DE2332963A1

DE2332963A1 - Dampferzeuger

Info

Publication number: DE2332963A1
Application number: DE2332963A
Authority: DE
Inventors: Ted L Fetterman; Walter G Lyman
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1972-07-24
Filing date: 1973-06-28
Publication date: 1974-02-07
Also published as: FR2194294A5; IT991316B; JPS4957204A; ATA637973A; CH562990A5; JPS5219241B2; AT356144B; US3807365A

Description

Um die Wirksamkeit eines Kernkraftwerkes mit einem Druckwasserreaktor zu verbessern, ist es wünschenswert, den vom Dampferzeuger stammenden Dampf zu überhitzen. Zu diesem Zweck sind Dampferzeuger mit Zwangsdurchlauf und graden Wärmetauscherrohren entwickelt worden. Solche gradlinigen Rohre führen jedoch zu Problemen. Zum Beispiel ergeben sich große Längen heißer Rohre mit den daraus stammenden Störmöglichkeiten, die auf Grund der Wärmeausdehnung der gradlinigen Rohre vorliegen und bei der Herstellung zu Schwierigkeiten führen.

U-Rohrdampferzeuger, die überhitzten Dampf liefern und einen nach unten führenden Siedebereich aufweisen, wurden jedoch als problematisch in bezug auf Instabilitäten und Umlaufspeisewasser angesehen. Auf solche richtet sich jedoch die Erfindung mit dem Ziel, bei einfachem Aufbau eine nennenswerte Überhitzung zu erzielen. Ausgangspunkt ist dabei ein Dampferzeuger, insbesondere für Druckwasserreaktoren, mit einem U-Rohrbündel mit einem heißen und einem kalten Schenkel zur Führung eines Wärmeträgers, wobei dem kalten Schenkel des U-Rohrbündels ein Vorwärmer für das Speisewasser zugeordnet ist.

Gemäß der Erfindung ist der heiße Schenkel mit einer Platte versehen, die zusammen mit einem das U-Rohrbündel einschließenden Hemd einen Überhitzerbereich begrenzt. Die Platte reicht vorzugsweise von einem die Enden dee U-Rohrbündels aufnehmenden Rohrboden bis in den Steg des U-Rohrbündels. Dort kann sie der Krümmung des Steges angepaßt sein. Der Auslaß aus dem Überhitzerbereich liegt dagegen zweckmäßig in der Nähe des die Enden des U-Rohrbündels aufnehmenden Rohrbodens.

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Ein Dampferzeuger gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt demnach ein Ü-Rohrbündel, das die Wärmeübergangsflächen zur Übertragung der Wärme von einem Wärmeträger liefert, mit der das Speisewasser verdampft wird. Das U-Rohrbündel ist so angeordnet, daß der Wärmeträger durch die Rohre fließt. Dadurch entsteht ein heißer Schenkel und ein kälterer Schenkel des Rohrbündels. Der Dampferzeuger besitzt ferner einen Rohrboden, in dem die Enden der Rohre befestigt sind. Dem kalten Schenkel des U-Rohrbündels ist ein Vorwärmer mit einem Einlaß für das Speisewasser zugeordnet. Der Vorwärmer weist Prallflächen und Trennwände auf. Mit diesen wird das Speisewasser aufgespalten und auf zwei mäanderförmigen Pfaden über einen äußeren Teil der Wärmeübergangsflächen der Rohre geführt, die den kalten Schenkel bilden. Der eine Pfad ist im wesentlichen nach oben gerichtet, während der andere nach unten führt und aus dem Vorwärmer so austritt, daß der Rohrboden bespült wird, bevor die Strömung im Dampferzeuger weiter nach oben steigt. Der dem Vorwärmer zugeordnete Teil des kalten Schenkels ist auf eine bestimmte Wärmeübergangsfläche begrenzt, damit noch keine Verdampfung des Speisewassers eintritt, solange es nicht im Dampferzeuger in Richtung nach oben strömen kann.

Die Ziele und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der im folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen. In diesen bezeichnen übereinstimmende Bezugszeichen gleiche Teile in den verschiedenen Figuren. Dabei ist Fig. 1 ein Schnitt durch einen Dampferzeuger gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1. Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine zweite Ausführungsform

eines Dampferzeugers nach der Erfindung. Fig. 4" ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2. Fig. 5 ist ein Schnitt durch einen Dampferzeuger nach der Erfindung.

Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5. -Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 5.

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Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Dampferzeuger 1, bei dem U-Rohre 3 ein Bündel bilden, das eine Wärmeübergangsfläche zur Übertragung der Wärme eines Wärmeträgers auf eine verdampfbare Flüssigkeit überträgt, die im allgemeinen Wasser ist. Der Dampferzeuger 1 umfaßt ein längliches rohrförmiges Gehäuse 5, einen Rohrboden 7, in dem die Enden der Rohre 3 befestigt sind, einen Kugelboden 9, der Ein- und Auslaßkammern für die Rohre 3 bildet, und einen Vorwärmer 11. Der Kugelboden 9 ist durch eine in der Mitte angeordnete Trennplatte in den Einlaßbereich 15 und den Auslaßbereich 17 unterteilt. Der Einlaßbereich 15, der in der Fig. 1 auf der linken Seite liegt, besitzt einen Rohrstutzen 19 für das ankommende Primärmedium, der Auslaß 17 ist mit einem Rohrstutzen 21 versehen. Die U-Rohre 3 sind so angeordnet, daß das Primärmedium vom Einlaß 15 des Kugelbodens 9 durch die U-Rohre 3 in den Auslaß 17 strömt. Dadurch wird ein heißer Schenkel 23 auf der linken Seite der Zeichnungen und ein kalter Schenkel 25 auf der rechten Seite der Zeichnungen erzeugt.

