturumlauf ist bei diesem Gerät nur innerhalb des Verdampfers möglich. Eine Aufteilung des primären Heizmittels in eine dampfförmige und ein flüssige Phase ist aber bei dieser bekannten Anlage nicht vorgesehen worden.A heat recovery steam generator for a reactor is already known become, with vertically lined up column-shaped heat exchanger units, namely a preheater, a first evaporator, a second evaporator and a Upper heaters that are connected in series in a secondary circuit, primary but only form a single single-phase heating circuit. A secondary natural cycle is only possible inside the evaporator with this device. A breakdown of the primary heating medium in a vaporous and a liquid phase is however with this known system has not been provided.

Bei einem anderen bekannten Abhitzedampferzeuger sind bereits Haarnadelrohre zur Führung der flüssigen Primärphase vorgesehen. Dabei münden jedoch die Haarnadelrohre nach oben durch einen Zwischenboden in das Kondensat der nur dampfförmig eingeführten Primärphase, während sekundäre, nur Dampf führende Haarnadelrohre gleichzeitig nach unten in denselben Zwischenboden münden, so daß bei diesem vorbekannten Gerät die Haarnadelrohre nur zur Herstellung innerer Verbindungen angewendet sind, aber nicht zum getrennten raumsparenden äußeren Anschluß der flüssigen Primärphase.Another known waste heat steam generator already has hairpin tubes intended to guide the liquid primary phase. However, the hairpin tubes open here up through an intermediate tray into the condensate of the only vapor introduced Primary phase, while secondary, only steam-carrying hairpin tubes at the same time open down into the same intermediate floor, so that in this previously known device the Hairpin tubes are only used to make internal connections, but not for the separate, space-saving external connection of the liquid primary phase.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, primärseitig verhältnismäßig komplizierte Kreisläufe in einem Abhitzedampferzeuger zu verwirklichen, der trotzdem den aus thermodynamischen Gründen erwünschten kompakten säulenförmigen, einfachen Aufbau mit pumpenlosem sekundärem Naturumlauf hat.The invention is based on the object, on the primary side, relatively to realize complicated circuits in a heat recovery steam generator, which nevertheless the compact, columnar, simple one, which is desirable for thermodynamic reasons Has structure with pumpless secondary natural circulation.

Das soll nach der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht werden, daß der Vorwärmer des Dampferzeugers als Heizrohrkessel mit an sich bekannten, durch Kühlwasser beheizten Haarnadelheizrohren, der Verdampfer und überhitzer als dampfbeheizter Wasserrohrkessel ausgebildet sind, wobei die überhitzerrohre aus nach unten offenen Haarnadelrohren bestehen.According to the invention, this should essentially be achieved by that the preheater of the steam generator as a heating tube boiler with known per se, by Cooling water heated hairpin heating pipes, the evaporator and superheater are designed as steam-heated water tube boilers, the superheater tubes consist of downwardly open hairpin tubes.

Dadurch ist die Zu- und Ableitung der Primärflüssigkeit am Fuß des Dampferzeugers raumsparend und abgesetzt von den übrigen seitlichen Anschlüssen zusammengefaßt, während die inneren Verbindungen durch die Zwischenböden des säulenförmigen Dampferzeugers nicht schwieriger sind als bei bekannten Dampferzeugern mit nur einem primären Heizkreis.As a result, the supply and discharge of the primary fluid is at the foot of the Steam generator space-saving and separated from the other side connections summarized, while the internal connections through the false floors of the columnar Steam generator are no more difficult than with known steam generators with only one primary heating circuit.

Bei einem solchen Abhitzedampferzeuger kann außerdem der Heizraum des Verdampfers bzw. des überhitzers mit einem außen am Gehäuse angebrachten Kondensat-Auffangbehälter versehen sein. Ferner können die nach unten mündenden Haarnadelrohre des überhitzers in einem vorzugsweise ringförmigen Sammler münden, der im Oberteil des Abscheiders ausgespart ist.The boiler room can also be used in such a heat recovery steam generator of the evaporator or the superheater with a condensate collecting container attached to the outside of the housing be provided. Furthermore, the downward opening hairpin tubes of the superheater open into a preferably ring-shaped collector in the upper part of the separator is recessed.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Abhitzedampferzeuger nach der Erfindung, F i g. 2 bis 4 Schnitte in den Ebenen II-II bzw. 111-III bzw. IV-IV in F i g. 1, F i g. 5 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel.The drawing represents an embodiment of the subject matter of the invention It shows FIG. 1 shows a longitudinal section through a heat recovery steam generator of the invention, FIG. 2 to 4 cuts in levels II-II or 111-III or IV-IV in Fig. 1, Fig. 5 shows a longitudinal section through a second embodiment.

