DE2358829C3

DE2358829C3 - Steam generator

Info

Publication number: DE2358829C3
Application number: DE19732358829
Authority: DE
Inventors: Raimund Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Reisacher
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Filing date: 1973-11-26
Publication date: 1977-01-13

Description

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Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger, insbesondere für Druckwasserreaktoren mit einem U-Rohrbündel zur Führung des Primännediums, dessen Sichenkel 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.The invention relates to a steam generator, in particular for pressurized water reactors with a U-tube bundle for guiding the primary medium, its Sichenkel are fastened in a tube sheet and in the tube lane between the legs of the U-tube bundle a limited by wall surfaces, up to close to Has tube sheet leading space and with a jacket surrounding the U-tube bundle with the Housing of the steam generator delimits a fall space.

Ein solcher Dampferzeuger ist durch die DT- AS 59 353 bekannt, vergleiche insbesondere F i g. 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 &> U-Rphrbündel-Abschnittes aus dem Fallraum in den vomMantel umschlossenen Siederaum. Die quer zu den Schenkeln verlaufende Strömungskomponente ist durch die Rohre behindert, woraus sich eine wenig wünschenswerte ungleichmäßige Strömungsverteilung ergibt Der 6$ zwischen den Schenkeln der U-Rohrbündel-Abschnilte vorgesehene, durch Wandflächen begrenzte und bis nahe zum Rohrboden führende Raum ist strömungstechnisch irrelevant, da -es sich um eine Kammer handelt, die sich konstruktiv durch die Ummantelung »des U-RohrbündejftFgibt Such a steam generator is known from DT-AS 59 353, compare in particular FIG. 6 in conjunction with Fig. 2 and 4. In the two outer sections of the U-tube bundle, the feed water flows at the lower end of the respective U-tube bundle section from the fall space into the boiler room enclosed by the jacket. The flow component running transversely to the legs is hindered by the pipes, which results in a less desirable, uneven flow distribution - It is a chamber that is structurally created by the casing of the U-tube collar

'-.", Die Erfindung geft von dem Gedanken aus,daß man. 4inen solchen Raum zur Vergleichmäßigung der^ Speisewasserströmung im Bereich des Rohrbodens heranziehen kann, ohne daß eine solche Strömungsvergleichmäßigung mit einem erhöhten Strömungswiderstand, wie bei der Anordnung nach dem DT-GM 72 2641S verbunden sein müßte, wo der Strömungswiderstand durch Lochplatten vergrößert ist, die an dem dem Rohrboden, .zugekehrten Ende des Mantels zur öBÜdüng eines keilförmigen Kanals angeordnet sind. ? ?■? Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, einen ^Dampferzeuger zu schaffen, bei dem die Strömungsver- «ijältnisse insbesondere im Bereich des Rohrbodensohne 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. '-. "The invention geft based on the idea that one 4inen such a space may use to equalize the ^ feedwater flow in the region of the tube plate without such a flow equalization with an increased flow resistance, as in the arrangement according to the DT-GM. 72 2641S would have to be connected, where the flow resistance is increased by perforated plates, which are arranged at the end of the shell facing the tube sheet for the purpose of fertilizing a wedge-shaped channel. The invention is based on the object of creating a steam generator, in which the flow conditions, especially in the area of the tube plate, are improved without increasing the flow resistance, so that intensive flushing of the central areas of the tube plate results in order to avoid the accumulation of corrosion-promoting products due to local boiling in dead water zones.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Dampferzeuger der eingangs genannten Art erfindur.gsgimäß 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.The object is achieved in a steam generator of the type mentioned according to the invention in that the space is an inner one Falling space forming channel in the upper area occupies the entire width of the U-tube bundle and after is open towards the sides and narrows towards the middle in the lower area by intermediate pieces running obliquely to the tube sheet, with throttle means for Redirection of feed water subsets from the outer fall space into the sewer constriction provided The advantages that can be achieved with the invention are mainly to be seen in the fact that the channel is in connection with the throttle means for an increased inflow of the feed water flowing downwards in the fall space in the center of the tube sheet ensures that the inside of the U-tube bundle is flown through better than before. At the same time, the tube sheet, which is particularly at risk, is intensively rinsed and cooled. This avoids the danger local overheating without the flow in the tube bundle having to be impaired.

