DK173120B1 - Gennemstrømningsdampgenerator - Google Patents

Description

i DK 173120 B1

Opfindelsen angår en gennemstrømningsdampgenerator ifølge indledningen til patentkrav 1.

En sådan gennemstrømningsdampgenerator er kendt fra DE-fremlæggelsesskrift 1 122 082.

s Ved denne kendte gennemstrømningsdampgenerator er der tilsluttet en højtemperaturkernereaktor på undersiden af gastrækket, der afgiver varmgas således, at denne varmgas gennemstrømmer gastrækket nedefra og opad.

Indgangssamleren på den 1 gastrækket anbragte fordampervarmeflade befinder sig ved dennes overside og udgangssamleren mellem oversiden og den io nedre ende på fordampervarmefladen. Rørene i den nedre ende på afsnittet i det øvre rørafsnit på denne fordampervarmeflade går uden mellemkoblede samlere over i den nedre ende på afsnittet i det nedre rørafsnit. I denne fordampervarmeflade sker der ikke blot en fordampning, men også en forvarm-ning af vandet og en overophedning af den frembragte damp. Rørene i foris dampervarmefladen gennemstrømmes kun i det øvre rørafsnit regnet fra ind gangssamleren til udgangssamleren i krydsmodstrøm i forhold til den lodret opad rettede varmgasstrøm i gastrækket, og det nedre rørafsnit, i hvilket der fortrinsvis sker fordampning, gennemstrømmes i krydsmedstrøm i forhold til varmgasstrømmen. Derfor er temperaturdifferensen mellem vanddampen i den 20 øvre ende af afsnittet i det nedre rørafsnit og den opad rettede varmgasstrøm kun forholdsvis lille således, at varmefladearealet til en tilstrækkelig foroverophedning af vanddampen skal være meget stor for det nedre rørafsnit.

Hvis et apparat, som afgiver varmgas, altså fx. en gasturbine, opstilles på ca. normalnul, kan det ubetinget være mere økonomisk at tilslutte udgangska-25 nalen for varmgassen fra dette apparat ikke til overenden af det lodrette gas- træk i gennemstrømningsdampgeneratoren, men til den nedre ende, således at varmgassen gennemstrømmer gastrækket nedefra og opad.

Til grund for opfindelsen ligger den opgave at udforme gennemstrømningsdampgeneratoren optimalt også for dette tilfælde, io Til løsning af denne opgave har en gennemstrømningsdampgenerator ifølge opfindelsen de i den kendetegnende del af krav 1 anførte ejendommelige træk.

Fordampervarmefladen i en sådan gennemstrømningsdampgenerator, i hvilken der ikke blot sker en fordampning, men også en forvarmning af van-r is det og en overophedning af den frembragte vanddamp, gennemstrømmes I det nedre rørafsnit med fremadskridende fordampning i krydsmodstrøm i forhold til den i gastrækket nedefra og opad gennemstrømmende varmgas, således at DK 173120 B1 2 temperaturdifferensen mellem den varme gas og vand/damp i det nedre røraf-snit i fordampervarmefladen kan holdes forholdsvis stor og dermed kan størrelsen af fordampervarmefladen holdes forholdsvis lille. Fordampervarmefladen gennemstrømmes imidlertid i det øvre rørafsnit også af vand/damp i 5 krydsmedstrøm i forhold til varmgassen mod tyngdekraften, således al der i vidt omfang undgås gennemstrømningsforstyrrelser, som især ved begyndende fordampning forårsages af vand, som i et rør skal strømme i tyngdekraftens retning.

De afhængige krav er rettet mod hensigtsmæssige videreudformninger af 10 en gennemstrømningsdampgenerator ifølge krav I.

