DE7005429U - Wasserabscheider fuer dampferzeuger von druckwasserreaktoren. - Google Patents

Description

Wasserabscheider für Dampferzeuger von Druckwasserreaktoren

Dampferzeuger für Druolcv.'ac-crrcciktorer. bestehen im allgemeinen aus einem zylindrischen Gehäuse, einem das Primärmedium führenden, stehend angeordneten U-Rohrheizflachenbündel und zwischen den Rohren ^es U-Rohrbündels von unten nach oben strömenden und verdampfenden Wasser als Sekundärmedium. In einem derartigen Dampferzeuger wird Dampf mit einer relativ hohen Endfeuchte erzeugt, da eine Überhitzung durch das Primärmedium im allgemeinen nicht möglich ist. Der abströmende Dampf darf jedoch eine Endfeuchte von 0,25 # nicht überschreiten. Dieser Wert ist aber mit den bekannten Abscheideeinrichtungen, insbesondere wegen der hohen Dampfraumbelastungen, nur schwer zu erreichen und einzuhalten.

Aus diesem Grunde liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde, ein Wasserabscheidesystem zu schaffen, mit dem auch bei hohen Belastungen eine einwandfreie Trennung von Wasser und Dampf und Abführung des Wassers ohne hohen Anteil von Dampfblasen möglich ist.

Ueuerungsgemäß besteht dabei der Wasserabscheider aus mindestens einer oberhalb des U-Rohrbündels angeordneten Umlenkvorrichtung zur Umlenkung des senkrecht nach oben strömenden Wasser-Dampf -Gemisches in eine angenähert horizontale Richtung nach außen und an den waagerechten Auslässen der Umlenkvorrichtung angeordneten Prallabscheidern mit senkrecht verlaufenden und im angenähert rechten Winkel angeströmten Abscheideprofilen. Durch diese Prallafcscheider wird der Wirkungsgrad der durch die Um-

-3-

- 3 - VPA 70/9408

lenkvorrichtungen bewirkten Abscheidung erheblich vergrößert.

Um auch hohe Belastungen der Abscheider sicher beherrschen zu können, können an den Auslässen der Umlenkvorrichtungen jeweils mehrere Prallabacheider derart übereinander und parallel beaufschlagt angeordnet sein, daß jeweils ein Prallabscheider zwischen zwei benachbarten Leitblechen der Umlenkvorrichtungen vorgesehen ist.

Zum Ablauf des abgeschiedenen Wassers ist ferner am unteren Ende der Abscheideprofile jeweils eine Wasserablaufrinne vorgesehen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß jeweils mehrere parallel angeströmte Umlenkvorrichtungen oberhalb des Verdampfungs raumes jeweils nebeneinander angeordnet sind und daß an jedem Auslaß der Umlenkvorrichtung ein gesonderter Prallabscheider vorgesehen ist.

Die Abscheideprofile selbst können dabei aus an sich bekannten, jeweils versetzt angeordneten und in Anströmrichtung offenen Auffangrinnen bestehen.

Zur weiteren Verbesserung der Abscheidung ist es vorteilhaft, wenn im Dampfdom oberhalb der Umlenkvorrichtungen zusätzliche Peinabscheider vorgesehen sind.

Um das Mitreißen von Dampfblasen mit dem ablaufenden Wasser zu verhindern, sind ferner im Ringraum zwiauiien iülüutaigcLiaiitcl und Dampferzeugergehäuse mindestens ein waagerecht verlaufendes Lochblech unterhalb der waagerechten Auslässe der Umlenkvorrichtung vorgesehen.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Dabei zeigen:

~~ -4—

• ·

- 4 - VPA 70/9408

einen Längsschnitt durch den Oberteil eines Dampferzeugers mit den entsprechenden Wasserabscheidern,

Fig. 2 die Anordnung eines Prallabscheiders am Auslaß einer Umlenkvorrichtung,

Pig. 3 mehrere übereinander angeordnete Prallabscheider an je einer Umlenkvorrichtung,

Pig. 4 mehrere nebeneinander angeordnete Umlenkvorrichtungen mit entsprechenden Prallabscheidern und

Pig. 5a-5f verschiedene Abscheideprofile für diese Prallabscheider.

