DE3832420A1 - Fliehkraft-dampfabscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampfabscheider, ins­ besondere auf einen Fliehkraftabscheider, für z. B. Wärme­ kraftanlagen in der Wärmeenergetik, insbesondere an Kern­ kraftwerken im System zur Zwischenabscheidung und der Dampfüberhitzung einer Turbine anwendbar, die mit Naß- oder schwach überhitztem Dampf betrieben wird.

Die Erfindung ist in der Gas-, der Erdölindustrie und in jedem beliebigen anderen Industriezweig anwendbar, wo Zweikomponentenmischungen zu trennen sind.

Bekannt ist ein Fliehkraftabscheider (SU-A-10 00 108), in dessen Gehäuse eine Naßdampfkammer, eine Scheidekammer und eine Trockendampfkammer einander nachgeordnet mit einem Spalt in bezug aufeinander montierte Scheiderohre koaxial angebracht sind. In der Seitenwand der Scheidekammer ist ein Kanal vorgesehen, über den der Dampf abgeleitet wird. Bei diesem Abscheider ergibt sich ein ungleichmäßiger Druckabbau in der Scheidekammer, was zu Änderungen der Geschwindigkeiten in der Scheidekammer und zu einer verringerten Scheideeffektivität führt.

Aus der US-A-42 86 885 ist ein gattungsgemäßer Flieh­ kraftabscheider bekannt, in dessen Gehäuse eine Naß­ dampfkammer, eine Scheidekammer und eine Trockendampf­ kammer einander nachgeordnet sind, die durch Rohrböden voneinander getrennt sind. In jedem Rohrboden sind Rohre befestigt, wobei die in einem Rohrboden befestigten Rohre koaxial mit einem Spalt in die im anderen Rohrboden be­ festigten Rohre eingreifen. In der Seitenwand der Scheide­ kammer ist ein Stutzen eingearbeitet, über den der Dampf abgeleitet und der Druck abgebaut wird. Diese seitliche Dampfableitung aus der Scheidekammer führt zu einem un­ gleichmäßigen Druckabbau, zu einer unerwünschten Beein­ flussung der Geschwindigkeiten in der Scheidekammer und zur verringerten Scheideeffektivität. Da nämlich der Dampf seitlich aus der Scheidekammer über den Stutzen abgeleitet wird, muß zusätzlicher Naßdampf aus der Turbine in den Fliehkraftabscheider zugeführt werden, was den Wirkungs­ grad der Turbine verringert. Durch den Ableitstutzen wird darüber hinaus das Gehäuse geschwächt, was eine größere Wandstärke für das Gehäuse erfordert und einen vergrößer­ ten Metallaufwand für den Fliehkraftabscheider ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flieh­ kraftabscheider zu schaffen, bei welchem ein gleichmäßiger Druckabbau in der Scheidekammer gewährleistet wird.

Eine erste Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich bei einem Fliehkraftdampfabscheider gemäß dem Patentanspruch 1 da­ durch aus, daß die Scheidekammer zusätzlich mit der Trockendampfkammer verbunden ist, wobei in dem sie tren­ nenden Rohrboden mindestens eine Öffnung eingearbeitet ist.

Eine weitere Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abwärtsbewegung des Dampfes in jeder Bohrung des die Scheidekammer und die Trockendampfkammer trennenden und in Dampfströmungsrichtung unten in der Scheidekammer angeord­ neten Rohrbodens mit einem Ende ein Rohr befestigt ist, dessen offenes anderes Ende oberhalb des Spaltes in die Scheidekammer ausmündet.

Bei der ersten Lösung sorgt die zusätzliche Öffnung im Rohrboden zwischen der Scheidekammer und der Trockendampf­ kammer für einen gleichmäßigen Druckabbau in der Scheide­ kammer. Dabei geschieht eine stabile Wasserzuführung aus den Spalten, wodurch die Qualität der Dampfabscheidung erhöht wird. Durch diesen Aufbau der Scheidekammer wird überdies die zusätzliche Naßdampfzuführung in den Flieh­ kraftabscheider aus der Turbinenanlage entbehrlich.

