DE1961296A1

DE1961296A1 - Steam generator with feed water preheater

Info

Publication number: DE1961296A1
Application number: DE19691961296
Authority: DE
Inventors: Sprague Theodore Smith
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1968-12-10
Filing date: 1969-12-06
Publication date: 1970-08-27
Also published as: FR2025799A1; CH494451A; SE351480B; FR2025799B1; ES374358A1; DE1961296C3; GB1295655A; DE1961296B2; BE742936A; NL6918517A

Description

28. November 1969 1961296 1564/Y/ObNovember 28, 1969 1961296 1564 / Y / Ob

Dampferzeuger mit SpeisewasservorwärmerSteam generator with feed water preheater

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger, bestehend aus einem langgestreckten, aufrecht stehenden Druckbehälter, in dem in Längsrichtung eine Vielzahl von Heizrohren untergebracht ist. Derartige Dampferzeuger finden insbesondere bei Kernreaktoren Verwendung. Die Heizrohre werden dabei vom im Reaktorkern aufgeheizten Primärmittel durchflossen.The invention relates to a steam generator consisting of an elongated, upright pressure vessel, in which a plurality of heating pipes is housed in the longitudinal direction. Such steam generators find in particular when using nuclear reactors. The primary medium heated in the reactor core flows through the heating pipes.

Es wurde bereits ein zylindrischer Dampferzeuger dieser Art vorgeschlagen, bei dem die Speisewasserzufuhr durch einen Ringkanal erfolgt, der von der Behälterwand und einer im Behälter untergebrachten zylindrischen Umhüllung der Heizrohre gebildet wird. Das den Ringkanal von oben nach unten durchströmende Speisewasser erwärmt sich an der zylindrischen Umhüllung der Heizrohre sowie durch Zufuhr eines Teiles des erzeugten Dampfes auf Siedewassertemperatur. Mit dieser Temperatur tritt es durch einen Spalt zwischen der zylindrischen Umhüllung der Heizrohre und dem Boden des Behälters in das Innere der Umhüllung ein. Bei diesem Dampferzeuger kann also das die Heizrohre durchfließende Primärmedium nicht tiefer als bis Siedewassertemperatur abgekühlt werden.It has already been proposed a cylindrical steam generator of this type, in which the feed water supply by a Annular channel is carried out by the container wall and a cylindrical casing accommodated in the container for the heating pipes is formed. The feed water flowing through the ring channel from top to bottom heats up on the cylindrical casing the heating pipes as well as by supplying part of the generated steam at boiling water temperature. With this temperature it enters through a gap between the cylindrical casing of the heating pipes and the bottom of the container Inside of the serving. With this steam generator, the primary medium flowing through the heating pipes cannot go deeper than to be cooled down to boiling water temperature.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger der genannten Gattung zu schaffen, bei dem eine bessere Ausnutzung des Wärmeinhalts des Primärmediums möglich ist.The invention is based on the object of creating a steam generator of the type mentioned, in which a better utilization the heat content of the primary medium is possible.

- 2 009835/1287 - 2 009835/1287

Um diese Aufgabe zu lösen, wird vorgeschlagen, in der Nähe des Bodens des Druckbehälters einen Speisewasservorwärmer anzuordnen, der ebenfalls von den Heizrohren durchsetzt ist. Bei einem derartig ausgebildeten - vorzugsweise im Gegenstrom betriebenen - Dampferzeuger kühlt sich das Primärmedium in den Abschnitten der Heizrohre, die innerhalb des Vorwärmers liegen, auf Speise-' wassertemperatur ab. Die Temperaturdifferenz des in den Dampferzeuger eintretenden und des ihn verlassenden Heizmediums ist also wesentlich größer als bei den herkömmlichen Dampferzeugern der beschriebenen Gattung, bei denen das Heizmedium mit Siedewassertemperatur austritt.In order to solve this problem, it is proposed that a feed water preheater be installed near the bottom of the pressure vessel to be arranged, which is also penetrated by the heating pipes. With such a trained - preferably operated in countercurrent - the steam generator cools the primary medium in the sections of the heating pipes, which are inside the preheater, to feed 'water temperature. The temperature difference of the in the Steam generator entering and leaving it heating medium is much larger than with the conventional Steam generators of the type described, in which the heating medium exits at boiling water temperature.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Speisewasservorwärmer als im Abstand von der Behälterwand gehalterte Kammer ausgebildet ist und daß die Zufuhr des Speisewassers durch gegenüber der Behälterwand thermisch isolierte Rohrleitungen erfolgt. Dadurch kommt die Behälterwand nicht mit dem kühlen Speisewasser in Berührung, so daß hohe Temperaturdifferenzen zwischen nahe beieinanderliegenden Stellen der Behälterwand vermieden sind.An advantageous development of the invention is that the feed water preheater than at a distance from the Container wall mounted chamber is formed and that the supply of feed water through opposite the container wall thermally insulated pipelines. As a result, the tank wall does not come with the cool feed water in contact, so that high temperature differences between closely spaced points on the container wall are avoided are.

