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BESCHREIBUNG
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3ie Erfindung bezieht sich auf die Wärmetechnik und betrifft insbesondere
einen Dampferzeuger.
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Am besten eingnet sich die vorliegende Erfindung für einen Dampferzeuger,
der in Kernkraftwerken mit einem energetischen Wasser-Wasserreaktor eingesetzt wird.
Im Rohrzwischenraum einer Dampferzeugeranlage wird Dampf durch einen Wärmeentzug
von einem Wärmeträger des ersten Kreislaufes, der in eine Wärmeübertragungsfläche
des Dampferzeuges bildenken Rohren fließt, erzeugt.
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Daneben ist die erfindung in der chemischen und petrolchemischen
Industrie anwendbar, wo der in Dampferzeugeran lagen gewonnene Dampf vieitgehend
verwendet wird.
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Bei in Kernkraftewerken mit einem energetischen Wasser--Wasserreaktor
üblich verwendeten und flache Horizontalronrböden aufweisenden Dampferzeugern sind
öftere Beschädigungen der die Wärmeübertragungsfläche bildenden Rohre feststellbar,
was ineistens ein Kundichtmachen des ersten Kreislaufes nach sich zieht, so daß
radioaktives Wasser des ersten Kreislaufes mit dem Wasser des zweiten Kreislaufes
vermischt wird, wodurch die Gefahr eines Auswurfes des radioaktiven Wassers in Form
des Dampfes in die Umwelt entsteht. Als eine der Ursachen für die genannten Beschädigungen
gilt die Ablagerung eines Sisenoxidschlammes an der Oberfläche der Horizontalrohrböden,
die eine starke Erhöhung der Chlorid- und Laugenkonzentrationen im Bereich der Befestigung
der Rohre am Rohrboden veranlaßt, wodurch eine Korrosion des Rohrwerkstoffes verursacht
wird. Das letztere ergibt einen schnellen Rohrbruch.
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Als weitere Ursache für Beschädigungen tritt ein durch Schwingungen
bedingter Verschleiß der Rohre an den Stellen deren Durchlaufes durch die Öffnungen
der in der Vorwärmstrecke senkrecht zu den Rohren angeordneten Lenkwände auf.
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Rohrschwingungen entstehen bei einer Queranströmung der Rohre durch
einen auflaufenden Wasserstrom des zweiten Kreislaufes, nämlich einen Speisewasserstrom,
infolge eines Abreißens der Wirbel im Wurzelbereich eines Rohres bezüglich der Laufrichtung
des Wasserstromes. Das Abreißen der Wirbel
ergibt eine Neuverteilung
von Drücken, was Schwankungen des Druckwertes und der -richtung innerhalb des Wasserstromes
an der Stirn- und Rückseite der Rohre zur Folge hat. Ein durch Schwinkungen oedingter
Verschleiß erhöht sich wegen der Spalte, die montagegemäß zwischen den Rohren und
den Lemkwänden an den Stellen des Durchlaufes der Rohre durch die letzteren bestenen.
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Als andere Probleme, welche beim Zntwickela von Dampferzeugeranlagen
auftreten, gelten eine bessere Kompaktheit, eine vereinfachte Fertigungstechnologie,
eine Verkürzung der Fertigungstermine, eine Vermminderung des Metallaufwandes und
eine Senkung der Herstellungskosten des Dampferzeugers.
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Hohe Herstellungskosten des Dampferzeugers ist in erheblichem Maße
dadurch bedingt, daß die die Wärmeübertragungsflache bildenden Rohre meistensteils
aus teueren Le3ierungen mit hohem Gehalt an Nickel wie z.B. Inkaloi und Inkonel
hergestellt sind. Diese Legierungen widerstehen besser den aurcn Chloride und Laugen
bewirkten Korrosionen und werden überwiegend in Dampferzeugeranlagen mit flachen
Rohrböden eingesetzt.
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Es ist bereits ein senkrechter Dajapferzeuger für die Sattdampferzeugung
aus der US-PS 3 804 069 bekannt.
