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Einrichtung zum Betrieb einer Kondensatione-Dempfkraftanlage mit einem
mit Kernenere betriebenen Dampfergeuger Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
sum Betrieb einer Kondensations-Dampfkraftanlage mit einem mit rernenergie betriebenen
Dampferzeuger und mit direktem Kreislauf des Arbeitsmittels mit gesondertem Miechvorwärmer-Entgaser.
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Im Bereich einer solchen Anlage, bei der der in einem 80-genannten
Kernreaktor erzeugte und deshalb radioaktive Arbeitsmitteldampf oder auch nur ein
Teil desselben auf direkten Wege der Kraftmaschine, spesiell einer Dampfturbine,
zugefübrt wird, besteht grundsätzlich überall die Gefahr einer Strahlenschädigung
des Menschen, ao daß strenge Sicherungsmaßnahmen notwendig sind. So ist auch das
nach Arbeitsleistung von den Speisepumpen wieder des Dampferzeuger zugeführte Arbeitamittelkondensat
radioaktiv.
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Dabei erweist es sich als besonders ungünstig, daß durch den Mischvorwwärmer-Entgaser
dem Arbeitsmittelkondensat noch sehr stark radioaktive Anzapfmengen zugemischt werden.
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Dieser, bei den heutigen in bekannter Weise mit sogenannter
Regenerativvorwärmung
eingerlchteten Dampfkraftanlagen gebräuchliche Entgaser arbeitet meistens mit Überdrucl
und ist an die entsprechende Turbinenstufe angeschlossen, Dadurch wird nun die eventuell
schon etwas abgeklungene radioaktive Strahlung wieder beträchtlich erhöht.
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Wegen dieser radioaktiven Verseuchung des Kondensats bestehen nun
große Schwierigkeiten für die Wartung bzw.
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Reparatur der im Kondensat-Kreislaf eingeschalteten Pumpen, insbesondere
der Speisepumpen, wovon aber der gesamte Kraftwerksbetrieb entscheidend abhängt.
ES muß nämlich z.3. möglich sein, bei Betriebsstörungen einer solchen Pumpe, nachdem
automatisch oder von Rand diese abgeschaltet und auf eine Reservepumpe umgeschaltet
wurde, die Störung, gegebenenfalls durch Reparatur, zu beheben, ohne daß der reibungslose
Betrieb des gesamten Kraftwe;rks irgendwie beeinträchtigt wird. Das ist bei konventionellen
bzw. überhaupt bei Kraftwerken ohne radioaktives Arbeitsmittel ohne weiteres möglich,
im Fall des Kernkraftwerks mit direktem, d.h. aktivem Kreislauf wegen der damit
verbundenen Gefahr aber nicht Da nun aber diese radioaktive Strahlung bekanntlich
mit der Halbwertzeit eines strahlenden Elements Jeweils um die Hälfte abnimmt und
damit im Falle des Turbinenkondensat;s gewöhnlich nach einen Minuten abgeklungen
ist, wird dieses durch Speicherung für eine bestimmte Zeit (Verweilzeit) und Abschirmung
desselben hinter Betonwänden ungefährlich gemacht.
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Eine Spe Lcherung des Kondensats im lIotwell des rrl1rbineniroi, densators,
wie schon ausgeführt, ist aber recht ungüns da sie vor allem durch das Gewicht der
notwendigen, relativ großen Speichermenge zu einer beträchtlichen Mehrbelastung
der
Vnterstützungsfedern des Kondensators führt, die dann erheblich stärker ausgeführt
werden müssen.
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Anßerdem müßte dann auch noch durch einen, dem Nischvorwërmer-Entgaser
wegen der dort stattfindenden beträchtlichen Anrsicherung des Kondensats mit radioaktiver
Strahlung nachzuschaltenden, weiteren Speicherbehälter dattir gesorgt werden, daß
das den Speisepumpen aufließende Kondensat keine Radioaktivität mehr aufweist.
