DE2154424C3 - Dampferzeuger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger mit einem langgestreckten, vertikal angeordneten, ein im wesentlichen geschlossenes Druckgefäß bildenden Gehäuse mit einer Dampferzeugerkammer, die von einem Bündel von heizmitteldurchströmten Wärmetauscherrohren durchsetzt ist, die zwischen den die Dampferzeugerkammer begrenzenden Rohrplatten angeordnet sind, und mit einem in die Dampferzeugerkammer unterhalb der oberen Rohrplatte führenden Speisewassereinlaß, von dem aus das Speisewasser, gegen das Wännetauscherrohrbündel isoliert, abwärts und dann in Wärmeaustauschkontakt mit dem Wärmetauscherrohrbündel in der Kammer aufwärts sfömend geführt ist.

Ein solcher Dampferzeuger ist aus der US-PS 34 47 509 bekannt. Bei dem bekannten Dampferzeuger strömt das Speisewasser längs der Innenwandung des Druckgefäßes abwärts, wobei es gegen den von den heizmitteldurchslrömten Rohren eingenommenen zentralen Bereich der Wärmeiauscherkammer durch eine Trennwand isoliert ist. In diesem Bereich wird das Speisewasser vorgewärmt und tritt dann, etwas oberhalb der unteren Rohrplatte, in den zentralen Bereich etwa mit Sättigungstemperatur ein. Da das Speisewasser über einen erheblichen Längenabschnitt des Gefäßes längs des Gefäßmantels strömt, ergibt sich eine erhebliche Temperaturdifferenz zwischen diesem und den Wärmetauscherrohren, wodurch die letzteren — eingespannt zwischen den im Gefäßmantel verankerten Rohrplatten — erheblichen Belastungen unterworfen werden.

Um dieses Problem zu beheben, wird gemäß der GB-PS 1188 602 vorgesehen, dif obere Rohrplatte nicht fest im Gefäß zu verankern, sondern vertikal gleitbeweglich, und eine Balg- oder Stopfbüchsenanordnung /ur Abdichtung vorzusehen. Dies ist eine recht aufwendige Konstruktion. Alternat ν ist in dieser Druckschrift angegeben, man könne die Gefäßmanteltemperatur dadurch anheben, daß man den überhitzten Dampf nicht unmittelbar im oberen Bereich des Dampferzeugers austreten, sondern ihn längs des Gefäßmantels nach unten strömen und dort austreten läßt. Dabei wäre, ähnlich wie in der erstgenannten Druckschrift, dieser Abströmnngraum gegen den zentralen Wärmeaustauschbereich durch eine Trennwand zu isolieren. Eine solche Lösung ist freilich nur anwendbar, wenn — wie in der GB-PS vorgesehen der Speisewassereinlaß nahe der unteren Rohrplatte angeordnet ist, wobei dann allerdings die letztere sorgfältig gegen das kalte Speisewasser durch eine Quertrennwand zu isolieren ist

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dampferzeuger der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die Temperaturdifferenz zwischen dem Gefäßmantel und den Wärmetauscherrohren und damit die hierdurch hervorgerufenen mechanischen Belastungen der Wärmetauscherrohre erheblich verringert sind, ohne jedoch zusätzliche Maßnahmen zum Schutz der unteren Rohrplatte gegen kaltes Speisewasser treffen zu müssen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an den Speisewassereinlaß eine Mehrzahl von konzentrisch um das Wärmetauscherrohrbündel herum angeordneten, voneinander und von der Gehäusewand im Abstand liegenden Abströmrohren angeschlossen ist. Über die Zwischenräume zwischen den Abströmrohren steht der Gefäßmantel in Kommunikation mit den Wärmetauscherrohren, so daß die Temperaturdifferenz sehr gering ist. Trotzdem wird das abwärtsströmende Speisewasser vorgewärmt und tritt dicht oberhalb der unteren Rohrplatte nahe der Sättigungstemperatur aus, die infolgedessen keines Schut/es gegen Temperaturschocks bedarf.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ge istandes der Erfindung wird nachstehend näher Cndutert, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigt

Fig. 1 eine Vertikalschnittdarstellung des Dampferzeugers nut den erfindungsgemäßen Merkmalen,

Fig. 2einen Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1.

