DE2063595A1

DE2063595A1 - Zwangsdurchlaufkessel

Info

Publication number: DE2063595A1
Application number: DE19702063595
Authority: DE
Inventors: John Mackinlay Knutsford Cheshire Yellowlees (Großbritannien) R
Original assignee: Nuclear Power Group Ltd
Current assignee: Nuclear Power Group Ltd
Priority date: 1969-12-24
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1971-07-08
Also published as: GB1338556A; FR2074273A5; US3698363A

Description

Patentanwalt

Qarmisch - ParienUirchen M 516 - He

Rath'auMtraBe 14

Garmisch-Partenkirchen, 23. Dez. 1970 Hs-He/B

THB MOI₁BJUi POWER GROUP LIMITED
Knutsford, Chester, Great Britain

Zwangsdurchlaufkessei

Die Erfindung "betrifft Zwangsdurchlaufkessel. Diese unterscheiden sich von normalen Trommelkesseln dadurch, dass das Wasser in Rohrschlangen nur einmal durch den Verbrennungsraum des KessLs fliesst, anstatt mehrmals durch den Verbrennungsraum rückgeführt zu werden, bis es in eine Dampftrommel eintritt. In den Zwangpdurchlaufkesseln wird aus dem in den Röhren befindlichen Wasser in den Röhren Dampf erzeugt·

Bei der .Anwendung derartiger Kessel in Kernreaktor- anlagen ist es unter manchen Umständen erforderlich, Zviangsdurchlaufkessel zu verwenden» bei welchen der Wasser-

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und Dampffluss vertikal nach unten gerichtet ist. Derartige Kessel sind für die Verwendung in Hochtemperaturreaktoren geeignet, bei weichen das Kühlgas für den Reaktor durch den Reaktorkern nach unten strömt. Bei einer solchen Anordnung tritt das den unteren Teil des Reaktors verlassende, heisse Gas in den unteren Teil des Kessels ein, strömt nach oben über die Rohrschlangen, tritt in einen Raum oberhalb des _k Reaktorkernes über und dann wieder in den Kern ein. Auf diese

Weise kommen die Einrichtungen für das Ein- und Ausbringen des Kernbrennstoffs und die Kontrolleinrichtungen, die oberhalb des Reaktorkerns angeordnet sind, mit Kühlgas in Berührung, das eine niederere Temperatur hat als der Fall wäre, wenn das Gas durch den Kern: nach oben iströmen würde.

Eine Schwierigkeit bei Zwangsdurchlauf kesseln mit nach unten gerichteter Wasser- und Dampfströmung besteht darin, dass im Falle eines Versagens der Kessel-" Speisepumpe das Wasser aus dem Kessel ablaufen könnte und der Kessel möglicherweise beschädigt würde. Me Temperatur des Gases, daa durch die Gas-Umwälzer dem Einlass des Reaktorkerns zugeführt wird, könnte ebenfalls übermässig ansteigen.

Gemäss der Erfindung wird ein Zwangsdurchlaufkessel mit einer Wasservorratstrommel versehen, die mit dem Boilereinlauf verbunden ist und ein genügend grosses Gefälle

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aufweist, um im S"alle des Versagens der äusseren Wasserversorgung für den Kessel die Wasserzufuhr zu den Bohrbündeln aufrecht zu erhalten.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Kesselspeisepumpe vorgesehen, die Wasser sowohl dem Zwangsdurchlaufkessel als auch einem Kreislauf, der die Wasservorratstrommel einschliesst, zuführt. Dieser Kreislauf ist dabei zwischen den Auslass der Kesselspeisepumpe und den Kesselauslass geschaltet, wobei der Seil des Kreislaufes zwischen der Wasservorratstrommel und dem Kesselauslass ein Ventil enthält, das geschlossen ist, wenn der Wasserspiegel in der Wasservorratstrommel eine vorbestimmte Höhe hat.

