DE2425539B2 - Kombinierter feuchtigkeitsabscheider und ueberhitzer - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen kombinierlen Feuchtigkeitsabscheider und Überhitzer für Dampf gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solcher kombinierter Feuchtigkeitsabscheider ist bekannt aus der DT-OS 21 30 244.

Bei dem aus der DT-OS 2130 244 bekannten kombinierten Feuchtigkeitsabscheider und Überhitzer Strömt der zu überhitzende Dampf über ein Rohrbündel, das sich parallel zur Behälterlängsachse über den Hauptteil des Querschnitts des zylindrischen Behälters erstreckt. Ein Nachteil dieser bekannten Konstruktion besteht einmal darin, daß die Behälterwandung von dem überhitzten Dampf stark erwärmt wird, wodurch Wärmespannungen entstehen. Außerdem wird bei dem bekannten Abscheider-Überhitzer keine konstante Strömungsgeschwindigkeit des das Überhitzerrohrbündel durchtretenden Dampfes erreicht.

Aus der DT-AS 15 76 853 ist ein kombinierter Feuchtigkeitsabscheider und Überhitzer bekannt, bei dem in einem rohrförmigen Körper mit horizontaler Längsachse der Überhitzerteil über dem Feuchtigkeitsabscheiderteil aufgebaut ist. Der Überhitzerteil besteht aus im wesentlichen horizontal verlaufenden Rohren, von denen jedes in U-Form das rohrförmige Gehäuse durchläuft. Auch bei diesem bekannten Abscheider-Überhitzer sind keine Maßnahmen getroffen, um den überhitzten Dampf von der Behälterwandung fernzuhalten und um die Strömungsgeschwindigkeit des zu überhitzenden Dampfs möglichst gleichmäßig zu

machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kombinierten Feuchtigkeitsabscheider und Überhitzer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart weiterzuentwickeln, daß die Aufheizung der Behälterwandung durch den überhitzten Dampf möglichst klein gehalten wird und durch entsprechende Ausbildung des Strömungswegs des zu überhitzenden Dampfs möglichst gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeiten im Überhitzerrohrbündel zu gewährleisten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein kombinierter Feuchtigkeitsabscheider und Überhitzer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 genannt.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Abscheider-Überhitzers erhält man im Überhitzerteil einen zum Aus'ritt hin zunehmenden Strömungsquerschnitt, der so bemessen ist, daß sich über das Bündel eine nahe/u konstante Strömungsgeschwindigkeit einstellt. Von dem abströmenden überhitzten Dampf wird unmittelbar nur die obere halbkugelförmige Abschlußstirnwand des Behälters berührt, so daß die Wand des Behälters an den übrigen Stellen eine realtiv niedrige Temperatur annimmt, wodurch unerwünschte Wärmedehnungen vermieden werden.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 zwei Seitenansichten und eine Draufsicht auf eine Anordnung gemäß der Erfindung, die

Fig. 2 und 3 Schnitte durch die Anordnung gemäß

Fig. 1.

Fig.4 einen Querschnitt längs der Linie A-A in F i g. 2,

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie B-B in F i g. 2.

In Fig. 1 und detaillierter in den Fig. 2-5 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der der untere Teil als Feuchtigkeitsabs;heider 11 und der obere Teil als Überhitzer 12 ausgebildet ist. Der Feuchtigkeitsabscheider 11 besieht aus einer Anzahl parallel geschalteter Abschnitte 14, im Beispiel zehn Abschnitte, die übereinander angeordnet sind. Jeder der Abschnitte enthält Feuchtigkeitsabscheider 15, beispielsweise vom Drahtnetz-Typ, die durch Gitterwerke versteift und von strömungsleitenden Blechen 16 umgeben sind. Die Abschnitte 14 sind durch die schräggestellten strömungsleitenden Bleche 16 voneinander abgegrenzt, die das aus dem Dampf abgeschiedene Wasser ableiten. Diese Bleche bilden außerdem eine Scheidewand zwischen feuchtem und entfeuchtetem Dampf.

