DE1426694A1

DE1426694A1 - Dampferzeuger

Info

Publication number: DE1426694A1
Application number: DE19631426694
Authority: DE
Inventors: John Heathocote
Original assignee: Foster Wheeler Ltd
Current assignee: Amec Foster Wheeler Holdings Ltd
Priority date: 1962-05-28
Filing date: 1963-05-28
Publication date: 1969-10-23
Also published as: GB1015912A; CH422007A

Description

Patentanwälte Walter Melssnerbipi.-mg. Herbert Tischer MÜNCHEN 2,d.n 28. Mai 1963

Tal 71

Dr. Expl.

Foster Wheeler Limited, London (England)

Dempferzeuger

Die Erfindung bezieht sich ruf Drr,pf arzeujar, und zwar sollen, soweit in der nachfolgenden BescL^ibun- -lie ausdrucke Nasser« und »DaniDf» benutzt wenden, euch andere flüssigkeiten und ihre Dämpfe unter diese ausdrücke fallen, es sei denn, daß sich aus dem Zusammenhang-et^as anderes ergibt. Die Erfindung betrifft insbesondere D mpferzeuger, bei denen die zugefuhrte ^rmeener'::ie dem f Ussi: .en ,ühlmittel, beispielsweise Jruckwasrer oder einem verflüssigten Metall wie Latrium, eines Atomreaktors entnommen v/iru.

üer Drm_Oferzeu_Ser -emllß der Erfindung besteht aus einem .■en rechten Gehäuse mit einem abnehmbaren Deckel am oberen ■vnde uui oiner ünzeiil ven in dem Gehäuse angeordneten, axe ueizfl^: ehe bildenden Bündeln von U-Rohren, deren Schenkel l-^nr-rseitö ^it i^inlei,- und rndererseits mit .Aual^ßverteilexn v^uupaan .ine;, _{:ie nc ,borer, "ώιαβ des Gehäuses vorgesehen und ^i.t einem "iinlai: bzw. einem ^ualaß für die erhitzte i?liLssi_S-"Pit _yn diesem Ende des üehäuseü verbunden sind. ; 9098A3/03A2 _ßÄD ORIGINAL

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Diese. Anordnung hat den großen Vorteil, daß die v/artung, die z.B. bei ausfall eines Rohres erforderlich ist, stark er-.leichtert wird. In diesem IVIl ist es nämlich nur notwendig, den Deckel abzunehmen und entweder das ganze Rohrsystem als eine Einheit oder das fehlerhafte Rohr allein herauszuziehen, nachdem es abgetrennt worden ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gehen Einlaß und Auslaß durch den abnehmbaren Deckel hindurch, so daß das Rohrsystem durch Entfernen des Deckels entfernt werden kann.

Bei allen .anlagen der allgemeinen Ausführung, auf die sich die Erfindung bezieht, unterliegen die -I¹GiIe im Gehäuse Wärmeschocks und manchmal auch einer Korrosion durch das ileizmedium, d. h. c.ie vom Jssktor koiuruencle Kühlflüssigkeit. Dies ist besonders der ]?-:.ll, wenn das Kühli-iit'tsl «in verflüssigtes Lie tall ist, und die wirkung des .. xr::escliocks ist besonders stark bei den Teilen, die die größte 1-sse aufiveisen, während die Eorr-osionseinwirkung bei den οch?/eißverbindungen em schliciasten ist.

Die Erfindung ermöglicht,- diese Gefahren auf ein Minimum herabzusetzen, veil es möglich isb, den Irltssigkaitssoiegel unterhalb der Verteiler und der ^inlaE- und i-uslaß-Sejmnelrohre zu halten, die die massivsten 2oile darstellen und die einzigen I'sile mit .ochwei£verbindungen sind. 2ei der bevorzugten ^usfüh-¹ runjsiorm der Erfindung ist innerhalb das Gehäuses eine innere Trommel vorgesehen, die iai abstand von der .j-ehb.usew8.nd liegt, oben offen ist und eine Eaitaer bildet, in der das Eohr bzw. die .Rohre hineinragen. Der Flüssigkeitsspiegel wird unterhalb des oberen Lncles der inneren ioromuiel gehalten, und der Tcaum oberhalb der !Flüssigkeit und der die innere -lroiamel umgebende Raum v/erden mit einen: inerten G-as, beispielsweise otickstoff gefüllt, das als Polster wix'kt und nicht nur die Verteiler und die Einlaß- und Auslaß-Samiaelrohre, sondern auch das Gehäuse selbst gegen Schocks schützt.

