DE2754021C2 - Stehender Überhitzer mit Wasserabscheider - Google Patents

Description

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samt mit 6 bezeichnet werden, und dem ohne Überhit- tungsstutzen 15 mündet

zung wirkenden Abscheideorgan 13 diemm. Zwischen Fig.3 zeigt im axialen Schnitt und in Vergrößerung

den verschiedenen Abscheide- und Überhitzungsorga- eine senkrechte Anordnung von Abscheideorganen und

nen und der Innenfläche des Mantels 1 ist ein Raum 7 das entsprechende Überhitzerrohrbündel, während die

vorhanden, den der überhitzte Dampf einnimmt und der 5 F i g. 4 diese Elemente im horizontalen Schnitt darstellt

eine Homogenisierung der Temperatur dieses Mantels Die Abscheideorgane 41, 42. die schematisch als Gitter

gewährleistet und das Auftreten von thermischen Btan- dargestellt werden, sind in einer bekannten Bauweise

spruchungen des Mantels sowie der Verbindungsleitun- ausgeführt und bestehen beispielsweise aus parallel an-

gen verhindert Dieser Raum steht mit dem Raum 7/4 geordneten Wellblechelementen, zwischen denen der unter dem Deckel des Überhitzers und der Auslaßlei- 10 Naßdampf zirkuliert, wobei die Gitter in zwei unterein-

tung 8 für überhitzten Dampf zur Niederdruck-Expan- ander einen Winkel einschließenden Sätzen angeordnet

sionsturbine in Verbindung. sind, zwischen denen eine Haltestange allgemein dreiek-

Die Abscheide- und Überhitzungsorgane 6 sind in kigerForm64verläuft(Fig.4).

radialen Abschnitten angeordnet Beispielsweise sind Die Abscheider ruhen auf der den Naßdampfbehälter sechs sektorielle Abscheide- und Überhitzungsabschnit- 15 begrenzenden Wandung 68 über Abdichtlaschen, die in

te 20, 21, 22, 23, 24, 25 und ein Abscheideabschnitt 26 gebogene Bleche 67 münden, die unter Wahrung eines

vorhanden (siehe F i g. 2). die unterschiedlichen Ausdehnungen berücksichtigen-

Diese Organe liegen nicht senkrecht übereinander, den Spiels angeschraubt sind.

sondern sind von unten nach oben zur Achse des Das durch die Abscheider 62,63 abgeschiedene Was-Dampfabscheider-Überhitzers verschoben, so daß trotz 20 ser fließt in den Rinnen 16 herab, die bis zum Boden der

der durch die aufeinanderfolgenden Reihen von Orga- Vorrichtung führen.

nen fließende Teilströme der Naßdampf einen in etwa Im Dampfweg befindet sich vor den Abscheidern ein konstanten Durchlaßquerschnitt findet Der mittlere Gitter 60 oder 61 und hinter ihnen ein Durchsatzhomo-Bereich 5 weist daher in etwa die Form eines Kegel- genisierungsgitter 66.

Stumpfs auf. Er ist von der Strömungszone für überhitz- 25 Das Überhitzerrohrbündel besteht aus senkrecht verten Dampf durch eine Wand 19 getrennt laufenden Rohren 44, die zwischen zwei Rohrböden 45 Der Überhitzer enthält Rohrbündel für den Umlauf und 46 angeordnet sind. Über dem oberen Rohrboden des unter höherem Druck stehenden und beispielsweise 45 befindet sich eine Dampfkammer 47, die über einen am Einlaß der Hochdruckturbine entnommenen Stutzen 48 gespeist wird. Mit Hilfe zweier Verteilungs-Dampfs. Die Dampfzuleitung 9 mündet in einen hier 30 gitter 49 und 50 erreicht man einen gleichmäßigen nicht dargestellten Ring, der die Speisung der verschie- Hochdruckdampfdurchsatz in den Rohren trotz des verdenen Überhitzerrohrbündel über Dehnungsbögen 10 änderlichen Temperaturunterschieds zwischen dem sich gewährleistet Am Ausgang der Rohrbündel, die unter auf einer gleichmäßigen Temperatur befindenden ÜberBezugnahme auf F i g. 3 noch näher beschrieben wer- hitzungsdampf und dem zu überhitzenden trockenen den, wird der Kondenswasserdampf von einer Leitung 35 Dampf, dessen Temperatur sich beim Durchlaufen des 11 aufgenommen, die zu einem Auffangbehälter 12 Rohrbündels (in F i g. 3 von rechts nach links) nach und führt. nach erhöht Hierzu verengen sich die Lochungen im

