DE2505508A1

DE2505508A1 - Geradrohrvorwaermer

Info

Publication number: DE2505508A1
Application number: DE19752505508
Authority: DE
Inventors: Juergen Hieke
Original assignee: Cass International GmbH
Current assignee: Cass International GmbH
Priority date: 1975-02-10
Filing date: 1975-02-10
Publication date: 1976-08-19
Also published as: DE2505508C2

Description

Geradrohrvorwärmer.
Die Erfindung betrifft einen Geradrohrsorwärmer und insbesondere einen Speisewasservorwärmer zur Aufwärmung von Dampfturbinenkondensat mittels kondensierendem Turbinenentnahmedampf. In den unteren Druckstufen sind solche Vorwärmer üblicherweise im Abdampfstutzeu der Turbine angeordnet. Da nun bei neuzeitlichen Turbinen großer Leistung die Abmessungen des Abdampfgehäuses nicht in gleichem Maß wie die Abmessungen der aktiven Teile der Turbine wachsen, ergibt sich das Problem, Vorwärmer größerer Kapazität in praktisch dem gleichen Raum unterzubringen, in dem bei früheren Turbinenkonstruktionen ein Vorwärmer kleinerer Kapazität angeordnet war. Dieses Problem hat zur Entwicklung von Zweistufenvorwärmern geführt mit haarnadelförmig gestalteten Rohren, wobei der Vorwärmer der zweiten Stufe in dem Vorwärmer der ersten Stufe angeordnet ist (DT-AS 1 626 21o).
Neuerdings ist es nun erwünscht, das Wasser, welches dazu dient, den hinter der letzten Turbinenstufe bzw.
Vorwärmer noch vorhandenen Abdampf in einem Kondensator zu kondensieren, nicht mehr wie bisher weitgehend üblich aus vorhandenen Gewässern wie Flüssen zu entnehmen und zurück zu leiten, sondern mittels Kühltürmen od. dgl.
zu kühlen, wobei das Kühlwasser dann in einem quasi geschlossenen Kreis fließt. Die hierbei erreichbare Kühiwassertemperatur liegt aber höher als bei dem biher üblichen Kühlverfahren. Dies führt dazu, daß ein höherer Turbinenabdampfdruck vorhanden ist, der wiederum zu kleinerem Abdampfvolumen führt0 Dieses kleinere Abdaupfvolumen aus der Turbine erlaubt nun die Reduzierung der Abdampfgehäusezahl von z.B. 3 auf 2. Da je Abdampfgehäuse ein Vorwärmer vorgesehen werden kann, bedeutet dies also auch die Reduzierung der Yorwärmerzahl von 3 auf 2. Die in den Vorwärmern aufzuwärmende Gesamtwassermenge bleibt jedoch bei gleicher Turbinenleistung etwa konstant, so daß die Gesaxtmenge jetzt auf 2 statt bisher 3 Apparate aufzuteilen ist. Das bedeutet bei gleichen Wassergeschwindigkeiten in den Rohren eine Erhöhung der Rohrzahl um 50 X. Eine solche Erhöhung der Rohrzahl kann aber bei den bekannten Zweistufenvorwärmern mit Haarnadelrohren nicht ohne Vergrößerung des Durchmessers des Vorwärmers erreicht werden, wenn die gewünschte Wassergeschwindigkeit in den Rohren erhalten bleiben soll.
Da andererseits aber mit der Verringerung der Anzahl der Abdampfgehäuse deren Größe nicht zunehmen muß, können hier die bekannten Zweistufenvorwärmer mit mit Haarnadelrohren nicht verwendet werden.
' Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß die genannten Schwierigkeiten gelöst werden können durch Verwendung von an sich bekannten Geradrohr-Vorwärmern, insbesondere, wenn die als Zweistufenvorwärmer gestaltet werden Sollen solche Vorwärmer als Zweistufenvorwäruer gestaltet werden, so ergibt sich ein Problem aus der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der mit unterschiedlicher Temperatur beaufscÄlagten 2 Stufen, weil bei Geradrohr-Vorwärmern die geraden Rohre üblicherweise in starr eingeschweißten Rohrböden oder starren Schwimmkopfböden befestigt sind.
