DE1958885B2 - Einrichtung zum trocknen und ueberhitzen von nassdampf in dampfkraftanlagen - Google Patents

Description

In großen Dampi'turbineneinheiten, bei denen 60 Abscheiderquerschnitt. Außerdem sorgt der Abstand Frischdampf mit hohem Druck und hoher Tempera- der Deckplatte gegenüber dem Wasserabscheider für tür verwendet wird, hat es sich inzwischen durch- eine Beruhigung des Dampfes nach dem Durchströgesetzt, den Dampf nach teilweiser Entspannung im men der öffnungen, die zusätzlich die Beaufschla-Hochdruckteil der Turbine zu trocknen. Darüber gung des Abscheiders vergleichmäßigt,
hinaus ist es üblich, diesen getrockneten Dampf an- 65 Aus der USA.-Patentschrift 1 761170 ist zwar ein schließend zu überhitzen. Da hierbei große Dampf- Abscheider für Dampfkraftwerke bekannt, bei dem volumina anfallen, ist man dazu übergegangen, diese mit Hilfe von gestuften Durchlaßquerschnitten eine beiden Aufgaben mit einer einzigen Einrichtung zu Verteilung des zuströmenden Naßdampfes über die

1 95ββ85

33$ Prallbleche ausgebildete Abscheideemrichtuag Feinabscheider aufgebauter Wasserabscheider 20 an- ^orgesehen ist Beim Bekannten hanvielt es sich aber geordnet ist

jncht nur um eine andere Art der Abscheidung, son- Der Wasserabscheider 20 selbst eEStreckt sich in

dem auch um eine ganz andere Strömungsführung Längsrichtung von dem Endblech 18 bis zum anderer den Naßdampf. Der Naßdampf tritt Dämlich von 5 ren Endblech 19 und in Querrichtung ober <Be groben in den Abscheider ein. Die obere Abdeckung samte Breite des Behälters 12. Dieser Wasserabder Zuleitungseinrichtung wird vom Dampfkessel scheider 20 ist in herkömmlicher Weise ausgeführt selbst gfbildet, während die Durchbräche in der und besteht aus einer dichten Packung feinteilig^n Oberseite eines Abscheidergehäuses angeordnet sind, Materials, wie beispielsweise Stahlwolle, die vnllkürwo keine definierte Strömungsrichtung für den Naß- «> Hch verfilzt und gepackt und in dem Behälter 12 dampf zu erwarten ist Die bekannte Anordnung durch entsprechende Träger 22 an den Längsseiten kann daher auch nicht die bewährte Wirksamkeit der gehalten ist

Einrichtung nach der Erfindung aufweisen. Die untere Kammer 16 besteht an wesentlichen

Die Öffnungen können vorteilhaft mit Dösen- aus einem Sammelraum für den Naßdampf, wobei platten abgedeckt sein, die Öffnungen zum Durch- 15 der Dampf beispielsweise von einer nicht näher dartritt des Naßdampfes aufweisen. Die Öffnungen gestellten Hochdrucktarbine durch einen Dampfhaben eine gleichmäßige Verteilung, ohne daß dazu einlaß 23 in dem Boden 14 des Behälters eingeleitet eine aufwendige Bearbeitung großer Werkstücke er- und durch eine Öffnung des Endbleches 19 geführt forderlich ist. wird.

Oberhalb der Düsenplatten können parallel zu 20 Die obere Kammer 15 enthält den Überhitzer für diesen verlaufende Prallplatten angeordnet sein, die den wasserfreien Dampf, wobei der Naßdampf yon eine weitere Herabsetzung der Dampf geschwindig- der unteren Kammer 16 durch den Wasserabscheider keit und eine gewisse mechanische Abscheidewir- 20 zuströmt, in dem das enthaltene Wasser abgekung zur Folge haben. schieden wird. Der trockene Dampf strömt dann

Eine weitere Verbesserung der Wirksamkeit der 25 durch die obere Kammer 15, wo er mittels des Einrichtung kann man dadurch erhalten, daß die Wärmetauschers 24 in trockenen, überhitzten Dampf Öffnungen einen in Strömungsrichtimg des Naß- überführt wird. Der überhitzte Dampf wird dampfes verlaufenden länglichen Querschnitt auf- aus der oberen Kammer 15 durch eine Reihe weisen, der durch oberhalb der oberen Deckplatte von entsprechenden Auslässen 25 zu einem Verquer zu der Längsachse des Querschnittes angeord- 30 braucher, der beispielsweise eine Niederdruckturbine nete Leitbleiche unterteilt ist. Die Leitbleche können sein kann, geleitet.

