DE1576848B2 - Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser aus Naßdampf und zum anschließenden Überhitzen des Dampfes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser aus Naßdampf und zum anschließenden Überhitzen des Dampfes, die einen liegenden, im wesentlichen zylindrischen Behälter aufweist, in dessen unterem Teil Abscheiderelemente und in dessen oberem Teil ein in Längsrichtung des Behälters sich erstreckendes Überhitzerrohrbündel untergebracht sind, das zwischen zwei sich ebenfalls in Längsrichtung des Behälters erstreckenden Wänden liegt, zwischen denen der aus den Abscheiderelementen austretende Dampfstrom geführt ist. Solche Vorrichtungen werden beispielsweise in geothermischen Dampfkraftanlagen verwendet, in denen Hochdrucksattdampf in einer Hochdruckstufe teilentspannt wird; dieser teilentspannte Naßdampf wird von Wassertropfen befreit und dann mittels eines Teilstroms von Hochdrucksattdampf überhitzt, bevor er einer zweiten Druckstufe der Kraftmaschine zugeführt wird.

Es ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden, bei der die Abscheiderelemente im unteren Teil des Behälters in einer einzigen Schicht angeordnet sind und bei der der zu trocknende Naßdampf unterhalb dieser Schicht in den Behälter eintritt. Beiderseits der über den Abscheidern angebrachten Überhitzerheizfläche sind Verdrängungskörper vorgesehen, um den Speicherraum des Behälters zu verkleinern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Behälterraum besser als bei dem vorgeschlagenen Behälter ausgenutzt ist.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die beiden zwischen jeweils einer der beiden Führungswände und der benachbarten Behälterwand verbleibenden Kanäle von zwickeiförmigem Querschnitt parallelgeschaltete, mindestens je eine zwischen Führungswand und Behälterwand vorgesehene Verbindungsöffnung zum unteren Behälterraum aufweisende Zuführverteiler für den zu trocknenden und zu überhitzenden Dampf bilden. Mit der neuen Vorrichtung wird der Behälterraum gut ausgenutzt, indem diejenigen Räume, in denen bei der vorgeschlagenen Vorrichtung Verdrängungskörper untergebracht sind, als Dampfverteilkanäle dienen. Verdrängungskörper werden hierbei also vermieden, wodurch sich der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht. Außerdem wird ein zusätzlicher Wasserabscheide-Effekt erreicht, indem der durch die Verbindungsöffnung strömende Naßdampf gegen die darunter befindliche Behälterwand geworfen wird, wobei bereits Wassertröpfchen ausgeschleudert werden, bevor der Dampf in die Abscheiderelemente eintritt.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung gehen die Führungswände an ihrem unteren Ende in je eine gegen die vertikale Behältermittelebene geneigte, bis nahe an die benachbarte Behälterwand reichende Wand über, die mehrere den zugehörigen Kanal mit dem unteren Teil des Behälters verbindende Öffnungen aufweisen. Durch diese Anordnung wird der erwähnte zusätzliche Abscheide-Effekt noch verbessert, indem durch die mehrere Verbindungsöffnungen aufweisende, geneigte Wand der Naßdampf noch stärker gegen die Behälterwand geworfen wird.

Diese Ausführungsform läßt sich erfindungsgemäß noch dadurch weiter ausbilden, daß die Verbindungsöffnungen schlitzförmig ausgebildet sind und deren von der Dampfströmung zuerst berührte Kante etwas in den unteren Behälterraum mit einem Viertelradius von ungefähr Schlitzbreite hineingezogen ist. Durch diese Ausbildung wird der Coanda-Effekt ausgenutzt, um die gleichmäßige Verteilung des Naßdampfes in den unteren Behälterteil zu verbessern.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der untere Raum des Behälters durch eine in der vertikalen Mittelebene angeordnete, von der untersten Reihe von Abscheiderelementen bis zur untersten Behältermantellinie reichende Wand in zwei parallelgeschaltete Räume unterteilt ist. Diese Unterteilung hat den Vorteil, daß bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Dampfes die aus den beiden Kanälen kommenden, in die untersten Abscheider-

elemente eintretenden Dampfströme stabilisiert werden und sich somit nicht gegenseitig stören.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Anlageschema einer geothermischen Dampfkraftanlage, in der die erfindungsgemäße Vorrichtung angewendet wird,

F i g. 2 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 3 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und

F i g. 4 einen Schnitt entsprechend dem gebrochenen Linienzug A-B in F i g. 3.

Gemäß F i g. 1 wird in der aus Hochdruck- und Niederdruckturbine 1 und 2 bestehenden Dampfkraftanlage der aus einem unterirdischen Vorkommen stammende Dampf ausgenutzt. Der unter der Erde mittels einer Leitung 3 gefaßte Naßdampf gelangt über ein Verteilkreuz 4 in einen Sattdampfabscheider 5, in dem der Dampf getrocknet wird und dann über eine Leitung 6 in die Hochdruckturbine 1 strömt. Der in der Hochdruckstufe teilentspannte Dampf strömt über eine Leitung 7 in eine Vorrichtung 10, auf die sich die Erfindung bezieht und in der dieser Dampf von seinen Wassertröpfchen befreit und dann mit Hilfe von über eine Leitung 8 abgezweigten Hochdruck-Sattdampf überhitzt wird, woraufhin der teilentspannte Dampf zur Arbeitsleistung der Niederdruckturbine 2 zugeführt wird.