Weiterhin ist es zweckmäßig, die Rohrleitungen für die Zufuhr des Speisewassers bodennah in die Kammer münden zu lassen und die Austrittsöffnung für das Speisewasser im oberen Bereich der Kammer vorzusehen. Auch innerhalb des Speisewasservorwärmers erfolgt dann ein entgegengesetztes Strömen von Heizmedium und Speisewasser, was eine gute Ausnutzung des Wärmeinhalts des Heizmediums gewährleistet. Furthermore, it is advisable for the pipelines for the supply of the feed water to open into the chamber close to the floor and to provide the outlet opening for the feed water in the upper area of the chamber. Also within of the feed water preheater then there is an opposing flow of heating medium and feed water, which is a good utilization of the heat content of the heating medium is guaranteed.

- 3 009835/1287 - 3 009835/1287

Schließlich ist es vorteilhaft, daß der Speisewasservorwärmer als Kammer mit einem oder mehreren parallel zur Längsrichtung des Druckbehälters liegenden Durchtritten versehen ist, die ebenfalls von Heizrohren durchsetzt sind und daß der die Kammer umgebende Ringkanal frei von Heizrohren ist. Dadurch ergibt sich eine natürliche Zirkulation des Speisewassers, und zwar abwärts durch den äußeren Ringkanal und aufwärts entlang der in den Durchtritten liegenden Heizrohre»Finally, it is advantageous that the feedwater preheater as a chamber with one or more parallel to the In the longitudinal direction of the pressure vessel lying passages is provided, which are also penetrated by heating pipes are and that the ring channel surrounding the chamber is free of heating pipes. This results in a natural circulation of the feed water, downwards through the outer ring channel and upwards along the one in the passages lying heating pipes »

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen: Further advantages and details of the invention are to be explained with reference to the exemplary embodiments shown in FIGS. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Dampferzeuger,Fig. 1 is a longitudinal section through one designed according to the invention Steam generator,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Dampferzeuger nach Fig. 1 in Höhe der Linie H-II undFIG. 2 shows a cross section through the steam generator according to FIG. 1 at the level of the line H-II and

Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend Fig. 2, jedoch mit einer anderen Kammer.3 shows a cross section corresponding to FIG. 2, but with a different chamber.

Der in Fig. 1 dargestellte Dampferzeuger 1 besteht aus dem langgestreckten, zylindrischen Druckbehälter 2, der von den Rohrboden 5 und 4 abgeschlossen wird. Zwischen den Rohrboden 3 und 4 erstrecken sich in Längsrichtung des Dampferzeugers 1 die vom Primärmedium, das zum Beispiel von einem nicht dargestellten Kernreaktor kommt, durchflossenen Heizrohre 5. Das obere und untere Ende des Dampferzeugers wird von je einer halbkugelförmigen Kappe 6 bzw. T gebildet, in denen jeweils der Eintrittsstutzen 8 bzw.The steam generator 1 shown in Fig. 1 consists of the elongated, cylindrical pressure vessel 2, which is of the Tube sheets 5 and 4 are completed. Between the tube sheets 3 and 4 extend in the longitudinal direction of the steam generator 1 through which the primary medium, which comes for example from a nuclear reactor (not shown), flowed through Heating pipes 5. The upper and lower ends of the steam generator are each covered by a hemispherical cap 6 and T formed, in each of which the inlet nozzle 8 or

_ 4 _
009835/1287_ 4 _
009835/1287

der Austrittsstutzen 9 für das Primärmedium vorgesehen ist.the outlet nozzle 9 is provided for the primary medium.

Innerhalb des Druckbehälters 2 ist nahe dem unteren Rohrboden 4 der als zylindrische, im Querschnitt ringförmige Kammer 10 ausgebildete Speisewasservorwärmer 11 untergebracht (siehe auch Fig. 2). Die äußere Wand der Kammer 10 bildet mit der Wand des Druckbehälters 2 einen Ringkanal 12, der frei von Heizrohren ist. Die Zufuhr des Speisewassers erfolgt über die Stutzen 13 und die darin untergebrachten, von der Wand des Behälters 2 thermisch isolierten Rohrleitungen 14, die in Bodennähe in die Kammer 10 münden. Innerhalb der Kammer 10 sind noch die ringförmigen Schikanebleche 15 und 16 angeordnet. Außerdem ist am oberen Ende der Kammer 10 eine Austrittsöffnung 17 für das Speisewasser vorgesehen.Within the pressure vessel 2, near the lower tube sheet 4, the tube sheet is cylindrical and has an annular cross-section Chamber 10 trained feed water preheater 11 housed (see also Fig. 2). The outer wall of the chamber 10 forms with the wall of the pressure vessel 2 an annular channel 12 which is free of heating pipes. The supply of the Feed water takes place via the nozzle 13 and the housed therein, from the wall of the container 2 thermally insulated pipes 14 which open into the chamber 10 near the floor. Inside the chamber 10 are still the annular baffle plates 15 and 16 arranged. In addition, there is an outlet opening at the upper end of the chamber 10 17 intended for the feed water.

