DE2459472B1

DE2459472B1 - Gasbeheizter dampferzeuger, insbesondere fuer kernreaktoranlagen

Info

Publication number: DE2459472B1
Application number: DE19742459472
Authority: DE
Inventors: Max Weber
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1974-12-06
Filing date: 1974-12-16
Publication date: 1976-08-12
Also published as: JPS5177701A; DE2459472C2; NL7500374A; GB1534863A; FR2293663A1; US4047506A; CH586372A5; FR2293663B1

Description

Die Erfindung betrifft einen gasbeheizten Dampferzeuger, insbesondere für Kernreaktoranlagen, der Verdampfer, Überhitzer und Zwischenüberhitzer aufweist und in einem zylindrischen Raum untergebracht ist, der eine mantelseitige Öffnung für die Zufuhr eines Heizgases aufweist und an dessen einem stirnseitigen Ende Zuführleitungen für das zu verdampfende Medium und Abführleitungen für den Frischdampf sowie Zuführleitungen für den zwischenzuüberhitzenden Dampf und Abführleitungen für den zwischenüberhitzten Dampf angeordnet sind.

Ein Dampferzeuger dieser Art ist aus der DT-OS 2249811 bekannt. Bei diesem Dampferzeuger bestehen sämtliche Heizflächen aus nach Schraubenlinien gewundenen Rohren und die einzelnen Heizflächen sind im Heizgasstrom hintereinander im zylindrischen Raum angeordnet. Der bekannte Dampferzeuger hat den Nachteil, daß seine Rohrführung, insbesondere die zum Zwischenüberhitzer führende, recht kompliziert ist. Außerdem ist der Dampferzeuger schwierig zu transportieren, weil er nicht ohne weiteres in transportfähige Einheiten unterteilt werden kann, und zwar besonders im Hinblick auf die Zu- und Abfuhrrohre für das Hochdruckarbeitsmittel, die den Zwischenüberhitzer umgeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger der eingangs genannten Art zu schaffen, der einfacher in seinem Aufbau ist und zugleich zum Transport in mindestens zwei Teile zerlegt wer-

den kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zwischenüberhitzer als U-Rohrbündel ausgebildet ist, dessen Rohrschenkel im Bereich des stirnseitigen Endes des Raumes in Rohrboden enden, und daß das U-Rohrbündel von einem Kasten umgeben ist, der zwei einander gegenüberliegende Heizgaseintrittsöffnungen sowie Führungsmittel aufweist, die das Heizgas von den beiden Eintrittsöffnungen aus in zwei aufeinander zugerichteten Strömen durch je einen der beiden Schenkel des U-Rohrbündels leiten und danach das am U-Rohrbündel abgekühlte Heizgas den übrigen Heizflächen des Dampferzeugers zuführen.

Durch die Gestaltung des Zwischenüberhitzers als U-Rohrbündel ergibt sich eine einfache Rohrführung sowohl für den Zwischenüberhitzer selbst als auch für die Zu- und Ableitungen zu den Hochdruckheizflächen. Weiter ist der Dampferzeuger in mindestens zwei transportfähige Einheiten teilbar, nämlich das U-Rohrbündel mit den Rohrboden und dem Blechkasten einerseits und die Hochdruckheizflächen anderseits. Dank der einfacheren Rohrführung beim erfindungsgemäßen Dampferzeuger ist der Werkstoffaufwand erheblich kleiner.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt gemäß der Linie I-I in Fig. 2 durch eine erfindungsgemäßen Dampferzeuger,

Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend der Linie U-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch den unteren Teil des Dampferzeugers entsprechend der Linie IH-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Teil eines Rohrbodens mit einem Netz von Bohrungen,

Fig. 5 in größerem Maßstab als in Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform des Zwischenüberhitzers des Dampferzeugers und

Fig. 6 in größerem Maßstab als in Fig. 1 eine abgewandelte Ausführungsform des Zwischenüberhitzers.