als Träger der vorstehend genannten Prallbleche Der Wärmetauscher 24 ist in herkömmlicher

dienen. Weise aufgebaut und besteht im wesentlichen aus

Die Deckplatte ist von der Mitte des Behälters zu einem Rohrbündel 26 aus U-förmig gebogenen Rohdessen Seitenwänden hin geneigt. Durch diesen bei 35 ren, die in einem Rohrboden 27 befestigt sind und symmetrischer Anordnung dachartigen Aufbau er- sich über das Endblech 18 und die volle Länge der hält man einen gleichmäßigen Abfluß des abgeschie- oberen Kammer 15 bis zum Endblech 19 erstrecken, denen Wassers. Zur weiteren Abführung können die Außerhalb des Endbleches 19 kann noch ein halb-S itenwände des Naßdampfströmungsweges zwischen zylindrisches Abschiußteil 28 zur Aufnahme der sich und den Innenwänden des Behälters schmale 40 Rohrbögen 26 α des Rohrbündels 26 sowie auf Abflußpassagen für das abgeschiedene Wasser der anderen Seite ein Anschlußrohrstutzen 29 bilden. vorgesehen sein, der das Rohrbündel 26 zwi-

An Hand einer schematischen Zeichnung sind sehen dem gewölbten Boden 13 und dem Aufbau und Wirkungsweise einer Einrichtung nach Rohrboden 27 aufnimmt. Der Rohrboden 27 ist der Erfindung näher erläutert. Es zeigt 45 vorzugsweise plattenförmig ausgebildet und an

F i g. 1 einen Längsschnitt, seiner Außenkante mit einem halbkugelförmigen

Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend der Sammler30 in bekannter Weise verbunden. InnerSchnittlinie II-II durch eine derartige Einrichtung, halb des Sammlers 30 befindet sich ein Trennblech

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Hälfte der Deck- 31. wodurch eine Heizdampfeinlaßkammer32 und platte des Verteilerkanals, 50 eine Auslaßkammer 33 für den verbrauchten Dampf

F i g. 4 eine Aufsicht auf die Deckplatte mit Loch- gebildet wird. Der Heizdampf wird durch den Einplatte und Dampfleitvorrichtung, laßstutzen 34 zugeführt und durchströmt das Rohr-

F i g. 5 ein Diagramm über die Durchflußver- bündel 26, um den Naßdampf in der oberen Kamteilung durch den Wasserabscheider. mer 15 zu überhitzen. Der Heizdampf wird dann

In der Zeichnung ist eine kombinierte Wasser- 55 über die Auslaßkarmner 33 nach Abgabe seines abscheider-Überhitzer-Einheit 10 nach der Erfindung Wärmeinhaltes sowie teilweiser Kondensation durch dargestellt, in der Wasser aus Dampf, der unter einen Stutzen 35 abgeführt.

hohem Druck vorliegt, abgetrennt und der ge- Wie man am besten aus F i g. 2 ersieht, wird die

trocknete Dampf anschließend überhitzt werden soll. obere Kammer 15 von zwei schräg gegenüberliegen-

Diese Einrichtung besteht aus einem zylindrischen, 60 den Wandungen 36 und 37 begrenzt, die so ausgewaagerecht angeordneten Behälter 12, der an seinen bUdet sind, daß der feuchte Dampf vom Wasserbeiden Stirnseiten mit «ach außen gewölbten Böden abscheider 20 zu den Rohrbündeln 26 des Wärme-13 und 14 verschlossen ist. Das Innere des Behälters tauschers 24 geleitet wird, um einen optimalen 12 ist in zwei sich axial über die gesamte Länge er- Wärmeaustausch zu erreichen, bevor der Dampf streckende Kammer geteilt, nämlich in eine obere 65 durch die Auslässe 25 abströmt. Ferner wird das Kammer 15 und eine untere Kammer 16, die jeweils Rohrbündel 26 in der oberen Kammer 15 von entam Ende von Endbiechen 18 und 19 begrenzt sind, sprechenden Abstandshaltern 39 gehalten, die entwährend zwischen den beiden Kammern ein als läng der Lange des Rohrbündels angeordnet sind.

