DE7338084U

DE7338084U - DEVICE FOR SEPARATING WATER FROM STEAM-WATER MIXTURES

Info

Publication number: DE7338084U
Application number: DE7338084U
Authority: DE
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1973-10-23
Filing date: 1973-10-23
Publication date: 1976-01-22

Description

ZRAPxWEHK UNION AKiDIEliGESELLÖCHAi'i' '433O^: Mülheim-Ruhr, 2 1. OKT. 1973ZRAPxWEHK UNION AKiDIEliGESELLÖCHAi'i '' 433O ^: Mülheim-Ruhr, 2 1. OCT. 1973

Wiesenstraße 35Wiesenstrasse 35

Unser Zeichen: PA 73/9354 Mes/flOur reference: PA 73/9354 Mes / fl

Einrichtung sur AlscchcidUBg von Wasser auä Datü mischenEstablishment on AlscchcidUBg of water from the date Mix

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abscheidung von Wasser aus Darapf-Wasser-Gemischen, insbesondere in der Überströmleitung zwischen Hochdruck- und Niederdruckteilturbinen von Kernkraftwerken in !form eines Axialzyklons.The invention relates to a device for separating water from Darapf-water mixtures, in particular in the overflow line between high-pressure and low-pressure sub-turbines of nuclear power plants in the form of an axial cyclone.

Bei Naßdampfturbinen, die insbesondere für Kernkraftwerke eingesetzt werden, ist die Dampfnässe des Arbeitsdampfes bereits hinter dem Hochdruckteil der Turbine so groß, daß externe Wasserabscheider in die Yerbindungs?s.eitung zur nächsten l'eilturbine eingeschaltet werden müssen. Bei derartigen Wasserabscheidern ergeben sich jedoch Schwierigkeiten_; mit tragbarem Bauaufwand und zulässigen Druckverlusten auch die kleinen Hebeltröpfchen abzuscheiden, die einen wesentlichen Anteil an der dort vorhandenen Dampfnässe haben.In wet steam turbines, which are used in particular for nuclear power plants, the wetness of the working steam behind the high-pressure part of the turbine is so great that external water separators have to be switched on in the connection line to the next turbine. However, difficulties arise with such water separators _; also to separate the small lever droplets, which make a significant contribution to the steam moisture present there, with affordable construction costs and permissible pressure losses.

Dabei war es bisher üblich, derartige Abscheider al3 gesonderte Baueinheiten auszuführen und das Datnpf-Wasser-Gemisch aus der Überströmleitung in diese zu leiten. Eine gesonderte Aufstellung der Abscheider erfordert aber einen erheblichen zusätzlichen Bauaufwand und bedingt darüber hinaus zusätzliche unerwünschte Druckverluste.It has hitherto been customary to design such separators as separate structural units and the data-water mixture to lead from the overflow line into this. However, a separate installation of the separator requires a considerable amount additional construction costs and also causes additional undesirable pressure losses.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Wasserabscheidung aus Dampf-Wasser-G-emischen zu schaffen, die keinen zusätzlichen Platzbedarf erfordert, die darüber hinaus leicht zugänglich ist sowie eine hohe Abscheideleistung bei geringen Druckverlusten aufweist.The invention is therefore based on the object of providing a device for separating water from steam-water mixtures to create that does not require additional space, which is also easily accessible and a high separation efficiency with low pressure losses.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist dabei erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Drallerzeuger mit radial verlaufenden Leitschaufeln und einem zentralen Strömungskörper direkt in dieTo solve this problem it is provided according to the invention that a swirl generator with radially extending guide vanes and a central flow body directly into the

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Überströmleitung eingebaut ist, daß die Überströmleitung in ihrer Wandung hinter dem Drallerzeuger Öffnungen zum Auslaß des ausgeschleuderten Wassers in mindestens eine die Überströmleitung kcmzentri -°0h »^schließesäs V/anserauffarigkammör· aufweist und daß von mindestens einer der Auffangkammern eine Dampfabsaugleitung zu einer Stelle niedrigeren Druckes in der Überströmleitung führt.Overflow line is built in that the overflow line has openings to the outlet in its wall behind the swirl generator of the ejected water into at least one overflow line kcmzentri - ° 0h »^ closesäs V / anserauffarigkammör · has and that of at least one of the collecting chambers, a steam suction line to a point of lower pressure in the Overflow leads.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprächen genannt.Further expedient refinements of the invention are mentioned in the subclaims.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. A schematic drawing shows the structure and mode of operation an embodiment according to the invention explained in more detail.

