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Hochdruckwärmeaustauscher für Wärmekraftwerke Die Neuerung bezieht
sich auf Hochdruckwärmeaustauscher für Wärmekraftwerke. Solche Wärmeaustauscher
bestehen üblicherweise aus einer Verteilertrommel und einem mit dieser verbundenen
Mantelrohr gleich großen Durchmessers.
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Innerhalb des Mantelrohres verlaufen die Wärmeaustauschrohre, insbesondere
bei großen Anlagen, in mehrfachen Auf-und Abwärtswindungen, die von dem wärmeabgebenden
Strömungsmittel umgeben sind. Bei mehrfacher Auf-und Abwärtsführung der Wärmeaustauschrohre
innerhalb eines Mantelrohres tritt dabei das Problem auf, das zylinderförmige Mantelrohr
vollständig mit Rohren auszufüllen. Der von Rohren freie Totraum vergrößert sich
mit steigender.
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Anzahl der Rohrwindungen, wobei der in diesen Totraum einströmende
Dampf seine Wärme nicht abgeben kann, was zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades
des Wärmeaustauschers führt. Außerdem erfordern Mantelrohre großen Durchmessers
große Wandstärken, haben größeres Gewicht und ermöglichen keine zufriedenstellende
Führung des wärmeabgebenden Dampfstroms.
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Diese Nachteile können dadurch vermieden werden, daß an Stelle eines
Mantelrohres deren mehrere vorgesehen sind. Die Neuerung besteht darin, daß die
in mehreren Mantelrohren
freibeweglich angeordneten Wärmeaustauschrohre
innerhalb eines jeden Mantelrohres mit nur einer Wendung von 1800 ausgebildet sind.
Eine solche Anordnung von Wärmeaustauschrohren mit nur einer einzigen Schleife erlaubt
außer einer günstigen Ausnutzung des kreisförmigen Mantelquerschnittes, bei der
praktisch kein Totraum mehr auftritt, eine sich über mehrere Mantelrohre erstreckende
freie Ausdehnung der Rohre. Ferner wird durch diese Aufteilung die Schaffung von
Zonen verschiedener Temperaturen, z. B. Über-, Enthitzer-und einer unterkühlten
Zone in den verschiedenen Mantelrohren ermöglicht. Infolge der geringen Mantelrohrdurchmesser
können auch geringere Wandstärken verwendet werden, soweit der Druck dies zuläßt.
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Die Mantelrohre können mit dem Bodenstück einer zweiteiligen Verteilertrommel
druckdicht verschweißt werden. In dem Deckel der Verteilertrommel sind entsprechend
der Anzahl der Mantelrohre Verteilerkammern angeordnet, die ebenfalls mit der Verteilertrommel
druckdicht verschweißt sind. Die Wärmeaustauschrohre sind ihrerseits an diese Verteilerkammern
angeschweißt und können sich innerhalb der Mantelrohre frei ausdehenen. Die Verteilerkammern
können durch bekannte Mittel verschlossen werden.
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An Hand eines Ausführungsbeispieles soll die Neuerung - näher erläutert
werden (JMg. 1).
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Der Wärmeaustauscher besteht aus einer zweiteiligen Trommel mit dem
Deckel 1 und mit dem Boden 2. In das Bodenstück 2
sind zwei Mantelrohre
3 und 4 druckdicht eingeschweißt.
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Entsprechend sind in dem Deckel 1 zwei Verteilerkammern 5 und 6 ebenfalls
druckdicht eingeschweißt. Die beiden Teile 1 und 2 der Trommel können an der Stelle
7 durch eine Schweißnaht abgedichtet und durch einen Flansch verbunden werden. Die
Wärmeaustauschrohre 8 sind zunächst in der Verteilerkammer 5 eingeschweißt und treten
dann in das Mantelrohr 3 ein, an dessen äußerem Ende sie sich um 180° wenden und
mit einer weiteren Schleife von 1800 in das zweite Mantelrohr 4 eintreten. Nach
Durchgang durch das Mantelrohr 4, das sie ebenfalls mit nur einer Wendung von 1800
durchlaufen, treten sie in die Verteilerkammer 6 ein, mit der sie an ihrem zweiten
Ende fest verbunden sind. Zwischen den beiden festen Einspannstellen haben die Austauschrohre
8 freie Ausdehnungsmöglichkeit in der Längsrichtung.
