DE2051181A1 - Device for increasing the separation efficiency of centrifugal separators for steam drying - Google Patents
Device for increasing the separation efficiency of centrifugal separators for steam dryingInfo
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Description
Einrichtung zur Erhöhung der Abscheideleistung von Fliehkraftabscheidern zur DampftrocknungDevice for increasing the separation efficiency of centrifugal separators for steam drying
Zur Dampftrocknung, insbesondere in Dampferzeugern von Kernkraftwerken, werden im allgemeinen Grob- und Feinabscheider verwendet. Die Grobabscheider arbeiten dabei meist auf Pliehkraftbasis, wobei herkömmliche Axialzyklone zur Anwendung kommen können. Die Abscheidung derartiger Axialzyklone ist jedoch verhältnismäßig gering, obwohl die Fliehkraft, die in solchen Systemen mit einer rotierenden Strömung erzeugt wird, ausreichend wäre, um alle im Dampf mitgeführten Wassertröpfchen auszuscheiden. Von dem im allgemeinen axial auf der einen Seite des Abscheiders zugeführten Dampf-Wasser-Gemisch wird das Wasser 'durch die Wirkung der Fliehkraft an die Wandung der Wirbelkammer geschleudert und läuft von dort nach oben. Dabei bildet sich die Grenzschicht zwischen dem Wasser im wandnahen Bereich der Wirbelkammer und dem leichteren Dampf im axialen Bereich zumeist in Form einer Trombe aus, die im Längsschnitt in etwa kegelförmige oder parabolische Gestalt aufweist'. Bei herkömmlicher Ausbildung derartiger Fliehkraftabscheider ist die Lage dieser Trombe jedoch nicht stabil, sondern der unterste Punkt der Grenzschicht, der sogenannte Trombenfuß, wandert über einen mehr oder weniger großen Bereich des Querschnittes der Wirbelkammer unkontrolliert hin und her. Dadurch ergibt es sich oft, daß bereits abgeschiedenes V/asser wieder in den gereinigten Dampfstrom zurückgeführt wird oder aber daß der Dampf aus dem axialen Bereich der Wirbelkammer mit dem abgeschiedenen Wasser nach unten mitgerissen wird, so daß dadurch eine erhebliche Wirkungsgradverschlechterung auftritt. Besondere Schwierigkeiten bei der Verwendung derartigerFor steam drying, especially in steam generators of nuclear power plants, coarse and fine separators are generally used. The coarse separators mostly work on the basis of pliehkraft, conventional axial cyclones can be used. The separation of such axial cyclones is, however, proportionate low, although the centrifugal force that is generated in such systems with a rotating flow is sufficient would be to excrete all water droplets entrained in the steam. Of which generally axially on one side of the Separator supplied steam-water mixture is the water 'by the effect of centrifugal force on the wall of the vortex chamber thrown and runs up from there. The boundary layer between the water forms in the area of the vortex chamber near the wall and the lighter steam in the axial area mostly in the form of a drum, which is roughly conical in longitudinal section or parabolic shape '. With a conventional design of such centrifugal separators, the position of this drum is but not stable, but the lowest point of the boundary layer, the so-called thrombus, moves over you more or less large area of the cross section of the vortex chamber uncontrolled back and forth. This often means that something has already been deposited V / ater is returned to the cleaned steam stream or that the steam from the axial area of the vortex chamber is carried down with the separated water, so that a considerable deterioration in efficiency occurs. Particular difficulties in using such
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Axialzyklone in Dampferzeugern von Kernkraftwerken ergeber» sich aber außerdem dadurch, daß diese Zyklone dabei senkrecht angeordnet werden müssen und somit von unten nach oben durchströmt werden. Dabei muß verhindert werden, daß das Wasser an der Zyklonwandung nach unten zurücklaufen kann.Axial cyclones in steam generators of nuclear power plants result » but also in that these cyclones must be arranged vertically and thus flows through from bottom to top will. It must be prevented that the water can run back down the cyclone wall.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der die Abscheideleistung derartiger Fliehkraftabscheider erheblich erhöht wird, und die auch in senkrechter Anordnung einwandfrei arbeiten.The invention is therefore based on the object of creating a device with which the separation efficiency of such centrifugal separators is increased considerably, and which work perfectly even in a vertical arrangement.