Gemäß F i g. 2 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen liegenden zylindrischen Behälter 11 auf, der an seiner Vorderseite durch eine ebene Wand 12 und an seiner Rückseite durch einen Halbkugelboden 13 (F i g. 4) begrenzt ist. Die Wand 12 ist außen durch radiale Rippen 14 versteift und mit drei Deckeln 15 und 16 versehen, die je ein Loch verschließen, durch das hindurch ein Rohrbündel 17 bzw. Abscheiderelemente 18 ein- und ausgebaut werden können. Während sich das Rohrbündel 17 in der oberen Hälfte des Behälterraumes befindet, sind die Abscheiderelemente 18 in zwei Etagen in der unteren Hälfte des Behälterraumes untergebracht.

Gemäß Fig.3 liegt das Rohrbündel 17, in dessen Rohren der Hochdrucksattdampf strömt und dabei den teilentspannten und von Wassertröpfchen befreiten Dampf überhitzt, zwischen zwei Trennwänden 20, die von der Vorderwand 12 ausgehend sich über die gesamte zylindrische Länge des Behälters 11 erstrecken und innerhalb des Halbkugelbodens keilförmig gegeneinanderlaufen und an der Stelle ihres Zusammentreffens miteinander dicht verbunden sind, z. B. durch Schweißen (F i g. 4). Die Trennwände 20 reichen in F i g. 3 über das Bündel 17 nach oben hinaus bis an den Behältermantel 11, der oben mit zwei Austrittstutzen 21 versehen ist, von denen in F i g. 4 der Einfachheit halber nur einer dargestellt ist. Diagonal durch das Rohrbündel 17 erstrecken sich zum Dämpfen von Rohrschwingungen mehrere Stäbe 22.

Im Kugelboden 13 ist beidseitig der vertikalen Mittelebene des Behälters 11 je ein Lenkblech 24 angeordnet. Diese beiden symmetrisch angeordneten Lenkbleche sind zueinander und zur horizontalen Mittelebene 2 geneigt, wobei die Kante 24', in der die beiden Lenkbleche in der vertikalen Mittelebene zusammentreffen, durch den Mittelpunkt des Kugelbodens verläuft. Im Kugelboden 13 oberhalb der Lenkbleche 24 ist ein Stutzen (s. strichpunktierte Linie 25 in F i g. 4) vorgesehen, durch den der teilentspannte Dampf in den Behälter 11 einströmt.

An die Trennwände 20 nach unten anschließend sind leicht abgekantete Wandteile 23 vorgesehen, die sich ebenfalls von der Vorderwand 12 ausgehend durch den ganzen Behälter erstrecken und innerhalb des Kugelbodens in die Lenkbieche 24 übergehen. Zwischen jedem Wandteil 23 und dem benachbarten Behältermantel 11 ist eine nach dem Behälterinnern hin geneigte Wand 26 vorgesehen, die über ihre Länge gleichmäßig verteilt schlitzartige öffnungen 27 aufweist. Diese öffnungen 27 sind derart geformt, daß die von dem Dampfstrom zuerst berührte Schlitzkante nach unten ausgebogen ist, und zwar mit einem Viertelradius von ungefähr Schlitzbreite. Jede Wand 20 zusammen mit dem nach unten anschließenden Wandteil 23, der Wand 26 und der benachbarten Behälterwand umschließt einen Raum von zwickelartigem Querschnitt, der einen Kanal bildet und als Zuführverteiler für den teilentspannten Naßdampf dient. Die beiden Kanäle vereinigen sich im Kugelboden 13 und schließen an den Dampfeintrittsstutzen 25 an.

Zwischen jeder Wand 26 und dem benachbarten Wandteil 23 sind Rinnen 28 vorgesehen, die ausgeschiedene Wassertröpfchen sammeln und über nicht dargestellte Rohre zum tiefsten Punkt des Behälters leiten. Mit ihren unteren Enden halten die Wandteile 23 die obere Etage von in zwei Reihen angeordneten Abscheiderelementen 18. Die untere Etage von Abscheiderelementen 18 ist an schrägen Wänden 30 abgestützt, die sich ebenfalls von der Vorderwand 12 aus bis zum Beginn des Kugelbodens erstrecken und die die beiden Etagen so verbinden, daß die Elemente der beiden Etagen von Naßdampf parallel durchströmt werden. Auch die Wände 30 weisen je eine Wasserrinne 31 auf, die über nicht dargestellte Rohre das in den Rinnen aufgefangene Wasser ableiten. An der tiefsten Stelle des Behältermantels 11 erstreckt sich über die Länge des Behälters eine Wand 32, die nach oben bis in den Bereich der unteren Etage von Abscheiderelementen reicht und auf der sich über ein aufgesetztes kopfstehendes T-Profil 33 die Abscheiderelemente 18 dieser Etage abstützen. Über die Länge des Behälters gleichmäßig verteilt sind Querwände 41 angeordnet, durch die die untere Behälterhälfte in mehrere vom teilentspannten Naßdampf parallel durchströmte Räume unterteilt wird. Diese Räume sind untereinander durch Öffnungen 45 für das Durchschieben der Abscheiderelemente 18 sowie öffnungen 46 für das abgeschiedene Wasser verbunden.