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Dieser bekannte Dampferzeuger umfaßt ein Gehäuse, in dessen Unterteil
ein flacher Rohrboden und eine senkrechte Trennwand, die mit dem Rohrboden und dem
Boden des Gehäuses verbunden ist und den zwischen dem Rohrboden und dem Geiläuseboden
befindlichen Rauu: unter Bildung einer Kanaer für die Zuführung des Wärmeträgers
des ersten Kreislaufes und einer Kammer für die Abführung des Wärmeträgers des ersten
Kreislaufes einteilt, untergebracht sind. Im Gehäuse des Dampferzeugers befindet
sich eine Wärmeübertragungsfläche, welche durch U-Rohre ausgebildet ist. Die Eintrittsabschnitte
der Rohre jedes Hohrbündels sind senkrecht angeordnet und an der ersten Kammer befestigt,
während die Austrittsabschnitte der Rohre jedes Rohrbündels senkrecht angeordnet
und an der zweiten Kammer festgemacht sind. Oberhalb der Wärmeübertragungsfläche
ist - in Laufrichtung des Dampfes gesehen -
- ein Dampfabscheider
angebracht. Zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Wärmeübertragungsfläche
befindet sich ein Mittel für die Rückführung des Umlaufwassers zum Rohrzwischenraum,
welches einen im Oberteil des Dampfabscheiders befestigten Schuß darstellt. Überdies
ist im Gehäuse eine senkrechte Trennwand vorgesehen, die an der Achse aes Gehäuses
verläuft und an dem Rohrboden sowie dea Schuß 2estgemacht ist. Im Raum, der durch
die Trennwand, einen Teil des Rohrbodens und uen Schuß begrenzt ist, ist ein Vorwärmestück
vorgesehen, welcher waagerecht Lenkwände aufweist, die zu den die Wär:ae übe rtragunGsfläche
bildenden ohren senkrecht verlaufen und eine in abwechselnder Folge stattfindende
Anströmung der Rohre der Wärmeübertragungsfläche durch einen Speisewasserstrom bewirken.
Das Speisewasser kommt dem Vorwärmerstück über einen am Gehäuse angebracnten und
mit deid Schuß verbundenen Stutzen zugeflossen.
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A1n Gehäuse des Dampferzeugers ist oberhalb des Dampfabscheiders ein
Stutzen für die Dampfabführung an den Verbraucner befestigt.
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Jedoch lagert eicu infolge der waagerechten Anordnung des Rohrbodens
ein Eisenoxidschlamm an dessen Oberfläche ab. Dies ergibt eine schrolfe Erhöhung
der Chlorid- und Laugenkonzentrationen sowie einen Korrosionsangriff des Rohrbodens.
Daher sieht an sich gezwungen, die Reaktoranlage für die Instandsetzung der Rohre
des Dampferzeugers stillzulegen. Daraus resultiert eine Nicht-Erzeugung einer großen
Menge der Elektroenergie.
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Desweiteren wird durch das Vorwärmerstück, das im naum vorhanden
ist, welcher durch die Trennwand, einen Teil des Rohrbodens und den Schuß begrenzt
ist, die Strömungsgeschwindig.eit des Wassers des zweiten Kreislaufes, also des
Speisewassers, das diesen Teil des Sohrbodens umströmt, vermindert, was in noch
größerem Maße e zur Ablagerung eines Eisenoxidschlammes an der Oberfläche des letzteren
und mithin zu einem nachfolgenden Korrosionsangriff der Rohre an der Stelle deren
Befestigung asa Rohrboden beiträgt. Die Ausbildung des Vorwärmerstückes duron die
Anbringung von horizontal verlaufenden Lenkwänden mit Öffnungen für den Durchlauf
der
Rohre begünstigt den durch Schwingungen bedingten Verschleiß
(Abrieb) der letzteren an den Stellen deren Durchlaufes durch die Öffnungen der
Lenkwände infolge deren Queranströmung durch auflaufende Speisewasserströme. Der
durch Schwingungenbedingte Verschleiß nimmt wegen der monatgemäßig vorgesehenen
verfahrenstechnischen Spalte zwischen den Rohren und den Lenkwänden an den Stellen
des Durchlaufes der Rohre durch die letzteren zu. Dies verursacht außerdem ein Undichtmachen
des ersten Kreislaufes und eine Stillsetzung oer Reaktoranlage für die Einbringung
von Stopfen in den beschädigten Rohren. Das hat zur Folge, daß sicn die Wärmeübertragungsfläche
vermindert und folglich sich die Leistung der Reaktoranlage herabsetzt, so daß aus
diesem Grunde eine erhebliche Elektroenergiemenge nicht erzeugt wird.
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Für einen besseren Widerstand der Rohre gegen durch Chloride und
Lauten verursachte Korrosionen an den Stellen der Befestigung der Rohre am Rohrboden
als Ergebnis der Ablagerung eines Eisenoxidschlammes auf der waagerechten Oberfläche
oes Rohrbodens werden bei diesen Dampferzeugern rohre aus teueren Legierungen mit
einem hohen Gehalt wi Nickel wie etwa lnkaloi und Inkonel eingesetzt. Dadurch steigern
sich erheblich die pauschalen Kosten für einen Dampferzeuger.
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Es ist fernerhin ein waagerechter Dampferzeuger aus oem SU-Urherberschein
Nr. 283336 bekannt.
