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Abhitzekessel, insbesondere zur Ausnutzung der Abwärme eines aus einem
Kernreaktor herausgeleiteten Kühlkreislaufes Die Erfindung bezieht sich auf einen
Abhitzekessel, insbesondere zur Ausnutzung der Abwärme eines aus einem Kernreaktor
herausgeleiteten Kühlkreislaufes, bei dem ein oder mehrere Kesselsysteme in einem
lotrecht stehenden, zylindrischen Heizmittelkanal angeordnet sind und aus Vorwärmer,
Verdampfer und Überhitzer mit ihren Verteilern, Sammlern und Dampfabscheidern bestehen
und bei dem an der oberen Stirnfläche des Heizkanals die Kühlmittelzuführung und
an der unteren Stirnfläche die Kühlmittelabführung sowie im Innern die zugehörigen
Aufhängungen vorgesehen sind.
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Bei einem bekannten derartigen Abhitzedampferzeuger, bei dem sich
alle Dampferzeugergruppen mit den Dampfsammlern in zwei Druckstufen im Mantelrohr
befinden, sind die einzelnen Heizflächeneinheiten einzeln an der Mantelwandung befestigt,
und es gehen die Zuführungen bzw. Abführungen für Wasser und Dampf durch die Mantelwandung
hindurch. Bei dieser Art der Anbringung können die Heizflächeneinheiten für Reparatur-
oder Reinigungszwecke nur sehr schwer aus dem Mantelrohr ausgebaut werden, und es
können Schwierigkeiten für die Abdichtung der einzelnen Zuführungen bzw. Abführungen
für Wasser und Dampf an der Mantelwandung entstehen, die im Fall eines aus einem
Kernreaktor kommenden Kühlkreislaufes hoher Temperatur besonders störend sind.
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Es ist außerdem bei Abhitzedampferzeugern an sich bekannt, die Heizflächeneinheiten
symmetrisch zur Mittelachse anzuordnen. Es ist ferner bei Abhitzekesseln an sich
bekannt, die Heizflächeneinheiten mittels Zugstangen aufzuhängen, und zwar in einem
bekannten Fall mittels eines Kolbens, der vom Differenzdruck zwischen dem inneren
und dem äußeren Medium belastet ist, wobei aber die eigentliche Abstützung der Wärmetauscherelemente
auf dem festen Kesselboden stattfindet, auf dem der mit der genannten Vorrichtung
zur Druckentlastung versehene Wärmetauscher steht. Eine Lösung für eine Aufhängung
ohne Abstützung am Boden, ist in diesem bekannten Fall nicht gegeben.
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Die Erfindung bezweckt, bei einem Abhitzekessel der eingangs genannten
Art unter Verwendung von bei Abhitzekesseln bzw. Wärmetauschern an sich bekannten
Anordnungen und Mitteln die Möglichkeit zu schaffen, daß die Gesamtheit der Heizflächeneinheiten
leicht im Mantelrohr montiert und ausgewechselt werden kann, ihregegenseitigeVerbindungdenAusgleichvonWärmedehnungen
auf einfachste Weise gestattet und die Rohranschlüsse für die Zufuhr bzw. Abfuhr
von Wasser und Dampf auf eine Mindestzahl gebracht werden. Dies wird nach der Erfindung
dadurch erreicht, daß jede der in an sich bekannter Weise symmetrisch zur Mittelachse
des Heizkanals angeordneten Heizflächeneinheiten außer der obersten zusammen mit
ihren Verteilern und Sammlern sämtlich jeweils an der unmittelbar darüber angeordneten
Heizflächeneinheit mittels an sich bekannter Zugstangen oder ähnlicher Aufhängeglieder
in Kettenform mittig in dem Heizmittelkanal aufgehängt ist, wobei die oberste Heizflächeneinheit
mittels ebensolcher Zugstangen oder Aufhängeglieder an der oberen Stirnwand des
Heizmittelkanals aufgehängt ist, daß diese Heizflächeneinheiten untereinander durch
Rohrkrümmer oder Rohrschlangen zur Aufnahme von Wärmedehnungen derart miteinander
verbunden sind, daß der Mantel des Heizmittelkanals über seine gesamte Höhe frei
von Rohranschlüssen ist, und daß für alle Heizflächeneinheiten gemeinsam die Dampfabführung
durch die obere Stirnwand des Heizmittelkanals vorgesehen ist.
