DE6813066U

DE6813066U - STEAM POWER PLANT WITH CLEANING THE FEED WATER FROM IRON OXIDES.

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Publication number: DE6813066U
Application number: DE19686813066
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-12-24
Filing date: 1968-12-24
Publication date: 1971-03-19

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Akt.Z.2 G 681 3066.5 Gbm ' J SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Akt.Z.2 G 681 3066.5 Gbm ' J

Unsere Zeichen: VPA 68/1^89 GMOur reference: VPA 68/1 ^ 89 GM

Elektromagnetisches Filter zur Reinigung des Dampferzeuger-Speisewassers von EisenoxidenElectromagnetic filter for cleaning the steam generator feed water of iron oxides

Bei Dampfkraftwerken, "bei denen die Anlagenteile und Rohrleitungen überwiegend aus ferritischen Stählen bestehen, weist das meist als Betriebemittel verwendete Wasser stets Spuren von Eisenoxiden auf. Diese Eisenoxide bestehen überwiegend aus ferromagnetischem Fe₅O₄ bzw. aus dem daraus entstandenen y- - Fe₂O,. Diese Oxide können bei Dampferzeugern und Dampfturbinen zu örtlichen Ablagerungen und zu Betriebsstörungen führen. Eine Ausscheidung dieses Eisenoxids aus dem Betriebsmittel ist daher von großer technischer und wirtschaftlicher Bedeutung.In steam power plants, "in which the plant parts and pipelines consist mainly of ferritic steels, the water, which is mostly used as operating fluid, always contains traces of iron oxides. These iron oxides mainly consist of ferromagnetic Fe ₅ O ₄ or the y- - Fe _{2 produced from it} O. These oxides can lead to local deposits and malfunctions in steam generators and steam turbines.

Es sind bisher Permanentmagnetfilter bekannt geworden, die zur Ausscheidung der Eisenoxide aus Kondensaten eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um nacheinander mit jeweils entgegengesetztem Pol aufgereihte Permanentmagnete, an denen das Wasser vorbeifließt, nachteilig ist jedoch die schwierige Reinigung der Magnete, die zu diesem Zweck herausgezogen und mechanisch von Hand gereinigt werden müssen. Ferner ist eine Anordnung bekannt, bei der die Magnete in verschiedenen Ebenen kreuzweise auf einer Welle befestigt sind. Durch Rotation der von einem Motor angetriebenen Welle können die abgeschiedenen Magnetitteilchen wieder ausgeschleudert und durch gleichzeitige Spülung ausgetragen werden. Da hierbei jedoch nur Teilchen mit einer Korngröße von über 30 ii abgeschieden werden, dient diese Einrichtung in erster Linie zum Schutz der Ionenaustauscher einer nachgeschalteten Kondensatentsalzungsanlage und Reduzierung des GesamtdruckverluEtes in dieser.So far, permanent magnetic filters have become known which are used to separate iron oxides from condensates. These are permanent magnets lined up one after the other with opposite poles, past which the water flows, but the disadvantage is the difficult cleaning of the magnets, which have to be pulled out for this purpose and cleaned mechanically by hand. Furthermore, an arrangement is known in which the magnets are mounted crosswise in different planes on a shaft. By rotating the shaft driven by a motor, the separated magnetite particles can be thrown out again and removed by flushing at the same time. Since, however, only particles with a grain size of more than 30 ii are separated, this device primarily serves to protect the ion exchangers of a downstream condensate desalination system and to reduce the total pressure loss in this.