Weitere Vorteile und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen anhand der schematischen Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Fliehkraft-Dampfabscheider im Längsschnitt;

Fig. 2 eine andere Ausführung des Fliehkraftabscheiders im Längsschnitt.

Der Fliehkraftabscheider enthält ein Gehäuse 1 mit koni­ schen Endabscheidern, in welchem eine Naßdampfkammer 2, eine Scheidekammer 3 und eine Trockendampfkammer 4 ein­ ander nachgeordnet sind. Die Scheidekammer 3 am unteren Ende ist mit einem seitlichen Stutzen 5 zur Wasserablei­ tung versehen. Die Naßdampfkammer 2, die Scheidekammer 3 und die Trockendampfkammer 4 sind durch Rohrböden 6 bzw. 7 voneinander getrennt. In den Rohrböden 6, 7 sind Scheide­ rohre 8, 9 starr montiert. Die in dem einen Rohrboden 7 befestigten Rohre 9 sind koaxial und mit einem Spalt 10 teilweise in den jeweiligen Rohren 8 aufgenommen, die in dem anderen Rohrboden 6 befestigt sind. In den Rohren 8 sind Schaufeln 11, welche der Dampfströmung eine Drehbe­ wegung erteilen und Schaufeln 12 in den abstromseitigen schmaleren Rohren 9 ändern die Drehbewegung in eine ge­ radlinige Dampfströmung.

Die Scheidekammer 3 ist zusätzlich mit der Trockendampf­ kammer 4 über mindestens eine Öffnung 13 im trennenden Rohrboden 7 verbunden. Bei dieser Ausführung strömt der Naßdampf in die konische Naßdampfkammer 2 von unten nach aufwärts, wobei an jedem Rohr 9 eine nach unten offene Kappe 14 befestigt ist, die den Spalt 10 mit radialem Zwischenraum überdeckt. Die Öffnung 13 im Rohrboden 7 sorgt für eine gleichmäßige Dampfzufuhr in die Trocken­ dampfkammer 4 aus der Scheidekammer 3, wodurch ein gleich­ mäßiger Druckabbau in der Scheidekammer 3 erreicht wird.

Bei dem Fliehkraft-Dampfabscheider nach Fig. 2 mit der Abwärtsströmung des Dampfes ist in der Öffnung des die Scheidekammer 3 und die Trockendampfkammer 4 trennenden Rohrbodens 7 ein Rohrstück 15 mit einem Ende 17 befestigt, dessen anderes Ende 16 oberhalb des Spaltes 10 liegt. Der Rohrboden 7 ist in Dampfbewegungsrichtung unten in der Scheidekammer 3 angebracht.

Der Fliehkraftabscheider funktioniert folgenderweise. Bei dem Dampfabscheider nach Fig. 2 strömt der Naßdampf aus dem Hochdruckteil einer nicht dargestellten Turbine von oben nach unten in die Naßdampfkammer 2 (Fig. 2), wo er auf die breiteren Rohre 8 verteilt wird. In diesen ertei­ len die Schaufeln 11 dem Naßdampfstrom eine Drehbewegung. Durch die dabei auftretenden Fliehkräfte wird der Dampf in den Rohren 8 vom Wasser getrennt. Das Wasser setzt sich an der Innenfläche der Rohre 8 ab und wird über den Spalt 10 mit einem Teil des Dampfes in die Scheidekammer 3 abgelei­ tet. Aus der Scheidekammer 3 fließt das Wasser über den Stutzen 5, während der Dampf über die Rohre 15 in die Trockendampfkammer 4 strömt. Der in den Rohren 8 verblie­ bene und vom Wasser getrennte Dampfanteil gelangt weiter in die Rohre 9 und auf die Schaufeln 12, die die Drehbe­ wegung des Dampfstromes in eine geradlinige Strömung än­ dern, während der verbliebene Dampf über die Rohre 9 in die Trockendampfkammer 4 eintritt. Aus der Kammer 4 strömt der Trockendampf in den Niederdruckteil der Turbine.

