DE2848667A1

DE2848667A1 - Fliehkraft-dampf-wasserabscheider

Info

Publication number: DE2848667A1
Application number: DE19782848667
Authority: DE
Inventors: William R Carson
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1977-11-17
Filing date: 1978-11-09
Publication date: 1979-05-23
Also published as: CA1075104A; DE2848667C2; US4162150A

Description

Combustion Engineering

Windsor ^{VPA 77 P}

Fliehkraft-Dampf-Wasserabscheider

Die Erfindung betrifft einen Fliehkraft-Dampf-Wasserabscheider mit einem Gehäuse mit vertikaler Achse, das ein perforiertes Rohr mit ebenfalls vertikaler Achse mit einem Zwischenraum einschließt, in das ein Wasser-Dampfgemisch über einen eine Rotation bewirkenden Schaufelkranz unten.eintritt und aus dem der Dampf oben austritt, während abgeschiedenes Wasser im Zwischenraum nach unten abläuft.

Mit solchen Abscheidern soll Wasser aus einem Wasser-Dampf gemisch entfernt werden, damit der Dampf so trocken wie möglich den Abscheider verläßt, bevor er seiner Verwendung zugeführt, wird. Dabei hat ein solcher Abscheider üblicherweise ein Gehäuse mit vertikaler Achse, an dessen Boden spiralförmig verlaufende Umlenkbleche oder Schaufeln angeordnet sind, die eine Drehbewegung verursachen. Die Drehbewegung muß intensiv genug sein, damit die schwerere flüssige Phase der Mischung von der leich-

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teren Dampfphase der Mischung nach außen ausgeworfen werden kann. Theoretisch ist die Abscheidung vollständig, wenn die Flüssigkeit einmal von dem Gas abgetrennt ist. Es hat sich Jedoch gezeigt, daß auch dann, wenn alles Wasser, das aus dem Dampf entfernt wurde, durch einen Raum strömt, der Dampf enthält, das Wasser dann wieder einigen Dampf aufnimmt. Deshalb ist es das Ziel der Erfindung, solchen wieder aufgenommenen Dampf oder Restdampf abzutrennen bzw. zu verhindern, daß das abgeschiedene Wasser überhaupt Restdampf aufnehmen kann.

Die Erfindung besteht darin, daß in dem Zwischenraum ein zweiter Schaufelkranz angeordnet ist, der das ablaufende Wasser in Rotation versetzt, und daß dem zweiten Schaufelkranz ein aus dem Gehäuse führender Auslaß für Restdampf zugeordnet ist. Auf diese Weise kann der auch als "carry-under" bezeichnete Restdampf weitestgehend beseitigt werden, der sonst mit dem abgeschiedenen Wasser in den Dampferzeuger zurückgeführt wird. Es ergibt sich nämlich folgende Wirkungsweise:

Mit dem ersten Schaufelkranz, der am Einlaßende des Abscheiders sitzt, wird der Dampf-Wassermischung eine Drehbewegung mit hoher Geschwindigkeit verliehen. Die daraus resultierende Fliehkraftwirkung drückt die schwerere Flüssigkeit nach außen gegen die perforierte Innenwand des Abscheiders, während der leichtere Dampf noch immer im wesentlichen in einer Längsbewegung durch den mittleren Bereich des Innenrohres aufsteigt und dort aus einer zentrischen Öffnung entweicht.

Das innere Rohr ist perforiert. Es besitzt eine Viel-

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zahl radial verlaufender öffnungen, durch die die schwerere Flüssigkeit in radialer Richtung in den zweiten Raum zwischen dem äußeren Gehäuse und dem Rohr des Abscheiders eintritt. In diesem Zwischenraum zwisehen den konzentrischen Abscheiderelementen fließt das Wasser zum Boden des Abscheiders, wo es abgeführt werden soll. Da aber in diesem Zwischenraum mindestens zum Teil eine Wasser-Dampf-Mischung vorhanden sein kann, würde das nach unten abströmende Wasser wieder Dampfanteile aufnehmen. Solcher erneut aufgenommener Dampf in dem abströmenden Wasser würde das Volumen vergrößern. Daraus könnten sich, da die Volumenvergrößerung schwankt, unstabile Zustände bei der Dampfabscheidung und unter Umständen schon bei der Dampferzeugung ergeben. Außerdem würde der Einschluß von Dampf im Speisewasser die Wahrscheinlichkeit vergrößern, daß Korrosion entsteht, wenn die Dampf-Wasser-Mischung die metallischen Teile des Abscheiders berührt.

