DE2123675A1

DE2123675A1 - Heat exchangers, in particular feed water preheaters

Info

Publication number: DE2123675A1
Application number: DE19712123675
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. 8520 Erlangen. P KeIp
Original assignee: Kraftwerk Union, Mühlheim
Priority date: 1971-05-13
Filing date: 1971-05-13
Publication date: 1972-11-23
Also published as: DE2123675B2; DE2123675C3

Description

Wärmetauscher, insbesondere Speisewasser-Vorwärmer Die Erfindung betrifft Warmetauscher, bei denen ein fluid durch eine größere Anzahl parallel geschalteter Rohre strömt, welche in zwei Rohrböden befestigt sind, während das zweite fluid um die Rohre fließt.Heat exchangers, in particular feed water preheaters The invention relates to Heat exchangers in which a fluid is connected by a larger number of parallel Pipes flows, which are fixed in two tube sheets, while the second fluid flows around the pipes.

Derartige Wärmetauscher werden auch häufig mit nur einer Rohrplatte ausgeführt und mit haarnadelförmig gebogenen Rohren verstehen, durch welche das erste Fluid in zwei, vier oder mehr Duchflußwegen strömt.Such heat exchangers are also often with only one tube plate executed and understand with hairpin-shaped bent tubes through which the first fluid flows in two, four or more flow paths.

Derartige Wärmetauscher finden in Dampfkraftwerken als Vorwärmer für das Speisewasser von Kesseln bei fossil gefeuerten Anlagen und als Vorwärmer für das Speisewasser von Druckwasser-Reaktoranlagen sowie als solche für Reaktor-Kühlwasser bei Siedewasser-Reaktoranlagen Verwendung.Such heat exchangers are used in steam power plants as preheaters the feed water from boilers in fossil fuel systems and as a preheater for the feed water of pressurized water reactor systems and as such for reactor cooling water use in boiling water reactor systems.

Bei Kraftwerksblöcken großer Leistung, insbesondere bei den beiden letztgenannten Verwendungszwecken hat sich gezeigt, daß bei der bekannten Bauweise mit nur einer Rohrplatte diese mit der zugehörigen Wasserkammer ein sehr schweres, aufwendiges Bauteil bildet, da Rohrplattendurchmesser von mehr als zwei Metern bei beträchtlicher Wandstärke nicht selten sinl. Derartige Materialanhäufungen sind deshalb besonders nachteilig, weil die beiden Extremtemperaturen des durch die Rohre strömenden Fluids am gleichen Bauteil, das heißt an Rohrplatte und Wasserkammer, in unmittelbarer Nachbarschaft wirken können.In the case of large-capacity power plant blocks, especially the two The latter uses it has been shown that in the known construction with only one tube plate this with the associated water chamber a very heavy, Complex component forms, as the tube plate diameter is more than two meters considerable wall thickness not infrequently sinl. Such accumulations of material are therefore particularly disadvantageous because the two extreme temperatures of the through the pipes flowing fluids on the same component, i.e. on the tube plate and water chamber, can work in the immediate vicinity.

Da beim praktischen Kraftwerksbetrieb ein Turbinenschnellschluß nicht nur unvermeidlich ist, sondern als notwendige Sicherheitsmaßnahme planmä.'3ig öfter geprobt wird, muß also mit einem plötzlichen Schließen der Dampfentnahmen der Turbine gerechnet werden, wodurch bei den nachgeschalteten Vorwärmern eine sehr rasche Temperaturabsenkung des durch die Rohre strömenden fluids eintritt, die hundert Grad Celsius und mehr betragen kann. Da die Wasserkammern und Rohrplatten langsamer abkühlen als die relativ dünnwandigen Rohre, treten in den erstgenannten Bauteilen Wärmespannungen auf, die die netriebssicherheit der Kessel- oder Reaktoranlagen und der Turbinen entscheidend tangieren.Since in practical power plant operation, a turbine emergency circuit is not is only unavoidable, but as a necessary safety measure planned more often is rehearsed, so must with a sudden closure of the steam extraction of the turbine can be expected, resulting in a very rapid temperature reduction in the downstream preheaters of the fluid flowing through the pipes enters, the hundred degrees Celsius and more can be. Because the water chambers and tube plates cool down more slowly than the relative thin-walled pipes, thermal stresses occur in the first-mentioned components the operational safety of the boiler or reactor systems and the turbines is crucial affect.

I.s besteht nun die Möglichkeit, die Vorwärmeranlagen in zwei oder drei parallele ;tränke aufzuteilen, um die Rohrplatten- und Wasserkammerabmessungen zu verringern. Man macht davon auch weitgehend Gebrauch, jedoch wird man wegen des Kosten- und l'latzaufwandds kaum huber drei Parallelstränge hinausgehen. Die vorgenannten Rohrplattenabmessungen beziehen sich jedoch bereits auf eine derartige Aufteilung.I.s there is now the possibility to divide the preheater systems in two or Split up three parallel drinkers to accommodate tube plate and water chamber dimensions to to decrease. They make extensive use of it, but because of the Costs and expenses hardly exceed three parallel lines. The aforementioned However, tube plate dimensions already relate to such a division.

Es ist bekannt, anstatt zwei Vorwärmer parallel als Einzelapparate anzuordnen, diese mit einer zentralen, gemeinsamen Wasserkammer zusammenzufassen. Jedoch wird bei dieser Maßnahme d'Is hauptproblem daß die beiden möglichen Extremtemperaturen des durch die Rohre strömenden Fluids in unmittelbarer Nachbarschaft nicht auftreten sollten, nicht gelöst, selbst wenn man erst eines der beiden Rohrsysteme, welches aus haarnadelförmig gebogenen Rohren gebildet wird, und darauf das zweite gleichartige System durchströmen läßt.It is known, instead of two preheaters in parallel as single units to arrange to combine these with a central, common water chamber. However, the main problem with this measure is that the two possible extreme temperatures of the fluid flowing through the tubes do not occur in the immediate vicinity should not be solved, even if one of the two pipe systems, which is formed from hairpin-shaped bent tubes, and then the second similar one Can flow through the system.

Es wäre nun denkbar, einen Vorwärmer mit zwei, an jedem Ende des Dampfmantels angeordneten Rohrplatten und Wasserkammern vorzusehen und mit geraden Rohren auszurüsten. Läßt man einen derartigen Apparat als Vorwärmer mit nur einem Durchflußweg arbeiten, so hat er zwar ideale Temperaturbedingungen, jedoch ist seine J3aulänge bei einer wirtschaftlichen Durchflußgeschwindigkeit so enorm, daß sich seine Einplanung und Anwendung verbietet. Die Baulänge läßt sich bei einem derartigen Apparat durch Erhöhung der Anzahl der Durchflußwege bei entsprechend wachsendem Durchmesser stufenweise verringern. Da die Wasserwege jedoch nacheinander voin ständig wärmer werdenden Fluid durchströmt werden, ist eine derartige Anordnung bei den hier vorliegenden Temperaturen wegen der nicht möglichen Kompensation der Wärmedehnungen des Rohrsystems nicht hetriebasicher.It would now be conceivable to have a preheater with two, at each end of the steam jacket arranged pipe plates and water chambers and to equip them with straight pipes. If you let such an apparatus work as a preheater with only one flow path, it has ideal temperature conditions, but its length is one economic flow rate so enormous that its planning and Prohibits application. The overall length of such an apparatus can be increased by increasing it the number of flow paths in steps with a correspondingly growing diameter to decrease. However, since the waterways are continually warming up one after the other Fluid are flowed through, is such an arrangement in the present here Temperatures due to the inability to compensate for the thermal expansion of the pipe system not operationally safe.

Bei den genannten-Anwendungsfällen hat sich zudem noch eine weitere Schwierigkeit dadurch ergeben, daß der Entnahmedampf der Turbinen mit großem Nässe,gehalt den Vorwärmern mit großer Geschwindigkeit zugeleitet ird und daß bei vielen Vorwärmerstufen nicht nur die Kondensatmengen der Stufen mit höheren Dampfdrücken, sondern auch noch die Fntwässerungskondensate bestimmter Turbinenstufen, sowie die kondensate von dampfbeheizten Zwischenüberhitzern und mechanischen Nässeabscheidern eingeleitet werden. Es ist möglich, derartige Kondensatmengen in besonderen Gefäßen zu entspannen und nur die Dampfphase in den Vorwärmer einzuleiten. Neben dem apparativen Aufwand entsteht dabei jedoch ein größerer Platzbedarf für diese Entspanner und ihre Anschlußrohrleitungen. dieser Platzbedarf ist bei großen Kraftwerksblöcken sehr hinderlich, da im Turbinenbereich wegen der großen Entnahmeleitungen ein Planungsengpaß besteht. Sind nun, wir bei Anlagen mit Siederwasserreaktoren auch noch besondere Abschirmmaßnahmen notwendig, so wird ein zunätzlicher Platzaufwand recht kostspielig und ist nur schwer realisierbar.In the case of the use cases mentioned, there is also another Difficulty arising from the fact that the extraction steam of the turbines with great moisture content the preheaters ird fed at high speed and that with many preheater stages not only the amount of condensate in the stages with higher vapor pressures, but also nor the drainage condensates of certain turbine stages, as well as the condensates initiated by steam-heated reheaters and mechanical moisture separators will. It is possible to relax such amounts of condensate in special vessels and only to introduce the vapor phase into the preheater. In addition to the outlay on equipment However, this creates a larger space requirement for these expansions and their connecting pipelines. This space requirement is very cumbersome in the case of large power plant blocks, since it is in the turbine area because there is a planning bottleneck of the large extraction lines. Well, we're at the plants with boiling water reactors, special shielding measures will also be necessary an additional space requirement is quite expensive and can only be realized with difficulty.

Integriert man die Entspanner in die Vorwärmer, indem man den Dampfmantel entsprechend verlängert, so werden die Verhältnisse bezüglich des Platzbedarfes gebessert, jedoch müssen die großen Dampfvolumina von nur einer Richtung her dem Rohrsystem zugeführt werden und benötigen entsprechend große Strömungsquerschnitte innerhalb des Dampfmantels.One integrates the expander in the preheater by adding the steam jacket extended accordingly, the proportions with respect to the space requirements are improved, however, the large volumes of vapor must only come from one direction Pipe system are fed and require correspondingly large flow cross-sections inside the steam jacket.

Schließlich hat es sich gezeigt, daß besonders bei den unteren Vorwärmerstufen von Siederwasser-Reaktoranlagen die erforderliche Wärmetauschfläche für die Unterkühlung des Kondensates etwa so groß oder sogar größer als die Vorwärmefläche sein muß. Die Anordung eines getrennten Kondensatkühlers ist jedoch mit größerem Platz- und Kostenaufwand verbunden, als die Verwendung eines Apparates, welcher beide Wärmetauschsysteme in sich vereinigt.Finally, it has been shown that especially in the lower preheater stages of boiling water reactor systems the necessary heat exchange surface for subcooling of the condensate must be about as large or even larger than the preheating surface. The arrangement of a separate condensate cooler is, however, with more space and Costs associated with the use of an apparatus which both heat exchange systems united in itself.

Bei den bekannten Bauarten macht die Gestaltung einer derartigen Kombination wegen der Aufteilung der Gesamtfläche des @aarnadelförmigen Rohrsystems mit vier oder sechs Durchflußwegen erhebliche Schwierigkeiten, da man ohne besondere Maßnahmen nur Flächenanteile von z.B.In the known types, the design makes such a combination because of the division of the total area of the pin-shaped pipe system with four or six flow paths considerable difficulties, since one without special measures only areas of e.g.

einem Viertel oder einem Sechstel der Gesamtfläche auschotten, überfluten und auf diese Weise als eingebaute Kondensatkühlzone verwenden kann. Wenn @an andere Flächenanteile ben@tigt, so muß man das optimale Gegenstromprinzip verlassen und einen Speisewasserteilstrom für die Kondensatkühlzone verwenden, wodurch thermod@namische Nachteile mit entsprechend größerem Flächenaufwand unvermeidlich sind.Bulk out a quarter or a sixth of the total area, flood and in this way can be used as a built-in condensate cooling zone. When @ to others If area proportions are required, one must leave the optimal countercurrent principle and use a feedwater partial flow for the condensate cooling zone, whereby thermod @ namische Disadvantages with a correspondingly larger space requirement are inevitable.

Es sind auch Konstruktionen bekannt, bei denen zur optimalen Bemessung einer Kühlzone der entsprechende Flächenanteil am unteren Teil des haarnadelförmigen Rohrsystems durch eine senkrechte Zwischenwand nebst einer entsprechenden Ummantelung eine genau bemessene Kühlzone im Gegenstrom zum Speiscwasserfluß gebildet wird. Eine derartige Zwischenwand ist jedoch an der außenseite der Rohre nicht völlig abzudichten. Daher wird durch die Spalte Dampf in die Kondensatkühlzone einströmen, dort kondensieren und neben dem dadurch bedingten thermodynamischen Nachteil Kavitations- oder Erosionskorrosionsangriffe hervorrufen.There are also known constructions in which the optimal dimensioning a cooling zone the corresponding surface area at the lower part of the hairpin-shaped Pipe system through a vertical partition together with a corresponding casing a precisely dimensioned cooling zone is formed in countercurrent to the feedwater flow. However, such a partition is not entirely on the outside of the tubes to seal. Therefore, steam will flow into the condensate cooling zone through the column, condense there and, in addition to the resulting thermodynamic disadvantage, cavitation or cause erosion corrosion attacks.

Es ist eine Vorwärmerkonstruktion bekannt, welche zwei Rohrböden mit Wasserkammern besitzt, bei der sowohl das Rohrsystem wie auch der Dampfmantel eine U-förmige Gestalt haben. Bei dieser Bauweise ist das Temperaturproblem bei zwei Strömungswegen durch die Rohre gelöst, auch ist der Einbau einer Kondensatkühlzone passender Größe in gewissen Grenzen auf einfache Weise möglich, wenn man ungleich lange U-Schenkel vorsieht. Jedoch ist der Dampfmantel wegen seiner räumlich gekrümmten Flächen nur schwierig und teuer herzustellen und muß teilweise erst nach der kertigstellung angeschweißt werden, wodurch Mehrkosten für trveits- und Prüfaufwand entstehen. Außerdem ist die U-förmige Gestalt unvorteilhaft im Hinblick auf den Platzbedarf, weil der Raum zwischen den beiden Schenkeln des U-fnrmigen Dampfmantels ungenutzt bleibt.There is a preheater construction known which two tube sheets with Has water chambers in which both the pipe system and the steam jacket have a Have a U-shaped shape. With this design, the temperature problem is two Flow paths through the pipes are resolved, and a condensate cooling zone is also installed suitable size within certain limits easily possible if one is unequal provides long U-legs. However, the steam jacket is curved because of its three-dimensional shape Surfaces are difficult and expensive to manufacture and sometimes only have to be completed after they have been completed be welded on, which results in additional costs for inspection and testing. In addition, the U-shaped shape is disadvantageous in terms of space requirements, because the space between the two legs of the U-shaped steam jacket is unused remain.

Die geschilderten Nachteile vermeidet die Erfindung dadurch, daß an jedem Ende des Dampfmantels in an sich bekannter Weise je eine Rohrplatte und Wasserkammer angeordnet sind, wobei jedoch in jeder dieser Rohrplatten nur ein Teil des Rohrsystems in haarnadelförmiger Ausführung befestigt und ein anderer Teil treppenförmig gestaltet in jeder der beiden Rohrplatten mit einem Ende befestigt ist.The invention avoids the disadvantages outlined in that on each end of the steam jacket in a manner known per se a tube plate and water chamber are arranged, but only a part of the pipe system in each of these pipe plates Fastened in a hairpin-shaped design and another part designed in the shape of a staircase is fastened with one end in each of the two tube plates.

Dadurch ist es möglich, erforderlichenfalls zwischen den Enden der beiden haarnadelförmigen Rohrsysteme den notwendigen l-latz freizulassen, um eine Nässeabscheidevorrichtung fiir den Turbinenentnahmedampf anzuordnen, außerdem oder auch stattdessen einen Ausdampfraum für die Einleitung von höher gespannten Kondensaten vorzusehen, ohne daß die zylindrische orm des Wärmetauschers dadurch nachteilig verändert wird. Weiterhin besteht dabei der Vorteil, daß die Zuführungsstutzen für Dampf und Kondensate etwa in der Mitte des Apparates angeordnet werden können, so daß dann jeweils nur etwa die halbe )amnfmenge nach jeder Seite strömt, wobei entsprechend kleinere rtrömungsquerschnitte ausreichen. Weiterhin ist es möglich, je nach. Bedarf, entweder den unteren Teil des treppenförmigen Rohrsystems oder eines der haarnadelförmigen Rohrsysteme als Kondensatkühlzone im Gegenstrom zu verwenden. Da die Einzellängen der Rohrsysteme bzw. ihrer Teile in gewissen grenzen frei wählbar sind, ist es I,ei Wärmetauschern nach der rfindun möglich, den jeweils erforderlichen Flächenteil der Kondensatkiihlzone genau zu bemessen. Dabei sind Zwischenwände mit ihren bekannten Nachteilen nicht erforderlich.This makes it possible, if necessary, between the ends of the both hairpin-shaped pipe systems to release the necessary bib in order to get a To arrange wetness separation device for the turbine extraction steam, in addition or Instead, there is also an evaporation chamber for the introduction of higher-tension condensates to be provided without the cylindrical shape of the heat exchanger being disadvantageous is changed. There is also the advantage that the feed nozzle for Steam and condensates can be arranged approximately in the middle of the apparatus, so that then only about half the amnf amount flows to each side, whereby accordingly smaller flow cross-sections are sufficient. It is also possible, depending on. Requirement, either the lower part of the staircase-shaped pipe system or one of the hairpin-shaped ones Use pipe systems as a condensate cooling zone in counterflow. Since the individual lengths the pipe systems or their parts can be freely selected within certain limits, it is I, ei Heat exchangers according to the rfindun possible, the required area part in each case the condensate cooling zone to be measured precisely. There are partition walls with their well-known Disadvantages not necessary.

Es ist möglich, Wärmetauscher nach der Erfindung mit einer geraden oder einer ungeraden Zahl von Speisewasserwegen durch die Rohre auszurüsten.It is possible to use a straight heat exchanger according to the invention or to equip an odd number of feed water paths through the pipes.

Im letztgenannten Fall tritt dabei unmittelbar die gewünschte Wirkung ein, daß die Extremtemperaturen des durch die Rohre strömenden Fluids nicht in unmittelbarer Nachbarschaft an einer der beiden Rohrplatten auftreten können. bei einer geraden Zahl von Speisewasserwegen ist es nach der Erfindung zweckmäßig, einen dieser Durchflußwege durch eine oder mehrere interne oder externe Speisewasserleitunen zwischen den beiden Rohrplatten zu bilden. Dabei bleibt die freie Dehnfähigkeit aller druckführenden Bauteile erhalten, beide Speisewasserstutzen sind an einer der beiden Wasserkammern angeordnet und es ist gemäß der Erfindung dabei möglich, durch geeignete Leitungsführung zu erreichen, daß in dieser Wasserkammer die Extremtemperaturen nicht nebeneinander auftreten.In the latter case, the desired effect occurs immediately one that the extreme temperatures of the fluid flowing through the tubes are not in the immediate Neighborhood on one of the two tube plates. with a straight line Number of feed water paths, it is useful according to the invention, one of these flow paths through one or more internal or external feed water lines between the two Form tube sheets. The free elasticity of all pressurized parts remains Components preserved, both feed water connections are on one of the two water chambers arranged and it is possible according to the invention by suitable routing to achieve that in this water chamber the extreme temperatures do not coexist appear.

Wärmetauscher nach der Erfindung können schließlich auch so gestaltet werden, daß zwei, nur um den Bruchteil einer Atmosphäre sich unterscheidende Drücke in einem Apparat verwendet werden. Dabei werden die Räume verschiedenen Druckes durch eine senkrechte Trennwand abgeteilt, wobei der Druckausgleich durch unterschiedliche Stauhöhe des Kondensates an jeder Seite der Trennwand erfolgt, die an ihrer Unterseite eine Oeffnung zum Überströmen des Kondensates besitzt. I)abei ist es zweckmäßig, den Kondensatanstau als Kühl zone auszunutzen.Finally, heat exchangers according to the invention can also be designed in this way that two pressures differing by only a fraction of an atmosphere used in an apparatus. The rooms are under different pressure separated by a vertical partition, the pressure equalization by different The level of accumulation of the condensate takes place on each side of the partition wall, that on its underside has an opening for the condensate to flow over. I) it is advisable to to use the condensate accumulation as a cooling zone.

Bei Wärmetauschern nach der Erfindung werden durch die Verwendung von je zwei Rohrplatten und Wasserkammern deren Abmessungen und damit die Materialanhäufungen gegeniiber apparaten mit nur einer rohrplatte und assrkamer entscheidend verringert, so daß diese neuen Wärmetauscher auch bei plötzlichen Temperaturänderungen eine ausreichende Wärmeelastizität besitzen. So unterliegt z.B. jede Rohrplatte bei einem Wärmetauscher nach der 1Erfindung, wenn er mit drei Speisewasserwegen ausgerüstet ist, jeweils nur dem halben Temperaturintervall der (,esamten Aufwärmung, wobei jede der Rohrplatten und Wasserkammern etwa nur den O,-chen uurchmesser und die 0,7-fache Wandstärke, d.h. nur die halbe Massenanhäufung einer vergleichbaren Konstruktion mit nur einer Rohrplatte und Wasserkammer besitzt. Somit sind die auftretenden Spannungen bei einer Temperauranderung bei Wärmetauschern nach der Erfindung nur etwa ein Viertel so groß, wie bei solchen der bekannten Bauweise mit nur einer Rohrplatte und Wasserkammer.In heat exchangers according to the invention, the use of two tube plates and two water chambers, their dimensions and thus the accumulations of material significantly reduced compared to devices with only one tube plate and assembly chamber, so that these new heat exchangers have a have sufficient thermal elasticity. For example, each tube plate is subject to one Heat exchanger according to the invention, if it is equipped with three feed water paths is, in each case only half the temperature interval of the (, total warming up, where each of the tube plates and water chambers about only the diameter and the 0.7 times the wall thickness, i.e. only half the mass of a comparable construction with only one tube plate and water chamber. Thus, the stresses that occur are with a temperature change in heat exchangers according to the invention only about a quarter as large as those of the known construction with only one tube plate and water chamber.

Die Erfindung ist an drei beispielen näher erläutert. Dabei sind in den Fig. 1 bis 6 und 8 Schnitte durch Wärmetauscher in teilweise vereinfachter, schematischer Art gezeigt.The invention is explained in more detail using three examples. In 1 to 6 and 8 sections through the heat exchanger in a partially simplified, shown schematically.

In Fig. 1 ist der Längsschnitt durch einen Vorwärmer gezeichnet, von dem in Fig. 2 der schnitt II-II und in Fig. 3 der schnitt III-III dargestellt sind, wobei gleiche Teile gleiche Bezugszeichen erhalten haben. Die wärmetauschenden Rohre sind in allen Figuren der Übersichtlichkeit halber als einfache Linien gezeichnet.In Fig. 1, the longitudinal section through a preheater is drawn from which in Fig. 2 the section II-II and in Fig. 3 the section III-III are shown, Identical parts have been given the same reference numerals. The heat exchanging tubes are drawn as simple lines in all figures for the sake of clarity.

Der Dampfmantel 1 in Fig. 1 ist an seinen Enden durch die Rohrplatten 2 und 3 verschlossen, an die sich die Wasserkammern 4 und 5 mit den Deckeln 6 und 7 anschließen. Die Wasserkammern 4 und 5 besitzen Innenrippen 8 und 9. In die Wasserkammer 4 tritt durch den Stutzen 10 in Pfeilrichtung das Speisewasser ein und fließt durch die haarnadelfnrIg gebogenen Rohre 11 wiederum in diese Wasserkammer zuriick. Dann gelangt es durch die treppenförmig gestalteten Rohre 12 zur Wasserkammer 5 und von dort durch die haarnadelförmig gebogenen Rohre 13 schließlich zum Austrittsstutzen 14, den es in Pfeilrichtung verläßt.The steam jacket 1 in Fig. 1 is at its ends through the tube plates 2 and 3 closed, to which the water chambers 4 and 5 with the lids 6 and 7 connect. The water chambers 4 and 5 have inner ribs 8 and 9. In the water chamber 4, the feed water enters through the nozzle 10 in the direction of the arrow and flows through it the hairpin-shaped bent tubes 11 back into this water chamber. then it passes through the stair-shaped tubes 12 to the water chamber 5 and from there through the hairpin-shaped bent tubes 13 finally to the outlet nozzle 14, which it leaves in the direction of the arrow.

Der Turbinenentnahmedampf strömt in Pfeilrichtung durch den Stutzen 15 in den Mantelraum des Vorwärmers und gelangt in eine @ockenvorrichtung 16. Der Dampf kondensiert an den Rohren 12 und 13. Die abgeschiedene Nässe gelangt durch die Öffnung 17 in der Dampftrockeneinrichtung 16 in den Hotwell 18, in welchen sich auch das lleizdampfkondensat sammelt. Diese Kondensate strömen durch die Leitung 19 außen um die Rohre des ltohrsystems 11, welches durch die Trennwände 20 unterteilt und gegen den Dampfraum abgeschottet ist. Das gekühlte Kondensat verläßt den Vorwärmer durch den Stutzen 21 in Richtung des Pfeils.The turbine extraction steam flows through the nozzle in the direction of the arrow 15 in the jacket space of the preheater and gets into a @ockenvorrichtung 16. Der Steam condenses on the tubes 12 and 13. The separated moisture gets through the opening 17 in the steam drying device 16 in the hotwell 18, in which also collects the steam condensate. These condensates flow through the line 19 on the outside around the pipes of the pipe system 11, which is divided by the partition walls 20 and is sealed off from the steam room. The cooled condensate leaves the preheater through the connecting piece 21 in the direction of the arrow.

Die hier geschilderte bauweise eines Vorwärmers nach der Erfindung gestattet den Einbau einer großen Kondensatkühlzone 11 in Gegenstromanordnung. Sein Dampfmantel 1 muß jedoch geteilt mit den Rohrplatten 2 und 3 nach Fertigstellung der tohrsysteme 11, 12 und 13 verbunden werden. Daher eignet sic dieses Konzept besonders für Vorwärmer mit niedrigen Dampfdrücken und großen Heizflächen.The construction of a preheater according to the invention described here allows the installation of a large condensate cooling zone 11 in a countercurrent arrangement. being Steam jacket 1, however, must be shared with tube plates 2 and 3 upon completion the tube systems 11, 12 and 13 can be connected. Therefore this concept is suitable especially for preheaters with low steam pressures and large heating surfaces.

Um die Rohre 12 in einfacher Weise entsprechend den kreisabschnittförmigen Anschlußflächen an den Rohrböden 2, 3 anschließen zu können, sind einzelne Rohre ?tn den i'iegungen 22 in eine entsprechende - ndere Ebene verlegt worden.To the tubes 12 in a simple manner corresponding to the circular segment-shaped To be able to connect connecting surfaces to the tube sheets 2, 3 are individual tubes It has been relocated to a corresponding - different level in the corners 22.

In Fig. 4 ist ein Vorwärmer ebenfalls im Längsschnit dargestellt, der für hohe Dampfdrücke besonders geeignet ist. In iG. 5 ist der Schnitt V-V, in Fig. t der Schnitt VI-VI gezeigt. Der Dampfmantel 31 ist mit der Rohrplatte 32 direkt, mit der etwas kleineren Rohrplatte 33 jedoch über einen Zwischenring 51 verbunden.In Fig. 4 a preheater is also shown in longitudinal section, which is particularly suitable for high steam pressures. In iG. 5 is section V-V, in Fig. T shows the section VI-VI. The steam jacket 31 is directly connected to the tube plate 32, but connected to the somewhat smaller tube plate 33 via an intermediate ring 51.