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Das bedeutet insgesant einen beträchtlichen susätslichen susätslichen
Bauaufwand eines solchen Kernkraftwerks.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, wegen der sum Zwecke der Wartung
und Reparaturen der Spoise- und Kondensatpumpen und anderer eventuell in Kondensat-Kreislauf
eingeschalteter Pumpen notwendigen, gefahrlonen zuenslichkeit zu denselben, einen
von Radioaktivität freien Kondensat-Kreislauf in einem Kernkreftwerk mit direkten
Kreislauf des Arbeitsuitteis zu schaffen und dabei die Wachteile der oben erwähnten
Art su vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Behälter,
in den du Turbinen-Abdampfkondensat eines ein- oder mehrgehäusigen Turbinenkondensators
unmittelbar nach der Kondensation geleitet wird, seitlich oder senkrecht unterhalb
von den Kondensatorgehäusen aufgestellt und mit diesen durch die Kondansat-Ablaufleitungen
terbunden iet, daß ii oberen Teil des Bebälters Entgasungseinbauton angebrächt sind,
mittels derer nach Zumischung des der Turbine entnommenen restlichen Arbeitamittels
mit höheren Temperaturen als die den Kondensator- und Behälterdruck entsprechende
Sättigngstemperatur, das gesante Arbeitsmittel entgast wird, daß in den Behälter
im Bereich der Entgasungseinbauten dort mehrfach gelochte Gammbsaugelsitungen hineingeführt
sind, durch die die aus des Arboitsmittelkondensat ausgeschiedenen Gane von der
in bekannter
Weise ausgeführten Kondensator-Evakuierungseinrichtung
angesaugt und an die freie Atmospäre gefördert werden und daß der Behälter durch
einen im wesentlichen horizontalen Zwischenboden in einen (oberen) Entgaserteil
und einen (unteren) Speicherteil aufgeteilt ist. In diesem wird das Arbeitmittel
für sine solche Zeitdauer (Verweilzeit) gespeichert, bis die davon agsgehende radioaktive
Strahlung auf eine für den Menschen ungefährliche Dosis abgeklungen ist.
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Durch diese Einrichtung findet auch wegen der sich unmittelbar an
den Austritt des Kondensats aus dem Turbinenkondensator anschließenden Entgasung
deseelben, bis zu dessen Wiedereintritt in den Dampfexzeuger keine neuerliche Anreicherung
der Radioaktivität des Kondensats statt, da der sonst zwischen den Kondensatpumpen
und den Epeisepumpen eingeschaltete und Über eine Anzapfung an die Turbine angeschlossens
Mischvorwärmer-Entgaser entfällt.
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Außerdem ersetzt der Behälter sowohl den zur Aufnahme von Lastschwankungen
dienenden sogenannten Warmapeicher für das Turbinenkondensat, der gegebenenfalls
auch als Kondensathochbehälter bezeichnet wird, als auch den zum Sammeln des Abdampf-Kondensats
sonst Üblicherweise unten an den Kondensatorgehäusen befestigten sogenannten Hotwell,
wodurch dariiber hinaus die Unterstützungsfedern der Kondensatorgehäuse, vor allem
auch von dem Gewicht der darin enthaltenen Kondensatmenge entlastet werden und entsprechend
schwächer bemessen werden können.
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Da die Entgasung des Turbinenkondensate bei der erfindungsgemäßen
Einrichtung Ja bei dem recht niedrigen, durchschnittlich einem Vakuum von 92 - 96
% entsprechenden Kondensatordruck durchgeführt wird, läßt sich auf diese Weise ein
recht gutes Ergebnis hinsichtlich des Restgasgehalts
erzielen, da
die Löslichkeit des Kondensats für die enthaltenen Gase dabei bekanntlich sehr gering
ist.
