DE4229847A1 - Wasser-Dampf-Trenneinrichtung - Google Patents
Wasser-Dampf-TrenneinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur
Trennung von Wasser und Dampf eines Wasser-Dampf-
Gemisches.
Eine derartige Einrichtung wird üblicherweise im Ver
dampfungssystem eines Dampferzeugers eingesetzt. Beim
Anfahr- oder Lastwechselbetrieb eines derartigen Dampf
erzeugers fallen im allgemeinen im Verdampfungssystem
große Mengen Wasser an. Das Wasser wird üblicherweise in
einer in bezug auf die Strömungsrichtung eines Wasser-
Dampf-Kreislaufs hinter den Verdampferheizflächen des
Verdampfungssystems vorgesehenen Wasser-Dampf-Trommel
abgeschieden. Da eine derartige Wasser-Dampf-Trommel auf
grund des dort herrschenden hohen Dampfdrucks und des
großen Innendurchmessers eine große Wanddicke aufweist,
ist die zulässige Temperaturänderungsgeschwindigkeit im
Anfahr- und Lastwechselbetrieb stark begrenzt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
besonders einfache Einrichtung zur Wasser-Dampf-Trennung
anzugeben, die auch bei großen Temperaturänderungen aus
reichend wärmeelastisch ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch zwei in
unterschiedlicher Höhe horizontal angeordnete und über ein
Verbindungsrohr miteinander verbundene Sammler, wobei
zusätzlich zum Verbindungsrohr der erste untere Sammler
ein Eintrittsrohr für das Wasser-Dampf-Gemisch sowie ein
Wasseraustrittsrohr für das abgetrennte Wasser und der
zweite darüber liegende Sammler ein Dampfaustrittsrohr für
den abgetrennten Dampf aufweist.
Zwar ist es aus der DE-OS 15 76 879 bereits bekannt, die
Trennung des Wassers vom Dampf innerhalb eines Sammlers
durchzuführen. Allerdings arbeitet diese bekannte Einrich
tung in besonders komplizierter Weise nach dem Prinzip der
Fliehkrafttrennung, wobei innerhalb des Sammlers angeordne
te seitlich abgeschlossene Rohrkörper tangential einmünden
de Zuführungsleitungen für das Wasser-Dampf-Gemisch aufwei
sen.
Demgegenüber arbeitet die Einrichtung gemäß der Erfindung
nach dem Prinzip der Schwerkrafttrennung, wobei durch die
Anordnung der beiden Sammler in verschiedenen Höhen in
einfacher Weise eine besonders gute Wasser-Dampf-Trennung
erreicht wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung sind jeweils mindestens
vier Eintrittsrohre für das Wasser-Dampf-Gemisch in einer
Gruppe zusammengefaßt. Um eine ausreichende Aufenthalts
dauer des Wasser-Dampf-Gemisches innerhalb der Trennein
richtung zu gewährleisten, ist zweckmäßigerweise der Ab
stand der Eintrittsrohre innerhalb einer Gruppe kleiner
als der Abstand jedes Eintrittsrohrs vom die Sammler ver
bindenden Verbindungsrohr.
In besonders zweckmäßiger Weiterbildung ist das oder jedes
Eintrittsrohr um eine oberhalb der Einmündung in den
ersten unteren Sammler liegende Achse gebogen. Durch eine
derartige Krümmung des oder jedes Eintrittsrohres zumindest
im Bereich der Einmündung in den ersten unteren Sammler
wird erreicht, daß bereits innerhalb eines Eintrittsrohrs
durch eine Wasseranreicherung in dessen unterem Bereich
eine Vorabscheidung des Wassers erfolgt.
Dieser Effekt kann noch verstärkt werden, wenn in vorteil
hafter Weise die Mittelachse des oder jedes Eintrittsrohrs
an der Einmündung in den ersten unteren Sammler mit der
Horizontalen einen Neigungswinkel bildet, der kleiner oder
gleich 60° ist.
Um mit dem Dampf in den zweiten oberen Sammler mitgerisse
nes Wasser abzuführen, kann ein Rücklaufrohr vorgesehen
sein, dessen eines Ende im unteren Bereich des zweiten
oberen Sammlers an diesen angeschlossen ist, und dessen
anderes Ende an das Wasseraustrittsrohr des ersten unteren
Sammlers angeschlossen ist.
Damit das abgetrennte Wasser in geeigneter Weise dem Wasser-
Dampf-Kreislauf erneut zugeführt werden kann, kann vorteil
hafterweise unterhalb des ersten Sammlers ein dritter
Sammler horizontal angeordnet sein, in den das Wasseraus
trittsrohr des ersten Sammlers mündet. Dabei können der
zweite und der dritte Sammler über ein Rohr miteinander
verbunden sein.