Das Speisewasser gelangt durch den Stutzen 34 in Pfeilrichtung in den Raum 35 der Wasserkammer und fließt durch die treppenförmigen Rohre 36 in den Raum 37 der anderen Wasserkammer. Von dort aus ge-Hangt es nach Passieren der haarnadelförmigen Rohre 38 in den Raum 39 der Wasserkammer zuriick und fließt nunmehr durch die beiden Leitungen 40 mit den Krümmern 41 in den Rau.n 43 der Wasserkammer. Anschließend wird das System aus den haarnadelförmigen Rohren 42 durchströmt, worauf das Speisewasser schließlich durch den Stutzen 44 in Pfeilrichtung den Vorwärmer verläßt.The feed water passes through the nozzle 34 in the direction of the arrow the space 35 of the water chamber and flows through the stair-shaped tubes 36 into the Room 37 of the other water chamber. From there it depends after passing the hairpin-shaped one Pipes 38 back into space 39 of the water chamber and now flow through the two Lines 40 with the bends 41 in the Rau.n 43 of the water chamber. Afterward the system from the hairpin-shaped tubes 42 flows through, whereupon the feed water finally leaves the preheater through the nozzle 44 in the direction of the arrow.

Der Dampf tritt durch den Stutzen 45 in Pfeilrichtung in den Vorwarmer ein. Ein Stutzen 46 ist fiir den 1?'intritt von höker gespanntn Kondensaten vorgesehen. Das gesamte Kondensat sammelt sich im unteren Teil des Apparates, fließt dann um einen Teil des Rohrsystems 36, weicher die Kondensatkühlzone bildet und durch eine Trennwand 50 abgeteilt ist, zum Austrittsstutzen 47.The steam enters the preheater through the nozzle 45 in the direction of the arrow a. A connecting piece 46 is provided for the 1? 'Inlet of Höker tensioned condensates. The entire condensate collects in the lower part of the device, then flows around a part of the pipe system 36, which forms the condensate cooling zone and through a Partition 50 is divided off towards the outlet connection 47.

Die Wasserkammern sind durch die Deckel 48 und 49 zugänglich. Der Wasserspiegel des Kondensates wird in der Höhe 52 geregelt. Wesentlich ist es, daß die Eintritts- und Austrittsstutzen des Speisewassers 34 und 44 nicht an unmittelbar benachbarten Räumen der Wasserkammer angeschlossen sind. Da der Raum 43 dazwischen angeordnet ist, wird bei i einer plötzlichen Temperaturänderung das Wärmegefälle aufgeteilt, so daß unzulässig hohe Wärmespannungen an der Rohrplatte 32 und den angeschlossenen Bauteilen nicht auftreten können i)ie Herstellung eines derartigen Wärmetauschers kann so erfolgen, daß das gesamte Rohrsystem 36, 38, 42 mit den Rohrplatten 32, 33, den beiden "Wasserkammern und mit der Trennwand 50 fertiggestellt und geprüft wird. Danach wird der Mantel 31 übergeschoben und an den Rohrplatten 32 bzw. 33, an letzterer mit Hilfe des Zwischenringes 51, befestigt.The water chambers are accessible through the covers 48 and 49. Of the The water level of the condensate is regulated at level 52. It is essential that the inlet and outlet nozzles of the feed water 34 and 44 are not directly connected adjacent rooms of the water chamber are connected. Because the space 43 in between is arranged, in the event of a sudden change in temperature, the heat gradient divided, so that inadmissibly high thermal stresses on the tube plate 32 and the connected components cannot occur i) the production of such Heat exchanger can be done so that the entire pipe system 36, 38, 42 with the pipe plates 32, 33, the two "water chambers and with the partition 50 completed and tested will. Then the jacket 31 is pushed over and attached to the tube plates 32 and 33, attached to the latter with the aid of the intermediate ring 51.

In Fig. 7 ist das Schaltschema einer zweistufigen Speisewasservorwärmung mit zwei verschiedenen Dampfdrücken gezeigt. Das Speisewasser tritt bei 61 in die Kondensatkühlfläche 62 ein, fließt dann in die Vorwärmerheizfläche 63, die von dem Dampfdruck 68 belauf schlagt wird, gelangt anschließend in die Kondensatkühlfläche 64 und von dort in die Vorwärmerheizfläche 65, die vom Dampfdruck 67, der etwas höher als der Dampfdruck 68 ist, beheizt wird. Schließlich verläßt das Speisewasser die Vorwärmstrecke in Pfeilrichtung 66.In Fig. 7 is the circuit diagram of a two-stage feed water preheating shown with two different vapor pressures. The feed water enters the at 61 Condensate cooling surface 62, then flows into the preheater heating surface 63, which is of the Vapor pressure 68 is hit, then reaches the condensate cooling surface 64 and from there into the preheater heating surface 65, which from the steam pressure 67, which is somewhat higher than the vapor pressure 68, is heated. Eventually the feed water leaves the preheating section in the direction of arrow 66.