Der Abscheider 13 empfängt auf eine m Abschnitt des Gitter 50 (in F i g. 3 von rechts nach links). Umfangs (26, F i g. 2) Dampf, der ohne Überhitzung ge- Durch horizontale Wandungen 51 wird der getrocktrocknet werden soll. Um Temperaturunterschiede im 40 neteDampfin Teilströme getrennt, die jeweils von einer Mantel 1 zu vermeiden, wird der Ausgang des Abschei- Gruppe von zwei übereinanderliegenden Abscheidern ders 13 mit einer doppelten Wandung 14 versehen. Der kommen, so daß der Durchsatz des durch das Überhit-Ausgang mündet im Ausgangsrohr 15. Ersetzt man den zerrohrbündel strömenden zu überhitzenden Dampfs Abscheider 13, der abnehmbar auf der Wandung 14 be- geregelt wird. Auf der Seite des den Abscheidern gegenfestigt ist, durch einen Abscheider, dessen Durchlaßbrei- 45 überliegenden Überhitzerrohrbündels sorgt ein Gitter te kleiner oder großer ist, dann kann man den Durchsatz 52 ebenfalls für eine Homogenisierung des Dampfvon abgenommenem nicht überhitztem Dampf ohne durchsatzes.

Änderung irgendeines anderen Organs der Vorrichtung Unter dem unteren Rohrboden 46 befindet sich eine

variieren. Aufnahmekammer 53 für den kondensierten Dampf, der

Das in den vor den Überhitzern liegenden Abschei- 50 über einen Stutzen 54 abgeleitet wird; die Leitung 55

dem entfernte Wasser wird in Rinnen wie beispielswei- sorgt für Druckgleichgewicht mit dem Auftangbehälter

se 16 aufgefangen; das im Abscheider 13 aufgefangene 12(Fig. 1).

Wasser gelangt in die Rinne 17. Diese Rinnen münden Die Dichtheit der Dampfleitungen wird mit Hilfe von

auf dem Boden des Überhitzers, von wo aus das aufge- Stopfbuchsendichtungen 56 gewährleistet, die auf den

fangene Wasser über einen Stutzen 18 entfernt werden 55 Rohrwänden gleiten und so eventuelle Längsausdeh-

kann. nungen ausgleichen.

Der in F i g. 2 dargestellte horizontale Schnitt entlang Jede aus Abscheidern und einem Überhitzerrohrbün-

der Achse A-A aus F i g. 1 in Höhe des Ableitstutzens del bestehende Gruppe kann unabhängig von den ande-

für Trockendampf zeigt die verschiedenen Abschnitte ren ausgebaut werden, indem sie in den zentralen Frei-

wie beispielsweise 20, 21 usw., wobei jeder derartige 60 raum geschoben und durch die im Deckel des Geräts

Abschnitt ein Abscheideorgan 27 und ein Überhitzungs- vorhandene öffnung 65 und das Mannloch 69 (siehe

organ 28 aufweist. Dagegen umfaßt der Abschnitt, der F i g. l)nach außen gezogen wird.

