DE2259076C3

DE2259076C3 - Dampferzeuger

Info

Publication number: DE2259076C3
Application number: DE2259076A
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. 4200 Oberhausen Meier
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG; Kraftwerk Union AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG; Kraftwerk Union AG
Priority date: 1972-12-02
Filing date: 1972-12-02
Publication date: 1975-10-30
Also published as: BE808114A; ATA1005873A; FR2209438A5; US3894517A; CH557502A; GB1421479A; IT1002172B; SE380888B; JPS4995002A; DE2259076B2; SU550995A3; ES421083A1; DE2259076A1; NL7316443A; JPS5529321B2; AT353292B

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger mit einem Dampferzeugungsraüm, der von Heizrohren durchzogen ist, die von einem unten offenen und oben durch eine Abschlußplatte abgeschlossenen Leitgefäß umgeben sind, wobei auf der Abschlußplatte Dampfabscheider und ein ringförmiges Überlaufblech angeordnet sind.

Derartige Dampferzeuger sind beispielsweise durch DT-GM 71 28 822 und DT-OS 14 01 014 bekannt. Dabei hat man es bisher an Dampferzeugern für ausreichend erachtet, wenn auf der üblichen Abschlußplatte entweder nur ein Teil der Dampfabscheider von einem Überlaufblech umgeben war, das keinerlei Ablauflöcher bestimmter Dimensionierung enthielt, oder wenn man die Wasserauslässe langer Abscheider generell so anordnete, daß der Wasserauslaß aus den Abscheidern gleich unterhalb des im Betrieb vorhandenen Wasserspiegels des Dampferzeugers zu liegen kam.

schwerwiegende Nachteile. Der Dampfanteil im Rücklauf verringert das Gewich· der Wassersäule. Dadurch kann der Naturumlauf des Wassers im Dampferzeuger zusammenbrechen. In diesem Falle besteht Gefahr, daß die Dampferzeugung instabil wird, indem Schwingungen im Dampferzeuger auftreten. Bei Siedewasserreaktoren mit Zwangumlauf wird durch Dampf im Rücklauf die kritische Heizflächenbelastung herabgesetzt und es kann zu Kavitation in den Pumpen kommen.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine einwandfreie Funktionsweise der Dampfabscheider auch bei sinkendem Wasserstand im Dampferzeuger zu gewährleisten, Gleichzeitig der Gefahr zu begegnen, daß die Dampferzeugung instabil wird, den Abscheideeffekt in den Dampfabscheidern entscheidend zu verbessern und gleichzeitig den konstruktiven Aufwand dieser Dampferzeuger wesentlich zu vereinfachen.

Das geschieht bei dem eingangs geschilderten Dampferzeuger gemäß der Erfindung dadurch, daß das Überlaufblech alle Dampfabscheider umgibt und seine Oberkante oberhalb des Wasserausflusses der Dampfabscheider vorgesehen ist und an seiner Unterkante Ablauflöcher vorgesehen sind, deren Gesamtquerschnittsfläche so groß ist, daß durch sie etwa die Hälfte des in den Abscheidern abgeschiedenen Wassers abfließt.

Das erfindungsgemäß angeordnete Überlaufblech bildet zusammen mit der Abschlußpla'T eine Art Wassertasse. Diese Wassertasse ist während des Betriebs stets mit Rücklaufwasser gefüllt, und zwar auch dann, wenn der Wasserstand im Dampferzeuger sinkt. Durch die überraschend einfache Anordnung des Überiaufblechs kann auf einen eng begrenzten Regelbereich des Wasserstands verzichtet werden. Die dazu erforderlich gewesenen Regeleinrichtungen sind sehr aufwendig. Bei dem erfindungsgemäßen Dampferzeuger kann demgegenüber der Wasserstand ohne die geschilderten nachteiligen Folgen um eine beträchtliche Höhe abfallen. Trotzdem wird kein Dampf oder höchstens eine

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Da gemäß DT-GM 71 28 822 das Überlaufblech nur _{40 U}nbeachtliche Menge an Dampf aus dem Wasseraus-

cinem Teil der Dampfabscheider zugeordnet war und zudem Ablauflöcher überhaupt nicht vorgesehen waren, konnte eine Verbesserung des Abscheideeffekts im Vergleich zu älteren Konstruktionen ohne Überlaufblech nur begrenzt sein.

