DE1576884C - Einrichtung zur Schwerkraft und Fhehkrafttrennung von Zweistoffgemischen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Trennung von Zweistoffgemischen, die insbesondere eine gasförmige und eine flüssige Phase aufweisen.

Eine derartige Einrichtung hat besondere Bedeutung in Dampferzeugern zur Trennung von Dampf-Wasser-Gemischen. Beim Anfahren oder beim Schwachlastbetrieb derartiger Dampferzeuger treten im allgemeinen hinter den Verdampferheizflächen größere Mengen Wasser auf, die bisher in den verschiedenartigsten Dampftrenngefäßen hinter diesen Heizflächen abgeschieden wurden. Da derartige Abscheideflaschen sehr teuer und aufwendig sind, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Trennung des Dampf-Wasser-Gemisches bereits im Sammler hinter den Verdampferheizflächen vorzunehmen.

Es sind bereits Trennsammler bekanntgeworden, bei denen die Sammler jedoch meist senkrecht angeordnet und mit entsprechenden Leit- oder Prallblechen zur Fliehkrafttrennung versehen sind. Dabei ist es jedoch erforderlich, daß die Sammler erheblich größer gebaut werden, so daß sich dadurch keine wesentliche Einsparung gegenüber den gesondert angeordneten Abscheideflaschen mehr ergibt.

Ferner ist aus der deutschen Patentschrift 732 549 eine Anordnung zum Trennen des Dampf-Wasser-Gemisches in der Trommel eines mit natürlichem Wasserumlauf betriebenen Röhrendampferzeugers bekannt, bei der die verwendeten Fliehkraftabscheider mit axialem Dampfaustritt einen stetig verengten tangentialen Eintritt sowie bei waagerechtem Einbau des Abscheiders mit nach einer Schraubenlinie versetzten, einen diffusorartig erweiterten tangentialen Austritt für das Wasser aufweisen. Insbesondere durch die tangentiale Anordnung des Wasserauslasses ist es jedoch erforderlich, daß das zu trennende Wasser-Dampf-Gemisch mit hoher Geschwindigkeit in den Abscheider eingeführt ist, denn nur bei einer entsprechend hohen Umlaufgeschwindigkeit des sich an der Innenwandung des zylindrischen Abscheiders bildenden Wasserringes kann auch ein Austritt des Wassers aus den tangentialen Auslässen erfolgen. Bei einer geringen Geschwindigkeit des eintretenden Dampf-Wasser-Gemisches ist jedoch eine sichere Trennung nicht mehr gewährleistet. ■

Ausgehend von derartigen rotationssymmetrischen Trennkammern mit tangentialer Gemischzuführung und Ablauf Öffnungen für das abgeschiedene Wasser im Trennkammermantel im an die Stirnfläche angrenzenden Bereich sowie mit Tauchrohren zur Dampfabfuhr durchbrochenen Stirnflächen der Trennkammer, besteht die Einrichtung zur Schwerkraft- und Fliehkrafttrennung erfindungsgemäß darin, daß die Ablauföffnungen im unteren Bereich des Trennkammermantels vorgesehen sind und daß der ringförmige Raum zwischen den Trennkammern und der Sammlerinnenwandung durch radiale Trennwände in jeweils eine wasserführende Kammer im unteren Bereich des Sammlers, eine dampfführende Kammer im oberen Bereich und eine Kammer für die Gemischzuführung zwischen der dampf- und der wasserabführenden Kammer unterteilt ist.

Durch diese Anordnung der Ablauf Öffnungen für das Wasser im unteren Bereich des Trennkammermantels wird also erreicht, daß auch bei geringen Slrömungsgeschwindigkeilen eine sichere Abführung des Wassers gewährleistet ist.

Durch die Unterteilung des Zwischenraumes zwischen Trennkammern und Sammler wird vermieden, daß sich die einzelnen Komponenten des Gemisches wieder vereinigen. Zur Ableitung des aus den Tauchrohren der Trennkammern abströmenden Dampfes sind zwischen den einzelnen Trennkammern koaxial zu diesen Rohrstücke eingebaut, die eine Öffnung in den dampfführenden Kammern aufweisen.

An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispieles nach der Erfindung näher dargestellt. Dabei zeigt F i g. 1 zwei Längsschnitte nach den Schnittlinien

I A und IB der Fig. 2, während in den Fig. 2, 3 und 4 Querschnitte durch den Sammler entsprechend den Schnittlinien H-II, III-III und IV-IV dargestellt sind.

Nach Fig. 1 und 2 sind koaxial zur Achse des Sammlers 1 rotationssymmetrische Trennkammern 2 eingebaut. Diese Trennkammern weisen eine tangentiale Zuführung 3 für das Dampf-Wasser-Gemisch auf und sind von Stirnflächen 4 begrenzt, die von in die Trennkammer 2 hineinragenden Tauchrohren 5 durchbrochen sind. In der Nähe der Stirnflächen 4 im Mantel der Trennkammer 2 sind — wie insbesondere aus dem Längsschnitt I B und der Schnittzeichnung nach F i g. 3 ersichtlich ist — Auslaßschlitze 6 zum Ablauf des abgeschiedenen Wassers vorgesehen. Der ringförmige Zwischenraum zwischen den Trennkammern 2 und der Sammlerinnenwandung 1 ist durch radiale Trennwände 7,8 und 9 in drei Kammern unterteilt, von denen die untere Kammer 10 zur Abführung des Wassers, die obere Kammer 11 zur Abführung des Dampfes und die seitliche Kammer 12 zur Zuführung des Dampf-Wasser-Gemisches vorgesehen sind. Diese einzelnen Kammern erstrecken sich über die gesamte Länge des Sammlers 1, so daß ζ. B. von der wasserführenden Kammer 10 nur eine geringe Anzahl von Wasserabführungsleitungen 16 auszugehen brauchen.

