NO148763B

NO148763B - STABILIZED OSCILLATOR.

Info

Publication number: NO148763B
Application number: NO770642A
Authority: NO
Inventors: Gerd Ortkrass; Klaus Vogel
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1976-02-27
Filing date: 1977-02-25
Publication date: 1983-08-29
Also published as: CH607445A5; AT376338B; FR2342580A1; AU2192177A; NO148763C; IE44497B1; NL173901B; BR7701151A; IT1078232B; DK83277A; FI770607A; BE851842A; NO770642L; SE433156B; DE2608138A1; NL7702095A; LU76856A1; AU507699B2; NL173901C; SE7702111L

Description

Anordning ved dampkjele. Device at a steam boiler.

Foreliggende oppfinnelse angår dampkjeler og når det i den følgende beskrivelse gjøres bruk av ordene «vann» og «damp» så skal disse ordene, dersom det ikke angis noe annet, innbefatte en hvilken som helst væske samt dens damp og som er egnet for angjeldende formål. Oppfinnelsen angår mer spesielt dampkjeler hvor den tilførte energien avleveres fra et væskeformet kjø-lemiddel fra en atomkjernereaktor, f. eks. komprimert vann eller et væskeformet metall, såsom natrium. The present invention relates to steam boilers and when the words "water" and "steam" are used in the following description, these words shall, unless otherwise stated, include any liquid and its steam that is suitable for the purpose in question . The invention relates more particularly to steam boilers where the supplied energy is delivered from a liquid coolant from a nuclear reactor, e.g. compressed water or a liquid metal such as sodium.

Dampkjelen ifølge oppfinnelsen omfatter en vertikal mantel med et avtakbart toppstykke ved øverenden hvori er anordnet U-formede rør, som er anordnet i klynger og som tilveiebringer heteflaten. og an-ordningen ifølge oppfinnelsen karakterise-res ved at U-rørenes to bensett henholdsvis er forbundet til innløps- og utløpsforgre-ningsrør anordnet ved den øvre enden av mantelen, og hvilke forgreningsrør henholdsvis er forbundet til innløp og utløp fra mantelen anordnet i det avtakbare toppstykket. The steam boiler according to the invention comprises a vertical mantle with a removable top piece at the upper end in which U-shaped pipes are arranged, which are arranged in clusters and which provide the heating surface. and the device according to the invention is characterized by the fact that the two leg sets of the U-tubes are respectively connected to inlet and outlet branch pipes arranged at the upper end of the mantle, and which branch pipes are respectively connected to inlet and outlet from the mantle arranged in the removable the top piece.

Denne anordning innebærer den store fordel at den i høy grad letter adkomsten i forbindelse med den oppmerksomhet man må vie kjelen dersom et rør svikter. I så fall er det nemlig bare nødvendig å fjerne toppdekselet og trekke ut enten hele rør-enheten som en helhet eller det dårlige rø-ret etter at det er skåret av. Ved den foretrukne utførelsesformen for oppfinnelsen føres innløpet og utløpet gjennom det avtagbare toppdekselet slik at rørenheten kan fjernes i og med at en fjerner dekselet. This device has the great advantage that it greatly facilitates access in connection with the attention that must be paid to the boiler if a pipe fails. In that case, it is only necessary to remove the top cover and pull out either the entire pipe unit as a whole or the bad pipe after it has been cut off. In the preferred embodiment of the invention, the inlet and outlet are led through the removable top cover so that the pipe unit can be removed by removing the cover.

Ved alle tidligere kjente installasjoner av denne typen utsettes delene i mantelen for varmesjokk og av og til for korrosjon på grunn av varmediet, dvs. det væske-formede kjølemiddelet som kommer fra re-aktoren. Dette gjelder spesielt når kjøle-middelet er et væskeformet metall og på-virkningen fra slike varmesjokk er særlig alvorlig for de deler som har stor masse mens korrosjonspåvirkningene gjør seg sterkest gjeldende ved sveisede skjøter. In all previously known installations of this type, the parts in the mantle are exposed to thermal shock and occasionally to corrosion due to the heat diet, i.e. the liquid coolant that comes from the reactor. This applies in particular when the coolant is a liquid metal and the impact from such heat shocks is particularly serious for the parts that have a large mass, while the effects of corrosion are most pronounced at welded joints.