Im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung tritt der teilentspannte Naßdampf durch den Stutzen 25 im Kugelboden 13 in den Behälter 11 ein und durchströmt in Richtung der Pfeile 35 im Parallelstrom die beiden beiderseits des Rohrbündels 17 befindlichen Kanäle von zwickelartigem Querschnitt. Über die schlitzartigen Öffnungen 27 strömt der Naßdampf gleichmäßig verteilt in die untere Hälfte des Behälters 11, wobei infolge der nach innen geneigten Lage der Öffnungen der Dampf gegen die Behälterwand gelenkt wird, wodurch bereits große und mittlere Wassertröpfchen abgeschieden werden. Ein erster Teil jedes Dampfstromes strömt in Richtung der Pfeile 37,38 durch die obere Etage von Abscheiderelementen 18 und gibt in diesen die feinen Wassertröpfchen ab, worauf der getrocknete Dampf die Rohre des Bündels 17 umströmt und dabei überhitzt wird. Der restliche Teil des in die unteren Behälter einströmenden Dampfes durchströmt in Richtung der Pfeile 39, 40 die untere Etage von Ab-

Scheiderelementen 18 und gelangt dann ebenfalls in die durch das Rohrbündel 17 gebildete Überhitzerheizfläche. Durch die Wand 32 wird vermieden, daß bei hoher Geschwindigkeit der beiden durch die Pfeile 40 angedeuteten Dampfteilströme Strömungsinstabilitäten auftreten. Die beiden Teilströme werden durch die Wand 32 stabilisiert. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten ist die Wand 32 nicht notwendig. Der überhitzte Dampf verläßt über die Stutzen 21 die Vorrichtung und gelangt zur Niederdruckstufe der Dampfkraftanlage. Das sich unten im Behälter ansammelnde Wasser wird über einen nicht dargestellten Stutzen abgeführt.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, an Stelle der Schlitzöffnungen 27 je Kanal einen längs der Behälterwand verlaufenden Spalt als Verbindungsöffnung vorzusehen, indem die Wand 26 weggelassen und der Wandteil 23 bis nahe an die Behälterwand weitergeführt wird.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, an Stelle eines Eintrittstutzens zwei Eintrittstutzen vorzusehen, also je Kanal einen, wobei dann gegebenenfalls die beiden Eintrittstutzen mit einem Austrittstutzen 21 zusammen auf der gleichen Umfangslinie des Behälters liegen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß dabei für die drei Stutzen ein einziger Verstärkungsteil angewendet werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser aus Naßdampf und zum anschließenden Überhitzen des Dampfes, die einen liegenden, im wesentlichen zylindrischen Behälter aufweist, in dessen unterem Teil Abscheiderelemente und in dessen oberem Teil ein in Längsrichtung des Behälters sich erstreckendes Überhitzerrohrbündel untergebracht sind, das zwischen zwei sich ebenfalls in Längsrichtung des Behälters erstreckenden Wänden liegt, zwischen denen der aus den Abscheiderelementen austretende Dampfstrom geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zwischen jeweils einer der beiden Führungswände (20, 23, 26) und der benachbarten Behälterwand (11) verbleibenden Kanäle von zwickeiförmigem Querschnitt parallelgeschaltete, mindestens je eine zwischen Führungswand (20, 23, 26) und Behälterwand (11) vorgesehene Verbindungsöffnung (27) zum unteren Behälterraum aufweisende Zuführverteiler für den zu trocknenden und zu überhitzenden Dampf bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungswände an ihrem unteren Ende in je eine gegen die vertikale Behältermittelebene geneigte, bis nahe an die benachbarte Behälterwand reichende Wand (26) übergehen, die mehrere den zugehörigen Kanal mit dem unteren Teil des Behälters verbindende Öffnungen (27) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (27) schlitzförmig ausgebildet sind und deren von der Dampfströmung zuerst berührte Kante etwas in den unteren Behälterraum mit einem Viertelradius von ungefähr Schlitzbreite hineingezogen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Raum des Behälters (11) durch eine in der vertikalen Mittelebene angeordnete, von der untersten Reihe von Abscheiderelementen (18) bis zur untersten Behältermantellinie reichende Wand (32) in zwei parallelgeschaltete Räume unterteilt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kanäle von zwickelförmigem Querschnitt sich am einen Ende des Behälters (11) vereinigen und daß diese Vereinigungsstelle mit einem oberhalb der Abscheiderelemente (18) in der Behälterwand angebrachten Stutzen (25) für den eintretenden Dampf in Verbindung steht.