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 Fallraum 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 15 540, BE-PS 7 03 019).The fall space preferably contains a throttle in the area of the incipient narrowing of the channel, which consists of two rings, which are against each other and are adjustable with respect to a fixed ring. This allows the proportion of the towards the middle of the Tube sheet directed feed water to the total of the feed water flowing down in the fall space for each leg can be adjusted separately. If the throttle is adjustable during operation, you can thus influence the distribution of the feed water according to the respective load requirements. In the fall space of steam generators of the U-tube bundle type arranged throttle means are known per se (DT-AS 21 15 540, 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 Durchlaßquerschnitte 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 Durchlaßquerschnitt im Bereich des heißen Schenkels des U-Rohrbündels als im Bereich des kalten Schenkels. DasThe wall surfaces can have passages in the vicinity of the tube sheet. You can then especially be drawn far to the tube sheet, so that the greatest possible guidance of the feed water takes place Flow cross-sections determine the distribution of the feed water on the "hot" and "cold" limbs in particular Set effectively so that the risk of congestion areas with increased through a good flow The risk of corrosion over the hot tube sheet is avoided. To do this, choose a larger passage cross-section in the area of the hot leg of the U-tube bundle than in the area of the cold leg. The

Aufteilungsverhältnis kann ζ. B. bei ?: 1 liegen, so daß dem heißen Schenkel etwa doppelt so viel Speisewasser zugeführt wird wie dem kalten SchenketDistribution ratio can ζ. B. at?: 1, so that about twice as much feed water is supplied to the hot leg as to the cold Schenket

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung (Fig. 1 bis 3) ein S Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist in zwei zueinander senkrechten Längsschnitten und einem Querschnitt ein Dampferzeuger für einen Druckwasser-Leistungsreaktor dargestellt, der z. B. für eine thermische Durchgangsieistung von 1000 MW ausgelegt istTo explain the invention in more detail, an S is shown below with reference to the drawing (FIGS. 1 to 3) Embodiment described. It is in two mutually perpendicular longitudinal sections and one Cross section of a steam generator for a pressurized water power reactor shown, the z. B. for a thermal Throughput of 1000 MW is designed

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.The new steam generator has a largely cylindrical housing 1 with a tube sheet at the bottom 2 is complete On the opposite side, a spherical base 3 is attached, which through a partition 4 formed inlet chamber 5 and outlet chamber 6 bounded. The two chambers are Via the inlet port 7 and the outlet port 8 with the reactor pressure vessel, not shown, of the Pressurized water reactor connected.

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 mit 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 Auslaßteitung zu einer Turbine der Kernkraftwerksanlage über.In the tube sheet 2, the free ends of the legs 10 and 11 of a U-tube bundle 12 are attached, which some 1000 tubes comprises The arch of the U-tube bundle is denoted by 13 Above is a cavity 14 in the liquid separator 16 and steam dryer not shown in detail are housed. After Passing through the steam dryer, the steam passes through an outlet conduit, not shown, to a turbine the nuclear power plant over.

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. ^₀ The U-tube bundle 12 is surrounded by a largely cylindrical jacket 15 which carries the liquid separator 16, also known as coarse separator, above the bend 13 due to the difference in weight of feed water and steam before it enters the so-called boiling chamber in the interior of the jacket 15. ^ ₀

Zwischen dem am nächsten einander zugekehrten, durch strichpunktierte Linien 21 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 ^₅ 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 The so-called pipe lane 23 is located between the pipes of the two legs 10 and 11 that are closest to one another and are indicated by dash-dotted lines 21 and 22. In this pipe lane, as shown in FIGS. 1 can best be seen parallel to one another ^ ₅ two vertically extending flat intermediate walls 25 and 26, which are connected to a wall 27 in the area of the arch 13. The partitions 25, 26 extend laterally to the jacket 15, which is perforated between the partitions. J ₀

