DE69407353T2

DE69407353T2 - Dampferzeuger mit abnehmbarem Zyklonabscheidersystem

Info

Publication number: DE69407353T2
Application number: DE69407353T
Authority: DE
Inventors: Benoit Giraud; Christophe Poussin
Original assignee: Framatome SA
Current assignee: Areva NP SAS
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2014-07-09
Also published as: TW301393U; EP0634607B1; JPH07174302A; CN1123449A; KR100323145B1; DE69407353D1; JP3574183B2; FR2707733A1; KR950003687A; US5564370A; EP0634607A1; FR2707733B1; CN1044280C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen in den Kernkraftwerken benutzten Dampferzeuger des Wiederumlauftyps mit abnehmbaren Zyklonabscheidern.
Bei einem Druckwasser-Kernreaktor wird das aus dem Reaktor austretende heiße Wasser (Primärkreiswasser) in einen Wärmetauscher, den Dampferzeuger geleitet, wo es ohne direkten Kontakt mit dem Wasser des Reaktors seine Wärme an einen anderen Wasserkreis (Sekundärkreis) abgibt. Das Sekundärkreiswasser wird im Laufe des Wärmetauschs zu Dampf, der dann eine Tubine antreibt.
Ein solcher Dampfgenerator wird generell durch eine druckfeste Außenhülle von großer Höhe gebildet, in deren Innern ein zweiter Behälter (oder Verdampfungsraum) ein Röhrenbündel umschließt, das vom Primärwasser unter Druck durchflossen wird. Der Sekundärkreis wird üblicherweise im Oberteil des Dampfgenerators mit Wasser gespeist. Dieses Speisewasser fließt im Dampferzeuger außerhalb des Verdampfungsraums nach unten, ehe es an seiner Unterseite in ihn eindringt, um in Kontakt mit dem Röhrenbündel zu kommen und verdampft zu werden.
Ein Wasser/Dampf-Gemisch mit mehr und mehr Dampfanteil steigt im Innern des Verdampfungsraums hoch und verläßt den Oberteil dieses Raums, um in den Dampfdom des Dampferzeugers einzudringen, wobei dieser Dom zwischen dem Oberteil des Verdampfungsraums und dem Oberteil der Außenhülle enthalten ist.
Der Dampfdom ist mit Wasser/Dampf-Trenneinrichtungen versehen, die den Dampf vor seinem Austritt aus dem Dampferzeuger trocknen. Diese Einrichtungen umfassen generell eine erste Stufe, angeordnet am Ausgang des Verdampfungsraums und gebildet durch Zyklonabscheider, wo ein großer Teil des Wassers durch Zentrifugation beseitigt wird. Sie umfassen auch eine zweite Stufe, die sich über der ersten befindet und z.B. durch zickzackförmige Bleche gebildet wird.
Die Zyklone sind zylindrische Rohre mit spiralförmigen Deflektoren, befestigt an den Enden von rohrförmigen Säulen, die ihrerseits auf dem Dach des Verdampfungsraums befestigt sind und mit diesem Raum kommunizieren. Das aus dem Verdampfungsraum kommende Wasser/Dampf-Gemisch durchläuft die rohrförmigen Säulen, ehe es einer ersten Abscheidung in den Zyklonen unterzogen wird. Im Normalbetrieb sind die rohrförmigen Säulen teilweise in das Sekundärwasser eingetaucht.
Um die Leistungen des Abscheiders zu erhöhen und das in dem Dampfdom verfügbare Volumen zu vergrößern ist es vorteilhaft, Zyklonabscheider mit kleinem Durchmesser zu verwenden. Diese Durchmesserverkleinerung der Zyklone wird jedoch kompensiert durch eine Vergrößerung ihrer Anzahl. Beispielsweise benötigt man für einen Dampferzeuger mit 1000MW Wärmeleistung bei 75 Bar 120 bis 140 Abscheider von 200mm Durchmesser. Außerdem kann man den Sekundärwasserpegel in dem Dampfdom aus Gründen der Antriebslast in der Wasserumlauf- oder -reserveschleife in den Dampferzeugern auf etwa 2 oder 3 Meter über dem Röhrenbündel festlegen. Die Zyklone müssen sich über diesem Pegel befinden. wobei die rohrförmigen Säulen, die die Zyklone mit dem Dach des Verdampfungsraum verbinden, sehr hoch sein müssen.
Die Zyklonabscheider verursachen Wartungsprobleme, unabhängig davon, ob jeder gebildet wird durch einen Zyklon, befestigt am Ende einer rohrförmigen Säule, die auf das Dach des Verdampfungsraums geschweißt ist, oder durch mehrere Zyklone, befestigt am Ende einer rohrförmigen Säule größeren Durchmessers, die auf das Dach dieses Raums geschweißt ist (s. das Dokument FR- A-2 480 905). Eine solches Abscheidersystem ermöglicht keinen leichten Zugang zu den verschiedenen Zyklonen, um sie zu reparieren oder einfach zu kontrollieren.