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Gemäß der Erfindung ist in der unteren Kammer Deckplatte 41 des Verteilers in einem gewissen Ab-16 ein Einlaßverteiler 40 vorgesehen. Dieser Ver- stand unterhalb des Dampfabscheiders 20 angeordteiler, wie er in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, besteht net, so daß dazwischen ein Raum62 freibleibt, in aus den Seitenwänden 43, der oberen Deckplatte 41 dem sich Dampf verteilen kann,
und der Bodenplatte 42, die sich in axialer Richtung 5 Bevor die Wirkungsweise der Vorrichtung nach im Behälter 12 von dem einen Endblech 18 bis zum der Erfindung näher erläutert wird, soll zunächst anderen Endblech 19 erstrecken und am Endblech die Strömung durch eine einfache Lochplatte be-18 durch dasselbe abgeschlossen sind, während im schrieben werden. -

Endblech 19 eine öffnung 45 vorgesehen ist, durch Wegen der höhen Geschwindigkeit des Dampfes die der Verteiler mit dem Dampfeinlaß 23 in Ver- io in einem derartigen Verteiler kann ein gleicher bindung steht. Diese Wandungen 41 bis 43 bilden Durcnfluß durch die öffnungen in den Lochplatten den sich axial erstreckenden Naßdampfströmungs- nicht erreicht werden, weil der Durchlaßkoeffizient weg 46 mit etwa trapezförmigen Querschnitt, der in der Nähe des Einlasses dieses Verteilers klein ist, sich parallel zum Wasserabscheider 20 erstreckt, wie da die Geschwindigkeit des Naßdampfes im Veraus F i g. 2 zu ersehen ist. Die Seitenwände 43 sind »5 teiler hoch und die Strömungsrichtung parallel zu parallel zur Kontur des Behälters 12 gebogen und in den Lochplatten gerichtet ist. In der Nähe des abeinem geringen Abstand dazu angeordnet, so daß geschlossenen Endes ist jedoch der Durchlaßkoeffischmaie Aufiufipassagen 48 gebildet werden, durch zient hoch, da die Geschwindigkeit und der statische die das vom Wasserabscheider 20 aus dem Naß- Druck gering sind.

dampf abgeschiedene Wasser zu einem Wasserabfluß *o Daher ist wie aus dem Diagramm in Fig. 5 ent-50 abgeführt werden kann. nommen werden kann, der Durchfluß D vom Ver-

Die Deckplatte 41 des Verteilers besteht aus zwei teiler zum Wasserabscheider 20 nicht gleichmäßig, schräg nach außen abfallenden Blechen 41 α und Er wächst vielmehr in Strömungsrichtung St von 41 b (siehe F i g. 2), um einen Ablauf des Wassers einem sehr geringen Wert am Einlaß zu einem hohen zu den Passagen 48 zu ermöglichen. Da die Bleche as Wert am Außlaß gemäß der Linie D1 an. Der Was-41 α und 41 b identisch sind, ist lediglich das Blech serabscheider wird unter derartigen Bedingungen ge-41 α im einzelnen in Fi g. 3 dargestellt und wird im fährlich mit Naßdampf an einem Ende überladen und folgenden näher beschrieben. am entgegengesetzten Ende nur sehr wenig ausge-

Das Blech 41 α ist mit zwei Reihen 51 und 52 nutzt. Das bedeutet daß der Abscheider im Überrechteckiger öffnungen 54 α bis 54 g versehen. Diese 30 lastbereich seine Funktion größtenteils einstellt. öffnungen nehmen von rechts nach links in ihrer bzw. daß er nicht den erforderlichen Betrag von Größe ab, d.h. die öffnung54α, die dem Dampf- Wasser von dem Naßdampf zurückhält. Wenn dareinlaß am nächsten liegt, hat den größten Durchlaß- überhinaus ein Wasserabscheider des beschriebenen querschnitt, während die öffnung 54 g den kleinsten Types verwendet wird, kann das Füllmaterial wegen Querschnitt aufweist. Über jeder dieser öffnungen 35 der hohen Aufprallgeschwindigkeit in den über-54 a bis 54 g ist eine Leitvorrichtung 56 für die ladenen Bereichen einer großen Erosion ausgesetzt Dampfströmung vorgesehen, wie aus Fig. 1 zu er- werden,
sehen ist. Mit einer Anordnung nach der Erfindung kann

Diese Leitvorrichtungen 56 sind im wesentlichen der Durchfluß, wie durch die Linie D 2 in F i g. 5 angleichartig aufgebaut, wie in Fig. 1 und 2 ange- 40 gedeutet ist, auf einem annähernd gleichmäßigen geben ist. In F i g. 4 ist eine dieser Leitvorrichtungen Wert über die gesamte Länge des Verteilers gehalten

56 in vergrößerter Darstellung gezeigt und zwar die- werden, obwohl der Durchflußkoeffizient des Naßjenige, die über der rechteckigen öffnung 54 α an- dampfes nicht gleichmäßig ist. Dadurch ist der geordnet ist. Die öffnung 54 α ist dabei mit einer Wasserabscheider 20 einer gleichmäßigen Beladung Düsenpiarte57 verschlossen, die eine große Zahl 45 ausgesetzt und kann dadurch das Wasser aus dem kreisförmiger Öffnungen gleicher Größe aufweist. Naßdampf mit höchstem Wirkungsgrad abschei-In bestimmten Abständen entlang dieser Düsenplatte den.