Fra "Fossil beheizte Dampkraftwerke", Technischer Verlag Resch, Verlag TOV Rheinland, Kain, 1986, side 250, kendes ganske vist en dampgenerator med et lodret gastræk, til hvis nedre ende der er tilsluttet udgangskanalen fra e n gasturbine, således at gastrækket gennemstrømmes nedefra og opad. Det drejer 11 sig imidlertid ikke om en gennemstrømningsdampgenerator, men om en tvangscirkulationsdampgenerator med en fordampervarmeflade i gastrækket, hvis indgangssamler har et lokalt lavere niveau end udgangssamleren. Både indgangs- og udgangssamleren er tilsluttet en tromle, fra hvilken vandet pumpes ind i fordampervarmefladens indgangssamler og videre i krydsmedstrøm i ί io forhold til den varme gas nedefra og opad gennem fordampervarmefladen.

Opfindelsen og dens fordele forklares nærmere ved hjælp af på tegningen viste udførelseseksempler. På tegningen viser: fig. 1 et skematisk et længdesnit gennem en gennemstrøm- 2i ningsdampgenerator ifølge opfindelsen, fig. 2 ligeledes i et længdesnit og skematisk en anden udform ning af en gennemstrømningsdampgenerator ifølge opfindelsen, og fig. 3 et rør fra en fordampervarmeflade i længdesnit.

30

Gennemstrømningsdampgeneratoren på fig. I har et lodret gastræk 2 med firkantet tværsnit med en af stålplade bestående, gastæt væg. Ved den nedre ende af dette gastræk 2 er der tilsluttet en udgangskanal fra en gasturbine, således at denne varme gas gennemstrømmer det lodrette gastræk 2 i retning af pilen 35 32 nedefra og opad.

Inde i det lodrette gastræk 2 er der anbragt en fordampervarmeflade 4, som uden for gastrækket har en indgangssamler 5 og en udgangssamler 6. Ind- il il '1* 3 DK 173120 B1 gangssamleren 5 befinder sig på et lokalt højere niveau end udgangssamleren 6 og er altså anbragt oven over udgangssamleren 6.

På fig. 1 er der kun vist et enkelt mæanderagtigt ført rør i fordampervar-mefladen 4. Faktisk er der anbragt et flertal således ens udformede rør ved si· i den af hinanden retvinklet på tegningsplanet, dvs. på tværs af gastrxkket 2, og de er tilsluttet både indgangssamleren 5 såvel som udgangssamleren 6. Ved rør-bøjningerne 31 kan rørene i fordampervarmefladen 4 også være ført ud gennem væggen i gastrækket 2, således at disse rørbøjninger befinder sig uden for gastrxkket 2.

io Rørene i fordampervarmefladen 4 danner tre rørafsnit I, II og III. Det øvre rørafsnit Π befinder sig over det nedre rørafsnit III, og det yderligere rørafsnit I over det øvre rørafsnit II. Det yderligere rørafsnit I har en øvre afsnitsende 7, som er tilsluttet gennemstrømningsmæssigt til indgangssamleren 5. Endvidere har dette yderligere rørafsnit I en nedre afsnitsende 8. som på ii ydersiden af gastrxkket 2 uden mellemkoblet samler går over i en nedre afsnitsende 9 på rørafsnittet II. En øvre afsnitsende 10 går på ydersiden af gastrækket 2 uden mellemkoblet samler over i en øvre afsnitsende 11 på rørafsnittet III. Den nedre afsnitsende 12 på det nedre rørafsnit III er tilsluttet gennemstrømningsmæssigt til udgangssamleren 6.

jo Strømmer fødevand fra indgangssamleren 5 ind i fordampervarmefladen 4, gennemstrømmes det yderligere rørafsnit I i krydsmodstrøm i forhold til den varme gas, hvis retning angives af pilen 32. I dette yderligere rørafsnit I forvarmes vandet, og en fordampning kan også starte. Ganske vist gennemstrømmes dette yderligere rørafsnit I af vand i retning af tyngdekraften, men til 2i gengæld er temperaturforskellen mellem den varme gas og vandet/dampen i det yderligere rørafsnit I også forholdsvis stor, således at varmefladen i det yderligere rørafsnit I kan være forholdsvis lille. Endvidere dannes der i det yderligere rørafsnit I kun forholdsvis lidt damp, således at der praktisk taget ikke forekommer gennemstrømningsforstyrrelser.