Der Fliehkraftabscheider axialer Bauart, von dem die Erfindung ausgeht, weist dabei einen koaxial angeordneten, von Leitblechen umgebenen Strömungskörper zur Drallanregung des Dampf-Wasser-Gemisches auf der Eintrittsseite des Abscheiders auf.The centrifugal separator of axial design, from which the invention is based, has a coaxially arranged baffle plate surrounded flow body for the swirl excitation of the steam-water mixture on the inlet side of the separator.
Erfindungsger>äß ist nunmehr der Strömungskörper auf seiner in der Absc'ieidekammer liegenden Oberseite mit einer angenähert konkaven Vertiefung zur Stabilisierung der sich in der Wirbelkammer ausbildenden Trombe versehen.According to the invention, the flow body is now on its in the Absc'ieidekammer lying top with an approximated concave recess provided to stabilize the turbulence forming in the vortex chamber.
Durch diese Vertiefung auf der Oberseite des Strömungskörpers wird somit der Trombenfuß innerhalb der Wirbelkammer festgelegt und dadurch die Lage der Trombe stabilisiert. Damit wird im wesentlichen verhindert, daß bereits abgeschiedenes Wasser durch unkontrolliertes Hin- und Herwandern der Trombe wieder in den Dampfraum im axialen Bereich der Wirbelkammer gezogen wird und mit dem Dampf abströmt.This depression on the upper side of the flow body thus fixes the thrombus foot within the vortex chamber and thereby stabilizes the position of the drum. This essentially becomes prevents water that has already been separated out from being returned to the Steam space is drawn in the axial area of the vortex chamber and with the steam flows off.
Ferner ist es bei der Anordnung in senkrechter Lage zweckmäßig, wenn die Wirbelkammer sich in Strömungsrichtung öffnende Ringschlitze mit nach außen gewölbter Abströmkante des vorausgehenden Wirbelkammerabschnittes und nach innen ragender Anströmkante des nachfolgenden Wirbelkammerabschnittes sowie ein das obere Ende der Wirbelkammer umfassendes Umlenkblech zur Abführung des Restwassers aufweist.Furthermore, it is expedient in the case of the arrangement in a vertical position if the vortex chamber opens in the direction of flow with outwardly curved trailing edge of the preceding vortex chamber section and inwardly protruding leading edge of the subsequent vortex chamber section and a deflection plate that encompasses the upper end of the vortex chamber for discharge of the residual water.
Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich bei der Hintereinanderschaltung mehrerer derartiger Axialzyklone. Dabei ist derParticularly favorable conditions result from the series connection several such axial cyclones. Here is the
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StröiBungskÖrper -jeder Dralleinrichtung mit einer angenähert konkaven Vertiefung versehen und die Wandung des jeweils vorgeschalteten Abscheiders vor Eintritt des Restgemisches in den nachgeschalteten Abscheider weist einen eich über den gesamten Umfang erstreckenden Auslaßspalt für das abgeschiedene V/asser auf. Ferner ist es zweckmäßig, wenn der Wassersammelraum zumindest des nachgeschalteten Abscheiders auf seiner Oberseite Öffnungen zum Ausströmen von eventuell noch mitgerissenem Dampf aufweist.Flow bodies - each swirl device approximated with one Provided concave recess and the wall of each upstream separator before entry of the residual mixture into the The downstream separator has an outlet gap for the separated water that extends over the entire circumference on. It is also useful if the water collection space at least of the downstream separator, openings on its upper side for the outflow of any steam that may still be entrained having.
Darüber hinaus können an der Innenseite der Abscheidekammern sich entgegen der Strömungsrichtung öffnende Auffangrinnen für das ausgeschleuderte Wasser angeordnet sein.In addition, on the inside of the separation chambers, collecting channels for the ejected water be arranged.
An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert. A schematic drawing shows the structure and mode of operation of embodiments according to the invention explained in more detail.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Fliehkraftabscheider axialer Bauart und1 shows a longitudinal section through a centrifugal separator axial design and
Fig. 2 die Hintereinanderschaltung mehrerer derartiger Abscheider nach der Erfindung.2 shows the series connection of several such separators according to the invention.
