DE7143340U

DE7143340U - Steam generator

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Publication number: DE7143340U
Application number: DE7143340U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1973-08-23

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, 16.11.1971 Berlin und München Werner-von-Siemens-Str. 50SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, November 16, 1971 Berlin and Munich Werner-von-Siemens-Str. 50

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VPA 71/9446 Soe/AntVPA 71/9446 Soe / Ant

Steam generator

Sie Neuerung betrifft einen Dampferzeuger, insbesondere für Kernreaktoren mit einem das Primärmedium führenden Wärmeaustauscher, dem Sekundärmedium über einen Fallraum zugeführt und der von unten nach oben vom Sekundärmedium durchströmt ist.The innovation concerns a steam generator, especially for Nuclear reactors with a heat exchanger carrying the primary medium, fed to the secondary medium via a fall chamber and through which the secondary medium flows from bottom to top.

Bekannt sind Dampferzeuger der eingangs genannten Art,beispielsweise aus dem Buch "Betrieb von Kernkraftwerken¹¹ von Weckesser, Thiemig-Taschenbuch, Band 37, Verlag Thiemig München 1969» Seite 20. Bei diesen Dampferzeugern sind gewöhnlich über den Wärmeaustauschern zur Trennung von Dampf und Sekundärmedium Abscheider angeordnet. Im allgemeinen erfolgt in diesen Dampferzeugern die Dampferzeugung unter Naturumlauf. Dabei ist die Umlaufzahl vor allem durch konstruktive Merkmale weitgehend festgelegt. Ein Abweichen der Umlauf zahl von dem konstruktiv festgelegten Bereich birgt die Gefahr der Instabilität durch Aufschaukeln der Wassersäule im Fallraum in sich.Steam generators of the type mentioned are known, for example from the book "Operation of nuclear power plants ¹¹ by Weckesser, Thiemig-Taschenbuch, Volume 37, Verlag Thiemig Munich 1969» page 20. These steam generators are usually above the heat exchangers to separate steam and secondary medium separators In general, the steam generation takes place in these steam generators with natural circulation. The number of circulations is largely determined by structural features. Any deviation of the number of circulations from the structurally defined area harbors the risk of instability due to the water column in the fall space rocking.

Es besteht die Aufgabe, bei stabiler Strömung eine Veränderung des. Umlaufes durchführen zu können.The task is to be able to change the circulation when the flow is stable.

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Fallraum zur Einspeisung von Sekundärmedium wenigstens eine Strahlpumpe angeordnet ist. Vorzugsweise sind mehrere Strahlpumpen weitgehend gleichmäßig verteilt im Fallraum vorgesehen. Vorteilhaft ist es, die Strahlpumpen in der Nähe der Einmündung des. Fallraumes in den Wärmeaustauschern einzubauen.According to the innovation, this object is achieved in that at least one jet pump in the drop space for feeding in the secondary medium is arranged. A plurality of jet pumps are preferably provided, largely evenly distributed in the drop space. It is advantageous to install the jet pumps in the vicinity of the confluence of the fall space in the heat exchangers.