Die Erfindung ermöglicht, diesen Nachteil zu beseitigen, indem sie abnehmbare Zyklonabscheider vorschlägt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist der Zugang zum Dach des Verdampfungsraums, dank der Abnehmbarkeit der Zyklonabscheider. Dies ermöglicht, für einen Zugang zum gebogenen Teil der Rohre des Röhrenbündels eine große öffnung mit Deckel vorzusehen.
Die Erfindung hat also einen Dampferzeuger des Wiederumlauftyps zum Gegenstand, für einen Wärmeübergang zwischen einer in einem Primärkreis zirkulierenden Flüssigkeit und einer in einem Sekundärkreis zirkulierenden Flüssigkeit, gebildet durch eine Druckhülle, die einen Verdampfungsraum enthält, versehen mit einem Dach über einem von der Primärflüssigkeit durchflossenen Röhrenbündel, wobei der Dampferzeuger Einrichtungen umfaßt, die die Einspeisung der sekundärflüssigkeit, ihren Umlauf in dem Verdampfungsraum und die Entnahme des durch die Sekundärflüssigkeit bei diesem Umlauf erzeugten Dampfes ermöglichen, Trocknungseinrichtungen des Dampfes zwischen dem Dach des Verdampfungsraums und den Dampfentnahmeeinrichtungen angeordnet sind, diese Trocknungseinrichtungen Zyklonabscheider umfassen, gebildet durch Zyklone, die an ersten Enden von rohrförmigen Säulen befestigt sind und deren zweite Enden auf dem Dach des Verdampfungsraums befestigt sind und dabei mit dem Verdampfungsraum kommunizieren, dadurch gekennzeichnet, daß jede rohrförmige Säule einen mit dem Dach des Verdampfungsraums fest verbundenen Fuß und ein Zwischenrohr umfaßt, das durch eines seiner Enden demontierbar mit dem besagten Fuß verbunden ist, wobei das andere Ende des Zwischenrohrs mit wenigstens einem Zyklon verbunden ist. Der genannte Fuß kann von sehr geringer Länge sein und selbst auf einen einfachen Flansch reduziert werden, der fest mit dem Dach der Bündelhülle verbunden ist.
Vorzugsweise sind die Zyklone demontierbar auf den rohrförmigen Säulen befestigt.
Die demontierbaren Befestigungen können durch Klemmbänder gebildet werden. Dies ermöglicht eine Schnellmontage und -demontage.
Der Dampferzeuger kann Trageinrichtungen der Zyklonabscheider umfassen, wobei diese Trageinrichtungen auf dem Dach des Verdampfungsraums befestigt sind.
Die Trageinrichtungen und die Zyklonabscheider können Zusatzelemente umfassen, die eine Führung der Zyklonabscheider bei ihrer Installation ermöglichen.
Die Trageinrichtungen können einen Aufnahmemast eines Handhabungswerkzeugs der Zyklonabscheider umfassen.
Das Dach des Verdampfungsraums kann vorteilhafterweise mit einer Zugangsöffnung mit Deckel versehen sein, die den Durchgang einer Person ermöglicht.
Die Erfindung sowie weitere Details und Besonderheiten gehen aus der nachfolgenden beispielhaften, nicht einschränkenden Beschreibung hervor, bezogen auf die beigefügten Figuren:
- die Figur 1 zeigt eine Vertikalschnittansicht eines Dampferzeugers der vorhergehenden Technik;
- die Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Zyklonabscheiders, einzeln dargestellt;
- die Figur 3 zeigt eine abnehmbare Befestigung für einen erfindungsgemäßen Zyklonabscheider;
- die Figur 4 ist eine Vertikalschnittansicht des Oberteils eines erfindungsgemäßen Dampferzeugers;
- die Figur 5 entspricht der Figur 4, aber während einer Montageoder Demontageoperation der Zyklone;
- die Figur 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Tragstruktur für die Gesamtheit der Zyklonabscheider, die in dem erfindungsgemäßen Dampferzeuger eingesetzt sind;
- die Figur 7 zeigt als Draufsicht einen Teil des Dachs des Verdampfungsraums des erfindungsgemäßen Dampferzeugers.