" ' BAD ORIGiMAL

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Die Benutzung von U-Rohren in Bündeln ermöglicht eine sehr wirtschaftliche Ausnutzung des Raums im Gehäuse. Jedes Eohrbündel umfaßt vorzugsweise neunzehn Hohre, die so rngeordnet sind, daß der Querschnitt jedes Schenkels eines U-förmigen Bündels ein Sechseck darstellt, über das die Hohre gleichmäßig verteilt sind.

... Das Gehäuse kann ein zylinderisches Gefäß sein, das besonders

J Vorgesehen wird, um die Rohre auf zunelu on, oder es ; ü.nn das Druck-

gefäß eines Atomreaktors sein. Im ersteren Fall können die Rohre

. ·0 angeordnet sein, daß sie im wesentlichen den ganzen Querschnitt

des Gehäuses bzw· der schon erv/Uhnten inneren Trommel.falls diese

[ TOrhanden ist, einnehmen. Im zweiten Fall können sie beispielsweise

dO angeordnet werden, daß sie den Kern eines Reaktors umgeben und

; einen ringförmigen Teil des Querschnitts des Gefäßes einnehmen.

Die Anlage kann so ausgebildet werden, daß sie nur zur Dampferzeugung diemt. In diesem Fall braucht nur ein Einlaß und ein Attslaß für die Rohre vorhanden zu sein, obwohl ggf. eine ^mzahl davon vorgesehen werden kann. Die iiinlage kann jedoch auch so ausgebildet werden, daß sie eine Ekonomiser-, eine Dampferzeuger- und eine Überhitzerabteilung umfaßt, wobei jede abteilung ihren eigenen Einlaß und Auslaß hr>t.

Die Zeichnung verejisc-.aulic-.t drei ÄusfüLrungabeis^iele der Erfindung. Es «eigen:

. Fig. 1 einen senkrechten, bchnitt (schematise!!.) iiner einfachen Ausf"'.run_wi.i'orm dai^v Erfindung;

Fig. 2 einen «juerscijaitt Iu. ·ο". den einen ichenl'.el

eines Rohrbündels n~cli -ev Linie 2-2 ir. I'i>j. 1;

Fig. 3 einen Schnitt rlmli^h -^ I · ' einer v;oiö--ren AusfÜ2irun^sforni ^ier ^rfiniun^;

Fig. 4- eine dritte AusfJ>-:*unj:sforr. rev :,rrir.fun_w :..:.t Ekonomiser—, i-'-apferE-'U^cr·- und übe rliit ζ erAbteilung.

o· 1 veranscli'-.ulicht _in.i-n J^mpfarseugei-, οεΐ deai das primäre Lledium oder das "eizneüiun verflüssigtes ^.'.briin-l'.i'-lilmittel eines Hochleietuns^-Atomre-'-I-tcrE: i.t. 9098A3/034 2

BAD ORIGINAL

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Der Dampferzeuger weist ein äußeres Gehäuse 10 und eine innere Trommel 12 auf. Das Gehäuse hat oben einen abnehmbaren Deckel bzw. eine Haube 14. Die innere Trommel ist oben offen und am Boden lni't dem Gehäuse verbunden, um einen Auslaß 16 für die primäre Flüssigkeit "zu bilden, die durch einen Einlaß 18 etwas unter dem .oberen Ende der • inneren Trojgmel eintritt. · * ' '

Durch die Seitenwand der- abnehmbaren Haube 14 gehen ein Einlaß sammeIrohr 20 und ein Auslaßsammeirohr 22 für die sekundäre Flüssigkeit (Wasser) hindurch. ' , "