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Auf diese Weise kann man also tatsächlich die Gesamtheit der Heizflächeneinheiten,
die in Form einer Kette zuvor schon miteinander verbunden sind, leicht von oben
in das Mantelrohr einbringen und an der oberen Stirnwand des als Heizmittelkanal
dienenden Mantelrohres auf einfache Weise als Ganzes aufhängen sowie im Bedarfsfalle
bei Reparaturen leicht als Ganzes demontieren. Dabei brauchen im
Innern
des Heizmittelkanals nur die an der unteren Stirnwand des Heizmittelkanals vorgesehenen
Anschlüsse gelöst zu werden, weil dann sein Mantel frei von Rohranschlüssen ist.
Ferner macht die kettenartige Aufhängung der Einheiten aneinander es leicht und
sicher möglich, die Wärmedehnungen zwischen den Einheiten einfach durch die genannten
Rohrkrümmer oder Rohrschlangen aufzunehmen.
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Nachstehend wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des
Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in einem schematischen,
teilweise unterbrochenen Vertikalschnitt einen erfindungsgemäßen Abhitzekessel.
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Bei diesem sind im Innern eines lotrechten Heizmittelkanals a, der
vom Heizmittel in Richtung der Pfeile A-A von oben nach unten durchströmt wird,
zwei vollständige, im wesentlichen gleichartig ausgebildete Kesselsysteme angeordnet,
von denen die eine Gruppe HP, die zur Erzeugung von Hochdruckdampf bestimmt
ist, im oberen Teil und die zweite Gruppe BP, die zur Erzeugung von Niederdruckdampf
bestimmt ist, im unteren Teil des Heizmittelkanals a angeordnet ist. Die Grenze
zwischen den beiden Kesselsystemen ist in der Zeichnung durch die strichpunktierten
Linien Z-Z angedeutet. Sowohl die Hochdruckgruppe HP wie auch die Niederdruckgruppe
BP
weisen in der Reihenfolge von unten nach oben je einen Vorwärmer, einen
Verdampfer und einen überhitzer auf.
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Bei dem im unteren Teil des Heizmittelkanals a angeordneten Niedrdruckverdampfer
tritt das Wasser durch ein Einlaßrohr b ein, durchströmt einen Vorwärmer c und tritt
durch eine Leitung d in den Verdampfer ein. Die Leitung d bildet vor ihrem Eintritt
in den Verdampfer eine weite Schleife oder Windung, welche Dehnungsänderungen der
Leitung ohne Erhöhung der Zugspannungen in dem später noch näher beschriebenen Aufhängesystem
aufnehmen und ausgleichen kann. Der Verdampfer der Gruppe BP
besteht aus Rohren
e', die um einen zentralen Behälter e angeordnet sind. Der erzeugte Dampf durchströmt
einen Abscheider f und gelangt in ein Sammelrohr g eines Überhitzers h. Das Sammelrohr
g bildet ebenfalls im Heizmittelkanal a eine weite Schleife zur Aufnahme von Dehnungen.
Nach der überhitzung strömt der Dampf durch ein Ableitsammelrohr h' ab, das ebenfalls
eine weite Dehnungsausgleichschleife bildet und anschließend bis zum oberen Ende
des Heizmittelkanals a geführt ist, wo es aus diesem austritt, wobei seitlich Raum
für den Durchgang eines oder mehrerer Wasserzufuhrrohre zum Hochdruckverdampfer
i frei gelassen ist.