Das abgeschiedene Wasser wird in ein vertikales Entwässerungsrohr 17 geleitet, das für alle Abschnitte 14 gemeinsam ist und das in einen Wasserverschluß 18 mündet. Die kreisförmigen Feuchtigkeitsabscheiderabschnitte 14 sind von einem inneren Mantel 19 umgeben. Der Ringspalt zwischen dem inneren Mantel und dem äußeren drucktragenden Mantel des Behälterunterteils 21 bildet den Ein- bzw. Ausströmkanal 20 und 20' zu den Feuchtigkeitsabscheidern. Diese Kanäle sind durch

vertikale Bleche 22 zwischen dem inneren und dem lußeren Mantel voneinander getrennt Dadurch, daß man den Querschnitt der Kanäle schrittweise variiert, trhält man eine nahezu konstante Geschwindigkeit towohl an der Ein- als auch an der Ausströmseite. Eine gleichmäßige Verteilung zwischen den verschiedenen Abschnitten erhält man mit richtig angepaßten Drosselungen in Form perforierter BIe 'he im Einlauf 23 und Auslauf 24 zu diesen Abschnitten 14.

Vom Feuchtigkeitsabscheiderteil 11 wird Dampf zum CJberhitzerteil 12 hochgeleitet (bei 25) and glt.chmäßi.g »uf zwei im Winkel zueinander angestellte Rohrbündel 26, 27 verteilt. Der ganze Raum zwischen den Rohrbündeln und der äußeren drucktragenden Hülle dient als Einströmkanal 28. Die Rohrbündel sind von Seitenblechen 29 umgeben, die an den inneren Ausströmungskanal 30 angeschlossen sind. Durch die Winkelstellung der Rohrbündel 26, 27 erhält man einen turn Auslauf hin zunehmenden Strömungsquerschnitt. Dieser ist so bemessen, daß man eine ungefähr konstante Strömungsgeschwindigkeit erreicht. Durch diese Anordnung wird nur die obere halbsphärische Stirnwand 31 von dem überhitzten Dampf berührt. Im übrigen hat der Behältermantel eine relativ niedrige Temperatur, was die Wärmespannungen im Mantel reduziert.

Der Erhitzungsdampf wird auf zwei parallelgeschaltete Rohrbündel 26, 27 verteilt, die je aus mehreren Teilrohrbündeln 32, 33 und 34 bestehen, die in Reihe geschaltet sind, indem sie untereinander mitteis Rohrleitungen, u. a. den Überströmleitungen 35 und 36, verbunden sind. Der erste Slrömungsweg gtht durch das Teilbündel 32, während das andere Teilbündel in zwei Strömungswege 33, 34 aufgeteilt ist, siehe die Seitenwände 37. Durch diese Aufteilung und eine geringere Entlüftung, beispielsweise ca. 1%, wird eine eindeutige Strömung in allen Rohren aufrechterhalten. Die Entlüftung soll über eine feste Drossel 38 erfolgen. Auf diese Weise wird die Gefahr der Gasansammlung in den Rohren und damit eine Korrosionsgefahr beseitigt.

Die Entwässerung der drei Strömungswege führt mit separaten Leitungen 39, 40, 41 zu einem außerhalb liegenden Niveaugefäß42, Fig. 1.

Wie bereits erwähnt, besteht der Feuchtigkeitsabscheider aus beispielsweise zehn identischen Abschnitten 14, die von einem zylindrischen inneren Mantel 19 umgeben sind. Die Feuchtigkeitsabscheiderabschnitte 14 sind in eine geeignete Anzahl Teile aufgeteilt, welche von einem nicht dargestellten, mit dem Mantel verbundenen Gitterwerk getragen werden. Das Material der Matten der Feuchtigkeitsabscheider in den Abschnitten 14 ist rostfrei; im übrigen wird zweckmäßigerweise als Material Kohlenstoffstah! verwendet.

Die Rohrbündel 26, 27 im Überhitzerteil 12 können aus geraden, gewalzten Rohren bestehen, die an beiden Enden an die Rohrböden geschweißt sind. Die Rohre sind durch Tragbleche 43 versteift, deren Abstand so bemessen ist, daß Vibrationen und unzulässige Durchbiegungen verhindert werden.