Wenn das Dampf-Wasser-Gemisch über die Zuführungsleitung 15 und die Gemischkammer 12 und tangential durch den Spalt 3 in die Trennkammer 2 eintritt, so wird bei entsprechender Eintrittsgeschwindigkeit dieses Gemisch zunächst an der Wandung der Trennkammer in mehreren Umläufen entlang geschleudert und strömt nach außen in Richtung auf die beiden Stirnflächen 4. Während dieses Umlaufs des Gemisches trennt sich der Dampf von dem Wasser, so daß der Dampf durch die Tauchrohre 5 abströmt, während das Wasser über die Spalten 6 in die wasserführende Kammer 10 ausgeschleudert wird.

Nach der Schnittzeichnung in Fig. 4 sind zur sicheren Abführung des aus den Tauch rohren 5 ausströmenden Dampfes in die dampfführende Kammer

II zwischen den einzelnen Trennkammern 2 Rohrstücke 13 mit einem oberen Längsspalt 14 angeordnet. Der sich in der Kammer 11 sammelnde Dampf strömt dann über die Rohrleitungen 17 in die nachgeschalteten Kesselheizflächen.

Da geringe Durchsatzmengen und geringe Strömungsgeschwindigkeiten in der Trennkammer nur einen geringen Drall ausüben, so daß die Fliehkraftwirkung nur sehr gering ist, wirkt die beschriebene Trennkammer gleichzeitig als Schwerkraftabscheider, da dann das Wasser lediglich aus dem unteren Bereich der Trennkammer 2 durch die Schlitze 6 abläuft.

Der wesentliche Vorteil einer derartigen Trennung von Dampf-Wasser-Gemischen liegt darin, daß die axiale Strömungskomponente des spezifisch leichteren Mediums zu den des schwereren Mediums gleichgerichtet ist. Dadurch werden Verwirbelungen wie in herkömmlichen Zyklonen und ein Mitreißen des schwereren Mediums durch das leichtere sicher vermieden. Darüber hinaus verhindert der Spalt 6, der das Tauchrohr 5 teilweise umgibt, Staubildungen des abgetrennten Wassers und gewährleistet somit einen besseren Abscheidegrad.

Mit dem Einbau der beschriebenen Abscheider in die herkömmlichen Sammler können somit die bisher üblichen Wasser-Dampf-Trenngefäße hinter dem Verdampfer eingespart werden. Dabei ist es nicht einmal erforderlich, die Sammler im Volumen zu vergrößern, sondern es ist völlig ausreichend, wenn die bisher üblichen Sammler mit der beschriebenen Trenneinrichtung versehen werden.

Selbstverständlich dienen derartige Trennsammler nicht nur zur Trennung von Dampf-Wasser-Gemischen hinter dem Verdampfer, sondern sie können auch an jeder beliebigen anderen Stelle, an der eine Trennung von Dampf und Wasser erforderlich ist, eingebaut werden. Das gilt insbesondere für Dampferzeuger von Kernkraftwerken, bei denen der Dampf im allgemeinen eine hohe Nässe aufweist. Außerdem können derartige Abscheider auch generell zur Trennung von Zweistoffgemischen verwendet werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Schwerkraft- und Fliehkrafttrennung von Zweistoffgemischen, insbesondere von Dampf-Wasser-Gemischen, mit in Sammlern von Durchlauf dampferzeugern koaxial oder parallel zur Achse eingebauten rotationssymmetrischen Trennkammern mit tangentialer Gemischzuführung und Ablauföffnungen für das abgeschiedene Wasser im Trennkammermantel im an die Stirnfläche angrenzenden Bereich sowie mit von Tauchrohren zur Dampfabfuhr durchbrochenen Stirnflächen der Trennkammern, d a durchgekennzeichnet, daß die Ablauföffnungen (6) im unteren Bereich des Trennkammermantels (2) vorgesehen sind und daß der ringförmige Raum zwischen den Trennkammern (2) und der Sammlerinnenwandung (1) durch radiale Trennwände (7, 8, 9) in jeweils eine wasserführende Kammer (10) im unteren Bereich des Sammlers (1), eine dampfführende Kammer (11) im oberen Bereich und eine Kammer (12) für die Gemischzuführung zwischen der dampf- und der wasserabführenden Kammer (10, 11) unterteilt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Richtung zwischen den einzelnen Trennkammern (2) koaxial zu diesen Rohrstücke (13) eingebaut sind, die mindestens eine öffnung (14) in die dampfführende Kammer (11) aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen