DE2505508C2 - Zweistufiger Speisewasservorwärmer - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen zweistufigen Speisewasservorwärmer mit einem in einem größeren Behälter angeordneten kleineren Behälter, mit in jedem Behälter angeordneten Wasserrohren, und mit einem den beiden Behältern gemeinsamen Rohrboden, der innerhalb des größeren Behälters angeordnet ist und an dem die Wasserrohre des größeren Behälters, der kleinere Behälter selbst sowie dessen Wasserrohre befestigt sind.

Ein derartiger zweistufiger Vorwärmer ist bekannt (DE-AS 16 26 210). Es handelt sich hierbei jedoch um einen Vorwärmer, dessen Rohre nicht als Geradrohre, sondern als Haarnadelrohre ausgebildet sind. Entsprechend sind an einem einzigen Rohrboden des größeren Behälters die beiden Enden der Rohre des kleineren Behälters und die beiden Enden der Rohre des größeren Behälters befestigt. Abgesehen von den Schwierigkeiten bei der Montage derartiger Rohre erweist sich der bekannte zweistufige Vorwärmer mit Haarnadelrohren als ungeeignet, wenn man neuere Anforderungen an Vorwärmer berücksichtigt, wie diese aus den nachfolgenden Ausführungen hervorgehen.

Neuerdings ist es nun erwünscht. Wasser, welches dazu dient, den hinter der letzten Turbinenstufe b/w. 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 mittel» Kühltürmen oder dergleichen zu kühlen, wobei das Kühlwasser dann in einem quasi geschlossenen Kreis fließt. Die hierbei erreichbare Kühlwassertemperatur liegt aber höher als bei dem bisher üblichen Kühlverfahren. Dies führt dazu, daß ein höherer Turbinenabdampfdruck vorhanden ist, der wiederum zu kleinerem Abdampfvolumen führt. Dieses kleinere Abdampfvolumen aus der Turbine erlaubt nu;: 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 Vorwärmerzahl von .1 auf 2. Die in den Vorwärmern aufzuwärmende Gesamtwassermenge bleibt jedoch bei gleicher Turbinenleistung etwa konstant, so daß die Gesamtmenge jetzt auf 2 statt bisher 3 Apparate aufzuteilen ist. Das bedeutet bei gleichen Wassergeschwindigkeiten in den Rohren eine Erhöhung der Rohrzahl um 5O°/o. 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 snll. Da andererseits aber mit der Verringerung der Anzahl der Abdampfgehäuse deren Größe nicht zunehmen muß, können hier die bekannten Zweistufenvorwärmer mit Haarnadelrohren nicht verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, e'nen Vorwärmer der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er eingesetzt werden kann, um den hinter der letzten Turbinenstufe bzw. dem letzten Vorwärmer einer Dampfturbinenanlage noch vorhandenen Abdampf zu kondensieren, ohne hierzu Wasser aus Flüssen und Gewässern zu entnehmen und in diese zurückzuleiten.

Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß die genannten Schwierigkeiten durch Verwendung von an sich bekannten Geradrohr-Vorwärmern behoben werden können. Sollen Zweistufenvorwärmer mit Geradrohren eingesetzt werden, so ergeben sich jedoch Wärmeausdehnungsprobleme infolge der mit unterschiedlichen Temperaturen beaufschlagten zwei Vorwärmstufen, weil bei Geradrohr-Vorwärmern die geraden Rohre üblicherweise in starr eingeschweißten Rohrböden oder starren Schwimmkopfböden befestigt sind. Eine solche Ausführung würde aber zu unzulässig hohen Spannungen im Vorwärmer führen, was beim Vorwärmer gemäß der Erfindung dadurch vermieden wird, daß die während des Betriebes entstehenden unterschiedlichen Wärmedehnungen von einem Verbindungsstück zwischen dem kleineren Behälter und dem Rohrboden des größeren Behälters aufgefangen werden.

Ausgestaltungen des Vorwärmers gehen aus den Patentansprüchen hervor.

Es ist ein Speisewasservorwärmer bekannt (DE-GM 66 05 668), bei welchem die Rohrsysteme mit Hilfe von Rollen auf dem Gehäuseboden abgestützt sind, um auf diese Art und Weise den Ein- und Ausbau der Rohrsysteme zu erleichtern.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

Zeichnung ausführlich erläutert.