Während des Betriebes des Dampferzeugers 1 tritt das Speisewasser durch die Rohrleitung 14 in die Kammer 10 ein und. wird dort infolge der Schikanebleche 15 und 16 in guten Wärmekontakt mit den innerhalb der Kammer 10 liegenden ™ Abschnitten der Heizrohre 5 gebracht. Das in dieser Weise vorgewärmte Speisewasser tritt durch die Öffnung 17 in den mit noch nicht verdampftem Wasser angefüllten unteren Teil des Druckbehälters 2 ein. Dadurch, daß im äußeren Hingkanal 12 keine Heizrohre und im inneren Durchtritt 18 Heizrohre angeordnet sind, ergibt sich eine Zirkulation des Speisewassers von oben nach unten durch den Ringkanal 12 und von unten nach oben durch den rohrförmigen Durchtritt 18.During the operation of the steam generator 1, the feed water enters the chamber 10 through the pipeline 14 and. is there due to the baffle plates 15 and 16 in good thermal contact with the lying within the chamber 10 ™ Sections of the heating tubes 5 brought. That way preheated feed water passes through opening 17 into the lower one, which is filled with water that has not yet evaporated Part of the pressure vessel 2. The fact that in the outer hanging duct 12 no heating pipes and in the inner passage 18 heating pipes are arranged, there is a circulation of the feed water from top to bottom through the ring channel 12 and from bottom to top through the tubular passage 18.

BAD OBiQlNALBAD OBiQlNAL

009835/1287009835/1287

Das verdampfende V/asser tritt von der Wasseroberfläche 19 in den Dampfraum 20. Dort wird der Dampf überhitzt und tritt durch den von der Wand des Druckbehälters 2 und dem zylindrischen Umlenkblech 21 gebildeten Kingkanal 22 und durch die Stutzen 23 aus in einen nicht dargestellten Dampfverbraucher. The evaporating water passes from the water surface 19 into the steam space 20. There the steam is superheated and passes through the King channel 22 formed by the wall of the pressure vessel 2 and the cylindrical baffle plate 21 and through the nozzle 23 from in a steam consumer, not shown.

Es hat sich herausgestellt, daß durch diese erfindungsgemäße Anordnung bei gleicher Gesamtoberfläche der Heizrohre ein besserer Wirkungsgrad bezüglich der Dampferzeugung erzielt werden kann, als es bei Dampferzeugern bisheriger Bauart möglich war.It has been found that this arrangement according to the invention with the same total surface area of the heating pipes a better efficiency with regard to steam generation can be achieved than with steam generators up to now Design was possible.

Die Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform des als Kammer 10 ausgebildeten Speisewasservorwärmers 11. Statt
eines einzigen zentralen Durchtrittes 18 sind vier Durchtritte 24 vorgesehen, um die Zirkulation des Speisewassers in der Kammer zu beschleunigen.3 shows another embodiment of the feed water preheater 11 designed as a chamber 10
a single central passage 18, four passages 24 are provided to accelerate the circulation of the feed water in the chamber.

009835/1287009835/1287

Claims

November 28, 1969 1564 / I / Ob

PATENT CLAIMS

M. j steam generator, consisting of an elongated ,, upright pressure vessel in which a large number of heating pipes are housed in the longitudinal direction is, characterized in that in the vicinity of the bottom of the pressure vessel (2) also a is arranged by the heating pipes (5) penetrated feed water preheater (11).

2. Steam generator according to claim 1, characterized in that it is operated in G-egenstrom.

3. Steam generator according to claim 1 or 2, characterized in that the feed water preheater (11) than supported at a distance from the container wall Chamber (10) is formed.

4. Steam generator according to claim 3, characterized in that the supply of the feed water by means of pipes (14) which are thermally insulated from the container wall.

5. Steam generator according to claim 3, characterized in that the pipes (14) for the Feed water open into the chamber (10) close to the floor and that the feed water outlet opening (17) is in the upper Area of the chamber (10) is arranged.

₇ 009835/1287 ₇ 009835/1287

6. Steam generator according to one of claims 3 "to 5, characterized characterized in that the feedwater preheater (11) as a chamber (10) with one or more lying parallel to the longitudinal direction of the pressure vessel (2) Passages (18, 24) is provided, which also are interspersed with heating pipes (5) and that the annular channel (12) surrounding the chamber (10) is free of heating pipes (5) is.

7. Steam generator according to claim 6, characterized in that the feed water preheater (11) is designed as an annular chamber (10).

8. Steam generator according to one of the preceding claims, characterized in that within the chamber (10) forming the feedwater preheater (11) are provided with baffle plates (15, 16).

; « -«trait; «-« trait

009835/1287

LeerseiteBlank page