DE2007047A1

DE2007047A1 - Water separator for steam generators in pressurized water reactors

Info

Publication number: DE2007047A1
Application number: DE19702007047
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Dr techn Schroder Heinz Jürgen 20 Er langen Michel Eberhard 8500 Nürnberg Schucktanz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-02-17
Filing date: 1970-02-17
Publication date: 1971-09-02

Description

Wasserabscheider für Dampferzeuger von Druckwasserreaktoren Dampferzeuger für Druckwasserreaktoren bestehen im allgemeinen aus einem zylindrischen Gehäuse, einem das Primärmedium führenden, stehend angeordneten U-Rohrheizflächenbündel und zwischen den Rohren des U-Rohrbündels von unten nach oben strömenden und verdampfenden Wasser als Sekundärmedium. In einem derartigen Dampferzeuger wird Dampf mit einer relativ hohen Endfeuchte erzeugt, da eine Uberhitzung durch das Primärmedium im allgemeinen nicht möglich ist. Der abströmende Dampf darf jedoch eine Endfeuchte von 0,25 ffi nicht überschreiten. Dieser Wert ist aber mit den bekannten Abscheideeinrichtungen, insbesondere wegen der hohen Dampfraumbelastungen, nur schwer zu erreichen und einzuhalten.Water separator for steam generator of pressurized water reactors for pressurized water reactors generally consist of a cylindrical housing, an upright U-tube heating surface bundle carrying the primary medium and flowing and evaporating between the tubes of the U-tube bundle from bottom to top Water as a secondary medium. In such a steam generator steam is with a relatively high final moisture is generated, as overheating by the primary medium in the is generally not possible. However, the steam flowing out may have a final moisture content of 0.25 ffi. This value is however with the known separation devices, Difficult to reach and adhere to, especially because of the high headspace loads.

Aus diesem Grunde liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wasserabscheidesystem zu schaffen, mit dem auch bei hohen Belastungen eine einwandfreie Trennung von Wasser und Dampf und Abführung des Wassers ohne hohen Anteil von Dampfblasen möglich ist.For this reason, the invention is based on the object of a water separation system to create a perfect separation of water even with high loads and steam and removal of the water is possible without a high proportion of steam bubbles.

Erfindungsgemäß besteht dabei der Wasserabscheider aus mindestens einer oberhalb des U-Rohrbündels angeordneten Umlenkvorrichtung zur Umlenkung des senkrecht nach oben strömenden Wasser-Dampf-Gemisches in eine angenähert horizontale Richtung nach außen und an den waagerechten Auslässen der Umlenkvorrichtung angeordneten Prallabscheidern mit senkrecht verlaufenden und im angenähert rechten Winkel angeströmten Abscheideprofilen. Durch diese Prallabscheider wird der Wirkungsgrad der durch die Umlenkvorrichtungen bewirkten Abscheidung erheblich vergrößert.According to the invention, the water separator consists of at least a deflection device arranged above the U-tube bundle for deflecting the water-steam mixture flowing vertically upwards into an approximately horizontal one Outward direction and arranged at the horizontal outlets of the deflection device Impact separators with vertical and approximately right-angled flow Separation profiles. This impact separator increases the efficiency of the Deflection devices caused deposition is considerably enlarged.

Um auch hohe Belastungen der Abscheider sicher beherrschen zu können, können an den Auslässen der Umlenkvorrichtungen jeweils mehrere Prallabscheider derart übereinander und parallel beaufschlagt angeordnet sein, daß jeweils ein Prallabscheider zwischen zwei benachbarten Leitblechen der Umlenkvorrichtungen vorgesehen ist.In order to be able to safely control high loads on the separator, can have several impact separators at the outlets of the deflection devices be arranged one above the other and acted upon in parallel in such a way that an impact separator in each case is provided between two adjacent guide plates of the deflection devices.

Zum Ablauf des abgeschiedenen Wassers ist ferner am unteren Ende der Abscheideprofile jeweils eine Wasserablaufrinne vorgesehen.To drain the separated water is also at the lower end of the Separation profiles each have a water drainage channel.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß jeweils mehrere parallel angeströmte Umlenkvorrichtungen oberhalb des Verdampfungsraumes jeweils nebeneinander angeordnet sind und daß an jedem Auslaß der Umlenkvorrichtung ein gesonderter Prallabscheider vorgesehen ist.Another possibility is that several parallel Flow deflectors above the evaporation chamber side by side are arranged and that a separate impact separator at each outlet of the deflection device is provided.

