DE4143009A1

DE4143009A1 - Nozzle for injection cooler for hot steam - has central channel for conveying cooling water and surrounding ring channel for feed of sprayed steam

Info

Publication number: DE4143009A1
Application number: DE19914143009
Authority: DE
Inventors: Herbert Fangrat
Original assignee: Deutsche Babcock Werke Energie und Umwelttechnik AG
Current assignee: Deutsche Babcock Werke Energie und Umwelttechnik AG
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1991-12-24
Publication date: 1993-07-01

Abstract

The ring channel (13) ends at the outlet in individual holes (19, 23) which issue into an eddy chamber (20) which at its end is provided with outlet holes (21). The holes of the ring channel run at an angle to the longitudinal axis of the nozzle (2) and the axis of a hole in the ring channel intersects that of a hole (23) of the central channel (14) downstream. The central channel is closed by an arched cover (22) in which downstream from the holes (19) of the ring channel (13) the holes (23) of the central channel (14) are arranged radially. ADVANTAGE - A high degree of atomisation cooling of the hot steam is achieved in a narrow space.

Description

Die Erfindung betrifft eine Düse für einen Einspritzkühler zur Kühlung von Heißdampf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a nozzle for an injection cooler Cooling superheated steam according to the preamble of patent claim 1.

Derartige Einspritzkühler dienen in Dampfkraftanlagen dazu, durch Kühlung die Temperatur des Heißdampfes in allen Lastbereichen konstant zu halten bzw. abzusenken. Ferner soll durch die Heißdampfkühlung die Dampfleitung und die nachgeschalteten Heizflächen vor zu hoher Temperatur geschützt werden.Such injection coolers are used in steam power plants by Cooling the temperature of the superheated steam in all load ranges keep constant or lower. Furthermore, by the Steam cooling the steam line and the downstream Heating surfaces are protected from excessive temperature.

Um das Kühlwasser möglichst gleichmäßig mit dem zu kühlenden Heißdampf zu vermischen, wird es durch Druck oder mit Hilfe von Zerstäuberdampf fein verdüst. Bei der Düse eines bekannten Einspritzkühlers (DE-PS 28 10 771) geschieht dieses dadurch, daß in dem Düsenkopf jeweils mehrere getrennte Bohrungen für das Kühlwasser und den Zerstäuberdampf angeordnet sind, die paarweise unter einem Winkel zueinander zusammentreffen und jeweils in einer gemeinsamen Austrittsbohrung enden. Aus dieser Düse tritt das zerstäubte Kühlwasser mit überkritischer Geschwindigkeit aus. Durch diese hohe Strömungsgeschwindigkeit wird ein guter Zerstäubungsgrad und damit eine große Wasseroberfläche erreicht, die eine schnelle Verdampfung bewirkt und die Temperaturminderung des Heißdampfes beschleunigt. Es zeigte sich jedoch, daß der Kühlwasserstrom aufgrund seiner Strömungsgeschwindigkeit über eine verhältnismäßig lange Wegstrecke erhalten bleibt, so daß die Gefahr beteht, daß der Kühlwasserstrahl auf die Wandung der Heißdampf führenden Rohrleitung trifft und dort zu Schäden führt.To keep the cooling water as even as possible with the one to be cooled Mixing superheated steam is done by pressure or with the help of Atomizer vapor atomized. At the nozzle of a known Injection cooler (DE-PS 28 10 771) this is done in that in the nozzle head several separate holes for the Cooling water and atomizing steam are arranged in pairs meet at an angle to each other and each in one common exit bore end. This comes out of this nozzle atomized cooling water at supercritical speed. This high flow rate makes it a good one Degree of atomization and thus reaches a large water surface, which causes rapid evaporation and temperature reduction of superheated steam accelerated. However, it turned out that the Cooling water flow due to its flow rate a relatively long distance is preserved, so that There is a danger that the cooling water jet will hit the wall of the superheated steam leading pipeline and causes damage there.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Düse eines Einspritzkühlers so zu gestalten, daß bei hohem Zerstäubungsgrad eine Kühlung des Heißdampfes auf engem Raum erreicht wird. The invention has for its object the generic nozzle to design an injection cooler so that at high Degree of atomization a cooling of the superheated steam in a confined space is achieved.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Düse erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention in a generic nozzle solved by the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of Subclaims.