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Durch die Einepeieung von Sekundärmedium nach dem Strahlpumpenprinzip wird das in den Abscheidern abgeschiedene Umlaufwasser aus dem Fallraum abgesaugt und durch den Wärmeaustauscher ge* * drückt. Damit ist es möglich, dem Zwanea&uxoihlauf (Balattfsehl a 1) einen beliebigen Waseerumlauf zu überlagern. Mit dieses StrömungsprinBip können optimaler· Betriebeverhältnieee rergliehen mit dem Haturumlauf erreioht werden· Beispielsweise ist es möglich, dea Umlauf bei gleichzeitiger Stabilisierung der Strömung auf einen Minimalwert einzustellen· Bei gleioher Leistung lassen sieh damit die Behälterabmeesungen, insbesondere der Behälterdurehmesser und die Anzahl der Abecheiderelemente reduzieren. Auch bei einer Erhöhung des Umlaufes ,verglichen mit dem Baturumlauf und des Förderdruckes läßt Sien der Durchmesser des Behälters, verbunden mit einer stabilisierten Strömung, verkleinern. By feeding in the secondary medium according to the jet pump principle the circulating water separated in the separators becomes sucked out of the fall space and pushed through the heat exchanger. This makes it possible to use the Zwanea & uxoihlauf (Balattfsehl a 1) to superimpose any water circulation. With this Flow principles can achieve better operating conditions be reached with the Haturumlauf · For example is it is possible to set the circulation to a minimum value while stabilizing the flow at the same time · With the same performance let see the container dimensions, in particular the container diameter and the number of separator elements to reduce. Even with an increase in circulation compared to The diameter leaves the Batur circulation and the delivery pressure of the container, connected to a stabilized flow.

Im folgenden wird der neuerungsgemäße Dampferzeuger anhand der fig. i und 2 beispielhaft näher erläutert. In den beiden Figuren sind verschiedene Aueführungsformen dargestellt, gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following, the steam generator according to the innovation is based on the fig. i and 2 explained in more detail by way of example. In the two figures, different embodiments are shown, the same components are provided with the same reference numbers.

Fig. 1 zeigt einen Dampferzeuger im Längsschnitt. Der Behältermantel 1 umgibt einen U-Rohr-Wärmeaustauscher 2, der sieh vom !Rohrboden nach oben erstreckt. Das Primärmedium fließt über den Stutzen 4 dem U-Rohr-Bündel 2 zu und fließt über den Stutzen 5 nach Durchströmen des U-Rohr-Bündels 2 wieder ab. Über den U-Rphr-Wärmeaustauseher 2 sind Abscheiderelemente 6 angeordnet, ixt denen der Dampf und das umlaufende Sekundärmedium getrennt werden. Der Dampf strömt über den Dampfdom 7 und die Frischdampf -Austritt sieitung 8 ab. Der Abscheider 6 wird von einem Führungemantel 9 getragen, der das U-Rohr-Bündel 2 -umgibt. Zwischen dem. Führungsmantel 9 und dem Behältermantel 1 ist ein ringspaltförmiger Fallraum 10 vorhanden, in den über eine Ringleitung 11 und einen Stutzen 11a das Sekundärmedium eingespeist wird. Die Ringleitung 11 befindet sich unter der Wasseretandslinie 12 im Dampferzeuger.Fig. 1 shows a steam generator in longitudinal section. The container jacket 1 surrounds a U-tube heat exchanger 2, which extends upwards from the tube sheet. The primary medium flows through the connection 4 to the U-tube bundle 2 and flows out again via the connection 5 after flowing through the U-tube bundle 2. Above the U-Rphr heat exchanger 2, separator elements 6 are arranged, ixt which the steam and the circulating secondary medium are separated. The steam flows through the steam dome 7 and the live steam outlet pipe 8. The separator 6 is carried by a guide jacket 9 which surrounds the U-tube bundle 2. Between the. The guide jacket 9 and the container jacket 1 have an annular gap-shaped drop space 10 into which the secondary medium is fed via an annular line 11 and a connection piece 11a. The ring line 11 is located under the water level line 12 in the steam generator.

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Wird der Dampferzeuger im Naturumlauf betrieben» so strömt das über die Hingleitung 11 eingespeiste Sekundärmedium im Fallraum 10 naöh unten und tritt über die Öffnung 13 «wischen dem FUhrung«- mantel 9 und dein Rohrboden 3 in den U-Rohr-W&vme&ustauaoher 2 «dta. Zb TT-Rohr-Wärmeaustauscher 2 strömt das Sekundärmedium beispielsweise Wasser unter Dampfblasenbildung nach oben aum Abaoheider 6. Im Absoheider 6 werden Dampf und Wasser getrennt und des Sekundärmedium strömt aus dem Abscheider 6 in den Fallraum 9 surUok.If the steam generator is operated in natural circulation »it flows Secondary medium fed in via the downpipe 11 in the fall space 10 near the bottom and step over the opening 13 "wipe the guide" - jacket 9 and your tube sheet 3 in the U-tube-W & vme & ustauaoher 2 «dta. For example, TT-tube heat exchanger 2, the secondary medium flows, for example Water with vapor bubbles upwards aum Abaoheider 6. In the Absoheider 6 steam and water are separated and the secondary medium flows out of the separator 6 into the fall space 9 surUok.

