DE4242144C2

DE4242144C2 - Water separator

Info

Publication number: DE4242144C2
Application number: DE4242144A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Ing Wittchow; Rudolf Dipl Ing Kral
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2012-12-15
Also published as: DE59302766D1; WO1994014001A1; EP0673489B1; SK75395A3; DE4242144A1; CZ282076B6; EP0673489A1; CZ141695A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserabscheider zum Ab trennen von Wasser aus einem Wasser-Dampf-Gemisch gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a water separator for Ab separating water from a water-steam mixture according to the Preamble of claim 1.

Im Verdampfungssystem eines Durchlaufdampferzeugers wird üb licherweise in Strömungsrichtung eines Wasser-Dampf-Kreis laufs hinter den Verdampferheizflächen eine Wasser-Dampf- Trenneinrichtung eingesetzt. Eine derartige Wasser-Dampf- Trenneinrichtung ist aus der DE-PS 9 66 865 und der US- PS 3,516,391 bekannt. Sie dient dazu, insbesondere beim An fahrbetrieb, ein ankommendes Wasser-Dampf-Gemisch in einen Wasserstrom und einen Dampfstrom aufzuteilen.In the evaporation system of a once-through steam generator is practiced Licher in the direction of flow of a water-steam cycle run behind the evaporator heating surfaces a water-steam Separation device used. Such a water-steam Separating device is from DE-PS 9 66 865 and the US PS 3,516,391 known. It serves this purpose, especially when it comes to operation, an incoming water-steam mixture in one Splitting water flow and a steam flow.

Bei einem Durchlaufdampferzeuger, bei dem einem ersten Ver dampferteil ein Umlauf überlagert werden soll, wird hinter diesem ersten Verdampferteil lediglich ein Wasserteilstrom aus dem Wasser-Dampf-Gemisch abgezweigt und dem Verdampfer eintritt zugeführt. Dabei soll dieser abgezweigte Wasserstrom möglichst vollständig frei von Dampf sein. Der verbleibende, einem dem ersten Verdampferteil nachgeschalteten zweiten Ver dampferteil zugeführte Massenstrom ist dann im Gegensatz zu einem Durchlaufdampferzeuger ohne Umlaufsystem ein Gemisch aus Wasser und Dampf, sogenannter Naßdampf.In a continuous steam generator, in which a first Ver a part of the steamer to be overlaid is behind this first evaporator part only a partial water flow branched off from the water-steam mixture and the evaporator admission fed. This branched-off water flow should be as completely free of steam as possible. The remaining one a second Ver downstream of the first evaporator part The mass flow supplied to the steamer is then in contrast to a continuous steam generator without a circulation system from water and steam, so-called wet steam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserab scheider derart zu gestalten, daß in ihm aus einem Wasser- Dampf-Gemisch Wasser abgeschieden werden kann, das frei von Dampf ist, und daß der verbleibende Naßdampf ungestört, z. B. in nachfolgende Heizflächen, abströmen kann.The invention has for its object a Wasserab to design the separator in such a way that it Steam mixture that can be separated from water Steam is, and that the remaining wet steam undisturbed, e.g. B. can flow into subsequent heating surfaces.

Diese Aufgabe wird bei einem Wasserabscheider mit einer An zahl von am Umfang eines Behälters verteilt und unter einem Neigungswinkel schräg verlaufend angeordneten Eintrittsrohren und mit einer unterhalb der Einmündungen der Eintrittsrohre vorgesehenen Ablauföffnung für Wasser sowie mit einer ober halb der Einmündungen der Eintrittsrohre vorgesehenen Ab strömöffnung für Naßdampf erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Mittelachsen der Eintrittsrohre in einem unterhalb der Einmündungen der Eintrittsrohre auf der vertikalen Achse des Behälters liegenden Punkt schneiden.This task is carried out with a water separator with an On Number of distributed around the circumference of a container and under one Angle of inclination arranged inlet pipes and with one below the mouths of the inlet pipes provided drain opening for water and with an upper Half of the mouths of the inlet pipes Flow opening for wet steam according to the invention solved in that the central axes of the inlet pipes in a below the mouths of the inlet pipes on the vertical axis cut the point of the container.