In der Zeichnung ist zunächst eine Überströmleitung 1 gs= zeigt, die von einem nicht näher dargestellten Hochdruckteil einer Sattdampfturbine zum Zwischenüberhitzer bzw. direkt zum Niederdruckteil der Sattdampfturbine fuhrt. Da der aus dem Hochdruckteil abströmende Dampf bereits eine hohe Kasse aufweist, ist es erforderlich, das Wasser aus dem Dampf bereits vor dem Zwischenüberhitzer bzw. dem Eintritt in die Mederdruckturbine abzuscheiden. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, daß ein derartiger Wasserabscheider direkt in diese Überströmleitung 1 eingebaut ist. Die Abscheidereinrichtung 2 weist dabei zunächst einen Drallerzeuger 3 auf, der aus radial verlaufenden Leitschaufel!] 4 und einem zentralen Strömungskörper 5 besteht. Durch diesen Drallerzeuger wird dem zuströmenden Dampf-Wasser-Gemisch ein Drall aufgezwungen, wodurch die Wasseranteile zur Wandung der Überströmleitung geschleudert werden. In der Wandung der Überström-] leitung 1 sind hinter der Dralleinrichtung nunmehr Öffnungen • in Form von Ringschlitzen 6 bzw. Ringspalten 7 und 8 vorge- : sehen. Diese Öffnungen führen dabei in die Überströmleitung konzentrisch umschließende Wasserauffangkammern 9, 10 und Dabei ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jedemIn the drawing, an overflow line 1 is first gs = shows that from a high-pressure part of a saturated steam turbine, not shown in detail, to the reheater or directly leads to the low pressure part of the saturated steam turbine. Since the from The steam flowing out of the high-pressure part already costs a lot has, it is necessary to remove the water from the steam before the reheater or entry into the Separate Mederdruckturbine. According to the invention is therefore it is provided that such a water separator is installed directly in this overflow line 1. The separator device 2 initially has a swirl generator 3, which consists of a radially extending guide vane!] 4 and a central one Flow body 5 consists. With this swirl generator, a swirl is imposed on the flowing steam-water mixture, whereby the water fractions to the wall of the overflow line be thrown. In the wall of the overflow line 1 there are now openings behind the swirl device • Provided in the form of annular slots 6 or annular gaps 7 and 8. These openings lead into the overflow line concentrically enclosing water collection chambers 9, 10 and In the illustrated embodiment, each