Eine solche Ausführung wurde aber zu erheblichen gefährlichen Spannungen im Vorwärmer führen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem, ausgehend von einem Geradrohr-Vorwärmer, bei welchem das vorzuwärmende Wasser durch die Rohre strömt, die ihrerseits von Dampf umströmt werden1 wobei die Rohre an beiden Enden in je einem Rohrboden befestigt sind, dadurch gelöst, daß in dem die Rohre aufnehmenden Behälter ein zweiter Geradrohr-Yorwärmer angeordnet ist, dessen Behalter an einem Ende fest angeordnet, und am anderen Ende in dem das andere Ende der Rohre des ersten Vorwarmers aufnehmenden Rohrboden abgedichtet und verschiebbar angeordnet ist.
Durch die Erfindung ist eine vergleichsweise ein fache Ausfahrung eines zweistufigen Geradrohr-Vorwärmers geschaffen, der einerseits vergleichsweise kleine Außenabmessungen hat, und bei dem andererseits die zweite Vorwärmerstufe innerhalb des Behälters der ersten Vorwärmerstufe sicher derart abgestützt ist, daß die zufolge Wrarmedehnungen erforderlichen Bewegungen zum Verhindern unzulässig großer Spannungen ermöglicht sind.
Weitere Aus gestaltungen der Erfindung sind in weitoren Ansprüchen unter Schutz gestellt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische seitliche Schnittansicht einer Aus führungs form der Erfindung.
Fig. 2 ist eine invsergrößartem Maßstab gehaltene Teilansicht der Ausführung gemaß Fig. 1.
Fig. 3 ist eine in vergrößertem Naßstab gehaltene Ansicht eines anderen Teiles der Ausführung gemäß Fig. 1.
Gemäß Fig. 1 weist ein Geraderohr-Vorwärmer gemäß der Erfindung einen zylindrischen Behälter 1 auf, in welchem gerade Rohre 2 eines eine erste Vorwärmstufe darstellenden Vorwärmers angeordnet sind, die an jedem Ende in einem Rohrboden 3 bzw. 4 in bekannter Weise befestigt sind. Die Rohrböden 3, 4 sind entlang ihres Außenumfanges mit der Innenwand des Behälters 1 dauerhaft verbunden, zweckmäßig verschweißt. Auf der gemäß Fig. 1 linken Seite des linken Rohrbodens 3 befindet sich eine Eintrittskammer 5 für das zu erwärmende Wasser, welches beispielsweise Kondensat des Abdampfes der Dampfturbine eines Kraftwerkes sein kann. Die Wasserkammer 5 ist mit einem Eintrittsstutzen 6 zur Verbindung mit der Wasser-bzw. Kondensatleitung versehen.
Auf der gemäß Fig. 1 rechten Seite des rechten Rohrbodens 4 befindet sich eine Wasserkammer 7, in die das aus den Rohren 2 austretende Wasser eintritt und die weiterhin mit dem Inneren eines weiteren Behälters 8 verbunden ist, der in dem Behälter 1 entweder zentrisch, oder, wie bei der dargestellten Ausführungsform exzentrisch, angeordnet ist und der Rohre 9 eines eine zweite Vorwärmstufe darstellenden Vorwärmer enthält. Die Rohre 9 sind an ihrem gemäß Fig. 1 linken Ende an dem gleichen Rohrboden 3 befestigt, an welchem auch die gemäß Fig. 1 linken Enden der Rohre t des ersten Vorwärmers befestigt sind.
Die gemäß Fig. 1 rechten Enden der Rohre 9 sind in einem weiteren Rohrboden lo befestigt, der mit der Wandung des Behälters 8 dauerhaft verbunden, zweckmäßig verschweißt, ist.
Der Behälter 8 des zweiten Vorwärners ist an seinem gemäß Fig. 1 linken Ende mit dem linken Rohrboden 3 des Behälters 1 des ersten Vorwärmers verbunden, zweckmäßig verschweißt.
