DE1913228C - Device for separating water from wet steam and for subsequent overheating of the steam - Google Patents

Device for separating water from wet steam and for subsequent overheating of the steam

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DE1913228C
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Parma Nand Dipl Ing Zurich Sonnenmoser Alois Neuenhof Bansal, (Schweiz)
Original Assignee
Aktiengesellschaft Brown Boveri & Cie , Baden (Schweiz)
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Description

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Behälters besteht von den Rohren her keine Beschränkung. Die Anpassung des optimalen Rohrbündels an die Matratzenfläche ist einfach, weil die Rohrlänge nicht variiert werden muß. Bei Reparaturen sind kurze Rohre leichter auszutauschen. Die Strömungsrichtung des Dampfes ist immer quer zu den Rohren, wo immer auch die Entnahme des überhitzten Dampfes erfolgt. Der Druckverlust ist minimal, da der Naßdampf sehr wenig umgelenkt wird und die Dampfgeschwindigkeit beim Durchströmen der Vorrichtung möglichst konstant gehalten wird, auch ist wegen der kurzen Rohre eine bessere Beeinflussung der Strömungswiderstände im Überhitzer möglich. Die kompakte Bauweise ermöglicht kleinere Toträume und kleinere gespeicherte Dampfvolumina, folglich eine Herabsetzung der Gefahr des Auftretens einer Überdrehzahl der Niederdruckturbine, ζ. Β. bei plötzlicher Lastabschaltung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt bei gleicher Leistung nur ungefähr zwei Drittel des bisher benötigten Platzbedarfes, und auch das Gewicht ist entsprechend kleiner. Sie ist im Aufbau einfach, so daß auch bezüglich der Reinigung günstige Verhältnisse bestehen.There is no restriction on the tubes of the container. The adaptation of the optimal tube bundle to the mattress surface is easy because the tube length does not have to be varied. For repairs short pipes are easier to replace. The direction of flow of the steam is always transverse to the pipes, wherever the overheated is taken Steam takes place. The pressure loss is minimal because the wet steam is very little deflected and the steam velocity is kept as constant as possible when flowing through the device, because of the short tubes, the flow resistances in the superheater can be influenced better possible. The compact design enables smaller dead spaces and smaller stored steam volumes, consequently a reduction in the risk of an overspeed of the low-pressure turbine occurring, ζ. Β. at sudden load disconnection. The device according to the invention only requires approximately the same power two thirds of the space previously required, and the weight is correspondingly smaller. she is simple in structure, so that favorable conditions also exist with regard to cleaning.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnung erläutert, welche in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch die Vorrichtung zeigt.An embodiment of the invention will then be explained with reference to the drawing, which shows a schematic representation of a cross section through the device.

