DE2243417A1

DE2243417A1 - Dampferzeuger

Info

Publication number: DE2243417A1
Application number: DE2243417A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Ing Klein; Eduard Dipl Phys Weber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-09-04
Filing date: 1972-09-04
Publication date: 1974-03-28
Also published as: FR2198088B1; GB1439498A; FR2198088A1; SE389182B; JPS4967003A; ES418426A1; CH560867A5; US3907029A; IT995252B; DE2243417B2; BE804274A

Description

Aus dem Buch VGB-Kernkraftwerks-Seminar 1970, Seite 32 ist ein Dampferzeuger für einen Druckwasserreaktor bekannt, der ein von einem Zylinder umgebenes U-Rohrbündel zur Führung des Primärmediums aufweist. Die vertikal verlaufenden Schenkel des U-Rohrbünde1s sind in einer gemeinsamen Rohrplatte gefaßt, die den Zylinder abschließt und vom Speisewasser vom Umfang des Zylinders hin zur Mitte bespült wird. Mit solchen Dampferzeugern befaßt sich die Erfindung.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Betriebsdauer der Dampferzeuger zu vergrößern. Ausgangspunkt ist dabei die Feststellung, daß Dampferzeuger im Betrieb häufig beschädigt werden können, weil an einzelnen Stellen im Rohrbündel örtliches Sieden auftritt, ohne daß eine nennenswerte Dampfströmung vorliegt. Dies gilt besonders für den Bereich des Dampferzeugers, in dem der größte Teil des Speisewassers an sich flüssig ist. Das genannte örtliche Sieden führt zu einer Anreicherung mit Salzen oder ähnlichen korrosionsfördernden Stoffen, die unvermeidlicherweise im Speisewasser enthalten sind. Dadurch ergeben sich Schäden an den Rohren des Dampferzeugers, die zu Betriebsstillegungen und aufwendigen Reparaturen zwingen.

Bei dem neuen Dampferzeuger vermeidet man solche Ausfälle erfindungsgemäß durch eine Verstärkung der radialen Komponente der Speisewasserströmung in der Mitte der Rohrplatte. Die radiale Komponente sorgt dafür, daß auch am Rohrboden, wo die Gefahr von sogenannten Totwasserzonen besonders groß ist, ständig kühles:Speisewasser über die Rohrplatte geführt wird, so daß ein örtliches Sieden ausgeschlossen ist.

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Vorzugsweise macht man die Rohrteilung der Schenkel des U-Rohrbündels am Umfang der Rohrplatte kleiner als in der Mitte. Hierdurch ergibt sich am Umfang, also dort wo das Speisewasser in den Bereich der Rohrplatte eintritt, eine Behinderung des an sich nach oben strömenden Wassers. Dies vergrößert die Strömung in horizontaler Richtung und sorgt damit für die gewünschte Bespülung der Rohrplattenmitte.

Eine andere günstige Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Rohrplatte ringförmige Bleche übereinander angeordnet sind, deren Außendurchmesser gleich ist und deren Innendurchmesser mit wachsendem Abstand vor der Rohrplatte abnimmt. Die ringförmigen Bleche schneiden aus der radial nach innen zuströmenden Speisewassermenge quasi Seheiben aus, die je nach der Nähe zur Rohrplatte mehr oder weniger weit in die Mitte der Rohrplatte geführt werden. Auch hierdurch erhält man also die gewünschte Intensivierung der radialen Strömung und damit die Beseitigung von korrosionsfördernden Totwasserzonen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die den Schenkeln des U-Rohrbündels zugekehrte Seite der Rohrplatte zur Mitte hin aufgewölbt ist. Die Rohrplatte kann dabei eine unterschiedliche Stärke aufweisen, wobei die geringste Dicke am Umfang vorliegt. Man kann die Platte aber auch bei gleichmäßiger Stärke mit der Wölbung versehen, so daß Ober- und Unterseite praktisch dieselbe Kontur besitzen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen drei Ausfuhrungsbeispiele beschrieben. Die dabei übereinstimmenden Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

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Es handelt sich um einen als Ganzes mit 1 bezeichneten Dampferzeuger für einen Druckwasser-Leistungsreaktor, dessen Primärmedium in einem U-Rohrbündel 2 geführt wird. Die beiden vertikalen Schenkel 3 und 4 des U.-Rohrbühdels sind durch eine sogenannte Rohrgasse 5 voneinander getrennt. Die freien Enden der Schenkel 3» 4 sitzen in einer zylindrischen Rohrplatte 8, die einen das Gehäuse bildenden Zylinder 9 einseitig abschließt. Im Zylinder 9 ist ein Mantel 10 konzentrisch angeordnet. Er trennt den sogenannten Siederaum 11 mit dem U-Rohrbündel 2, in dem das Speisewasser in Richtung der Pfeile nach oben steigt, von dem sogenannten Fallraum 12, in dem eine Vorwärmung des nach unten strömenden Speisewassers vorgenommen wird. Am unteren Ende 13 des Mantels 10 wird das Speisewasser aus der fallenden in die steigende Richtung umgelenkt. Dabei strömt das Speisewasser in Richtung des Pfeiles 14 in radialer Richtung zur Mitte 15 der Rohrplatte 8 hin. Dies ist die radiale Komponente der Speisewasserströmung. Sie wird erfindungsgemäß gegenüber der axialen Komponente verstärkt, die durch die Erhitzung bei Naturumlauf angetrieben wird.