Die Heizfläche rdrd durch Bündel 24 aus U-Kohren gebildet, von denen Fig. 1 nur-zwei Bündel zeigt. Die Bündel bestehen gemäß Pig. 2 aus neunzehn U-Rohren 26, die so angeordnet sind, daß der Querschnitt jedes Schenkels des Bündels sechseckig ist und die Rohre gleichmäßig über das Sechseck verteilt sind. An jedem Ende sind die neunzehn Rohre an einem Verteiler 28 angeschlossen, der seinerseits durch ein einziges Rohr JC entweder mit dem Einlaßsainmelrohr 20 oder mit dem Auslaßsammeirohr 22"verbunden ist.

Eine große Zahl dieser Rohrbündel ist vorgesehen, so daß im wesentlichen der ganze querschnitt der inneren Trommel 12 von jjltichmLßij verteilten Siederohren 26 eingenommen wird. Die Verteiler 2P- können eine sechseckige oder kreisförmige ünschlußflache ν haben.

Die prinu'.re, durch den ^inlaß 18 zuströmende Flüssigkeit wird auf einem Liveau 32 geu&lten, das etwac unterhalb des Niveaus der Verteiler 20 liegt. Der Ti um 34, in dem ,sich die Verteiler 28 und die SrmmelroLre 20, 22 befinden, und der Ringraum zwischen dem Gehäuse 10 und die innere ·χΓο;ηΓιΘΐ 12 cind mit einem inerten Gps, beispielsweise Stickstoff, ₀--of'.LlIt. .

L'ie -inl^fre arbeitet ?ls einf··-cLer .indirekter Wärmeaustauscher.

";.enn c-uc irgendeinem -arjni.e, beispielsweise wegen eines lecken 'den-I-.clires, dac I.^hrcys'cein überprüft \.erC.ün nu£, kann c.ie-s sehr

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einfach durch Abheben des Deckels bzw. der Haute 14- geschehen, wobei das ganze Rohrsystem fms der inneren Trommel 12 mit herausgehoben wird. Das ganze System kann dann durch ein neues ersetzt werden bzw. wird das herausgenommene System repariert und dann wieder in die Betriebslage innerhalb der IfIOm₁; el 12 zurückgebracht .

Wie bereits bemerkt, liefen die Verteiler 28 und die .auslaßbzv/. Einlaß-Samiiielrohre 2C be,w. 22 oberhalb des ilüssigkeitsspiegels im Gehäuse. Diese '!'eile sind massiver als die Rohre 26 und daher gegen Wllrmeschocks anfälliger, jedoch sind sie durch diese Anordnung gegen solche .Schocks weitgehend geschützt. Sie < sind weiterhin dadurch geschützt, daß sie in einer Crashulie eines unter Druck stehenden Gases liegen, das -.ie ein Polster virkt und auch das Gehäuse 1C gegen Schockübertragungen auf dieses schützt. Die Rohre sind mit den Verteilern 28 durch Schweißnähte verbunden, und ebenfalls sind die Itohre 30 an die Verteiler 28 und an die Sammelrohre 20, 22 angeschweißt. .alle diese Schweißnähte sind auch empfindlich gegen »Virmeschocks. Sie erhalten jec.och ein großes Maß an Schutz, v/eil sie oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegen.

Die in ü'ig. 1 dargestellte AnIaje .hat einen einfachen ..ufbau, wobei jeder der beiden o/lUsaigkeitskreisl -ufe einen einzigen Durch- ■ Ip.ufv/eg "ufweist. i'ig. 2 z—;ij,t eine xOila. e, -^:ie auf der Frinärseite zv/ei Durchlaufe auf/eist. {

Auch für diese einlage ist ein Clehiluse 1C mit ^.uslaß 16 und Einlaß 18 für das primäre Iiedium vorgesehen, ν ouei der Einlaß 18 \i1ot im -^cden des Gehi'.usoe 10 vorgesehen ist. Es ist auch eine oben offene innere Jrom.,:el 12 vorhanden.