Darüber hinaus ist eine Filtereinrichtung bekannt geworden, bei der ein von einen Permanentmagneten oder einer elektrischenIn addition, a filter device has become known in which one of a permanent magnet or an electric

- 2 - Akt.Z.: G 681 3066.5 Gbm- 2 - Current number: G 681 3066.5 Gbm

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Spule umgebenes Filterbett mit Stahlstiften gefüllt ist, die im wesentlichen so ausgebildet sind, daß sich scharfe Kanten und Spitzen an den magnetisierbaren Teilchen ergeben, um eine bessere Anlagerung der abzuscheidenden Teilchen zu ermöglichen. Da wegen der Remanenz dieser Stahlstifte ein Ausspulen der abgeschiedenen Teilchen nicht möglich ist, müssen nach Sättigung des Filterbettes alle Stifte aus dem Filterbett entfernt und durch neue ersetzt werden.Coil surrounded filter bed is filled with steel pins that are substantially designed so that sharp edges and points on the magnetizable particles result to a to enable better deposition of the particles to be deposited. Because of the remanence of these steel pins, the separated particles is not possible, all pins must be removed from the filter bed and after saturation of the filter bed be replaced by new ones.

Im Gegensatz dazu liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Filter zu schaffen, bei dem wechselweise einerseits eine sichere Abscheidung der Eisenoxide gewährleistet und bei der andererseits eine möglichst vollkommene Ausspülung der abgeschiedenen Partikel möglich ist.In contrast, the innovation is based on the task of creating an electromagnetic filter in which alternately on the one hand, a reliable deposition of the iron oxides is guaranteed and, on the other hand, it is as complete as possible Rinsing out the separated particles is possible.

Die Neuerung geht dabei ebenfalls von einem Filter aus, das einen zylinderrohrförmigen Filterbehälter mit magnetisierbaren Teilchen aus ferromagnetischem Material enthält, besteht aber nunmehr darin, daß die magnetisierbaren Teilchen aus Stahl bestehen und daß eine großdimensionierte Spule zur Erzeugung des Magnetfeldes zur Beaufschlagung mit einem derartig hohen Strom vorgesehen ist, daß die erzeugte Feldstärke erheblich über der Sättigungsfeldstärke der magnetisierbaren Teilchen liegt.The innovation is also based on a filter that has a cylindrical tubular filter container with a magnetizable filter Contains particles of ferromagnetic material, but now consists in that the magnetizable particles are made of steel and that a large-sized coil for generating the magnetic field for applying such a high current it is provided that the field strength generated is considerably higher than the saturation field strength of the magnetizable particles.

Beim Anlegen des Magnetfeldes treten in den Zwischenräumen der wahllos im Filterbett eingebrachten Stahlstifte, Stahlspäne oder Stahlkugeln an den Stellen hohe Feldstärkegradienten auf, wo die Berührungsachse der Kugeln oder anderer Teilchen aus Stahl einen Vektor in der angelegten Feldrichtung besitzt. An diesen Stellen findet eine Feldstärkenverdichtung statt.When the magnetic field is applied, steel shavings appear in the interstices of the steel pins randomly placed in the filter bed or steel balls at the points with high field strength gradients, where the contact axis of the balls or other particles made of steel has a vector in the applied field direction. Field strength intensification takes place at these points.

Neben der Verwendung von Stahlspänen oder -stiften hat sich die Verwendung von Stahlkugeln gleichen oder unterschiedlichen Durchmessers als besonders vorteilhaft erwiesen. Ferner könnenIn addition to the use of steel chips or pins, the use of steel balls has been the same or different Diameter proved to be particularly advantageous. Furthermore can

'- 3 - "Akt.Z.: G 681 3066.5 Gbm'- 3 - "Akt.Z .: G 681 3066.5 Gbm

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die ferromagnetischen Teilchen mit einem Überzug aus einer Rostschutzschicht versehen sein.the ferromagnetic particles with a coating of a Be provided with a rust protection layer.

Die Spule zur Erzeugung des Magnetfeldes kann den Filterbehälter konzentrisch umgeben oder auch innerhalb des Filterbehälters angeordnet sein. Bei Anordnung innerhalb des Filters kann die Spule in mehrere in Y/andnähe des Filterbehälters angeordnete Rings pul en aufgeteilt sein oder aber auch in Form von" einer oder mehreren Stabspulen parallel zur Achse des Filterbehälters in denselben eingebaut sein. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Wicklung der Spulen aus Kupfer- oder Aluminiumrohren besteht, da diese bei der hohen erforderlichen Belastung leicht gekühlt werden können.The coil for generating the magnetic field can concentrically surround the filter container or inside the filter container be arranged. When arranged inside the filter, the coil can be arranged in several in the vicinity of the filter container Ring pul s be divided or in the form of "one or more rod coils parallel to the axis of the filter container be built into the same. It is also advantageous if the winding of the coils consists of copper or aluminum tubes, since these can be easily cooled at the high load required.

