DE2263165C3

DE2263165C3 - Steam generator

Info

Publication number: DE2263165C3
Application number: DE19722263165
Authority: DE
Inventors: Heinz-Jürgen; Berger Wolfgang; 8520 Erlangen Schröder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1976-05-06

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger, insbesondere für Diuckwasscreaktoren. mit einem vom Heizmedium durchströmten U-Rohrbündel. das zum Teil einen Überhitzerbereich bildet und von einem Mantel umgeben ist, der zusammen mit dem Dampferzeugerbehälter einen Fallraum für flüssiges Arbeitsmittel bildet, das in einem im Dampferzeugerbchälter untergcbrachten Dampftrockner abgeschieden wird.The invention relates to a steam generator, in particular for pressure water reactors. with one of the U-tube bundle flowed through the heating medium. which forms part of a superheater area and of a Jacket is surrounded, which, together with the steam generator container, a fall space for liquid working medium forms, which is housed in a steam generator tank Steam dryer is deposited.

Bei dem aus Jer DT-AS 12 59 353 bekannten Dampferzeuger der obengenannten Art umfaßt der den Überhitzerbereich bildende Teil des U-Rohrbündels sowohl Teile des heißen als auch des kalten Schenkels, und hierzu ist aus einem U-Rohrbündel, das von zwei parallelen Einlaß- und Auslaßsammeirohren bzw. Einlaß- und Auslaß-Sammelkammern ausgeht, ein mittlerer Bereich für die Überhitzung durch Wände abgetrennt. Hier dient, wie gesagt, auch der kalte Schenkel zur Überhitzung des Dampfes, so daß ein entsprechend hoher Temperaturunterschied vorhanden sein muß. Ähnliches gilt für den Dampferzeuger nach der GB-PS 9 92 298, bei dem ebenfalls Teile des U-Rohrbündels mit kaltem und heißem Schenkel gemeinsam zur Erwärmung eines Überhitzerbereiches dienen.In the steam generator known from Jer DT-AS 12 59 353 of the type mentioned above, the part of the U-tube bundle forming the superheater area comprises both Parts of the hot as well as the cold leg, and this consists of a U-tube bundle, that of two parallel Inlet and outlet collection tubes or inlet and outlet collection chambers starts out, a central area separated by walls for overheating. Here, as I said, the cold thigh is also used for Overheating of the steam, so that there must be a correspondingly high temperature difference. Something like that applies to the steam generator according to GB-PS 9 92 298, in which also parts of the U-tube bundle with cold and hot legs serve together to heat a superheater area.

Es ist weiterhin bei Dampferzeugern für nukleare Reaktoren bekannt, den heißen Schenkel eines U-Rohrbündels als Überhitzer zu verwenden (GB-PS 11 71 492), allerdings fehlt hier der Dampftrockner im Dampferzeugerbehälter, und ferner werden sowohl die kalten als auch der größte Teil der heißen U-Rohrschenkel vom gleichen Sirom des Sekundärmediums umspült, was für einen effizienten Gegenstrom-Wärmetausch weniger günstig ist. Gemäß Fig. I dient der den Kran/, der U-Rohrbündel, die ringförmig um ein Zentralrohr gruppiert sind, umgebende Mantel nicht als Fallraum, sondern als abwärts zum Überhitzerbereich führende, gehäusewandungsseitige Naßdampfgasse. Das bedeutet erhöhte Abstrahlungsverluste. Die in Fig. 2 und 3 gezeigten Beispiele sind noch insofern wärmespannungsmäßig ungünstiger, als sowohl heiße als auch kalte Schenkel im Rohrbogenbereich in die Spei-It is also known in steam generators for nuclear reactors, the hot leg of one U-tube bundle to be used as a superheater (GB-PS 11 71 492), but the steam dryer is missing here Steam generator tank, and also both the cold and most of the hot U-tube legs Washed around by the same sirom of the secondary medium, what an efficient countercurrent heat exchange is less cheap. According to FIG. I, the crane /, the U-tube bundle, is used in a ring around a Central pipe are grouped, surrounding jacket not as a fall space, but as a downward to the superheater area leading wet steam lane on the housing wall side. This means increased radiation losses. In the Figs. 2 and 3 examples shown are still insofar as thermal stress unfavorable, as both hot as cold legs in the pipe bend area in the storage

₄₀ sewasserzuführzone tauchen und in Fig. 3 ein - allerdings doppelwandiges - Heißdampfauslaßrohr durch die besagte Zone hindurchgeführt ist. ₄₀ immersion water supply zone and in Fig. 3 a - but double-walled - superheated steam outlet pipe is passed through the said zone.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile einen Dampferzeuger der eingangs genannten Art zu optimieren, um mit einem möglichst geringen Wärmeverbrauch auszukommen. D-eses Ziel erreicht man erfindungsgemäß dadurch, daß der Überhitzerbereich den gesamten heißen Schenkel des U-Rohrbündels umfaßt und daß eine Pumpe zur Förderung des abgeschiedenen flüssigen Arbeitsmittels in den Bereich des kalten Schenkels des U-Rohrbündels vorgesehen ist.In contrast, the invention is based on the object while avoiding the disadvantages described, a steam generator of the type mentioned optimize in order to get by with the lowest possible heat consumption. This objective is achieved according to the invention in that the superheater area comprises the entire hot leg of the U-tube bundle and that a pump for conveying the separated liquid working medium in the area of the cold Leg of the U-tube bundle is provided.

Bei der Erfindung findet die Überhitzung nur im Bereich des heißen Schenkels statt, so daß dort die Wärme optimal ausgenutzt wird, wobei für einen Wärmetauscher des U-Rohrbündeltyps ein fast exakter Gegenstrom-Wärmetausch erreicht wird. Die Temperatur des heißen Schenkels kann deshalb bei gleicher Überhitzungswirkung kleiner sein als bei dem bekannten Dampferzeuger. Man kann aber auch eine bessere Überhitzung erreichen, wenn man ähnlich hohe Temperaturen des Primärmediums wie btim Bekannten wählt.In the invention, the overheating takes place only in the area of the hot leg, so that there the heat is optimally utilized, with an almost exact countercurrent heat exchange for a heat exchanger of the U-tube bundle type is achieved. The temperature of the hot leg can therefore have the same overheating effect be smaller than with the well-known steam generator. But you can also get a better one Reach overheating if the primary medium temperatures are as high as those in your acquaintance elects.

Di? Wirmeausnutzung ist auch noch besser als bei einem aus der US-PS 35 76 178 bekannten Dampferzeuger, dessen Rohrbündel geradlinige Rohre umfaßt (Geradrohr-Dampferzeuger). Hier wird nur der der Einspeisestelle benachbarte heiße Bereich des Rohrbündels zur Überhitzung verwendet. Es fehlt aber die bei der Erfindung vorgesehene Trocknung des Dampfes vor der Überhitzung.Di? Heat utilization is also even better than with a steam generator known from US-PS 35 76 178, whose tube bundle includes straight tubes (straight tube steam generator). Here only becomes the Feed point adjacent hot area of the tube bundle used for overheating. But it is missing in the invention provided drying of the steam before overheating.

Durch die Verwendung des gesamten heißen Schenkels als Überhitzerbereich ergibt sich die Notwendigkeit, das gesamte dem Dampferzeuger zuströmende Speisewasser durch den kalten Schenkel des U-Rohrbündels zu fördern, um dort eine Verdampfung zu erreichen. Der hierbei im Vergleich zum Bekannten etwas größere Strömungswiderstand wird mit Hilfe der Pumpe überwunden, so daß die Druckverluste die Verdampfung nicht beeinträchtigen können. Besonders günstig ist es dabei, wenn die Pumpe eine Strahlpumpe ist, deren Treibmittel das in den Dampferzeuger einzuspeisende Speisewasser ist. Hierzu wird bemerkt, daß Strahlpumpen für die Kühlmittelumwälzung in nuklearen Dampferzeugern aus der DT-AS 12 90 554 an sich bekannt sind.The use of the entire hot leg as a superheater area results in the need to all of the feed water flowing to the steam generator through the cold leg of the U-tube bundle to promote in order to achieve evaporation there. Something here compared to the familiar greater flow resistance is overcome with the help of the pump, so that the pressure loss causes evaporation can not affect. It is particularly favorable when the pump is a jet pump whose propellant is the feed water to be fed into the steam generator. It is noted here that Jet pumps for coolant circulation in nuclear steam generators from DT-AS 12 90 554 itself are known.

Statt einer einzelnen großen Strahlpumpe können auch vorteilhaft mehrere Strahlpumpen im Fallraum verteilt sein, die zusammen die gewünschte Förderleistung ergeben, im einzelnen also kleiner als eine einzige Strahlpumpe sind. Hierdurch fördert man die Gleichmäßigkeit der Strömung und wird außerdem unabhängiger für den Fall, daß bei einer Pumpe eine Störung auftritt.Instead of a single large jet pump, several jet pumps can also advantageously be placed in the fall space be distributed, which together give the desired delivery rate, so in detail less than a single one Jet pump are. This promotes the evenness of the flow and also makes you more independent in the event that a fault occurs with a pump.

Z'.ur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.Z'.ur a more detailed explanation of the invention is given below an exemplary embodiment is described with reference to the drawing.

In F i g. 1 ist ein als Ganzes mit 1 bezeichneter Dampferzeuger für einen Druckwasserleistungsreaktor in einem Vertikalschnitt dargestellt, dessen Gehäuse 2 im wesentlichen zylindrisch ist. Am unteren Ende ist ein Rohrboden 3 vorgesehen, der zusammen mit einem Kugelboden 4 und einer dann untergebrachten Trennwand 5 eine Einlaßkammer 6 und eine Auslaßkammer 7 für das den Dampferzeuger beheizende Wärmemittel trennt. Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um das als Primärkühlmittel des Druckwasserreaktors ver-In Fig. 1 is a steam generator designated as a whole by 1 for a pressurized water power reactor shown in a vertical section, the housing 2 is essentially cylindrical. At the bottom is a Tube sheet 3 is provided, which together with a spherical base 4 and a partition wall then accommodated 5 an inlet chamber 6 and an outlet chamber 7 for the heating medium heating the steam generator separates. The exemplary embodiment is the one used as the primary coolant of the pressurized water reactor

wendete leichte Wasser, das durch den Einlaßstutzen 9 vom nicht dargestellten Reaktordruckbehälter zugeführt und aus dem Auslaßstutzen 10 vor, einer ebenfalls nicht gezeichneten Pumpe abgesaugt wird.turned light water, which is supplied through the inlet port 9 from the reactor pressure vessel, not shown and from the outlet port 10, a pump, also not shown, is sucked off.

Im zylindrischen Gehäuse 2 ist ein U-Rohrbündel 12 angeordnet, das zwei gleiche Schenkel 13 und 14 mit annähernd halbkreisförmigem Bündelquerschnitt aufweist. Die freien Enden der Schenkel sind in der Rohrplatte 3 befestigt, wie bei 15 strichpunktiert angedeutet ist.A U-tube bundle 12 is located in the cylindrical housing 2 arranged, which has two identical legs 13 and 14 with an approximately semicircular bundle cross-section. The free ends of the legs are fastened in the tube plate 3, as indicated at 15 by dash-dotted lines is.

Auf Grund der .Strömungsrichtung des Primärkühlmittels durch das Rohrbündel 12 ist der Schenkel 13 der sogenannte heiße Schenkel, während der Schenkel 14 der kalte Schenkel ist. An ihm ist ein Vorwärmer 16 vorgesehen, der mit Hilfe eines das ganze U-Rohrbündel einschließenden zylindrischen Mantels 17 gebildet ist. Von diesem zylindrischen Mantel ist mit einer Querwand 18, die in der Rohrgasse 19 zwischen den beiden Schenkeln verläuft, ein Kreisabschnitt abgetrennt. Im unteren Teil dieses Kreisabschnittes sind im Vorwärmer Ib Umlenkplatten 20 angeordnet, um eine Querströmung des Speisewassers in bezug auf die Rohre des U-Rohrbündels zu erhalten.Due to the direction of flow of the primary coolant Due to the tube bundle 12, the leg 13 is the so-called hot leg, while the leg 14 the cold thigh is. A preheater 16 is provided on it, which with the help of a whole U-tube bundle enclosing cylindrical shell 17 is formed. This cylindrical jacket has a transverse wall 18, which runs in the pipe lane 19 between the two legs, a section of a circle is separated. in the lower part of this circular section are arranged in the preheater Ib deflection plates 20 to a cross flow of the feed water in relation to the tubes of the U-tube bundle.

Der heiße Schenkel 13 ist mit einer weiteren Querwand 22 abgetrennt und an einen Dampftrockner 23 (Abscheider) angeschlossen, der von dem im Siederaum über dem Vorwärmer aufsteigenden Wasser-Dampf-Gemisch von außen nach innen durchströmt wird. Das abgeschiedene Wasser tritt aus den Leitungen 24 aus, während der Dampf von oben in den ^⁰ Bereich des heißen Schenkels eintritt. Am unteren Ende des Mantels 17 ist ein Auslaß 25 vorgesehen, der mit einem Dampfauslaßstutzen 26 in Verbindung steht.The hot leg 13 is separated by a further transverse wall 22 and connected to a steam dryer 23 (separator) through which the water-steam mixture rising in the boiler room above the preheater flows from the outside to the inside. The separated water exits from the pipes 24, while the steam enters from above into the region of the hot leg ^ ^0. At the lower end of the jacket 17, an outlet 25 is provided which is in communication with a steam outlet port 26.