Ved den foreliggende anordning brin-ges disse ulempene til et minimum fordi det er mulig å opprettholde et væskenivå under forgreningsrørene og innløps- og ut-Iøpsrørene eller kammerene som utgjør de største massive delene og som er de eneste delene som omfatter sveisede skjøter. Ved den foretrukne utførelsesform for oppfinnelsen er det inne i selve mantelen anordnet en indre kappe som er plasert med en klaring innenfor mantelveggen og som er åpen i toppen og danner et kammer hvori rørene befinner seg eller strekker seg. Væskenivået opprettholdes under toppkanten av den indre kappen og rommet over væsken og den omgivende indre kappen er fylt med en masse av en nøytral gass, f. eks. nitrogen, som virker som en støtpute og beskytter ikke bare grenrørene og innløps- og utløpsrørene mot sjokk, men også selve mantelen. With the present device, these disadvantages are brought to a minimum because it is possible to maintain a liquid level under the branch pipes and the inlet and outlet pipes or chambers which form the largest solid parts and which are the only parts which include welded joints. In the preferred embodiment of the invention, an inner jacket is arranged inside the jacket itself, which is placed with a clearance within the jacket wall and which is open at the top and forms a chamber in which the pipes are located or extend. The liquid level is maintained below the top edge of the inner jacket and the space above the liquid and the surrounding inner jacket is filled with a mass of a neutral gas, e.g. nitrogen, which acts as a shock cushion and protects not only the branch pipes and the inlet and outlet pipes from shock, but also the casing itself.

Anvendelsen av U-formede rør anordnet i klynger muliggjør at rommet i mantelen utnyttes på en økonomisk og effektiv måte. Hver klynge omfatter fortrinnsvis 19 rør som plaseres slik at tverrsnittet gjennom hvert ben av en U-formet klynge ut-gjør en sekskant i hvilken rørene fordeles jevnt. The use of U-shaped tubes arranged in clusters enables the space in the mantle to be utilized in an economical and efficient way. Each cluster preferably comprises 19 pipes which are placed so that the cross-section through each leg of a U-shaped cluster forms a hexagon in which the pipes are evenly distributed.

Mantelen kan utgjøres av en sylindrisk beholder som konstrueres slik at den kan oppta rørene eller den kan utgjøres av trykktanken ved en atomkjernereaktor: I førstnevnte tilfelle kan rørene anordnes slik at de opptar i det vesentlige hele tverrsnittet av mantelen eller ovennevnte indre kappe når en slik anvendes. I sistnevnte tilfelle kan rørene f. eks. anordnes slik at de omgir kjernen og opptar et ringformet parti av mantelens tverrsnitt. The jacket can be made up of a cylindrical container which is constructed so that it can accommodate the tubes or it can be made up of the pressure tank of a nuclear reactor: In the former case, the tubes can be arranged so that they take up essentially the entire cross-section of the jacket or the above-mentioned inner jacket when such is used . In the latter case, the pipes can e.g. are arranged so that they surround the core and occupy an annular part of the mantle's cross-section.

Hele installasjonen er konstruert bare for det øyemed å fremstille damp. Det be-høves bare ett innløp og utløp for rørene selv om det naturligvis kan anordnes flere. Kjelen kan imidlertid konstrueres slik at den omfatter en economiser, dampfrembringende- og overheterpartier som hver er forsynt med egne innløp og utløp. The entire installation is designed solely for the purpose of producing steam. Only one inlet and outlet is needed for the pipes, although more can of course be arranged. The boiler can, however, be constructed so that it comprises an economiser, steam producing and superheater sections, each of which is provided with its own inlets and outlets.

Tre eksempler på dampfrembringende installasjoner ifølge oppfinnelsen vises skjematisk på vedlagte tegninger hvor: Figur 1 er et oppriss som i snitt viser en enkel utførelsesform for oppfinnelsen, Three examples of steam-generating installations according to the invention are shown schematically in the attached drawings where: Figure 1 is an elevation showing a simple embodiment of the invention in section,

figur 2 viser et snitt gjennom et ben på en rørklynge tatt langs linjen II—II på figur 1, figure 2 shows a section through a leg of a pipe cluster taken along the line II—II in figure 1,

figur 3 er et riss i likhet med figur 1 av en mer komplisert utførelsesform for oppfinnelsen, og Figure 3 is a diagram similar to Figure 1 of a more complicated embodiment of the invention, and

figur 4 illustrerer konstruksjonen av en installasjon som omfatter economiser, samt dampfrembringende- og overheterseksjo-ner. figure 4 illustrates the construction of an installation comprising an economiser, as well as steam generating and superheater sections.

Figur 1 viser en dampkjele hvor pri-mærvarmemediet er væskeformet natrium-kiølemiddel fra en såkalt «fast breeder» kjernereaktor. Figure 1 shows a steam boiler where the primary heating medium is liquid sodium coolant from a so-called "solid breeder" nuclear reactor.