Wenn das Filter gesättigt ist und die Partikel aus dem Filterbett abgeschwemmt werden sollen, ist es vorteilhaft, die ferromagnetischen Teilchen zunächst zu entmagnetisieren. Das geschieht am besten mit einem Wechselstrom von 50 oder 60 Hz oder einem zerhackten Gleichstrom von etwa 0,5 Hz.If the filter is saturated and the particles are to be washed away from the filter bed, it is advantageous to use the ferromagnetic To demagnetize particles first. This is best done with an alternating current of 50 or 60 Hz or one chopped direct current of about 0.5 Hz.

Die Durchflußgeschwindigkeit des Speisewassers durch das Filterbett kann auf etwa 10 bis 50 cm/sec eingestellt werden.The flow rate of the feed water through the filter bed can be set to about 10 to 50 cm / sec.

Wenn die abgeschiedenen Partikel aus dem Filterbett abgeschwemmt werden sollen, wird im allgemeinen von unten her eine Spülflüssigkeit mit einer derartigen Geschwindigkeit eingeleitet, daß die magnetisierbaren Teilchen aufgewirbelt werden. Durch diese Aufwirbeiung lösen sich die an den Teilchen anhaftenden Partikel leichter. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn zur Spülung zusätzlich ein Gas verwendet wird.When the separated particles are to be washed away from the filter bed, a flushing liquid is generally used from below initiated at such a rate that the magnetizable particles are whirled up. By this suspension causes the particles adhering to the particles to loosen more easily. In addition, it is advantageous when to A gas is also used for purging.

An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Neuerung näher erläutert. Dabei zeigtA schematic drawing shows the structure and mode of operation of embodiments according to the innovation explained in more detail. It shows

- 4 - Akt.Z.: G 681 3066.5 Gbm Unsere Zeichen: VPA 68/1589 GM f - 4 - Akt.Z .: G 681 3066.5 Gbm Our reference: VPA 68/1589 GM f

Fig. 1 einen Schnitt durch ein entsprechendes elektromagnetisches Filter, während inFig. 1 is a section through a corresponding electromagnetic filter, while in

Fig. 2 die Einschaltung des Filters parallel zum Speisewasserbehälter und inFig. 2 the switching on of the filter parallel to the feed water tank and in

Fig. 3 zwischen Vor- und Hauptpumpe der Kesselspeisepumpe dargestellt sind.Fig. 3 is shown between the backing pump and the main pump of the boiler feed pump are.

Nach Fig. 1 besteht das Filter aus einem zylindrischen Filterbehälter 1 mit einem Zulaufstutzen 2 und einem Ablaufstutzen 3 am unteren und oberen Ende des Filters. Innerhalb des Filterbehälters 1 sind die Füllkörper 4 eingebracht-, die unten von einem Siebboden 5 gehalten werden, während sich im Oberteil ein Siebboden 6 befindet, der ein Mitreißen der magnetisierbaren Teilchen verhindern soll. Der Filterbehälter 1 ist nach den dargestellten Ausführungsbeispielen von einer zylindrischenAccording to Fig. 1, the filter consists of a cylindrical filter container 1 with an inlet connection 2 and an outlet connection 3 at the lower and upper end of the filter. Inside the filter canister 1, the filling bodies 4 are introduced, which are held down by a sieve bottom 5, while in the upper part a sieve bottom 6 is located, which is intended to prevent the magnetizable particles from being carried away. The filter container 1 is after the illustrated embodiments of a cylindrical