Der Dampferzeuger ist gemäß Fig. 1 in einem abschirmenden Betonmantel 2 untergebracht, der einen kreiszylindrischen Raum begrenzt und eine seitliche Zuführöffnung 3 (Fig. 3) für ein von einem Reaktor kommendes Heizgas, z. B. Helium oder Kohlendioxyd, aufweist. Die Abführöffnung für das abgekühlte Heizgas befindet sich am oberen Ende des Betonmantels 2 und ist in der Zeichnung nicht näher dargestellt. Der Betonmantel 2 ist mit einem Stahlfutter 4 ausgekleidet. Am unteren Ende des Stahlfutters 4 weist der Betonmantel 2 einen Zwischenboden 2' aus Beton auf, der mit vier Durchtrittsöffnungen für arbeitsmittelführende Rohre versehen ist. Die Durchtrittsöffnungen sind ebenfalls mit je einem rohrartigen, an das Futter 4 anschließenden Stahlfutter 6, 7 (Fig. 3), 8, 9 ausgekleidet. An diese rohrartigen Stahlfutter schließen Rohrstutzen 6a, la (Fig. 3), 8a, 9a an, die mit nicht gezeichneten arbeitsmittelführenden Leitungen verbunden sind. Das obere Ende jedes Rohrstutzens 6a bis 9α ist mit einem Rohrboden 6b, Ib (Fig. 3), Sb bzw. 9b verschweißt. Die Oberseite des Betonbodens 2' ist mit einem Stahlfutter 5 versehen, das mit den rohrartigen Futtern 6 bis 9 gasdicht verbunden ist.

Aus dem Rohrboden 6b (Fig. 3) entspringt ein Bündel von Rohren 11, die dem Dampferzeuger Speisewasser zuführen und zum unteren Ende eines aus schraubenlinienförmig gewundenen Rohren 12 bestehenden Wärmeübertragers 13 führen, der sich im oberen Teil des vom Betonmantel 2 begrenzten Raumes befindet. Die Führung der Rohre 11 wird weiter unten näher erläutert. Die Rohre 12 des Wärmeübertragers 13 verlaufen mit unter sich gleicher Steigung in sechs Kreiszylinderflächen 14a bis 14/. Der unterste Teil des Wärmeübertragers 13 bildet einen Speisewasservorwärmer 15, wogegen der oberste Teil ein Vorüberhitzer 17 ist. Der dazwischen liegende Teil 16 des Wärmeübertragers 13 bildet einen Verdampfer und nimmt den größten Raum des Wärmeübertragers 13 ein. Am oberen Ende des Wärmeübertragers 13 führen die Rohre 12 zu einem zentralen Schacht 20, der von einem Blechzylinder 32 begrenzt ist. Die Rohre 12 erstrecken sich durch den Schacht 20 abwärts und bilden dabei einen Endüberhitzer 21. Vom Endüberhitzer 21 aus sind die Rohre in weiter unten näher erläuterter Weise zum Rohrboden Ib geführt, in dem sie in bekannter Weise dicht befestigt sind. Im Rohrboden 8 b sind die Eintrittsenden eines U-Rohrbündels 25 eingeschweißt, das einen Zwischenüberhitzer bildet. Die Austrittsenden dieser U-Rohre sind im Rohrboden 9 b eingeschweißt. Die vom Rohrboden 8b aufsteigenden Schenkel der U-Rohre sind mit 27, die zum Rohrboden 9 b absteigenden Schenkel mit 28 und die diese Schenkel 27 und 28 verbindenden, waagerechten Rohrabschnitte mit 29 bezeichnet.

Der Wärmeübertrager 13 wird von einer aus vier radialen Lochplatten 30 gebildeten Stützkonstruktion getragen. Durch die Löcher der Platten 30 erstrecken sich die schraubenlinienförmig gewundenen Rohre