Der Vorwärmer 11 ist am unteren Ende des kalten Schenkels 25 angeordnet. Er umfaßt ein Gehäuse mit Deckel und Bodenteilen 26 bzw. 27 sowie eine flache und eine gebogene Platte 29 bzw. 31, die die Seitenwände darstellen. Die gebogene Platte 31 erstreckt sich vom unteren Teil eines Hemdes 32, das die Rohre 3 umgibt und einen Raum angrenzend an das Gehäuse 5 bildet, damit dies von Wärmespannungen freigehalten wird. Das Gehäuse 5 ist angrenzend an den Vorwärmer 11 und im Bereich eines Einlaßstutzens für Speisewasser 33 vorgewölbt. Im Einlaßstutzen 33 ist ein Mantelrohr 35 als Wärmeschutz vorgesehen. Das Mantelrohr steht in Verbindung mit einem Einlaßgehäuse 37, das parallel zur bodenförmigen Wand 31 des Vorwärmers 11 verläuft und das Speisewasser in den Vorwärmer führt. Das Mantelrohr 35 und das Einlaßgehäuse 37 wirken so zusammen, daß das kalte Speisewasser von einer Berührung der Einlaßdüse 33 oder des Gehäuses 5 abgehalten wird, damit die Wärmetfeanspruchungen verringert werden.

Eine Platte 39 erstreckt sich vom Rohrboden 7 parallel zu

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den Rohren 3 nach oben. Sie wirkt mit dem Hemd 32 so zusammen, daß ein Überhitzerbereich 43 gebildet wird, der mindestens einen Teil der heißen Schenkel 23 des Rohrbündels umfaßt. Der Überhitzerbereich 43 steht mit einem Dampfauslaß 45 über eine Dampfleitung 47 in Verbindung, die den Dampf aus dem Überhitzerbereich 43 zum Auslaßstutzen 45 führt. Die Platte 39 ist so angeordnet, daß sie mit dem Rohrbündel 3 und mit dem Vorwärmer 11 zusammenwirkt, damit das Speisewasser in einem Umfang verdampft wird, daß der in den Überhitzerbereich 43 eintretende Dampf Sattdampf mit einer 10096igen Qualität ist. Daraus ergibt sich, daß das aus dem Auslaß 45 abströmende Medium überhitzter Dampf ist.

Der Dampferzeuger nach den Fig. 3 und 4 ist ähnlich wie der in den Fig. 1 und 2 mit der Ausnahme, daß der Dampfauslaß am oberen Ende des Gehäuses angeordnet ist und das Hemd 32^f das Rohrbündel umgibt und einen Ringraum zwischen dem Gehäuse 5 und dem Hemd 32' begrenzt. Dieser Ringraum dient dazu, eine Dampfströmung vom unteren Ende des Überhitzerbereichs zum Auslaß 45' am oberen Ende des Dampferzeugers zu ermöglichen. Das Rohrbündel 3 ist noch dadurch verändert, daß die Rohre am Außenrand weggelassen sind. Dadurch wird für den Speisewassereinlaß Platz geschaffen, ohne daß das Gehäuse 5' im Bereich des Vorwärmers ausgebeult werden muß.

Der Dampferzeuger nach den Fig. 5, 6 und 7 ist ähnlich wie in den Fig. 1 und 2. Seine Platte 39^M ist jedoch um 90° gedreht. Sie liegt damit in einer Ebene parallel zu den Ebenen, in denen die U-Rohre verlaufen. Mithin umfassen der Vorwärmer 11", der Siedebereich und der Überhitzer 43" jeweils sowohl den heißen als auch den kalten Strang der U-Rohre.

4 Patentansprüche
7 Figuren

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Claims

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Patentansprüche:

Dampferzeuger, insbesondere für Druckwasserreaktoren, mit einem U-Rohrbündel mit einem heißen und einem kalten Schenkel zur Führung eines Wärmeträgers, wobei dem kalten Schenkel des U-Rohrbündels ein Vorwärmer für das Speisewasser zugeordnet ist* dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Schenkel (23) mit einer Platte (39) versehen ist, die zusammen mit einem das U-Rohrbündel (3) einschließenden Hemd (32) einen Überhitzerbereich (43) begrenzt.
2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (39) von einem die Enden des U-Rohrbündels (3) aufnehmenden Rohrboden (7) bis in den Steg des U-Rohrbündels (3) reicht.
3. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (39) der Krümmung des Steges angepaßt ist.
4. Dampferzeuger nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß des Überhitzerbereiches (43) in der Nähe des die Enden des U-Rohrbündels aufnehmenden Rohrbodens (7) liegt.

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