Kjelen omfatter en ytre mantel 10 og en indre kappe 12. Mantelen har et avtagbart deksel eller toppstykke 14 i øverenden. Den indre kappen er åpen i øverenden og forbundet til mantelen ved bunden slik at der dannes et utløp 16 for primærvæsken som føres inn gjennom et innløp 18 som ligger litt under overkanten på den indre kappen. The boiler comprises an outer jacket 10 and an inner jacket 12. The jacket has a removable cover or top piece 14 at the top end. The inner jacket is open at the top and connected to the mantle at the bottom so that an outlet 16 is formed for the primary liquid which is introduced through an inlet 18 which is slightly below the upper edge of the inner jacket.

Gjennom veggen til det avtagbare toppstykke 14 er det ført et innløpsvann-kammer 20 og et utløpskammer 22 for sekundærvæsken, som består av vann. An inlet water chamber 20 and an outlet chamber 22 for the secondary liquid, which consists of water, are led through the wall of the removable top piece 14.

Heteflaten tilveiebringes ved hjelp av klynger 24 av U-formede rør hvorav det på tegningen bare er vist to. Hver av klyngene består, som vist på figur 2, av 19 U-formede rør 26 som er slik plasert at tverrsnittet av hvert ben i klyngen utgjør en sekskant og slik at rørene er jevnt for-delt over denne sekskanten. I hver ende er de 19 rørene forbundet til et forgreningsrør 28 som enten er forbundet til innløpsvann-kammeret eller til utløpskammeret ved hjelp av ett enkelt rør 30. The heating surface is provided by means of clusters 24 of U-shaped tubes, of which only two are shown in the drawing. Each of the clusters consists, as shown in Figure 2, of 19 U-shaped tubes 26 which are positioned in such a way that the cross-section of each leg in the cluster forms a hexagon and so that the tubes are evenly distributed over this hexagon. At each end, the 19 pipes are connected to a branch pipe 28 which is either connected to the inlet water chamber or to the outlet chamber by means of a single pipe 30.

Et stort antall slike rørklynger er anordnet slik at i alt vesentlig hele tverrsnittet av den indre kappen 12 opptas av jevnt fordelte dampfrembringende rør 26. For-greningsrørene kan være sekskantede eller sirkelformede sett i grunnriss. A large number of such tube clusters are arranged so that essentially the entire cross-section of the inner jacket 12 is taken up by evenly distributed steam-generating tubes 26. The branch tubes can be hexagonal or circular in plan view.

Primærvæsken som føres inn ved 18 holdes ved nivået 32 som ligger en tanke under nivået til forgreningsrørene 28 og en nøytral gass, f. eks. nitrogen, oppfyller rommet . 34 hvori forgreningsrørene og vannkammerene er plasert og det ringfor-mede rommet mellom mantelen og den indre kappen. The primary liquid introduced at 18 is kept at the level 32 which is a tank below the level of the branch pipes 28 and a neutral gas, e.g. nitrogen, fills the room. 34 in which the branch pipes and water chambers are placed and the ring-shaped space between the mantle and the inner jacket.

Dersom det av en eller annen grunn skulle forekomme lekkasje fra et rør, må rørenheten inspiseres, og dette kan ganske enkelt utføres ved å løfte av dekselet eller toppstykket 14, idet rørenheten, vil heves opp sammen med toppstykket. Hele en-heter kan deretter erstattes med en ny enhet eller en kan reparere den samme en-heten og sette den tilbake til sin arbeids-stilling. If, for some reason, a leak should occur from a pipe, the pipe unit must be inspected, and this can simply be done by lifting off the cover or the top piece 14, as the pipe unit will be raised together with the top piece. Entire units can then be replaced with a new unit or one can repair the same unit and return it to its working position.

