DE1193962B

DE1193962B - Suspension for the heat exchange units of a waste heat steam generation plant downstream of a nuclear reactor

Info

Publication number: DE1193962B
Application number: DEH32116A
Authority: DE
Inventors: Andre Huet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-01-15
Filing date: 1958-01-14
Publication date: 1965-06-03

Description

Aufhängung für die Wärmeaustaus.cheinheiten einer einem Kernreaktor nachgeschalteten Abhitzedampferzeugungsanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufhängung nach Patent 1127 366, für die bei diesem in großer Anzahl vorgesehenen und mit je einem Mantelrohr versehenen, einzelnen Wärmeaustauscheinheiten einer einem Kernreaktor nachgeschalteten Abhitzedampferzeugungsanlage, bei der die Mantelrohre die Heizflächen für die Dampferzeugung aufnehmen und diese Mantelrohre von dem von einem Kernreaktor kommenden Heizmittel durchflossen sind und hierzu über Gruppenverteiler an eine Heizmittelzuleitung und über Gruppensammler an eine Heizmittelableitung angeschlossen sind, und bei der die Wärmeaustauscheinheiten gruppenweise in Reihen angeordnet und auf Tragevorrichtungen gelagert sind, die aus einer Anzahl von auf Stützmauern verschiebbar gelagerten Tragbalken bestehen, die parallel zueinander und zu Reihen von Wärmeaustauscheinheiten angeordnet und mit Konsolen versehen sind, auf denen die Wärmeaustauscheinheiten mittels auf den Konsolen aufliegender, mit den Mantelrohren fest verbundener Nasen gelagert sind.Suspension for the heat exchange units of a nuclear reactor downstream waste heat steam generation system The invention relates to a Suspension according to patent 1127 366, for those provided in large numbers in this one and each with a jacket tube, individual heat exchange units one a waste heat steam generation plant downstream of a nuclear reactor, in which the jacket pipes record the heating surfaces for steam generation and remove these jacket pipes from that of a nuclear reactor coming heating means are flowed through and this via group distributors to a heating medium supply line and via group collector to a heating medium discharge line are connected, and in which the heat exchange units are grouped in rows are arranged and mounted on support devices that consist of a number of Retaining walls consist of slidably mounted girders that are parallel to each other and arranged in rows of heat exchange units and provided with brackets, on which the heat exchange units by means of resting on the consoles, with the casing pipes of firmly connected noses are stored.

Nach dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatents ist vorgesehen, daß die Wärmeaustauscheinheiten in jeder der Gruppen und von Gruppe zu Gruppe gleichbleibend vollständige Einzelkessel sind, die in Parallelschaltung zu Gruppen verbunden und gruppenweise über die Gruppenverteiler bzw. Gruppensammler wiederum in Parallelschaltung an die Heizmittelzuleitung bzw. die Heizmittelableitung angeschlossen sind. Diese Anordnung setzt voraus, daß gemäß einem früheren Vorschlag des Erfinders jeder der Einzelkessel jeweils alle zur Dampferzeugung vorgesehenen Wärmeaustauschelemente enthält, im allgemeinen in Hintereinanderanordnung z. B. je einen Vorwärmer, je einen Verdampfer und je einen überhitzer für die Niederdruckstufe und zugleich je einen Vorwärmer, je einen Verdampfer und je einen Überhitzer für die Hochdruckstufe. Eine solche Zusammenfassung der Wärmeaustauschelemente zu vollständigen Einzelkesseln bedingt einen wegen der entsprechenden Wärmeausdehnungen unerwünscht großen Temperaturunterschied zwischen den Enden jedes der Einzelkessel und somit zwischen den oberen Gruppenverteilern und den unteren Gruppensammlern; die am oberen Gruppenverteiler auftretende Wärmeausdehnung ist wesentlich größer als am unteren Gruppensammler, so daß sich die im kalten Zustand zueinander parallel und lotrecht aufgehängten Einzelkessel schrägsteilen und sich ihre Anschlüsse an die Gruppenverteiler bzw. -sammler verziehen.According to the embodiment of the main patent it is provided that the heat exchange units in each of the groups and from group to group remain the same are complete individual boilers that are connected in parallel to form groups and in groups via the group distributors or group collectors, again in parallel connection are connected to the heating medium supply line or the heating medium discharge line. These Arrangement assumes that, according to an earlier proposal by the inventor, each of the Individual boilers each have all heat exchange elements intended for steam generation contains, generally in series z. B. a preheater, each an evaporator and a superheater each for the low pressure stage and at the same time each a preheater, an evaporator and a superheater for the high pressure stage. Such a combination of the heat exchange elements into complete individual boilers causes an undesirably large temperature difference because of the corresponding thermal expansion between the ends of each of the individual boilers and thus between the upper group distributors and the lower group collectors; the thermal expansion occurring at the upper group distributor is much larger than at the lower group collector, so that it is in the cold state Individual boilers suspended parallel and vertically to each other at an angle and themselves warping their connections to the group distributors or collectors.