Nach Fig. 1 besteht der Dampftrockner aus einer zylindrischen Wirbelkammer 1 mit einem axialen Einlaß 2 für das Dampf-Wasser-Gemicch auf der einen Seite und einem axialen Dampfauslaß 3 auf der gegenüberliegenden Stirnseite der Wirbelkammer 1. Im Einlauf der Wirbelkammer ist ein tropfen- oder stromlinienförmiger Strömungskörper 4 angeordnet, der von Leitschaufeln 5 umgeben ist. Durch diese Leitschaufeln 5 wird dem eintretenden Dampfwassergemisch ein Drall erteilt, so daß durch die auftretenden Fliehkräfte das im Gemisch enthaltene Wasser an die Wandung der Wirbelkammer 1 geschleudert wird und dort beispielsweise über Ringschlitze 6 ablaufen kann.DieseRingschlitze 6 weisen dabei eine nach außen gewölbte Abströmkante 7 des vorhergehenden Wirbelkammerabschnittes und eine nach innen ragende Anströmkante 8 des nachfolgenden Wirbelkainmerabschnittes auf,According to Fig. 1, the steam dryer consists of a cylindrical Vortex chamber 1 with an axial inlet 2 for the steam-water mixture on one side and an axial steam outlet 3 on the opposite end face of the swirl chamber 1. In the inlet of the vortex chamber, a teardrop-shaped or streamlined flow body 4 is arranged, which is made up of guide vanes 5 is surrounded. Through this guide vanes 5 is the entering Steam-water mixture given a swirl, so that through the occurring Centrifugal forces, the water contained in the mixture is thrown against the wall of the vortex chamber 1 and there, for example can run through ring slots 6. These ring slots 6 have an outwardly curved trailing edge 7 of the preceding vortex chamber section and an inwardly protruding edge Leading edge 8 of the following vortex chamber section,
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um das an der Wandung nach oben strömende Wasser jeweils nach kurzen Abschnitten abzuführen, so daß es nicht wieder nach unten abläuft und somit Energie eingespart werden kann, da nicht das gesamte Wasser bis an den oberen Rand der Wirbelkammer geschleudert werden muß. Ferner ist es zweckmäßig, wenn am Austrittsende der Wirbelkammer 1 noch ein Umlenkblech 9 für die bis nach oben hochwandernden Wassertropfen vorgesehen ist. Dabei können zwischen Umlenkblech 9 und Wirbelkammer 1 noch Leitechaufeln 10 zur Drallrückgewinnung angeordnet sein.to remove the water flowing up the wall after short sections so that it does not come back again runs downwards and thus energy can be saved, since not all of the water up to the upper edge of the vortex chamber must be thrown. It is also useful if at the exit end of the vortex chamber 1, a baffle 9 for the up to the upwardly wandering water droplets is provided. Included can still guide vanes between the baffle 9 and swirl chamber 1 10 be arranged for swirl recovery.
Die Grenzschicht zwischen abgeschiedenem Wasser und dem im axialen Bereich der Wirbelkammer strömenden Dampf bildet sich im allgemeinen in Form einer kegelförmigen oder parabolischen P Trombe 11 aus. Diese Trombe 11 selbst und insbesondere der untere Endpunkt, der sogenannte Trombenfuß, liegt dabei jedoch nicht stabil in der eigentlichen Wirbelkammer, sondern wandert unkontrolliert innerhalb der Wirbelkammer hin und her. Dadurch ist der Strömungsverlauf im Abscheider nicht genau definiert, und es kann der Fall auftreten, daß bereits abgeschiedenes Y/asser die Grenzschicht durchstößt und mit dem Dampf aus dem axialen Bereich der Wirbelkammer nach oben durch den Auslaß 3 abströmt.The boundary layer between the separated water and the steam flowing in the axial area of the vortex chamber is formed generally in the form of a conical or parabolic P-shaped bowl 11. This drum 11 itself and in particular the lower one The end point, the so-called thrombus foot, is not stable in the actual vortex chamber, but moves in an uncontrolled manner back and forth within the vortex chamber. As a result, the flow path in the separator is not precisely defined, and it can happen that already deposited Y / water penetrates the boundary layer and with the steam from the axial area the vortex chamber flows upwards through the outlet 3.