12. Die Lochplatten 30 sind zwischen dem den Schacht 20 begrenzenden Blechzylinder 32 und einem den Wärmeübertrager 13 umgebenden koaxialen Blechzylinder 31 geführt. Die Lochplatten stützen sich auf vertikalen Blattfedern 33 ab, die an radial nach innen ragenden Armen 34 angebracht sind. Die Arme 34 gehen von einem Ring 35 aus, der T-Querschnitt aufweist, dessen Steg in einer horizontalen Ebene verläuft. Der Ring 35 stützt sich auf einem vom Futter 4 nach innen ragenden Zwischenflansch 36 ab und bildet mit diesem zusammen eine gasdichte Verbindung. Am unteren Rand des Ringes 35 ist ein Boden 38 in Form einer Ringscheibe befestigt, an deren innerem Umfang der Blechzylinder 32 angeschlossen ist. Der Blechzylinder 31 stützt sich über schmale Stege auf dem Ring 35 ab, wobei zwischen den Stegen Durchtrittsöffnungen 39 für das abgekühlte Heizgas entstehen. Am oberen Ende des Blechzylinders 31 schließen sich hintereinander zwei konische Abschnitte an, von denen der obere mit einer horizontalen Decke 40 verschweißt ist. Die sich durch den Schacht 20 erstrekkenden Rohrabschnitte des Endüberhitzers 21 sind durch nicht gezeichnete, rostartig angeordnete und am Blechzylinder 32 befestigte Tragstäbe gehalten und voneinander distanziert.

Vom Ring 35 aus erstreckt sich nach unten, mit dem Blechzylinder 31 fluchtend, ein Blechzylinder 44, der mit dem Ring 35 gasdicht verbunden ist und an seinem unteren Ende in eine Ringscheibe 45 übergeht. Am Boden 38 ist eine zylindrische Wand 46 angeschweißt, die an ihrem unteren Ende mit dem äußeren Umfang einer Ringscheibe 47 dicht verbunden ist. Der innere Umfang der Ringscheibe 47 und der innere Umfang der darunter befindlichen Ringscheibe 45

sind über einen Rohrstutzen 48 miteinander gasdicht verbunden.

In dem kreiszylindrischen Raum 49, der oben durch die Ebene des ringscheibenförmigen Bodens 38, unten durch die Ebene der Ringscheibe 47 und außen durch die zylindrische Wand 46 begrenzt ist, sind die unteren Enden der den Endüberhitzer 21 bildenden Rohre horizontal nach außen gebogen und gehen dann in vertikale, im Rohrboden Ib endende Rohr 22 über (Fig. 3). Die im Raum 49 waagerecht verlaufenden Rohrabschnitte bilden somit Dehnschenkel. Die vertikalen Rohre 22 bilden ein Bündel und sind von einem Schutzrohr SO umgeben, das kurz oberhalb des Zwischenbodens 2' endet und ein Umströmen der Rohre 22 durch das Heizgas verhindert (Fig. 3). Mit seinem oberen Abschnitt durchdringt das Schutzrohr 50 einen Ringraum 52 und schließt an die Ringscheibe 47 an. Der Ringraum 52 ist oben durch die Ringscheibe 47, unten durch die Ringscheibe 45, außen durch den Blechzylinder 44 und innen durch den Rohrstutzen 48 begrenzt. In diesem Ringraum 52 werden die in einem Schutzrohr 55 (Fig. 3) geführten, das Speisewasser führenden Rohre 11 horizontal gebogen und gleichmäßig auf den Umfang des Ringraumes 52 verteilt. Auch hierbei bilden die horizontalen Abschnitte Dehnschenkel. Am äußeren Umfang des Ringraumes 52 sind die Rohre 11 vertikal nach oben gebogen und erstrecken sich durch einen Ringspalt, der zwischen dem Blechzylinder 44 und der zylindrischen Wand 46 gebildet ist, sowie durch im Ring 35 befindliche axiale Durchbrüche. Dicht unterhalb des Wärmeübertragers 13 werden die Rohre 11 waagerecht nach innen gebogen und dann auf die sechs Rohrzylinder 14a bis 14/verteilt (Fig. 1). Innerhalb der Schutzrohre 50 und 55 sind die Rohre 22 bzw. 11 durch horizontale Rohrplatten 57 (Fig. 3) gegenseitig gehalten. Diese Rohrplatten 57 drosseln zugleich die Gasströme, die an den Rohren entlangströmen, auf einen solchen Betrag, der vernachlässigbar ist.