Fig. I zeigt schematisch den Längsschnitt eines Vorwärmers gemäß der Erfindung.

F i g. 2 zeigt eine in vergrößertem Maßstab gehaltene TVilansichi des Vorwärmers gemäß der Erfindung.

Der Geradrohrvorwärmer weist einen zylindrischen Behälter 1 auf, in welchem gerade Wasserrohr«: 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 Rohrboden 3, 4 sind entlang ihres Außenumfanges mit der Wand des Behälters 1 dauerhaft verbunden und zweckmäßig verschweißt. Auf der gemäß Fi g. 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 .ier gemäß Fig. 1 rechten Seite des rechten Rohrbodens 4 befindet sich eine Wasserkammer 7, in die das aus den Wasserrohren 2 austretende Wasser eintritt und die weiterhin mit dem Inneren des Behälters 8 verbunden ist, der die zweite Vorwärmstufe darstellt und in dem Behälter 1 entweder zentrisch oder, wie bei der dargestellten Ausführungsform, exzentrisch angeordnet ist, und ebenfalls eine Vielzahl von Wasserrohren 9 enthält. Die Wasserrohre 9 sind an ihrem gemäß Fig. 1 linken Ende an dem gleichen Rohrboden 3 befestigt, an welchem auch die gemäß F i g. 1 linken Enden der Wasserrohre 2 des ersten Vorwärmers befestigt sind. Die gemäß F i g. 1 rechten Enden der Wasserrohre 9 sind in einem weiteren Rohrboden 10 befestigt, der mit der Wandung des Behälters 8 dauerhaft verbunden, zweckmäßig verschweißt ist.

Der Behälter 8 des zweiten Vorwärmers ist an seinem gemäß F i g. 1 linken Ende mit dem linken Rohrboden 3 des Behälters 1 des ersten Vorwärmers verbunden, zweckmäßig verschweißt.

Gemäß der Darstellung haben die beiden Behälter 1 und 8 einen 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 F i g. 1 rechten Ende weist der Behälter 8 des zweiten Vorwärmers ein aus mehreren Teilen 11, 12, 13, 14 bestehendes, dehnfähiges Verbindungsstück aui. das 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. Die Anordnung des Verbindungsstückes ist aus Fig.2 ersichtlich und wird nachstehend beschrieben.

Das mit dem Behälter 8 verbundene rohrförmige Auflagerstück bzw. der Hohlzapfen 11 wird mit Spiel durch den Rohrboden 4 geführt und steht gemäß F i g. 2 auf der rechten Seile um eine gewisse Strecke vor. An oo derii i;ndc des rohrförmigen Ansatzes 11 ist ein Ring 12 ai-gesfhvteidr. dessen Querschnittsprofil mit einem umgekehrteii C vergleichbar j&i. Die Verbindung mit dem Hohlzapfen 11 erfolgt am inneren Schenkel des Ringes 12, während der äußere Schenkel mit einem mehrwelligen Kompensator 13 verbunden ist. Der Kompensator 13 ist an seinem gemäß Fig.2 linken Ende in geeigneter Weise mit dem benachbarten Rohrboden 4 verbunden, beispielsweise unter Zwi Kettenschaltung eines Stutzens 14. Hauptsächlich zum Schutz des Kompensator 13 ist eine am Rohrboden 4 befestigte Schutzabdeckung 15, welche eine kegelförmige oder zylindrische Form aufweist, angebracht.

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 Hohlzapfen 11 sich in der Öffnung des Rohrbodens 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.) 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 Wasserkammer 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. Der Stutzen ist in der Wandung des Behälters 1 und an dem Behälter 8 dauerhaft befestigt. Bewegungen in Längsrichtung und in Querrichtung des Dampfeintrittsstutzens bzw. des Behälters 8 infolge Wärmedehnung werden durch diesen Kompensator aufgenommen.

Es ist weiterhin festzustellen, daß die Wasserkammer 5 und die Wasserkammer? jeweils mit einem Mannloch 22 bzw. 23 versehen sind. Auch die sich in der Wasserkammer 5 befindende Wasseraustrittskammer 8b der zweiten Vorwärmstufe ist mit einem Mannloch 24 versehen.