Som omtalt ovenfor, er forgreningsrø-rene 28 og innløps- og utløpsdampkamme-rene 20, 22 anordnet over væskenivået i mantelen. Disse delene er mer massive enn rørene 26 og de er derfor mer sårbare likeoverfor varmesjokk, men de er for en stor del beskyttet mot slike sjokk som følge av sin plasering. De er ytterligere beskyttet ved at de er anbragt i et teppe av gass under trykk som virker som en støtpute og som også beskytter mantelen 10 mot overfø-ring av sjokk til denne. Rørene 26 er forbundet til forgreningsrørene 28 ved hjelp av sveisede forbindelser og rørene 30 er forbundet til forgreningsrørene og kammerene 22 og 20 ved hjelp av sveising. Alle sveiseforbindelsene er sårbare likeoverfor varmesjokk, men de er i en ganske stor grad beskyttet ved at de er plasert over væskenivået. As discussed above, the branch pipes 28 and the inlet and outlet steam chambers 20, 22 are arranged above the liquid level in the mantle. These parts are more massive than the pipes 26 and they are therefore more vulnerable directly opposite to thermal shocks, but they are to a large extent protected against such shocks as a result of their placement. They are further protected by the fact that they are placed in a blanket of gas under pressure which acts as a shock cushion and which also protects the mantle 10 against the transfer of shock to it. The pipes 26 are connected to the branch pipes 28 by means of welded connections and the pipes 30 are connected to the branch pipes and chambers 22 and 20 by means of welding. All the welding connections are vulnerable directly to thermal shock, but they are protected to a fairly large extent by being placed above the liquid level.

På figur 1 vises en enkel installasjon hvor hver av de to fluidumkretsene omfatter en enkel passering. Figur 3 viser en mer komplisert installasjon hvor det foreligger to passeringer på primærsiden. Figure 1 shows a simple installation where each of the two fluid circuits comprises a simple passage. Figure 3 shows a more complicated installation where there are two passages on the primary side.

Som tidligere er kjelen utført med en mantel 10 med et utløp 16 og et innløp 18 for primærfluidumet, idet innløpet her er anbragt ved mantelens nedre ende. Kjelen er også utstyrt med en indre kappe 12 som er åpen i den øvre enden. As before, the boiler is designed with a jacket 10 with an outlet 16 and an inlet 18 for the primary fluid, the inlet here being placed at the lower end of the jacket. The boiler is also equipped with an inner jacket 12 which is open at the upper end.

Ved den viste utførelsesform! foreligger det imidlertid to innløpskammere 20, 21 og to utløpskammere 22, 23 for sekundærflui-dumet og det foreligger videre en ytterligere kappe 36 som også er åpen i den øvre ende i mantelen 12. Heteflaten skaffes også her ved hjelp av klynger av U-formede rør hvorav det imidlertid forekommer to serier, idet én omfatter klynger 26 anordnet i rommet mellom kappene 12 og 36 og som er forbundet til kammerene 20, 22, idet den andre serien omfatter klynger 25 anordnet i kappen 36 og som er forbundet til kammerene 21, 23. In the embodiment shown! however, there are two inlet chambers 20, 21 and two outlet chambers 22, 23 for the secondary fluid and there is also a further jacket 36 which is also open at the upper end in the mantle 12. The heating surface is also provided here with the help of clusters of U-shaped tubes of which there are however two series, one comprising clusters 26 arranged in the space between the casings 12 and 36 and which are connected to the chambers 20, 22, the other series comprising clusters 25 arranged in the casing 36 and which are connected to the chambers 21, 23.

Primærvæsken tilføres gjennom mas-sen og strømmer oppover under varmeveksling med sekundærvæsken i rørene i klyngen 25. Deretter strømmer den ned-over til utløpet 16 under varmeveksling med sekundærvæsken i rørene i klyngen 26. Det tilvéiebringes således to adskilte var-mebehandlinger. The primary liquid is supplied through the mass and flows upwards during heat exchange with the secondary liquid in the pipes in the cluster 25. It then flows downwards to the outlet 16 during heat exchange with the secondary liquid in the pipes in the cluster 26. Two separate heat treatments are thus provided.

På figur 4 vises skjematisk en installa-sion som omfatter en economiser-seksjon, en dampfrembringende seksjon og en over-heterseksjon. Figure 4 shows schematically an installation comprising an economiser section, a steam generating section and a superheater section.

I likhet med utførelsesformene vist på figurene 1 og 3 omfatter kjelen en mantel 10 hvori det er anbragt en indre kappe 12 Fom er åpen i øverenden og et innløp 18 og et utløp 16 for primærvæsken. Similar to the embodiments shown in Figures 1 and 3, the boiler comprises a mantle 10 in which is placed an inner jacket 12 which is open at the upper end and an inlet 18 and an outlet 16 for the primary liquid.