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Dieser bekannte Dampferzeuger weist ein waagerechtes Gehäuse auf,
in weichem ein Senkrechtsammler für die Zu£ührung des Wärmeträgers des ersten Kreislaufes,
ein Senkrechtsammler für die Abführung des Wärmeträgers des ersten Kreislaufes und
eine durch in horizontaler Ebene liegende U-Rohre gebildete Wärmeübertragungsfläche
vorgesehen sind. Zur Verhinderung eines Zusammenstoßes der benachbarten Rohre, woraus
deren Abrieb resultiert, sind Abstandsgitter vorgesehen, die in der horizontalen
Ebene senkrecht zur Längsachse der Rohre re liegen und durch flache und gefaltete
Streifen gebildet sind. Die.Äbstandsgitter sind über die Länge der Rohre gleichmäßig
verteilt. Die Eintrittsabschnitte der Rohre sind am Senkrechtsammler für die Zuführung
des Wärmeträgers des ersten Kreilaufes und die Austr ittsabs oluiitte der Rohre
am
Senkrechtsammler für die Abführung des Wärmetraägers des ersten Kreislaufes radial
befestigt, Die Längsachsen der Senkrechtsammler verlaufen parallel zueinaader, und
die Senkrechtsammler sind hierbei in einem gewissen Abstand voneinander entfernt.
Am Gehäuse ist ein Stutzen für die Speisewasserzuführung zum Rohrzwischenraum befestigt.
Auch ist im Gehäuse ein Dampfabsoneider vorgesehen, der sich oberhalb der Wärmeübertragungsfläche
- in Laufrichtung des Dampfes gesehen - befindet. Am Gehäuse sind weiterhin Stutzen
für die Dampfabführung an oen Verbraucher festgemacht.
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bei diesem Dampferzeuger sind dank der Befestigung der Rohre der
Wärmeübertragungsfläche an den Senkrechtsammlern Voraussetzungen für die Verhinderung
einer Eisenoxidschlammablagerung an der Außenfläche der Sammler an den Rohrbefestigungsstellen
geschaffen. Dies trägt dazu bei, daß im Dampferzeuger Rohre aus billigen niohtrostenden
Stählen wie etwa Stähle mit lo' Cr, 10; Ni und ca. lSo Ti verwendet werden, die
die Gesamtkosten des Dampferzeugers senken. Die reichhaltigen Erfahrungen für den
Betrieb derartiger Dampferzeuger lehren, daß praktisch kein einziger Stillstand
des Dampferzeugers auf Grund einer Chloriden- bzw.
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Laugenkorrosion der die Wärmeübertragungsfläche bildenden Rohre aus
dem vorstehend genannten Stahl feststellbar ist.
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Hinzu kommt, daß durch den Einsatz der Abstandsgitt'er ein Aohrabrieb
während der Schwingungen infolge einer Queranströmung der Rohre durch einen auflaufenden
Wasserstrom oder einen Strom des Dampf-Wassergemisches aus dem zweiten Kreislauf
vermieden wird.
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Neben diesen Vorteilen hat die waagerechte Anordnung des Gehäuses
des Dampferzeugers jedoch eine schlechte ein fügung des Dampferzeugers in das- und
luftdichten Schutzmantel der Reaktoranlage zur Folge. Daraus resultieren grössere
Abmessungen und höhere Kosten der letzteren. Der bekannte Dampferzeuger zeichnet
sich durch einen hohen Metallaufwand wegen der vergrößerten Wanddicke des Gehäuses
im Bereich der Befestigung der beiden Senlcrechtsamml.er aus, von welchen der eine
Senkrechtsammler für die Zuführung des Wärmeträgers des ersten Kreislaufes und der
andere für die
Abführung des Wärmeträgers des ersten Kreislaufes
dient.
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Die Sammler sind voneinander um einen unwesentlichen Abstand entfernt.
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Es ist ein weiterer Dampferzeuger aus der US-PS 3 376 858 bekannt.
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im Gehäuse eines kugelförmigen Dampferzeugers ist ein senkrecht angeordneter
Sammler mit einer Kammer für die Zuführung des Wärmeträgers des ersten Kreislaufes
urld einer Kammer für die Abführung des Wärmeträgers des ersten Kreislaufes angeordnet.
Die Kammern sind voneinander isoliert.
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Die im Gehäuse vorhandene Wärmeübertragungsfläche ist durch Bündel
durch zur Senkrechtachse des Sammler senkrecht verlaufende U-Rohre gebildet. Die
Eintrittsabschnitte der Rohre jedes Bündels sind am Sammler radial befestigt und
mit der ersten Kammer verbunden, und die Austrittsabschnitte der Rohre jedes bündels
sind am Sammler radial festgemacht und mit der ziveiten Kammer verbunden. Ini Querschnitt
des Gehäuses des Dampferzeugers ist jedes Rohrbündel nach einer krummen Linie, im
Grunde genommen nach einer Evolvente angeordnet.