Der Neigungswinkel zwischen der Mittelachse jedes Eintritts rohres und der vertikalen Achse des Behälters beträgt zwi schen 15° und 60°, vorzugsweise 45° bis 55°. Durch die schrä ge Anordnung der Eintrittsrohre wird ein in den Wasserab scheider eintretender Wasser-Dampf-Gemischstrom zunächst nach unten gelenkt. Dabei wird das Wasser bevorzugt im unteren Teil des Abscheidebehälters gesammelt, während der Dampf zu sammen mit dem nicht nach unten abgeführten Wasser nach einer Umlenkung in axialer Richtung nach oben strömt und dort über die Abströmöffnung abgeführt wird.The angle of inclination between the central axis of each entrance tube and the vertical axis of the container is between two rule 15 ° and 60 °, preferably 45 ° to 55 °. Through the weird Ge arrangement of the inlet pipes is in the water separating incoming water-steam mixture flow initially steered down. The water is preferred in the lower Part of the separator tank collected while the steam was increasing together with the water not drained downwards after a Deflection flows upwards in the axial direction and over there the outflow opening is discharged.

Die Anzahl der Eintrittsrohre kann je nach Abscheidergröße unterschiedlich sein, wobei die Eintrittsrohre zweckmäßiger weise in jedem Fall symmetrisch angeordnet sind. Dadurch, daß sich die Mittelachsen der Eintrittsrohre in einem auf der vertikalen Achse des Behälters liegenden Punkt schneiden, wird erreicht, daß aufgrund des Aufprallens der Gemischströme aufeinander das Wasser in den unteren Teil des Abscheidebe hälters geführt wird.The number of inlet pipes can vary depending on the size of the separator be different, the inlet pipes more expedient are arranged symmetrically in any case. As a result of that the central axes of the inlet pipes in one on the intersect the vertical axis of the container, is achieved that due to the impact of the mixture flows the water in the lower part of the separator is carried out.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Wasserabscheiders ist als Abströmöffnung eine der Anzahl der Eintrittsrohre entspre chende Anzahl von Austrittsrohren vorgesehen, die gegenüber den Eintrittsrohren versetzt am Umfang verteilt und radial verlaufend angeordnet sind.In an advantageous embodiment of the water separator is as Outflow opening corresponds to one of the number of inlet pipes The number of outlet pipes provided is opposite the inlet pipes are staggered and radial are arranged progressively.

Um zu verhindern, daß ein über die Eintrittsrohre in den Ab scheidebehälter eintretendes Wasser-Dampf-Gemisch als Kurz schlußstrom direkt zu den Austrittsrohren gelangt, sind in nerhalb des Behälters Einbauten zum Führen des Gemischstroms nach unten und Umlenken des Naßdampfes nach oben vorgesehen. Die Einbauten sind dabei zweckmäßigerweise derart gestaltet, daß oberhalb der Einmündungen der Eintrittsrohre liegende Flächenteile und das Zentrum segmentartig verdeckt sind, so daß der Wasser-Dampf-Gemischstrom zur Umlenkung gezwungen wird. Dabei können sich die Einbauten über einen oberhalb und/oder unterhalb der Einmündungen der Eintrittsrohre lie genden Bereich erstrecken.To prevent a through the inlet pipes in the Ab Water-steam mixture entering the container as short final flow directly to the outlet pipes are in internals inside the tank for guiding the mixture flow downward and deflection of the wet steam provided upwards. The internals are expediently designed such that that lying above the mouths of the inlet pipes Surface parts and the center are covered like a segment, so that the water-steam mixture flow forced to redirect becomes. The internals can be above one and / or lie below the mouths of the inlet pipes range.

Die Einbauten umfassen vorteilhafterweise mindestens annä hernd rechtwinklig zur Achse des Behälters verlaufende Ab deckplatten und parallel zur Achse des Behälters angeordnete Leitwände. Aufgrund einer dadurch bedingten Zwangsströmung nach unten und einer Umlenkung des Gemischstroms um 180° ge langt das Wasser bevorzugt in den unteren Teil des Abscheide behälters. The internals advantageously comprise at least approximately Ab perpendicular to the axis of the container cover plates and arranged parallel to the axis of the container Guide walls. Because of a consequent forced flow down and a deflection of the mixture flow by 180 ° ge the water prefers to reach the lower part of the separator container.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:Embodiments of the invention are illustrated by a drawing explained; show in it:

Fig. 1 einen Längsschnitt I-I gemäß Fig. 2 und Fig. 2 einen Querschnitt II-II gemäß Fig. 1 eines Wasserabscheiders mit schräg verlaufenden Eintrittsrohren und radial verlaufenden Austrittsrohren sowie mit Einbauten zur Strömungsführung, und Fig. 3 und 4 eine weitere Ausführungsform eines Wasserabscheiders im Längsschnitt gemäß III-III bzw. im Querschnitt gemäß IV-IV. Fig. 1 shows a longitudinal section II of Fig. 2 and Fig. 2 a cross section II-II of FIG. 1 of a water separator with obliquely extending inlet pipes and radial outlet tubes and with internals for guiding the flow, and Figures 3 and 4 shows another embodiment. A water in longitudinal section according to III-III or in cross section according to IV-IV.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are given the same reference numerals in all figures Mistake.

Der Wasserabscheider 1 gemäß Fig. 1 umfaßt einen geschlossenen Behälter 2 mit schräg verlaufend angeordneten Eintrittsrohren 4 und radial verlaufend angeordneten Austrittsrohren 6 sowie einem koaxialen Wasserablauf 8. Anstelle der Austrittsrohre 6 kann auch ein zentrales Abzugsrohr vorgesehen sein.The water separator 1 according to FIG. 1 comprises a closed container 2 with inlet pipes 4 arranged obliquely and outlet pipes 6 arranged radially running, as well as a coaxial water outlet 8 . Instead of the outlet pipes 6 , a central exhaust pipe can also be provided.

Der Neigungswinkel a zwischen der vertikalen Achse A des Behälters 2 und der Mittelachse M eines jeden Eintrittsrohrs 4 beträgt zwischen 15° und 60°, z. B. gemäß diesem Ausführungsbeispiel 45°. Die Verlängerungen der Mittelachsen M der Eintrittsrohre 4 schneiden sich in einem Punkt P, der auf der vertikalen Achse A des Behälters 2 liegt.The angle of inclination a between the vertical axis A of the container 2 and the central axis M of each inlet pipe 4 is between 15 ° and 60 °, z. B. 45 ° according to this embodiment. The extensions of the central axes M of the inlet pipes 4 intersect at a point P which lies on the vertical axis A of the container 2 .

Wie Fig. 2 zeigt, sind jeweils vier Eintrittsrohre 4 und vier Austrittsrohre 6 gleichmäßig am Umfang des Behälters 2 verteilt und gegeneinander versetzt angeordnet. Dabei stehen sich sowohl die Eintrittsrohre 4 als auch die Austrittsrohre 6 paarweise gegenüber.As shown in FIG. 2, four inlet pipes 4 and four outlet pipes 6 are distributed uniformly around the circumference of the container 2 and are offset from one another. Both the inlet pipes 4 and the outlet pipes 6 face each other in pairs.

Oberhalb der Einmündungen 10 der Eintrittsrohre 4 in den Behälter 2 ist im zentralen Bereich des Behälters 2 ein Rohr 12 eingebaut, das am Unterende eine sich sternförmig oder segmentartig bis an die Behälterwand erstreckende Abdeckung 14 trägt und sich bis zum Behälterdeckel 16 erstreckt, so daß vor den Austrittsrohren 6 einbautenfreie Segmente 18 gebildet sind.Above the mouths 10 of the inlet pipes 4 in the container 2 , a tube 12 is installed in the central region of the container 2 , which carries a star-shaped or segment-like cover 14 extending to the container wall at the lower end and extends to the container lid 16 , so that before the outlet pipes 6 are built-in segments 18 are formed.

Über die schräg verlaufenden Entrittsrohre 4 strömt in Richtung der Pfeile 20 ein Wasser-Dampf-Gemisch in den Behälter 2 ein. Nach erfolgtem Zusammenprall der Gemischströme im Bereich des Punktes P strömt nach oben umgelenkter Naßdampf durch die Segmente 18 und über die Austrittsrohre 6 ab, während nach unten fallendes Wasser über den Wasserablauf 8 abströmt.A water-steam mixture flows into the container 2 in the direction of the arrows 20 via the inclined entry pipes 4 . After the collision of the mixture flows in the area of point P, wet steam deflected upwards flows through the segments 18 and over the outlet pipes 6 , while water falling down flows out via the water outlet 8 .