Die Rohre sind auf zwei identische Rohrbündel 26,27 verteilt, die in separaten Rahmen 44 befestigt sind, so daß jeder Abschnitt austauschbar ist. Die Rohrbündel ruhen auf Konsolen 45 im Mantel und können nach unten frei expandieren. Die Entwässerungsleitungen 39, 40, 41 sind flexibel angeordnet, um die Wärmedehnung der Rohrbündel 26, 27 aufnehmen zu können. Das Material der Rohrbündel ist beispielsweise Kohlenstoffstahl.

Die schrittweise Verkleinerung des Eintritts 20' mittels der vertikalen Bleche 22 bzw. die schrittweise Vergrößerung des Austritts 20 im Feuchtigkeitsabscheiderteil ergibt auch dort eine relativ konstante Durchströmungsgeschwindigkeit. Beim Einströmen nimmt die Dampfmenge im Einlauf infolge der Ableitung zu den verschiedenen Abschnitten 14 alfmählich ab, und im Austritt 20 ist es umgekehrt, und durch eine Querschnittsänderung, siehe die Lage der vertikalen Bleche 22, wird dieser Mengenänderung Rechnung getragen.

Durch den Winkel in der Anordnung zwischen den RohrHündeln 26 und 27 im Überhitzerteil erhält man eine erwünschte fortlaufende Querschnittszunahme im Auslauf.

Die Rohrbündel 26, 27 sind nach dem Abnehmen des Mantels und zugehöriger Teile individuell austauschbar. Dieser Austausch kann sehr schnell durchgeführt werden. In Fig. 5 wird die Reihenschaltung der Strömungswege, Teilbündcl 32 bis 34 detaillierter gezeigt.

Die zylindrischen Kammern an den Enden der Überhitzerrohre, F i g. 2 und 3, sind dünnwandig. Der Druck innerhalb derselben ist wesentlich höher als außerhalb, z. B. 60-70 Bar innen und !0-12 Bar außen. Dadurch, daß die Kammern einen kleinen Durchmesser haben, kann ihre Wanddicke und damit ihr Gewicht niedrig gehalten werden. Aufgrund der geringen Wanddicke ist eine schnelle Erwärmung auf Betriebstemperatur zulässig.

Der Druckbehälter ist für inneren Überdruck und Vakuum konstruiert. Die Vakuumstabilität erhält man durch zweckmäßig angepaßte Ringverstärkungen 13. Das Material des Druckbehälters ist normalerweise Kohlenstoffstahl. Als Beispiel für die Maße der Konstruktion kann eine Gesamthohe von 23,9 m und ein maximaler Durchmesser von 5 m einschließlich der Verstärkungsringe 13 genannt werden, und die Konstruktion ist beispielsweise bei einer 1.300 MW-Turbine verwendbar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kombinierter Feuchtigkeitsabscheider und Überhitzer für Dampf mit einem stehenden Behäl- |er, in dessen unterem Teil der Feuchtigkeitsabscheider und in dessen oberem Teil der Oberhitzer, mit lieh vorwiegend vertikal erstreckendem und im groben in Behälterlängsrichtung durchströmtem Rohrbündel, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzer im wesentlichen »us mindestens zwei unter einem kleinen Winkel lueinander verlaufenden Rohrbündeln (26, 27) für Erhitzungsdampf besteht, zwischen denen ein Ausströmquerschnitt für den erhitzten Dampf gebildet wird, der sukzessiv zunimmt.

2. Abscheider und Überhitzer nach Anspruch 1 mit «inem als Druckbehälter ausgebildeten Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Raum !wischen Druckbehälter-Mantel und den äußersten Rohren des Überhitzers als Einströmkanaf (28) für den überhitzten Dampf dient.

3. Abscheider und Überhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohrbündel (26, 27) aus mehreren Teilbündeln (32, 33, 34) besteht, die untereinander in Reihe geschaltet sind.

4. Abscheider und Überhitzer nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen übereinander angeordneten Abschnitte (14) des Feuchtigkeitsabscheiders von einem inneren Mantel (19) umgeben sind und dieser innere Mantel zusammen mit dem Behälterunteneil (21) die Ein- und Ausströmkanäle (20'. 20) zu und von den Feuchtigkeitsabscheiderabschnitter bildet, wobei die Kanalquerschniue auf der Eintrittsseite bzw. Austrittsseite (20', 20) in Strömungsrichtung sich derart ändern, daß sich eine im wesentlichen konstante Strömungsgeschwindigkeit an allen Stellen einstellt.