Im Betrieb tritt zu erwärmendes Wasser bzw. Kondensat durch den Eintrittsstutzen 6 in die Wasserkammer 5 ein, fließt in die Wasserrohre 2 des ersten Vorwärmers und durchströmt diesen gemäß Fig. 1 von links nach rechts. Da gleichzeitig durch den Dampfeintritt 18 am Behälter 1 Turbinenanzapfdampf in das Innere des Behälters 1 einströmt, erfolgt eine Erwärmung des in den Wasserrohren 2 strömenden Wassers, und zwar üblicherweise auf etwa 70⁰C, wenn angenommen wird, daß die Eintrittstemperatur des Wassers etwa 40⁰C beträgt. Das Wasser tritt an dem gemäß F i g. 1 rechten Ende aus den Wasserrohren 2 aus. strömt durch die Wasserkammer 7 und tritt durch den Hohlzapfen 11 hindurch in eine am rechten Ende des Behälters 8 gebildete Verteilerkammer 8a ein, aus der es in die Wasserrohre 9 des zweiten Vorwärmers eintritt und diesen gemäß F i g. 1 von rechts nach links durchströmt. Da gleichzeitig Turbinenanzapfdampf mit einem höheren Druck als bei Behälter 1 durch den Dampfeintritt 19 hindurch in das Innere des Behälters 8 eintritt, erfolgt eine weitere Erwärmung des Wassers auf etwa I00°C Das soweit erwärmte Wasser v.'ird dann in der Wasseraustrittskammer 8b gesammelt und tritt dann auf der gemäß Fig. 1 linken Seite durch den

Austrittsstutzen 17 aus. Durch den um die Wasserrohre strömenden Dampf bzw. durch das in den Wasserrohren fließende Wasser oder Kondensat dehnt sich aufgrund der vorstehend erwähnten Temperaturen der Behälter 8 hauptsächlich in Längsrichtung aus. Da gemäß Fig. 1 das linke Ende des Behälters 8 fest mit dem Rohrboden 3 verbunden ist, erfolgt die Verschiebung von links nach rechts.

Der Hohlzapfen 11 und die Teile 12 bis 14 sind nun in der Lage, diese Längenausdehnung aufzunehmen, wobei die einzelnen Wellen des Kompensator 13 auseinandergezogen werden. Gleichzeitig trennt und dichtet der Hohlzapfen 11 die Druckräume der Behälter 1, 8 und 7 voneinander ab. Bei Abkühlung, d. h, Längenminderung des Behälters 8, werden die Wellen des Kompensators 13 wieder in die ursprüngliche Lage zurückgebracht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Zweistufiger Speisewasservorwärmer mit einem in einem größeren Behälter angeordneten kleineren Behälter, mit in jedem Behälter angeord- ^r> neten Wasserrohren, und mit einem den beiden Behältern gemeinsamen Rohrboden, der innerhalb des größeren Behälters angeordnet ist und an dem die Wasserrohre des größeren Behälters, der kleinere Behälter selbst sowie dessen Wasserrohre befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Rohrboden (4) innerhalb des größeren Behälters (1) und ein dritter Rohrboden

(10) innerhalb des kleineren Behälters (8) jeweils deren gerade Wasserrohre (2, 9) an ihren anderen Enden aufnehmen, und daß der kleinere Behälter (8) an seinem dem gemeinsamen Rohrboden (3) abgewandten Ende du angeformtes Auflagerstück

(11) besitzt, mit dem er in dem zweiten Rohrboden (4) verschiebbar und abdichtend gelagert ist.

2. Speisewasservorwärmer nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflagerstück als Hohlzapfen (11) ausgebildet ist.

3. Speisewasservorwärmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenabmessungen des Hohlzapfens (11) geringer als die Außenabmessungen des kleineren Behälters (8) sind.

4. Speisewasservorwärmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzapfen (11) über einen Kompensator (13) in dem zweiten Rohrboden (4) gelagert ist, wodurch die Längsbewegung des Hohlzapfens ermöglicht wird.

5. Speisewasservorwärmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensator (13) ringförmig und mehrwellig ausgebildet ist. y,

6. Speisewasservorwärmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensator (13) einerseits über einen Ring (12) am Außenende des Hohlzapfens (11) und andererseits über einen Stutzen (14) am zweiten Rohrboden (4) befestigt ist. w

7. Speisewasservorwärmer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, daHurch gekennzeichnet, daß der Kompensator (13) mit einer Schutzabdeckung (15) versehen ist.