Gemäß der Darstellung haben die beiden Vorwärmerbehälter 1 und 8 runden Querschnitt und der Behälter 8 des zweiten Vorwärmers ist in dem Behälter 1 des ersten Vorwärmers exzentrisch angeordnet. Es sind auch Ausführungen denkbar, bei denen der Behälter 8 des zweiten Vorwärmers in dem Behälter 1 des ersten Vorwärmers zentrisch angeordnet ist.
An seinem gemäß Fig. 1 rechten Ende weist der Behälter 8 des zweiten Vorwärmers einen hohlen Ansatz ii auf, der mit dem Inneren des Behälters 8 und mit dem Inneren der Wasserkammer 7 in Verbindung steht und auf diese Weise den Wassereintritt für den zweiten Vorwärmer darstellt. Dieser hohle Ansatz 11 erstreckt sich durch den Rohrboden 4 des ersten Vorwärmers hindurch und ist in dieser abgedichtet und verschiebbar aufgenommen. Die Einzelheiten dieser abgedichteten und verschiebbaren Anordnung des hohlen Ansatzes 11 sind aus Fig. 2 ersichtlich und werden nachstehend beschrieben Wie aus Fig. 2 ersichtlich, erstreckt sich der Behälteransatz 11 mit Spiel durch den Rohrboden 4 hindurch und steht auf der gemäß Fig. 2 rechten Seite um eine gewisse Strecke vor. An das Ende des hohlen Behälteransatzes 11 ist ein Ring 12 angeschweißt, der ein Querschnittsprofil etwa in Gestalt eines umgekehrten C hat.
Die Verbindung mit dem hohlen Ansatz 11 erfolgt an einem Schenkel des C, während der andere Schenkel, der radial außerhalb des ersten Schenkels liegt, mit einem sogenannten Kompensator 13 verbunden ist. Der Kompensator i3 ist ein Ringkörper, der um den Ansatz 11 herum angeordnet fJt und der gewellte Gestalt hat, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, und auch näherungsweise gerade oder gestreckte Gestalt annehmen kann, wenn beispielsweise durch Längsbewegung des hohlen Behälteransatzes il gemäß Fig. 2 nach rechts zufolge Wärmedehnung eine derartige axiale Kraft an den Kompensatorring 13 angelegt wird, daß die Wellungen ausgezogen bzw. gestreckt werden. Bei Längsbewegung des hohlen Behälteransatzes 11 gemäß Fig. 2 nach links zufolge Wärmeschrumpfung nimmt dann der Kompen satorring 13 wieder seine gewellte Gestalt an.
Der Kompensatorring 13 ist an seinem gemäß Fig. 2 linken Ende in geeigneter Weise mit dem benachbarten Rohrboden 4 verbunden, beispielsweise unter Zwischenschaltung eines weiteren Ringes 14, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Insbesondere zum Schutz des Kompensatorringes 13 ist zweckmäßig an dem Rohrboden 4 eine Schutzabdeckung 15 angebracht, die eine z.B. kegelförmige Kappe aufweist, die am Rohrboden 4 befestigt ist.
Aus Fig. 1 ist weiter ersichtlich, daß der Behälter 8 des zweiten Vorwärmers nahe dem in dem rechten Rohrboden 4 des Behälters 1 geführten Ende mit einer zusätzlichen Abstützung 16 versehen ist, mittels welcher insbesondere erreicht wird, daß der hohle Behälteransatz 11 sich in der Öffnung des Rohrboden 4 nicht festklemmen kann. Gemäß der Darstellung weist diese Abstützung wenigstens eine am Behälter 8 vorgesehene Rolle 16 auf, die an der Innenwand des Behälters 1 anliegt und an dieser laufen kann.
Der Behälter 8 erstreckt sich an seinem gemäß Fig.
1 linken Ende bis hin zum linken Rohrboden 3 des Behälters 1 und ist mit diesem verbunden, zweckmäßig verschweißt.