57 sind eine Reihe von Leitblechen 60 senkrecht Im einzelnen beruht die Wirkungsweise des Verzum Blech 41 a angeordnet Diese Leitbleche er- teilers und der Leitvorrichtungen 56 auf folgendem: strecken sich quer zur Strömungsrichtung des Naß- 50 Der Naßdampf mit hoher Geschwindigkeit und unter dampfes, welche im Verteiler 46 β durch die Pfeüe hohem Druck strömt durch den Dampfeinlaß 23 in ND angedeutet ist, und weisen gleiche Größe and den Naßdampfströmungsweg 46 zunächst in einer rechteckigen Querschnitt auf. Ferner ist parallel zu Richtung parallel zur Ebene des Wasserabscheiders dem Blech 41 α an den oberen Enden der Leübleche 20, wie durch die Pfeile ND angedeutet ist Wegen 60 eine Prallplatte 61 befestigt Dabei sind die Leu- 55 der Druckdifferenz oberhalb der Deckplatte 41 des bleche60 etwas länger als die Breite der recht- Verteilers — wie man am besten aus Fig. 4 ereckigen Öffnungen 54 α, während die Prallplatte 61 sehen kann — strömt der Dampf nach oben und etwa die gleiche Länge and Breite wie die öffnung durch die öffnungen 54 a bis 54 g in jeweils gleicher 54 a aufweist Menge hindurch. Der Durchfluß durch die einzel-

Obwohl die Leitvorrichtungen 56 von gleichem 60 nen öffnungen erfolgt in der Form von getrennten

Aufbau sind, weisen die Düsenplatten 57 entspre- Emzelstrahlen, wobei die Strahlen durch die Leit-

chend der Größe der jeweiigen öffnungen 54 a bis bleche 60 nach oben gerichtet werden, bis sie auf

54 g jeweils kleinere Gruppen von Öffnungen 58 auf. die Prallplatte 61 treffen. Die Praflplatten 61 haben

Das bedeutet, daß der Gesamtquerschnitt der öff- die Aufgabe, die einzelnen Strahlen abzulenken und

nungen in jeder Gruppe kleiner wird entsprechend 65 d=e direkte Berührung der Strahlen mit dem Wasser-

der Fläche der entsprechenden rechteckigen öff- abscheider 20 zu vermeiden,

nungen 54 a bis 54 g. Die Prallplatte 61 und die zugehörigen Leübleche

Wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, ist die obere 60 dienen ferner dazu, eine Vielzahl von entgegen-

iß

gerichteten Leitkanälen 65 zu bilden, durch die die abgelenkten Strahlen in den Raum 62 gelangen. Dabei wird die Anfangsgeschwindigkeit der Strahlen teilweise gemindert, so daß der feinverteilte Naßdampf in einem gleichförmigen Strom und mit gleicher Geschwindigkeit nach oben zu dem Wasserabscheider 20 geführt wird.

Der Wasserabscheider 20 ist so ausgebildet, da£ ein Höchstbetrag an Wasser aus dem Naßdampf ausgeschieden wird, bevor der Dampf in den Wärme tauscher 24 eintritt In dem Wärmetauscher 24 wire der Dampf in einen trockenen und überhitzten Zu stand überführt, bevor er durch die Auslässe 25 ab strömt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

1. L. Einrichtung zam Wasserabscheiden aus tungen werden im allgemeinen außerhalb der Tw-Naßdampf und anschließenden Übeiiiitzen des bine zwischen dem Hochdruckteü und dem Mittelget3Eoeknetea Dampfes in Dampfkraftanlagen, be- 5 druckten dar Turbine angeordnet Es ist aber auch stehend ans einem waagerecht angeordneten zy- möglich, sie zwischen der Mitteldruck- und der Nie-Jindrischen Behälter mit einem Wärmetauscher derdrocktafeine anzuordnen, da auch hier eine zur Überhitzung im oberen Bereich, einem sich Dampftrocknung von Vorteil ist
   angenähert über die gesamte Länge und Breite Aus der fcanzösischen Patentschrift 1318 685 ist

