DE2359485A1

DE2359485A1 - Einrichtung zum abscheiden von wassertropfen aus nassdampf

Info

Publication number: DE2359485A1
Application number: DE2359485A
Authority: DE
Inventors: Martin Kienboeck
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox AG
Priority date: 1973-11-29
Filing date: 1973-11-29
Publication date: 1975-06-05
Also published as: FR2252866A1; FR2252866B3; JPS58108123U; JPS50113875A; SE7411329L; ATA681174A; GB1488028A; JPS60102Y2

Description

28. November 1973 Tpat/1698/Mü/Chl

Einrichtung zum Abscheiden von Wassertropfen aus Naßdampf

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abscheiden von Viassertropfen aus laßdampf, die in Strömungsrichtung des Naßdampfes vor einem überhitzer und/oder einer Niederdruckturbine vorgesehen ist.

Die Abscheidung der Wassertropfen soll den Überhitzer dadurch entlasten, daß er nur die Überhitzungswärme für den Dampf und nicht auch noch zusätzlich die Verdampfungswärme für das Verdampfen der im Naßdampf vorhandenen Wassertropfen aufbringen muß. Bekannte Überhitzer bestehen aus einem zylindrischen Behälter, in dem zu diesem Zweck horizontal angeordnete Abscheideelemente vorgesehen sind. Im Dampfstrom ist hinter diesen Abscheideelementen ein Rohrbündel als Überhitzerheizfläche untergebracht. Die Abscheideelemente sind plattenförmig ausgebildet und enthalten ein filterartiges Haufwerk aus metallischen Fäden. Ein anderer bekannter Überhitzer weist in seinem unteren Teil einen Lamellenabscheider auf. Dieser Abscheider ist aus'Profilplatten gebildet, die mit Fangrinnen oder Fangtaschen versehen sind. Außer in den beiden genannten Abscheidertypen kann die Abscheidung von Wassertropfen grundsätzlich auch in einem Zyklon vorgenommen werden.

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Weiterhin ist es bekannt, Wassertropfen vor ihrer Abscheidung aus Dampf oder Gas zu. agglomerieren. Eine solche Vergrößerung der Tropfen wird dann empfohlen, wenn die Flüssigkeit im Gas in Form feinster Tröpfchen vorliegt. Als Agglomerat oren können z. B. Schichten aus Kugeln oder Drahtgestricke verwendet werden. Das Agglomerieren von flüssigen oder festen Schwebeteilchen in Gasen kann auch in einer Kleinstwirbelkammer vorgenommen werden, die aus einem an den Stirnseiten verschlossenen Zylindermantel besteht, an dessen Enden tangential angeordnete Kanäle zum Ein- und Austritt des Gases vorgesehen sind. Die zu größeren Tropfen zusammengeflossenen Teilchen werden anschließend in einen beliebigen Abscheider abgeschieden.

Ein Abscheider arbeitet nur dann wirkungsvoll, d. h. mit einem hohen Abscheidegrad, wenn er auf die richtige, tatsächlich vorliegende Tropfengröße ausgelegt ist. Das bedeutet aber, daß die Tropfengröße bzw. die Tropfenverteilung in dem mit Flüssigkeit beladenen Gas bekannt sein muß. Nun ist aber die Tropfenverteilung nicht immer vorher hinreichend genau bekannt. Außerdem kann sich die Tropfenverteilung auch durch unterschiedliche Betriebsbedingungen ändern, denen der Gasstrom unterliegt. Nimmt man aus Sicherheitsgründen für die Tropfengröße einen zu geringen Wert an, so werden zwar alle Tropfen abgeschieden, jedoch erfordert ein solcher Abscheider einen durch den Druckverlust Δ Ρ ausgedrückten, zu hohen Energiever-

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lust. Der Abscheider arbeitet dann unwirtschaftlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion der bekannten Abscheideeinrichtungen zu vereinfachen und so zu verbessern, daß· bei geringem Energieaufwand hohe Abseheidegrade sicher einzustellen sind.

Das geschieht ausgehend von einer eingangs genannten Einrichtung gemäß der Erfindung dadurch, daß dem eigentlichen Abscheider in an sich bekannter Weise ein Agglomerator vorgeschaltet ist, der derart ausgebildet ist, daß hinter ihm ein definiertes Tropfenspektrum entsteht, bei dem die Hauptmasse der Tropfen bei einem um das 10-bis 2Ofache vergrößerten Wert der Ausgangstropfengröße liegt, und daß der Abscheider auf dieses Tropfenspektrum ausgelegt ist. .