Der zylindrische Behälter 1 mit der gedachten Längsachse 2 dient der Vorrichtung als Mantel. Der Eintritt des Naßdampfes erfolgt durch die Einlaßöffnung 3 im Behälterboden, während der überhitzte Dampf durch den Austrittsstutzen 4, der an einer beliebigen Stelle längs des Behälters angeordnet sein kann, ausströmt. Die Abschirmwand S ist zwischen der Einlaßöffnung 3 und dem Zuströmraum 7 eingebaut. Im tiefsten Punkt des Behälters befindet sich die Entwässerungsieitung 9. Die Drahtgeflechtmatratzen 11, 12, 13, 14 sind gegeneinander versetzt und übereinander angeordnet, sie dienen dem Entwässern des Naßdampfes. Zwischen diesen Drahtgeflechtmatratzen sind die Tropfenabdeckbleche 17, 1Γ, 19 vorgesehen, welche den Einströmbereich der einen Matratze mit dem Abströmbereich der darüber angeordneten Matratze verbinden, derart, daß je zwei sich folgende Matr<;tze:i mK dem zugehörigen Tropfenabdeckblech im Querschnitt Z-förmig erscheinen. Die Brüten A, B, C, D der Matratzen 11, 12, 13, 14 sind den Dampfeinströmquerschnitten AB, BC, CD, DO proportional. Damit wird erreicht, daß die Dampfeintrittsgeschwindigkeiten in die Räume zwischen den Drahtgeflechtmatratzen gleich groß werden. Hinter den Drahtgeflechtmatratzen ist der Dampfabströmraum 21 vorgesehen, in welchem sich stark geneigte Bündel von Überhitzerrohren 22 befinden. Diese verlaufen in Normalebenen zur Längsachse 2. Die Überhitzerrohre 22 werden über einen Heizdampfeintrittsstutzen 24 und einen Verteiler 26 beaufschlagt. Am Austritt der Überhitzerrohre ist der Kollektor 27 mit dem Kondensat-Austrittsstutzen 25 zur Ableitung des anfallenden Kondensats vorgese-• hen.The cylindrical container 1 with the imaginary longitudinal axis 2 serves as a jacket for the device. The entry of the wet steam takes place through the inlet opening 3 in the container bottom, while the superheated steam flows out through the outlet nozzle 4, which can be arranged at any point along the container. The shielding wall S is installed between the inlet opening 3 and the inflow space 7. The drainage line 9 is located at the lowest point of the container. The wire mesh mattresses 11, 12, 13, 14 are offset from one another and arranged one above the other, they serve to drain the wet steam. Between these wire mesh mattresses, the droplet cover plates 17, 110, 19 are provided, which connect the inflow area of one mattress with the outflow area of the mattress arranged above, in such a way that two of the following mattresses meet: i mK the associated droplet cover plate with a Z-shaped cross-section to appear. The broods A, B, C, D of the mattresses 11, 12, 13, 14 are proportional to the steam inflow cross-sections AB, BC, CD, DO. This ensures that the steam entry speeds into the spaces between the wire mesh mattresses are the same. Behind the wire mesh mattresses there is a steam outflow space 21 in which there are sharply inclined bundles of superheater tubes 22. These run in normal planes to the longitudinal axis 2. The superheater tubes 22 are acted upon via a heating steam inlet connection 24 and a distributor 26. At the outlet of the superheater pipes, the collector 27 with the condensate outlet nozzle 25 is provided for discharging the condensate that arises.

ίο Beim Betrieb der Anlage strömt der Naßdampf aus dem Hochdruckteil der Dampfturbinenanlage durch die Einlaßöffnung 3 in den Behälter 1, in dem er durch die Abschirmwand 5 größtenteils umgelenkt wird, um in den Zuströmraum 7 zu gelangen. Die freie Einströmfläche zwischen der Abschirmwand 5 und dem Mantel des Behälters 1 in den Zuströmrauni 7 ist ungefähr gleich groß wie der Querschnitt der Einlaßöffnung 3. Durc. den Einbau der Abschirmwand S wird verhütet, diJJ der Naßdampf mit ao hoher Geschwindigkeit direkt in den Raum unter den Drahtgeflechtmatratzen 11, 12, 13, 14 strömt. Auch w>rd dadurch eine gleichmäßigere Beaufschlagung dieser Räume mit Naßdampf erreicht sowie eine Strömungsrichtung des Dampfes, welche es gestattet,ίο The wet steam flows when the system is in operation from the high pressure part of the steam turbine system through the inlet opening 3 into the container 1, in which it is largely deflected by the shielding wall 5 in order to reach the inflow space 7. the free inflow area between the shielding wall 5 and the jacket of the container 1 in the inflow area 7 is approximately the same size as the cross section of the inlet opening 3. Durc. the installation of the shielding wall S is prevented, ie the wet steam with ao flows at high speed directly into the space under the wire mesh mattresses 11, 12, 13, 14. Also w> rd thereby a more even exposure of these rooms with wet steam achieved as well as a Direction of flow of the steam, which allows

»5 praktisch ohne weitere wesentliche Umlenkung die Vorrichtung zu durchströmen. Im Zuströmraum 7 können noch weitere Einbauten zur Gleichrichtung und gleichmäßigen Verteilung des Dampfes entlang dem Behälter 1 vorgesehen werden, wie z. B. Um- »5 to flow through the device with practically no further significant deflection. In the inflow space 7 further fixtures for rectifying and evenly distributing the steam along the container 1 can be provided, such as. B. Um-

lenk-Leitbleche, Lochbleche od. ä. Mittels der eingebauten Drahtgeflechtmatratzen wird das im Naßdampf enthaltene Wasser größtenteils ausgeschieden. Dieses gelangt in die Entwässerungsleitung 9 und wird von dort dem Dampfkreislauf wieder zugeführt.Steering baffles, perforated sheets or the like by means of the built-in Wire mesh mattresses, most of the water contained in the wet steam is excreted. This reaches the drainage line 9 and from there is fed back into the steam cycle.