Mit der linken Seite des linken Rohrbodens 3 ist, dem Behälter 8 gegenüberliegend, die Wasseraustrittskammer 8b verbunden, zweckmäßig verschweißt. Diese Wasseraustrittskammer befindet sich innerhalb der Wass.reintrittskammer 5 und ist mit einem Austrittsstutzen 17 für das erwärmte Wasser nach dessen Durchgang durch den zweiten Vorwärmer versehen.
Selbstverständlich sind der Behälter 1 des ersten Vorwärmers und der Behälter 8 des zweiten Vorwärmers jeweils. mit wenigstens einem Dampfeintritt 18 bzw. 19 und einem Kondensataustritt 20 bzw. 21 versehen, die in Fig.
1 dargestellt sind. Der in Fig. 1 dargestellte Dampfeintritt 19 für den zweiten Vorwärmer weist einen Stutzen auf, der mit einem Kompensator versehen ist, dessen Ausführung aus Fig. 3 ersichtlich ist. Der Stutzen ist in der Wandung des Behälters 1 und an den Behälter 8 dauerhaft festgelegt. Irgendwelche Bewegungen in Längsrichtung und in Querrichtung des Dampfeintrittsstutzens zufolge Wäriedehnung oder Wärmeschrumpfung sind durch die Anordnung des Kompensators möglich.
Es ist weiterhin festzustellen, daß die Wassereintrittskammer 5 und die Wasserkammer 7 jeweils mit einem Mannloch 22 bzw. 23 versehen sind. Auch die sich in der Wassereintrittskammer 5 befindende Wasseraustrittskammer 8b der zweiten Vorwärmerstufe ist mit einem Mannloch 24 versehen.
Im Betrieb tritt zu erwärmendes Wasser bzw. Kondensat durch den Stutzen 6 in die Wassereintrittskammer 5 ein und aus dieser tritt es in die Rohre 2 des ersten Vorwärmers ein und durchströmt diesen gemäß Fig. 1 von links nach rechts. Da gleichzeitig durch die Dampfeintrittsstutzen i8 am Behälter 1 Turbinenanzapfdampf in das Innere des Behälters t einströmt, erfolgt eins Erwärmung des in den Rohren 2 strömenden Wassers, und zwar üblicherweise auf etwa 700 C, wenn angenommen wird, daß die Eintrittstemperatur des Wassers etwa 4c° C beträgt.
Das Wasser tritt an dem gemäß Fig. 1 rechten Ende aus den Rohren 2 aus, strömt durch die Wasserkammer 7 und tritt durch den hohlen Behälteransatz 11 hindurch in eine am rechten Ende des Behälters 8 gebildete Verteilerkammer 8a ein, aus der es in die Rohre 9 des zweiten Vorwärmers eintritt und diesen gemäß Fig. 1 von rechts nach links durchströmt. Da gleichzeitig Turbinenanzapfdampf mit einem höheren Druck als bei Behälter 1 durch den Stutzen 19 hindurch in das Innere des Behälters 8 eintritt, erfolgt eine weitere Erwärmung des Wassers auf etwa iooO C. Das soweit erwärmte Wasser wird dann in der Wasseraustrittskammer 8b gesammelt und tritt dann auf der gemäß Fig. 1 linken Seite durch den Stutzen 17 aus.
Wenn sich eine entsprechende Erwärmung des Behälters 8 des zweiten Vorwärmers ergibt, ergibt sich eine Wärmedehnung, die, da das gemäß Fig. 1 linke Ende dieses Behälters 8 fest eingespannt ist, an dem gemäß Fig. 1 rechten Ende durch eine Bewegung des hohlen Ansatzes 11 gemäß Fig. 1 nach rechts bemerkbar macht. Eine solche Bewegung ist möglich, weil der hohle Ansatz 11 in der Öffnung des Rohrbodens 4 mit Spiel angeordnet ist. Auch bei einer solchen Bewegung des hohlen Ansatzes 11 bleibt die Abdichtung bestehen, weil der Kompensatorring 13 solche axialen Bewegungen des hohlen Ansatzes 11 durch Streckung aufnimmt. Bei einer sich ergebenden Abkühlung kann der hohle Ansatz 11 sich gemäß Fig. 1 nach links bewegen, wobei dann der Kompensatorring wieder Beine gewellte Gestalt einnimmt.
Eine ähnliche Arbeitsweise ergibt sich an dem Dampfeintrittsstutzen 19 des zweiten Behälters 8 zufolge des dort vorgesehenen Kompensator.