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Ringspalt bzw. Ringachlitz eine eigene Auffangkammer zugeordnet. Die Hauptabscheidung des Wassers erfolgt dabei durch den ersten, relativ breit ausgeführten Ringspalt 6, dessen Breite bis zur Hälfte des lichten Rohrdurnhmspsprs be"fer?.gST5 kann. Die Abscheidung des Wassers durch diesen ersten Hingspalt 6 erfolgt dabei im wesentlichen durch tfliehkraftwirkung. .Um zu verhindern, daß bei liegender Anordnung der Abscheideeinrichtung 2 das aus dem Ringschlitz 6 ausgeschleuderte V/asser wieder in die Überströmleitung zurückströmt, sind in der oberen Hälfte der umschließenden Wasserkammer 9 konische Blechringe 19 und 20 vorgesehen, die dachförmig zueinander angeordnet sind. Durch diese Blechringe 19 und 20 wird das ausgeschleuderte Wasser nach der Seite und in den unteren Bereich der Auffangkammer 9 abgeleitet, von wo es über einen Ablauf 21 nach außen abgeführt wird. Im Gegensatz dazu wird das Wasser in den nachfolgenden schmalen Ringspalten 7 und 8, die durch gestaffelt angeordnete Kohrabschnitte 22 und 23 mit jeweils kleinerem Durchmesser gebildet v·: -^en, durch eine zusätzliche Dampfabsaugung, die an die Auffangkamraern 10 und 11 angeschlossen ist, abgeführt. Diese Dampfabsaugung erfolgt dabei dadurch, daß diese Kammern 10 und 11 über eine Absaugleitung 12 an eine Stelle niedrigeren Druckes in der Überströmleitung 1 verbunden sind. Ein niedrigerer Druck herrscht im Zentrum der Überströmleitung hinter der Dralleinrichtung 3. Aus diesem Grunde ist die Absaugleitung 12 über einige hohl ausgeführte Leitschaufeln 4 an den abströroseitig offenen Strömungskörper 5 angeschlossen. Dabei kann die Rückseite 13 des Strömungskörpers 5 eine öffnung 14 aufweisen oder ganz offen seir. Durch den niedrigeren Druck im Zentrum der Überströmleitung wird somit aus den Wasserauffan£kammern 10 und 11 und damit auch über die Ringspalte 7 und 8 Dampf aus der Hauptströmung abgesaugt, der gleichzeitig noch an der Wandung der Überströmleitung 1 bzw. dem Wandabschnitt 22 als PiIm entlangströmendes Wasser mit in die Kammern 10 und 11 absaugt. Aus diesen Kammern kann dann das Wasser ebenfalls über Abläufe 24 und 25 abgeführt werden.Annular gap or Ringachlitz is assigned its own collection chamber. The main separation of the water takes place through the first, relatively wide annular gap 6, the width of which is up to half of the clear pipe diameter be "fer? .gST5 can. The separation of the water through this first hanging gap 6 takes place essentially through the effect of centrifugal force. .To prevent the separation device from being laid down 2 the water thrown out of the annular slot 6 flows back into the overflow line, are in the Upper half of the enclosing water chamber 9 conical sheet metal rings 19 and 20 are provided, which are roof-shaped to one another are arranged. Through these sheet metal rings 19 and 20, the ejected water is to the side and into the lower Derived from the area of the collecting chamber 9, from where it is discharged to the outside via an outlet 21. In contrast, will the water in the following narrow annular gaps 7 and 8, by staggered Kohr sections 22 and 23 with each smaller diameter formed v ·: - ^ en, by a additional steam extraction, which is connected to the receiving chambers 10 and 11 is connected, discharged. This steam suction takes place in that these chambers 10 and 11 via a suction line 12 are connected to a point of lower pressure in the overflow line 1. The pressure is lower in the center of the overflow line behind the swirl device 3. For this reason, the suction line 12 is hollow over some executed guide vanes 4 are connected to the flow body 5 which is open on the outflow side. The rear side 13 of the flow body 5 have an opening 14 or be completely open. Due to the lower pressure in the center of the overflow line is thus from the Wasserauffan £ chambers 10 and 11 and thus also through the annular gaps 7 and 8 steam from the main flow sucked off, which at the same time still flowing along the wall of the overflow line 1 or the wall section 22 as PiIm Sucks water into the chambers 10 and 11. The water can then also flow out of these chambers via drains 24 and 25 are discharged.

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Um auch relativ feine Wassertröpfchen aus der Dampfströmung abzuscheiden, ist ein hoher Drall erforderlich, der zu !zusätzlichen Druckverlusten führt, um diesen Druclcverlust zu verffieiuen, ist es ä'weukmäßiK, der lirailRinrictitung; dp.g Hauptabscheiders schon relativ große Wassertropfen in der Strömung zuzufahren. Aus diesem Grunde ist es möglich, vor den Drallerzeuger in die Rohrleitung einen Agglomerator in Form von !Prallblechen einzubauen, durch die auch kleine Wassertropfen zu größeren Tropfen agglomeriert werden. Bei der herkömmlichen Anordnung derartiger Agglomeratoren in der Rohrleitung ist jedoch ein zusätzliches Bauvolumen erforderlich.Around relatively fine water droplets from the steam flow to separate, a high twist is required, which leads to! additional Loss of pressure leads to this loss of pressure Publish, it is a''wuktmik, the irailRinrictitung; dp.g main separator to run down relatively large drops of water in the current. Because of this, it is possible before the Swirl generator in the pipeline in the form of an agglomerator of! baffle plates, through which even small water droplets are agglomerated into larger droplets. With the conventional Arrangement of such agglomerators in the pipeline, however, requires an additional structural volume.