In Pig. 1 sind im unteren Seil des fallraumea 10 dioht oberhalb dar Einmündung 13 des Pallraumes in den U-Hohr-Wärmeaustauscher Strahlpumpen 14 eingebaut. Ss sind mehrere Strahlpumpen 14 gleichmäßig rerteilt über den gesamten Querschnitt des ringapaltförmigen Fallraumes 1© vorgesehen, über die Zuleitungen 14a 4er Strahlpumpen 14 wird Se kund armed ium» beispielsweise Wasser, in einem Teilstrom eingeleitet. Das in dem Wasserabscheider 6 abgeschiedene Umlaufwasser und der füepeise strom über die Ringleitung 11 werden durch die Strahlpumpen 14 aus dem Fallraum 10 abgesaugt und durcn das Rohrbündel 2 gedrückt. Hierdurch wird ein Zwangsdurdhlauf mit überlagertem Umlauf erreicht, der eine Veränderung der Umlauf zahl, unabhängig von insbesondere konstruktiven Bedingungen ermöglicht, wobei die Strömung im Fallraum stabil bleibt.In Pig. 1 are in the lower rope of the fall room a 10 dioht above the confluence 13 of the Pall space in the U-Hohr heat exchanger Jet pumps 14 installed. Several jet pumps 14 are uniform rdivided over the entire cross-section of the ringapalt-shaped Fall space 1 © provided via the supply lines 14a 4 jet pumps 14 is secondary armed ium »for example water, initiated in a partial flow. The circulating water separated in the water separator 6 and the füepeise current over the Ring lines 11 are sucked out of the fall space 10 by the jet pumps 14 and pressed through the tube bundle 2. Through this a forced rotation with superimposed circulation is achieved, the allows a change in the number of circulation, regardless of particular structural conditions, the flow in the Fall space remains stable.

In Fig. 1 ist vorgesehen, die eingespeiste Menge des Sekundärmediums su teilen und einen Teilstrom gemäd der üblichen Einspeisung und einen zweiten Te ils tr cm über die Strahlpumpen einauspeisen. Es ist selbstverständlich möglich, das gesamte Sekundärmedium über die Strahlpumpen in den Dampferzeuger einzuleiten. Falls, wie in Fig. 1 eine getrennte Einspeisung vorgesehen ist, ist es günstig, die Regelung der Höhe des Wasserstandes 12 im Fallraum nur durch Veränderung der Speisewasserzufuhr in der Hebeneinspeisung 11 durchzuführen.In Fig. 1 it is provided the amount of secondary medium fed in divide su and feed in a partial flow according to the usual feed and a second part tr cm via the jet pumps. It is of course possible to feed the entire secondary medium into the steam generator via the jet pumps. If, as in Fig. 1, a separate feed is provided, it is advantageous to regulate the height of the water level 12 in the The fall space can only be carried out by changing the feed water supply in the lift feed 11.

