SE427690B - Anggenerator - Google Patents

Description

vsmíèi-z i i i i i av U-form för cirkulation av primärflödet. Tuberna i knippan är resp. förbundna vid vardera av dessa två plattor inom höljet och tubernas krökta delar sträcker sig under kärlets ände. i Föreliggande uppfinning avser en förbättring i upp- byggnaden av en ånggenerator av nyssnämnt slag, vilken medger dess användning som ånggenerator för såväl överhettad som mättad vattenånga. " Änggeneratorn ifråga innefattar ett yttre hölje i form av två cylindriska skal med olika diametrar men gemensam vertikal axel, dvs. ett inre hölje och ett yttre hölje, vilka vid motsatta ändar är tillslutna medelst gavlar och sinsemellan förbundna med varandra, varvid en horisontal, ringformig skiva är anordnad mellan den övre änden av det inre höljet och det yttre höljet, varvid ringskivan tillsammans med de cylíndriska höljena och en med skivan parallell bottendel en ringformig samlingskanal för inströmmande primärtryckvatten, varvid en central tubplatta är anordnad i det inre höljet nära botten- gaveln för att tillsammans med bottengaveln avgränsa en sam- lingskammare för utströmmande primärvatten, och varvid ett knippe i stort sett parallella tuber är anordnat för cirkula- tion av primärvattnet. Tuberna sträcker sig vertikalt från den centrala tubplattan och varje tub är vid sin övre del böjd ett halvt varv för att nedåt riktat mynna i urborrningar i ringplattan med jämn fördelning utmed dennas omkrets. Ång- generatorn innefattar vidare ledningar för tillförsel av sekun- därvattnet, som skall förångas, till höljet och är formade i närheten av den centrala tubplattan i innerhöljet, samt ut- loppsledningar för bortförsel av alstrad ånga, vilka är formade i det yttre höljet eller dess gavel.

Tack vare anordningen av tuberna i knippan i samverkan med tubplattorna å ena sidan i förhållande till inloppskammaren och utloppskammaren samt ä andra sidan i förhållande till se- kundärvattnets inlopps- och utloppsledningar, cirkulerar pri- märvattnet och den sekundära vattenånga i motströms anordning utmed praktiskt taget tubernas hela längd. Änggeneratorn innefattar lämpligen minst en ledning för uttag av sekundärvatten vid förångningstemperatur och överhettning av ångan, vilken alstras mellan turbinens hög- J 7810141-'7 trycks och lågtrycksdelar, varvid det uttagna vattenflödet återföres till ånggeneratorn vid en temperatur, som är t.o.m. högre än det sekundära matarvattnets temperatur.

Lämpligen är också inloppsledningarna för tillförsel av sekundärvatten till det inre höljet förbundna med fördel- ningselement kring omkretsen, vilka är anordnade inom höljet och avsedda att fördela flödet inom höljet. Slutligen är tuberna i knippet enligt ett annat särdrag för uppfinningen på lämpligt sätt fördelade medelst galler, vilka är försedda med urborrningar genom vilka tuberna är dragna.

Uppfinningens beskrivs i det följande med exempel på två olika utföringsformer och hänvisning till bifogade ritningar, i vilka fig. l schematiskt visar ett axíalsnitt genom en ånggenerator enligt en första utföringsform av upp- finningen och avsedd att alstra mättad vattenånga, och fig. 2 är ett vertikalsnitt i större skala av en del av en alter- nativ utföringsform av ånggeneratorn enligt uppfinningen avsedd att alstra överhettad vattenånga. Ånggeneratorn 1 i fig. 1 innefattar i stort ett inre, cylindriskt hölje 2 och ett därmed koaxialt, yttre hölje 3, vilket delvis överlappar det inre höljet 2. De två höljena är anslutna till varandra medelst en ringformig samlingskammare Ä med rektangulärt tvärsnitt och är tillslutna vid resp. ändar medelst halvsfäriska ändgavlar 5 och 6. Taket på samlings- kammaren 4 består av en horisontal, ringformig tubplatta 7, vars innerkant är förbunden med det inre höljet 2 och vars ytterkant är förbunden med det yttre höljet 3. Botten i sam- lingskammaren är en plan, ringformig platta 8. En ledning 10 mynnar i ytterhöljets 5 vägg i samlingskammaren H och medger tillströmning av primärvatten under tryck från kärnreaktorn.