- Spule 7 umgeben, die auch in mehrere einzelne und hintereinandergesehaltete Scheibenspulen aufgeteilt sein kann. Ferner weist der untere Zulaufstutzen 2 eine seitliche Spülgaszuführung 8 und der obere Stutzen 3 einen seitlichen Spülwasser- - Surround coil 7, which can also be divided into several individual disc coils arranged one behind the other. Furthermore, the lower inlet connection 2 has a lateral flushing gas feed 8 and the upper connection 3 a lateral flushing water

) ablauf 9 auf. Bei normalem Betrieb sind die Ventile 10 und 11 in der Hauptleitung geöffnet, während die Ventile 12 und 13 in der Spülleitung zunächst geschlossen sind. Dabei ist es möglich, daß das Filter sowohl von unten nach oben als auch von oben nach unten durchströmt wird. Nach Sättigung des Filterbettes, die sich im allgemeinen aus dem erhöhten Druckabfall erkennen läßt, wird das obere Ventil 11 geschlossen, während die Ventile 12 und 13 geöffnet werden. Von unten her wird nun ein Spülwasserstrom durch das Filterbett mit einer derartigen Geschwindigkeit hindurchgeleitet, daß die magnetisierbaren Teilchen, meist Stahlkugeln, in dem Filterbehälter tanzen, so daß die angelagerten Partikel leichter abgeschwemmt werden. Eine erhebliche Steigerung des Abschwemmvorganges läßt sich dadurch erreichen, daß über die Leitung 8 zusätzlich ein Spülgas eingeführt wird. ) sequence 9 on. During normal operation, the valves 10 and 11 in the main line are open, while the valves 12 and 13 in the flushing line are initially closed. It is possible that the filter flows through both from bottom to top and from top to bottom. After saturation of the filter bed, which can generally be seen from the increased pressure drop, the upper valve 11 is closed while the valves 12 and 13 are opened. From below, a stream of rinsing water is now passed through the filter bed at such a speed that the magnetizable particles, mostly steel balls, dance in the filter container so that the deposited particles are more easily washed away. A considerable increase in the flushing process can be achieved by additionally introducing a flushing gas via line 8.

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Vorteilhaft ist es, wenn vor oder während des SpülVorganges an die Spule ein abklingender Wechselstrom oder ein zerhackter Gleichstrom von 0,5 Hz angelegt wird, um die Stahlkugeln zu entmagnetisieren. Bei Verwendung eines zerhackten GleichstromesIt is advantageous if before or during the flushing process A decaying alternating current or a chopped direct current of 0.5 Hz is applied to the coil to supply the steel balls demagnetize. When using a chopped direct current

I zur Entmagnetisierung Euß dieser in bezug auf einen Spulenpol I for degaussing Euss this with respect to a coil pole

symmetrisch sein, damit beide Äste der Hysteresisschleife durch-symmetrical so that both branches of the hysteresis loop go through

: fahren werden.: will drive.

j Ferner ist es möglich, die Spule innerhalb des Filterbehältersj It is also possible to place the coil inside the filter container

j 1 anzuordnen. Dabei kann sie als Ringsprule im wandnahen Bereichj 1 to be arranged. It can act as a ring coil in the area close to the wall

des Behälters ausgebildet sein, oder aber auch in Form von j Stabspulen parallel zur Achse des Filterbehälters angeordnetof the container, or also arranged in the form of j rod coils parallel to the axis of the filter container

j werden.j will be.

In Fig. 2 ist der Einbau eines derartigen Filters in den Speise-I Wasserkreislauf näher dargestellt. Dabei ist es grundsätzlichIn Fig. 2, the installation of such a filter in the feed I water circuit is shown in more detail. It is basically there

vorteilhaft, wenn das Filter hinter dem Speisewasserbehälter : angeordnet wird. Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel ] weist der Speisewasserbehälter 14 ein senkrecht angeordnetesadvantageous if the filter is behind the feed water tank : is arranged. According to the illustrated embodiment ] the feed water tank 14 has a vertically arranged one