Die Zwischenwände 25.26 begrenzen einen Kanal 28, der sich von der Innenseite des Bogens 13 bis zur Rohrplatte 2 erstreckt Der Kanal 28 ist im unteren Bereich durch zwei symmetrisch zueinander schräg angeordnete Zwischenstücke 30 und 31 trichterähnlich _J5 verengt. Durch die Verengung 32 wird das im Kanal 28 herabsinkende Speisewasser in die Mitte des Rohrbodens 2 geführtThe partition walls 25.26 delimit a channel 28 which extends from the inside of the bend 13 to the tube plate 2. The channel 28 is narrowed _{in the lower area by two symmetrically inclined intermediate pieces 30 and 31 in a funnel-like manner J5.} The feed water that sinks in the channel 28 is guided through the constriction 32 into the center of the tube sheet 2

Die Zwischenwände 25,26 reichen bis auf einen aus Herstellungs- und Montagegründen erforderlichen Spalt bis an den Rohrboden 2 und sind in Rohrbodennähe 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 % größer als die Durchlässe 35, die in den kalten Schenkel 11 führen. Vorzugsweise liegt das Querschnittsverhältnis etwa bei 4:1, um eine Mengenaufteilung auf die beiden Schenkel 10,11 im Verhältnis 2 :1 zu bekommen.The partitions 25, 26 are sufficient except for one Manufacturing and assembly reasons required gap up to the tube sheet 2 and are near the tube sheet provided with passages 34 and 35, which the feed water in the area of the two legs 10,11 conduct. The passages 34,35 are with their cross-sections differently sized. The passages 34 leading into the hot leg are 50 to 500% larger than the passages 35 which lead into the cold leg 11. The aspect ratio is preferably around 4: 1, in order to get a distribution of quantities between the two legs 10, 11 in a ratio of 2: 1.

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 einer, 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.Below the intermediate pieces 30, 31 are the intermediate walls 25, 26 with recesses 42, 43 provided that extend to the bottom of the mantle 15 extend. At this edge sit around the circumference of the jacket 15 and along the partition walls 25, 26 horizontally extending sheet metal strips 45, which extend over some rows of tubes of the U-tube bundle 12 and thus a gap acting as a bypass between the U-tube bundle and the jacket 15 or intermediate wall 25, 26. For the same purpose, vertically extending rods 46 can then be attached to the passages 34, 35 Partitions 25,26 be attached.

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 RJng 38 verstellbar. Dadurch ergibt sich ein für die beiden Schenkel 10, 11 getrennt einstellbarer Durchiaßquerschnitt 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 Speisewasseranteil, der 40 bis 70 °/o, insbesondere 60% des gesamten Speisewassers beträgt 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.In the case space 18, in the area of the intermediate pieces 30 and 31, three rings 36,37 and are superimposed as a throttle 38 which are provided with slots 39. The rings 36 and 37 are opposite the fixed RJng 38 adjustable. This results in a passage cross section that can be set separately for the two legs 10, 11 a certain distribution of the flow on the channel 28 on the one hand (arrow 40) and on the other the part of the falling space 18 lying thereunder on the other hand (arrow 41). The one with the arrow 41 indicated feed water proportion, which is 40 to 70%, in particular 60% of the total feed water passes through the space between the recesses 42 and 43 reaching the level Tube sheet 2 and the lower edge of the shell 15 in the tube bundle 12. The space is in his Height also dimensioned differently, so that the feed water supply to the legs 10, 11 of the corresponds to the desired flow through the legs.

Der Querschnitt in F i g. 3 zeigt, daß die schräg verlaufenden 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.The cross-section in FIG. 3 shows that the inclined intermediate pieces 30 and 31 have the cross section of the channel 28 to less than 1/3 of the pipe lane width. That’s why it’s just in the field of Particularly endangered middle of the tube plate 2 an intense flow comes about.