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Die Hochdruckgruppe enthält in gleicher Weise einen Vorwärmer
j. Zur Speisung des Vorwärmers j mit Wasser ist, wie die Zeichnung erkennen
läßt, vom Sammelrohr d des Niederdruckvorwärmers c eine Leitung 1 abgezweigt, die
unten aus dem Heizmittelkanal a herausgeführt und an eine nicht dargestellte Pumpe
angeschlossen ist, welche das Wasser durch eine Leitung m wieder zurückfördert.
Die Leitung m
tritt unten durch das Mantelrohr ein und verläuft durch einen
zentralen Kernkörper c des Vorwärmers c, entlang dem Wasserbehälter e des Niederdruckverdampfers
und durch einen zentralen Kernkörper k des überhitzers h, um schließlich
von unten in den Vorwärmer j einzumünden. Das Wasser verläßt den Vorwärmer
j durch ein Sammelrohr n,
das eine Dehnungsausgleichschleife bildet,
und tritt in den Behälter i des Verdampfers ein, der eine Erweiterung 1= aufweist,
welche ähnlich wie die Erweiterung 11 des Behälters e ausgebildet ist, um eine größere
Wasseroberfläche zu erzielen. Der erzeugte Dampf strömt durch einen Abscheider o
und tritt durch ein Sammelrohr p, das eine weite Schleife bildet, in einen überhitzer
q ein, der einen zentralen Kernkörper q' aufweist. Der überhitzte Hochdruckdampf
verläßt den Überhitzer an seinem oberen Ende durch eine Leitung r, die vor dem Austritt
aus dem Heizmittelkanal a ebenfalls noch eine weite Dehnungsausgleichschleife bildet.
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Gemäß der Erfindung sind alle Einrichtungen (Vorwärmer, Verdampfer
und überhitzer) sowohl der Niederdruckgruppe als auch der Hochdruckgruppe aneinanderhängend
mittels Stangen, Zugstäben oder Ketten im Innern des Heizmittelkanals a, durch z.
B. drei solche Aufhängeorgane s, aufgehängt, die einerseits an der oberen Stirnwand
des Heizmittelkanals a verankert und andererseits mit dem zentralen Kernkörper
q' des oberen überhitzers q der Hochdruckgruppe verbunden sind. Eine
Zugstange t verbindet den unteren Teil des Kernkörpers q' mit dem Wasserbehälter
i des Hochdruckverdampfers, an dem durch eine weitere Zugstange u der Kernkörper
j' aufgehängt ist. Dieser trägt durch eine Zugstange ü den Kernkörper k,
an dem eine Zugstange v aufgehängt ist, die den Wasserbehälter e trägt, an dem seinerseits
durch eine Zugstange w der Kernkörper c' des Vorwärmers c aufgehängt ist.
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In allen Rohrwendeln, aus denen die Vorwärmer und die überhitzer bestehen,
sind zentrale Kernkörper angeordnet, welche die Strömung des Heizmittels A gegen
die Wendelrohre hin ablenken und gleichzeitig zur Aufhängung der Einrichtung dienen.
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Es ist ersichtlich, daß bei der gewählten Anordnung die inneren Einrichtungen
des Heizmittelkanals in Form einer Kette im Innern dieses Heizmittelkanals aneinandergereiht
und am oberen Teil desselben aufgehängt sind, wodurch ein leichter Einbau gewährleistet
wird. Ferner bilden die die verschiedenen Einrichtungen verbindenden Leitungen im
Innern des Heizmittelkanals weite Schleifen oder Windungen, welche die Ausdehnungsunterschiede
aufnehmen und ausgleichen, so daß sich diese nicht schädlich auf die Aufhängung
auswirken können. Überdies gewährleistet die Zusammenfassung der Wasserzuführungen
im unteren Anlageteil und der Dampfableitungen im oberen Anlageteil eine Vereinfachung
des äußeren Rohrleitungsnetzes.