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Oberhalb der Wärmeübertragungsfläche befindet sich - in Laufrichtung
des Dampfes gesehen - ein Dampfabscheider, über weichem am Gehäuse ein Stutzen für
die Dampfabführung an den Verbraucher vorgesehen ist. Im Raum, der durch die Innenwand
des Gehäuses und die Außenfläche der Wärmeübertragungsrohre begrenzt ist, befindet
sich ein Mittel für die Rückführung des Umlaufwassers zum Rohrzwiscnenraum. Das
besagte Mittel ist durch einen zylindrischen Schuß gebildet, der mit zwei nacheinander
geschalteten kegelförmigen Schüssen in Verbindung steht. Im Unterteil des Gehäuses
ist unterhalb der Wärmeübertragungsfläche - in Laufrichtung des Dampfes gesehen
- ein Sammler vorgesehen, der für die Zuführung des Speisewassers zum Rohrzwischearaum
sorgt und mit einem am Gehäuse befestigten Stutzen für die Speisewasserzuführung
verbunden ist. Der Sammler liegt in einer horizontalen Ebene und ist gleichmittig
zum Senkrechtsammler. Im Raum, der durch die innenfläche des zylindrischen Schusses,
die Außenfläche des senkrechten Sammlers und die Wärmeübertragungsfläche der benacabarten
Rohrbündel begrenzt ist,
verläuft ein durch die Technologie bedingter
Kanal, in welchem keine Rohre verlegt sind. Der Kanal ist durch die Technologie
des Zusammenbaues der Rohbündel bedingt, die im Querschnitt des Gehäuses nach einer
krummen Linie verlalfen.
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Bei diesem Dampferzeuger werden dank der Befestigung der Rohre der
Wärmeübertragungsfläche an den Kammern des senkrechten Sammlers Voraussetzungen
für die Verhinderung einer Eisenoxidschlammablagerung an der Außenfläche des Sammlers
an den Rohrbefestigungsstellen gegeben. Als Folge hiervon können die Rohre für die
Wärmeübertragunbgsfläche aus billigen rostfreien Stählen wie z.B. Stähle mit 18%
Cr, 10 % Ni und ca. 1 % Ti hergestellt werden.
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Diese Ausführung der Wärmeübertragungsfläche zieht jeuoca bei einem
Anstieg der inzelleistung des Dampferzeugers eine Vergrößerung des Gehäusedurchmessers
des Dampferzeugers nach sich. Dies ergibt einen erhöhten Metallaufwand, eine Kostenvermehrung
und eine Vergrößerung der Abmessungen des Gehäuses des Dampferzeugers.
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Eine Vergrößerung der Abmessungen und des Metallaufwandes des Dampferzeugers
sind darüber hinaus durch eine schlech-Auffüllung des Rohrzwischenraumes des Dampferzeuges
mit Rohren veranlaßt, da die Aostähde zwischen den senkrecht zur Semkrechtachse
des Sammlers verlaufenden Rohren gleich denen zwischen den Rohren an den Stellen
deren Befestigung am Sammler sind. Diese Abstande am Sammler werden verhältnismäßig
6roß festgelegt und richten sich nach dem Verfahren zur Herstellung der Öffnungen
für die Befestigung der Rohre im Sammler, der unter anderem einem hohen Druck des
Wärmeträgers des ersten Kreislaufes ausgesetzt ist. Das alles ergibt eine Verminderung
(eine Beschränkung) der Größe oer Wärmeübertragungsfläche bezogen auf die Volumeneinheit
des Gehäuses und folglich eine Erhöhung des ivetallauSwandes, der Kosten und der
Abmessungen des Dampferzeugers.
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Der vorhandene technologiscee, durch die Rohre der Wärmeübertragungsfläche
nicht aufgefüllte Kanal dient ebenfalls als Ursache für eine schlechte Auffüllung
des Rohre zwischenraumes des Dampferzeugers, wodurch die Größe der
Wärmeübertragungsfläche
bezogen auf die Volumeneinheit des Dampferzeugers verringert wird. Das hat wiederum
eine Erhöhung der Abmessungen, des Metallaufwandes und der Kosten eines Dampferzeugers
zur lvolue.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger zu
schaffen, bei dem die vorgegebenen Dampfzustandsgrößen am Austritt unter Verringerung
dessen Abmessungen und Masse dank einer bestimmten Anordnung der Wärmeübertragungsrohre
sowie einer konstruktiven Auslegung der ain-- und Austrittsabschnitte der genannten
Rohre jedes Bündels erzielt werden.