   des Behälters erstreckenden Wasserabscheider ie eine Einrichtung der oben genannten Art bekannt nn milueren Bereich und einer Zuleitungseinrfeh- geworden, die einen waagerecht angeordneten zylintung für den Naßdampf im unteren Bereich, die drischen Behälter mit einem Wärmetauscher zur sich angenähert über die gesamte Länge und Überhitzung im oberen Bereich, einen sich ange-Brefte des unteren Bereichs erstreckt, am einen nähert über die gesamte Länge und Breite des Be-Ende des Behälters abgescblosseii ist und am 15 hälters erstreckenden Wasserabscheider im mittleren anderen Ende mit einem Dampfeinlaß in der Bereich and eine Zuleittmgseinrichtung für den Naß-Stirnwand des Behälters in Verbindung steht, dampf im unteren Bereich umfaßt, die sich angedadurch gekennzeichnet, daß die Zu- nähen über die gesamte Länge und Breite des unteleitungseinrichtung aus einer oberen Deckplatte ren Bereichs erstreckt, am einen Ende des Behälters (41), die mit Abstand unterhalb des Wasserab- ao abgeschlossen ist und am anderen Ende mit einem scheiders (20) verläuft und Reihen (51, 52) über nämnfeinlaß in der Stirnwand des Behälters in Vet
   ihre Länge verteilter öffnungen (54 a bis 54 g) bindung steht. Die obere Wand der Zuleitungsein enthält, deren Querschnitt in Strömungsrichtung richtung wird von einem Blech gebildet, welches das des Naßdampfes in an sich bekannter Weise ab- zur Wasserabscheidung verwendete MetaUdrahtnimmt, und aus zwei Seitenwänden (43) und as gemenge formgebend abstützt. Der einströmende einer Bodenplatte (42) besteht, die zusammen Naßdampf gelangt deshalb ohne nennenswerte einen Naßdampfströmungsweg (46) von etwa tra- Steuerung in einen relativ großen Raum, in dem es pezförmigem Querschnitt bilden. zur Wirbeibildung und Strömungsverlusten kommen
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- kann, bevor der Dampf in einer durch die Strömung kennzeichnet, daß die öffnungen (54 α bis 54 g) 30 und Wirbel gegebenen Verteilung in den Wasserabmit Düsenplatten (57) abgedeckt sind, die öff- scheider eintritt.

   nungen (58) zum Durchtritt des Naßdampfes auf- Gerade Dampfabscheider, die aus einem Maschen -

   weisen. netz oder aus filzartig gepreßtem, fadenförmigem
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Material bestehen, sind besonders empfindlich gegenkennzeichnet, daß oberhalb der Düsenplatten 35 über der Dampfgeschwindigkeit, weil oberhalb einer (57) parallel zu diesen verlaufende Prallplatten bestimmten Geschwindigkeit das Netz überladen und (61) angeordnet sind. somit unwirksam wird. Darüber hinaus neigen der-
4. 4. Linrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, da- artige Netze dazu, bei hoher Berührungsgeschwindigdurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (54 α keit des Mediums zu erodieren. Aus diesem Grunde bis 54 g) einen in Strömungsrichtung des Naß- 40 ist es erforderlich, den Naßdampfstrom in einer derdampfes verlaufenden länglichen Querschnitt artigen Weise innerhalb des Abscheiders zu verteilen aufweisen, der durch oberhalb der oberen Deck- und in eine gleichmäßig niedrige Geschwindigkeit zu platte (41) quer zu der Längsachse des Quer- überführen, daß auch große Volumenfiüs&e sicher schnittes angeordnete Leitbleche (60) unterteilt verarbeitet werden können.

   ist. 45 Zur Verbesserung des Dampfdurchsatzes bei klei-
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 nen Strömungsverlusten läßt sich eine gute Verteibis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deck- lung des Naßdampfes erfindungsgemäß dadurch erplatte (41) von der Mitte des Behälters (12) zu reichen, daß die Zuleitungseinrichtung aus einer dessen Seitenwänden hin geneigt ist. oberen Deckplatte die mit Abstand unterhalb des
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 50 Wasserabscheiders verläuft und Reihen über ihre bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten- Länge verteilter öffnungen enthält, deren Querwände (43) des Naßdampfströmungsweges (46) schnitt in Strömungsrichtung des Naßdampfes in an zwischen sich und den Innenwänden des Behäl- sich bekannter Weise abnimmt, und aus zwei Seitenters(12) schmale Abfiußpassagen (48) für das wänden und einer Bodenplatte besteht, die zusamabgeschiedene Wasser bilden. 55 men einen Naßdampfströmungsweg von etwa trapezförmigem Querschnitt bilden.

   Die abgestuften Querschnitte der öffnungen sorgen für eine gleichmäßige Verteilung der zum Wasserabscheider strömenden Dampfmenge über den