Die Abscheideprofile selbst können dabei aus an sich bekannten, jeweils versetzt angeordneten und in Anströmrichtung offenen Auffangrinnen bestehen.The separation profiles themselves can be made from known, respectively there are staggered collecting channels that are open in the direction of flow.

Zur weiteren Verbesserung der Abscheidung ist es vorteilhaft, wenn im Dampfdom oberhalb der Umlenkvorrichtungen zusätzliche Feinabscheider vorgesehen sind.To further improve the separation, it is advantageous if Additional fine separators are provided in the steam dome above the deflection devices are.

Um das Mitreißen von Dampfblasen mit dem ablaufenden Wasser zu verhindern, sind ferner im Ringraum zwischen Führungsmantel und Dampferzeugergehäuse mindestens ein waagerecht verlaufendes Lochblech unterhalb der waagerechten Auslässe der Umlenkvorrichtung vorgesehen.To prevent steam bubbles from being entrained with the draining water, are also at least in the annular space between the guide jacket and the steam generator housing a horizontally running perforated plate below the horizontal outlets of the deflection device intended.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen näher erläutert.A schematic drawing shows the structure and mode of operation of exemplary embodiments explained in more detail.

Dabei zeigen: 1 1 eisen Längsschnitt durch den Oberteil eines Dampferzeugers mit den entsprechenden Wasserabscheidern, Fig. 2 die Anordnung eines Prallabscheiders am Auslaß einer Umlenkvorrichtung, Fig. 3 mehrere übereinander angeordnete Prallabscheider an je einer Umlenkvorrichtung, Fig. 4 mehrere nebeneinander angeordnete Umlenkvorrichtungen mit entsprechenden Prallabscheidern und Fig. 5a-5f verschiedene Abscheideprofile für diese Prallabscheider.Show: 1 1 iron longitudinal section through the upper part a steam generator with the corresponding water separators, Fig. 2 the arrangement an impact separator at the outlet of a deflection device, Fig. 3, several one above the other arranged impact separators on each one deflection device, Fig. 4 several side by side arranged deflection devices with corresponding impact separators and FIGS. 5a-5f different separation profiles for these impact separators.

Nach Fig. ; besteht der Dampferzeuger, von dem hier jedoch nur die obere Hälfte gezeigt ist, aus einem zylindrischen Gehäuse 1, dem innerhalb des Führungsmantels 2 angeordneten U-Rohr-Heizflächenbündel 3, dem Dampfsammelraum 4 oberhalb des U-Rohrbündels 3 und einem Dampfauslaß 5 in der gewölbten Stirnseite des Gehäuses 1.According to Fig.; there is the steam generator, of which only the upper half is shown, from a cylindrical housing 1, the inside of the guide jacket 2 arranged U-tube heating surface bundle 3, the steam collecting space 4 above the U-tube bundle 3 and a steam outlet 5 in the curved end face of the housing 1.

Oberhalb des U-Rohrbündels 3 ist auf dem Führungsmantel 2 eine Uilenkvorrichtung 6 angeordnet, die mehrere Leitbleche 7 aufweist. Mit einer derartigen Umlenkvorrichtung wird das senkrecht nach oben strömende Wasser-Dampf-Gemisch in eine angenähert horizontale Richtung nach außen umgelenkt. In der dann horizontalen Strömung des Gemisches erfolgt nach Verlassen der Umlenkvorrichtung 6 eine Schwerkrafttrennung von Wasser und Dampf, wobei das Wasser nach unten durch den Ringspalt 8 zwischen Führungsmantel 2 und Gehäusewandung 1 abläuft, während der Dampf nach oben in den Dampfsammelraum 4 abströmt.Above the U-tube bundle 3, there is a Uilenkvorrichtung on the guide jacket 2 6 arranged, which has a plurality of guide plates 7. With such a deflection device the water-steam mixture flowing vertically upwards turns into an approximately horizontal one Diverted towards the outside. In the then horizontal flow of the mixture takes place after leaving the deflection device 6 a gravitational separation of water and steam, the water down through the annular gap 8 between the guide jacket 2 and Housing wall 1 runs off, while the steam flows upwards into the steam collecting space 4.