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 4 umfassen die Einbauten wiederum ein zentrales Rohr 12′ und zur Achse A des Behälters 2 rechtwinklig verlaufende Abdeckplatten 14′, die mit parallel zur Achse A verlaufenden Leitwänden 22 verbunden sind. Die Leitwände 22 bilden segmentartige Führungsräume und begrenzen im Behälterinnenraum Eintrittsbereiche 24a und Austrittsbereiche 24b.In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, the baffles in turn comprise a central tube 12 'and to the axis A of container 2 extending at right angles cover plates 14', which are connected to parallel to the axis A baffles 22nd The guide walls 22 form segment-like guide spaces and delimit entry areas 24 a and exit areas 24 b in the container interior.

Das über die Eintrittsrohre 4 in den Behälter 2 eintretende Wasser-Dampf-Gemisch wird in Richtung des Pfeils 25 zunächst in einen Beruhigungsraum 26 geführt und entmischt in Wasser und Naßdampf. Der Naßdampf wird um 180° umgelenkt und in Richtung des Pfeils 27 durch einen oberhalb der Einbauten 12′, 14′, 22 liegenden Abströmraum 28 und über die Austrittsrohre 6 in Richtung der Pfeile 30 zu nachgeschalteten Heizflächen (nicht dargestellt) geführt. Im Beruhigungsraum 26 aus dem Wasser-Dampf-Gemisch abgeschiedenes Wasser, das frei von Dampf ist, wird über den Wasserablauf 8 abgeführt.The water-steam mixture entering the container 2 via the inlet pipes 4 is first guided in the direction of arrow 25 into a settling chamber 26 and segregates into water and wet steam. The wet steam is deflected by 180 ° and guided in the direction of arrow 27 through an outflow chamber 28 above the internals 12 ', 14 ', 22 and via the outlet pipes 6 in the direction of arrows 30 to downstream heating surfaces (not shown). In the calming chamber 26, water separated from the water-steam mixture, which is free of steam, is discharged via the water outlet 8 .

Claims

1. Water separator ( 1 ) for separating water from a water-steam mixture with a number of on the circumference of a loading container ( 2 ) and at an angle of inclination (a) arranged obliquely arranged inlet pipes ( 4 ) and with one below the mouths ( 10 ) of the inlet pipes ( 4 ) provided drain opening ( 8 ) for water and with an above the mouths ( 10 ) of the inlet pipes ( 4 ) provided outflow opening ( 6 ) for wet steam, characterized in that the central axes (M) of the inlet pipes ( 4 ) in a below the mouths ( 10 ) of the inlet pipes ( 4 ) on the vertical axis (A) of the container ( 2 ) lying point (P) cut the.

2. Water separator according to claim 1, characterized in that the inclination angle (a) between the central axis (M) of each inlet tube ( 4 ) and the vertical axis (A) of the container ( 2 ) is less than 60 °.

3. Water separator according to claim 1 or 2, characterized in that as a flow opening from the number of inlet pipes ( 4 ) corre sponding number of outlet pipes ( 6 ) is provided, the ge compared to the inlet pipes ( 4 ) offset on the circumference of the container age ( 2 ) are distributed and arranged radially.

4. Water separator according to one of claims 1 to 3, characterized in that internals ( 12 , 14 ; 12 ', 14 ', 22 ) are provided for deflecting the steam.

5. Water separator according to claim 4, characterized in that the built-in ( 12 , 14 ; 12 ', 14 ', 22 ) form a segment-like separation of entry areas ( 24 a) and exit areas ( 24 b).

6. Water separator according to claim 5, characterized in that the segments ( 24 a) forming the segments above the one mouths ( 10 ) of the inlet pipes ( 4 ) are covered.

7. Water separator according to one of claims 4 to 6, characterized in that the internals ( 12 , 14 ) extend over an area above the mouths ( 10 ) of the inlet pipes ( 4 ).

8. Water separator according to one of claims 4 to 6, characterized in that the internals ( 12 ', 14 ', 22 ) extend over a region below the inlets ( 10 ) of the inlet pipes ( 4 ).

9. Water separator according to claim 8, characterized in that the built-in ( 12 ', 14 ', 22 ) at least approximately at right angles to the vertical axis (A) of the container ( 2 ) extending cover plates ( 14 ') and parallel to this vertical axis (A) include extending baffles ( 22 ).