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Die Gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Dampferzeuger,
in dessen Gehäuse ein senkrecht angeordneter Sammler mit einer ersten Kammer für
die Zuführung des Wärmeträgers des ersten Kreislaufes und einer zweiten Kammer für
die Abführung des Wärmeträgers des ersten Ereislaufes, die voneinander isoliert
sind, Rohrbündel zur Förderung des Wärmeträgers des ersten Kreislaufes, die eine
Wärmeübertrag.ungsfläche bilden, wobei die Eintrittsabschnitte der Rohre jedes Bündels
am Sammler radial befestigt und mit der ersten Kammer verbunden und die Austrittsabschnitte
der Rohre jedes Bündels am Sammler radial befestigt und mit der zweiten Kammer verbunden
sind, ein waagerecht angeordneter Ringsammler für die Speisewasserzuführung zum
Rohrzwischenraum, der zum senkrechten Sammler konzentrisch aneordnet und mit einem
am Gehäuse befestigten Stutzen für die Speisewasserzuführung verbunden ist, ein
Dampfabscheider, der sich oberhalb der Wärmeübertragungsfläche - in Richtung der
Dampfbewegung gesehen - befindet und am Gehäuse befestigt ist, ein Mittel für die
Rückführung des Umlaufwassers zum Rohrzwischenraum, weiches mit dem Dampfabscheider
verbunden ist, und ein am Gehäuse befestigter Stutzen für die Dampfabfuhr an den
Verbraucher untergebracht sind, gemäß der Erfindung die Wärmeübertragungsrohre jedes
Bündels parallel zur Senkrechtachse des Sammlers verlaufen, wobei die Eintritts-
und die Austrittsabschnitte der Rohre jedes Bündels gekrümmt und mit ihrer Konkavität
dem Sammler zugewandt sind.
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Diese konstruktive Auslegung des Dampferzeugers ergibt
eine
erhebliche Verringerung dessen Abmessungen und Metallaufwandes infolge einer Verkürzung
des Abstandes zwischen den Wärmeübertragungsrohren innerhalb des Bündels auf dem
senkrechten Abschnitt im Vergleich zum waagerechten Abschnitt, weil sich der Abstand
zwischen den im Bündel befindlichen Rohren auf dem senkrechten Abschnitt nach den
Maßen der Abstandselemente und auf dem waagerechten Abschnitt nach den Verhältnissen
der Rohrbefestigung am Sammler richtet.
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Der erfindungsgemäß ausgeführte Dampferzeuger gewährleistet eine
Zunahme dessen Leistung bezogen auf die Volumeneinheit des Gehäuses.
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Durch einen vorläufigen Zusammenbau der Wärmeübertragungsrohre zu
Bündeln unter gleichzeitiger Güte kontrolle der Montage der Rohrbündel wird die
Montagezeit des Dampferzeugers im ganzen gekürzt.
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Dadurch, daß die Eintritts und Austrittsabschnitt der rohre jedes
Bündels gekrümmt und mit deren Konkavität dem Sammler zugewandt sind, bot sich die
iviöglichkeit für die Anordnung jedes Bündels der Wärmeübertragungsrohre in einer
Ebene, die parallel zur Senkrechtachse des Sammlers liegt, wodurch ein größere Anzahl
der Wärmeübertragungsrohre bezonen alX die Volumeneinheit des Gehäuses des Dampferzeugers
angeordnet werden kann.
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Auch können die Rohre jedes Bündels nach einem Halomesser in Querschnitt
des Gehäuses des Dampferzeugers angeordnet werden.
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Dieser konstruktive Aufbau des Dampferzeugers ermöglicht eine Vereinfachung
der Technologie und eine Senkung des Arbeitsaufwandes dank einer Verminderung der
Rohrkrümmungen im Bündel sowie der Herstellung der Rohrkrümmungen xLit einem gleichen,
in einer gemeinsamen Ebene liegenden Krümmungshalbmesser.
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Es ist hierbei erwünscht, daß ein Teil der Fallrohrabschnitte der
Rohre des Bündels im Raum zwischen den benacilbarten Bündeln unter einem spitzen
Winkel oC zum Halbmesser angeordnet ist, an dem die Querschnitte der Steig- und
Fallrohrabschnitte der Rohre liegen, wobei die Winkeispitze dem Sammler zugewandt
ist. Dies vereinfacht die Technologie und
ermäßigt den Arbeitsaufwand
bei der Fertigung der Rohre bündel dank der Verminderung der im Bündel enthaltenen
Krümmungszahl sowie der Anwendung der gleichartigen Krümmungshalbmesser, was eine
beachtliche Senkung der Kosten für den Dampferzeuger nach sich zieht.
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Es ist günstig, sie Rohre jedes Bündels nach einer kurve, die im
Grunde genommen durch eine ßvolvente wiedergegeben wird, im Querschnitt des Gehäuses
des Dampferzeugers anzuordnen.
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Diese Ausführung des Dampferzeugers ermöglicht die Anordnung einer
größtmöglichen Rohrzahl im Querschnitt dessen Gehäuses, so daß die Kompaktheit des
Dampferzeugers verbessert, dar Metallaufwand verkleinert wird und dessen Abmessungen
verringert werden. Die Rohre jedes Bündels müssen an einer gebrochenen Linie im
Querschnitt des Gehäuses angeordnet werden, deren Krümmung nur einer Seite zugewandt
ist.