Erfindungsgemäß ist demgegenüber vorgesehen, daß der Agglomerator in Form von senkrecht zur Krümmerebene und parallel zueinander verlaufenden Leitblechen 15 direkt in den Rohrkrümmer vor dem Drallerzeuger 3 eingebaut ist. Um einen ausreichenden Strömungsqueraohnitt_; der größer sein muß als der Querschnitt der Überströmleitung 1, für den Agglomerator zu erhalten, sind hierbei die Leitbleche 15 in ein elliptisches Zwischenstück 16 eingebaut, das die Verbindung zwischen den beiden Krümmerschenkeln 17 und 13 bildet. Die Leitbleche 15 3ind dabei derart abgewinkelt ausgebildet, daß sie einerseits die Strömung verlustarm umlenken und andererseits zu einer Vergleichmäßigung der Strömung hinter dem Krümmer beitragen. Gleichzeitig wirken diese Leitbleche 15 als Prallbleche für die ankommende Strömung und bewirken somit eine Agglomeration auch feinster Waaaerteilchen. !Ferner ist es zweckmäßig, die abgev/inkelten Leitbleche möglichst dicht nebeneinander anzuordnen, wodurch auch kleinste Wasaertröpfchen in der Strömung sicher erfaßt werden.According to the invention, on the other hand, it is provided that the agglomerator is installed directly in the pipe bend in front of the swirl generator 3 in the form of guide plates 15 running perpendicular to the plane of the bend and parallel to one another. To ensure that there is sufficient cross-flow _; which must be larger than the cross section of the overflow line 1 to obtain the agglomerator, the guide plates 15 are built into an elliptical intermediate piece 16 which forms the connection between the two elbow legs 17 and 13. The guide plates 15 3ind are angled in such a way that, on the one hand, they deflect the flow with little loss and, on the other hand, they contribute to an equalization of the flow behind the bend. At the same time, these baffles 15 act as baffles for the incoming flow and thus cause an agglomeration of even the finest waaa particles. In addition, it is advisable to arrange the bent baffles as close as possible to one another, so that even the smallest water droplets in the flow are reliably captured.

Durch den Einbau eines derartigen Agglomerators direkt im Rohrkrümmer vor der Dralleinrichtung für den Hauptabscheider wird eine gleichmäßige Zuströmung des Dampf-Wasser-Gemisches mit relativ großen Wassertropfen erreicht, ohne daß wesentliche zusätzliche Druckverluste auftreten.By installing such an agglomerator directly in the pipe bend in front of the swirl device for the main separator a uniform inflow of the steam-water mixture with relatively large water droplets is achieved without substantial additional pressure losses occur.

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Die beschriebene Abscheideeinrichtung kann bei horizontalem oder auch, vertikalen Verlauf der Überströmleitung angewendet werden. Durch den direkten Einbau in die Überströmleitung sind somit keine zusätzlichen Abscheiderbauten erforderlich, wodurch auch die bei der Abscheidung auftretenden Druckverluste in engen Grenzen gehalten werden.The separation device described can with horizontal or also, the vertical course of the overflow line is used will. Direct installation in the overflow line means that no additional separator structures are required. whereby the pressure losses occurring during the separation are kept within narrow limits.

6 Ansprüche
1 Figur6 claims
1 figure

Claims

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1. Device for separating water from steam-water mixtures, especially in the overflow line between high-pressure and low-pressure sub-turbines of nuclear power plants, in the form of an axial cyclone, characterized in that a swirl generator (3) with radially extending guide vanes (4) and a central flow body (5) directly in the overflow line (1) is installed that the overflow line (1) in its wall behind the swirl generator (3) openings (6, 7, 8) for the outlet of the ejected water in at least one water collection chamber (9, 10, 11) concentrically enclosing the overflow line (1), and that from at least one of the collecting chambers (10, 11) a steam suction line (12) to a point leads to lower pressures in the overflow line (1).

2. Device according to claim 1, characterized in that the steam suction line (12) via hollow guide vanes (4) of the swirl generator (3) is connected to the flow body (5) of the swirl generator (3), which is open on the downstream side is.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that in a pipe bend (17 »18) in front of the swirl generator (3) an agglomerator in the form of perpendicular to the plane of the bend and guide plates (15) running parallel to one another is arranged.

4. Device according to claim 3, characterized in that the guide plates (15) are designed to be unwound, that their legs run parallel to the inflow and outflow direction of the flow in the bend (17-18).

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5. Device according to claim 3 or 4> characterized in that the guide plates (15) in an elliptical, the connection between the two Krüramer legs (17, 18) Intermediate piece (16) are arranged *

6. Device according to claim 1 or 2, characterized in that with a horizontal course of the overflow line (1) in the area of the water outlets (6, 7, _5, 8) the first, on the swirl generator (3) following and as .Ringschlitz (6 ) formed opening in the upper half of the enclosing water chamber (9) are covered by conical sheet metal rings (19, 20) arranged in a roof-like manner to one another.