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°.In the exemplary embodiment, the angle of inclination of the intermediate pieces is 45 °. He can change the flow conditions but also accordingly be inclined more or less, for example in the range from 20 to 70 °.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

23-5823-58

Patentansprüche:Patent claims:

L Dampferzeuger, insbesondere für Druckwasseraktoren, mit einem U-RobrbSndel zur Führung des •imärmediums, dessen Schenkel in einem Rohrbo-. ien befestigt sind und der in der Rohrgasse zwischen den Schenkeln des U-Rohrbündels einen durch -Wandflächen begrenzten, bis nahe zum Rohrboden Hjjnrenden Raum aufweist, und mit einem das «o ^-Rohrbündel umgebenden Mantel der mit dem Gehäuse d.es, pamjpferzej|ggr^ e<nen^ Fallraum begrenzt, dadurch -gefes-iyizei(tii#et; daß _t der Raum als einen ulneftn Fallraum bildender ,Kanal (23) im obejrenBereiph die gesamte Breitedes ^: tl-Rohrbündels (12) einnimmt und nach den Seiten hin offen ist und im unteren Bereich sich durch schräg zum Rohrboden verlaufende Zwischenstücke (30, 31) zur Mitte zu verengt, wobei Drosselmittel (36, 37, 38) zur Umlenkung vc.i Speisewasserteilmengen aus dem äußeren Fallraum (18) in die Kanalengstelle (28) vorgesehen sind.L Steam generator, in particular for pressurized water actuators, with a U-RobrbSndel for guiding the • primary medium, the legs of which are in a tubular tube. ien are fastened and which in the pipe lane between the legs of the U-tube bundle has a space delimited by wall surfaces and ending close to the tube bottom, and with a jacket surrounding the "o ^ tube bundle" with the housing d.es, pamjpferzej | ggr ^ e <nen ^ fall space limited by -gefes-iyizei (tii # et; that _t the space as an ulneftn fall space forming, channel (23) in the upper area takes up the entire width of the ^: tl-tube bundle (12) and to the sides is open and in the lower area narrows towards the middle by intermediate pieces (30, 31) running obliquely to the tube sheet, with throttling means (36, 37, 38) for deflecting vc.i feed water portions from the outer fall space (18) into the sewer constriction ( 28) are provided.

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.2. Steam generator according to claim 1, characterized in that the fall space (18) in the area the beginning narrowing of the channel (23) contains a throttle (36,37,38) which consists of two rings (36, 37) are adjustable against each other and against a fixed ring (38).

3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Wandflächen (25, 26) in der Nähe des Rohrbodens (2) Durchlässe (34, 35) aufweisen.3. Steam generator according to claim 1 or 2, characterized in that the wall surfaces (25, 26) have passages (34, 35) in the vicinity of the tube sheet (2).

4. Dampferzeuger nach Anspruch 3. gekennzeichnet durch einen größeren Durchlaßquerschnitt (34) im Bereich des heißen Schenkels (10) des U-Rohrbünclels(l2)als im Bereich des kalten Schenkels (11).4. Steam generator according to claim 3, characterized by a larger passage cross section (34) in the area of the hot leg (10) of the U-tube bundle (l2) than in the area of the cold leg (11).

5. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet daß an den Zwischenwänden (25, 26) Bleche (45) und/oder Stäbe (46) befestigt sind, welche in den Randzonen des ^₀ Speisewasser-Einströmbereiches der U-Rohrschenkel angeordnet, den Eintritt der Strömung zu den freien Randzonen der U-Rohrschenkel sperren.5. Steam generator according to one of claims I to 4, characterized in that sheets (45) and / or rods (46) are attached to the intermediate walls (25, 26), which in the edge zones of the ^ ₀ feed water inflow area of the U-tube legs arranged to block the entry of the flow to the free edge zones of the U-tube legs.