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Diese Ausführung des Dampferzeugers gestattet es, die Fertigungstechnologie
der Rohrbündel dank der Anwendung der gleichartigen Krümmungshalbmesser zu vereinfachen.
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Es ist sinnvoll, daß das Mittel für die Rückführung des Umlaufwassers
zum Rohr zwischenraum zumindest einen Kasten darsteilt, der in, einem Baum, welcher
durch die Innenwand des Gehäuses, die Aubenwand des Sammlern und die Wärmeübertragungsfläche
zweier benachbarter Rohrbündel begrenzt ist, angeordnet und über eine Öffnung mit
einem Schuß verbunden ist, der in einem Raum, welcher durch die Innenfläche der
Wärmeübertragungsrohre der Bündel begrenzt ist, angeordnet, init seiner offenen
Stirnfläche dem Dampfabsoheider und mit der geschlossenen Stirnfläche dem imier
zugewandt ist, wobei die dem Dampfabscheider zugewandte Stirnfläche des Kastens
geschlossen bleibt und dessen andere Stirnfläche mit einer unterhalb der Wärmeübertragungsfläche
liegenden Zone des Gehäuses verbunden ist.
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Dieser konstruktive Aufbau des Dampferzeugers ermöglicht eine beträchtliche
Verminderung dessen Abmessungen und des Metallaufwandes dank der Unterbringung des
Mittels für die Rückführung des Umlaufwassers zwisohen den benachbarten Bün-
dein
der Wärmeübertragungsrohre oaer der ausnutzung des Raudes des technologischen Kanals
zwischen den Rohrbündeln oder des Raumes, der durch die Innenfläche der Wärmeübertragungsrohre
begrenzt ist, so daß der Durchmesser des Gehäuses abnimmt.
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s empfiehlt sich, im Dampferzeuger einen Ringsammler für die Zuführung
des Umlaufwassers zum Rohrzwischenraum, der waagerecht und konzentrisch zum senkrechten
Sammler angeordnet, am Gehhäuse befestigt und mit dem Hohlraum des Kastens verbunden
ist, sowie eine waagerechte Trennwand, cie Jan Kasten in dessen Querschnitt abschließt
und den für das Umlaufwasser dienenden Hohlraum des Kastens von der für das Speisewasser
dienenden Zone des Genäuses isoliert, vorzusehen.
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Bei dieser Ausführung des Dampferzeugers werden der Metallaufwand
der die Wärmeüberztragungsfläche bildenden Rohre sowie des Dampferzeugers und dessen
Abmessungen ermäßigt.
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Die genannte Besonderheit des Dampferzeugers ist dadurch bedingt,
daß durch die Anordnung des Ringsammlers und der waagerechten Trennwand die Möglichkeit
für die Schaffung einer Vorwärmstrecke gegeben ist, auf welcher das Speisewas-Der
von der Temperatur dessen eintritts in den Dampferzeuger auf die Siedetemperatur
erwärmt wird. Dadurch ergibt sich eine Erhöhung des Ourchschnittlichen Temperaturgefälles
zwischen dem Wärmeträger des ersten Kreislaufes und dem Speisewasser. Dies bewirkt
eine Abnahme der Wärmeübertragungsfläche und folglich eine Abnahme deren Metallaufwndes
sowie des Metallaufwandes und der Abmessungen des Dampferzeugers im ganzen, indem
die vorbestimmten Werte an Austritt des Dampferzeugers beibehalten werden.
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Andere Ziele und Vorteile der erfindung werden anhand ceren nachfolgend
beschriebenen konkreten AUsführungsbeipsiels und der Zeichnungen näher erläutert,
in denen zeigt: Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Dampferzeuger in einem
senkrechten Schnitt; Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-1L der Fig. 1; Sig.
3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Big. 1; Fig. 4 einen Schnitt nach der
Linie IV-IV der Fig. 1;
Fig 5 einen Schnitt nach der Linie V-V
der Fig. 1; Fig. 6 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dampferzeugers in
einem senkrechten Schnitt; Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig.
6; Fig. 8 schematisch einen erfindungsgemäßen Dampferzeuger mit einem Ringsammler
für die Zuführung des Umlau4-Wassers zum Rohrzwischenraum sowie einer waagerechten
Trennwand in einem Vertikalschnitt.
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Im Gehäuse 1 (Fig.1) eines erfindungsgemäß ausgeführten Dampferzeugers
ist ein senkrecht angeordneter Sammler 2 mit einer Kammer 3, die für die Zuführung
des Wärmeträgers oes ersten Kreislaufes dient, und einer Kammer 4, die für die Abführung
des Wärmeträgers des ersten Kreislaufes dient, untergebracht.