30 Det øvre rørafsnit II gennemstrømmes af det fordampende vand i retning af pilen 32 for den varme gas, altså i krydsmedstrøm og dermed modsat tyngdekraften, således at der i dette øvre rørafsnit II kan undgås gennemstrømnings-forstyrrelser.

Det nedre rørafsnit III gennemstrømmes atter i modsat retning af pilen 32 r 31 for den varme gas i krydsmodstrøm, således at temperaturforskellen mellem den varme gas og vandet/dampen i det nedre rørafsnit III atter er forholdsvis stor, således at varmefladestørrelsen i det nedre rørafsnit III atter kan være 4 DK 173120 B1 forholdsvis lille. I det nedre rørafsnit III kan der ikke kun ske en fordampning, men også yderligere en overophedning af den gennemstrømmende damp. I rørafsnittene I, II og ΠΙ kan rørene i fordampervarmefladen have forskellige indre diametre og dermed lede forskellige vandstrømtætheder med henblik på s dels ved krydsmodstrøm i forhold til den varme gas at sikre medrivning af dampblærer, og dels ved krydsmedstrøm i forhold til den varme gas kun at frembringe et forholdsvis lille friktionstab.

På fig. 2 er de samme dele forsynet med de samme henvisningsbetegnelser som på fig. 1. I det lodrette gastræk 2 er der ligesom på fig. 1 anbragt en f o γιο dampervarmeflade 4, hvis rør imidlertid kun danner to rørafsnit IV og V. Det

over det nedre rørafsnit V anbragte, øvre rørafsnit IV har en øvre afsnitsende 13 og en nedre afsnitsende 14, og det nedre rørafsnit V en øvre afsnitsende 15 og en nedre afsnitsende 16. Den øvre afsnitsende 13 på det øvre rørafsnit IV

går på ydersiden af gastrækket 2 uden mellemkoblet samler over i en øvre afis snitsende 15 på rørafsnittet V, hvis nedre afsnitsende 16 er gennemstrøm ningsmæssigt tilsluttet til udgangssamleren 6 på ydersiden af gastrækket 2. Den nedre afsnitsende 14 på det øvre rørafsnit IV er gennemstrømningsmæssigt tilsluttet til indgangssamleren 5 på fordampervarmefladen 4 som ligeledes befinder sig på ydersiden af gastrækket 2 og der er anbragt på et lokalt højere n i -20 veau end udgangssamleren 6.

Indgangssamleren 5 er med en vandledning 17 forbundet med en udgangssamler 18 fra en ekonomiservarmeflade 19, som er anbragt i gastrækket 2 I i dettes øvre ende oven over fordampervarmefladen 4 og har en indgangssamler 20 ligeledes på ydersiden af gastrækket 2.

25 På gunstig måde befinder der sig i vandledningen en trykpumpe 21, som pumper vand i retning af indgangssamleren 5 for fordampervarmefladen 4, og efter hvilken der foran indgangssamleren 5 som et reguleringsarmatur er anbragt en ventil 22.

Fra udgangssamleren 6 udgår en dampledning 23, som fører til en ind-30 gangssamler 24 til en overophedningsvarmeflade 25, som er anbragt i gastrækket 2 ved dettes nedre ende neden under fordampervarmefladen 4. Denne overophedningsvarmeflade 25 har uden på gastrækket 2 en udgangssamler 26 på et lokalt lavere niveau end udgangssamleren 6. I dampledningen 23 kan der også på hensigtsmæssig måde være indbygget en ikke vist vanddampskilleindret-35 ning, som letter starten af gennemstrømningsdampgeneratoren.

Udgangssamleren 18 fra economiservarmefladen 19 danner på gunstig il måde en vanddampskilleindretning, fra hvilken der også udgår en yderligere

II

11 il 5 DK 173120 B1 dampledning 27, som fører til den fra udgangssamleren 6 udgående dampledning 23.