Bei der Erfindung wird dagegen dafür gesorgt, daß der Zwischenraum eine gewünschte Menge Wasser enthält. In dieses Wasser gelangt das aus der Dampf-Wasser-Mischung abgetrennte Wasser, so daß die Aufnahme von Dampf verringert wird. Außerdem gelangt das abgeschiedene Wasser bei der nach unten gerichteten Bewegung im Zwischenraum durch den zusätzlichen Schaufelkranz und erhält dadurch eine weitere Drehbewegung, die das Entweichen von Restdampf fördert. Der zweite Schaufelkranz dient dabei gleichzeitig zur Abschirmung von Auslaßöffnungen, die für das Abströmen des freigesetzten Restdampfes vorgesehen sind.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird bei der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung auf die

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- tf - VPA 77 P 8584 BRD Zeichnung Bezug genommen. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch, einen Dampferzeuger mit Abscheidern nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen der Abscheider der Fig. 1 und

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des zweiten Schaufelkranzes bei dem erfindungsgemäßen Abscheider.

In Fig. 1 bezeichnet 10 das äußere Gehäuse eines U-Rohrdampferzeugers. In diesen tritt Speisewasser durch den Einlaß 12 ein und strömt in den Verteilerring 14. Von dort wird es durch eine Vielzahl von Auslaßöffnungen nach unten gelenkt. Das Speisewasser gelangt so in den Zwischenraum zwischen einem zylindrischen Hemd 18 und der Außenwand des Gehäuses 10 bis zu einer Rohrplatte 20. Dort tritt das Wasser in den Bereich des Rohrbündels und steigt zwischen den Heizrohren 24 unter Erwärmung auf.

Das Heizmittel (Primärwasser eines Druckwasserreaktors) gelangt durch einen Einlaß 26 zu den Rohren 24. Mach dem Durchqueren der U-Rohre 24 wird ©s durch einen Auslaß 28 abgeführt. Mithin wird das die Rohr© 24 umspülende Speisewasser durch das durch die Rohre 24 strömende Primärwasser beheizt und verdampft« Der Dampf durchströmt öffnungen in einer oberen Platte 32 und gelangt dann zu den einzelnen Abscheidern 34, die Wasser und Dampf trennen sollen. Der abgeschiedene Dampf verläßt den Dampferzeuger durch einen Auslaß 36, während das abgetrennte Wasser über den Rand der Platte 32 in den Ringraum zwischen Gehäuse 10 und Hemd 18 strömt, so daß es zur Verdampfung erneut in Kontakt mit den Heizrohren 24 gelangen kann.

Jeder Dampferzeuger umfaßt eine Anzahl identischer Ab-

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scheider auf der Oberseite der Platte 32, die im folgenden beschrieben werden:

In Fig. 2 ist zu sehen, daß jederÖffnung in der Platte 32 ein Abscheider zugeordnet ist. Deshalb strömt die Dampf-Wasser-Mischung beim Durchqueren der Platte 32 durch einen ersten Schaufelkranz 42, der zu einer nach außen gerichteten Bewegung führt. Dabei wird der Mischung eine spiralförmig verlaufende Bewegung aufgezwungen, die zu Zentrifugalkräften führt. Diese Kräfte haben zur Folge, daß mitgeführte Vassertröpfchen radial nach außen durch öffnungen 44 in einem inneren Rohr 46 bewegt werden. Das innere Rohr 46 sitzt konzentrisch in einem äußeren Gehäuse 48, so daß ein Ringraum 52 zwischen beiden gebildet wird.

Nachdem das Wasser durch die Öffnungen 44 in radialer Richtung hindurchgetreten ist, schlägt es auf die Wand des Gehäuses 48 und fließt von dort nach unten zur Platte 32. Um die nach unten gerichtete Strömung des Wassers in dem Zwischenraum 52 zu lenken, ist der Zwischenraum mit einer Reihe von im wesentlichen axial verlaufenden Schaufeln 54 versehen, die sich zwischen dem Innenrohr 46 und dem äußeren Gehäuse 48 erstrecken.

Die Schaufeln 54 sind fest angebracht. Sie distanzieren die beiden Gehäuseteile, so daß mit ihrer Hilfe das äußere Gehäuse 48 von dem inneren Rohr 46 getragen wird, das seinerseits von einer ringförmigen Platte 56 an einem Zylinder 58 gehalten wird, der jede Öffnung in der Platte 32 umgibt.