Die Erfindung bezweckt daher zur Verbesserung dieser Ausführung einer Aufhängung von Wärmeaustauscheinheiten nach dem Hauptpatent vor allem den Temperaturunterschied zwischen dem oberen und dem unteren Ende jeder Einheit möglichst klein zu machen und zugleich auch die gruppenweise Montage der Einheiten zu vereinfachen.The invention therefore aims to improve this embodiment Suspension of heat exchange units according to the main patent mainly the temperature difference between the top and bottom of each unit as small as possible and at the same time to simplify the assembly of the units in groups.

Bei einem Dampferzeuger, der mit von einem Kernreaktor kommenden Natrium-Kalium-Gemisch als Heizmittel gespeist wird, ist es bekannt, zwei parallelgeschaltete Verdampfer gemeinsam an einen gesonderten überhitzer anzuschließen, dem das Heizmittel zuerst zugeführt wird und von dem es an die Verdampfer abgegeben wird, während der erzeugte Dampf von diesen in eine der zwei Dampftrommeln geleitet und von dort dem überhitzer zugeführt wird. Bei dieser bekannten Anlage sind aber die vorgenannten Wärmeaustauscheinheiten nicht gruppenweise in Reihe angeordnet und nicht in der eingangs genannten Weise mit Gruppenverteilern und Gruppensammlern versehen und auch nicht wie dort an Tragbalken aufgehängt, so daß die Erfindungsaufgabe, Temperaturunterschiede zwischen Gruppenverteilern und Gruppensammlern herabzusetzen, weder gestellt noch gelöst ist.In the case of a steam generator that uses a sodium-potassium mixture from a nuclear reactor is fed as heating means, it is known to have two evaporators connected in parallel to be connected together to a separate superheater, which the heating medium first is supplied and from which it is delivered to the evaporator, while the generated Steam from these is directed into one of the two steam drums and from there to the superheater is fed. In this known system, however, are the aforementioned heat exchange units not arranged in groups in a row and not in the manner mentioned above provided with group distributors and group collectors and not, as there, on supporting beams hung up so that the task of the invention, Temperature differences between group distributors and group collectors, neither posed nor is resolved.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe für eine Aufhängung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jede Wärmeaustauscheinheit nur eine einen Teil der Erzeugungswärme übertragende Teilheizfläche, z. B. nur einen Vorwärmer, Verdampfer oder überhitzer oder nur zwei dieser Wärmeaustauschelemente, enthält, und daß Wärmeaustauscheinheiten, deren Teilheizflächen jeweils aus dem gleichen Wärmeaustauschelement bzw. jeweils aus den gleichen Wärmeaustauschelementen bestehen, in je eine Reihe bildende Gruppen zusammengefaßt aufgehängt sind. Dabei weist Vorzugsweise jede Gruppe die gleiche Zahl von Wärmeaustauscheinheiten auf.According to the invention, the problem posed is for a suspension the aforementioned type solved in that each heat exchange unit only one part of the heat generated by transferring part of the heating surface, z. B. only one preheater, Contains evaporators or superheaters or only two of these heat exchange elements, and that heat exchange units, whose partial heating surfaces each consist of the same Heat exchange element or consist of the same heat exchange elements, are hung together in groups forming a row. Preferably has each group has the same number of heat exchange units.