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Die Kammer 3 ist von der Kammer 4 mittels einer Hülse 5 isoliert.
An der oberen Stirnfläche der Hülse 5 erfolgt die Abdichtung dank dem Längenausdehnungsunterschied
zwiscnen dem Sülsen- und dem Ssmmlerwerkstoff, während an der unteren Stirnfläche
der Hülse die Abdichtung durch den Längenausdehnungsunterschied zwischen dem Werkstoff
des Sammlers und dem eines mit der Hülse 5 dicht verbundenen Schusses 6 erzielt
wird.
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Für die Demontage der Hülse 5, die Besichtigung und die Instandsetzung
der zu Bündeln zusammengefaßten Wärmeübertragungsrohre 7 ist ein Deckel 8 vorgesehen,
der am Sammler 2 mittels Stiftschrauben (in Fig. nicht gezeigt) befestigt ist. Die
Rohre sind zu Bündeln unter Verwendung von Abstandselementen 9 zusammengefaßt. Die
liohrbündel biluen eine Wärmeübertragungsfläche 10, welche für die Wärmeübertragung
von dem Wärmeträger des ersten Kreislaufes ans peisewasser zwecks dessen Erwärmung
auf die Siedetemperatur und nachfolgender Dampferzeugung dient. Die Wärmeübertragungsrohre
9 jedes Bündels verlaufen parallel zur Senkrecht achse des SaLmlers 2. Die Eintrittsabschnitte
7a der Rohre jedes Rohrbündels sind am Sammler 2 radial befestigt und mit der ersten
Kammer 3 verbunden, während die Austrittsabschnitte 7b der Rohre 7 jedes Rohrbündels
am Sammler 2 radial festgemacht und mit der zweiten Kammer 4 in Verbindung gebracht
sind.
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Die Eintritts- 7a und die Austrittsabschnitte 7b der Rohre jedes
Rohrbündels sind gekrümmt und mit ihrer £or kavität dem Sammler 2 zugewandt.
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Am Gehäuse 1 ist ein Stutzen 11 für die Speisewasser zuführung zum
Rohrzwischenraum vorgesehen, der mit einem Ringsammler 12 verbunden ist, welcher
im unterteil des i;ehäuses waagerecht und konzentrisch zum Senkrechtsammler 2 angeordnet
ist. Der Sammler 12 besorgt eine gleichmäßige Speisewasserverteilung über den Querschnitt
des Rohrzwischenraumes.
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Für die Zuführung des Wärmeträgers des ersten Kreilaufes zur Kammer
3 und dann zu den Rohren 9 besteht ein am Sammler 2 angebtrachter Stutzen 13. Für
die Abführung des Wärmeträgers des ersten Kreislaufes aus den Rohren 9 ist ein stutzen
14 vorgeserlen, dar am Sammler 2 befestigt und mit der Kammer 4 verbunden ist.
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Im Gehäuse 1 befindet sich eine Gruppe 15 der an sich allgemein bekannten
Fliehkraftabscheider 16 für die Grobabscheidung des Dampfes vom Wasser, und oberhalb
dieser Gruppe 15 ist - in Richtung oer Dampfbewegung gesehen -ne Gruppe 17 von Prallabscheidern
16 für die Feinabscheidung des Dampfes vom Wasser vorgesehen (siehe das Buch von
Rossokhin, N.G., "Dampferzeugeranlagen für Kernkraftwerke", Moskau, Verlag "Atomizdat",
1980, Abb. 13.2 S. 272). Aus den Abscheidern 16, 18 kommt das Wasser in den RohrzwiAchenraum
zurückgeflossen, und es heißt Umlaufwasser. Die Gruppe 15 der Abscheider 16 und
die Gruppe 17 der Abscheider 18 befinden sich oberhalb der Wärmeübertragungsfläche
10, in Richtung der Dampfbewegung gesehen.
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Für die Dampfabf uhr an den Verbraucher ist am Gehäuse 1 ein Stutzen
19 angebracht. Dieser hat eine Öffnung, die mit einem Deckel 20 abgeschlossen ist
und einen Zutritt zum Rohrzwischenraum für eine Revision und eine Reparatur von
Elementen des Dampferzeugers gewährt.
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Für die Rückführung des Speisewassers zum Rohrzwischenraum befindet
sich im Innern des Gehäuses 1 ein Mittel 21.
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Dieses stellt einen Schuß 22 dar, welcher an dar Gruppe 15 der Abscheider
befestigt und im Raum zwischen der Innenwand
des Gehäuses 1 und
der Außenfläche der zu den Bündeln zusammengefaßten Wärmeübertragungsrohre 7 angeordnet
ist.
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Die Abscheider 16 sind aki einer ringförmigen Pla.ze 23 befestigt,
die a Gehäuse 1 angebracht ist. Die Gruppe 17 oer Abscheider lö ist am Gehäuse 1
angebracht.