I det nedre rørafsnit V i fordampervarmefladen 4 udgår der fra et sted 28 mellem den øvre afsnitsende 15 og den nedre afsnitsende 16 fra hvert rør i for-j dampervarmefladen 4 på gunstig måde et særskilt forbindelsesrør 29. Dette forbindelsesrør 29 er ført til en trykudligningsbeholder 30, som befinder sig uden for gastrækket 2.

Som vist i længdesnittet på fig. 3 gennem et rør i fordampervarmefladen 4 i det øvre rørafsnit IV, er der i rørene i fordampervarmefladen 4 i det øvre o rørafsnit IV på indersiden anbragt spiralformet forløbende ribber 104, hvorved der opnås en forbedret varmeoverførsel af disse rør til det vand, som fordamper i dem.

Fordampningen af det fødevand, som fra indgangssamleren 20 i gennemstrømningsdampgeneratoren ifølge fig. 2 strømmer ind i economiservarmefla-i5 den 19, kan allerede begynde i economiservarmefladen 19. Fordampningen i rørene i economiservarmefladen 19 kan finde sted ved lavt tryk og derfor også ved lav fordampningstemperatur, da economiservarmefladen 19 gennemstrømningsmæssigt er koblet foran trykpumpen 21. Derfor er forskellen mellem temperaturen af den varme gas i gastrækket 2 og fordampningstemperatu-:o ren i rørene i economiservarmefladen 19 forholdsvis stor, således at economi-servarmefladen 19 kan udformes forholdsvis lille.

Ved hjælp af trykpumpen 21 kan tryktab inden i rørene i fordampervarmefladen 4 kompenseres eller overkompenseres.

Damp, som allerede er opstået i economiservarmefladen 19 kan skilles fra 25 vand i economiservarmefladens 19 udgangssamler 18, som danner en vand-dampskilleindretning, og via dampledningen 27 føres til dampledningen 23 mellem udgangssamleren 6 i fordampervarmefladen 4 og indgangssamleren 24 i overophedningsvarmefladen 25. trykpumpen 2) skal derfor kun transportere en forholdsvis lille vandstrøm.

jo Ved hjælp af reguleringsventilen 22 kan tilførslen til fordampervarme fladen 4 til stadighed reguleres således, at dampen allerede overophedes i fordampervarmefladen 4. Endvidere kan fordampningsenden i rørene i fordampervarmefladen 4 varieres med reguleringsventilen 22, hvorved der til stadighed kan indstilles en ønsket damptemperatur i udgangssamleren 26 i overop-r 35 hedningsvarmefladen 25 afhængigt af belastningen af gennemstrømnings dampgeneratoren.

6 DK 173120 B1

Ved hjælp af trykudligningsbeholderen 30 sker der en trykudligning mellem de gennemstrømningsmæssigt parallelt koblede rør i fordampervarme-fladen 4, hvorved man kan reducere de i de enkelte rør i denne fordampervar-meflade 4 opståede gennemstrømningsforskelle, som opstår ved forskellig op-s varmning af de enkelte rør i denne fordampervarmeflade 4 som følge af lokale temperaturforskelle i den varme gas.

Fra overophedningsvarmefladen 25 overføres til slut overophedet damp til udgangssamleren 26.

Gennemstrømningsmæssigt foran indgangssamleren 20 i economiservar-io mefladen 19 i gennemstrømningsdampgeneratoren ifølge Fig. 2 kan der indkobles en reguleringsventil til påvirkning af fødevandstilførslen. En til denne ventil hørende reguleringsindretning kan som reguleringsstørrelse enten have brændselsstrømningen til gasturbinen med udgangskanalen 3, den med denne gasturbine i en elektrisk generator frembragte effekt og/eller lempeis raluren af den luft, som indsuges af en lilgasturbinen hørende kompressor.