An der Auslaßseite des äußeren Gehäuses 48 ragt eine ringförmige Platte 62 nach innen, die an ihrem inneren Ende mit einem zylindrischen Teil 64 nach unten weist.

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Der Teil 64 begrenzt die Strömung durch den Abscheider auf einen im wesentlichen wasserfreien Dampf, weil schwerere Partikel zwischen der Platte 62 und dem Ende des Rohres 46 nach außen geführt werden. Ein Netz 66, das über das Auslaßende des äußeren Gehäuses 48 gelegt ist, dient als Kontaktmittel, das durch Berührung Restwasser anlagert, das in dem durch das Netz 66 abströmenden Dampf enthalten sein sollte. Bei der Berührung des Dampfes mit dem Netz 66 lagert sich das Wasser an und wird dann an den Außenrand des Netzes geführt, von wo es über die Außenfläche des Gehäuses 48 hinunterrinnt.

Die Schaufeln 54 sind in gleicher Weise U-förmig ausgebildet. Sie besitzen gegenüber der Vertikalen geneigte Abschnitte oder Schenkel "aⁿ und "b". Die Länge des in Strömungsrichtung verlaufenden Schenkels a übersteigt die Länge des in Gegenrichtung angeordneten Schenkels b etwa im Verhältnis 2 s 1. Die beiden Schenkel sind miteinander durch ein Bogenstück verbunden, das eine Öffnung 68 im äußeren Gehäuse 48 umgibt. Diese öffnung 48 dient als Auslaß für Restdampf, der durch die Schaufeln 54 abgetrennt wird, wenn das Wasser über den kürzeren Schenkel b strömt. Der Restdampf tritt durch die Öffnung 68 aus und schließt sich dem trockenen Daapf an, der aus der Platte 62 aus dem Abscheider strömt. Das nunmehr im wesentlichen dampffreie Speisewasser strömt über die Platte 32 in den inneren Kreislauf im Dampferzeuger zurück.

Restwasser, das durch das Netz 66 aus dem Dampf entfernt wird und unter der Wirkung des Dampfes an den Rand des Netzes gedrückt wird, rinnt nach Erreichen des Randes des Netzes längs der Außenfläche des Ge-

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hausβs 48 nach unten. Damit es dabei nicht von dem Dampf gestört wird, der aus den Öffnungen 68 austritt, ist über den öffnungen 48 ein trogähnliches Senient 72 vorgesehen, das das Wasser seitlich ablenkt. Deshalb kann das Wasser nach unten am Gehäuse 48 weiterfließen, während der Dampf aus den öffnungen 68 ungestört nach oben strömt.

6 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

] - VPA 77 P 8584 BRD Patentansprüche

1. Fliehkraft-Dampf-Wasserabscheider mit einem Gehäuse mit vertikaler Achse» das ein perforiertes Rohr mit ebenfalls vertikaler Achse mit einem Zwischenraum einschließt, in das ein Wasser-Dampfgemisch über einen eine Rotation bewirkenden Schaufelkranz unten eintritt und aus dem der Dampf oben austritt, während abgeschiedenes Wasser im Zwischenraum nach unten abläuft, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zwischenraum (52) ein zweiter Schaufelkranz (54) angeordnet ist, der das ablaufende Wasser in Rotation versetzt, und daß dem zweiten Schaufelkranz (54) ein aus dem Gehäuse (48) führender Auslaß (68) für Rest dampf zugeordnet ist.

2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Durchlaßquerschnitt des perforierten Rohres (46) größer ist als der Durchlaßquerschnitt im Bereich des zweiten Schaufelkranzes (54).

3. Abscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schaufel kranz Schaufeln (54) mit in bezug auf die Rotation gegensinnig verlaufenden Abschnitten (a, b) umfaßt, die durch einen Bogen verbunden sind.

4. Abscheider nach Anspruch 3» dadurch g e -kennzeichnet, daß der in Rotationsrichtung verlaufende Abschnitt (a) etwa doppelt so lang wie der andere Abschnitt (b) ist.

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5. Abscheider nach Anspruch 3 od@r 4, dadurch gekennzeichnet,, daß der Auslaß eine im Bereich des Bogens der Schaufel (34) gelegene öffnung (68) ist.

6. Abscheider nach Anspruch 5» dadurch ge kennzeichnet;, daß an der Außenseite des Gehäuses (48) ein in Höhe des zweites Schaufelkranzes (54) gelegenes Wehr (72) über der öffnung (68) angeordnet ist.

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