In Figur 1, die eine Axialschnittansicht ist, sieht man einen Dampferzeuger, dessen druckfeste Außenhülle 1 in ihrem einen kleineren Durchmesser aufweisenden Unterteil ein Röhrenbündel 2 enthält, das einen Satz U-förmig gekrümmter Rohre umfaßt. In diesen Rohren fließt Druckwasser, das Teil des Primärkreises ist und unter die Röhrenplatte 3 zurückkehrt, um durch die Öffnung 5 auszutreten.
Das Röhrenbündel 2 ist bis in die Nähe seines Unterteils durch eine Sekundärhülle 6 umgeben, die den Verdampfungsraum bildet, in dessen Innern das Gemisch aus Sekundärwasser und Speisewasser mit dem Röhrenbündel 2 in Kontakt kommt, das von Wasser mit hoher Temperatur durchflossen wird, das aus dem Kern des Reaktors kommt und progressiv verdampft, indem es im Innern des Verdampfungsraums 6 nach oben steigt. Der höchste Teil des Dampfdoms ist mit einer Austrittsöffnung 7 des Dampfes in Richtung Turbine versehen.
Eine nicht dargestellte Speisewasserversorgung ermöglicht, den Sekundärwasserpegel 8 konstant auf einer bestimmten Höhe zu halten, zwischen dem Röhrenbündel 2 und den Zyklonen 10, die mit dem Oberteil des Verdampfungsraums 6 durch rohrförmige Säulen 11 kommunizieren. Diese rohrförmigen Säulen sind auf das Dach 9 des Verdampfungsraums 6 geschweißt und ermöglichen die Kommunikation mit dem Innern dieses Raums. Ein Gemisch aus Sekundärwasser und Speisewasser fließt zunächst in den Raum, der zwischen der Außenhülle 1 und dem Verdampfungsraum 6 vorhanden ist, um das untere Ende dieses Raums zu erreichen.
Am Ausgang der Zyklone 10 dringt der Dampf, der jetzt fast kein Wasser mehr mitführt, in die Sekundärabscheider 12 ein, gebildet durch Schikanen, die eine noch bessere Trocknung des Dampfes ermöglichen, ehe er durch die Öffnung 7 austritt.
In Figur 1 sieht man deutlich, daß der Zugang zu den rohrförmigen Säulen 11, die zahlreich und eng beieinanderstehen, schlecht ist, was mit Schwierigkeiten bei der Anbringung, der Wartung und der Reparatur dieser Säulen verbunden ist. Ebenso erfordert der Bau dieses Teils des Dampferzeugers einen großen Montageaufwand.
Die in Figur 2 dargestellten Zyklonabscheider mit dem allgemeinen Bezugszeichen 20 umfassen einen Zyklon 21, ein Zwischenrohr 22 und einen Fuß 23. Klemmbänder 24 und 25 ermöglichen die lösbare Befestigung des Zyklons 21 auf dem Zwischenrohr 22 einerseits und des Zwischenrohrs 22 auf dem Fuß 23 andererseits.
Am Unterteil des Zyklons 21 sind vier Führungselemente 26 festgeschweißt, bezüglich der Achse des Zyklons jeweils um 90º gegeneinander versetzt.
Die Figur 3 zeigt im Schnitt den Unterteil der rohrformigen Säule, durch die ein Zyklon mit dem Dach 9 der Verdampfungskammer verbunden ist. Man sieht, wie der rohrförmige Fuß 23 das Dach 9 durchquert und an diesem Dach festgeschweißt ist mit einer Schweißnaht 27 im Innern des Verdampfungsraums. Der Fuß 23 ist demontierbar mit Hilfe eines Klemmbands 25 an dem Zwischenrohr 22 befestigt. Das Kleminband kann von der Art sein wie die lösbare Verbindungseinrichtung, die unter der Bezeichnung CEFILAC (Schutzmarke) im Handel erhältlich ist. Sie setzt sich dann zusammen aus zwei konischen Ansätzen 28 und 29, jeweils verschweißt mit dem Zwischenrohr 22 und dem Fuß 23, einer Dichtung und einem Gelenkband, dargestellt mit dem gemeinsamen Bezugszeichen 30.
Die Figur 4 zeigt die Zyklonabscheider 20, die auf dem Dach 9 des Verdampfungsraums installiert sind. Diese Figur zeigt auch die Speisewasser-Eintrittsöffnung 13, verbunden mit dem Einspeisungsring 14. Zwei Löcher 15 und 16 in der Außenhülle 1 ermöglichen einer Person den Zugang zu der Zone, die sich zwischen den beiden Vorrichtungen zur Trennung des Wassers und des Dampfes befindet.
Um eine gute Wartung der Zyklonabscheider zu ermöglichen, die mehrere Meter hoch sind, ist eine Tragstruktur vorgesehen, die ein Stützgitter 31 umfaßt, das einen bestimmten Abstand vom Dach 9 hat und selbst auf Stützen 32 ruht, die fest mit dem Dach verbunden sind. Wie in Figur 4 zu sehen, befindet sich das Stützgitter 31 in Höhe der Führungselemente 26 der Zyklone. Diese Tragstruktur kann auch einen zentralen Mast 33 und Leitern 34 umfassen, so daß eine Person bis zu dem Stützgitter 31 und bis auf das Dach 9 des Verdampfungsraums hinabsteigen kann.