Der Dampferzeuger 10 weist ein vertikal angeordnetes, langgestrecktes zyl^; 'drisches Druckgefäß 12 auf, das an den Enden durch ein oberes bzw. unteres gewölbtes Abschlußteil 14 bzw. 16 abgeschlossen ist. Im Gehäuseinneren sind im Axialabstand sich quer erstreckende Rohrplatten 18 und 20 vorgesehen, die einstückig mit der Gehäusewand verbunden sind und den Gehäuseinnenraum in drei in bezug auf die Medien getrennte Kammern unterteilen, nämlich die Heizmitteleinlaßkammer 22, die Heizmittelauslaßkammer 24 und die Dampferzeugerkammer 26. Gerade Wärmetauscherrohre 28 bilden ein Rohrbündel, das sich durch die Dampferzeugerkammer 26 zwischen den Rohrplatten 18 und 20 erstreckt; Rohrträger 25 stützen die Rohre 28 ab. Ein Heizmitteleinlaß 30 und ein Heizmittelauslaß 32 verbinden die Kammern 22 bzw. 24 mit einer (nicht dargestellten) Quelle.

In der Wand des Druckgefäßes 12 ist ein Speisewassereinlaß 34 vorgesehen, der mit einer ringförmigen Verteilerleitung 36 im Innenraum des Gehäuses zwischen der Gehäusewandung und dem Rohrbündel kommuniziert. Die Verteilerleitung 36 ist mit mehreren, in Umfangsrichtung voneinander im Abstand liegenden, abwärts gerichteten Einspritzdüsen 38 versehen, welche das Speisewasser in die Kammer 26 abgeben. Im Vollastbetrieb liegt der Wasserspiegel etwa auf dem Pegei 40, während sich bei Teiilastbelrieb im wesentli-

chen überhitzter Dampf auf diesem Pegel befindet. Zur Veranschaulichung kann man davon ausgehen, daß der Pegel 40 die Kammer 26 in einen unteren Verdampfungsabschnitt 42 und einen oberen Dampfüberhitzerabschnitt 44 einteilt.

Im letzteren wird der zu überhitzende Dampf mittels Querplatten 46 und eines ringförmigen Leitblechs 48 über einen Ringraum 52 zu einem Dampfauslaß 50 ,geleitet

Erfindungsgemäß sind mehrere langgestreckte, z>lindrisrte, an den Enden offene Abströmrohre 54 in dem Ringraum 56 zwischen der Innenwand des Druckgefäßes 12 und dem Umfang des Rohrbündels 28 vorgesehen. Die Außenfläche der Abströmrohre 54 liegt im Abstand von der Innenseite der Gehäusewand, so daß diese voll dem inneren Bereich der Kammer 26 ausgesetzt ist. Die Abströmrohre erstrecken sich parallel zur Druckgefäßachse von einem Punkt unterhalb der Verteilerleitung 36 bis zu einer Höhe, die geringfügig über die Oberseite der unteren Rohrplatte 20 liegt, wo die Abströmrohre mit dem unteren Bereich der Kammer 26 kommunizieren. Am oberen Ende kann jedes Abströmrohr das Auslaßende einer Einspritzdüse 38 aufnehmen, wodurch relativ kaltes Speisewasser in den Abströmdurchgang gelangt, der durch das entsprechende Abströmrohr begrenzt ist.

Die Durchmesser der Abströmrohre 54 und der Düsen 38 sind derart bemessen, daß sich die Düse im Abstand von der Innenwand des Abströmrohres befindet. Auf diese Weise ergibt sich eine Öffnung am Rohrende, so daß bereits verdampftes Wasser als trockener Dampf in die Abströmrohre gelangen kann, um die eintretende Speiseflüssigkeit im wesentlichen durch Kondensation zu erhitzen.