Die Kondensate des Dampfdruckes 67 fließen der Kondensatkühlfläche 64 zu und von dort über die Verbindung 69 in den Dampfraum an der Außenseite der Vorwärmeheizfläche 65, an welcher der Dampfdruck 68 auftritt, Dabei dampft ein Tedl des zuströmenden Kondensates durch Entspannung aus, wonach sich diese Teildampfmenge zusammen mit dem Dampf vom Drucke 68 an der Außenseite der Vorwärmerheizflache 63 niederschlägt, Die gesamten Kondensate gelangen nun an die Außenseite der Rohre der Kondensatkühlfläche 62, werden dort abgekühlt und treten in Pfeilrichtung 70 aus dem Vorwärmer aus In Fig. 8 ist schematisch ein Vorwärmer nac der Erfindung dargestellt, der die Funktion der Yorwärmerstrecke nach der Fig. 7 erfüllt. Die parallel geschalteten wärmetauschenden Rohre sind dabei als eine einzige Linie gezeichnet. In Fig. 8 wurden gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 7 verwendet. Der Druckunterschied der beiden Dampfdrücke 67 und 68 ist durch den Höhenunterschied der beiden Kondensatstände 71 und 72 gekennzeichnet, wenn m von Druckverlusten durch die Strömung absieht, Das Kondensatniveau 72 kann so ge regelt erde, daß die an der Vorwärmerheizflache 65 mit dem höheren Dampfdr uck 67 sich bildenden Kondensa-tmengen durch die Öffnung 69 der Trennwand 73 hindurchtreten. Es ist nach der Erfindung auch möglich, neben oder an Stelle der oeffnung 69 in der Trennwand.73 eine besondere Wasserschleife 74 zu verwenden, wodurch bei schwankenden Turbinenlasten verhindert wird, daß das Kondensatniveau unter die Öffnung 69 der Trennwand 73 absinkt oder daß das Kondensatniveau 72 höher als erwünscht eingeregelt werden muß.The condensates of the vapor pressure 67 flow in the condensate cooling surface 64 to and from there via the connection 69 into the steam space on the outside of the Preheating surface 65, on which the steam pressure 68 occurs, a Tedl is steaming of the inflowing condensate by relaxation, after which this partial amount of steam together with the steam from pressure 68 on the outside of the preheater heating surface 63 precipitates, the entire condensate now reaches the outside of the pipes the condensate cooling surface 62, are cooled there and occur in the direction of arrow 70 from the preheater from In Fig. 8 is a preheater according to the invention schematically shown, which fulfills the function of the warming section according to FIG. the Heat-exchanging tubes connected in parallel are drawn as a single line. In FIG. 8, the same reference numerals as in FIG. 7 have been used. The pressure difference of the two vapor pressures 67 and 68 is due to the difference in height between the two condensate levels 71 and 72, if m disregards pressure losses due to the flow, The condensate level 72 can so ge regulates earth that the at the preheater heating surface 65 with the higher steam pressure 67 the amount of condensate formed through the opening 69 of the partition 73 pass through. It is also possible according to the invention, besides or instead of the opening 69 in the partition. 73 a special water loop 74, which prevents the The condensate level drops below the opening 69 of the partition 73 or that the condensate level 72 must be adjusted higher than desired.

Claims

Patent claims

1.Heat exchangers, in particular feed water preheaters for steam power plants, with a larger number of tubes connected in parallel within a straight, cylindrical one Jacket, which is closed at each end by a tube sheet, thereby characterized in that part of the heat-exchanging tubes (11, 13, 38, 42, 62, 65) in each of the two Hohrboden (2, 3, 32, 33, 75, 76) attached and hairpin-shaped designed and another part of the heat-exchanging tubes (12, 36, 64) step-shaped formed and in each of the two tube sheets (2 and 3, 32 and 33, 75 and 76) with are attached to one end each.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that a Part of the pipe system t11, 36, 64) is flooded by the condensate.

3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that that between the tubes (12 and 13) a device (16) for drying the steam is arranged.

4. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that that between the tubes (36 and 42) an evaporation space with an inlet nozzle (46) is available for higher-pressure condensate.

5. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the one tube sheet (32) is slightly larger in diameter than the other tube sheet (33) and the steam jacket (31) is connected to the latter with the aid of an intermediate ring (51) will.

6. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that it for different vapor pressures (67 and 68) in the jacket space and different high condensate levels (71 and 72) is provided on both sides of a partition (/ 3).

7. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that a Passage opening (69) in the partition (73) for the condensate to flow through higher pressure (67) is provided in the space of lower pressure (68).

8. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that a Water loop (76) for the passage of the higher pressure condensate (67) into the Low pressure space (68) is provided.