Nach der Erfindung wird somit durch die Beschränkung jeder der Wärmeaustauscheinheiten auf eine Teilheizfläche das Wärmegefälle zwischen den Enden der Einheit und somit der Temperaturunterschied zwischen Gruppenverteilern und Gruppensammlern stark herabgesetzt, so daß auch dessen unerwünschte Auswirkung auf die Lage der Einheiten stark verringert wird. Die Gruppen von vorzugsweise und wie an sich bekannt parallel an einen Gruppenverteiler bzw. -sammler angeschlossenen Wärmeaustauscheinheiten können nun heizmittelseitig vorteilhaft so in Reihe hintereinandergeschaltet werden, daß sich die Teilheizflächen der Gruppen in der Strömung des Heizmittels in zweckmäßiger Reihenfolge, z. B. Hochdrucküberhitzer, Hochdruckverdampfer, Hochdruckvorwärmer, Niederdrucküberhitzer, Niederdruckverdampfer, Niederdruckvorwärmer, zu einer Gesamtheizfläche ergänzen. Bei dieser Hintereinanderschaltung werden die Montage und die Aufhängung dadurch vereinfacht, daß die Wärmeaustauscheinheiten jeder der Gruppen praktisch mit dem gleichen geringen Wärmegefälle arbeiten und dadurch entsprechend kleine und praktisch gleiche Wärmeausdehnung erfahren.Thus, according to the invention, the limitation of each of the heat exchange units on a partial heating surface the heat gradient between the ends of the unit and thus the temperature difference between group distributors and group collectors is greatly reduced, so that its undesirable effect on the position of the units is also greatly reduced will. The groups of preferably and as known per se are sent in parallel to a group distributor or collectors connected to the heat exchange units can now be used on the heating medium side are advantageously connected in series in such a way that the partial heating surfaces the groups in the flow of the heating medium in an appropriate order, e.g. B. high pressure superheater, High pressure evaporator, high pressure preheater, low pressure superheater, low pressure evaporator, Low pressure preheater, add to a total heating surface. With this series connection the assembly and the suspension are simplified by the fact that the heat exchange units each of the groups work practically with the same low heat gradient and thereby experience correspondingly small and practically the same thermal expansion.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung des Erfindungsgegenstandes an Hand der Zeichnung näher beschrieben, und zwar zeigt F i g. 1 schematisch und im Schnitt eine Wärmeaustauscheinheit, die aus sechs unterschiedlichen Wärmeaustauschelementen besteht und wie sie gemäß einem früheren Vorschlag des Erfinders für die Ausführung des Hauptpatents bestimmt war, F i g. 2 schematisch und im Schnitt eine Unterteilung einer Wärmeaustauscheinheit nach F i g. 1 in fünf unterschiedliche Einheiten, die als Teilheizfläche je nur eines oder zwei des Wärmeaustauschelementes nach F i g. 1 enthalten und F i g. 3 in schaubildlicher Darstellung eine Art der Anordnung der in F i g. 2 gezeigten Wärmeaustauscheinheiten in einer Wärmeaustauscheranlage, die zahlreiche Wärmeaustauscheinheiten enthält.Below is an exemplary embodiment to explain the subject matter of the invention described in more detail with reference to the drawing, namely FIG. 1 schematically and in section a heat exchange unit made up of six different heat exchange elements exists and as it is according to an earlier proposal by the inventor for execution of the main patent was intended, F i g. 2 schematically and in section a subdivision a heat exchange unit according to FIG. 1 into five different units that as a partial heating surface only one or two of the heat exchange element according to FIG. 1 and F i g. 3 shows a type of arrangement of the in Fig. 2 shown heat exchange units in a heat exchanger system, the contains numerous heat exchange units.

Nach F i g. 1 ist im Innern eines Mantelrohres a eine Wärmeaustauscheinheit dargestellt, wie sie für die Ausführung des Hauptpatents bestimmt war. Eine solche Einheit, die von dem in Pfeilrichtung A eintretenden und in Pfeilrichtung B austretenden Heizmittel durchströmt wird, enthält zwei Stufen zur Erzeugung von Dampf, eine Niederdruckstufe mit einem Vorwärmer b, einem Verdampfer c und einem überhitzer d, und eine Hochdruckstufe mit einem Vorwärmer e, einem Verdampfer f und einem überhitzer g. Die Wasserzufuhr erfolgt im unteren Teil bei h, und der Dampfaustritt erfolgt im oberen Teil bei i und f.According to FIG. 1 is a heat exchange unit inside a jacket tube a shown as it was intended for the execution of the main patent. Such Unit that is from the one entering in the direction of arrow A and exiting in the direction of arrow B. Heating medium is flowed through, contains two stages for generating steam, a low-pressure stage with a preheater b, an evaporator c and a superheater d, and a high pressure stage with a preheater e, an evaporator f and a superheater g. The water supply takes place in the lower part at h, and the steam emerges in the upper part at i and f.