Claims

Pat¢ntansprüche

1.'Geraderohr-Wasservorwärmer, bei welchem das vorzuwärmende Wasser durch die geraden Rohre strömt, die ihrerseits von Dampf umströmt werden, wobei die Rohre an beiden Enden in je einem Rohrboden befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die Rohre (2) aufnehmenden Behälter (1) ein zweiter Geraderohr-Vorwärmer (8, 9) angeordnet ist, dessen Behälter (8) an einem Ende fest angeordnet und am anderen Ende (11) in dem Rohrboden (4), in dem das andere Ende der Rohre (2) des ersten Vorwärmers (1, 2) befestigt ist, abgedichtet und verschiebbar angeordnet ist.

2. Vorwärmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem genannten Rohrboden (4) abgedichtet und verschiebbar angeordnete Behälterende einen den Wassereintritt des zweiten Vorwärmers darstellenden hohlen Ansatz (ii) mit gegenüber dem eigentlichen Behälter (8) kleinerer Außenabmessung aufweist.

3. Vorwärmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzewohs net, daß der Ansatz (in) in einer Öffnung des genannten Rohrbodens (4) mit Spiel angeordnet und über einen eine Längsbewegung des hohlen Ansatzes (lt> zulassenden Kompen sator (13) mit diesem Rohrboden (4) verbunden ist.

4. Vorwärmer nach Anspruch 3, dadurch gekennseichnet, daß der Kompensator (13) ein Ringkörper ist, der gewellte und angenähert gestreckte Gestalt annehmen kann.

5. Vorwärmer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenende des hohlen Behälterausatzes (il) über einen radial nach außen gebogenen Ringkörper (12) mit dem Kompensatorringkörper (13) verbunden ist, der seinerseits mit dem benachbarten Rohrboden (4) verbunden ist.

6. Vorwärmer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite des genannten Rohrbodens (4) eine insbesondere den Kompensator (13) schützende Abdeckung (15) vorgesehen ist.

7. Vorwärmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (8) des zweiten Vorwärmers in dem Behälter (i) des ersten Vorwärmers exzentrisch angebracht ist.

8. Vorwärmer nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (8) des zweiten Vorwärmers nahe seinem in dem Rohrboden (4) des Behälters (1) des ersten Vorwärmers verschiebbar aufgenommenen Ende an dem Behälter (i) des ersten Vorwärmers verschiebbar abgestützt ist.

9. Vorwärmer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnot, daß die verschiebbare Abstützung eine oder mehrere Rollen (16) aufweist.

to. Vorwärmer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (9) des zweiten Vorwärmers an ihrem einen Ende in dem gleichen Rohrboden (3) wie das eine Ende der Rohre (2) des ersten Vorwärmers und an ihrem anderen Ende in einem in dem Behälter (8) des zweiten Vorwärmers vorgesehenen weiteren Rohrboden (io) befestigt sind.

li. Vorwärmer nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasseraustritt des ersten Vorwärmers mit dem Wassereintritt des zweiten Vorwärmers verbunden ist.

12. Vorwärmer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfeintrittsstutzen (19) des zweiten Vorwärmers mit einem Kompensator (19a) versehen ist.

13. Vorwärmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der jeweils eine Vorwärmstufe darstellenden Vorwärmer einen Kondensataustritt hat.

14. Vorwärmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (1, 8) zylindrische Gestalt haben.

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