NL8004639A - Stoomketel. - Google Patents

Description

vo aao %

Stoomketel.

De uitvinding heeft betrekking op met wateraflating werkzame stoomketels met gedwongen circulatie voor een krachtinstallatie.

Het is soms. wenselijk dat stoomketels met gedwongen circulatie voor een krachtinstallatie, waarbij de gedwongen circulatie van 5 het werkfluidum plaats vindt door stoom ontwikkelende buizen, zijn ontworpen met een stoom- en waterscheidingsvat of -trommel, en uit-gevoerd voor het onder gebruikelijke belasting voortdurend onttrekken of aflaten van een gedeelte van of al het gescheiden water uit de trommel, en het leiden daarvan door middelen voor het verwijde-10 ren van anorganische bestanddelen, welke middelen vaste stoffen en vaste opgeloste stoffen daaruit verwijderen of het gehalte verminderen. Het is bekend veel van de warmte in het aflaatwater, dat de trommel verlaat, terug te winnen door het leiden van het aflaatwater door een warmtewisselaar, gekoeld door voedingswater voor de 15 stoomketel, welk water op weg is van de condensor naar de voedings- watervoorverwarmer van de stoomketel.

Deze manier van het terugwinnen van aflaatwater omvat een vermindering van warmte zonder het voordeel van een overeenkomstig behoud van latente warmte in de totale kringloop, zoals wordt be-20 reikt door voedingverwarming, waarbij nuttig gebruik wordt gemaakt van de condensatie van gedeeltelijk uitgezette stoom, die voor dat doel wordt onttrokken aan een of meer trappen van het krachtwerk-tuig, b.v. turbine, gedreven door de stoom.

Overeenkomstig de uitvinding kan in een met wateraflating 25 werkzame stoomketel met gedwongen circulatie voor een krachtinstal latie, het aflaatwater warmte leveren en gedeeltelijk uitgezette stoom, die door een tussen twee trappen van het krachtwerktuig verbonden stoomherverwarmer wordt geleid.

Hoewel in vele krachtinstallaties herverwarmers worden ver-30 warmd door het verwarmingsfluxdum, dat in de stoomketel het vereiste 8004639 - 2 - i water verwarmen tot stand brengt, evenals het stoomopwekken en het oververhitten van de stoom, kan het in andere krachtinstallaties, zoals bepaalde kernenergiekrachtinstallaties, om verschillende redenen noodzakelijk of wenselijk zijn andere fluïdums te gebruiken 5 voor het herverwarmen. Een gedeelte van het verwarmingsfluldum voor een herverwarmer kan b.v. een stroom stoom zijn, onttrokken aan de verse-stoomhoofdleiding vanaf de oververhitter en geleid in een huizengroep van de herverwarmer, waarbij een ander gedeelte van het verwarmingsfluldum voor een dergelijke herverwarmer een stroming 10 stoom kan zijn, onttrokken aan het krachtwerktuig bij een eerdere trap, dan waarbij de stoom wordt onttrokken, die moet worden her-verwarmd en geleid in een andere huizengroep van de herverwarmer, waarbij de stoomstromen warmte afgeven in de betrokken huizengroepen onder het daarin koelen en condenseren. De uitvinding kan het ver-15 warmen van een dergelijke herverwarmer door dergelijke stoomstromen aanvullen of gedeeltelijk of geheel vervangen, waarbij indien, zoals voorzien, het verwannen van stoom in de herverwarmer door aflaat-water geheel of gedeeltslijk het gebruik vervangt van verse stoom voor dit doel, meer van de of alle verse stoom beschikbaar is voor 20 zijn eigenlijke werking van het drijven van het krachtwerktuig.

Het aflaatwater, dat de herverwarmer verlaat, bevat in het algemeen voldoende warmte voor het rechtvaardigen van het verder koelen daarvan door voedingswater van de stoomketel.

Het aflaatwater wordt gekoeld in de herverwarmer, waarbij 25 echter het neerslaan van vaste opgeloste stoffen, zoals b.v. het geval kan zijn in de buizen, die het aflaatwater dragen in de herverwarmer, redelijk minder moet zijn dan het laatste kookgebied van de stoomopwekkende buizen van de stoomketel, en in ieder geval per oppervlakte-eenheid minder is dan het zou zijn in een voedingswater-30 verwarmer, uitgevoerd voor het koelen van aflaatwater, dat direct vanaf de trommel daar naar toe vloeit.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin schematisch de belangrijkste elementen van een kem-reactiekrachtinstallatie zijn weergegeven.