Bei dem Fliehkraftabscheider nach Fig. 1 strömt der Naß­ dampf aus dem Hochdruckteil der Turbine von unten nach oben in die Naßdampfkammer 2, wo er auf die Rohre 8 verteilt wird. Bei dieser Ausführung erfolgt die Fliehkraftabschei­ dung in ähnlicher Weise wie beim Abscheider nach Fig. 1. Der Unterschied dieser Ausführung besteht darin, daß das über die Ringspalte 10 in die Scheidekammer 3 eintretende Wasser von der Trennwand bzw. den Kappen 14 auf den Rohr­ boden 6 tropft und weiter über den Stutzen 5 aus dem Fliehkraftabscheider abgeleitet wird.

Die neuen Fliehkraftabscheider verbessern die Dampfab­ scheidung, wobei ihre Abmessungen und der Metallaufwand geringer als bei herkömmlichen Aggregaten sind. Außerdem wird der Dampf aus der Scheidekammer innerhalb des Flieh­ kraftabscheiders verwertet, wodurch der Wirkungsgrad der Turbinenanlage, in welcher er zum Einsatz gelangt, erhöht wird.

Claims (5)

1. Fliehkraft-Dampfabscheider für z. B. Wärmekraftan­ lagen, in dessen Gehäuse (1) eine Naßdampfkammer (2), eine Scheidekammer (3) und eine Trockendampfkammer (4) einander nachgeordnet und durch Rohrböden (6, 7) von­ einander getrennt sind, wobei die in dem einen Rohr­ boden (7) befestigten Rohre (9) in der Scheidekammer (3) koaxial in die Rohrenden der im anderen Rohrboden (6) befestigten Rohre (8) mit einem Spalt (10) ein­ greifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidekammer (3) zusätzlich mit der Trocken­ dampfkammer (4) über mindestens eine Öffnung (13) in dem sie trennenden Rohrboden (7) verbunden ist.

2. Fliehkraft-Dampfabscheider, für z. B. Wärmekraft­ anlagen, in dessen Gehäuse (1) eine Naßdampfkammer (2), eine Scheidekammer (3) und eine Trockendampfkammer (4) einander nachgeordnet und durch Rohrböden (6, 7) von­ einander getrennt sind, wobei die in dem einen Rohr­ boden (7) befestigten Rohre (9) koaxial und mit einem Spalt (10) in die Enden der in dem anderen Rohrboden (6) befestigten Rohre (8) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß im Rohrboden (7) zwischen der Scheidekammer (3) und der Trockendampfkammer (4) mindestens ein Rohr (15) be­ festigt ist, dessen offenes Ende (16) oberhalb des Spaltes (10) der benachbarten ineinandergreifenden Rohre (8, 9) ausmündet.

3. Dampfabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Trennwand (6) zwischen der Naßdampfkam­ mer (2) und der Scheidekammer (3) befestigten Rohre (8) bis etwa in den mittleren Bereich der Scheidekammer (3) reichen und einen durchgehend größeren Durchmesser haben als die in ihr offenes Ende hineinragenden Rohre (9), die in der Trennwand (7) zwischen der Scheidekam­ mer (3) und der Trockendampfkammer (4) befestigt sind.

4. Dampfabscheider nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringspalte (10) zwischen den ineinandergrei­ fenden Enden der Rohre (8, 9) durch Kappen (14) über­ deckt sind, die mit ihrem Boden an den dünneren Rohren (9) befestigt und in Richtung zur Trennwand (6) offen sind.

5. Dampfabscheider nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der ineinandergreifenden Rohre (8, 9) Einbauten (11) angeordnet sind, welche der Dampf­ strömung eine Rotationskomponente erteilen.