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Vorteilhafterweise wird eine Ausführung der Einrichtung nach der Srfindung
gewählt, bei der zur gleichmäßigen Verteilung des Turbinenkondensats auf die Entgasungseinbauten
oberhalb dieser eine siebartig gelochte Verteilrinne verläuft und unterhalb dieser
die Zuführungsrohre für das restliche Arbeitsmittelkondena'at geführt werden und
dieses durch Löcher in den Zuführungsrohren dem Turbinenabdampfkondensat gleichmäßig
zugemischt wird. Bei einer größeren Anzahl von Zuführungarohren wird man zweckmäßig
nicht alle in den Behälter hineinführen, sondern diese in ein oder mehrere als Verteilrohre
dienende Rohre grbßeren Durchmessers einmünden lassen und diese dann unterhalb der
Verteilrinne oberhalb der Entgasungseinbauten führen.
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Eine weitere günstige Ausbildung der erfindung besteht darin, daß
die aus dem Behälter herausgeführten Gasabsaugeleitungen in den besonders abgedeckten
Luftkühlsonen der Kondensatorgehäuss enden, so daß die ausgeschiedenen Gase von
der Kondensator-Evakuierungseinrichtimg von dort an die freie Atmosphäre gefördert
werden, da sich die Gase an der ältesten Zone des Kondansators mit dem geringsten
Druck, die die Kuftkühlsone darstellt, von selbst sammeln und auf diese Weise auch
nicht mit dem von den Kondensatorrohren herabrieselnden Kondensat in Berührung kommen
und diesse nicht wieder anreichern können.
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Dabei empfiehlt sich vor allen bei Dehrgehäusigen Kondensatoren die
Ausfübrung, bei der die Gasabsaugeleitungen zunächst an Sammelrohre angeschlossen
sind, welche ihrerseits durch Abzweigleitungen mit den Luftkühlzonen sämtlocher
londensatorgehäuse in Verbindung stehen, so daß eine einwandfreie Entgasung auch
bei Abschaltung eines Kondensatorgehäusen oder Teilkondensators gewährleister ist.
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Man hat dabei noch grundsätzlich den Vorteil, daß nicht die zahlreichen
Gasabsaugeleitungen in den Kondensator geführt werden müssen, sondern nur eine geringere
An;ahl von Abzweigleitungen von den Sammelrohren.
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Man wird eichließlich auch in dem (unteren) Speicherteil des Behälters
gemäß der Erfindung Strömungsschikanen anbringen, so daß ein Abströmen des Kondensats
in geraden Strähnen verhindert und die Speicherwirkung nicht beeinträchtigt wird.
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Wirkungsweise und Aufbau der Einrichtung ist anhand Fig. 1, la, 2
und 3 zu erkennen und nachfolgend beschrieben, wobei Fig. la, 2 und 3 weitere günstige
Ausbildungen der Erfindung zeigen.
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Das in den zweigehäusig ausgebildeten Turbinenkondensator (1) etwa
mit Sättigungstemperatur anfallende Kondensat wird nicht in den sonst üblicherweise
vorhandenen jeweils unten am ILondenaatorgeMuse (1) befestigten Rotwein geleitet,
sondern direkt mit natürlichem Gefälle durch die Kondensat-Ablaufleitungen (3) von
oben in den geschlossenen beispielsweise kreiszylindrischen, länglichen Behälter
(2) und auf die in dessen oberen Teil angebrachten Entgasungseinbauten (4) verteilt,
die in bekannter Weise als Riese1-bleche ausgebildet sind.
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Dabei ist der Behälter für sich auf dem Fundament aufgelagert, während
die an den entsprechenden Niederdruckgehäusen der Turbine befestigten und über Wellrohr-Dehnungsausgleicher
(17) in den Kondensat-Ablaufleitungen t (5) mit z.B. dem Behälter verbundenen Kondensatorgehäuse
hier r auf Untertützigsfedern 18) Sen.