trockenen Dampf ohne Überhitzung aufnehmen soll

und dessen Winkelgröße von der der übrigen Ab- Hierzi· 4 Blatt Zeichnungen

schnitte verschieden sein kann, in Abhängigkeit des er- 65

wünschten maximalen Dampfdurchsatzes lediglich ein
Abscheideorgan 30, dem eine Leitung folgt, die von einer doppelten Wandung 14 umgeben wird und im Ablei-

Claims (2)

1 2 abnahmedruck liegenden Leitungen und Apparate erPatentansprüche: gibt Will man diese Erosioas-Korrosionswirkungen vermeiden, so müssen die betroffenen Leitungen und

1. Stehender Oberhitzer mit Wasserabscheider für Geräte aus rostfreiem Stahl hergestellt werdea was dieaus einer Hochdruck-Expansionsturbine austreten- 5 se erheblich verteuert

den Naßdampf, der vor seiner Einleitung in eine Ex- Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, für

pansionsturbine niedrigeren Drucks durch Wärme- eine genauere Verteilung der Naßdampfströmungen

tausch mit unter einem höheren Druck stehenden zwischen den verschiedenen Abscheidern zu sorgen.

Dampf beheizt wird, wobei ein Teil des getrockne- Die obengenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß

ten Dampfs vor seiner Überhitzung entnommen 10 überraschend einfach dadurch gelöst, daß der Überhit-

wird und der Überhitzer in mehrere Abschnitte un- zer zusätzlich wenigstens einen senkrechten Abschnitt

terteilt ist, die ausgehend von der Längsachse des mit Abscheidungszone, aber ohne Überhitzungszone

Überhitzers radial nach außen eine Abscheidungs- aufweist, und daß sich an diesen Abschnitt Mitte] zum

zone für das im Naßdampf enthaltene Wasser und direkten Abziehen des Sattdampfs aus dem Überhitzer

eine Überhitzungszone enthalten, dadurch ge- 15 anschließen.

kennzeichnet, daß der Überhitzer zusätzlich Vorzugsweise ist der zusätzliche senkrechte Ab-

wenigstens einen senkrechten Abschnitt (26; F i g. 2) schnitt durch eine Doppelwand von der vom überhitz-

mit Abscheidungszone, aber ohne Überhitzungszo- ten Dampf eingenommenen peripheren Zone des Über-

ne aufweist, und daß sich an diesen Abschnitt Mittel hitzers getrennt

zum direkten Abziehen des Sattdampfs aus dem 20 Die Maßnahme nach der Erfindung eignet sich beson-

Überhitzer anschließen. ders für Wärmeaustauscher von Leichtwasserreakto-

2. Überhitzer mit Wasserabscheider nach An- ren, bei denen das vom Kondensator zum Wärmeausspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzli- tauscher mit dem vom Reaktor stammenden Wasserche senkrechte Abschnitt (26) durch eine Doppel- dampf zurückgeleitete Wasser des Sekundärkreises mit wand (14) von der vom überhitzten Dampf einge- 25 am Auslaß der Hochdruck-Expansionsturbine abgenommenen peripheren Zone des Überhitzers ge- nommenem Dampf vorgeheizt werden muß. Das Erotrennt ist sions-Korrosions-Risiko wird aufgrund der Wasserabscheidung in einem so frühen Stadium erheblich gesenkt; Leitungen und Geräte aus rostfreiem Stahl sind

30 nicht notwendig. Wenn nun erfindungsgemäß die Abscheider- und Überhitzereinrichtungen einander in vertikalen Sektoren gemäß der oben gegebenen Lehre zu-