Da im allgemeinen wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeiten mit dem abließenden Wasser auch ein Teil des Dampfes in Form von Dampfblasen mitgerissen wird, kann unterhalb der Auslässe der Umlenkvorrichtung 6 im Ringspalt zwischen Führungsmantel 2 des U-Rohrbündels 3 und Dampferzeugergehäuse 1 ein waagerecht angeordnetes Lochblech 9 vorgesehen werden, das die Geschwindigkeit des von oben auftreffenden Wassers vergleichmäßigt und somit eine Abtrennung des mitgeführten Dampfes bewirkt.Since in general because of the high flow velocities with the draining water also entrains some of the steam in the form of steam bubbles is, can below the outlets of the deflection device 6 in the annular gap between Guide jacket 2 of the U-tube bundle 3 and steam generator housing 1 a horizontally arranged Perforated plate 9 are provided that the speed of the incident from above Water evened out and thus a separation of the carried Causes steam.

Im Dampfraum 4 können darüber hinaus noch Feinabscheider 10 vorgesehen sein, die etwa noch mitgerissenes Wasser zurückhalten.In addition, fine separators 10 can also be provided in the steam chamber 4 be that hold back any water that is still entrained.

Zur Verbesserung der Abscheidewirkung durch die Umlenkvorrichtung 6 kann - wie aus Fig. 2 zu ersehen ist - an dem Auslaß der Umlenkvorrichtung ein Prallabscheider 11 angeordnet sein. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist nur die rechte Hälfte der Umlenkvorrichtung 6 nach Fig. 1 dargestellt. Diese Prallabscheider 11 bestehen aus mehreren senkrecht verlaufenden und in angenähert rechtem Winkel angeströmten Abscheideprofilen 12. Die Form derartiger an sich bekannter Profile ist aus den ausschnittsweisen dargestellten Querschnitten derartiger Prallabscheider nach den Fig. 5a - 5f zu entnehmen. Diese Abscheideprofile bestehen im allgemeinen aus jeweils in Strömungsrichtung versetzt angeordneten und in Anströmrichtung offenen Auffangrinnen dreieckigen, halbrunden, viereckigen oder anderen Querschnitts.To improve the separation effect through the deflection device 6 can - as can be seen from FIG. 2 - at the outlet of the deflection device Impact separator 11 may be arranged. In the embodiment of FIG. 2 is only the right half of the deflection device 6 according to FIG. 1 is shown. These impact separators 11 consist of several perpendicular and approximately right angles Separation profiles 12 against which the flow occurs. The shape of such profiles, which are known per se is from the cross-sections shown in detail of such impact separators according to FIGS. 5a-5f. These separation profiles generally exist each arranged offset in the direction of flow and open in the direction of flow Triangular, semicircular, square or other cross-sectional collecting channels.

Besonders vorteilhaft haben sich dabei Abscheideprofile etwa nach Fig. 5d ergeben, bei den die einzelnen Auffangrinnen 14 an den Ecken von zickzackförmig gebogenen, nebeneinander liegenden Leitblechen 15 angeordnet sind, da hierbei die Gemischströmung zusätzlich ständig umgelenkt wird.Deposition profiles approximately after have proven particularly advantageous Fig. 5d, in which the individual collecting channels 14 at the corners of zigzag curved, side by side baffles 15 are arranged, since this is the Mixture flow is also constantly deflected.

Um auch hohe Dampfbelastungen sicher zu beherrschen, ist es vorteilhaft, wenn die Umlenkvorrichtungen in mehrere Einzelvorrichtungen unterteilt oder jeweils mehrere Prallabscheider an einer Umlenkvorrichtung vorgesehen sind.In order to safely control high steam loads, it is advantageous to if the deflection devices are divided into several individual devices or each several impact separators are provided on a deflection device.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, nach der an den Auslässen der Umlenkvorrichtung 6 jeweils mehrere Prallabscheider 11 derart übereinander und parallel beaufschlagt angeordnet sind, daß jeweils ein Prallabscheider 11 zwischen zwei benachbarten Leitblechen 7 der Umlenkvorrichtung 6 vorgesehen ist. Dadurch wird der Wasser-Dampf-Gemischstrom parallel mehreren Prallabscheidern gleichzeitig zugeführt, wodurch bei enteprechender Ausbildung der Umlenkvorrichtung eine verbeseerte Abscheidung auch bei hoher Belastung gewährleistet ist. Nach diesem Ausführungsbeispiel sind zusätzlich am unteren Ende jedes Prallabscheiders 11 noch Wasserablaufrinnen 13 vorgesehen, die das aus den jeweiligen Abscheideprofilen ablaufende Wasser auffangen und über nicht näher dargestellte Ablaufleitungen abführen.In Fig. 3 an embodiment is shown, according to which at the outlets the deflecting device 6 each have a plurality of impact separators 11 in such a way one above the other and are arranged acted upon in parallel, that in each case an impact separator 11 between two adjacent guide plates 7 of the deflection device 6 is provided. Through this the water-steam mixture flow becomes parallel to several impact separators at the same time supplied, whereby with a corresponding design of the deflecting device an improved one Separation is guaranteed even at high loads. To this Embodiment are also 11 at the lower end of each impact separator Water drainage channels 13 are provided, the draining from the respective separation profiles Collect water and drain it off via drainage lines not shown in detail.