; Überlaufblech 15 auf, das den Behälter in zwei Kammern 16 and 17 unterteilt. Das über die Leitung 18 in die erste Kammer; Overflow plate 15, which the container in two chambers 16 and 17 divided. That via line 18 into the first chamber

einströmende Kondensat wird dann über eine Leitung 19a und \ eine Umwälzpumpe 20 in den Filterbehälter 1 gepumpt und strömtflowing condensate is then pumped through a line 19a and \ a circulating pump 20 into the filter container 1 and flows

■ von hier in die zweite Kammer 17· Das gereinigte Kesselspeise- ; wasser fließt über die Leitung 21 zum Kessel ab.■ from here to the second chamber 17 · The cleaned boiler feed ; water flows through line 21 to the boiler.

^; Bei Ausfall oder Spülung des Magnetfilters kann das Kondensat ^; If the magnetic filter fails or is rinsed, the condensate can

■ nach Absperren der Ventile 22 und 23 in den Zu- und Ableitungen ; des Magnetfilters 1 über das Überlaufblech 15 direkt in die i Kammer 17 und von dort zum Kessel fließen.■ after shutting off valves 22 and 23 in the supply and discharge lines ; of the magnetic filter 1 flow over the overflow plate 15 directly into the i chamber 17 and from there to the boiler.

Nach dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 ist je ein elektro- ; magnetisches Filter 1 zwischen der Vorpumpe 24 und der Hauptpumpe 25 jeder Kesselspeisepumpe eingebaut. Das gereinigte Wasser fließt dann über die Sammelleitung 26 zum Kessel ab. BeiAccording to the embodiment in Fig. 3 is an electric ; magnetic filter 1 between the foreline pump 24 and the main pump 25 built into each boiler feed pump. The purified water then flows through the collecting line 26 to the boiler. at

(ι ill« ·ι at·· · ·»(ι ill «· ι at ·· · ·»

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-"β -' 'Akt.Z.: G 681 3066.5 Gbm - "β -" Akt.Z .: G 681 3066.5 Gbm

Unsere Zeichen: VPA 68/1589 GM Q Our reference: VPA 68/1589 GM Q

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einer Störung oder bei der Spülung des Filters können die Ventile 27 und 28 geschlossen werden, so daß das Kesselspeisewasser über eine erst bei einem einstellbaren Gegendruck ansprechende Rückschlagklappe 29 direkt der Hauptpumpe 25 zufließen. Zur Spülung kann dann das Ventil 30 und das Ablaufventil 31 geöffnet werden, so daß das Filter über die Leitung 32 direkt aus dem Speisewasserbehälter 15 mit Spülwasser versorgt wird. Die Spülflüssigkeit mit den abgeschiedenen Partikeln wird dann über die Leitung 32 verworfen.a malfunction or when rinsing the filter, the valves 27 and 28 can be closed so that the boiler feed water Flow directly to the main pump 25 via a non-return valve 29 that only responds when the counter pressure is adjustable. To the Rinsing can then be opened the valve 30 and the drain valve 31, so that the filter via the line 32 directly from the Feed water tank 15 is supplied with flushing water. The rinsing liquid with the separated particles is then over the Line 32 discarded.

Ferner ist es möglich, das Magnetfilter direkt in den Speisewasserstrang zwischen einem Hochdruckvorwärmeraustritt und dem Kesseleintritt einzubauen. Bei dieser Anordnung ist zwar der wirkungsvollste Effekt zu erzielen, das Filter muß dann allerdings für den vollen Betriebsdruck der Kesselspeisepumpe ausgelegt werden.It is also possible to insert the magnetic filter directly into the feed water line between a high pressure preheater outlet and the To install boiler inlet. The most effective effect can be achieved with this arrangement, but the filter must then be used designed for the full operating pressure of the boiler feed pump.