Die Figur 5 zeigt eine Montage- oder Demontageoperation der Zyklonabscheider nach partieller oder totaler Entleerung der Außenhülle 1. Das Lösen des Band 24 direkt unterhalb des Stützgitters 31 durch den Operator, ermöglicht das Herausnehmen eines Zyklons 21 durch den auf diesem Gitter stehenden Operator 17. Das Herausnehmen des Zyklons erfolgt mit einem durch den zentralen Mast getragenen Handhabungswerkzeug.
Indem er anschließend auf das Dach 9 des Verdampfungsraums hinabsteigt, kann der Operator das untere Band 25 lösen und das Zwischenrohr 22 wegnehmen.
Die Figur 6 zeigt die gesamte Tragstruktur. Man sieht die schon in den vorangehenden Figuren dargestellten Elemente: das Gitter 31, die Stützen 32, der zentrale Mast 33 und die Leitern 34. Das Stützgitter 31 hat eine wabenförmige Struktur. Es wird gebildet durch Aufnahmen 35 der Unterteile der Zyklone, wobei diese Aufnahmen mechanisch miteinander verbunden sind, um das Gitter 31 zu bilden. Die Führungselemente 26 (s. Figur 4) ermöglichen die Zentrierung der Zyklonabscheider in den Aufnahmen.
Anschläge 36, nach der Außenseite der Tragstruktur gerichtet, gewährleisten den radialen Halt der Struktur in der Außenhülle des Dampferzeugers.
Das Gitter 31 trägt auch obere Stützen 37, die im wesentlichen mit den Stützen 32 fluchten und an denen ein Kranz 38 befestigt ist. Dieser Kranz befindet sich unterhalb der Ebene der Mannlöcher 15 und 16 (s. Figur 4) und ermöglicht die Befestigung der Leitern 34 und das eventuelle Anbringen von Dielen, auf denen sich ein Operator bewegen kann, zur Kontrolle der Zyklonabscheiderköpfe. Er trägt ebenfalls Anschläge 39 für den radialen Halt der Struktur in der Außenhülle des Dampferzeugers.
Die Figur 7 entspricht dem Schnitt VII-VII der Figur 4. Man sieht also die Zwischenrohre 22 im Querschnitt und die unteren Klemmbänder 25. Diese Klemmbänder wurden schon weiter oben detaillierter dargestellt. Der in Figur 7 dargestellte Teil des Dachs 9 des Verdampfungsraums umfaßt einen Deckel 40, der einer Person Zugang zum Innern des Verdampfungsraums ermöglicht. Dieser Deckel 40 trägt bei diesem Ausführungsbeispiel zwölf Säulenfüße und hat eine Fläche von ungefähr 1m². Er kann mittels Schraubverbindung auf dem Dach 9 befestigt werden.
Es genügt dann, die zwölf Zwischenrohre und eventuell die Zyklone zu demontieren, dem Deckel 40 ensprechend, der am Rand des Dachs 9 vorgesehen ist, in der Nähe der Leiter 34, um ihn wegnehmen zu können. Das Handhabungswerkzeug (Flaschenzug, Arm), getragen vom zentralen Mast, ermöglicht das Anheben des Deckels.
Dank der Erfindung ist es möglich, die Masse eines Zwischenrohr auf weniger als 20kg zu reduzieren, um die manuelle Handhabung zu ermöglichen. Dieser Vorteil ist bei der Demontage sehr wichtig, denn er ermöglicht eine partielle Demontage.
Es es möglich, daß bei der Demontage der ersten Zyklone nicht ausreichend Platz vorhanden ist, um sie hinsichtlich ihrer Entfernung aus dem Dampferzeuger zu kippen. In diesem Fall kann die Tragstruktur einen Bereich zur provisorischen Lagerung von Zyklonen umfassen, um in der Kippzone ausreichend Platz freizumachen.
Die Möglichkeit der manuellen Handhabung der Zwischenrohre ermöglicht die Demontage und die Wiedermontage dieser Rohre unabhängig von der der Zyklone. Diese können dann auf dem Stützgitter ruhen. In diesem Fall werden die Zwischenrohre manuell auf dem Dach des Verdampfungsraums verschoben, in den Bereich der Leitern, ehe sie gedreht und durch die Mannlöcher hinausbefördert werden. Dies ermöglicht, die Zwischenrohre zu demontieren, ohne die Zyklone herauszunehmen, die in Stellung bleiben können.