Erfindungsgemäß ist nunmehr die im eigentlichen Abscheideraum liegende Oberseite des Strömungskörpers 4 mit einer angenähert konkaven Vertiefung 12 versehen, wodurch der Trombenfuß in seiner Lage festgehalten und die gesamte Trombe stabilisiert wird. P Dadurch ergibt sich ein definierter Strömungsverlauf im Abscheider, wodurch die Abscheideleistung erheblich erhöht wird.According to the invention, the upper side of the flow body 4 located in the actual separation space is now approximated with one concave recess 12 provided, whereby the Trombenfuß held in place and the entire drum is stabilized. P This results in a defined flow course in the separator, which significantly increases the separation efficiency.
Nach Fig. 2 sind zwei derartige axiale Abscheider 13 und 14 in einer Achse liegend hintereinander angeordnet. Beide Abscheider weisen einen Strömungskörper 4' und 4" auf, die mit einer konkaven Vertiefung 12' und 12" auf der Oberseite versehen sind. Das von unten zuströmende Dampf-Wasser-Gemisch wird über die erste Dralleinrichtung 5> in Rotation versetzt, wodurch dac Wasser aus dem Gemisch durch Wirkung der Fliehkraft nach außen geschleudert v/ird. Dieses Wasser strömt dann über einen Ringspalt 15 am oberen Ende der inneren Wirbelkammer nach außen undAccording to FIG. 2, two such axial separators 13 and 14 are arranged one behind the other in an axis. Both separators have a flow body 4 'and 4 "with a concave Wells 12 'and 12 "are provided on the top. The steam-water mixture flowing in from below is over the first twist device 5> set in rotation, whereby dac Water is thrown out of the mixture by the action of centrifugal force. This water then flows through an annular gap 15 at the upper end of the inner vortex chamber to the outside and
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kann von hier über einen Ablauf kanal 16 abgeführt· werden. Das verbleibende vorgereinigte Gemisch tritt dann über die Leitschaufeln 5" in den zweiten Abscheider 14 ein, in dem der Restwassergehalt durch die Verstärkung der Fliehkraft sicher ausgeschieden wird. Dabei können zum Austrag dec abgeschiedenen Wassers an der Innenwandung der Wirbelkammer nach unten offene Auffangrinnen 17 vorgesehen sein, durch die das Wasser in einen konzentrischen Sammelraum 18 ausgeschleudert wird und über den Auslaß 19 in den eigentlichen Dampferzeuger zurückgeführt werden kann. Zvveckmäßigervveise weist dieser Wassereamraelrauni 18 auf der Oberseite Öffnungen 20 auf, durch die der in den Wassersammeiraum 18 mitgerissene Dampf praktisch nach einer nachfolgenden Schvverkrafttrennung abströmen kann. Die Hauptmenge des gereinigten Dampfes tritt demgegenüber aus dem nachgeschalteten Axialzyklon 14 direkt aus dem Auslaß 20 ab.can be discharged from here via an outlet channel 16. That The remaining pre-cleaned mixture then enters the second separator 14 via the guide vanes 5 ″, in which the residual water content is safely excreted by increasing the centrifugal force. In this case, the separated water can be used for discharge be provided on the inner wall of the vortex chamber downwardly open collecting channels 17 through which the water in a concentric collecting space 18 is ejected and over the Outlet 19 can be returned to the actual steam generator can. This water amraelrauni 18 on the Upper side openings 20 through which the steam entrained in the water collection space 18 practically after a subsequent Schvverkrafttrichtung can flow away. In contrast, the majority of the cleaned steam emerges from the downstream axial cyclone 14 directly from outlet 20.
Durch die beschriebene Ausbildung der Abscheider und die dadurch bedingte Stabilisierung der Trombe kann die Abscheideleistung derartiger, an sich einfach aufgebauter Fliehkraftabscheider so verbessert werden, daß der Aufwand an nachgeschalteten Peinabscheidern wesentlich verringert v/erden kann oder aber diese ganz eingespart werden können.The separation performance of such, A centrifugal separator that is simply constructed in itself is improved in this way be that the cost of downstream fine separators can be significantly reduced or this can be completely can be saved.
6 Patentansprüche
2 Figuren6 claims
2 figures
E.-.D CRiGIMALE .-. D CRiGIMAL
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