DE1501643B2 - Ahitze dampferzeuger - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Abhitze-Dampf- wärmeaufnehmenden Arbeitsmittels niedriger liegt erzeuger, mit aus Glatt- und Rippenrohren bestehen- und die Wärmeübergangswerte wasserseitig günstiger den Heizflächen, die zu drei im Heizgasstrom aufein- liegen. Die Überhitzer-Heizflächen, Verdampferanderfolgende Heizflächen-Hauptgruppen, aus Über- Heizflächen und Vorwärmer-Heizflächen können hitzer- und Verdampferheizflächen, aus Verdampfer- 5 wiederum aus einzelnen Heizflächen bestehen, die und Vorwärmerheizflächen und aus Vorwärmerheiz- ihrerseits aus verschiedenartigen Rohren — glatten flächen zusammengefaßt sind. oder mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren —

Derartige Wärmeübertragungseinrichtungen sind aufgebaut sind. Diese besondere Unterteilung der bekannt. Sie finden insbesondere in Atomkraftwerken einzelnen Überhitzer-Heizflächen, Verdampfer-Heiz-Anwendung, wo mindestens zwei teilweise im Gegen- io flächen und Vorwärmer-Heizflächen erfolgt nicht nur strom geführte Medien vorliegen und wobei das unter Berücksichtigung von thermischen Gegeben-Wärme abgebende erste Medium eine zumindest an- heiten, sondern auch unter Berücksichtigung genähert konstante Eintrittstemperatur aufweist und korrosionstechnischer Momente. Dabei können diese je nach der durch dasselbe zuzuführenden Wärme- aus verschiedenen Rohrarten aufgebauten Heizflächen menge, dessen Durchlaufgeschwindigkeit so geändert 15 abwechselnd einander zugeordnet sein, um eine wird, daß dessen Austrittstemperatur zumindest an- optimale Betriebssicherheit zu erreichen,
genähert konstant bleibt. Das die Wärme aufneh- Bei den Überhitzer-Heizflächen werden die nicht mende zweite Medium ist ein Arbeitsmittel, welches mit Wärmeleitelementen versehenen den mit Wärmebei dem in der Wärmeübertragungseinrichtung herr- leitelementen versehenen Rohren vorgeschaltet, damit sehenden Druck und dem in dieser herrschenden 20 in jedem Fall sichergestellt ist, daß der Eingangs-Temperaturen verdampft und überhitzt wird. bereich der Überhitzer-Heizfläche thermisch nicht

Beim Einsatz von Abhitze-Dampferzeugern, ins- überbelastet wird. Die gleiche Schaltung — zuerst

besondere in der chemischen Industrie, steht jedoch glatte Rohre, dann mit Wärmeleitelementen versehene

an erster Stelle die Forderung nach möglichst korn- Rohre — kann auch bei den Verdampfer-Heizflächen

pakter Bauweise bei gleichzeitig geringem Strömungs- 25 bzw. Vorwärmer-Heizflächen erfolgen. Je nach den

widerstand der wärmeübertragenden Teile. Dieser gegebenen Verhältnissen können aber auch die der

Forderung konnte bisher mit den bekannten Heiz- ersten Überhitzer-Heizfläche nachgeschalteten Ver-

flächenkonstruktionen nicht nachgekommen werden, dampfer-Heizflächen und Überhitzer-Heizflächen nur

weil bei kompakter Bauweise thermische Überbe- aus mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren auf-

lastung und Korrosionen zu befürchten sind. 30 gebaut sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Auf- Um der Forderung einer möglichst kompakten

gäbe zugrunde, bei Abhitze-Dampferzeugern die An- Bauart nachzukommen, werden erfindungsgemäß die