Inne i den indre kappen 12 er det anbragt to skillevegger 40, 42 slik at den ene «trekker seg til bunden av kappen, idet den andre avsluttes slik at det foreligger en klaring mellom underkanten og bunnen hvor-ved der dannes tre avdelinger EC, SG og SH <p>ora hver inneholder et antall klynger U-formede rør (hvorav bare en vises) og som henholdsvis utgjør en economiserseksjon, <p>n dampfrembringende seksjon og en over-heterseksjon. Inside the inner jacket 12, two partitions 40, 42 are placed so that one "extends to the bottom of the jacket, while the other ends so that there is a clearance between the lower edge and the bottom where three compartments EC, SG are formed and SH <p>ora each contain a number of clusters of U-shaped tubes (of which only one is shown) and which respectively constitute an economizer section, <p>n steam generating section and a superheater section.

Ved øverenden befinner det seg tre nar innløp- og utløpskammere Hl, H2, H3, H4, H5, H6, som hver henholdsvis er forbundet med rørene i et av de tre avdelin-gene. At the upper end, there are three inlet and outlet chambers H1, H2, H3, H4, H5, H6, each of which is connected to the pipes in one of the three compartments.

Primærvæsken sirkulerer gjennom av-delingene SH, SG og EC i denne rekke-følgen. The primary liquid circulates through the compartments SH, SG and EC in this order.

Kammerene er forbundet med hver-andre slik som det vises med stiplede linjer nå figur 4 slik at sekundærvæsken sirkulerer som følger: Fødevann tilføres gjennom vannkammeret H6, oppvarmes i rørene i economi-seravdelingen EC og passerer gjennom vannkammeret H5 til kammeret H4, idet det forvarmede fødevannet oppvarmes og fordampes i rørene i den dampfrembringende avdelingen SG og mettet damp passerer gjennom kammeret H3 til kammeret H2, og videre idet mettet damp oppvarmes i rørene i overheterseksjonen SH, idet overhetet damp passerer gjennom kammeret Hl og ut av kjeleinstallasjonen. The chambers are connected to each other as shown by dashed lines now in Figure 4 so that the secondary liquid circulates as follows: Feed water is supplied through the water chamber H6, is heated in the pipes in the economizer section EC and passes through the water chamber H5 to the chamber H4, as the preheated feed water is heated and vaporized in the pipes of the steam generating section SG and saturated steam passes through the chamber H3 to the chamber H2, and further as the saturated steam is heated in the pipes of the superheater section SH, as the superheated steam passes through the chamber Hl and out of the boiler installation.

En slik kjele kan naturligvis utvikles videre hvis det finnes ønskelig, slik at den f. eks. omfatter en ytterligere seksjon, f. eks. en dampgjenoppvarmerseksjon. Such a boiler can of course be further developed if desired, so that it e.g. includes a further section, e.g. a steam reheater section.

Installasjonen vist på figur 4 er et en-gangssirkulasjonssystem, idet dampen som fremstilles i den dampfrembringende sek-sjonen føres direkte til overheterseksjonen. For å omforme den til et flergangs-passe-ringssystem er det bare nødvendig å pas-sere dampen og vannblandingen fra kammeret H3 til en trommel hvori dampen og vannet separeres og hvorfra den mettede dampen føres til vannkammeret H2. The installation shown in Figure 4 is a one-time circulation system, in that the steam produced in the steam-producing section is led directly to the superheater section. To transform it into a multi-pass system, it is only necessary to pass the steam and water mixture from the chamber H3 to a drum in which the steam and water are separated and from which the saturated steam is led to the water chamber H2.

Claims

1. Device for a steam boiler which comprises a vertical mantle with a removable top piece at the upper end in which U-shaped tubes are arranged which are arranged in clusters and which provide the heating surface, characterized in that the two sets of legs of the U-tubes (26) are respectively connected to in- inlet and outlet branch pipes (28) arranged at the upper end of the mantle (10) and which branch pipes are respectively connected to inlet (20, 31, H2, H„ H,;) and outlet (22, 23, H,, H3, H-) from the mantle (10) arranged in the removable top piece (14).

2. Device for a steam boiler as stated in claim 1, characterized in that the inlets and outlets pass through the top piece (14) so that the pipes can be removed together with the top piece in the form of a unit.

3. Device for a steam boiler as stated in any of the preceding claims, characterized in that each pair of inlet and outlet branch pipes are connected by a number of clusters of U-shaped pipes (26) so that a number of independent circuits are arranged for the liquid that evaporates.

4. Device for a steam boiler as stated in claims 2 and 3, where an inner jacket is connected at its lower end to an outlet for a heat-emitting medium, characterized in that a further jacket (36) is arranged in the jacket which is open at its upper end and which is connected at the lower end to an inlet for the heat-emitting medium, the space in the innermost jacket (36) and the space between the two jackets being occupied by U-shaped pipes belonging to two different circuits.