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Bel herkömmlichen Dampferzeugern mit Naturumlauf wird vorzugsweise mit einem Wasserumlauf von ca. 4 (3 Teile Wasser und 1 Teil Dampf) gefahren. Bei größeren Abweichungen von dieser Umlaufeahl Tmsteht die Gefahr von Instabilität in der Wassersäule des Fallraumes. Mit der neüexungsgemäßen Einspeisung über die Strahlpumpen 14 kann in einem unteren Umlauf be reich gefahren werden, z.B. mit einer Umlauf zahl von ungefähr 1,5. Dabei wird im Rohrbündel 2 der größte Teil des zugeführten Sekundärmediums suit Sieden gebracht. Durch den reduzierten Umlauf können im Vergleich zu einem Dampferzeuger mit Naturtunlauf bei gleicher leistung folgende Vorteile erhalten werden. Es lassen sich die Behälterabmessungen reduzieren, da durch den reduzierten Wasseranteil im Rohrbündel der Druckverlust geringer wird und außerdem d*urch den Zwangsumlauf ein größerer Förderdruck als beim Haturumlauf aufgebracht werden kann. Damit ist eine Verringerung der Rohrteilung und eine Reduzierung des Behälterdurchmessers des Dampferzeugers im Siedewereich, im Bereich des Sohrbodens und damit im Bereich der Primärkammern 4 und 5 möglich. Dies führt au einer erhebliehen Gewichts- und Kostenersparnis. Bei einer Änderung der Umlauf zahl von ungefähr 4 auf ungefähr 1,5 wird die Wassermenge, die in den Abscheidern 6 abzuscheiden ist, von etwa 75 H Gewichtsanteilen auf etwa 12,5 Ί» Gewichtsanteilen reduziert · Das bedeutet bei Verwendung herkömmlicher Wasserabscheider 6 eine höhere Belastbarkeit und damit geringere Anzahl der Abscheiderelemente und eine Durchmesserverkleinerung des Dampfdomes 7 sowie eine Verminderung des Druckverlustes der Abscheider 6, was einen Strömungsstabilisierenden Effekt besitzt. Anstelle der herkömmlichen Wasserabscheider lassen sich außerdem wegen der Reduzierung der abzuscheidenden Wassermenge die Abscheider vereinfachen und verkleinern, was wiederum eine erhebliche Kostenersparnis bedeutet. Bei einer Umlaufzahländerung von z.B. 4 auf 1,5 wird der Durchsatz im Fallraum um ca. 60 % geringer. Die Geschwindigkeit im Fallraum 10 nimmt mit dem Durchsatz proportional ab und erreicht bei einer Umlaufzahl von 1,5 eine Größe (ungefähr 0,5 m/sec) bei der die Mitnahme vonConventional steam generators with natural circulation are preferably operated with a water circulation of approx. 4 (3 parts water and 1 part steam). If there are greater deviations from this orbit Tm, there is a risk of instability in the water column of the fall space. With the new feed via the jet pumps 14, it is possible to run rich in a lower circulation, for example with a circulation number of approximately 1.5. The majority of the secondary medium supplied is brought to a boil in the tube bundle 2. Due to the reduced circulation, the following advantages can be obtained compared to a steam generator with natural tuna with the same output. The container dimensions can be reduced, since the reduced water content in the tube bundle reduces the pressure loss and, in addition, the forced circulation means that a higher delivery pressure can be applied than with the water circulation. This enables a reduction in the pipe division and a reduction in the container diameter of the steam generator in the boiling area, in the area of the bottom and thus in the area of the primary chambers 4 and 5. This leads to considerable weight and cost savings. When changing the winding number of about 4 to about 1.5, the amount of water that is to be deposited in the separators 6 is reduced from about 75 to about 12.5 parts by weight of H Ί "parts by weight · This means using conventional water separator 6 a higher Resilience and thus a smaller number of separator elements and a reduction in the diameter of the steam dome 7 as well as a reduction in the pressure loss of the separators 6, which has a flow-stabilizing effect. Instead of the conventional water separator, the separators can also be simplified and made smaller because of the reduction in the amount of water to be separated, which in turn means considerable cost savings. If the number of rotations changes from, for example, 4 to 1.5, the throughput in the fall area is about 60 % lower. The speed in the falling space 10 decreases proportionally with the throughput and, with a number of revolutions of 1.5, reaches a size (approximately 0.5 m / sec) in which the entrainment of

7H324023.S.737H324023.S.73

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Dampf Blasen im Umlaufwasser um ein Mehrfaches geringer wird. Mit dieser Verringerung ist eine Stabilisierung der Strömung verbunden und eine bessere Regelung des Wasserstandes ermöglicht .Steam bubbles in the circulating water are several times lower. With this reduction there is a stabilization of the flow connected and enables better control of the water level.