35 Onder verwijzing naar de tekening is een stoomketel 1 met ge- 8004639 4* » - 3 - ι dwongen circulatie van de thermische Krachtinstallatie uitgevoerd voor het met de warmte-energie, die hij absorbeert van een verwarmingsbron 4 drijven van krachtwerktuigmiddelen 2, die zelf een elektrische generator 3 drijven. De verwarmingsbron 4 is weergegeven als 5 een primaire verwarmingsbron in de vorm van een snelle kernreactor 5, een primaire koelmiddelkringloop 6, uitgevoerd voor het drijven van vloeibaar natrium onder voortstuwing van een pomp 7 door de kern 8 van de reactor voor het koelen van deze kern en dan door een warmtewisselaar 9 met indirecte aanraking voor het koelen van het vloei-10 bare natrium van de kringloop, en een secundaire koelmiddelkringloop 10, uitgevoerd voor het drijven van vloeibaar natrium onder voortstuwing van een pomp 11 door de warmtewisselaar 9 voor het absorberen van warmte uit het vloeibare natrium van de primaire koelmiddelkringloop 6 en dan door de warmtewisselaars 12 en 13 met indirecte 15 aanraking, uitgevoerd voor het verwarmen van water en opwekken en oververhitten van stoom in de stoomketel 1 uit de warmte in het vloeibare natrium van de secundaire koelmiddelkringloop.

De warmtewisselaar 12 is geconstrueerd als een drukvat met een stromingsbaan in het inwendige daarvan voor het vloeibare na-20 trium van de secundaire koelmiddelkringloop. in welke stromingsbaan een warmtewisselingsoppervlak, op gebruikelijke wijze weergegeven in de tekening, is uitgevoerd in de vorm van parallel verbonden buizen* die dienen als stoomoververhittingsbuizen van de stoomketel.

De warmtewisselaar 13 is eveneens geconstrueerd als een drukvat met 25 een stromingsbaan in het inwendige daarvan, waarin het warmtewisse lingsoppervlak, op gebruikelijke wijze weergegeven in de tekening, is uitgevoerd in de vorm van parallel verbonden buizen, die dienen als buizen van de stoomketel voor het verwarmen van water en opwekken van stoom.

30 De krachtwerktuigmiddelen omvatten resp. hogedruk-, tussen- druk- en een paar lagedruk-stoomturbines 14, 15 en 16. Een verse-stoomhoofdleiding 21 is uitgevoerd voor het voeren van oververhitte stoom vanuit de oververhitterbuizen van de warmtewisselaar 12 naar de inlaat van de hogedrukturbine 14, een stoomleiding 22 voor het 35 voeren van stoom vanaf de uitlaat van de turbine 14 naar de inlaat ann k fi 39 - 4 - i van de tussendruKturbine 15, een stoomleiding 23 voor het voeren van stoom vanaf de uitlaat van de turbine 15 naar een herverwarmer 24 en een stoomleiding 25 voor het voeren van stoom vanaf de herverwarmer 24 naar de inlaat van de lagedruKturbines 16. De stoom 5 zet geleidelijk uit bij het drijven van de turbines, en bevindt zich bij het verlaten van de turbines 16 op een zeer lage druk, waaronder deze in een condensor 26 vloeibaar kan worden gemaakt. Het daaruit voortvloeiende condensaat kan worden toegevoerd aan de buizen van de warmtewisselaar 13' voor het verwarmen van water en op-10 wekken van stoom via een waterleiding 27, waarin een aflaatpomp 28, een gesloten voedingswaterverwarmer 29, een ontluchtingsvoedingswa-terverwarmer 30, een voedingswaterpomp 31 van de stoomketel, een gesloten voedingswaterverwarmer 32 en een gesloten voedingswaterverwarmer 33 zijn aangebracht. Een baan is verschaft voor het voe-15 ren van een gedeelte van het voedingswater om de verwarmers 32 en 33 heen am in plaats daarvan te worden verwarmd in een aflaatwater-koeler 34, welke omloopbaan een inlaatvoedingswaterleiding 35 naar en een uitlaatvoedingsleiding 36 vanaf de koeler 34 bevat. De voeding swat erve rwarmers 29, 30, 32 en 33 zijn regeneratieve voedings-20 waterverwarmers, waarbij de verwarmer 33, zoals aangegeven door de lijnstukken met enkelvoudige witte pijlpunten, is uitgevoerd voor het ontvangen van een stoomstroom, onttrokken aan een trap van de tussendrukturbine 15, de verwarmer 32, zoals aangeduid door de lijnstukken met dubbele witte pijlpunten, is uitgevoerd voor het ont-25 vangen van een stoomstroom, onttrokken aan een lagere druktrap van de tussendrukturbine 14, de verwarmer 30, zoals aangeduid door de lijnstukken met drievoudige witte pijlpunten, is uitgevoerd voor het ontvangen van een stoomstroom, onttrokken aan de stoomleiding 23 en de verwarmer 29 is uitgevoerd voor het ontvangen van een stoom-30 stroom, onttrokken aan trappen van de lagedrukturbines 16. Niet weergegeven zijn verbindingen voor het leiden van condensaat vanuit de verwarmer 33 in de verwarmer 32, voor het leiden van condensaat uit de verwarmer 32 in de verwarmer 30 en voor het leiden van condensaat uit de verwarmer 29 in de condensor 26.

