DE1196667B - Stehender Abhitze-Sattdampferzeuger mit Field-rohren - Google Patents

Stehender Abhitze-Sattdampferzeuger mit Field-rohren

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DE1196667B
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DEM41874A
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English (en)
Inventor
Harold John Coles
John Mackintosh Sutherland
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MITCHELL ENGINEERING Ltd
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MITCHELL ENGINEERING Ltd
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
F22c
Deutschem.; 13 g-3/01
Nummer:
Aktenzeichen:
Annseldetag:
Auslegetag:
1196 667
M 418741 a/13 £
19. Juni 1959
15. Mi 1965
Die Erfindung betrifft einen stehenden Abhitze-Sattdampferzeuger, dessen Heizfläche durch lotrecht nach unten in einen druckfest ummantelten Heizraum ragende, in zwei gestuft angeordneten Rohrböden befestigte Fieldrohre gebildet wird, mit einem Speiserohr und Einrichtungen zum Trocknen und Abführen des Dampfes im Kopfraum des Druckbehälters.
Abhitze-Sattdampferzeuger dieser Art sind bereits bekannt. Sie weisen jedoch den Nachteil auf, daß die für die Sicherheit des Betriebes derartiger Sattdampferzeuger erforderliche Wasserrückzirkulation nicht immer gewährleistet ist, die das vom Speisewasserraum über Zirkulationsröhren den Siederohren der Fieldrohre zugeführte und vom Dampf mitgerissene Wasser aus dem Druckbehälter wieder in den Speisewasserraum zurückführt.
Außerdem sind auch stehende Abhitze-Dampferzeuger mit stehenden Fieldrohren und Heizgasbeheizung zur Ausnutzung der Abwärme eines aus einem Kernreaktor herausgeleiteten Kühlkreislaufes bekannt.
Ferner ist es bei Dampferzeugern zur Trennung des Dampfes von mitgeführtem Wasser bekanntgeworden, in den Weg des Dampfes ebene bzw. trichterartig einwärtsgeneigte Bleche anzuordnen, an denen sich das mitgeführte Wasser niederschlägt.
Die Erfindung bezweckt, einen Abhitze-Sattdampferzeuger zu schaffen, der den Nachteil der bekannten Sattdampferzeuger nicht aufweist und der darüber hinaus durch eine vollständige Rückführung des vom Dampf mitgeführten Wassers in den Speisewasserraum eine wirksame Verdampfung des gesamten Speisewassers bewirkt.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einem stehenden Abhitze-Sattdampferzeuger, dessen Heizfläche durch lotrecht nach unten in einen druckfest ummantelten Heizraum ragende, in zwei gestuft angeordneten Rohrböden befestigte Fieldrohre gebildet wird, mit einem Speiserohr und Einrichtungen zum Trocknen und Abführen des Dampfes im Kopfraum des Druckbehälters dadurch erreicht, daß der obere Rohrboden auf den unteren Rohrboden abgestützt ist und an seinem Rand dicht mit einem zylindrischen Führungsmantel verbunden ist, der zwischen sich und dem Mantel des Kopfraumes einen ringförmigen Steigkanal bildet, welcher mit dem Raum zwischen den beiden Rohrböden in Verbindung steht, daß im Mantel des Kopfraumes ein Kragen befestigt ist, der teils radial, teils mantelparallel verlaufend das obere Ende des Führungsmantels umgreift und so das Ende des Steigkanals bildet und daß das Speiserohr von Stehender Abhitze-SattdampferzeHger mit Fieldrohren
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Mitchell Engineering Limited, London
Vertreter:
Dr. A. Mentzel, Patentanwalt,
Refrath bei Köln, Frankenforst 137
Als Erfinder -benannt:
Harold John Coles,
John Mackintosh Sutherland, London
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 19. Juni 195S (19 683),
vom 15. Juni 1959