Um den im zweiten Sammler anfallenden Dampf in geeigneter
Weise auf nachfolgende Heizflächensysteme zu verteilen,
weist dieser zweite Sammler eine Anzahl von Dampfaustritts
rohren auf, die derart angeordnet sind, daß der dem Verbin
dungsrohr gegenüberliegende Bereich des zweiten Sammlers
frei von Dampfaustrittsrohren ist. Dazu können die Dampf
austrittsrohre des zweiten Sammlers gruppenweise zusammen
gefaßt sein, wobei jede Gruppe mindestens zwei, vorzugs
weise vier, Dampfaustrittsrohre umfaßt. Dadurch ist sicher
gestellt, daß mit dem aus dem auch als Verteiler wirkenden
zweiten Sammler austretenden Dampf kein Wasser mitgeführt
wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen die Fig. 1 im
Querschnitt und die Fig. 2 im Längsschnitt eine Wasser-
Dampf-Trenneinrichtung mit drei übereinander angeordneten
und miteinander verbundenen Sammlern.
Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit
den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Einrichtung 1 gemäß Fig. 1 umfaßt drei Sammler 2, 3
und 4, die zylindrisch ausgebildet und in unterschiedlicher
Höhe, das heißt übereinander, horizontal angeordnet sind.
Die Einrichtung 1 dient zur Schwerkrafttrennung von Wasser
und Dampf eines Wasser-Dampf-Gemisches, das z. B. hinter
einem (nicht dargestellten) Verdampfungssystem eines Dampf
erzeugers anfällt.
Der erste Sammler 2, der im folgenden auch als Abscheide
sammler bezeichnet wird, weist zusätzlich zu einem Verbin
dungsrohr 6 eine Anzahl von Eintrittsrohren 8 sowie ein
Wasseraustrittsrohr 10 auf. Die Eintrittsrohre 8 verlaufen
nach oben gekrümmt, d. h. sie sind um eine oberhalb der
Einmündungen 12 in den Abscheidesammler 2 liegende Achse
gebogen. Dabei bildet die Mittelachse M des oder jedes
Eintrittsrohrs 8 an der Einmündung 12 in den Abscheidesamm
ler 2 mit der Horizontalen H einen Neigungswinkel a, der
kleiner oder gleich 60° ist.
Der zweite obere Sammler 3, der im folgenden auch als Dampf
verteiler bezeichnet wird, ist über das Verbindungsrohr 6
mit dem darunter liegenden Abscheidesammler 2 verbunden.
Er weist zusätzlich eine Anzahl von Dampfaustrittsrohren
14, von denen in Fig. 1 lediglich eines zu sehen ist. Der
Dampfverteiler 3 ist über ein Rücklaufrohr 16 mit dem
Wasseraustrittsrohr 10 verbunden.
Unterhalb des Abscheidesammlers 2 ist der dritte Sammler 4
angeordnet, der im folgenden auch als Zusatzsammler be
zeichnet wird. An den mit einem Auslaßrohr 18 versehenen
Zusatzsammler 4 ist ein Rohr 20 angeschlossen, das mit dem
Rücklaufrohr 16 verbunden ist. Der Zusatzsammler 4 ist
somit über die Rohre 16 und 20 mit dem Dampfverteiler 3
verbunden.
Beim Betrieb der Trenneinrichtung 1 strömt das Wasser-
Dampf-Gemisch über die Eintrittsrohre 8 in den Abscheide
sammler 2. Dort werden - wie durch die Pfeile 22 und 24
angedeutet - Wasser W und Dampf D voneinander getrennt.
Der Dampf D strömt in Richtung des Pfeils 26 durch das
Verbindungsrohr 6 in den Dampfverteiler 3. Das Wasser W
strömt in Richtung des Pfeils 28 über das Wasseraustritts
rohr 10 in den Zusatzsammler 4. Von dort wird das Wasser
über das Austrittsrohr 18 in einen Wasser-Dampf-Kreis
lauf zurückgeführt.
Um mit dem Dampf D in den Dampfverteiler 3 mitgeführtes
Wasser W abführen zu können, ragt das Verbindungsrohr 6
zur Bildung einer Rinne 30 in das Innere des Dampfvertei
lers 3 hinein. Daher ist das Rücklaufrohr 16 im unteren
Bereich dieser Rinne 30 an den Dampfverteiler 3 ange
schlossen.