Mit der beschriebenen Einrichtung und ihrer entsprechenden Anordnung im Speisewasssrkreislauf ist es also möglich, auf einfache Weise eine sichere Abscheidung von Eisenoxiden zu erreichen. Dabei wjrd durch diese Anlage besonders eine leichte Reinigung des Filterbettes ohne Ersetzung des Filtermaterials gewährleistet. Durch die überaus hohen Feldstärken, die weit über der Sättigungsfeldstärke der magnetisierbaren Teilchen liegen, wird erreicht _f daß alle ferromagnetisehen Partikel im Speisewasser sicher auf den Stahlkugeln abgeschieden werden. Wegen der Entmagnetisierungseinrichtung ist außerdem eine gute Reinigung der Stahlkugeln von den anhaftenden Partikeln gewährleistet. With the device described and its corresponding arrangement in the feed water circuit, it is therefore possible to achieve reliable separation of iron oxides in a simple manner. This system ensures easy cleaning of the filter bed without replacing the filter material. Due to the very high field strengths, which are far higher than the saturation field strength of the magnetizable particles, _f is achieved that all ferromagnetic particles are safely deposited in the feed water on the steel balls. Because of the demagnetization device, the adhering particles are also ensured from the steel balls.

Eine derartige Einrichtung ist verwendbar zur Speisewasserreinigung aller herkömmlichen Dampfkraftwerke, wie z.B. Industriekraftwerke, Kondensationskraftwerke oder auch bei Kernkraftwerken. Hierbei ist ein Einbau derartiger Filter besondersSuch a device can be used for the purification of feed water all conventional steam power plants, such as industrial power plants, condensing power plants or nuclear power plants. The installation of such filters is special here

. i ι ι ι ι ι ·» n ι « f · . · I. i ι ι ι ι ι · »n ι« f ·. · I

" - 7 - '" Akt.Z.: ff 681 3066.5 ffbm /If) "- 7 - '" Akt.Z .: ff 681 3066.5 ffbm / If)

Unsere Zeichen: VPA 68/1589 ffMOur reference: VPA 68/1589 ffM

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wichtig, da damit auch, radioaktive Partikel im Primärkreislauf abgefangen werden können. Darüber hinaus kann die Einrichtung aber auch überall dort angewendet werden, wo es darauf ankommt, sehr fein verteilte magnetische Eisenoxide aus einer Flüssigkeit abzuscheiden.important because it also means radioactive particles in the primary circuit can be intercepted. In addition, the device can also be used wherever it matters to separate very finely distributed magnetic iron oxides from a liquid.

10 Schutzansprüche
3 Figuren10 claims for protection
3 figures

Claims

It · · · t III · t · · · Il 'I f 1 ft - 8 - Akt.Z .: G 681 3066.5 Gbm Our symbols: VPA 68/1589 GM Skn / Di Protection claims

1. Electromagnetic filter for cleaning the steam generator feed water of iron oxides with a cylindrical tubular filter container with magnetizable particles made of ferromagnetic Material, characterized in that the magnetizable particles consist of steel (4) and a coil (7) is intended to generate the magnetic field and is dimensioned so large that it is subjected to a high current, in which the generated field strength is considerably higher than the saturation field strength of the magnetizable particles.

2. Filter according to claim 1, characterized in that the ferromagnetic particles consist of steel chips or pins.

3. Filter according to claim 1, characterized in that the ferromagnetic particles consist of steel balls.

4-. Filter according to claim 2 or 3, characterized in that the ferromagnetic particles are coated with a protective layer.

5. Filter according to claim 1 to 4, characterized in that the Coil (7) concentrically surrounds the filter container (1).

6. Filter according to claim 1 to 5, characterized in that the coil (7) is arranged within the filter container (1).

7. Filter according to claim 6, characterized in that the coil in a plurality of annular coils arranged in the vicinity of the wall of the filter container is divided.

8. Filter according to claim 6, characterized in that the coil in the form of one or more rod coils parallel to the axis of the filter container is built into the same.

9. Filter according to claim 1 to 8, characterized in that the winding of the coil consists of copper or aluminum tubes.

10. Filter according to claim 9, characterized in that the coil is provided with liquid cooling.

2.3.71