35 De stoomketel bevat een stoom- en waterscheidingstrommel 41, 8004639 - 5 - j die is uitgevoerd voor het ontvangen van de stoom bevattende afvoeren van de stoomopwekkende buizen van de warmtewisselaar. Een stoom-leiding 42 is uitgevoerd voor het naar de stoomaververhittingsbui-zen van de warmtewisselaar 12 verder leiden van stoom, gescheiden 5 van water in de trommel 41, waarbij een aflaatwaterleiding 43 is aangebracht voor het onafgebroken verwijderen van water, gescheiden van stoom in de trommel 41, en een hercirculatiepomp 44 is aangebracht om het, indien de omstandigheden dat eisen, mogelijk te maken water aan de trommel 41 te onttrekken en dit te spuiten in de 10 voedingswaterleiding 27 voorafgaande aan de waterverwarmingsbuizen van de warmtewisselaar 13.

De herverwarmer 24 kan zijn geconstrueerd als een langwerpig drukvat, dat voor de her te verwarmen stoom een stromingsbaan verschaft van in het algemeen het ene einde van het vat naar het ande-15 re. In de stromingsbaan voor de her te verwarmen stoom is op de eerste plaats een water- of vochtigheidsscheider 45 geplaatst, ingericht voor het verwijderen van waterdruppels uit de stoomstroom, waarbij de herverwarmer een afvoeronttrekking 46 heeft voor het daaruit voortvloeiende water, vervolgens een huizengroep 47 ingericht 20 voor het via de leiding 46 ontvangen van een stoomstroom, onttrok ken aan de stoomleiding 22, en ingericht voor het via een leiding 49, waarin een regelklep 50 is geplaatst, leiden van de stroom als condensaat naar de voedingswaterverwarmer 33. De her te verwarmen stoom stroomt dan over een tweede huizengroep 51, uitgevoerd voor 25 het doorstromen daarvan door het aflaatwater van de leiding 43.

Een derde huizengroep 52 kan eveneens zijn aangebracht in de herverwarmer voor het overdragen van meer warmte naar de her te verwarmen stoom, welke huizengroep is uitgevoerd voor het via een leiding 53 ontvangen van een stoomstroom vanaf de verse-stoomhoofdleiding 21, 30 die onder de regeling staat van een regelklep 54 in een leiding 55 voor het als condensaat vanaf de huizengroep 52 naar de voedingswaterverwarmer 33 leiden van de stroming.

Nadat het aflaatwater door de huizengroep 51 in de herverwarmer 24 is gegaan, gaat het door een stromingsregelaar 61, die een 35 regelklep omvat onder de invloed van een stromingstaster, vervolgens ann L fi39 i - δ - door een drukverlager 62 tot in do reeds genoemde aflaatwaterkoeler 34. In de koeler 34 zijn bij voorkeur, zoals aangegeven, de stromingen van de twee fluïdums in het algemeen in onderlinge tegenstroming, De stroming van voedingswater naar de koeler 34 voor het koe-5 len van het aflaatwater en het om de voedingswaterverwarmers 32 en 33 lopen, staat onder de regeling van een klep 63 in de voedingswa-terinlaatleiding 35, beïnvloed door zowel de temperatuur van het aflaatwater, dat de koeler 34 binnengaat, als door de temperatuur van het voedingswater in de voedingswaterterugvoerleiding 36, zodat lü deze laatste temperatuur met een vooraf bepaald temperatuurverschil onder de eerstgenoemde temperatuur wordt gehouden.

Het aflaatwater uit de koeler 34 gaat door een tweede drukverlager 64 en dan door een aflaatwaterlus 65, die een tweede aflaatwaterkoeler 66 bevat, verder een derde drukverlager 67 en midde-15 len 68 van een bekende soort voor het verwijderen van deeltjes en vaste opgeloste stoffen uit het water, uit welke lus het aflaatwater wordt afgevoerd in de ontluohtingsvoedingswaterverwarmer 30, waarin het wordt verenigd met de voedingswaterstroming in de leiding 27.