Vid nederdelen av det inre höljet 2 är en central tubplatta ll horisontalt anordnad och avgränsar tillsammans med bottengaveln 6 ännu en samlingskammare 12 varifrån pri- märvattnet utströmmar från ånggeneratorn genom ledningar 13 och lä.

Enligt uppfinningen strömmar primärvattnet genom ång- generatorn via en knippa tuber 15, av vilka endast några är visade i figuren. över större delen av knippans längd har varje tub en vertikal del 16, vars nedre ände är förbunden med få 7s>aóílii1 -7 ' den centrala tubplattan ll. Vid knippets övre ände och ovanför den öppna änden på det inre, cylindriska höljet 2, har varje tub 15 en förlängning i form av en krökt del 17, med formen av ett tryckhandtag, vilken medger anslutning av tuberna mot den ringformiga plattan 7, vilken avgränsar inloppssamlingskammaren.

Tack vare denna anordning strömmar det primära tryckvattnet, vilket införs via ledningen 10 till samlingskammaren 4, genom samtliga tuber 15 för att därefter samlas i utloppssamlings- kammaren 12 innan det strömmar ut från ånggeneratorn genom led- ningarna 13 och lä. Lämpligen är tuberna 15 i knippan infästa i förhållande till varandra medelst ett antal galler 18, vilket visas schematiskt i figurerna. Där tuberna genomlöper gallren är gallren försedda med vidgade hål (icke visade) så att gallren håller tuberna i bestämda lägen utan att hindra cirkulationen av sekundärvattnet i motström mot primärvattnet utanför tuberna.

Alstringen av mättad ånga sker medelst tillströmmande sekundärvatten genom en lateral ledning 19. Sekundärvattnet strömmar in i det inre höljet 2 intill dess nederände ovanför den centrala tubplattan ll. Innanför ledningens 19 mynning är en cylindrisk deflektor 20 anordnad för att fördela det in- strömmande vattnet. Mitt emot ledningen 19 mynnar i höljet 2 ännu en tilloppsledning 21, vilken likaledes samverkar med en deflektor 22. Det genom ledningen 21 tillförda sekundärvattnet motsvarar ett återflöde av vatten som uttagits från ånggenera- torn för att åter överhetta ångan mellan högtrycksdelen och låg- trycksdelen i den med anläggningen förbundna turbinen (icke visad). Temperaturen hos det till höljet 2 återförda vattnet är avsevärt högre än temperaturen hos matarvattnet genom led- ningen 19 och följaktligen väl lämpat att effektivt rengöra tubplattan ll under förmånligaste termiska förhållanden.

Sekundärvattnet i innerhöljet 2 upphettas successivt i kontakt med tubknippan 15 och förångas därefter för att bilda en blandning av vattendroppar och ånga ovanför tubknippan 15.

Blandningen strömmar sedan genom separatorer 23, där den an- rikas med ånga, och därefter genom torkare 2H så att den ånga, som samlas i kammaren 25 under gaveln 5 på det yttre höljet 3 är praktiskt taget torr då den slutligen strömmar ut ur ång- generatorn genom ledningarna 26 och 27, Ledningen 28 och den cylindriska deflektorn 29 är lämpligen anordnade under separa; å i i iiiiáiåióàihäii-iviiii torerna 23. Som tidigare nämnts möjliggör denna anordning ut- tag av en del av sekundärvattnet vid förångningstemperaturen för användning i en yttre krets innan det återföres till gene- ratorn genom ledningen 21. Anordningen underlättar vidare separatorernas 23 arbete. Ånggeneratorn för mättad vattenånga enligt uppfinningen medför avsevärda fördelar med avseende på såväl prestanda och tillförlitlighet jämfört med vanliga U-tubgeneratorer för ånga.