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Die rohre 7 jedes Bündels (Fig. 2) sind nach einem Halbmesser im
Querschnitt des Gehäuses 1 aneordnet. Diese Ausführung der Rohbündel 7 ermöglicht
eine Vereinfachung der Fertigungstechnologie sowie eine Senkung des Arbeitsaufwandes
für deren Herstellung dank einer Verminderung der Anzahl der im Bündel enthaltenen
Rohrkrümmungen und der Herstellung der Rohrkrümmungen mit dem gleichen in der gemeinsamen
ebene liegendem Krümmungshalbmesser.
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Für eine Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche und folglich der
Leistung des Dampferzeugers unter Beibehaltung dessen Abmessungen ist es sinnvoll,
die Längsachsen der Ballrohrabschnitte 7c (Fig. 3) eines Teiles der Rohre 7 jedes
Rohrbündels im Raum zwischen den benacnbarten Rohrbündeln unter einem spitzen Winkel
α zum Halbmesser, an, welchem Die Querschnitte der Steigrohrabschnitte 7d
und der Fallrohrabschnitte 7c der Rohre 7 liegen, anzuordnen. Die Spitze des Winkels
cl ist hierbei dem Sammler 2 zugewandt.
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Bür eine Verringerung des Metallaufwandes und der Maße des Dampferzeugers
unter Konstanthaltung der Sollwerte an dessen Austritt müssen die Rohre 7 (Fig.
4) jedes Rohrbündels im Querschnitt des Gehäuses 1 nach einer Kurve angeordnet werden,
die im Grunde genommen durch eine Evolvente wiedergegeben wird.
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Für eine Verringerung des Metallaufwandes und der Abmessungen des
Datnpferzeugers unter Vereinfachung der Herstellungstechnologie für Rohrbündel 7
(Fig. 5) müssen die Rohre jedes Rohrbündels im Querschnitt des Gehäuses nach einer
gebrochenen Linie angeordnet werden, deren Krümmung nur einer Seite zugewandt ist,
so daX Rohrkrümmungen mit gleichem Krümmungshalbmesser herstellbar sind.
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Bei der in Fig. 6 veranschaulichten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Dampferzeugers wird eine erhebliche Verringerung dessen Masse und Abmessungen dank
einer Verklei-
n@@@ng des Durchmessers des Gehäuses erzielt. Diese
V@f@@@in@l@ng der Durchmessers des Gehäuses verdankt der Anbringung des mittels
21 für die Rückführung des Umlaufwassers und der Ausnutzung des Raumes zwischen
den benachbarten @armeübertragungsrohrbündeln bzw. des technolgischen Kanals sowie
des Raumes , der durch die Innenfläche der Wärmeübertragungsrohre begrenzt ist.
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Das Mittel 21 stellt einen Schuß 24 (Fig. 6) und einen mit dem Schuß
verbuncenen Kasten 25 dar. Der Schuß 24 befindet sich imRaum, der durch die Innenfläche
der zu den Bündeln zusammengefaßten Wärmeübertragungsrohre 7 begrenzt ist,und die
mit dessen offener Stirnfläche 24a der Abscheidergruppe 15 und mit der geschlossenen
Stirnfläche dem ws'nler 2 zugewandt. Darüber hinaus steht der Schuß 24 über eine
Öffnung 27 mit dem Kasten 25 in Verbindung. Der Kasten 25 (Fig.7) befindet sich
im Raum, der durch die Innenwand des Gehäuses 1, die Außenwand des Sammlers 2 und
die Wärmeübertragungsfläche zweier benachbarter Rohrbündel 7 begrenzt ist. Die der
Gruppe 15 der Abscheider 16 zugewandte Stirnfläche 25a des Kastens (Fig. 6) ist
geschlossen, und dessen andere Stirnfläche 25b steht mit der unterhalb der Wärmeübertragungsfläche
10 liegenden Zone 28 des Gehäuses 1 in Verbindung.
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Bei dem erfindungsgemäßen, in Fig. 8 bildlich dargestellten Dampferzeuger
ist ein Ringsammler 29 für oie Zuführung des Umlaufwassers zum Rohrzwischenraum
vorgesehen. Der Ringsammler 29 ist konzentrisch zum senkrechten Sammler 2 angeordnet
und an Gehäuse 1 befestigt. Auch ist der Ringsammler 29 über eine Öffnung 30 mitdem
Hohlraum des Kastens 25 verbunden. Der Kasten 25 ist in dessen Querschnitt durch
ne Trennwand 31 abgeschlossen, die den Hohlraum des Kastens 25, welcner für das
Umlaufwasser vorgesehen ist, von dem für das Speisewasser dienenden Hohlraum des
Gehäuses 1 isoliert.
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