oben kommend in die Öffnung des Kragens taucht und in den vom Führungsmantel umschlossenen Raum mündet.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung, insbesondere durch den Steigkanal und den mit diesem in Verbindung stehenden Raum zwischen den Rohrböden, wird das zu verdampfende Wasser bereits in dem vom Führungsmantel umschlossenen Raum und in den ebenfalls vom überhitzten Dampf umspülten Innenrohren der Fieldrohre zum Teil verdampft, wobei die Hitze des Führungsmantels, des oberen Rohrbodens und der Innenrohre den Temperaturunterschied zwischen diesen Teilen und den heißeren Außenrohren der Fieldrohre verringert, so daß die Intensität des Kochens und damit die vom Dampf mitgeführte Wassermenge gering ist. Das dennoch mitgeführte, nicht verdampfte Wasser wird durch die erfindungsgemäß im Führungsmantel angeordneten Öffnungen und Kappen in den vom Führungsmantel umschlossenen Raum zurück und damit einem neuen Umlauf durch die Fieldrohre zugeführt. Der erfindungsgemäße Abhitze-Sattdampferzeuger ermöglicht dadurch eine wirkungsvolle Überführung des Wassers in Dampf. Dieser Vorteil und der hohe Grad der Wärmeübertragung zeichnen den erfindungsgemäßen Abhitze-Sattdampferzeuger gegenüber den bekannten Einrichtungen aus.
Weitere Merkmale des Erfindungsgegenstandes werden an Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel eines Abhitze-Sattdampferzeugers darstellt, näher erläutert.
509 600/85·
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den Abhitze-Sattdampferzeuger,
Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1 in größerem Maßstabe, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 1.
Der dargestellte Abhitze-Sattdampferzeuger dient zur Erzeugung von Dampf aus Wasser, und zwar durch Wärmetausch mit Dampf, der im Primärkühlkreislauf eines nuklearen Reaktors entstanden ist.
Der Verdampfer des Abhitze-Sattdampferzeugers befindet sich in einem unteren druckfesten Gehäuse 10 aus weichem Stahl mit einer rostfreien Stahlauskleidung und der Ausdampfteil in einem oberen Gehäuse 12, das ebenfalls aus weichem Stahl besteht. Jedes der beiden Gehäuse besteht aus einem Boden 10 a bzw. 12 a, einem zylindrischen Mantel 10 b bzw. 12 b und einem Flanschteil 10 c bzw. 12 c, mit dem die beiden Teile durch Bolzen miteinander verbunden werden. Die Schweißnähte der Gehäuse 10 bzw. 12 sind mit 13 bezeichnet.
Die beiden Gehäuse 10 bzw. 12 werden mit ihren Flanschen 10 c bzw. 12 c unter Zwischenschaltung eines Rohrbodens 14 miteinander verbunden, und diese Verbindung wird durch eine Reihe Bolzen 15 mit aufgeschraubten Muttern 16 bewirkt.
Der Rohrboden 14 ist mit einer großen Anzahl zur Aufnahme von Rohren dienenden Bohrungen versehen, in die sich die Enden von Rohren 17 (Fieldrohren) aus rostfreiem Stahl erstrecken. Diese Rohre sind durch Hartlöten oder Schweißen in den Bohrungen befestigt, wobei ihre oberen Enden mit der oberen Fläche des Rohrbodens 14 fluchten (Fig. IB und F i g. 2) und erstrecken sich nach unten bis nahe an den Boden des unteren Endes des Mantels 10 b des Gehäuses 10. Die oberen Enden derr Rohre 17 sind offen, während ihre unteren Enden verschlossen sind, so daß der Innenraum der Rohre nur mit dem Innenraum des Gehäuses 12 in Verbindung steht.
Die Rohre 17 sind von einem Zylindermantel 18 umgeben, der im Abstande von dem Gehäuse 10 durch einen etwa in der Mitte der Länge des Zylinders an diesem und am Gehäuse 10 befestigten, im Querschnitt U-förmigen Abstandsring 19 an Ort und Stelle gehalten wird. Die Enden des Zylindermantels 18 liegen in einem Abstand von dem Rohrboden 14 und dem Boden 10 a des Gehäuses 10.