Ur prestandasynpunkt ger ånggeneratorn systematisk god genom- strömning och god homogenisering vid hög strömhastighet hos sekundärflödet, vilket avsevärt ökar värmeövergången. Följakt- ligen kan trycket i ånggeneratorn ökas, vilket ökar verknings- graden hos anläggningen i dess helhet, isynnerhet då ett över- hettningssystem utnyttjas mellan högtrycksdelen och lågtrycks- delen i turbinerna genom uttag av sekundärvatten från själva ånggeneratorn. Ur driftssynpunkt är ånggeneratorn enligt uppfinningen utomordentligt stabil och väl anpassad för alla lastvariationer tack vare den utomordentliga förbindelsen mellan ånggeneratorn och kärnreaktorn, som levererar primär- tryckvattnet. Vidare åstadkommer åtskillnaden mellan tub- plattorna och formen på tuberna en avsevärd minskning i ter- miska spänningar i plattorna, vartill tubernas krokform medger att tuberna är tillräckligt rörliga för att motsvara kraven vid olika utvidgning.

Anordningen medger vidare att bildningen av stagna- tionszoner för sekundärvatten eller andra zoner med ofördel- aktiga hydrodynamiska egenskaper förhindras.

I en andra utföringsform i fig. 2 visas flertalet av anordningar enligt den första utföríngsformen ehuru ånggenera- torn i detta fall är avsedd att leverera överhettad vattenånga.

Här förefinns åter den ringformiga tubplattan 7 som tak i den ringformiga inloppssamlingskammaren 4, vilken bildar en för- bindelse mellan det inre höljet 2 och det yttre höljet 3, vidare tubknippet 15 med en vertikal del 16 och en övre krökt del 17, samt den övre gaveln 5 på det yttre höljet 3.

I denna utföringsform finns emellertid i utrymmet 32 under den övre gaveln 5 en tvärlöpande deflektor 30 avsedd att styra den överhettade ångan i området under deflektorn 30 om- kring övre delen av tuberna innan den samlas ovanför deflektorn 30 i samlingsrummet 32 för att strömma ut genom ledningarna 33 vattna-v" och BH. I denna utföringsform bortföres vatten vid ångbildnings- temperaturen lämpligen genom en sidoriktad ledninß 35 i samr verkan med en inre, cylindrisk deflektor 36. Ledningen 35 är anordnad i ett område där sekundärvattnet i kontakt medtuberna för cirkulation av primärvatten börjar att förångas. Liksom i föregående exempel återföres sekundärvattnet, som uttages efter förnyad överhettning av ångan mellan högtrycksdelen och lågtrycks- delen i turbinen, till ånggeneratorns botten för att blandas med matarvattnet efter att ha strömmat över tubplattan ll. Ånggeneratorn enligt denna utföringsform uppvisar prestanda och driftegenskaper som är överlägsna dem hos ång- generatorer med raka tuber, vilka vânligtvis användes för alstring av överhettad ånga. Vidare/generatorns uppbyggnad sådan, att tuberna är jämnt fördelade inom det inre höljet och över den ringformiga tubplattan. Följaktligen förebyggs i stort en temperaturgradient i ett plan vinkelrätt mot generatorns axel.

Följande tabell ger termodynamiska data för ång- generatorer enligt de två alternativa utföringsformerna, var- vid primärvattnet härrör från en kärnreaktor med lätt tryck- vatten.