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Das wärmeabgebende Strömungsmittel strömt durch den Stutzen 9 in das
Mantelrohr 3 ein, umspült die dieses Mantelrohr ausfüllenden Wärmeaustauschrohre
8, tritt danach in die zweiteilige Trommel 1 ; 2 ein und strömt von dort in das
untere Mantelrohr 3, wo es seine Restwärme abgibt, ehe es durch den Stutzen 10 den
Wärmeaustauscher wieder verläßt.
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Das wärmeaufnehmende Strömungsmittel tritt durch die Verteilerkammer
6 in die Wärmeaustauschrohre 8 ein und durchströmt in diesen unter Wärmeaufnahme
der Reihe nach in einer Schleife das Mantelrohr 4, nach Umkehrung der
Strömungsrichtung
in einer weiteren Schleife das Mantelrohr 3 und tritt in die Kammer 5 ein, durch
die es den Wärmetauscher über das Rohr 11 wieder verläßt. An dem Boden der Mantelrohre
3 und 6 befinden sich Ausflußöffnungen 12 und 13 für das Kondensat. Die Verteilerkammern
5 und 6 können in üblicher Weise durch Flansch und Schweißnaht druckdicht verschweißt
werden.
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Im Schadensfalle wird die Flansch-Schweißverbindung 7 zwischen den
Trommelteilen 1 und 2 gelöst, so daß dann die Berohrung 8 herausgezogen werden kann.
Die Wärmeaustauschrohre liegen dann frei, so daß Reparaturen ungehindert vorgenommen
werden können, ohne daß kraftwerksseitig irgend ein Anschluß gelöst werden muß.
Nach beendeter Reparatur wird der Deckel 1 wieder verschlossen.
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Der Wärmeaustauscher kann auch mit mehr als zwei Mantelrohren versehen
und sowohl stehend als auch liegend angeordnet werden. Dabei ist die liegende Anordnung
insbesondere zur Unterkühlung geeignet.
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Statt in die zylinderförmigen Verteilerkammern 5 und 6 können die
Rohre 8 auch in Verteilerkammern eingeführt werden, die unmittelbar in dem Deckel
1 angeordnet sind.
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Eine solche Lösung zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Das
wärmeaufnehmende Medium tritt über einen Stutzen 22a durch eine, im Deckel 20 einer
flachen Verteilertrommel 21 angebrachte Verteilerkammer 22 in die
Rohrstränge
23 ein, durchströmt diese-in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach
Fig. 1-zunächst im Mantelrohr 25. Die Rohrstränge 23 münden dann in die Verteilerkammer
26 und das wärmeaufnahmende Medium verläßt den Wärmetauscher über den Stutzen 26a.
Das wärmeabgebende Medium tritt über den Stutzen 27 in den Wärmetauscher ein und
aus diesem über den Stutzen 28 wieder aus. Teil 29 stellt ein Ablaßventil für Kondensat,
Teil 30 ein Belüftungsventil dar.
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Diese Lösung ist besonders dann vorteilhaft, wenn kleinere Reparaturen
vorgenommen werden sollen. Durch Öffnen eines die Verteilerkammern (26) selbstschließenden
Deckels 24 kann das schadhafte Rohr freigelegt, abgepflockt oder dichtgeschweißt
werden. Das Herausziehen der Rohrstränge aus den Mänteln erfolgt wie beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1, wobei lediglich die Verbindungen der Verteilertrommel 21 gelöst werden.