In die Wirbelkammer der erfindungsgemäßen Düse tritt der Zerstäuberdampf drallbehaftet in Form von Einzelstrahlen ein und trifft dort auf das ebenfalls in Einzelstrahlen zugeführte Kühlwasser. Dabei wird jeweils ein Zerstäuberdampfstrahl über das Austrittsende eines Kühlwasserkanals geführt, wodurch eine gute Zerstäubung des Kühlwassers und eine innige Vermischung von Kühlwasser und Zerstäuberdampf erreicht wird. In der Wirbelkammer wird weiterhin die Strömungsgeschwindigkeit des zerstäubten Kühlwassers so weit herabgesenkt, daß aus den Austrittsbohrungen der Wirbelkammer ein Kühlwassernebel mit geringer Strömungsgeschwindigkeit und in einem breiten Streuwinkel austritt. Dieser Nebel mischt sich auf kurzem Weg in den Strom des zu kühlenden Heißdampfes ein und kühlt diesen gleichmäßig. Da der Kühlwasserstrahl nur über eine kurze Weglähge bestehen bleibt, kann auf das sonst bei Einspritzkühlern übliche Innenschutzrohr zum Schutz der Heißdampf führenden Leitung verzichtet werden.The enters the swirl chamber of the nozzle according to the invention Atomizing vapor swirled in the form of individual jets and meets that which is also supplied in single beams Cooling water. In each case, an atomizer vapor jet is over the Exit end of a cooling water channel led, creating a good Atomization of the cooling water and an intimate mixing of Cooling water and atomizing steam is reached. In the vortex chamber the flow rate of the atomized will continue Cooling water lowered so far that from the outlet holes the swirl chamber a cooling water mist with little Flow velocity and emerges in a wide scattering angle. This mist mixes in a short distance in the stream of the to be cooled Steam and cools it evenly. Because the cooling water jet only remains over a short distance, can otherwise The usual inner protection tube for desuperheaters to protect the superheated steam leading line.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is in the drawing shown and is explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 schematisch einen Einspritzkühler mit einer radial eingebauten Düse, Fig. 1 shows schematically a desuperheater with a radially mounted nozzle,

Fig. 2 den Längsschnitt durch eine Düse für einen Einspritzkühler, Fig. 2 is a longitudinal section through a nozzle for an injection cooler,

Fig. 3 den Schnitt III-III nach Fig. 2 und Fig. 3 shows the section III-III of Fig. 2 and

Fig. 4 den Schnitt IV-IV nach Fig. 2. Fig. 4 shows the section IV-IV of FIG. 2.

Der Einspritzkühler besteht aus einem von dem zu kühlenden Heißdampf durchströmten Rohrstück 1, in das radial eine Düse 2 zum Einspritzen von Kühlwasser in den Heißdampf hineinragt. Die Düse 2 ist mit zwei Anschlußstutzen 3, 4 versehen. Der Anschlußstutzen 3 ist mit einer Kühlwasserleitung 5 verbunden, in der eine Drosselblende 6, zwei Absperrventile 7 und ein Mengenregelventil 8 angeordnet sind. Eine mit der Hochdruckdampfschiene des Dampferzeugers verbundene Zerstäuberdampfleitung 9 führt zu dem Anschlußstutzen 4. Über diese Zerstäuberdampfleitung 9 wird eine konstante Zerstäuberdampfmenge zugeführt. Die Zerstäuberdampfmenge wird durch den Querschnitt von Drosselbohrungen 10 bestimmt und ist auf die maximale Menge an Kühlwasser abgestimmt.The injection cooler consists of a pipe section 1 through which the hot steam to be cooled flows, into which a nozzle 2 projects radially for injecting cooling water into the hot steam. The nozzle 2 is provided with two connecting pieces 3 , 4 . The connecting piece 3 is connected to a cooling water line 5 , in which a throttle valve 6 , two shut-off valves 7 and a flow control valve 8 are arranged. An atomizer steam line 9 connected to the high pressure steam rail of the steam generator leads to the connecting piece 4 . A constant amount of atomizing vapor is supplied via this atomizing vapor line 9 . The amount of atomized vapor is determined by the cross section of throttle bores 10 and is matched to the maximum amount of cooling water.