2>el dieser ^usfiihrung sind jedoch z«v;i ώΐηΐε.β-,οίmmelrohre 20, 21 und zwei ^uslaL-or-inmGlxOhrt Γ2, 23 far die 3ekundärflllssigkeit vorhanden, und ferner befindet eich innerhalb der iLfroamiel 12 eine voi bere, obea offene x'i'omrr.el 36. Die .ueizfIL'.che -.7ird *.vioder durch Liün'Jcl von U-Itohrcri gebildet. Tm U-egensatz zu der vorher beschriebenen ;.usf'i!'.r...ug sind sv/ei Reihen von Bündeln vorgesehen, und zwar .üiindel 26 in dem iumu zv.dschen den Trommeln 12 und 36, die an die

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Die in Pig. 4 dargestellte ^oila^e weist einen Vorwärmer (Economiser), einen Dampferzeuger und einen überhitzer auf.

>7ie im Pail der Ausführung nach Fig. 1 und 3 sind auch hier wieder ein Gehäuse 1G und e:"ne oben offene innere ^rj?ronr.iel 12 vorhr-nden und ein Einlaß 18 sowie ein .lusloi 16 fur -iie Priciilrflüssigkeit vorgesehen.

Innerhalb der i.meren trommel 12 befinden sich zv/ei Trennwände 40, 42. Die eine .jrennvrnd 40 erstreckt sich ^com Boden der Trommel 12 nach.oben, während die snclere -irennvind 42 oberhalb des Bodens der iTronuael 12 endet. Es wenden ö.rei Abteilungen SH, SG- und EC gebildet, in denen ^je^.eils eine .anzahl von Bündeln auB TJ-Eohren (es ist immer nur ein Bündel dargestellt) liegt, die in den Abteilungen einen Economiser, einen Dampferzeuger und einen überhitzer bilden .

Im oberen Teil des Gehäuses befinden sich drei Faare Einlaß- und ^uslcß-Seianelrohre 111, H2j H3, E4; H5, H6, die den Eohrbündeln in den e-.nzelnen Abteilungen zugeordnet cind.

Die Primarflüsoiskeit strömt hintereinender durch die Abteilungen oll, 3'"ΐ und 20.

Die Sammelrohi-e sind nach äen strichpunktierten Linien . in I'ig. 4 miteinander verbunden, so daß der Strömungsweg der Sekundarflüssigkeit folgendermaßen verlauft: das Speisewasser tritt in das Sammelrohr H6 ein, wird in den .Rohren der Economiser-

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Sammelrohre 20, 22 angeschlossen sind, und Bündel 25 innerhalb

τ ■ der Trommel 36, die mit den Sammelrohren 21, 23 verbunden sind. t

Die Primärflüssigkeit tritt durch den Einlaß 18 ein und fließt im Wärmeaustausch mit der SekundärflüsBxgkeit in den Rohren der Bündel 25 nach eben. Sie fließt dann im Wärmeaustausch mit der Sekundärflüssigkeit in den Rohren der Bündel 26 nach unten zum xiuslaiü 16. iiuf diese «eise sind zvrel getrennte 7/ärmeaustauschmöglichkeiten f-eKeben.

Claims

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Abteilung EC erwärmt und strömt dann durch das Sammelrohr 115 zum Sammelrohr- Hft·. Aus diesem gelangt das vorgewärmte Speisewasser in die ßiederohre der Dampferzeuger-Abteilung SG. Der erzeugte gesättigte Dampf strömt durch das Sammelrohr H3 in das S/fcmmelrohr H2 und wird in den Rohren der Überhitzer-Abteilung SH Überhitzt· Der überhitzte Dnnpf strömt durch das oammelrohr H1 ab.

Die Anlage kann natürlich ggf. noch erweitert v/erden, indem eine weitere Abteilung, beispielsweise ein Zv/ischenüberhitzer, vorgesehen wird.