Zur Verstärkung der Speisewasserströmung in radialer Richtung sind beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Sehenkel 3» 4 des U-Rohrbündels 2 in zwei Bereichen mit unterschiedlicher Rohrteilung ausgeführt. In dem mit 16 bezeichneten inneren Bereich, also in der Nähe der Mitte 15 der Rohrplatte 8, ist die Rohrteilung doppelt so groß wie in dem anschließenden äußeren Bereich 17, in der Nähe des Zylinders 8. Dies ergibt folgende Wirkung:

Das in Richtung des Pfeiles 14 in den Siederaum eintretende Speisewasser wird bei seiner Tendenz, nach oben abzuströmen, im Bereich des Umfanges der Rohrplatte 8 durch die dichtere Rohrteilung im Bereich 17 stärker behindert als im inneren Bereich 16. Dadurch ergibt sich eine Verstärkung der radialen Komponente der Speisewasserströmung, die dafür sorgt₉

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Totwasserzonen und örtliche Überhitzungen in der Nähe des Rohrbodens mit Sicherheit vermieden werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zwischen dem unteren Ende 13 des Mantels 10 und der Rohrplatte 8 vier ringförmige Bleche 20, 21, 22 und 23 angeordnet. Der Außendurchmesser der ringförmigen Bleche ist, wie die Fig. 2 erkennen läßt, praktisch gleich. Er stimmt mit dem Durchmesser des Mantels 10 mindestens annähernd überein. Der Innendurchmesser der Bleche 20 bis 23 nimmt jedoch mit wachsendem Abstand von der Rohrplatte 8 ab. Das heißt, daß das unterste, der Rohrplatte 8 am nächsten gelegene Blech 20 den kleinsten Innendurchmesser, das am weitesten abgelegene Blech 23 den größten Innendurchmesser hat. Dadurch wird die in Richtung der Pfeile Ik nach innen umgelenkte Speisewasserströmung in den Bereich der Mitte 15 der Rohrplatte 8 geführt, während sie sonst bei der dargestellten gleichen Rohrteilung in stärkerem Maße in vertikaler Richtung ausweichen würde. Zur Steuerung kann außerdem der Abstand der beim Ausführungsbeispiel äquidistanten Bleche 20 bis 23 variiert werden, so daß mit Sicherheit eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit auch in der Mitte 15 der Rohrplatte 8 vorliegt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 besitzt ebenfalls eine gleichmäßige Rohrteilung der Rohre des U-Rohrbündels 2. Hiererhält man die Verstärkung der radialen Komponente der Speisewasserströmung durch eine Aufwölbung 25 der dem U-Rohrbündel zugekehrten Seite der Rohrplatte 8 im Bereich der Mitte 15. Die Aufwölbung kann gleichmäßig ansteigen. Sie kann auch, wie die Fig. 3 zeigt, der sich natürlicherweise ausbildenden Strömung angepaßt sein. In jedem Fall sollte die Aufwölbung wie beim Ausführungsbeispiel mehr als die Dicke der Rohrplatte 8 am Rande betragen, um die radiale Komponente der Speisewasserströmung ausreichend zu verstärken und dadurch Ablagerungen infolge von örtlicher Überhitzung zu vermeiden.

h Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

(l. Dampferzeuger, insbesondere für Druckwasserreaktoren, mit einem von einem Zylinder umgebenen U-Rohrbündel, dessen vertikal verlaufende Schenkel in einer gemeinsamen Rohrplatte gefaßt sind, die den Zylinder abschließt und vom Speisewasser vom Umfang des Zylinders zur Mitte hin bespült wird, gekennzeichnet durch eine Verstärkung der radialen Komponente der Speisewasserströmung in der Mitte (15) der Rohrplatte (8).
2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrteilung der Schenkel (3,²O des U-Rohrbündels (2) am Umfang der Rohrplatte (8) kleiner als in der Mitte (15) ist.
3. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Rohrplatte (8) ringförmige Bleche (20 bis 23) übereinander angeordnet sind, deren Außendurchmesser gleich ist und deren Innendurchmesser mit wachsendem Abstand vor der Rohrplatte (8) abnimmt.
4. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schenkeln (3,4) des U-Rohrbündels zugekehrte Seite der Rohrplatte (8) zur Mitte (15) hin aufgewölbt ist.

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