Het koelfluïdum voor de tweede aflaatwaterkoeler 66 wordt in stro-20 mingssnelheid geregeld door een regelklep 69, beïnvloed door de tem peratuur van het aflaatwater, dat de koeler 66 verlaat, zodat deze temperatuur op een gelijkblijvende waarde wordt gehouden, die geschikt is voor het goed verwijderen van anorganische bestanddelen.

Bij de ingang naar de aflaatwaterlus 65 bevindt zich een warm-25 tewisselaar 70, uitgevoerd voor de overdracht van warmte vanuit het aflaatwater, dat de lus binnengaat, naar het aflaatwater, dat de lus verlaat. Het aflaatwater, gekoeld in de warmtewisselaar 70, gaat achtereenvolgens door de tweede aflaatwaterkoeler 66, de derde drukverlager 67 en de middelen 68 voor het verwijderen van anorga-30 nische bestanddelen voordat het terugkeert naar de warmtewisselaar 70 voor het daarin opnemen van warmte.

Tijdens bedrijf van de krachtinstallatie, levert de stoomke-telpomp 30 voedingswater onder een passende druk en met een passende snelheid voor de stoomketel 1 met een passend waterpeil in de 35 trommel 41 voor het uitvoeren van zijn werking bij het omzetten 800 4 6 39 i - 7 - van warmte, opgewekt in de reactorkern 8 in kracht, geleverd door de elektrische generator 3. Bij gebruikelijke belasting en over een bovenste belastingbereik wordt in het algemeen de hercirculatiepomp 44 niet bediend, waarbij het water, dat wordt afgescheiden in de 5 scbeidingstrommel 41 uit de afvoeren in deze trommel vanuit de water- verwarmings- en scheidingsbuizen van de warmtewisselaar 13, aan de trommel wordt onttrokken door de leiding 43. De stromingssnelheid van het aflaatwater kan gewoonlijk in de orde van 10% zijn van de waterstromingssnelheid, die bij gebruikelijke belasting op de stoom-10 ketel wordt geleverd door de pomp 30.

Het aflaatwater gaat door de buizen van de huizengroepen 51 en levert warmte aan stoom, die gedeeltelijk is uitgezet en gekoeld bij het drijven van de hogedruk- en tussendrukturbines 14 en 15, en die door de herverwarmer 24 gaat voorafgaande aan het uiteindelijk 15 uitzetten en koelen bij het drijven van de lagedrukturbines 16. De warmte, die het aflaatwater zodoende verliest, wordt door het in de her te verwarmen stoom gaan daarvan in mindere mate verminderd dan dit het geval zou zijn door het doen leiden daarvan in te verwarmen voedingswater, 20 Gezien de herverwarmingsfunctie, uitgevoerd door de huizen groep 51, is de noodzaak van het in de stroming van her te verwarmen stoom verschaffen van een derde huizengroep Cde groep 52] voor het ontvangen van verse stoom, verminderd, waarbij indien een dergelijke derde huizengroep is verschaft, deze kan zijn ontworpen voor 25 slechts een kleine belasting. Het verlies aan doelmatigheid als ge volg van het gebruiken van verse stoom voor het herverwarmen van stoom in plaats van voor het drijven van de krachtwerktuigmiddelen, kan derhalve worden vermeden of verminderd.

Omdat het toestel 61 is aangebracht in de aflaatwaterstroom 30 nadat het aflaatwater is gekoeld in de herverwarmer 24, is het stromingstasterelement van het toestel 61 werkzaam op water, dat duidelijk beneden de verzadigingstemperatuur is, en derhalve nauwkeuriger dan het werkzaam zou zijn op water, dat nog stoombellen kan dragen.

35 Het aflaatwater wordt dan verder gekoeld in de aflaatwaterkoe- 8004639 i - 8 -

Ier 34 door het leveren van warmte door indirecte aanraking aan voe-dingswater in een voedingswaterstromingsbaan als omleiding van de regeneratieve voedingsverwarmers 32 en 33. Een voordeel van het koelen van het aflaatwater in de koeler 34 die geen regeneratieve voe-5 dingswaterverwarmer met toevoer van onttrokken stoom is, is dat de warmtewisselingsoppervlakken "dicht'* water aan weerszijden hebben, waarbij bovendien geen verdunning plaats vindt van het aflaatwater met onttrokken stoomcondensaat voordat het de middelen 68 voor het verwijderen van anorganische bestanddelen binnengaat, terwijl indien 10 het aflaatwater voor het koelen zou worden geleid in b.v. de regene ratieve voedingswaterverwarmer 33 voorafgaande aan het verdBr stromen naar de middelen voor het verwijderen van anorganische bestanddelen, de warmtewisselingsoppervlakken daarin ondoeltreffend werkzaam zouden zijn als gevolg van het tot stoom flitsen van aflaat-15 water in de verwarmer 33, en het onttrokken stoomcondensaat boven dien zou toevoegen aan de massa van het aflaatwater, dat verder stroomt naar de middelen 68.