Das U-Rohrbündel 25 ist von einem Blechkasten 60 umgeben, durch dessen Gestaltung das vom Reaktor kommende Heizgas in zwei Parallelströme aufgeteilt wird, von denen jeder einen Schenkel des U-Rohrbündels quer durchströmt. Der Blechkasten

60 besteht im wesentlichen aus einem horizontalen Bodenblech 61, zwei vertikalen, gewellten Wandblechen 62,63 (Fig. 3) und einem horizontalen Deckenblech 64. Die beiden vertikalen Wandbleche 62 und 63 bilden je einenTeil einer Zylinderfläche. Die vertikale Erzeugende dieser Zylinderfläche folgt einer Kurve, die in einer horizontalen Ebene zunächst konvex, dann konkav und anschließend wieder konvex verläuft (Fig. 2). Die beiden derart gewellten Wände

62 und 63 sind unten und oben mit dem Bodenblech

61 bzw. dem Deckenblech 64 verschweißt. An die konvex verlaufenden Enden der beiden Wände 62 und

63 schließen sich ebene, in das Innere des Kastens sich erstreckende Wände 62a und 626 bzw. 63a und 63 b an, die vom Bodenblech 61 bis kurz unterhalb der waagerechten Rohrabschnitte 29 reichen. Die oberen Enden der Wände 62 a und 63 a sind durch ein Lochblech 65 miteinander verbunden, das sich parallel zum Bodenblech 61 erstreckt. In gleicher Weise sind die Wände 62 & und 63 b durch ein Lochblech 66 miteinander verbunden. Durch die Lochbleche 65 und 66 erstrecken sich die aufsteigenden Schenkel 27 bzw. die absteigenden Schenkel 28 der U-Rohre. Von dem Bodenblech 61, dem Lochblech 65 bzw. 66 und den ebenen Wänden 62a und 63a bzw. 62 b und 63 b werden zwei rechteckige, hochkant angeordnete Eintrittsöffnungen für das vom Reaktor kommende Heizgas begrenzt, die quer zur seitlichen Zuführöffnung 3 im Betonmantel 2 liegen. Die beiden rechteckigen Heizgaseintritte sind durch horizontale Lochplatten 76 in vertikaler Richtung mehrfach unterteilt, wobei sich durch die Löcher dieser Platten

ίο die Schenkel der U-Rohre erstrecken. Innerhalb des Blechkastens 60 ist eine Trennwand 79 vorgesehen, die sich vom Bodenblech 61 bis nahe unter die waagerechten Rohrabschnitte 29 erstreckt und ungefähr in der Mitte zwischen den beiden Heizgaseintrittsöffnungen des Blechkastens 60 angeordnet ist. Im oberen Teil des Blechkastens ist ein U-Profil 73 aus Blech (Fig. 3) vorgesehen, dessen beide Schenkel 74 sich in vertikaler Richtung über den Bereich der waagerechten Rohrabschnitte 29 erstrecken und an die ebenen Wände 62 a und 62 & bzw. 63 a und 63 & fluchtend anschließen. Oberhalb der waagerechten Rohrabschnitte 29 erstreckt sich das Stegblech 75 des U-Profils 73 über die ganze Breite des U-Rohrbündels 25. Die beiden Stirnenden des U-Profils 73 sind durch eine Blechwand 70 bzw. 71 verschlossen, die bis zum Deckenblech 64 reicht und mit diesem sowie seitlich mit den gewellten Wänden 62 und 63 verschweißt ist. Im Zentrum des Deckenbleches 64 ist eine Öffnung vorgesehen, die von einem Rohrstutzen 80 begrenzt wird, der über Kolbenringe 81 im Rohrstutzen 48 geführt ist.

Das dem Dampferzeuger zugeführte Speisewasser wird im Rohrstutzen 6a auf die Rohre 11 verteilt und gelangt dann in die Rohre 12 des Wärmeübertragers

13. Im Vorwärmer 15 wird das Speisewasser vorgewärmt und anschließend im Verdampfer 16 verdampft. Der so entstandene Dampf wird im Vorüberhitzer 17 leicht überhitzt und strömt dann zur weiteren Überhitzung durch die Rohre des Endüberhitzers 21 im Schacht 20. Der überhitzte Dampf gelangt über die Rohre 22 und den Rohrstutzen 7a zu einer nicht dargestellten Hochdruckturbine.