Mit 28 ist der Speisewassereinlaßstutzen bezeichnet. Er ist, wie man sieht, mit einem Wärmeschutz 29 verse- *5 hen und führt in einen Einspeisebereich 30. Dort sind Strahlpumpen 31 angeordnet, deren Sekundäreinlaß 32 mit einem Fallraum 33 zwischen dem Mantel 7 und dem Gehäuse 2 in Verbindung steht.With 28 the feed water inlet connection is designated. As you can see, it is provided with thermal protection 29 * 5 hen and leads into a feed area 30. There jet pumps 31 are arranged, their secondary inlet 32 is in communication with a fall space 33 between the jacket 7 and the housing 2.

Die F i g. 2 zeigt in einem Horizontalschnitt, daß der Finspeisebereich 30 im Faüraum 33 sechs Strahlpumpen 31 enthält, die um etwa ein Drittel des Umfanges des Ma:itels 17 verteilt sind. Die Pumpen sorgen für einen bestimmten Durchsatz des aus den Abscheidern 23 kommenden Speisewassers in den Vorwärmer hinein. Der Speisewasserstand im Fallraum, der bei 40 angedeutet ist, kann unabhängig davon mit einer Speisewasserleitung 42 geregelt werden, die in den Fallraum führt. Daraus ergibt sich folgende Wirkungsweise:The F i g. 2 shows in a horizontal section that the Fin feed area 30 in the holding room 33 six jet pumps 31, which are distributed around a third of the size of Ma: itels 17. The pumps take care of a certain throughput of the feed water coming from the separators 23 into the preheater. The feed water level in the fall space, which is indicated at 40, can be independently of this with a feed water line 42, which leads into the fall room. This results in the following mode of action:

Die Hauptmenge des Speisewassers von etwa 90% wird durch den Speisewassereinlaß 29 unmittelbar in den Vorwärmer 16 geführt. Dort wird das Speisewasser mindestens annähernd auf Verdampfungstemperatur gebracht. Im darüberliegenden Teil des kalten Schenkels 14 strömt das Speisewasser entgegen der Richtung des Prirnärkiihlmiuels nach oben und wird dabei verdampft. Der Dampf gelangt über den Abscheider 23 in den Bereich des heißen Schenkels 13. Dort strömt er entgegen dem aufsteigenden Primärkühlmittel nach unten und wird überhitzt. Anschließend strömt er durch den Dampfauslaß 26 zu einer nicht dargestellten Turbine. The main amount of the feed water of about 90% is through the feed water inlet 29 directly in the preheater 16 out. There the feed water is at least approximately at evaporation temperature brought. In the overlying part of the cold leg 14, the feed water flows in the opposite direction of the Prirnärkiihlmiuels upwards and is evaporated in the process. The steam reaches the area of the hot leg 13 via the separator 23. There it flows downwards against the rising primary coolant and gets overheated. It then flows through the steam outlet 26 to a turbine, not shown.

Zusätzlich zu dem genannten Durchlauf ergibt sich ein Umlauf des abgeschiedenen Wassers durch die Leitung 24 und durch den Fallraum 33. Zu dem aus dem Abscheider 23 strömenden Wasser kommen noch einige Prozent der Speisewassergesamtmenge, die regelbar durch den Speisewassereinlaß 42 zugeführt werden. Die Speisewassermenge im Fallraum 33 sorgt für einen Ausgleich von Speisewasserschwankungen und für eine Reserve an Speisewasser, die bei Störungen zur Verfügung stehen.In addition to the passage mentioned, the separated water circulates through the line 24 and through the fall space 33. In addition to the water flowing out of the separator 23, there are some more Percentage of the total amount of feed water that can be supplied through the feed water inlet 42 in a controllable manner. The amount of feed water in the fall chamber 33 ensures a balance of feed water fluctuations and for a Reserve of feed water that is available in the event of malfunctions.

Bei 44 ist eine Abschlämmleitung angedeutet, die über den Pumpen 16 so angebracht ist, daß das im Fallraum 33 anfallende, mit Korrosionsprodukten angereicherte Speisewasser zum Teil abgeführt wird.At 44 a blow-down line is indicated which is attached over the pumps 16 so that it is in the fall space 33 accumulating feed water enriched with corrosion products is partially discharged.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Palent claims:

1. Steam generator, especially for pressurized water reactors, with a U-tube bundle through which the heating medium flows and which is partly an overheater area forms and is surrounded by a coat. which together with the steam generator holder forms a fall space for liquid work equipment, which is separated in a steam dryer housed in the steam generator tank, characterized in that the superheater area covers the entire hot leg (13) de :; U-tube bundle (12) and that a pump (31) for conveying the separated liquid Working medium is provided in the area of the cold leg (14) of the U-tube bundle (12).

2. Steam generator according to claim! characterized in that the pump is a jet pump (31) is. whose propellant is the feed water to be fed into the steam generator.

3. Steam generator according to claim 2, characterized in that that several jet pumps (31) are distributed in the fall space (33).