Durch den gekrümmten und geneigten Verlauf der Eintritts
rohre 8 findet unter Einwirkung von Zentrifugal- und Schwer
kraft bereits innerhalb der Eintrittsrohre 8 gewissermaßen
eine Abscheidung des Wassers W statt. Dabei reichert sich
das Wasser-Dampf-Gemisch im unteren Bereich der Eintritts
rohre 8 mit Wasser W an.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind zu beiden Seiten des
Verbindungsrohrs 6 Gruppen A und B mit jeweils vier Ein
trittsrohren 8 vorgesehen. Dabei ist der Abstand d1
zwischen zwei Eintrittsrohren 8 einer Gruppe A, B kleiner
als der Abstand d2 jedes Eintrittsrohrs 8 vom die beiden
Sammler 2 und 3 verbindenden Verbindungsrohr 6. Wie in
der Fig. 2 dargestellt, sind die Abstände d1, d2 jeweils
auf die Mittelachsen der Rohre 6, 8 bezogen.
Die Dampfaustrittsrohre 14 des Dampfverteilers 3 sind eben
falls in Gruppen E, F zusammengefaßt und derart angeordnet,
daß dem Verbindungsrohr 6 keine Austrittsöffnung eines
Dampfaustrittsrohrs 14 gegenüberliegt. Mit anderen Worten:
Der dem Verbindungsrohr 6 gegenüberliegende Bereich C des
Dampfverteilers 3 ist frei von Dampfaustrittsrohren 14.
Während der Dampf D zunächst über die Dampfaustrittsrohre
14 auf nachfolgende und in den Wasser-Dampf-Kreislauf ge
schaltete (nicht dargestellte) Heizflächen verteilt wird,
wird das Wasser W entweder direkt über das Wasseraustritts
rohr 10 oder über den nur optional vorgesehenen Zusatz
sammler 4 in den Wasser-Dampf-Kreislauf zurückgeführt.
Claims (9)
1. Einrichtung zur Trennung von Wasser und Dampf eines
Wasser-Dampf-Gemisches, gekennzeichnet
durch zwei in unterschiedlicher Höhe horizontal
angeordnete und über ein Verbindungsrohr (6) miteinander
verbundene Sammler (2, 3), wobei zusätzlich zum Verbin
dungsrohr (6) der erste untere Sammler (2) ein Eintritts
rohr (8) für das Wasser-Dampf-Gemisch sowie ein Wasseraus
trittsrohr (10) für das abgetrennte Wasser (W) und der
zweite darüber liegende Sammler (3) ein Dampfaustrittsrohr
(14) für den abgetrennten Dampf (D) aufweist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
jeweils mindestens vier Eintrittsrohre (8) für das Wasser-
Dampf-Gemisch in einer Gruppe (A, B) zusammengefaßt sind,
wobei der Abstand (d1) zwischen den Eintrittsrohren (8)
innerhalb einer Gruppe (A, B) kleiner ist als der Abstand
(d2) jedes Eintrittsrohrs (8) vom die Sammler (2, 3) ver
bindenden Verbindungsrohrs (6).
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das oder jedes Eintrittsrohr (8) um eine oberhalb der
Einmündung (12) in den ersten unteren Sammler (2) liegende
Achse gebogen ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Mittelachse (M) des oder jedes Eintrittsrohrs (8) an der
Einmündung (12) in den ersten unteren Sammler (2) mit der
Horizontalen (H) einen Neigungswinkel (a) bildet, der
kleiner oder gleich 60° ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch ein Rücklaufrohr
(16), dessen eines Ende im unteren Bereich (30) des
zweiten oberen Sammlers (3) an diesen angeschlossen ist,
und dessen anderes Ende an das Wasseraustrittsrohr (10)
des ersten unteren Sammlers (2) angeschlossen ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch einen unterhalb
des ersten Sammlers (2) horizontal angeordneten dritten
Sammler (4), in den das Wasseraustrittsrohr (10) des ersten
Sammlers (2) mündet.
7. Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der
zweite Sammler (3) und der dritte Sammler (4) über ein
Rohr (16, 20) miteinander verbunden sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der
zweite Sammler (3) eine Anzahl von Dampfaustrittsrohren
(14) aufweist, die derart angeordnet sind, daß der dem
Verbindungsrohr (6) gegenüberliegende Bereich (C) des zwei
ten Sammlers (3) frei von Dampfaustrittsrohren (14) ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Dampfaustrittsrohre (14) des zweiten Sammlers (3) gruppen
weise zusammengefaßt sind, wobei jede Gruppe (E, F)
mindestens zwei, vorzugsweise vier, Dampfaustrittsrohre
(14) umfaßt.
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