Die Erfindung ist im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher "beschrieben, deren Figuren 1 und 2 das Schema zweier verschiedener Kesselanordnungen zeigen.

Bezugnehmend auf Pig. 1 wird ein Zwangsdurchlaufkessel 1 von einer Kesselspeisepumpe 2 mit Wasser versorgt. Der Strömungsverlauf des Wassers geht nach unten durch die schematisch dargestellten Rohrschlangen 1a. Der Dampf verlässt den Kessel durch den Auslass Tb.

Zwischen den Auslass der Kesselspeisepumpe und den

Auslass 1b ist ein Kreislauf 5 geschaltet, zu dem eine

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Wasservorratstrommel 4 gehört.

Im Teil 3a des Kreislaufes zwischen der Wasservorratstrommel und dem Auslass 1b des Kessels ist ein Ventil 5 vorgesehen, das unter der Einwirkung eines Schwimmers 5a geschlossen wird, wenn das Wasser in der Trommel eine vorbestimmte Höhe erreicht.

, Zwischen das Ventil 5 und den Kesselauslass Ib ist ein Rückschlagventil 6 geschaltet, das von einer Sickeröffnung 7 überbrückt wird. Ein Rückschlagventil 8 ist zwischen der Kesselspeisepumpe und dem Kreislauf 5 angeordnet.

Im Betrieb füllt sich, wenn die Kesselspeisepumpe anläuft, die Wasservorratstrommel 4 mit Wasser, bis ein vorbestimmter Wasserstand erreicht ist, bei dem das Ventil 5 schliesst. Der Wasserspiegel steigt dann solange weiter, W bis das Druckdifferential am Ventil 5 gleich dem Druckabfall innerhalb des Kessels ist.

Wenn aus irgendeinem Grunde die Kesselspeisepumpe stehenbleibt, sinkt, der Wasserspiegel in der Wasservorratstrommel und Wasser wird in den Kessel eingespeist. Der sinkende Wasserstand öffnet das Ventil 5. Die Wassermenge in der Wasservorratstromrael 4 ist so bemessen, dass bei der erforderlichen Speisemenge genügend Zeit vorhanden M, um Reserve-Kesselspeisepumpen ^zuschalten. Im allgemeinen

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wird der Wasserdurchsatz nur ein Fünftel des normalen Wasserdurchsatzes betragen, aber diese Strömungsmenge reicht aus, um den Kessel zu schützen.

Falls erforderlich, kann eine Hilfspumpe 9 verwendet werden, um den Wasserumlauf aus der Trommel 4 zu unterstützen. Eine derartige Pumpe kann dauernd während der normalen Betriebsbedingungen laufen oder automatisch eingeschaltet werden, wenn die Kesselspeisepumpe stehenbleibt. Eine solche Hilfspumpe muss in der Lage sein, den Druckabfall im Kessel bei dem reduzierten Wasserdurchsatz zu überwinden, der vorhanden jst, wenn die Wasservorratstrommel die Wasserversorgung übernimmt, und infolgedessen hat die Pumpe eine Leistungsaufnahme, die von Batterien aufgebracht werden kann.

Der Teil 3a und die zugehörigen Ventile machen die Funktion des Systems unabhängig vom vorherrschenden Kessel- - druck.

■: Sollte Leckwasser das Ventil 5 passieren, dann ist

dies nicht kritisch, weil dieses Leckwasser im Kesselauslass 1b verdampft wird, falls erwünscht, kann jedoch mehr als ein

! Absperrventil zur Verringerung der LeckwaBsermenge vorgesehen werden. Obwohl bei der dargestellten Ausführungsifirm

* tine Hebelschwitntneranordnung angedeutet ist, sind natürlich \ auch andere Einrichtungen möglich, z.B. kann ein auf dem

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Wasserspiegel schwimmendes Nadelventil verwendet werden, um den Kreislauf 3a zu unterbrechen. In manchen Fällen kann die Notwendigkeit jeglichen Absperrventils vermieden werden, wenn es nämlich zulässig ist, die durch die Sickeröffnung 7 begrenzte Leckwassermenge in Kauf zu nehmen.