Die Erfindung betrifft einen stehenden Überhitzer geordnet sind, wird die Verteilung des Naßdampfes zwimit Wasserabscheider für aus einer Hochdruck-Expan- sehen den Sektoren gleichmäßiger, und zwar wegen des sionsturbine austretenden Naßdampf, der vor seiner 35 größeren Druckabfalls des Dampfes über die Überhit-Einleitung in eine Expansionsturbine niedrigeren zereinrichtungen; die Arbeitsweise des Überhitzers mit Drucks durch Wärmetausch mit unter einem höheren Wasserabscheider wird wirksamer.
Druck stehenden Dampf beheizt wird, wobei ein Teil Bezüglich einer bevorzugten Ausführungsform der des getrockneten Dampfs vor seiner Überhitzung ent- Erfindung wird auf den Unteranspruch verwiesen,
nommen wird und der Überhitzer in mehrere Ab- 40 Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfinschnitte unterteilt ist die ausgehend von der Längsachse dung unter Bezugnahme auf die vier Figuren näher erdes Überhitzers radial nach außen eine Abscheidungs- läutert

zone für das im Naßdampf enthaltene Wasser und eine F i g. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Überhitzer mit

Überhitzungszone enthalten. Wasserabscheider im axialen Schnitt.

Solche Überhitzer sind bereits gebaut, wobei insbe- 45 F i g. 2 zeigt einen horizontalen Schnitt entlang der

sondere zwischen der ersten Zone (Abscheidezone) und Achse A-A in F i g. 1.

der zweiten Zone (Überhitzerzone) trockener Dampf F i g. 3 zeigt in Vergrößerung einen Schnitt durch

abgenommen wird. übereinander angeordnete Abscheider und das entspre-

Befindet sich im unteren Teil der Überhitzer-Vorrich- chende Überhitzerrohrbündel der Vorrichtung nach

tung eine Abscheidezone und im oberen Teil eine Über- 50 F i g. 1.

hitzerzone, so ist die Verteilung des Naßdampfes zwi- F i g. 4 zeigt in weiterer Vergrößerung einen horizon-

schen den verschiedenen Trenneinrichtungen nicht talen Schnitt durch einen Abscheider und das entspre-

gleich, und zwar wegen des geringen Druckabfalls chende Überhitzerrohrbündel.

durch die Trenneinrichtungen. Dies führt zu einem Der in F i g. 1 dargestellte senkrecht stehende Über-

nichtzufriedenstellenden Betrieb. 55 hitzer besteht aus einem äußeren Mantel 1, an dessen

Andererseits sind stehende Überhitzer mit Wasserab- unterem Ende ein rohrförmiger Einlaß 2 für aus der

scheider, jedoch ohne Abnahme eines Teils des getrock- Hochdruck-Expansionsturbine kommenden Naßdampf

neten Dampfs bereits bekannt (CH-PS 4 94 920). Eine vorhanden ist. Dieser Mantel ist mit einem konischen

Dampfentnahme ist aber besonders in den Wärmeaus- Innenboden 3 ausgestattet. Eine zylinderförmige Garni-

tauschern von Leichtwasserreaktoren erforderlich, bei m tür 4, deren unterer Rand tiefer als der rohrförmige

denen das vom Kondensator zum Wärmetauscher mit Einlaß 2 liegt, bildet mit dem konischen Boden ein Prall-

dem vom Reaktor stammenden Wasserdampf zurück- blech, an dem der Naßdampf zu einer Richtungsände-

geleitete Wasser des Sekundärkreises mit am Auslaß rung gezwungen wird, bei der die größeren im Naß-

der Hochdruck-Expansionsturbine abgenommenem dampf vorhandenen Wassertropfen abgeschieden wer-

Dampf vorgeheizt werden muß. Der am Auslaß der Tür- 65 den und sich auf dem Bodenblech 3 ansammeln. Der

bine abgenommene Wasserdampf enthält jedoch einen zentrale Leerraum 5 des Überhitzers soll der Verteilung

hohen Wasseranteil (etwa 11 bis 13%), woraus sich ein des Naßdampfs zwischen den übereinander angeordne-

Erosions-Korrosions-Risiko für die hinter dem Dampf- ten Abscheide- und Überhitzungsorganen, die insge-