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht die sichere Einstellung hoher Abscheidegrade bei geringem Energieaufwand. Das definierte Tropfenspektrum am Ende des Agglomerat ors schafft auch ohne die genaue Kenntnis der wirklichen Tropfengröße eine exakte Berechnungsgrundlage. Aufgrund dieser Berechnungsgrundlage kann der Abscheider optimal ausgelegt werden. Er liefert somit hohe Abscheidegrade selbst dann, wenn die Tropfenverteilung sich unter unterschiedlichen Betriebszuständen ändern sollte. Der Agglomerator verschiebt außerdem das Tropfenspektrum zu

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hohen Werten, so daß die Abscheidung unter vergleichsweise geringem Energieaufwand erfolgen kann. Ausgehend von einer Ausgangstropfengröße von 3/tm kann der Abscheider auf den fünften bis zehnten Teil des Druckverlustes gegenüber einer Anordnung ohne Agglomerator bei gleicher Ausgangstropfengröße ausgelegt werden. Da auch der Agglomerator nur einen Druckverlust bedingt, der in der gleichen Größenordnung liegt wie der des Abscheiders, so ergibt sich hieraus ein bedeutend geringerer Energieverlust bei gleichzeitig sicherer Beherrschung der Abscheidung"gegenüber den bekannten Vorrichtungen.

Als vorteilhaft hat sich ein Agglomerator erwiesen, der aus parallel angeordneten Blechen besteht, die eine einem geknickten Teilstück folgende Nachlaufstrecke aufweisen, deren Länge mindestens dem 5fachen Wert des Abstandes der Bleche voneinander entspricht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können der Agglomerator und der als Axialzyklon auszubildende Abscheider direkt am Austritt einer Turbine in der Abdampfleitung angeordnet sein. In diesem Falle erhält man eine raumsparende Abscheideeinrichtung.

Weiterhin können die Bleche des Agglomerators nach der Art der Strömungsführungsbleche ausgebildet und in einem Krümmer angeordnet sein. Hierbei kann bei optimal eingebautem Agglo-

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merator der Druckverlust in der leitung geringer sein als ohne Einbau des Agglomerators.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der. Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 den G-rundaufbau einer Kraftwerksanlage,

Figur 2 eine Einrichtung zum Abscheiden von lassertropfen . gemäß der Erfindung,

Figur 3 eine andere Ausführungsform des Agglomerators und Figur 4 den Schnitt IV-IV nach Figur 3.

Die im folgenden näher beschriebene Einrichtung 1 zum Abscheiden von Wassertropfen aus Wasserdampf ist in dem Dampfpfad hinter der Hochdruckturbine 2 angeordnet. An die Abscheideeinrichtung 1 schließt sich ein Überhitzer 3 und danach die Niederdruckturbine 4 an. Unter Umständen kann auf den Überhitzer 3 verzichtet werden, so daß der Dampf nach dem Verlassen der Abscheideeinrichtung 1 direkt in die Niederdruckturbine 4 gelangt.

Die Abscheideeinrichtung 1 ist nach Figur 2 in einer senkrecht verlegten Dampfleitung 5 untergebracht. Die Dampfleitung kann aber ebensogut auch waagerecht angeordnet sein. In Strömungsrichtung des Dampfes ist.in dieser Dampfleitung

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zunächst ein Agglomerator 6 vorgesehen, an den sich ein Abscheider 7, im vorliegenden Falle ein Axialzyklon, anschließt,

Der Abscheider 7 besteht aus einem zentrisch angeordneten, geschlossenen Nabenkörper 8, der von einem Schaufelkranz 9 umgeben ist. Die nicht im einzelnen dargestellten Schaufeln sind radial nach außen gerichtet und gegen die Strömungsrichtung des Dampfes gebogen. Dem zwischen den Schaufeln hindurchströmenden Dampf wird ein Drall aufgezwungen. Die Wassertropfen werden nach außen gedrückt. Der Strömungsweg des Dampfes ist in Figur 2 angedeutet. An den Schaufelkraiζ schließt sich die Nachlaufstrecke 10 an, sie ist mit Sammelkammern 11 mit Schlitzabsaugung für die Abführung des ausgeschleuderten Wassers versehen. Der vom Wasser befreite Dampf wird über die Leitung 5 dem Überhitzer 3 zugeführt.