Ein Heizdampf einlaßrohr 20 ist an dem Gehäuse 10 unmittelbar oberhalb des Abstandsringes 19 angebracht und mündet in den Raum 21 zwischen dem Gehäuse 10 und dem Zylindermantel 18. Dieser Raum enthält über dem Abstandsring 19 eine Reihe Katalysatoren 22, die beispielsweise aus einem mit Platin überzogenen körnigen Gut bestehen. Dissoziierter Wasserstoff und Sauerstoff in dem eintretenden Dampf werden beim Durchgang durch diese Katalysatoren 22 wieder vereinigt. In dem Boden 10 a ist ein Auslaßrohr 23 für das Kondensat vorhanden.
Der Kopfraum in dem oberen Gehäuse 12 enthält einen Führungsmantel 24 (F i g. 1), der sich von dem Rohrboden 14 aus nach oben über einen Teil der Länge des Kopfraumes erstreckt. Dieser Führungsmantel 24 trägt einen Rohrboden 25, der in einem geringen Abstand über dem unteren Ende dieses Mantels liegt. Der Rohrboden 25 ist mit einer Reihe Bohrungen versehen, die mit den Rohren 17 axial fluchten, und in jeder Bohrung sitzt ein an seinen Enden offenes Rohr 26, dessen oberes Ende mit der Oberseite des Rohrbodens 25 fluchtet und das sich nach unten in das jeweils darunterliegende Rohr 17 erstreckt (Fig. 2). Der Führungsmantel24 und der Rohrboden 25 bilden zusammen einen Einsatzbehälter 28, der über ein Speiserohr 30 mit Wasser beschickt wird. Das Speiserohr 30 wird von dem Boden des Gehäuses 12 getragen. Der Raum 29 α unterhalb des Rohrbodens 25 steht über Durchbrüche
30 a in dem Führungsmantel 24 mit dem Steigkanal
31 zwischen dem Führungsmantel 24 und dem Gehäuse 12 in Verbindung.
In dem Gehäuse 12 ist im Raum oberhalb des oberen Endes des Führungsmantels 24 ein ringförmiger Kragen 32 befestigt, dessen innere Kante abwärtsgebogen ist und in das obere Ende des Führungsmantels 24, und zwar in einem Abstande von diesem, hineinragt.
In dem Führungsmantel 24 sind ringförmig über dessen Wandung verteilt in mehreren Etagen öffnungen 33 vorgesehen, und zwar oberhalb des Endes 29, des Speiserohres 30, und jede dieser Öffnungen ist im Innern des Führungsmantels 24 mit einer nach unten offenen Kappe 34 versehen.
In den Boden 12 a des oberen Gehäuses 12 ist ein Auslaßrohr 35 eingesetzt. Dieses Rohr ragt nach unten in den einen größeren Durchmesser aufweisenden Teil eines Trichters 37 hinein, und in dem Ringraum zwischen dem Rohr 35 und dem Trichter 37 liegt eine Anzahl Wirbelblech 36. Das untere Ende des Trichters 37 ist sehr eng und erstreckt sich rohrförmig nach unten bis in die Nähe des Endes 29 des Speiserohres 30.
Im Betrieb wird der Primärdampf, der nasser, trockener oder überhitzter Dampf sein kann, dem Rohr 20 zugeleitet, von wo er nach oben durch den Raum 21 und die Katalysatoren 22 strömt. Hier werden dissoziierter Wasserstoff und Sauerstoff wieder vereinigt. Dann strömt der Dampf nach unten innerhalb des Zylindermantels 18 um die Außenflächen der Fieldrohre 17, wo er das durch diese Rohre strömende Wasser erhitzt. Der Dampf kondensiert hierbei, und das Kondensat verläßt das Gehäuse 10 durch das Auslaufrohr 23.