Die Düse 2 ist in der Wand des Rohrstückes 1 befestigt und besteht aus einem Innenrohr 11 und einem Mantelrohr 12. Das Mantelrohr 12 umgibt das Innenrohr 11 mit Abstand unter Bildung eines Ringkanales 13, der mit dem Anschlußstutzen 4 in Verbindung steht und den Zerstäuberdampf führt. Das Innenrohr 11 begrenzt einen zentralen Kanal 14, der über eine durchbohrte Kappe 15 mit dem Anschlußstutzen 3 für die Zuführung des Kühlwassers verbunden ist.The nozzle 2 is fastened in the wall of the pipe section 1 and consists of an inner pipe 11 and a jacket pipe 12 . The casing tube 12 surrounds the inner tube 11 at a distance, forming an annular channel 13 which is connected to the connecting piece 4 and carries the atomizing vapor. The inner tube 11 delimits a central channel 14 , which is connected via a perforated cap 15 to the connecting piece 3 for the supply of the cooling water.

Das Innenrohr 11 ist mit dem Mantelrohr 12 am rückwärtigen Ende über die Kappe 15 und ein Zwischenstück 16 fest verbunden. Das Innenrohr 11 ist mit zwei Ringschultern 17, 18 versehen, die unter Bildung einer Paßführung an der Innenseite des Mantelrohres 12 anliegen. Auf diese Weise ist das Innenrohr 11 gleitend in dem Mantelrohr 12 gehalten, so daß das durch das kühlere Medium beaufschlagte Innenrohr 11 sich gegenüber dem durch das wärmere Medium beaufschlagten Mantelrohr 12 frei dehnen kann und Wärmespannungen aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen vermieden werden. In der hinteren Ringschulter 18 sind die bereits erwähnten Drosselbohrungen 10 zur Konstanthaltung der Zerstäuberdampfmenge untergebracht. The inner tube 11 is firmly connected to the casing tube 12 at the rear end via the cap 15 and an intermediate piece 16 . The inner tube 11 is provided with two annular shoulders 17 , 18 , which bear against the inside of the jacket tube 12 to form a fitting guide. In this way, the inner tube 11 is slidably held in the jacket tube 12 , so that the inner tube 11 acted upon by the cooler medium can expand freely compared to the jacket tube 12 acted upon by the warmer medium, and thermal stresses due to the different temperatures are avoided. In the rear annular shoulder 18 , the aforementioned throttle bores 10 are housed to keep the atomizing vapor quantity constant.

Die vordere Ringschulter 17 verschließt den Ringkanal 13 am austrittsseitigen Ende. Durch diese Ringschulter 17 sind unter einem Winkel zur Längsachse der Düse 2 mehrere Bohrungen 19 hindurchgeführt. Diese Bohrungen 19 verbinden den Ringkanal 13 mit einer stromabwärts des Ringkanales 13 in dem Mantelrohr 12 angeordneten Wirbelkammer 20. Am vorderen Ende ist die Wirbelkammer 20 mit mehreren Austrittsbohrungen 21 versehen. Je nachdem ob die Düse 2 radial (Fig. 1) oder axial in das Rohrstück 1 eingebaut ist, liegen diese Austrittsrohrungen 21 exzentrisch oder zentrisch.The front ring shoulder 17 closes the ring channel 13 at the outlet end. A plurality of bores 19 are passed through this annular shoulder 17 at an angle to the longitudinal axis of the nozzle 2 . These bores 19 connect the ring channel 13 to a swirl chamber 20 arranged downstream of the ring channel 13 in the casing tube 12 . At the front end, the swirl chamber 20 is provided with a plurality of outlet bores 21 . Depending on whether the nozzle 2 is installed radially ( FIG. 1) or axially in the pipe section 1 , these outlet pipes 21 are eccentric or centric.