Di· Anlage nach Hg. 4- arbeitet nach dem Ein-Durchleuf-Ö3rßtem. Der in der Dampferzeuger-Abteilung erzeugte Dampf strömt direkt in die Überhitzer-^bteiluni;. Un: cie «nliße _εο zu ändern, daß sie nach dem Liehrfacli-Durchlcuf-dystem arbeitet, ist es nur erforderlich, das Dampf-wesser-Gemisch aus dem oammelrohr HJ in eine Trommel zu leiten, in der"Dampf und Wasser abgetrennt werden, und von der der ge&ättigte j)»iuof in dc-.ε- orjLUielrohr u2 geleitet wird.

P a t e η t «ι η c μ r ü' c h e

1· Dampferzeuger, bestehend jug einem senkrechten jehr.use mit einem abnehmbaren Deckel nn oberen .onde und einer Anzahl von in dem Gehäuse engeordneten, die Leiflrsfläche bildenden Bündeln vpn U-Rohren, deren Schenkel ~Inere;itc mit Linlaß- und andererseits mit iiuslaß-Verteilem verbun η £lnd, die <-?m· oberen \ des Gehäuses vorgesehen und mit eln*-m ^inls.^ bzv/. einem *.U! für die erhitzte Flüssigkeit -m diesem Lnde des Gehäuses verbunden sind.
2. Dampferzeuger nach ^nirruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

und der .nuslaß dux'ch den Loc^el hindur'ch_ceht, so daß idas Rohrsvstex zusaauaen mit *e.* ^e. I; el ?1>- eine. l.i,;l:.i'/u .-ULbrubar ist.

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3. Dampf erze Uo ix" nr.ch ,.Jispruch 1 oder 2, geeignet zum Betrieb mit einem flüssigen üeizmedium, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre lisch unten in eine o"ben offene !Trommel hineinragen, die inner halb des --ehäuses £'n^ec:^odnet ist und in der Mittel vorpjesehen sind, um den Flüssigkeitsspiegel unterhalb dec offenen Endes der Trommel · zu halten. ' .
4-. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am obere» Ende des Gehäuses eine Anzahl von iiinläßen und üuslaßen für die erhitzte Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei jedes Einlaß*- und Auslaßpaar durch eine Anzahl von Bündeln aus U-Eohren überbrückt ist. so daß eine Anzahl von unabhängigen Durchlaufen für die erhitzte Flüssigkeit gebildet ist.
5· Dampf erzeuger nach den Einsprüchen 3 und 4·, dadurch ge*- kennzeichnet, dall die inuere Tronn el sm unteren Ende mit einem" iuiclrß fur das ^oizmediuir. verbunden ist und innerhalb der Trommel eine weitere oben offene 'x'romiKel liegt, die am unteren Ende mit einem Linlaß far das ^eizmedium verbenaon let, wobei der Imienr"u^. '.er imioren vi'ornrel unc. der kaum zwischen der inneren Trommel und dem Geh ".use von U-Kohren ein enormen vir-d_t die verschiedenen
6· IJenpferzougor nj.ch deon der j-jüspi-che 1-4, dadurch ge-I.'3r.ii?.eic]j.not·, ο.ε. "er Innenreum des j&'n. ui.ee in Abteilungen unterteilt -.et, die i'".r cn Jurchlr uf dex· ..eizflüssigkeit so verbunden είπα, daf; diese eic ^btc-ilur., en Iiirtereine-nder durchlauft, und daß in mieder .XteilunL ^ine ---.nzshl von ^ünoeln aus U-Rohren vorgesehen ist, die vcn Ünlaß- und ^ußlaß-SaLuaelri.-hren nach unten regeri, v/obei α ie Sanimelrohro lc :τ_Λ einander verb under sind, daf³ die erhitzte !Fli.Esi'jkcit hir.teroir;inder 'ie Kehre in den eineelnen Abteilungen äurcl-strcnit·
7. Dampfer?:ujer n^ch Anspruch C, dadurch gekennzeichnet, daL die Hohre in den *,inzeü-n Abteilungen einen Ekonomiser, einen Dampferzeuger und siixon ubcr.iitzer "L-ilcv^n, die- hintereinander von der erhitzten Flüssigkeit durchströmt '.vorder..

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