Der Abhitzedampferzeuger nach F i g.1 bis 4 enthält im gemeinsamen Gehäuse 1 einen Vorwärmer A einen Verdampfer B und einen Abscheider C.The waste heat steam generator according to F i g.1 to 4 contains in common Housing 1 has a preheater A, an evaporator B and a separator C.

Diese drei Bauteile sind säulenförmig übereinander angeordnet und ihre zur Führung des sekundären Arbeitsmittels bestimmten Räume sind hintereinandergeschaltet.These three components are arranged one above the other in the shape of a column and their rooms intended for the management of the secondary work equipment are connected in series.

Der Raum 2 des Vorwärmers A ist nach unten durch den unteren Boden 4 abgeschlossen, in welchem die Enden der gebündelten Haarnadelheizrohre 5 befestigt sind. Die Eintrittsöffnungen der Haarnadelheizrohre 5 weisen in den Heizflüssigkeitsbehälter 7 mit Zulaufraum 9 und Zulaufstutzen 6, während die Auslaßenden in die zweite, durch die Trennwand 8 abgeteilte Hälfte 10 des Heizflüssigkeitsbehälters 7 mit dem Auslaßstutzen 11 münden.The space 2 of the preheater A is closed at the bottom by the lower floor 4 , in which the ends of the bundled hairpin heating tubes 5 are attached. The inlet openings of the hairpin heating tubes 5 point into the heating fluid container 7 with the inlet space 9 and the inlet nozzle 6, while the outlet ends open into the second half 10 of the heating fluid container 7 with the outlet nozzle 11 , divided by the partition 8.

Nach oben ist der Vorwärmer A durch den mittleren Boden 12, in welchem die geraden Wasserrohre 13 befestigt sind, primärseitig abgeschlossen.At the top, the preheater A is closed on the primary side by the middle floor 12 in which the straight water pipes 13 are attached.

Der Verdampfer B wird über den Anschluß 14 mit Primärdampf gespeist. In der Höhe des Anschlusses 14 erhalten die Wasserrohre 13 eine Abschirmung 15 gegen thermische Überlastung. Ganz unten am Primärdampfraum des Verdampfers B zweigt das in den Abzugsbehälter 17 mündende Abzugsrohr 16 für das Primärdampfkondensat ab, und darüber die Ausgleichsleitung 18 für den noch nicht kondensierten Primärdampf, welche gleichen Innendurchmesser hat wie die Abzugsleitung 16. Mit diesem Abzug können Schwankungen im Primärdampfdurchsatz und Korrosion der Wasserrohre 13 durch Eintauchen in das Primärkondensat vermindert werden. Ferner wird durch Anbringung einer Entgasungsleitung 19 an dem Abzugsbehälter 17 die etwaige Ausscheidung radioaktiver Gase oder Dämpfe an die kälteste Stelle des Primärkreislaufs verlegt, was bei Verwendung des Erfindungsgegenstands für Atommeiler sehr wichtig ist. Das im Abzugsbehälter 17 gesammelte Primärkondensat läuft durch das Fallrohr 20 ab. Der VerdampferB ist oben durch den mittleren Boden 21 gegen den Abscheider C abgeschlossen. Die Enden der Wasserrohre 13 durchdringen den mittleren Boden 21, so daß das erzeugte sekundäre Dampf-Wasser-Gemisch zum Abscheider C gel4ngen kann.The evaporator B is fed with primary steam via the connection 14. At the level of the connection 14 , the water pipes 13 are provided with a shield 15 against thermal overload. At the very bottom of the primary vapor space of the evaporator B, the exhaust pipe 16 for the primary steam condensate, which opens into the exhaust container 17, branches off, and above it the equalizing line 18 for the not yet condensed primary steam, which has the same internal diameter as the exhaust line 16. With this vent, fluctuations in the primary steam throughput and Corrosion of the water pipes 13 can be reduced by immersion in the primary condensate. Furthermore, by attaching a degassing line 19 to the vent 17, any excretion of radioactive gases or vapors is relocated to the coldest point in the primary circuit, which is very important when using the subject matter of the invention for atomic reactors. The primary condensate collected in the discharge container 17 runs off through the downpipe 20. The top of the evaporator B is closed off from the separator C by the middle base 21. The ends of the water pipes 13 penetrate the middle floor 21 so that the secondary steam-water mixture produced can reach the separator C.

