DE2358829B2 - Dampferzeuger - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger, insbesondere für Druckwasserreaktoren mit einem U-Rohrbündel zur Führung des Primärmediums, dessen Schenkel in einem Rohrboden befestigt sind und der in der Rohrgasse zwischen den Schenkeln des U-Rohrbündels einen durch Wandflächen begrenzten, bis nahe zum Rohrboden führenden Raum aufweist, und mit einem das U-Rohrbündel umgebenden Mantel, der mit dem Gehäuse des Dampferzeugers einen Fallraum begrenzt.

Ein solcher Dampferzeuger ist durch die DT-AS 59 353 bekannt, vergleiche insbesondere Fig.6 in Verbindung mit Fig.2 und 4. In den beiden äußeren Abschnitten des U-Rohrbündels strömt hierbei das Speisewasser jeweils am unteren Ende des betreffenden ^₀ U-Rohrbündel-Abschnittes aus dem Fallraum in den Vom Mantel umschlossenen Siederaum. Die quer zu den Schenkeln verlaufende StrömungskomponeiHe ist durch die Rohre behindert, woraus sich eine wenig wünschenswerte ungleichmäßige Strömungsverteilung ergibt. Der !wischen den Schenkeln der U-Rohrbündel-Abschnitle vorgesehene, durch Wandflächen begrenzte und bis »ahe zum Rohrboden führende Raum ist strömungstechnisch irrelevant, da es sich um eine Kammer handelt, die sich konstruktiv durch die Ummantelung des U-Rohrbündels ergibt

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß man einen solchen Raum zur Vergleichmäßigung der Sneisewasserströmung im Bereich des Rohrbodens heranziehen kann, ohne daß eine solche Strömungr.vergleichmäßigung mit einem erhöhten Strömungswiderstand wie bei der Anordnung nach dem DT-GM 72 26418 verbunden sein müßte, wo der Strömungswiderstand durch Lochplatten vergrößert ist. die an dem dem Röhrboden zugekehrten Ende des Mantels zur Bildung eines keilförmigen Kanals angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger zu schaffen, bei dem die Strömungsverhältnisse insbesondere im Bereich des Rohrbodens ohne Erhöhung des Strömungswiderstandes verbessert sind, so daß sich eine intensive Bespülung der zentralen Bereiche des Rohrbodens ergibt, um so die Anlagerung von korrosionsfördernden Produkten aufgrund von örtlichem Sieden in Totwasserzonen zu vermeiden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Dampferzeuger der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß der Raum als einen inneren Fallraum bildender Kanal im oberen Bereich die gesamte Breite des U-Rohrbündels einnimmt und nach den Seiten hin offen ist und im unteren Bereich sich durch schräg zum Rohrboden verlaufende Zwischenstücke zur Mitte zu verengt, wobei Drosselmittel zur Umlenkung 'von Speisewasserteilmengen aus dem äußeren Fallraum in die Kanalengstelle vorgesehen sind Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß der Kanal in Verbindung mit den Drosselmitteln für einen verstärkten Zustrom des im Fallraum nach unten strömenden Speisewassers in die Mitte des Rohrbodens sorgt, so daß das Innere des U-Rohrbündels besser als bisher durchströmt wird. Gleichzeitig wird der besonders gefährdete Rohrboden intensiv bespült und gekühlt. Dies vermeidet die Gefahr einer örtlichen Überhitzung, ohne daß die Strömung im Rohrbündel beeinträchtigt werden müßte.

Bevorzugt enthält der Fallraum im Bereich der beginnenden Verengung des Kanals eine Drossel, welche aus zwei Ringen besteht, die gegeneinander und gegenüber einem feststehenden Ring verstellbar sind. Hierdurch kann der Anteil des gegen die Mitte des Rohrbodens gelenkten Speisewassers an dem insgesamt im Fa'.'.raum nach unten strömenden Speisewasser für jeden Schenkel getrennt eingestellt werden. Ist die Drossel während des Betriebes verstellbar, so kann man damit die Verteilung des Speisewassers gemäß den jeweiligen Lastanforderungen beeinflussen, im Fallraum von Dampferzeugern des U-Rohrbündel-Typs angeordnete Drosselmittel sind an sich bekannt (DT-AS 21 15540. BE-PS 7 03 019).