In Fig. 4 ist der Fall dargestellt, daß oberhalb des eigentlichen Wärmetauschers 3 mehrere Umlenkvorrichtungen 6 nebeneinander angeordnet sind. Dabei werden diese Umlenkvorrichtungen ebenfalls parallel von dem Dampf-Wasser-Gemisch beaufschlagt.In Fig. 4 the case is shown that above the actual Heat exchanger 3 several deflection devices 6 are arranged side by side. Included these deflection devices are also parallel to the steam-water mixture applied.

Am Auslaß jeder dieser Umlenkvorrichtungen 6 ist ebenfalls ein Prallabscheider 11 mit entsprechenden Abscheideprofilen angeordnet. Auch hierdurch ergibt sich eine bessere Dampfverteilung bei hohen Belastungen und eine damit erheblich verbesserte Abscheidewirkung.At the outlet of each of these deflection devices 6 is also an impact separator 11 arranged with corresponding separation profiles. This also results in a better steam distribution at high loads and thus significantly improved Separation effect.

Mit der beschriebenen Verwendung von Umlenkvorrichtungen und an deren Auslässen angeordneten Prallabscheidern sowie die entsprechende Parallelschaltung mehrere derartiger Baueinheiten ist es also möglich, mit relativ geringem Aufwand auch bei hohen Belastungen und großem Durchsatzvolumen eine ausreichende Abscheidung des im erzeugten Dampf-Wasser-Gemisch enthaltenen Wassers zu gewährleisten.With the described use of deflection devices and others Outlets arranged impact separators as well as the corresponding parallel connection It is therefore possible to have several such structural units with relatively little effort sufficient separation even with high loads and large throughput volumes of the water contained in the generated steam-water mixture.

7 Patentansprüche 5 Figuren7 claims 5 figures

Claims

Claims II.) Water separator for vertically arranged steam generator, especially for pressurized water reactors with a primary medium leading, standing arranged U-tube heating surface bundle and between the tubes of the U-tube bundle from bottom to top flowing and evaporating water as a secondary medium, thereby characterized in that the water separator consists of at least one above the U-tube bundle (3) arranged deflection device (6) for deflecting the vertically upward flowing The water-steam mixture consists of an approximately horizontal outward direction and that at the horizontal outlets of the deflection device (6) impact separators (11) with vertically running separator profiles against which the flow occurs at an approximately right angle (12) are arranged.

2. Water separator according to claim 1, characterized in that on the outlets of the deflection devices (6) each have several impact separators (11) in this way are arranged one above the other and acted upon in parallel, that there is in each case an impact separator (11) is located between two adjacent guide plates (7) of the deflection device (6).

3. Water separator according to claim 1, characterized in that several, Deflection devices (6) with parallel flow above the evaporator space, respectively are arranged side by side and that the outlets of the deflection devices (6) with Impact separators (11) are provided.

4. Water separator according to claim 2 or 3, characterized in that that at the lower end of the separator profiles (12) each have a water drainage channel (13) is provided.

5. Water separator according to one of claims 2-4, characterized in that that the separation profiles (12) are each arranged offset, in the direction of flow open gutters exist.

6. Water separator according to one of claims 1 - 6, characterized in that that in the annular space (8) between the guide jacket (2) of the U-tube bundle (3) and the steam generator housing (1) at least one horizontally running perforated plate (9) below the horizontal one Outlets of the deflection device (6) is provided.

7. Water separator according to one of claims 1 - 7, characterized in that that in the steam space (4) of the steam generator (1) above the deflection devices (6) a fine separator (lo) is arranged to separate the residual water content.