Der Abscheider C kann in an sich bekannter Art ausgeführt sein, z. B. mit einem zentralen Sammelrohr 22, welches das Gemisch über seitliche Schlitze 23 in konzentrisch zu diesen gruppierte Abscheiderohre 24 zu dem Dampfabzug 25 und zu dem Koridensatabzug 26 überleitet. Der Kondensatabzug 26 mündet in die Sekundärflüssigkeitszuführung 3.The separator C can be designed in a manner known per se, for. B. with a central collecting pipe 22, which transfers the mixture via lateral slits 23 in separator pipes 24 grouped concentrically to these to the steam exhaust 25 and to the coridensate exhaust 26 . The condensate drain 26 opens into the secondary liquid supply 3.

Im in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse aus den drei Mantelteilen des Vorwärmers A, des Verdampfers B und des Abscheiders C zusammengesetzt, wobei die Flansche 27 an in den Verbindungsebenen liegende Böden angeformt sein können.In FIG. 1, the housing is composed of the three jacket parts of the preheater A, the evaporator B and the separator C, wherein the flanges 27 can be formed on floors located in the connecting planes.

Demgegenüber ist das andere Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 um einen auf den Abscheider gesetzten überhitzer D ergänzt, welcher vom ersteren durch einen obersten Boden 30 getrennt ist, in welchem die Enden der zweckmäßig U-förmig gebogenen überhitzerrohre 31 befestigt sind.In contrast, the other embodiment is shown in FIG. 5 is supplemented by a superheater D placed on the separator, which is separated from the former by an uppermost base 30 , in which the ends of the superheater tubes 31, which are suitably bent in a U-shape, are fastened.

Der Überhitzer kann unabhängig vom Verdampfer mit Primärdampf über wenigstens eine Zuleitung 32 gespeist sein. Das Kondensat wird wieder in einen Abzugsbehälter 42 geleitet, der über die Rohre 33, 34 mit dem unteren Teil des primären überhitzerraumes verbunden ist, ähnlich wie zum Verdampfer B beschrieben.The superheater can be supplied with primary steam independently of the evaporator at least one feed line 32 be fed. The condensate is returned to a drainage tank 42 passed through the tubes 33, 34 with the lower part of the primary superheater chamber is connected, similar to the description for evaporator B.

Der Sekundärdampf aus dem Abscheider C durchläuft in Pfeilrichtung die überhitzerrohre 31, sammelt sich im Ringraum 35 und tritt durch eine oder mehrere Öffnungen 36 aus. Der Ringraum 35 ist in einfacher Weise aus dem oberen Gehäuseteil 37 des Abscheiders, einem Abdeckblech 38 und dem äußeren Ringbereich des obersten Bodens 30 gebildet.The secondary steam from the separator C passes through the superheater tubes 31 in the direction of the arrow, collects in the annular space 35 and exits through one or more openings 36. The annular space 35 is formed in a simple manner from the upper housing part 37 of the separator, a cover plate 38 and the outer annular area of the uppermost base 30 .

Claims

Claims: 1. Waste-heat steam generator in which the working medium is heated by the vaporous and the liquid phase of a cooling liquid heated and evaporated in a primary circuit and in which a preheater, an evaporator, a vapor separator and possibly a superheater in a common columnar housing for a vertical operating position are connected in series and combined into a structural unit and in which a downpipe for the working fluid of the steam generator between the steam separator and the heating fluid supply is built on the outside of the housing, characterized in that the preheater (A) of the steam generator as a heating tube boiler with known, by cooling water heated hairpin heating tubes (5), the evaporator (B) and superheater (D), however, are designed as steam-heated water tube boilers, the superheater tubes consisting of downwardly open hairpin tubes (31) .

2. Heat recovery steam generator according to claim 1, characterized in that the heating chamber of the evaporator (B) or the superheater (D) is provided with a condensate collecting container (17 or 42) attached to the outside of the housing. 3. Heat recovery steam generator according to claim 1 or 2, characterized in that the downwardly opening hairpin tubes (31) of the superheater (D) open into a preferably annular collector (35) which is recessed in the upper part of the separator (C). Documents considered: French Patent Nos. 1157 405, 898 971; "Energietechnik" magazine, H.

3, March 1958, p. 100, Picture 2.