DE2231182A1

DE2231182A1 - Dampferzeuger

Info

Publication number: DE2231182A1
Application number: DE2231182A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Mayer; Heinz-Juergen Schroeder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-06-26
Filing date: 1972-06-26
Publication date: 1974-01-10
Also published as: GB1405199A; CH557002A; FR2191218B1; IT989375B; JPS4963804A; SE384728B; US3898961A; DE2231182B2; FR2191218A1; BE801384A

Description

(Amu. P !21 "57 423.7 » ΥΓΑ 71^04-4-7)

Die Erfindung geht aus von einem Dampferzeuger, der insbesondere für Kernreaktoren vorgesehen ist und einen das Primärmedium führenden Wärmetauscher aufweist, der von unten nach oben vom Sekundärmedium durchströmt ist. Das Sekundärmedium wird nach dem

Hauptpatent . (Anm. P 21 57 428.7) nur im Bereich des

Austritts des Primärmediums aus dem Wärmetauscher vorgewärmt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das aus dem Vorwärmbereich austretende Sekundärmedium das Treibmittel einer Strahlpumpe bildet, die einen Zwangsumlauf des Sekundärmediums im Dampferzeuger ergibt.

Bei der Erfindung wird ausgenutzt, daß das Sekundärmedium praktisch immer beim Eintritt in den Dampferzeuger unter dem Druck 'einer Pumpe steht. Bei Kernkraftwerken mit Druckwasserreaktoren sorgen Speisewasserpumpen für einen beträchtlichen Förderdruck, von dem ein Teil für einen Zwangsumlauf des Sekundärmediums benutzt wird, wie es die Erfindung vorsieht. Dieser Zwangsumlauf beschränkt sich auf den Bereich des Siedens, im Bereich des Vorwärmens ergibt sich ein Zwangsdurchlauf.

Der Vorwärmer kann in der erfindungsgemäßen Weise mehrere verteilt angeordnete Strahlpumpen speisen, um eine gleichmäßige und kräftige Strömung zu erhalten.

Die Wände des Vorwärmers werden bei dem Dampferzeuger nach der Erfindung mindestens für den Druck ausgelegt, der als Druckdifferenz an den Strahlpumpen für die Beschleunigung des Sekundärmediums zur Verfügung gestellt werden soll. Dennoch

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iat es empfehlenswert, in den Wänden Klappen vorzusehen, die bei Überschreiten bestimmter Druckwerte den Vorwärmer öffnen und dadurch Zerstörungen durch Überdrücke verhindern.

Oberhalb des Vorwärmers kann man Leiteinrichtungen anordnen, wodurch die Strömung, die mit der Strahlpumpe in Gang gesetzt wird, in gezielter Weise zu den wesentlichen Teilen des Wärmetauschers geführt wird.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Figur ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

Der Dampferzeuger besitzt ein längliches Gehäuse 1 mit vertikaler Achse, das ein U-Rohrbündel 2 zur Führung des Primärmediums enthält. Die Rohre sind im einzelnen nicht dargestellt. Sie sind am unteren Ende des U-Rohrbündeis 2, dessen Schenkel 2a und 2b ebenfalls vertikal verlaufen und dessen Rohrbogen 2c am oberen Ende des Rohrbündeis liegt, in einer Rohrplatte gefaßt, die mit einem Kugelboden 3a zusammen zwei durch eine Wand 3b voneinander getrennte Räume bildet. An die beiden Räume ist der Einlaß 4 für das Primärmedium einerseits und der Auslaß 5 für das Primärmedium andererseits angeschlossen, das das Rohrbündel 2 im linken Schenkel 2a aufsteigend und im rechten Schenkel 2b absteigend durchströmt. Primärmedium ist bei einem Druckwasserreaktor als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung leichtes Wasser, das unter einem Druck von beispielsweise 150 Atmosphären steht und Temperaturen von etwa 300⁰O aufweist.

Das Primärrohrbündel 2 ist von einem Führungsmantel 6 umschlossen, der einen Flüssigkeitsabscheider 7 trägt und den sogenannten Fallraum 8 von dem Bereich des U-Rohrbündeis 2 trennt, in dem das als Sekundärmedium vorhandene leichte Wasser verdampft wird. Durch den Flüssigkeitsabscheider 7 gelangt Dampf in den Dampfdom 10, aus dem er aus dem Auslaß 11 entweichen kann.

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Bei der durch die Pfeile angedeuteten Strömung des Primärmediums vom Einlaß 4 zum Auslaß 5 ist der dem Auslaß zugeordnete Bereich des U-Rohrbündels als Vorwärmer 13 ausgenutzt. Zu diesem Zweck ist durch Wände 13a ein abgegrenzter Bereich ge-'schaffen, in dem Strömungskanäle 14 durch Leitwände 15 eine hin- und hergehende Querströmung durch das U-Rohrbündel veranlassen. Das Sekundärmedium wird bei 18 unten in den Vorwärmer eingespeist.