Mättad ånga (fig. 1) överhettad ånga (fig. 2) Termisk effekt : 1387 MW Termisk effekt : 1387 MW Elektrisk effekt : 512 MW Elektrisk effekt : 511 MW Innerdíameter : 2,80 m/4,50 m Innerdiameter : 280 m/Ä,50 m Höija = 19 m Höjd = 20 m Antal tuber : 12 000 Antal tuber : 12 000 Tubytterdiameterzlö mm Tubytterdiameter : 16 mm Värmeöverföringsyta : 7 500 ma Värmeöverföringsyta : 10 200 ma Primärflöde Primärflöde Inloppstemperatur : 330°C Inloppstemperatur : 329°C Utloppstemperatur : 29200 Utloppstemperatur : 293°C Flöde : 5 900 kg/sekund Flöde : 6 238 kg/sekund Sekundärflöde Sekundärflöde a) Matarvatten a) Matarvatten Inloppstemperaturz 2U3,3°C Flöde: 7ü6 kg/sekund Rise Utloppstryck: 79 bar Temperatur: 294°C Flöde: 746 kg/sekund Turbininlogg Tryck: 75 bar Temperatur: 291°c Flöde: 7ü6 kg/sekund b) överhettarvatten Inloppstemperatur 260°C Utloppstemperatur: 295°C Flöde: 622 kg/sekund Totalt sekundärvattenflöde: 1368 kg/sekund Vattnets medelhastighet i överhettardelen ca 0,82 m/sekund MÅ: -v Inloppstemperaturz 232,5°C Flöde: 686,6 kg/sekund 5252 6 Utloppstryckz 7H bar Temperatur: 31000 Flöde: 686,6 kg/sekund Turbinínlcgg Tryck: 74 bar Temperatur: 308°C Flöde 686,6 kg/sekund b) överhettarvatten Inloppstemperatur 259,6°C Utloppstemperatur: 290°C Flöde: 536,5 kg/sekund Totalt sekundärvattenflöde: 1222 kg/sekund Vattnets medelhastíghet 1 överhettardelen ca 0,71 m/sekund Uppfinningen är på intet sätt begränsad till de beskriv- na utföringsformerna.

-J

Claims (4)

78101111-7 Patentkrav

1. Ånggenerator för en kraftstation med tryckvatten, knä n n e - t e c k n a d av att generatorn i kombination innefattar ett ytt- re hölje bildat av två cylindriska kärl (2, 3) med olika diamet- rar men gemensam vertikalaxel och vid ytterändarna tillslutna med gavlar (S, 6), varvid kärlet med mindre diameter en viss sträcka är inskjutet i kärlet med större diameter för bildning av en ring- formig samlingskammare (4), vars tak är en ringformig tubplatta (7) och vars botten är en motsvarande ringformig platta (8), var- vid samlingskammaren (4) medger tillförsel av tryckprimärvatten, att en central tubplatta (11) är anordnad i nederdelen av det ned- re kärlet för att med gaveln (6) avgränsa en utloppskammare (12) för primärvattnet, att en knippa tuber (15) sträcker sig vertikalt från den centrala tubplattan (11) uppåt in i det större kärlet, där varje enskild tub är krökt i riktning utåt nedåt för att mynna i den ringformiga tubplattan (7), där tuberna är jämnt fördelade, att tilloppsledningar (19, 21) för det sekundärvatten som skall för- ångas mynnar i det nedre kärlet ovanför den centrala tubplattan (11), samt att utloppsledningar (26, 27) för den alstrade ångan mynnar i det övre, större kärlet eller dess gavel.

2. Ånggenerator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ge- neratorn innefattar minst en ledning (21) för uttag av sekundär- vatten vid förångningstemperatur avsett för överhettning eller åter- överhettning av ånga mellan högtrycksdelen och lâgtrycksdelen i en till ånggeneratorn ansluten kraftturbin, varefter det uttagna vat- tenflödet blir återfört till generatorn vid en temperatur, som kan överstiga det sekundära matarvattnets temperatur.

3. >Anggenerator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att inloppsledningarna (19, 21) för tillflöde av sekundärvatten till det nedre kärlet samverkar med fördelarelement (20, 22), vilka är anordnade i det nedre kärlet och avsedda att fördela flödet i kärlet.

4. Ånggenerator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att tuberna i knippan i planet vinkelrätt mot kärlens gemensamma axel är styrda medelst hållargaller (18), genom vilka tuberna är dragna och vilka innefattar öppningar'för cirkulation av vattnet utaiför tuberna.