Claims

1. Dampferzeuger des Wiederumlauftyps mit Wärmetransfer zwischen einer in einem Primärkreis umlaufenden Flüssigkeit und einer in einem Sekundärkreis umlaufenden Flüssigkeit, gebildet durch eine Druckhülle (1), die einen Verdampfungsraum (6) enthält, versehen mit einem Dach (9) über einem von der Primärflüssigkeit durchflossenen Röhrenbündel (2), wobei

der Erzeuger Einrichtungen umfaßt, die die Einspeisung der Sekundärflüssigkeit, ihren Umlauf in dem Verdampfungsraum und die Entnahme des durch die Sekundarflüssigkeit bei diesem Umlauf erzeugten Dampfes ermöglichen,

Trocknungseinrichtungen des Dampfes zwischen dem Dach (9) des Verdampfungsraums (6) und den Dampfentnahmeeinrichtungen (7) angeordnet sind,

diese Trocknungseinrichtungen Zyklonabscheider umfassen, gebildet durch Zyklone, die an ersten Enden von rohrförmigen Säulen befestigt sind, deren zweite Enden auf dem Dach des Verdampfungsraums befestigt sind und dabei mit dem Verdampfungsraum kommunizieren,

dadurch gekennzeichnet, daß jede rohrförmige Säule einen mit dem Dach (9) des Verdampfungsraums fest verbundenen Fuß (23) und ein Zwischenrohr (22) umfaßt, das durch eines seiner Enden demontierbar mit dem besagten Fuß verbunden ist, wobei das andere Ende des Zwischenrohrs mit wenigstens einem Zyklon (21) verbunden ist.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyklone (21) demontierbar auf den rohrförmigen Säulen (22) befestigt sind.

3. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die demontierbaren Befestigungen durch Klemmbänder (24, 25) gebildet werden.

4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er Trageinrichtungen der Zyklonabscheider umfaßt, wobei diese Trageinrichtungen auf dem Dach des Verdampfungsraums befestigt sind.

5. Dampferzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtungen und die Zyklonabscheider Zusatzelemente (35, 26) zur Führung der Zyklonabscheider bei ihrer Installation umfassen.

6. Dampferzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtungen der Zyklonabscheider einen Kranz (38) und Anschläge (36) umfassen, die den radialen Halt der Struktur in der Außenhülle des Dampfgenerators ermöglichen.

7. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtungen einen Aufnahmemast (33) eines Handhabungswerkzeugs der Zyklonabscheider umfassen.

8. Dampferzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dach des Verdampfungsraums mit einer Zugangsklappe (40) versehen ist, die den Durchgang einer Person ermöglicht.