Die Wandflächen können in der Nähe des Rohrbodens Durchlässe aufweisen. Sie können dann besonders weit an den Rohrboden herangezogen werden, so daß die größtmögliche Führung des Speisewassers stattfindet. Darüber hinaus kann man mit der Bemessung der Durchlaßquerschnilte die Verteilung des Speisewassers auf den »heißen« und »kalten« Schenkel besonders wirksam so einstellen, daß durch eine gute Durchströmung die Gefahr von Staubereichen mit erhöhter Korrosionsgefahr über dem heißen Rohrboden vermieden wird. Dazu, wählt man einen größeren Durchlaßquerschnill im Bereich des heißen Schenkels des U-Rohrbündels als im Bereich des kalten Schenkels. Das

Aufteilungsverhalinis kann ζ. B. bei 2 : 1 liegen, so daß (dem heißen Schenkel etwa doppelt so viel Speisewasser jeugeführt wird wie dem kalten Schenkel.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung (Fig. 1 bis 3) ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist in zwei lueinander senkrechten Längsschnitten und einem Querschnitt ein Dampferzeuger für einen Druckwasser-Leistungsreaktor dargestellt, der z. R. für eine ihermitche Durchgangsleistung von 1000 MW ausgelegt ist.

Der neue Dampferzeuger besitzt ein weitgehend Zylindrisches Gehäuse 1, das unten mit einem Rohrboden 2 abgeschlossen ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Kugelboden 3 angebracht, der die durch eine Trennwand 4 gebildete Einlaßkammer 5 und Auslaßkammer 6 begrenzt. Die beiden Kammern sind Über den Einlaßstutzen 7 und den Auslaßstutzen 8 mit dem nicht dargestellten Reaktordruckbehälter des Druckwasserreaktors verbunden.

Im Rohrboden 2 sind die freien Enden der Schenkel 10 und 11 eines U-Rohrbündels 12 befestigt, das einige 1000 Rohre umfaßt. Der Bogen des U-Rohrbündels ist init 13 bezeichnet. Darüber liegt ein Hohlraum 14, in dem nicht näher gezeichnete Flüssigkeitsabschneider 16 und Dampftrockner untergebracht sind. Nach dem Passieren der Dampftrockner tritt der Dampf durch eine nicht dargestellte Auslaßleitung zu einer Turbine der Kernkraftwerksanlage über.

Das U-Rohrbündel 12 ist mit einem weitgehend zylindrischen Mantel 15 umgeben, der oberhalb des Bogens 13 die auch als Grobabscheider bezeichneten Flüssigkeitsabscheider 16 trägt. Aus diesen rinnt das abgeschiedene Wasser in einen ringförmigen Fallraum 8 zwischen dem Mantel 15 und dem zylindrischen Gehäuse 1. Dort sinkt es infolge der Gewichtsunterschiede von Speisewasser und Dampf nach unten, bevor es in den sogenannten Siederaum im Inneren des !Mantels 15 eintritt. Den gleichen Weg nimmt das Speisewasser, das durch Einlaßstutzen 20 zugeführt und über den Umfang des Fallraumes 18 verteilt wird.

Zwischen dem am nächsten einander zugekehrten, durch strichpunktierte Linien 25 und 22 angedeuteten !Rohren der beiden Schenkel 10 und 11 liegt die sogenannte Rohrgasse 23. In dieser Rohrgasse sind, wie die F i g. 1 am besten erkennen läßt, parallel zueinander zwei vertikal verlaufende ebene Zwischenwände 25 und 26 angeordnet, die im Bereich des Bogens 13 mit einer Wand 27 verbunden sind. Seitlich erstrecken sich die Zwischenwände 25, 26 bis zum Mantel 15, der zwischen den Zwischenwänden durchbrochen ist. j₀

Die Zwischenwände 25, 26 begrenzen einen Kanal 28, der sich von der Innenseite des Bebens 13 bis zur Rohrplatte 2 erstreckt. Der Kanal 28 ist im unteren ,Bereich durch zwei symmetrisch zueinander schräg angeordnete Zwischenstücke 30 und 31 trichterähnlich ^ verengt. Durch die Verengung 32 wird das im Kanal 28 herabsinkende Speisewasser in die Mitte des Rohrbudens2 geführt.

Die Zwischenwände 25, 25 reichen bis auf einen aus Herstellungs- und Montagegründen erforderlichen Spaii bis an den Rohrboden 2 und sind in Rohrbodennahe mit Durchlässen 34 und 35 versehen, die das Speisewasser in den Bereich der beiden Schenkel 10, 11 leiten. Die Durchlässe 34, 35 sind mit ihren Querschnitten unterschiedlich bemessen. Die in den heißen Schenkel führenden Durchlässe 34 sind um 50 bis 500 ^0/u größer als die Durchlässe 35, die in den kalten Schenkel 11 führen. Vorzugsweise liegt das Querschnittsverhäh nis etwa bei 4:1, um eine Mengenaufteilung auf die beiden Schenkel 10,11 im Verhältnis 2 : 1 zu bekommen.