Am Ende der Nachlaufs trecke 10 ist ein weiterer Schaufelkranz 12 angebracht. Er hat die Aufgabe, den Drall, der dem Dampf strom durch den Schaufelkranz 9 aufgezwungen ist, rückgängig zu machen.

Der dargestellte Agglomerator 6 besteht aus einer Eeihe parallel angeordneter Bleche 13, die einen ebenen Einströmteil, einen geknickten Mittelteil und einen etwas längeren, ebenfalls ebenen Ausströmteil aufweisen. Im Mittelteil ist das Blech 13 zweimal geknickt, so daß Einströmteil und Ausströmteil in einer Ebene liegen. Der Ausströmteil hat die

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Länge, die mindestens dem 5fachen Wert der Kanalbreite zwischen zwei benachbarten Blechen 13 entspricht. Die Abströmkante der Bleche 13 ist abgerundet, um ein Abreißen des Flüssigkeitsfilmes, der auf der Außenseite der Bleche 13 sich ausbildet, zu erleichtern.

Bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Fall ist der Ägglomerator β in einem Rohrkrümmer 14 untergebracht. Hierbei sind die Bleche 13 nach der Art der Strömungsführungsbleche ausgebildet. Hinsichtlich der grundsätzlichen Gestaltung des Einströmteiles, des geknickten Mittelteiles und des Abströmteiles der Bleche ist dieser Ägglomerator dem in Figur 2 dargestellten ähnlich. Mit der hier gezeigten Anordnung wird nicht nur Platz gespart, sondern es kann auch der Druckverlust in der leitung verringert werden.

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen besteht der Ägglomerator aus Profilplatten in Form von gewinkelten Blechen. Wenn die gezeigte Form auch die günstigsten Ergebnisse liefert, so ist die Erfindung doch nicht allein auf diese Ausführungsformen beschränkt. Es kann auch eine andere Form der Profilplatten oder auch ein anderer Ägglomerator verwendet werden. Das gleiche gilt für den Abscheider. Entscheidend ist, daß der Druckverlust im Abscheider bei gleicher Ausgangstropfengröße kleiner ist als bei einer Anordnung ohne Ägglomerator. Bei dem Ägglomerator sind die

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Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes sowie der Abstand und die Form der Profilplatten so aufeinander abzustellen, daß die Tropfen von einer Ausgangstropfengröße von 3/6m derart vergrößert werden, daß ein definiertes Tropfenspektrum entsteht, dessen Hauptmasse bei einer Tropfengröße zwischen 30 und 60/ttm liegt. Auf dieses Tropfenspektrum wird der Abscheider ausgelegt.

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PATENTANSPRÜCHE

Iy Einrichtung zum Abscheiden von Wassertropfen aus Naßdampf, die in Strömungsrichtung des Naßdampfes vor einem Überhitzer und/oder einer Niederdruckturbine vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß dem eigentlichen Abscheider (7) in an sich bekannter Weise ein Agglomerator (6) vorgeschaltet ist, der derart ausgebildet ist, daß hinter ihm ein definiertes Tropfenspektrum entsteht, bei dem die Hauptmasse der Tropfen bei einem um das 10- bis 2Ofache vergrößerten Wert der Ausgangstropfengröße liegt, und daß der Abscheider (7) auf dieses Tropfenspektrum ausgelegt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

ζ e i c h η et , daß der Agglomerator (6) aus parallel angeordneten Blechen (13) besteht, die eine einem geknickten Teilstück folgende Nachlaufstrecke aufweisen, deren Länge mindestens dem 5fachen Wert des Abstandes der Bleche voneinander entspricht.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Hinterkante der Bleche

(13) abgerundet ist»
4. Einrichtung nach den Ansprächen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Abscheider (7) als

S Axialzyklon ausgebildet ist.

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5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet , daß der Agglomerated (6) und der Abscheider (7) direkt am Austritt einer Turbine (2) in der Abdampfleitung (5) angeordnet sind.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Bleche (13) des Agglomerators (6) nach der Art der Strömungsführungsbleche in einem Krümmer (14) angeordnet sind.

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