0e drukverlagers 62, 64 en 67 in de aflaatwatsrstromingsbaan verminderen geleidelijk de aflaatwaterdruk en maken het mogelijk 20 de buizen en vaten, die aflaatwater bevatten, te ontwerpen voor ge leidelijk lagere drukeisen.

800 4 6 39

Claims (13)

1. Met aflaatwater werkzame stoomketel met gedwongen circulatie voor een krachtinstallatie, met het kenmerk, dat het aflaatwater warmte kan leveren aan gedeeltelijk uitgezette stoom, die door een stoomherverwarmer gaat, die tussen twee trappen van het kracht- 5 werktuig is verbonden.

2. Stoomketel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de her-verwarmer is ingericht voor een stroming van de her te verwarmen stoom over een huizengroep, die is uitgevoerd om te worden voorzien van een stroom stoom met een hogere temperatuur dan de her te ver- 10 warmen stoom, en onttrokken aan een trap van het krachtwerktuig, en voor het afvoeren naar een regeneratieve voedingswaterverwarmer van de stoomketel, en dan voor een stroom her te verwarmen stoom over een huizengroep, waardoor het aflaatwater kan gaan.

3. Stoomketel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat een 15 stromingsregelaar voor het aflaatwater, welke regelaar een regel- klep omvat onder de invloed vah een stromingstaster, is aangebracht in de aflaatwaterbaan op een plaats volgende op de huizengroep in de herverwarmer, door welke huizengroep het voedingswater gaat.

4. Stoomketel volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat een 20 drukverlager is aangebracht in de aflaatwaterbaan op een plaats volgende op de stromingsregelaar.

5. Stoomketel volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het aflaatwater na het leveren van warmte aan gedeeltelijk uitgezette stoom in de herverwarmer, door een aflaatwaterkoe-

25 Ier kan gaan, die wordt gekoeld door stoomketelvoedingswater.

6. Stoomketel volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het stoomketelvoedingswater voor het koelen van de aflaatwaterkoeler in een omloopbaan stroomt, die om de regeneratieve voedingswater-verwarmingsmiddelen gaat.

7. Stoomketel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat voor de stroming van voedingswater in de omloopbaan een regelklep is aangebracht, die wordt beïnvloed door zowel de temperatuur van het af- 8004639 -ιο ί laatwater, dat de aflaatwaterkoeler binnengaat, als de temperatuur van het voedingswater, dat de aflaatwaterkoeler verlaat.

8. Stoomketel volgens een der conclusies 5-7, met het kenmerk, dat de aflaatwaterkoeler is uitgevoerd voor een algemene tegen- 5 stroming van de twee fluïdums onderling.

9. Stoomketel volgens een der conclusies 5-8, met het kenmerk, dat een drukverlager is aangebracht in de aflaatwaterbaan op een plaats volgende op de aflaatwaterkoeler.

10. Stoomketel volgens een der conclusies 5-9, met het kenmerk, 10 dat het aflaatwater na het koelen daarvan in de aflaatwaterkoeler, door een aflaatwaterlus gaat, die nog een aflaatwaterkoeler bevat en middelen voor het verwijderen van deeltjes en vaste opgeloste stoffen uit het water, bij de ingang van welke lus een warmtewisselaar is aangebracht voor de overdracht van warmte vanuit het aflaat-15 water, dat de lus binnengaat, naar het aflaatwater, dat de lus ver laat.

11. Stoomketel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat een drukverlager is aangebracht in de aflaatwaterlus op een plaats volgende op de tweede aflaatwaterkoeler.

12. Stoomketel volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, dat het aflaatwater na het door de aflaatwaterlus zijn gegaan kan afvoeren in de stoomketelvoedingswaterstroming bij een voedingswater-verwarmer voorafgaande aan de stoomketelvoedingswaterpomp.

13, Met een aflaatwaterstromingsbaan werkzame stoomketel met ge-25 dwongen circulatie voor een krachtinstallatie, welke stoomketel in hoofdzaak is ingericht zoals hiervoor beschreven aan de hand van de tekening. 800 4 6 39