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Durch die seitlichen Zuführungßrohre (5) wird dau restliche Arbeitsmittel,
das der Turbine, wie es gewöhnlich der
Fall ist, hauptsächlich zum
Zwecke der R.generativvorwärmung entnommen wurde, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
von Entspannerflaschen, mit höheren Temperaturen als die dem Kondensator- und Behälterdruck
entsprechende 8ättigungstemperatur dem Turbinen-Abdampfkondensat zugemischt.
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Es wird dadurch eine kaum zu vermeidende Unterkühlung des Turbinenkondensats
ausgeglichen, worauf der teilweise ausdampf ende, siedende, gesamte Arbeitemittelstrom
mittels der Entgsaungseinbauten entgast wird, d.h. es werden die nicht kondensierbaren
Gase aus dem Kondensat ausgeschieden und durch die im Bereich der Entgasungseinbauten
gelochten Entgasungsleitungen (6) von der in den Figuren nicht dargestellten in
bekannter Weise auegeführten Kondensstor-Evakuierungseinrichtung angesaugt und an
die freie atmosphäre gefördert.
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Die dabei mitangosaugte Dampfmenge wird durch bekannte Naßnahmen entsprechend
der Ausbildung der Ivakuierungseinrichtung wiedergewonnen.
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Das Kondensat wird nun zunächst auf einem im wesentlichen horizontalen
Zwischenboden (8), der den Behälter in einen (oberen) Entgaserteil und (unteren)
Speicherteil (9) unterteilt, aufgefangen und tritt an dem einen Behälterende durch
eine Auseparung (10) im Zwischenboden in den Speicherteil über. Am entgegengesetzten
Ende des relativ zu seinem Durchmesser langen Behälters wird es dann von der Kondensatpumpe
(11) abgesaugt. Dabei ist der Speicherteil so groß bemessen, daß bei Einregelung
einer entsprechenden Spiegelhöhe das Arbeitsmittel,bis es al Absaugestut@en angelangt
ist, jeweile für eine solche Zeitdauer (Verweilseit) im Behälter verweilt, bis seine
Radioaktivität auf eine für den Menschen uqefährliche Dosis abgeklungen ist, so
daß die im Kondensatkreislauf eingeschalteten Puwon, insbesondere die Speisepumpen,
nicht mebr wesentlich radioaktives Kondensat wieder zum Dampferz@uger fördern, de
ja auch weiter oben in diesem Kreislauf kein Misonvorwärmer-
Entgaser,
der den Arbeitsmittelstrom wieder mit Radioaktivität anreichern würde, mehr angeordnet
ist.
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Dieser Behälter muß natürlich hinter den Abschirmwänden im Maschinenhaus
aufgestellt sein, da ja hier die Radioaktivität erst zum Abklingen gebracht wird.
Das gilt dann aber nicht mehr für die weiteren in den Kondensatkreislauf eingeschalteten
Aggregate und Armaturen und man hat zu diesen ungehindert gefahrlosen Zutritt, z.B.
um Wartungsarbeiten oder Reparaturen auszuführen.
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Fig. la weist gegenüber Fig, 1 die Änderung auf, daß die aus dem Arbeitamittel
ausgeschiedenen Gase durch die Gasabsaugeleitungen (6) in die Luftkühlzone (7) der
Kondensatorgchäuse (1) gelangen, so daß sie von dort von der Kondensator-Evakuierungseinrichtung
an die freie Atmosphäre gefördert werden. Man erhält so eine sohaltungsmäßig einfache
und vor alle in der Wirkungaweise günstige Lösung.
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Diese wird, wie in Fig. 2 und 43 dargestellt, noch dadurch verbessert,
daß die aus dem Behälter herausgeführten Gasabsaugeleitungen (6) zunächst durch
Sammelrohre (13) verbunden werden und von diesen ausgehende Abzweigleitungen (14)
in die Luftühizonen der Kondensatorgehäuse geführt werden. Auf diene Weise bleibt
auch bei einer notwendig werdenden Abschaltung eines Kondensatorgehäuses oder Teilkondensators
eine einwandfreie Entgasung gewährleistet.