Der nahezu wasserfreie Dampf umströmt hernach die Überhitzerrohre 22, in welchen der durch den Eintrittsstutzen 24 einströmende Heizdampf seine Wärme an den entwässerten Dampf abgibt und kondensiert, wobei das Kondensat durch die geneigten Über-The almost anhydrous steam then flows around the superheater tubes 22, in which the through the inlet nozzle 24 incoming heating steam gives off its heat to the dewatered steam and condenses, the condensate through the sloping

hitzerrohre 22 in den Kollektor 27 abfließt, von welchem es durch den Austrittsstutzen 25 ebenfalls dem Dampfkreislauf zugeführt wird. Der die Überhitzerrohre 22 umstreichende entwässerte Dampf wird überhitzt und gelangt durch den Austrittsstutzen 4 inHitzerpipes 22 flows into the collector 27, from which it is through the outlet nozzle 25 also the Steam circuit is supplied. The dewatered steam sweeping around the superheater tubes 22 becomes overheated and enters through the outlet nozzle 4 in

den Niederdruckteil der Dampfturbineaianlage.the low-pressure part of the steam turbine system.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird bei der beschriebenen Vorrichtung der Naßdampf in einem Durchgang durch die Drahtgeflechtmatratzen geführt und anschließend direkt durch den Überhitzer gelei-As can be seen from the drawing, in the device described, the wet steam is in one Passage through the wire mesh mattresses and then fed directly through the superheater.

tet. Sowohl die Matratzen als auch der Überhitzer können sich über die ganze Länge des Behälters erstrecken. tet. Both the mattresses and the superheater can extend the full length of the container.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