Der in der Hochdruckturbine teilentspannte Dampf strömt dann zur Zwischenüberhitzung in den Dampf erzeuger zurück, und zwar wird er über den Rohrstutzen 8 a auf die aufsteigenden Rohrschenkel 27 des U-Rohrbündels 25 verteilt. Nach Wärmeaufnahme in diesen Schenkeln strömt der teilentspannte Dampf über die waagerechten Rohrabschnitte 29 zu den absteigenden Rohrschenkeln 28, in denen eine weitere Wärmeaufnahme stattfindet. Vom Rohrstutzen 9 a gelangt dann der zwischenüberhitzte Dampf zu einer nicht dargestellten Mitteldruckturbine.

Das vom Reaktor kommende Heizgas tritt durch die seitliche Zufuhröffnung 3 in den unteren Teil des Dampferzeugers ein. Durch den Blechkasten 60 wird der Heizgasstrom in zwei Ströme aufgeteilt, die, gegeneinander gerichtet, zunächst die aufsteigenden Schenkel 27 bzw. die absteigenden Schenkel 28 des U-Rohrbündels 25 umströmen. Im Innern des Blechkastens 60 werden die beiden Heizgasströme durch die Trennwand 79 nach oben und durch das U-Profil nach außen umgelenkt und strömen dann im wesentlichen durch die vier von den konvexen Partien der Wände 62 und 63 einerseits und den ebenen Wänden 62 a, 62 b, 63 a bzw. 63 b und 74 gebildeten Räume an den waagrechten Rohrabschnitten 29 vorbei in den Raum 67 oberhalb des U-Profils 73. Aus diesem

Raum 67 strömt dann das Heizgas über den Rohrstutzen 80 in den vertikalen Schacht 20, in dem eine weitere Wärmeabgabe an die Rohre des Endüberhitzers 21 stattfindet. An der Decke 40 wird das Heizgas umgelenkt. Es strömt dann abwärts durch den Ringraum zwischen den Blechzylindern 31 und 32, in dem die restliche Wärme des Heizgases an das in den Rohren 12 strömende Arbeitsmittel abgegeben wird. Das abgekühlte Heizgas tritt schließlich über die Öffnungen 39 in den Ringraum zwischen dem Blechzylinder 31 und dem Stahlfutter 4, wo es aufsteigt und den Bereich des Dampferzeugers verläßt. Es kann unmittelbar oberhalb des Dampferzeugers ein Gebläse angeordnet sein, das das Heizgas zum Kernreaktor zurückfördert.

Gegenüber dem Stand der Technik zeichnet sich der beschriebene Dampferzeuger durch eine einfachere Rohrführung aus. Das U-Rohrbündel 25 weist in dem Bereich zwischen dem Bodenblech 61 und den Lochblechen 65 und 66 im Querschnitt eine Rohranordnung auf, die durch ein Quadrat umschrieben werden kann. Da die Rohrschenkel 27 und 28 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 gerade verlaufen, findet sich dieselbe Rohranordnung auch in den Rohrboden 86 und 9b.

Hierdurch wird die Fläche des Rohrbodens nicht besonders günstig ausgenützt. In Fig. 4 ist eine Anordnung gezeigt, durch die eine bessere Ausnützung der Fläche erreicht wird. Fig. 4 zeigt einen Quadrant eines der beiden Rohrboden 8 b und 9 b, in dem in einem Koordinatensystem X₁ bis x_s I y₁ bis y_s die die Rohre aufnehmenden Bohrungen durch Kreise dargestellt sind. Das Netz dieser Bohrungen wird durch ein Achteck umschrieben. Der dem Netz der Bohrungen umschriebene Kreis hat den Radius r und sein Mittelpunkt fällt auf das Zentrum Z des Rohrbodens.

