Patentansprüche:
1 Dampferzeuger mit in einem vertikalen
Druckgefäß angeordnetem horizontalem Rohrboden,
von dem aus vertikale, von einem Heizmedrum durchströmte Rohre nach oben fuhren, die
von einer am Rohrboden zugefuhrten, verdampfbaren Flüssigkeit umströmt sind, wobei oberhaft
des Rohrbodens mit Durchlassen versehene Fuhrungsmittel
vorgesehen sind welche eine Queranströmung
der Rohre bewirken dadurch gekennzeichnet
daß sich die Fuhrungsnnttel
(12) im wesentlichen über den ganzen mit Rohren
bestandenen Bereich des Rohrbodens (3) erstrecken und daß sie in diesem Bereich Offnungen
(13) aufweisen durch welche die verdampfbare
Flüssigkeit, über den Bereich etwa gleichmajsig
verteilt, autsteigt.
6. Dampferzeuger nach Anspruchs dadurch
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des Fuhrungsteues (12), wo seme Entfernung
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Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger mit in einem vertikalen Druckgefäß angeordnetem horizontalem
Rohrboden, von dem aus vertikale, von einem Heizmedium durchströmte Rohre nach oben führen,
die von einer am Rohrboden zugeführten, verdampfbaren Flüssigkeit umströmt sind, wobei oberhalb des
Rohrbodens mit Durchlässen versehene Führungsmittel vorgesehen sind, welche eine Queranströmung
der Rohre bewirken.
Dampferzeuger dieser Art sind aus der USA.-Patentschrift 3 576 178 bekannt und werden z. B. in
Kernreaktoranlagen verwendet, wo sie primärseitig mit zur Kühlung des Reaktorkernes dienendem
Reaktorkühlmittel, z. B. Druckwasser, beschickt werden, das seine dem Kernreaktor entnommene Wärme
an die verdampfbare Flüssigkeit, z. B. Wasser, abgibt. Der gebildete Dampf wird z. B. zum Betrieb
einer Turbinenanlage verwendet, wobei das Kondensat in den Dampferzeuger zurückgepumpt wird. Bei
dem bekannten Dampferzeuger bestehen die Führungsmittel aus parallel zum Rohrboden angeordneten,
ebenen und von einem Teil der Rohre durchdrungenen Platten, die in verschiedener Höhe über
dem s Rohrboden angeordnet sind. Die Durchlässe
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3. Dampferzeuger nach Anspruch 2 dadurch der Flüssigkeitsstrom stagniert. In einer solchen
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5. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch Dampferzeuger der eingangs genannten Art zu schaf-
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über den ganzen mit Rohren bestandenen Bereich
wird eine
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Betriebssicherheit des Dampferzeugers erhöht.
Als Führungsmittel können beispielsweise in die Gassen zwischen den Rohren ragende Stäbe vorgesehen
sein, zwischen denen Flüssigkeitsteilströme ge-
50 drosselt aufsteigen. Vorzugsweise können die Führungsmittel
jedoch einen plattenförmigen Führungsteil enthalten, der gegenüber dem Rohrboden geneigt
angeordnet ist, derart, daß sich zwischen dem plattenförmigen Führungsteil und dem Rohrboden eine
55 im wesentlichen konstante Strömungsgeschwindigkeit
der zugeführten verdampfbaren Flüssigkeit einstellt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie strömungstechnisch
leicht berechnet und entsprechend den Berechnungen auch hergestellt werden kann.
60 Dabei können die Öffnungen an den Stellen der Rohre ausgebildet sein und diese mit Spiel umgeben,
derart, daß jeweils zwischen der Wand des Rohres und dem Rand der Öffnung ein Spalt besteht. Auf