1 91322$ 7 t nj Dampf axial in den horizontal liegenden, zylindri- Patentansprüche: sehen Behälter eingeführt wird. In die untere Be hälterhälfte sind übereinanderliegende, symmetrisch1 91322 $ 7 t nj steam axially in the horizontally lying, cylindri- claims: see container is introduced. In the lower half of the loading container are superimposed, symmetrical 1. Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser angeordnete Drahtgeflechtmatratze:;, in die obere aus Naßdampf und zum anschließenden Überhit- 5 Behälterhälfte ist ein Überhitzer mit horizontalen, zen des Dampfes mit treppenförmig übereinander parallel zur Längsachse des Behälters verlaufenden angeordneten Drahtgeflechtmatratzen, deren Ein- Rohren eingebaut. Der eintretende Naßdampf wird Strömbereiche mit dem Abströmbereich der je- zuerst nach unten geführt, durchströmt die Matratweils darüberliegenden Matratze durch Tropfen- zen und nachher die Überhitzerrohre und tritt nach abdeckbleche verbunden sind, und mit einem im io oben aus.1. Device for separating water arranged wire mesh mattress:;, in the upper from wet steam and the subsequent superheat- 5 container half is a superheater with horizontal, zen of the steam with steps running one above the other parallel to the longitudinal axis of the container arranged wire mesh mattresses with built-in tubes. The incoming wet steam is Flow areas with the outflow area, which each lead downwards, flows through the Matratweils overlying mattress through drop zen and afterwards the superheater tubes and steps after cover plates are connected, and with one in the io on top. Dampfstrom nachgeschalteten Bündel von Über- Diese Vorrichtung weist verschiedene NachteileSteam flow downstream bundle of over- This device has several disadvantages hitzerrohren, die zusammen in einem zylindri- auf. Die Länge des Behälters wächst etwa proportioschen Behälter untergebracht sind, der eine Ein- nal mit der Anlageleistung, die Rohrlänge aber nicht, laßöffnung für den Naßdampf im Behälterboden was in jedem Einzelfall eine schwierige Anpassung und einen Austrittsstutzen für den überhitzten 15 oder neue Auslegung bedingt. Auch ist die maximal Dampf aufweist dadurch gekennzeich- mögliche Rohrlänge begrenzend für die Länge des net, daß die Überhitzerrohre (22) quer zur Behälters. Durch die Strömung des Dampfes zu den Längsachse (2) des Behälters (1) verlaufen und Austrittsstutzen hin erhält er schon im Überhitzer stark geneigt sind. eine horizontale Strömungskomponente, wodurch dieheat tubes that are together in a cylindri-on. The length of the container grows approximately proportionally Containers are housed, the one inlet with the system capacity, but not the pipe length, Let opening for the wet steam in the container bottom, which is a difficult adjustment in each individual case and an outlet port for the overheated 15 or new design conditional. This is also the maximum Steam has thereby marked possible pipe length limiting the length of the net that the superheater tubes (22) across the container. By the flow of steam to the The longitudinal axis (2) of the container (1) run and the outlet nozzle is already in the superheater are strongly inclined. a horizontal flow component, whereby the 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ao Rohre nicht mehr quer, sondern schräg angeströmt kennzeichnet, daß die freie Einströmfläche in den werden, was den Wärmeübergang herabsetzt. Die Zuströmraum (7) vor den Drahtgeflechtmatratzen mehrfachen Dampfumlenkungen erhöhen den (II, 12, 13, 14) annähernd gleich dem Quer- Druckverlust. Die Anordnung der Überhitzerrohre schnitt der Einlaßöffnung (3) für den Naßdampf parallel zur Behälterachse ergibt eine schlechte Ausist. 25 nutzung des Behälterquerschnitts und zwangläufig2. Apparatus according to claim 1, characterized ge ao pipes no longer crosswise, but rather obliquely indicates that the free inflow area into the, which reduces the heat transfer. the Inflow space (7) in front of the wire mesh mattresses multiple steam deflections increase the (II, 12, 13, 14) approximately equal to the transverse pressure loss. The arrangement of the superheater tubes cut of the inlet opening (3) for the wet steam parallel to the container axis results in a poor Ausist. 25 use of the container cross-section and inevitably 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- tote Räume, was zu großen Abmessungen führt, ferkennzeichnet, daC in den Zuströmraum (7) Ein- ner muß das anfallende Kondensat durch Spüldampf richtungen zur gleichmäßigen Verteilung des abgeführt werden, es muß also mehr Heizdampf zu-D.mpfes und zur Strömungsgleichrichtung einge- geführt werden, als für die Überhitzung nötig wäre, baut sind. 30 was einen Wirkungsgradverlust der Anlage bedeu-3. Device according to claim 1, characterized in dead spaces, which leads to large dimensions, The resulting condensate must enter the inflow space (7) by means of flushing steam directions for even distribution of the discharged, so there must be more heating steam to-D.mpfes and introduced for flow straightening than would be necessary for overheating, are built. 30 which means a loss of efficiency in the system 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- tet.4. Apparatus according to claim 1, characterized in that. kennzeichnet, daß die Breiten (A, B, C, D) der Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für denindicates that the widths (A, B, C, D) of the invention is based on the object for Drahtgdflechtmatratzen (11, 12, 13, 14) den Aufbau der Vorrichtung zum Abscheiden von Was-Dampfeinströmquerschnitten (AB, BC, CD, DO) ser aus Naßdampf und zum anschließenden Überhitproportionai sind. 35 zen des Dampfes ein gegenüber der vorgeschlagenenWire mesh mattresses (11, 12, 13, 14) are the structure of the device for separating what-steam inflow cross-sections (AB, BC, CD, DO) from wet steam and the subsequent overhit proportions. 