Oberhalb des Rohrbodens, d. h. auf der Höhe des Bodenbleches 61, sind die Rohre 27 bzw. 28 in einem quadratischen Feld angeordnet, das in Fig. 4 einem Gebiet entspricht, das sich von x₂ bis x_s und y₁ bis J₇ erstreckt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, liegen sechs Rohre, die mit 41 bezeichnet sind, außerhalb des von dem Achteck umschriebenen Netzes. Beim Verbinden der Rohrenden mit dem Rohrboden werden die sechs Rohre 41 elastisch oder plastisch gebogen und deren Enden in die den Spitzen der einfachgestrichenen Pfeile 42 benachbarten Bohrungen eingeführt. Hierdurch werden sekundäre, tertiäre, quartäre und quintäre Verschiebungen von Rohrenden erforderlich, die durch zweifach-, dreifach-, vierfach- bzw. fünffachgestrichene Pfeile dargestellt sind. Durch diese Verschiebungen, die nur eine Verformung des Rohrabschnitts zwischen dem Rohrboden und dem Blechboden 61 zur Folge haben, gelingt es, die Rohrboden vom Radius R auf den Radius r zu verkleinern.

Beim U-Rohrbündel 25 werden die im Heizgasstrom hintereinanderliegenden Rohrreihen in jeweils einem der Rohrschenkel 27 und 28 infolge der Abkühlung des Heizgases ungleich stark beheizt. An der im Gasstrom hintersten Rohrreihe ist die den Wärmeübergang bewirkende Temperaturdifferenz zwischen Heizgas und teilentspanntem Dampf kleiner als in der zuerst angeströmten Rohrreihe. Um dieser ungleich starken Beheizung abzuhelfen, kann erfindungsgemäß eine Angleichung der Beheizung durch Beeinflussung des Wärmeübergangs erreicht werden. Dies geschieht dadurch, daß die Abstände zwischen den Rohren in Strömungsrichtung des Heizgases stetig verkleinert werden, wie dies im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 gezeigt ist. Bei diesem Beispiel sind die Rohrschenkel 27 und 28 auf einem hexagonalen Muster angeordnet. Die Rohrteilung t_x der Rohrschenkel 27 am Eintritt des Gases nimmt kontinuierlich auf einen Wert t₂ am Austritt des Gases ab. Bei den Rohrschenkeln 28 ist eine entsprechende Verminderung der Rohrteilung von t₃ auf f₄ vorgesehen. Überdies ist die Teilung t₃ kleiner als t_x und i₄ kleiner als t₂. Hierdurch wird erreicht, daß beispielsweise in beiden Schenkeln eines

ίο am Gasaustritt angeordneten U-Rohres 90 zusammen dieselbe Wärmemenge aufgenommen wird wie in den beiden Schenkeln eines am Gaseintritt angeordneten U-Rohres 91, weil die kleinere Temperaturdifferenz Heizgas/Dampf am U-Rohr 90 durch eine größere Wärmeübergangszahl ausgeglichen wird. Durch die im Mittel kleinere Teilung der Rohrschenkel 28 im Vergleich zu derjenigen der Rohrschenkel 27 wird der Heizgasstrom an diesen Schenkeln 27 um denselben Temperaturbetrag abgekühlt wie der Heizgasstrom an den Schenkeln 28, weil die dem letztgenannten Heizgasstrom entnommene Wärmemenge sich auf eine kleinere Gasmenge bezieht. Da die die Rohrschenkel 27 umströmende Gasmenge größer ist als die die Rohrschenkel 28 umströmende Gasmenge, wird man zweckmäßig die Trennwand 79 etwas aus der Mitte zu den Schenkeln 28 hin versetzt anordnen.

An Stelle einer stetigen Verkleinerung der Abstände zwischen den Rohrschenkeln ist es auch möglich, diese Abstände stufenweise zu verringern.