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Die entsprechende Absperrarmatur (19) ist dann geschlossen.
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Es ist auch ersichtlich, daß dann nur Abzweigleitungen von weit geringerer
Zahl als die Gasabsaugeleitungen in den Kondensator bineingeführt werden müssen.
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Weiter erkennt man in Fig. 2 und 3 die ganz oben im Behälter fast
über dessen ganze Länge verlaufende, siebartig gelochte horizontale Rinne (15),
die zur Verteilung des Abdampfkondensats suf die Entgasungseinbauten dient
und
etwas unterhalb seitlich davon, auch horizontal angeordnet, die Zuführngsrohre (5)
oder Verteilrohre (12) für das restliche Arbeitsmittelkondensat. Diese sind in etwa
gleichen Abständen gelocht, so daß das restliche Kondensat dem Abdampfkondensat
gleichmäßig zugemischt wird.
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Diese gleichmäßige Zumischung des restlichen Turbinenkondensats, das
Ja höhere Temperatur oder Temperaturen hat, als die dem Behälter und Kondensatordruck
entsprechende Sättigungstemperatur und somit auch als das unter Umständen schon
leicht unter diese Temperatur unterkühlte Abdampfkondensat, erfolgt deswegen, weil
für die Zwecke der Entgasung gewährleistet sein muß, daß dae gesamte Turbinenkondensat
sich auf Verdampfungstemperatur befindet, damit unter Aufkochen desselben beim Herabrieseln
von den Entgasungseinbauten und aus der brodelnden Oberfläche der auf dem Zwischenboden
gesammelten Kondensatmenge daraus die nicht kondensierbaren Gase leicht ausgeschieden
werden können. Diese strömen dann unmittelbar in die Gasabsaugeleitungen (6) ein
und gelangan zunächst mit einem gewissen Dampfanteil in die Inftkühlzonen der Kondensatorgehäuse,
wo noch ein beträchtlicher Teil des Dampfanteils niedergeschlagen wird, ehe dae
nun dampf ärmere Gas-Dampf-Gemisch in die Anschlußleitungen (20) der Kondensator-Evekuierungseinrichtung
gesaugt wird.
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Man wählt Verteilrohre (12) von größerem Durohmesser als die Zuführungsrohre,
wenn letztere in größerer Zahl vorhanden sind, um dies. an der Behälterwand in die
Verteilrohre einmünden zu lassen und auf diese Weise nicht so viele Rohre durch
den Behälter ftihren zu müssen, die Ja auch noch mämtlich gelocht werden müssen.
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Es ist in Pig. 2 noch dargestellt, daß durch quer zur Hauptströmungsrichtung
des Kondensats im Speicherteil des Behälters angeordnete Strömungsschikanen (16)
in Form von
quer zur Hauptst;röwungsrichtung des Kondensats angeordneten
Wänden verhindert wird, daß das Kondensat in geraden Strähnen abströmt und den Behälter
eher als nach der nötigen Verweilzeit verläßt.
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Man erkennt auch aus den Abbildungen, daß sich gemäß der Erfindung
durch die Anordnung der Entgaaungseinbauten,Zuführungarohre usw. in dem sich mehr
oder weniger zwangsläufig ergebenden freien Raum in dem Behälter oberhalb des Kondensatspiegels
eine insgesamt sehr raumsparende, gedrängte, vor allem wenig Bauhöhe beanspruchende
Einrichtung ergbit, wie insbesondere Fig. 3 mit der Darstellung des kreiaz;lindrischen
Querschnitts des Behälters zeigt, wofür aber auch andere Querschnitte in Fragg kommen.
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10 Seiten Beschreibung 6 Patentansprdche