diese Weise wird eine einwandfreie Umströmung der
65 Rohre praktisch von ihrem Anfang im Bereich des Rohrbodens an erzielt.
Es ist jedoch auch möglich, die Öffnungen zwisehen den einzelnen Rohren anzuordnen. In einem
3 4
solchen Falle sind die Rohre entweder in dem plat- 14 befinden sich Abschlämmrohre 15, 16, die Eintenförmigen
Führungsteil von einem Spalt umgeben gangsöffnungen 17 für die Abschlämmflüssigkeit auf-
oder ohne Spalt durch den plattenförmigen Füh- weisen und z. B. zu einer nicht dargestellten Entsalrungsteil
hindurchgeführt. Auf diese Weise kann un- zungsanlage führen. Durch die Öffnung 14 ist bis
ter Umständen mit einfacheren Mitteln eine ebenfalls 5 zum Rohrboden 3 eine obere Trennwand 18 durchgünstige
Umströmung der Rohre erreicht werden, geführt, welche sich, wie aus der F i g. 2 hervorgeht,
wobei eine eventuelle Verstopfung des schmalen diametral zur Führungswand 10 erstrecken. Die obere
Spaltes, welcher das Rohr umgibt, belanglos wird. Trennwand 18 unterteilt eine zwischen den innersten
Der plattenförmige Führungsteil kann Vorzugs- Rohren 9 befindliche Rohrgasse 19 in zwei Teile,
weise eine konische Form mit stumpfem Kegelwinkel io Zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung der
haben, der konzentrisch zum Rohrboden angeordnet Flüssigkeit und zur Verhinderung von Kurzschlußist,
wobei er auf der Zuströmseite der Flüssigkeit strömungen sind an der Unterseite der Lochplatte 12
einen größeren Abstand vom Rohrboden aufweist als an Stellen der Rohrgasse 19, wo im durch die Rohre
auf der Abströmseite. Ein derart geformter Füh- gebildeten Gitter die Rohre fehlen, die fehlenden
rungsteil ist einerseits sehr einfach herstellbar und 15 Rohre simulierende Schikanen 20 angeordnet. Es
andererseits so steif, daß es genügt, ihn nur am sind dies an den Lochplatten befestigte Zapfen, deren
Außenrand abzustützen. Dabei kann sein größter Außendurchmesser gleich groß ist wie der Außen-Abstand
vom Rohrboden je nach der Strömung der durchmesser der Rohre 9.
verdampfbaren Flüssigkeit entweder außen oder in- Im Betrieb strömt das heiße Reaktorkühlmittel,
nen sein. 20 z. B. Druckwasser, aus der Kammer 4 durch die
Schließlich kann im Bereich der Abströmseite des Rohre 9 in die Kammer 5, aus welcher es zurück in
Führungsteils, wo seine Entfernung vom Rohrboden den Reaktor geleitet wird. Der Verdampfungsraum
am kleinsten ist, die Eingangsöffnung einer Ab- 21 ist dabei mit der verdampfbaren Flüssigkeit, in
Schlämmvorrichtung angeordnet sein. Auf diese diesem Falle mit Wasser, gefüllt. Das Wasser führt
Weise ist es möglich, die Abschlämmflüssigkeit an 25 eine Umwälzströmung im Sinne der eingezeichneten
einer Stelle zu entnehmen, von der angenommen Pfeile aus. Es strömt durch den Strömungskanal 11
werden kann, daß an ihr die Salzkonzentration am von oben nach unten und darauf entlang des Rohrhöchsten ist. bodens 3 radial zu seiner Mitte. Die Lochplatte 12 ist
Die Erfindung wird an Hand in der Zeichnung dabei so ausgebildet, daß an den einzelnen Rohren 9
schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele er- 30 nach oben führende Zweigströme entstehen, wobei
läutert. Es zeigt der entlang des Rohrbodens führende Strom eine
F i g. 1 einen Schnitt des unteren Endes eines er- etwa konstante Strömungsgeschwindigkeit hat.
findungsgemäß ausgebildeten Dampferzeugers, Auf diese Weise wird die Entstehung von Stauun-
Fi g. 2 den Schnitt U-II aus der Fig. 1, gen in der Strömung vermieden, an welchen das
F i g. 3 ein Detail aus der F i g. 1 in größerem 35 Wasser stagniert und gleichzeitig beheizt wird. Diese
Maßstab, Erscheinung besteht bei den bisherigen Verdampfern
F i g. 4 einen im wesentlichen der F i g. 1 entspre- ohne die Lochplatte 12. Dem stagnierenden Wasser
chenden Teilschnitt einer anderen Ausführungsform an der Staustelle wird nur so viel frisches Wasser zu-
des Dampferzeugers und geführt, als durch Verdampfung entweicht. Daraus
Fig. 5 eine Teilansicht einer anderen Ausfüh- 40 ergibt sich, daß an solchen Staustellen das Wasser
rungsform einer Lochplatte. eine höhere Konzentration an Verunreinigung haben
In der F i g. 1 ist ein Dampferzeuger einer Kernre- muß als im übrigen Verdampfungsraum 8, was zu lo-
aktoranlage dargestellt, welcher ein Druckgefäß ent- kalen Korrosionsschäden, wie sie beobachtet worden
hält, das einen zylindrischen Mantel 1, einen kugeli- sind, führen kann.