Pig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Teileinspeisung des Sekundärmediums im oberen Bereich des Fallraumes 10. Die Einspeisung erfolgt im Bereich des Abscheiders 6, wobei das Sekundärmedium möglichst gleichmäßig über diesen Bereich verteilt eingespeist wird. Als Einspeisung ist eine Ringleitung vorgesehen, in die das Speisewasser über den Stutzen 15a eingeführt ist. Von der Ringleitung 15 ragen Rohrstränge 16 beispielsweise sternförmig ins Innere des Abscheiders 6. Die Rohrstränge 16 verlaufen zwischen den Elementen des Abscheiders 6 und sind mit Ausflußöffnungen 16a versehen. Mit dieser Einspeisung des Speisewassers im Bereich des Abscheiders 6 wird eine gleichmäßige Vermischung des aus dem Abscheider 6 abfließenden Umlaufwassers erhalten. Das Umlaufwasser wird abgekühlt und es wird Blasen- und Schaumbildung im Umlaufwasser vermieden, da der mitgeführte Dampf kondensiert. Mit dieser Einspeisemöglichkeit ist eine weitere Verbesserung der Strömungsstabilität und eine gute Regelung der Wasserstandshöhe im Dampferzeuger über die ffebeneinspeisung 15 und 16 möglich.Pig. Figure 2 shows another embodiment of the partial feed of the secondary medium in the upper area of the fall chamber 10. The feed takes place in the area of the separator 6, whereby the Secondary medium is fed in as evenly as possible distributed over this area. A ring line is used as the feed provided, into which the feed water is introduced via the nozzle 15a. For example, pipe strings 16 protrude from the ring line 15 Star-shaped into the interior of the separator 6. The pipe strings 16 run between the elements of the separator 6 and are provided with outflow openings 16a. With this feeding of the feed water in the area of the separator 6 is a uniform mixing of the circulating water flowing out of the separator 6 is obtained. The circulating water is cooled and the formation of bubbles and foam in the circulating water is avoided, since the entrained steam condenses. With this A feed-in option is a further improvement in flow stability and good control of the water level Possible in the steam generator via the level feed 15 and 16.

Claims

Protection claims:

1. Steam generator, especially for nuclear reactors with a heat exchanger carrying the primary medium, the secondary medium fed via a fa lira and from bottom to top is flowed through by the secondary medium, characterized in that in the fall space (10) for feeding in secondary medium at least one jet pump (H) is arranged.

2. Steam generator according spoke 1, characterized in that several jet pumps (14) distributed largely evenly over the cross section of the drop space (10) «are provided.

3 · Steam generator according to spoke 1 or 2, characterized in that the jet pumps (14) in the vicinity of the confluence (13) of the fall space (10) built into the heat exchanger (2) Bind

4 · Steam generator according to one of Claims 1 to 3, characterized in that that in the flow path of the secondary medium flowing to the heat exchanger (2) in front of the jet pumps (14) • A secondary feed (11 or 15 and 16) for the secondary medium is provided.

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SIEMEIS AETIENOESELISCHAPT
Berlin and Munich

Current date: Gt 71 433 * ^Λ 4 VPA 71/9446 Sa / Hgr

New protection claim 5:

Steam generator according to claim 4, characterized in that the lifting feed (11 to 15 and 16) is variable Speisewaeeerzufuhr to regulate the height of the water level (12) in the? Al5raia (10) containing the jet pumps (14) having.

April 27, 1973

714S34S 23, t.T8