Zum Transport wird der Dampferzeuger in mindestens zwei Teile zerlegt, nämlich einen ersten Teil, der aus dem Kasten 60 und dem U-Rohrbündel 25 mit den Rohrboden 8i> und 9 b einschließlich den Rohrstutzen 8a und 9a besteht, und einen zweiten Teil, der aus dem Wärmeübertrager 13 mit den Blechzylindern 31, 32, 44 und 46 sowie den Ringscheiben 45, 47,38 und dem Rohrstutzen 48 besteht. Auf der Baustelle wird der erstgenannte Teil in den mit dem Futter 4 ausgekleideten Raum des Betonmantels 2 eingebaut, wobei der Blechkasten 60 auf dem Boden 2', auf den Rohren des Zwischenüberhitzers 25 oder an dem Betonmantel 2 abgestützt wird. Danach wird der gesamte zweite Teil des Dampferzeugers rittlings über den Kasten 60 gesetzt, wobei zunächst der Rohrboden 6 b in das Stahlfutter 6 und der Rohrboden Ib in das Stahlfutter 7 eingeführt werden und sodann der Rohrstutzen 48 über den Rohrstutzen 80 des Blechkastens geschoben wird, bis der Ring 35 auf dem Zwischenflansch 36 aufsitzt.

Wenn der gesamte zweite Teil mit den Rohrbündeln 11 und 22 zum Transportieren zu lang werden sollte, so besteht die Möglichkeit, die Rohre dieser beiden Bündel kurz unterhalb der Ringscheibe 45 abzutrennen und einzeln auf der Baustelle mit den Wärmeübertragungsrohren 12 zu verbinden.

Während beim Blechkasten 60 nach Fig. 1 bis 3 das Heizgas im U-Profil 73 stagniert, ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 im Stegblech 75 des U-Profils 73 eine rechteckige Öffnung 76 vorgesehen, die sich im wesentlichen über die Breite des U-Rohrbündels 25 erstreckt. Diese Öffnung 76 hat zur Folge, daß ein Teil des Heizgases durch den Bereich der waagerechten Rohrabschnitte 29 des U-Rohrbündels 25 strömt. Da die Öffnung 76 kleiner ist als die lichte Weite zwischen den Schenkeln des U-Rohrbündels 25, verläuft die Strömung des Heizgases stark konvergierend in Richtung auf die Öffnung 76, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und damit der

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Wärmeübergang vom Gas an die Rohrabschnitte 29 nach oben hin zunimmt. Anderseits nimmt aber wegen des konvergierenden Strömungsverlaufs die der Strömung ausgesetzte Rohrfläche von Rohrreihe zu Rohrreihe ab. Durch passende Wahl der Größe der Öffnung 76 läßt sich die im Bereich der Abschnitte 29 in den einzelnen Rohrreihen übertragene Wärmemenge so einstellen, daß die in den Rohrschenkeln 27 und 28 unterschiedliche Wärmeaufnahme der Rohrreihen mindestens teilweise ausgeglichen wird. Die übertragene Wärmemenge ist proportional dem Produkt L- α · At, wobei L die der Strömung ausgesetzten Rohrlängen und a die Wärmeübergangszahl bedeuten.

Zur eindeutigen Führung der Heizgase im Bereich der waagerechten Rohrabschnitte 29 sind gemäß

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Fig. 6 zwischen den Rohren befindliche, leicht gebogene Leitstäbe 77 angeordnet, die einerseits unmittelbar im Bereich der Öffnung 76 am Stegblech 75 und anderseits an vertikalen Tragstäben 77' befestigt sind, die sich ebenfalls zwischen den Rohren erstrecken. Die Leitstäbe 77 können so geschweift sein, daß die pro Rohrreihe übertragene Wärme beispielsweise über die Höhe linear verläuft.

Der beschriebene Zwischenüberhitzer mit Blechkasten weist einen im wesentlichen symmetrischen Aufbau auf, was eine praktisch symmetrische Verteilung der Kräfte und damit keine nennenswerten Resultierenden ergibt.