Nach Pig. 1 besteht der Dampferzeuger, von dem hier jedoch nur die obere Hälfte gezeigt ist, aus einem zylindrischen Gehäuse 1, dem innerhalb des Pührungsmantels 2 angeordneten U-Rohr-Heizflächenbündel 3, dem Dampfsammeiraum 4 oberhalb des U-Rohrbündels 3 und einem Dampfauslaß 5 in der gewölbten Stirnseite des Gehäuses 1.

Oberhalb des U-Rohrbündels 3 ist auf dem Pührungsiaantel 2 eine Umlenkvorrichtung 6 angeordnet, die mehrere Leitbleche 7 aufweist. Mit einer derartigen Umlenkvorrichtung wird das senkrecht nach oben strömende Wasser-Dampf-Gemisch in eine angenähert horizontale Richtung nach außen umgelenkt. In der dann horizontalen Strömung des Gemisches erfolgt nach Verlassen der Umlenkvorrichtung 6 eine Schwerkrafttrennung von Wasser und Dampf, wobei das Wasser nach unten durch den Ringspalt 8 zwischen Führungsmantel 2 und Gehäusewandung 1 abläuft, während der Dampf nach oben in den Dampfsammeiraum 4 abströmt.

Da im allgemeinen wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeiten mit dem abließenden Wasser auch ein Teil des Dampfes in Form von Dampfblasen mitgerissen wird, kann unterhalb der Auslässe der Umlenkvorrichtung 6 im Ringspalt zwischen Führungsmantel 2 des U-Rohrbündels 3 und Dampferzeugergehäuse 1 ein waagerecht angeordnetes Lochblech 9 vorgesehen werden, das die Geschwindigkeit des von oben auftreffenden Wassers vergleichmäßigt und

- 5 - VPA 70/9408

somit eine Abtrennung des mitgeführten Dampfes bewirkt.

Im Dampfraum 4 können darüber hinaus noch Peinabscheider 10 vorgesehen sein, die etwa noch mitgerissenes Wasser zurückhalten.

Zur Verbesserung der Abscheidewirkung durch die Umlenkvorrichtung 6 kann - wie aus Pig. 2 zu ersehen ist - an dem Auslaß der Umlenkvorrichtung ein Prallabscheider 11 angeordnet sein. Tn dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 2 ist nur die rechte Hälfte der Umlenkvorrichtung 6 nach Pig. 1 dargestellt. Diese Prallabscheider 11 bestehen aus mehreren senkrecht verlaufenden und in angenähert rechtem Winkel angeströmten Abscheideprofilen 12. Die Porm derartiger an sich bekannter Profile ist aus den ausschnittsweisen dargestellten Querschnitten derartiger Prallabscheider nach den Pig. 5a - 5f zu entnehmen. Diese Abscheideprofile bestehen im allgemeinen aus jeweils in Strömungsrichtung versetzt angeordneten und in Anströmrichtung offenen Auffangrinnen dreieckigen, halbrunden, viereckigen oder anderen Querschnitts. Besonders vorteilhaft haben sich dabei Abscheideprofile etwa nach Fig. 5d ergeben, bei den die einzelnen Auffangrinnen 14 an den Ecken von zickzackförmig gebogenen, nebeneinander liegenden Leitblechen 15 angeordnet sind, da hierbei die Gemischströmung zusätzlich ständig umgelenkt wird.

Um auch hohe Dampfbelastungen sicher zu beherrschen, ist es vorteilhaft, wenn die Umlenkvorrichtungen in mehrere Einzelvorrichtungen unterteilt oder jeweils mehrere Prallabscheider an einer Umlenkvorrichtung vorgesehen sind.