gen Boden 2 und" einen ebenen Rohrboden 3 entspre- 45 Durch die Lochplatte 12 wird eine Vergleichmäßichender
Wandstärke aufweist. Im Druckgefäß ist gung der Strömung der zu verdampfenden Flüssigeine
Eintrittskammer 4 und eine Austrittskammer 5 keit, einerseits entlang des Rohrbodens 3 und anfür
ein Reaktorkühlmittel ausgebildet, das durch dererseits entlang der Rohre 9, erzielt. Diese Wireinen
Eingangsstutzen 6 und einen Ausgangsstutzen 7 kung wird durch die Zapfen 20 unterstützt, welche
zu- bzw. abgeleitet wird. Die beiden Kammern 4 50 sich an Stellen befinden, wo eine Kurzschlußströ-
und 5 sind voneinander durch eine Trennwand 8 ge- mung entstehen könnte, die eine Stauzone im Bereich
trennt. Im Bereich des Druckgerf äßes über dem Rohr- der Rohre zur Folge hätte.
boden 3 befindet sich eine Verdampfungskammer 21. Die F i g. 4 zeigt eine andere Möglichkeit der Füh-
In der Verdampfungskammer 21 sind Verdamp- rung der Strömung im Verdampfungsraum 8 des
fungsrohre9 angeordnet, die in der Regel U-förmig 55 Verdampfers. Bei dieser Ausführungsform verläuft
gebogen sind und von der Eingangskammer 4 zur die Strömung der Flüssigkeit von oben nach unten
Ausgangskammer 5 führen. Die Rohre 9 sind von nicht durch den Strömungskanal 11, sondern durch
einer Führungswand 10 umgeben, die im vorliegen- ein zentrales Rohr 30, aus welchem die Flüssigkeit
den Falle in gleicher Weise wie der Mantel 1 zylin- entlang des Rohrbodens 3 radial nach außen strömt,
drisch ist und'zusammen mit diesem einen ringförmi- 60 An das Rohr 30 schließt sich eine ebenfalls konische
gen Strömungskanal 11 bildet. Lochplatte 31 an, die in der gleichen Weise wie die
An das untere Ende der Führungswand 10 schließt Lochplatte 12 Öffnungen 32 enthält, durch welche
sich eine konische Lochplatte 12 an, die öffnungen die einzelnen Rohre 9 durchgeführt sind. Bei dieser
13 aufweist (F i g. 2, 3), durch welche die einzelnen Ausführungsform führt die Umwälzströmung entlang
Rohre 9 derart durchgeführt sind, daß sie jeweils von 65 des Rohrbodens 3 von innen nach außen. Die Wir-
einem gleichmäßigen Spalt 5 umgeben sind. Im Be- kung der Lochplatte 31 ist sonst gleich wie die der
reich ihrer tiefsten Stelle ist die Lochplatte 12 mit Lochplatte 12 nach den Fig. 1 bis 3.
einer Öffnung 14 versehen. Unterhalb der Öffnung In der F i g. 5 ist eine weitere Möglichkeit der Aus-
bildung der Öffnungen in der Lochplatte dargestellt. Die in der F i g. 5 dargestellte Lochplatte 40 ist mit
Bohrungen 41 für die Rohre 9 versehen, die derart bemessen sind, daß die Rohre 9 praktisch spielfrei
durch die Lochplatte 40 durchgeführt sind. Zur Führung der Zweigströme nach oben sind Öffnungen 42
vorgesehen, die sich jeweils in der Mitte zwischen den Rohren 9 befinden. Diese Ausführungsform ist in
Fällen vorzuziehen, wo die Gefahr einer Verstopfung des SpaltesS der Öffnungen 13, z.B. durch Korrosionsprodukte,
vermieden werden sollen. Bei gleichem Strömungsquerschnitt können die Öffnungen
42 einen Durchmesser haben, der bedeutend größer als die Spaltbreite S ist.