Im Betrieb tritt das Heizmittel hoher Temperatur in die Einlaßkammer 22 durch den Einlaß 30 ein und wird durch die Rohre 28 durch die Kammer 26 in die Auslaßkammer 24 geleitet, von wo es durch den Auslaß 32 abgeführt wird. Das Speisewasser mit niedriger Temperatur tritt durch den Speisewassereinlaß 34 ein und gelangt in die ringförmige Verteilerleitung 36, von wo es durch Düsen 38 in das Innere der Abströmrohre 54 abgegeben wird. Der Speisewassereinlaß wird geregell, um einen Wasserstand in der Dampferzeugerkammer 26 aufrechtzuerhalten, so daß der Druck in der Kammer 26 konstant gehalten oder bezüglich der Last geregelt wird.

Im wesentlichen trockener Dampf wird dabei in dip oberen Enden der Abströmrohre 54 gesogen und mischt sich mit dem eintretenden Speisewasser. Beim Kontakt mit dem relativ kalten Speisewasser wird der Dampf kondensiert, und entsprechend erhöht sich die Temperatur des Speisewassers in den Abströmleitungen 54.

Wegen de: Dichteunterschieds zwischen dem kühleren Speisewasser in den Abströmrohren 54 im Vergleich mit dem die Rohre 28 im Inneren der Kammer 26 umströmenden Medium ergibt sich eine Zirkulation im Druckgefäß, wobei die Strömung abwärts durch die Abströmrohre und aufwärts durch die Dampferzeugerkammer 26 verläuft. Beim Durchgang durch die Dampferzeugerkammer wird das Speisewasser zunächst in dem unteren Bereich 42 verdampft, und der Dampf wird im oberen Bereich 44 überhitzt.

Da die Speisewasserzufuhr durch einzelne, voneinander im Abstand angeordnete Abströmrohre 54 im Ringraum 56 erfolgt, wird die Gehäusewand durch das irn unteren Bereich 42 der Kammer 26 enthaltene Wasser naß gehalten. Die Tatsache, daß dieses Wasser im wesentlichen Sättigungstemperatur hat, führt dazu, daß die Gehäusewand im wesentlichen gleichförmigen Temperaturen vom unteren Ende an der Rohrplatte 20 bis zu einem Bereich oberhalb des Speisewassereinlasses 34 ausgesetzt ist. Diese Befeuchtung der Gehäusewand durch Flüssigkeit bei Sättigungstemperatur führt dazu, daß die mittlere Metalltemperatur des Gehäuses gegenüber Anordnungen erhöht wird, bei denen sich das Gehäuse im Kontakt mit kälterer Flüssigkeit befindet, wodurch die Temperaturdifferenz herabgesetzt wird, die zwischen den Rohren 28 und dem Gehäuse besteht, und dementsprechend werden die Wärmespannungen der Rohre 28 verringert.

Im unteren Bereich des Ringraums 52 kann der Gehäusemantel einer etwas höheren Temperatur ausgesetzt sein, da er im Kontakt mit überhitztem Dampf stehen kann. Dies ist nicht nachteilig, sondern setzt sogar die Zugspannungen herab, da die mittlere Metal'temperatur des Gehäusemantels weiter gesteigertwird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

'J Patentansprüche:

1. Dampferzeuger mit einem langgestreckten, vertikal angeordneten, ein im wesentlichen geschlossenes Druckgefäß bildenden Gehäuse, mit einer Dampferzeugerkammer, die von einem Bündel von heizmitteldurchströmten Wärmetauscherrohren durchsetzt ist, die zwischen den die Dampferzeugerkammer begrenzenden Rohrplatten angeordnet sind, und mit einem in die Dampferzeugerkammer unterhalb der oberen Rohrplatte führenden Speisewassereinlaß, von dem aus das Speisewasser, gegen das Wärmetauscherrohrbündel isoliert, abwärts und dann in Wärmeaustauschkontakt mit dem Wärmetauscherrohrbündel in der Kammer aufwärts strömend geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Speisewasserein'.aß (34, 36, 38) eine Mehrzahl von konzentrisch um das Wärmetauscherrohrbündel herum angeordneten, voneinander und von der Gehäusewand im Abstand hegenden Abströmrohren (54) angeschlossen ist.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Abströmrohr eine eigene Speisewassereinsprit/düse (38) zugeordnet ist.