Der zentrale Kanal 14 ist am vorderen Ende durch eine gewölbte Haube 22 verschlossen, die sich innerhalb der Wirbelkammer 20 an die vordere, den Ringkanal 13 verschließende Ringschulter 17 anschließt. Die Haube 22 ist mit mehreren Bohrungen 23 versehen, die radial ausgerichtet sind und in einer Ebene liegen. Die Anzahl der Bohrungen 23 in der Haube 22 des den zentralen Kanal 14 begrenzenden Innenrohres 11 entspricht der Anzahl der von dem Ringkanal 13 ausgehenden Bohrungen 19. Dabei sind diese Bohrungen 19 so ausgerichtet, daß jeweils die Verlängerung der Achse einer Bohrung 19 des Ringkanals 13 auf die Achse einer Bohrung 23 des zentralen Kanals 14 trifft. Jeder austretende Zerstäuberdampfstrahl streicht damit über den Austrittsquerschnitt eines zugeordneten Kühlwasserstrahls. Auf diese Weise wird eine intensive Zerstäubung des Kühlwassers erreicht. In der Wirbelkammer 20 wird die Geschwindigkeit des so zerstäubten Kühlwassers verringert und dieses tritt als Nebel mit geringer Geschwindigkeit aus den Austrittsbohrungen 21 der Wirbelkammer 20 in den Strom des zu kühlenden Heißdampfes innerhalb des Rohrstückes 1 ein.The central channel 14 is closed at the front end by a domed hood 22 which adjoins the front annular shoulder 17 which closes the ring channel 13 within the swirl chamber 20 . The hood 22 is provided with a plurality of bores 23 which are aligned radially and lie in one plane. The number of bores 23 in the hood 22 of the inner tube 11 delimiting the central channel 14 corresponds to the number of bores 19 extending from the annular channel 13 . These bores 19 are aligned such that the extension of the axis of a bore 19 of the ring channel 13 meets the axis of a bore 23 of the central channel 14 . Each atomizing vapor jet emerging thus sweeps across the outlet cross section of an associated cooling water jet. In this way, an intensive atomization of the cooling water is achieved. In the swirl chamber 20 , the speed of the cooling water atomized in this way is reduced and this enters the stream of the superheated steam to be cooled within the pipe section 1 as a low-speed mist from the outlet bores 21 of the swirl chamber 20 .

Claims

1. Nozzle for an injection cooler for cooling superheated steam with a central channel ( 14 ) for guiding cooling water and a surrounding ring channel ( 13 ) for guiding atomizing steam, which end in individual bores ( 19 , 23 ) at the outlet, characterized in that the bores ( 19 , 23 ) open into a swirl chamber ( 20 ) which is provided at its end with outlet bores ( 21 ), that the bores ( 19 ) of the ring channel ( 13 ) run at an angle to the longitudinal axis of the nozzle ( 2 ) and that the axis of a bore ( 19 ) of the annular channel ( 13 ) intersects the axis of a bore ( 23 ) of the central channel ( 14 ) downstream.

2. Nozzle according to claim 1, characterized in that the central channel ( 14 ) is closed by a curved hood ( 22 ) in which the bores ( 23 ) of the central channel ( 13 ) downstream of the bores ( 19 ) of the ring channel ( 13 ) 14 ) are arranged radially.

3. Nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that throttle bores ( 10 ) are arranged in the annular channel ( 13 ).

4. Nozzle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the central channel ( 14 ) by an inner tube ( 11 ) and the annular channel ( 13 ) by a jacket tube ( 12 ) is limited that the inner tube ( 11 ) and Jacket tube ( 12 ) are connected to each other at the rear end and that the inner tube ( 11 ) is slidably held in the jacket tube ( 12 ) via at least one fitting guide.