In Pig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, nach der an den Auslässen der Umlenkvorrichtung 6 jeweils mehrere Prallab-3Cheider 11 derart übereinander und parallel beaufschlagt angeordnet sind, daß jeweils ein Prallabscheider 11 zwischen zwei benachbarten Leitblechen 7 der Umlenkvorrichtung 6 vorgesehen ist. Dadurch wird der Wasser-Dampf-Gemischstrom parallel mehreren Prallabscheidern gleichzeitig zugeführt, wodurch bei entsprechender Ausbildung der Umlenkvorrichtung eine verbesserte Abscheidung auch bei hoher Belastung gewährleistet ist. Nach

-6-

-6 - VPA 70/9408

diesem Ausführungsbeispiel sind zusätzlich am unteren Ende jedes Prallabscheiders 11 noch Wasserablaufrinnen 13 vorgesehen, die das aus den jeweiligen Abscheideprofilen ablaufende Wasser auffangen und über nicht näher dsrgei"eilte Ablaufleitungen ab-

In Pig. 4 ist der Pail dargestellt, daß oberhalb des eigentlichen Wärmetauschers 3 mehrere Umlenkvorrichtungen 6 nebeneinander angeordnet sind. Dabei werden diese Umlenkvorrichtungen ebenfalls parallel von dem Dampf-Wasser-Gemisch beaufschlagt. Am Auslaß jeder dieser Umlenkvorrichtungen 6 ist ebenfalls ein Prallabscheider 11 mit entsprechenden Abscheideprofilen angeordnet. Auch hierdurch ergibt sich eine bessere Dampfverteilung bei hohen Belastungen und eine damit erheblich verbesserte Abscheidewirkung.

Mit der beschriebenen Verwendung von Umlenkvorrichtungen und an deren Auslässen angeordneten Prallabscheidern sowie die entsprechende Parallelschaltung mehrere derartiger Baueinheiten ist es also möglich, mit relativ geringem Aufwand auch bei hohen Belastungen und großem Durchsatzvolumen eine ausreichende Abscheidung des im erzeugten Dampf-Wasser-Gemisch enthaltenen Wassers zu gewährleisten.

7 Patentansprüche
5 Figuren

—7—

Claims (8)

■■■·· : ·■■· / - 7 - VPA 70/9408 GM Schutzansprüche

1. Wasserabscheider für vertikal angeordnete Dampferzeuger, insbesondere für Druckwasserreaktoren mit einem das Primärmedium führenden, stehend angeordneten U-Rohr-Heizflächenbündel und zwischen den Rohren des U-Rohrbündels von unten nach oben strömenden und verdampfenden Wasser als Sekundärmedium, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserabscheider aus mindestens einer oberhalb des U-Rohrbündels (3) angeordneten Umlenkvorrichtung (6) zur Umlenkung des senkrecht nach oben strömenden Wasser-Dampf-Gemisches in eine angenähert horizontale Richtung nach außen besteht,

2. Wasserabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den waagerechten Auslassen der Umlenkvorrichtungen (6) Prallabscheider (11) mit senkrecht verlaufenden und im angenähert rechten Winkel angeströmten Abscheideprofilen (12) angeordnet sind.

3. Wasserabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Auslassen der Umlenkvorrichtungen (6) jeweils mehrere Prallabscheider (11) derart übereinander und parallel beaufschlagt angeordnet sind, daß sich jeweils ein Prallabscheider (11) zwischen zwei benachbarten Leitblechen (7) der Umlenkvorrichtung (6) befindet.

4. Wasserabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, parallel angeströmte Umlenkvorrichtungen (6) oberhalb des Verdampferraumes jeweils nebeneinander angeordnet sind und daß an jedem Auslaß der Umlenkvorrichtungen (6) ein gesonderter Prallabscheider (11) vorgesehen ist.

5. Wasserabscheider nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Abscheideprofile (12) jeweils eine Wasserablaufrinne (13) vorgesehen ist.

• i * ι ι · · t » ·

- 8 - VPA 70/9408

6. Wasserabscheider nach einem der Ansprüche 2-5» dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideprofile (12) aus jeweils versetzt angeordneten, in Anströmrichtung offenen Auffangrinnen bestehen.

7. Wasserabscheider nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringraum (8) zwischen FührungsiBantel (2) des U-RohrbündeIs (3) und Dampferzeugergehäuse (1) mindestens ein waagerecht verlaufendes Lochblech (9) unterhalb der waagerechten Auslässe der Umlenkvorrichtung (6) vorgesehen iat.

8. Wasserabscheider nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß im Dampfraum (4) des Dampferzeugers (1) oberhalb der Umlenkvorrichtungen (6) ein Feinabscheider (10) zur Abscheidung des Bestwassergehaltes angeordnet ist.