Gemäß DT-OS 14 αϊ 014 geht das heiße Dampf-Flüssigkeitsgemisch auch nicht sofort axial in eine Serie von Dampfabscheidern, sondern zuerst in eine Vorkammer in Form eines sechsseitigen regulären Prismas, gebildet aus Mantel und Deckel.

Erst von diesem Zwischenglied ab gehen in dieser aufwendigen Konstruktionen radiale Auslässe in sechs Wirbelkammern mit einem oberen und unteren Teil, welch letzterer Abströmteil ist. Diese Wirbelkammern sind zwar so dimensioniert, daß der normale Flüssigkeitsspiegel im oberen Drittel ihrer Höhe liegt. Diese Konstruktion ist jedoch äußerst umständlich.

Bei anderen Dampferzeugern muß der Wasserstand genau auf einer bestimmten Höhe gehalten werden. Schon bei geringem Absenken des Wasserstands von der vorgeschriebenen Höhe ist eine einwandfreie Funktionsweise der Abscheider nicht mehr gewährleistet. Trotz der Anordnung eines dampfabweisenden Siphons im Wasserauslaßquerschnitt der Abscheider kann Dampf zusammen mit dem Wasser austreten, wenn der Wasserspiegel im Dampferzeuger um einen bestimmten Wert fällt.

Die Anwesenheit von Dampf im Wasserrücklauf hat fluß der Dampfabscheider austreten.

Bei dem geschilderten Dampferzeuger wird der Wasserrücklauf, über den Rand des Rücklaufbblechs tretend, in den Dampferzeugerraum gelangen. Strömungstechnisch ist es günstiger, wenn der Rücklauf unterhalb des normalen Wasserstands eintritt. An der Unterkante des Überlaufblechs sind erfindungsgemäß Ablauflöcher für das Rücklaufwasser vorgesehen, deren Querschnittsfläche auf etwa die Hälfte der durchfließenden Wassermenge ausgelegt ist. Diese Bemessung der Austrittsfläche bewirkt, daß bei einem vollständigen Ausfall der Wasserzufuhr aus der Frischwasserleitung das von dem Überlaufblech aufgestaute Rücklaufwasser nur langsam abfließt, so daß auch in diesem Falle noch ein Austreten von Dampf wenigstens über einen gewissen Zeitraum verhindert wird.

Die Erfindung sei an dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel und der Zeichnung näher erläutert:

F i g. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Dampferzeuger mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 2 gibt die erfindungsgemäße Vorrichtung im vergrößerten Maßstab wieder.

In dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel ist der Einsatz der Erfindung in einem i/Rohr-Wärmeaustauscher mit stehendem Rohrbündel beschrieben. Dieser Dampferzeuger besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1, in dem ein Bündel mit haarnadelförmig gebo-

genen Heizrohren 2 (L/-Rohren) angeordnet ist. Die Heizrohre 2 sind dicht in den Rohrboden 3 eingesetzt, an den sich die Sammler 4 und 5 anschließen. Das Heizmittel tritt in den Sammler 4 ein, durchströmt die Heizrohre 2 und wird anschließend aus dem Sammler 5 abgeführt.

Das Bündel der Heizrohre 2 ist von einem zylindrischen Blechmantel 6 umgeben, der unten geöffnet ist. Der Blechmantel 6 ist mit Abstand von der innenwand des Gehäuses 1 und vom Rohrboden 3 angeordnet, ι ο Oberhalb der Heizrohre 2 ist der Blechmantel 6 durch eine Abschlußplaue 7 abgedichtet. Die Abschlußplatte 7 nimmt an sich bekannte, nach dem Prinzip der Fliehkraftabscheider arbeitende Dampfabscheider 8 auf.