An verschiedenen Stellen des Dampferzeugers sind nicht dargestellte Wärmeisolationen vorhanden, z. B. auf den Seitenwänden 62, 63 des Blechkastens.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gasbeheizter Dampferzeuger, insbesondere für Kernreaktoranlagen, der Verdampfer, Überhitzer und Zwischenüberhitzer aufweist und in einem zylindrischen Raum untergebracht ist, der eine mantelseitige Öffnung für die Zufuhr eines Heizgases aufweist und an dessen einem stirnseitigen Ende Zuführleitungen für das zu verdampfende Medium und Abführleitungen für den Frischdampf sowie Zuführleitungen für den zwischenzuüberhitzenden Dampf und Abführleitungen für den zwischenüberhitzten Dampf angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenüberhitzer als U-Rohrbündel (25) ausgebildet ist, dessen Rohrschenkel (27, 28) im Bereich des genannten stirnseitigen Endes des Raumes in Rohrboden (8b, 9 b) enden, und daß das U-Rohrbündel (25) von einem Kasten (60) umgeben ist, der zwei einander gegenüberliegende Heizgaseintrittsöffnungen sowie Führungsmittel (62a, 62b, 63a, 63b, 79, 73) aufweist, die das Heizgas von den beiden Eintrittsöffnungen aus in zwei aufeinander zugerichteten Strömen durch je einen der beiden Schenkel (27, 28) des U-Rohrbündels (25) leiten und danach das am U-Rohrbündel abgekühlte Heizgas den übrigen Heizflächen (21, 17, 16, 15) des Dampferzeugers zuführen.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kastens (60) eine die die Rohrschenkel (27, 28) verbindenden Rohrabschnitte (29) des U-Rohrbündels (25) vom Heizgasstrom ausnehmende Abdeckung (73) vorgesehen ist, die zwischen sich und den beiden Seitenwänden (62, 63) des Kastens Durchtritte für das Heizgas freiläßt.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (73) als U-Profil ausgebildet ist, das über die Rohrschenkel (27, 28) verbindenden Rohrabschnitte (29) gestülpt ist.

4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seitenwände (62, 63) des Kastens (60) je einen Teil einer zylindrischen Fläche bilden und parallel zu den Schenkeln (27, 28) des U-Rohrbündels (25) stehen und daß jede Seitenwand (62, 63) in einer Ebene rechtwinklig zu den Schenkeln (27,28) eine Schnittlinie aufweist, die konvex-konkav-konvex gewellt verläuft.

5. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (60) einen Gasaustrittsstutzen (80) aufweist, der symmetrisch zu den Schenkeln (27, 28) des U-Rohrbündels (25) angeordnet ist.

6. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, die zur Vergleichmäßigung des Wärme-Übergangs vom Heizgas an die von ihm nacheinander umströmten Rohrreihen der Schenkel des U-Rohrbündels dienen.

7. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, die zur Vergleichmäßigung der Abkühlung der die verschiedenen Schenkel des U-Rohrbündels umströmenden Heizgasströme dienen.

8. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen in den Rohrboden (8b, 9b) zur Aufnahme der Rohrenden des U-Rohrbündels (25) in einem viereckig begrenzten Muster angeordnet sind.

9. Dampferzeuger nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschenkel (27, 28) des U-Rohrbündels (25) im Bereich der Umströmung durch das Heizgas durch Lochplatten (76) gestützt sind, in denen die Anordnung der Bohrungen von derjenigen der Bohrungen in den entsprechenden Rohrboden (8b, 9b) so weit unterschiedlich ist, daß die Endabschnitte der U-Rohre nach dem Durchstecken durch die Lochplatten leicht ausgelenkt in die Rohrboden eingeführt sind.

10. Dampferzeuger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Querteilung (i₂, i₄) der Rohrschenkel (27, 28) im Bereich der Umströmung durch das Heizgas, in Strömungsrichtung des Heizgases gesehen, in später umströmten Rohrreihen kleiner ist als in zuerst umströmten Rohrreihen.

11. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsteilung der Rohrschenkel im Bereich der Umströmung durch das Heizgas, in Strömungsrichtung des Heizgases gesehen, abnimmt.

12. Dampferzeuger nach Anspruch 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Lochplatten (76) des wärmeren Schenkels (29) des U-Rohrbündels (25) die Längs- und/oder die Querteilung im Mittel kleiner ist als bei den Lochplatten des kälteren Schenkels (27).