Nach der Erfindung werden diese Wärmeaustauschelemente nicht in einer einzigen Einheit a zusammengefaßt, sondern man unterteilt diese in fünf unterschiedliche Einheiten k, 1, m, n, o. Hierbei befindet sich der Niederdruckeconomiser b in der Einheit k, der Niederdruckverdampfer c in der Einheit 1, der Niederdrucküberhitzer d und der Hochdruckeconomiser e in der Einheit m, der Hochdruckverdampfer f in der Einheit n und der Hochdrucküberhitzer g in der Einheit o. Die Einheiten k bis o werden im Sinne der Pfeile von dem bei A eintretenden und bei B austretenden heißen Heizmittel durchströmt.According to the invention, this heat exchange elements are not combined in a single unit a, but one divides this difference in five units k, 1, m, n, o. This is the low-pressure economizer b in the unit k, the low-pressure evaporator c in the unit 1 , the low pressure superheater d and the high pressure economiser e in unit m, the high pressure evaporator f in unit n and the high pressure superheater g in unit o. The units k to o are in the direction of the arrows of the hot heating medium entering at A and exiting at B flows through.

Zum Zusammenbau der Wärmetauscheranlage, die eine große Zahl von Einheiten dieser Art umfaßt, werden alle Einheiten o, alle Einheiten n, alle Einheiten m, alle Einheiten l und alle Einheiten k, wie aus F i g. 3 ersichtlich, in Reihen in Form von je fünf verschiedenen, getrennten Rohrwänden als Gruppen angeordnet. Bei jeder der ebenen Rohrwände sind die Einheiten o bzw. n. . . usw. jeweils parallel zueinander an den je einen Gruppenverteiler bildenden Teil p bzw. r. . . der Heizmittelzuleitung angeschlossen, mit der die Einheiten mit ihrem oberen Ende verbunden sind. Ihr unteres Ende ist mit der Rohrleitung q verbunden, die zum Zuleitungsteil r führt, die seinerseits in Parallelschaltung alle Einheiten n speist usw. bis zum Austritt des Heizmittels, der durch die Rohrleitung s erfolgt.To assemble the heat exchanger system, which comprises a large number of units of this type, all units o, all units n, all units m, all units l and all units k, as shown in FIG. 3 can be seen, arranged in rows in the form of five different, separate pipe walls as groups. The units are o and n for each of the flat pipe walls. . etc. in each case parallel to one another at the part p and r, respectively, which each form a group distributor. . . connected to the heating medium supply line with which the units are connected at their upper end. Its lower end is connected to the pipeline q, which leads to the supply line part r, which in turn feeds all units n in parallel, etc. up to the exit of the heating medium, which occurs through the pipeline s.

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß, wie bereits oben ausgeführt wurde, die Einheiten innerhalb jeder Gruppe o oder n, m usw. nur unter sich gleichartige Elemente enthalten, die innerhalb engerer Temperaturgrenzen arbeiten als die der Anordnung nach F i g. 1. Die Ausdehnung der eine einzige Ebene in Rohrwandform bildenden Einheiten, z. B. o, ist dann in jeder Richtung innerhalb einer Rohrwand, d. h. sowohl in der senkrechten als auch in der waagerechten Richtung, nahezu die gleiche und überdies viel geringer als bisher bei der Anordnung nach F i g. 1. Es wird damit erleichtert, jede Rohrwand sicher in der in F i g. 3 gezeigten Weise des Hauptpatents mit Hilfe von Konsolen v und mit den Mantelrohren a fest verbundenen Nasen w auf einem gemeinsamen Träger t anzuordnen, der von Rollen u getragen wird, die ein den Ausdehnungen entsprechendes Spiel zulassen.The advantage of this arrangement is that, as already stated above, the units within each group o or n, m etc. only contain elements of the same type which operate within narrower temperature limits than those of the arrangement according to FIG. 1. The extent of the units forming a single plane in the form of a pipe wall, e.g. B. o, is then in every direction within a pipe wall, ie both in the vertical and in the horizontal direction, almost the same and, moreover, much less than before with the arrangement according to FIG. 1. It is thus made easier to securely place each pipe wall in the position shown in FIG. 3 shown way of the main patent with the help of consoles v and with the jacket pipes a firmly connected lugs w on a common carrier t, which is carried by roles u, which allow a game corresponding to the expansions.