Jo mere brændselsstrømningen eller effekten af den elektriske generator eller jo mindre temperaturen af den luft, som suges ind af kompressoren, desto mere åbnes reguleringsventilen til påvirkning af fødevandstilførslen ved hjælp af reguleringsindretningen.

2o På denne måde kan forholdet mellem den af den varme gas til vandet eller dampen i gennemstrømningsdampgeneratoren afgivne varmestrøm og den tilførte fødevandsstrøm til stadighed holdes på en på forhånd fastsat værdi.

ta 13

If Π il

Claims (8)

1. Gennemstrømningsdampgenerator med et lodret gastræk (2) til tilslutning til en udgangskanal fra et apparat, især en gasturbine, som afgiver varm gas, s med en fordampervarmeflade (4) i det lodrette gastræk (2), der har en ind- gangssamleT (5) og en modstrømsmæssigt i forhold til en overophedningsvar-meflade (25) placeret udgangssamler (6), hvis rør danner et øvre rørafsnit (II; IV) med en øvre afsnitsende (10; 13) og en nedre afsnitsende (9; 14) og et nedre rørafsnit (III; V) ligeledes med en øvre afsnitsende (11; 15) og en nedre afsnit-io sende (12; 16), kendetegnet ved, at den øvre afsnitsende {10; 13) i det Øvre rørafsnit (II; IV) af disse rør går over i den øvre afsnitsende (11; 15) i det nedre rørafsnit (III; V).

2. Gennemstrømningsdampgenerator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at rørene i fordampervarmefladen (4) i det lodrette gastræk (2) over det øvre is rørafsnit (II) danner et yderligere rørafsnit (I) med en øvre afsnitsende (7) og en nedre afsniisende (8), og at den nedre afsnitsende (8) i det yderligere rørafsnit (I) af disse rør går over i den nedre afsnitsende (9) i det øvre rørafsnit (Π).

3. Gennemstrømningsdampgenerator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 2o den nedre afsnitsende (14) på det øvre rørafsnit (IV) af rørene i fordampervarmefladen (4) er gennemstrømningsmæssigt tilsluttet til indgangssamleren (5) for denne fordampervarmeflade (4). og at denne indgangssamler (5) med en vandledning (17) er forbundet med en udgangssamler (18) fra en i gastrækket (2) anbragt ekonomiservarmeflade (19).

4. Gennemstrømningsdampgenerator ifølge krav 3, kendetegnet ved, at der i vandledningen (17) er anbragt en trykpumpe (21) med et reguleringsarmatur (22), som er koblet strømningsmæssigt efter trykpumpen (17).

5. Gennemstrømningsdampgenerator ifølge krav 3, kendetegnet ved, at udgangssamleren (18) fra ekonomiservarmefladen (19) danner en vanddamp- 30 skilleindretning.

6. Gennemstrømningsdampgenerator ifølge krav 5, kendetegnet ved, at den nedre afsnitsende (16) på det nedre rørafsnit (V) af rørene i fordampervarmefladen (4) er gennemstrømningsmæssigt tilsluttet til udgangssamleren (6) for fordampervarmefladen (4). og at en dampledning (27) fra udgangssam- 3j leren (18) fra ekonomiservarmefladen (19) fører til en dampledning (23) mel lem udgangssamleren (6) i fordampervarmefladen (4) og en indgangssamler (24) til en overophedningsvarmeflade (25), som er anbragt i gastrækket (2). DK 173120 B1 8

7. Gennemstrømningsdampgenerator ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der i mindst ét rørafsnit i fordampervarmefladen (4) fra et sted (28) mellem den øvre afsnitsende og den nedre afsnitsende fra hvert rør i dette rørafsnit er ført et forbindelsesrør (29) til en trykudligningsbeholder (30), som 5 befinder sig uden for det lodrette gastræk (2).

7 DK 173120 B1

8. Gennemstrømningsdampgenerator ifølge krav I eller 2, kendetegnet ved, at rørene i fordampervarmefladen (4) i et rørafsnit på indersiden har spiralformet forløbende ribber (104). i Ί« ism Pi -p· IH IH n