35 zen of steam a versus the proposed 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Vorrichtung technisch und wirtschaftlich günstigeres kennzeichnet, daß der Austrittsstutzen (4) für den Konzept zu finden.5. The device according to claim 1, characterized in that the device is technically and economically more favorable indicates that the outlet nozzle (4) can be found for the concept. überhitzten Dampf schräg nach oben, z. B. unter Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-superheated steam diagonally upwards, e.g. B. under This task is according to the invention thereby 45°, gerichtet ist. löst, daß die Überhitzerrohre quer zur Längsachse45 °, is directed. solves that the superheater tubes transverse to the longitudinal axis 40 des Behälters verlaufen und stark geneigt sind.40 of the container run and are steeply inclined. Um unnötige Druckverluste durch Querschnittsänderungen im Strömungsweg des Naßdampfes zu vermeiden, ist es zweckmäßig, wenn die freie Einströmfläche in den Zuströmraum vor den Drahtgeflecht-To avoid unnecessary pressure losses due to changes in cross-section To avoid in the flow path of the wet steam, it is useful if the free inflow area in the inflow area in front of the wire mesh Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ab- 45 matratzen annähernd gleich dem Querschnitt der scheiden von Wasser aus Naßdampf und zum an- Einlaßöffnung für den Naßdampf ist.
schließenden Überhitzen des Dampfes mit treppen- Zur Erreichung einer vollen und gleichmäßigen
The invention relates to a device for mattresses approximately equal to the cross section of the separating water from wet steam and to the inlet opening for the wet steam.
closing overheating of the steam with stairs- To achieve a full and uniform
förmig übereinander angeordneten Drahtgeflechtma- Beaufschlagung der Matratzen ist es vorteilhaft, in tratzen, deren Einströmbereiche mit dem Abströmbe- den Zuströmraum Einrichtungen zur gleichmäßigen reich der jeweils darüberliegenden Matratze durch 50 Verteilung des Dampfes und zur Strömungsgleich-Tropfenabdeckbleche verbunden sind, und mit einem richtung einzubauen.wire mesh placed on top of each other, it is advantageous to act on the mattresses in Tratzen whose inflow areas with the outflow and inflow space facilities for uniform the overlying mattress through distribution of the steam and to the constant flow droplet cover plates connected, and to be built in with a direction. im Dampfstrom nachgeschalteten Bündel von Über- Die Erreichung dieses Zieles wird dadurch unter-The attainment of this goal is thereby under- hitzerrohren, die zusammen in einem zylindrischen stützt, daß die Breiten der Drahtgeflechtmatratzen Behälter untergebracht sind, der eine Einlaßöffnung den Dampfeinströmquerschnitten proportional für den Naßdampf im Behälterboden und einen Aus- 55 sind.heat pipes, which together in a cylindrical supports that the widths of the wire mesh mattresses Containers are housed, the inlet opening proportional to the steam inflow for the wet steam in the bottom of the container and an outlet. trittsstutzen für den überhitzten Dampf aufweist. Eine gute Ausnutzung des Behälterquerschnittshas step connections for the superheated steam. A good use of the container cross-section In Nuklearkraftwerken heutiger Konstruktion ver- wird dadurch erleichtert, daß der Austrittsstutzen für läßt der Dampf den Hochdruckteil der Turbine meist den überhitzten Dampf schräg nach oben, z. B. unter schon naß. Üblicherweise wird das Wasser aus die- 45°, gerichtet is».In today's construction of nuclear power plants, it is made easier that the outlet nozzle for lets the steam the high pressure part of the turbine mostly the superheated steam obliquely upwards, z. More colorful already wet. Usually the water is directed from the 45 °. sem Dampf abgeschieden und der entwässerte Dampf 60 Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind anschließend durch Frischdampf überhitzt, bevor er mehrfacher Art. Die starke Neigung der Überhitzerin den Niederdruckteil der Turbine geführt wird. Da- rohre gewährleistet eine sichere Selbstentwässerung, durch wird deren Wirkungsgrad verbessert und ver- es ist kein Spüldampf dafür notwendig. Durch die mieden, daß die Niederdruck-Schaufeln erodiert wer- Anordnung der Rohre quer zur Längsachse des Beden. 65 hälters läßt sich der Raum, vor allem in der Umge-Zun Abscheiden von Wasser aus Naßdampf und bung des Überhitzers besser ausnutzen, so daß bei anschließenden Überhitzen des Dampfes ist eine gleichem Behälterquerschnitt größere Matratzen einVorrichtung vorgeschlagen worden, bei welcher der gebaut werden können. Hinsichtlich der Länge dessem steam deposited and the dehydrated steam 60 are the advantages achievable with the invention then overheated by live steam, before being of multiple kinds. The strong tendency of the superheater the low pressure part of the turbine is performed. The pipes ensure safe self-drainage, this improves their efficiency and no purge steam is required for this. Through the avoided eroding the low-pressure blades. Arrangement of the pipes transversely to the longitudinal axis of the bed. 65 holder, the space, especially in the reverse direction, separating water from wet steam and exercising the superheater, can be better used, so that at Subsequent overheating of the steam is a device of the same container cross-section larger mattresses has been suggested at which the can be built. Regarding the length of the

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