Der Vorwärmer 13 wird in Gegenrichtung zu dem durch das Primärrohrbündel 2 strömenden Primärmedium in Richtung der Pfeile mäanderförmig durchströmt, da er durch Zwischenwände 15 unterteilt ist. Am oberen Ende schließt sich an den Vorwärmer ein Kanal 30 an, der zu einer Strahlpumpe 32 führt. Die Strahlpumpe ist im Fallraum 8 angeordnet. Sie pumpt bei der gezeichneten Ausführung das im Fallraum von oben nach unten strömende Sekundärmedium, so daß auch für kleine Umlaufzahlen von z.B. 1,5 eine stabile Strömung erhalten wird, bei der das vorgewärmte Speisewasser und das Umlaufwasser gemischt in den Durchlaß 9 gelangen, von dem sie in den Siederaum 12 aufsteigen.

Die Geschwindigkeit des Sekundärmediums im Vorwärmer 13 kann relativ niedrig sein, da der für den Betrieb der Strahlpumpe erforderliche Druck durch die Konstruktion der Strahlpumpe in weiten Grenzen unabhängig von der Strömung im Vorwärmer gemacht werden kann. Dennoch empfiehlt es sich, im Vorwärmer besondere Abstützungen 28 anzuordnen, die das Rohrbündel 2 des Schenkels 2b festlegen, damit keine Schwingungen auftreten. Zum Festlegen kann man Stegteile verwenden, die den gesamten Querschnitt des Rohrbündels 2b überdecken.

Im Inneren des Führungsmantels 6, der den Siederaum begrenzt, ist beim Ausführungsbeispiel eine Leiteinrichtung 36 vorgesehen· Sie besteht im wesentlichen aus einer quer zu den Schenkeln 2a, 2b verlaufenden Platte mit Durchlässen 38, die nach Größe und örtlicher Verteilung variiert werden können. Bezweckt ist eine solche Lenkung des aufsteigenden Sekundärmediums, daß sich im

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Siedebereich 12 eine weitgehend gleichmäßige Strömung ausbildet.

Die Strahlpumpe 32 ergibt unabhängig von der Gewichtsdifferenz zwischen warmen und kalten Sekundärmedium einen stabilen Umlauf vom Fallraum 8 zum Siederaum 12 im Inneren des Führungsmantels 6, insbesondere bei kleinen Umlaufzahlen. Durch den reduzierten Umlauf können im Vergleich zu einem Dampferzeuger mit Naturumlauf bei gleicher leistung folgende Vorteile erhalten werden. Es lassen sich die Behälterabmessungen reduzieren, da durch den reduzierten Wasseranteil im Rohrbündel der Druckverlust geringer wird und außerdem durch den Zwangsumlauf ein größerer Förderdruck als beim Naturumlauf aufgebracht werden kann. Damit ist eine Verringerung der Rohrteilung und eise Reduzierung des Behälterdurchmessers des Dampferzeugers im Siedebereich, im Bereich des Rohrbodens und damit in den Primärkammern 4 und 5 möglich. Dies führt zu einer erheblichen Gewichts- und Kostenersparnis. Bei einer Änderung der Umlaufzahl von ungefähr 4 auf ungefähr 1,5 wird die Wassermenge, die in den Abscheidern 7 abzuscheiden ist, von etwa 75$ Gewichtsanteilen auf etwa 12,5%Gewichtsanteilen reduziert. Das bedeutet bei Verwendung herkömmlicher Wasserabscheider 7 eine höhere Belastbarkeit und damit geringere Anzahl der Abscheiderelemente und eine Durchmesserverkleinerung des Dampfdomes TO sowie eine Verminderung des Druckverlustes der Abscheider 7, was einen Strömungsstabilisierenden Effekt besitzt. Anstelle der herkömmlichen Wasserabscheider lassen sich außerdem wegen der Reduzierung der abzuscheidenden Wassermenge die Abscheider vereinfachen und verkleinern, was wiederum eine erhebliche Kostenersparnis bedeutet. Die für den Zwangsumlauf des Sekundärmediums benötigten Pumpen außerhalb des Dampferzeugers,d.h. die Speisewasserpumpen eines Kernreaktors, können den Druckabfall im Bereich der Strahlpumpe 32 im allgemeinen deshalb ohne weiteres aufnehmen, weil· die im weiteren Verlauf des Kühlkreislaufes vorhandenen sonstigen Strömungsverluste weit größer sind.

4 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

Patentansprüche:

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.) Dampferzeuger, insbes. für Kernreaktoren, mit einem das Primärmedium führenden Wärmetauscher, in dem das Sekundärmedium nur im Bereich des Auslasses des Sekundärmediums vorgewärmt wird, nach Patent . ... ... (Anm. P 21 57 428.7), dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Vorwärmbereich austretende Sekundärmedium das !Treibmittel einer Strahlpumpe (32) bildet, die einen Zwangsumlauf des Sekundärmediums im Dampferzeuger (l) erzeugt.
2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmer (13) mehrere verteilt angeordnete Strahlpumpen (32) speist.
3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (13a) des Vorwärmers (13) Klappen (27) aufweisen.
4. Dampferzeuger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Vorwärmers (13) Leiteinrichtungen (36) vorgesehen sind.

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