Das Speisewasser wird durch das Rohr 30 in den Behälter 28 so eingeführt, daß der Wasserspiegel unterhalb der Öffnungen 33, aber oberhalb des Rohrendes 29 und des unteren Endes des Teiles 37 α des Trichters 37 bleibt. Das Wasser des Behälters 28 fließt durch die Rohre 26 nach unten und dann wieder nach oben durch die Ringspalte zwischen den Rohren 26 und 17, wobei es erhitzt und verdampft wird. Der in den Fieldrohren 26, 17 erzeugte Dampf strömt in den Raum 29 α, durch die Öffnungen 30 α in den Steigkanal 31 und von dort rund um den ringförmigen Kragen 32 und durch die Öffnungen 33 in den oberen Teil des Gehäuses 12. Der Kragen 32 und die abgeschirmten Öffnungen 33 bewirken eine Trennung des im Dampf noch vorhandenen Wassers, und das abgetrennte Wasser fließt in den Behälter 28 zurück. Der Dampf strömt dann nach dem Auslaßrohr 35, und zwar zwischen den Wirbelblechen 36 hindurch; etwa im Dampf noch verbliebenes Wasser wird dabei abgesondert und fließt nach unten durch den Trichter 37 in den Behälter 28.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Stehender Abhitze-Sattdampferzeuger, dessen Heizfläche durch lotrecht nach unten in einen
druckfest ummantelten Heizraum ragende, in zwei gestuft angeordneten Rohrboden befestigte Fieldrohre gebildet wird, mit einem Speiserohr und Einrichtungen zum Trocknen und Abführen des Dampfes im Kopfraum des Druckbehälters, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rohrboden (25) auf den unteren Rohrboden (14) abgestützt ist und an seinem Rand dicht mit einem zylindrischen Führungsmantel (24) verbunden ist, der zwischen sich und dem Mantel (12 b) des Kopfraumes einen ringförmigen Steigkanal (31) bildet, welcher mit dem Raum zwischen den beiden Rohrboden in Verbindung steht, daß im Mantel (12 Z?) des Kopf raumes ein Kragen (32) befestigt ist, der teils radial, teils mantelparallel verlaufend das obere Ende des Führungsmantels (24) umgreift und so das Ende des Steigkanals (31) bildet und daß das Speiserohr (30) von oben kommend in die Öffnung des Kragens (32) taucht und in den vom Führungs- ao mantel (24) umschlossenen Raum mündet.
2. Abhitze-Sattdampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsmantel (24) über seinen Umfang verteilt und in Reihen angeordnete Öffnungen (33) aufweist, die oberhalb des Niveaus des Ausflusses (29) des Speiserohres (30) liegen, und daß von dem Führungsmantel (24) nach unten offene Kappen (34), für jede öffnung (33) jeweils eine, schräg abwärts nach innen vorstehen.
3. Abhitze-Sattdampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Trocknen und Abführen des Dampfes aus dem Kopfraum des Druckbehälters ein von dessen oberen Boden (12 a) in diesen hineinragendes Rohr (35), einen mit seinem oberen, weiteren Teil (37) das Rohr (35) mit Abstand umgebenden Trichter, dessen konischer Teil durch ein in den vom Führungsmantel (24) umschlossenen Raum hineinragendes Rohr (37 a) verlängert ist, und einen in den Zwischenraum zwischen dem Rohr (35) und dem Trichterteil (37) angeordneten Ring von Wirbelblechen (36) umfassen.
4. Abhitze-Sattdampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gekennzeichnet durch einen die Rohre (17) umgebenden, mit Abstand zum Mantel (10 b) angeordneten Zylindermantel (18) und einen am Gehäuse (10) befestigten Abstandsring (19) sowie in den Ringspalt (21) zwischen dem Gehäuse (10) und dem Zylindermantel (18) oberhalb des Abstandsringes (19) angeordnete Katalysatorkissen (22).
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 62 911, 141250;
französische Patentschrift Nr. 797 552;
Zeitschrift »Power«, Februar 1958, S. 83, Bild 6.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 600/85 7.65 © Bundesdruckerei Berlin
DEM41874A 1958-06-19 1959-06-19 Stehender Abhitze-Sattdampferzeuger mit Field-rohren Pending DE1196667B (de)

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