Unterhalb der Zwischenstücke 30, 31 sind die Zwischenwände 25, 26 mit Ausnehmungen 42, 43 versehen, die sich bis an den unteren Rand des Mantels 15 erstrecken. An diesem Rand sitzen um den Umfang des Mantels 15 und längs der Zwischenwände 25, 26 horizontal verlaufende Blechstreifen 45, die über einige Rohrreihen des U-Rohrbündels 12 reichen und damit einen als Bypass wirkenden Spalt zwischen U-Rohrbündel und Mantel 15 bzw. Zwischenwand 25, 26 sperren. Zu dem gleichen Zweck können anschließend an die Durchlässe 34, 35 vertikal verlaufende Stäbe 46 an den Zwischenwänden 25, 26 angebracht sein.

Im Fallraum 18 sind im Bereich der Zwischenstücke 30 und 31 als Drossel übereinander drei Ringe 36,37 und 38 angeordnet, die mit Schlitzen 39 versehen sind. Die Ringe 36 und 37 sind gegenüber dem feststehenden Ring 38 verstellbar. Dadurch ergibt sich ein für die beiden Schenkel 10, 11 getrennt einstellbarer Durchlaßquerschnitt, der eine bestimmte Verteilung der Strömung auf den Kanal 28 einerseits (Pfeil 40) und den weiter darunter liegenden Teil des Fallraumes 18 andererseits (Pfeil 41) zur Folge hat. Der mit dem Pfeil 41 angedeutete Speisewasscranteil. der 40 bis 70 ^J/o, insbesondere 60 % des gesamten Speisewassers be trägt, gelangt durch den in Höhe der Ausnehmungen 42 und 43 reichenden Zwischenraum zwischen dem Rohrboden 2 und dem unteren Rand des Mantels 15 in das Rohrbündel 12. Der Zwischenraum ist in seiner Höhe ebenfalls unterschiedlich bemessen, so daß die Speisewasserzufuhr zu den Schenkeln 10, 11 der gewünschten Durchströmung der Schenkel entspricht.

Der Querschnitt in Fig. 3 zeigt, daß die schräg verl-uifenden Zwischenstücke 30 und 31 den Querschnitt des Kanals 28 auf weniger als 1/3 der Rohrgassenbreite verkleinern. Deshalb kommt gerade im Bereich der besonders gefährdeten Mitte der Rohrplatte 2 eine intensive Strömung zustande.

Beim Ausführungsbeispiel beträgt der Neigungswinkel der Zwischenstücke 45°. Er kann den Strömungsverhältnissen entsprechend aber auch stärker oder schwächer geneigt sein, etwa im Bereich von 20 bis 70

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Dampferzeuger, insbesondere für Druckwasserreaktoren, mit einem U-Rohrbündel zur Führung des Primärmediums, dessen Schenkel in einem Rohrboden befestigt sind und der in der Rohrgasse zwischen den Schenkeln des U-Rohrbündels einen durch Wandflächen begrenzten, bis nahe zum Rohrboden führenden Raum aufweist, und mit einem das U-Rohrbündel umgebenden Mantel, der mit dem Gehäuse des Dampferzeugers einen Fallraum begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dall der Raum als einen inneren Fallraum bildender Kanal (23) im oberen Bereich die gesamte Breite des (U-Rohrbündels (12) einnimmt und nach den Seiten tiin offen ist und im unteren 3ereich sich durch Schräg zum Rohrboden verlaufende Zwischenstücke (30, 31) zur Mitte zu verengt, wobei Drosselmittel (36, 37, 38) zur Umlenkung von Speisewasserteilmengen aus dem äußeren Fallraum (18) in die Kanalengstelle (28) vorgesehen sind.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fallraum (18) im Bereich der beginnenden Verengung des Kanals (23) eine Drossel (36, 37, 38) enthält, welche aus zwei Ringen (36, 37) besteht, die gegeneinander und gegenüber einem feststehenden Ring (38) verstellbar sind.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandflächen (25, 26) in der Nähe des Rohrbodens (2) Durchlässe (34, 35) aufweisen.

4. Dampferzeuger nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen größeren Durchlaßquerschnilt (34) im Bereich des heißen Schenkels (10) des U-Rohrbündeis (12) als im Bereich des kalten Schenkels (11).

5. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zwischenwänden (25, 26) Bleche (45) und/oder Stäbe (46) befestigt sind, welche in den Randzonen des Speisewasser-Einströmbereiches der U-Rohrschenkel angeordnet, den Eintritt der Strömung zu den freien Randzonen der U-Rohrschenkel sperren.