Über eine Speiseweasserleitung 9 wird dem Dampferzeuger Speisewasser zugeführt. Dieses fließt durch den Ringspalt 10 zwischen dem Blechmantel 6 und dem Gehäuse 1, tritt über den Rohrboden 3 waagerecht in das Bündel der Heizrohre 2 ein und steigt zwischen ihnen auf. Auf dem Wege zwischen den Heizrohren 2 wird das Wasser durch Wärmeübertragung bis zum Siedepunkt erwärmt und schließlich verdampft. Der entstehende Dampf tritt mit dem nichtverdampften mitgerissenen Wasser als Gemisch aus dem Bündel der Heizrohre 2 aus, gelangt in die Dampfabscheider 8 und 2-wird dort vorgetrocknet. Der vorgetrocknete Dampf entweicht durch die Dampfauslaßquerschnitte 11, wänrend das durch die im Dampfabscheider erzeugte Rotationsbewegung des Gemischs abgetrennte Wasser die Dampfabscheider 8 durch die Wasseraustrittsquerschnitte 12 verläßt. In dem Wasseraustrittsquerschnitt 12 der Dampfabscheider 8 ist eine siphonartige Sicherung 13 vorgesehen, durch die verhindert werden soll, daß der Dampf zusammen" mit dem Wasser austritt. Trotzdem kann Dampf austreten, wenn der Wasserstand im Dampferzeuger, ausgehend von der norma'en Höhe 14, absinkt. Aus diesem Grunde ist es notwendig, daß der Wasserstand in einem eng begrenzten Bereich gehalten wird.

Um einen weiteren Regelbereich des Wasserstands einhalten zu können und zu verhindern, daß Dampf aus dem Wasserauslaß der Abscheider austritt, ist ein Überlaufblech 15 vorgesehen. Dieses Überlaufblech 15 ist an dem Rand der Abschlußplatte 7 angeordnet und umgibt ringförmig die Dampfabscheider 8. Die Oberkante 16 des Überlaufblechs 15 liegt höher als tier Wasserauslaßquerschnitt 12 der Dampfabscheider 8. Das Überlaufblech 15 bildet zusammen mit der Abschlußplatte 7 eine Wassertasse, die im Betrieb stets mit Wasser gefüllt ist. Der vorhandene Wasserstand verhindert ein Austreten des Dampfes auch dann, wenn der Wasserstand im Dampferzeuger, ausgehend von der normalen Höhe 14, absinkt.

An der Unterkante 17 des Überlaufblechs sind Abflußlöcher 18 vorgesehen. Diese liegen unterhalb des normalen Wasserstands. Die Gesamtquerschnittsfläche der Ablauflöcher soll so groß sein, daß durch sie etwa die Hälfte der zu erwartenden Wasserrücklaufmenge abfließt.

Die Erfindung kann außer bei dem beschriebenen auch bei einem Dampferzeuger anderer Bauart. 1. B. solchem mit Gradrohrbündeln, eingesetzt werden. Ebenso läßt sie sich auf Siedewasserreaktoren anwenden. Hierbei sind als Heizelemente an Stelle der von einem Heizmittel durchflossenen, U-förmig gebogenen Rohre die Brennelemente des Kernreaktors anzusehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Dampferzeuger mit einem Dampferzeugungsraum, der von Heizrohren durchgezogen ist, die von einem unten offenen und oben durch eine Abschlußplatte abgeschlossenen Leitgefäß umgeben sind, wobei auf der Abschlußplatte Dampfabscheider und ein ringförmiges Uberlaufblech angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Uberlaufblech (!5) alle Dampfabscheider (8) umgibt und seine Oberkante (16) oberhalb des Wasserausflusses (12) der Dampfabscheider (8) vorgesehen ist und an seiner Unterseite (17) Ablauflöcher (18) vorgesehen sind, deren Gesamtquerschnittsfläche so groß ist, daß durch sie etwa die Hälfte des in den Abscheidern abgeschiedenen Wassers abfließt