Die Aufteilung der verschiedenen Wärmeaustauschelemente der zwei Druckstufen auf die Wärmeaustauscheinheiten kann auch in anderer Weise als im vorstehenden Ausführungsbeispiel erfolgen und verallgemeinert werden. Es kann z. B. eines der Mantelrohre die Niederdruckelemente und außerdem einen Teil der Hochdruckelemente enthalten, während ein zweites Mantelrohr die restlichen Hochdruckelemente enthält. Es ist auch eine beliebige andere Aufteilung im Rahmen der Erfindung möglich, bei der jedes Mantelrohr nur eine Teilheizfläche bzw. nur einen Teil der Wärmeaustauschelemente enthält. Bei einer Aufteilung der Elemente z. B. auf je zwei Einheiten bzw. je zwei Mantelrohre, von denen eines die Niederdruckelemente und das andere die Hochdruckelemente enthält, werden diese zwei Mantelrohre am Aufstellungsort durch geeignete Rohrleitungen derart in Reihe geschaltet, daß sie zusammen wieder je eine vervollständigte Wärmetauscheinheit bilden, die die Gesamtheit aller Elemente zur Erzeugung von Dampf in zwei Druckstufen enthält.The division of the various heat exchange elements of the two pressure levels on the heat exchange units can also be done in a different way than in the previous embodiment take place and be generalized. It can e.g. B. one of the casing pipes, the low-pressure elements and also contain a portion of the high pressure elements, while a second jacket tube contains the remaining high pressure elements. It is also any other division possible within the scope of the invention in which each jacket tube has only one partial heating surface or contains only part of the heat exchange elements. If the Elements z. B. on two units or two casing pipes, one of which is the Low pressure elements and the other contains the high pressure elements, these become two Casing pipes connected in series at the installation site by suitable pipelines in such a way that that they together again each have a completed heat exchange unit constitute the totality of all elements for generating steam in two pressure stages contains.

Auf diese Weise ist es möglich, den Platzbedarf für die Mantelrohre zu verringern und den Transport vom Herstellungs- zum Aufstellungsort zu erleichtern, ohne den Zusammenbau der Einheiten der Anlage abändern zu müssen.In this way it is possible to reduce the space required for the casing pipes to reduce and facilitate transport from the manufacturing site to the installation site, without having to change the assembly of the units of the system.

In Anwendung dieses Prinzips lassen sich auch mehr als zwei Mantelrohre jeweils als wieder vervollständigte Einheiten der Anlage zusammenbauen.Using this principle, it is also possible to use more than two casing pipes assemble each as again completed units of the system.

Claims

Claims: 1. Suspension for the individual heat exchange units, provided in large numbers and each provided with a jacket tube, of a waste-heat steam generation system downstream of a nuclear reactor, in which the jacket tubes accommodate the heating surfaces for the steam generation and these jacket tubes are traversed by the heating medium coming from a nuclear reactor and for this purpose are connected via group distributors to a heating medium supply line and via group collectors to a heating medium discharge line and in which the heat exchange units are arranged in groups in rows and are mounted on supporting devices consisting of a number of supporting beams, which are slidably mounted on retaining walls and which are arranged parallel to one another and arranged in rows of heat exchange units and are provided with consoles on which the heat exchange units are mounted by means of noses resting on the consoles and firmly connected to the casing pipes, according to patent 1127 366, thereby ge indicates that each heat exchange unit has only one part of the heat transferring part of the heat generated, e.g. B. only a preheater, evaporator or superheater -or only two of these heat exchange elements, and that heat exchange units, whose partial heating surfaces each consist of the same heat exchange element or each of the same heat exchange elements, are suspended in groups forming a row.

2. Suspension according to claim 1, characterized in that each group of heat exchange units has the same number of units. Publications considered: German Auslegeschrift No. 1127 366; British Patent Nos. 762 548, 728 592; Electrical engineering and mechanical engineering, August 1, 1955, pp. 358 to 362.