Bei einer anderen Ausführungsform gemäss Fig. 2 wird der Wasserspiegel in der Wasservorratstrommel 4 mittels ~ eines Schwimmers 10 auf einer vorbestimmten Höhe gehalten, wobei der Schwimmer die Geschwindigkeit der Hilfspumpe regelt, die dauernd mitläuft, und zwar so, dass das Druck potential des Wassers in der Trommel 4 immer gleich ist dem Druckabfall im Kessel abzüglich der Druckerhöhung durch die Hilfspumpe.

Die beschriebene Anordnung ist besonders geeignet für Kernreaktoren, bei welchen das Kühlmittel zunächst abwärts dünn den Reaktorkern und dann aufwärts über die Rohrschlangen des Kessels strömt. Die Rohrbündel des Kessels können in einem Raum innerhalb eines den Reaktorkern aufnehmenden Betondruckgefässes vorgesehen sein, so dass sie im Strömungsweg des Rektorkühlmittels liegen, wenn es den unteren !Teil des Reaktorkerns vaiässt, um in einen Raum oberhalb des Kerns zurückzukehren.

Obwohl sich die vorstehende Beschreibung auf

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Zwangsdurchlaufkessel "bezieht, "bei welchen die Wasser- und Dampfströmung vertikal nach unten verläuft, kann sie natürlich auch auf Zwangsdurchlaufkessel angewandt werden, bei welchen Strömungsriehtung von Wasser und Dampf vertikal aufwärts ist. Ihr Hauptzweck ist auch dann, einen ausreichenden Wasserdurchsatz durch den Kessel solange sicherzustellen, "bis die Milfsspeisepumpen nach Versagen des Hauptspeisesystems in Einsatz gekommen sind. Auf diese Weise können schädliche Momentantemperaturen vermieden werden.

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Claims

Patentansprüche

Zwangsdurchlaufkessel, gekennzeichnet durch eine mit dem Kesseleinlass verbundene Wasservorratstrommel, deren Wassergefälle ausreicht, um den Wasserzufluss zu den Kesselrohren bei Ausfall des äusseren Speisesystems für den Kessel aufrecht zu •erhalten.
2. Zwangsdurchlaufkessel men Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Strömungsrichtung von Wasser und Dampf durch den Kessel nach unten verläuft.
3. Zwangsdurchlaufkessel nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Kesselspeicherpumpe (2), die sowohl den Kessel (1) als auch einen die Wasservorratstrommel (4) einschliessenden Kreislauf (3) speist , wobei dieser Kreislauf zwischen den Auslass der Kesselspeisepumpe (2) und den Auslass (1b) des Kessels geschaltet ist.
4. Zwangsdurchlaufkessel nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (3a) des Kreislaufes (3) zwischen der Wasservorratstrommel (4)

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und dem Auslass (Tb) des Kessels ein Ventil (5) einschliesst, das geschlossen wird, wenn der Wasserspiegel in der Wasservorratstrommel (4) eine vorbestimmte Höhe erreicht.
5. Zwangsdurchlaufkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserspiegel in der Wasservorratstrommel (4) mittels eines Schwimmers (10) auf einer vorbestimmten Höhe gehalten wird, wobei die Stellung des Schwimmers (10) zur Regelung einer Hilfspumpe (9) diait, die zwischen dem Kesseleinlass und der Verbindung des Kreislaufs (3) mit der Kesselspeisepumpe (2) vorgesehen ist, und . die Regelung so erfolgt, dass das Druckgefäüe" des Wassers in der Wasservorratstrommel immer gleich ist - dem Druckgefälle im Kessel abzüglich der Druckerhöhung durch die Hilfspumpe (9).

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