Ordnung der einzelnen Heizflächen so vorzunehmen, in den einzelnen Überhitzer-Heizflächen, Verdam-

daß bei kompakter Bauweise eine thermische Über- pfer-Heizflächen und Vorwärmer-Heizflächen einge-

belastung der einzelnen Heizflächen sowie Korrosio- 35 setzten, mit Wärmeleitelementen versehenen Rohre

nen nicht mehr auftreten. derart einander zugeordnet, daß die einzelnen Wärme-

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfin- leitelemente benachbarter Rohre jeweils in den freien dung ein Abhitze-Dampferzeuger vorgeschlagen, der Raum zwischen den einzelnen Wärmeleitelementen dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Hauptgruppe eingreifen. Hierdurch wird der freie Durchtrittsmit Verdampfer- und Überhitzerheizflächen eine ab- 40 querschnitt für das wärmeabgebende Medium verwechselnde Reihenfolge dieser Heizflächen bis zur ringert, so daß mit dieser Querschnittsverringerung unteren Grenztemperatur für die Überhitzerheiz- eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit und hierdurch flächen und in der Hauptgruppe mit Verdampfer- und ein besserer Wärmeübergang erreicht wird.
Vorwärmerheizflächen eine abwechselnde Reihen- Die vorliegende Erfindung ist an Hand der in der folge dieser Heizflächen bis zur unteren Grenztempe- 45 Zeichnung dargestellten Figuren beispielsweise erratur für die Verdampferheizflächen vorgesehen ist läutert.

und in den beiden Grenztemperatur-Bereichen die Fig. 1 stellt in schematischer Darstellung den

Heizflächenrohre mit Wärmeleitelementen versehen erfindungsgemäßen Aufbau eines Abhitze-Dampf-

sind. erzeugers dar,

Durch die in Richtung abnehmender Temperatur 50 Fig. 2 stellt in schematischer Darstellung eine

erfolgende Hintereinanderschaltung von Verdampfer- mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Heizflächen, Überhitzer-Heizflächen und Vorwärmer- Abhitze-Dampferzeugers dar,

Heizflächen wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß F i g. 3 stellt schematisch die Anordnung von mit

den thermischen und korrosionstechnischen Gegeben- Wärmeleitelementen versehenen Rohren dar, wobei

heiten in jeder Weise Rechnung getragen wird. 55 die Wärmeleitelemente benachbarter Rohre jeweils

Die Anordnung der Überhitzer-Heizflächen jeweils in den freien Raum zwischen den einzelnen Wärmezwischen zwei Verdampfer-Heizflächen verfolgt den leitelementen eingreifen.

Zweck, daß in jedem Lastbereich eine thermische Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht der erfindungs-Überbelastung des Überhitzers nicht auftritt. Diese gemäße Abhitze-Dampferzeuger aus drei Heizflächen-Verhinderung einer thermischen Überbelastung der 6c hauptgruppen: einer Überhitzer-Verdampfer-Haupt-Uberhitzer-Heizflächen für alle Lastfälle bringt eine gruppe 1, einer Verdampfer-Vorwärmer-Hauptwesentlich höhere Betriebssicherheit für diesen gruppe 2 und einer Vorwärmer-Hauptgruppu 3.
thermisch ohnehin hochbelasteten Wärmetauscher- In den Heizflächenhauptgruppen 1 und 2 können Teil. erfindungsgemäß abwechselnd Verdampfer-Heizflä-

Dic Anordnung der ersten Verdampfer-Heizflächen 65 chen und Überhitzer-Heizflächen (Hcizflächcnhaupt-

vor den Überhitzer-Heizflächen kann unter Berück- gruppe 1) bzw. Verdampfer-Heizflächen und

sichtigung der thermischen Gegebenheiten jederzeit Vorwärmer-Heizflächen (Heizflächenluuiptgruppe 2)

vertreten werden, weil die Mediumtemperatur des hintereinandergeschaltet werden. Die einzelnen Heiz-

flächen können ihrerseits wiederum mit verschiedenen Rohrarten — glatte und mit Wärmeleitelementen versehene Rohre — aufgebaut sein.

In der F i g. 2 ist ein spezielles Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abhitze-Dampferzeugers schematisch dargestellt. In der aus Überhitzer- und Verdampfer-Heizflächen bestehenden Hauptgruppe 1 ist zunächst eine Verdampfer-Heizfläche 4 vorgesehen, die aus glatten Rohren besteht. Dieser Heizfläche 4 folgt eine Heizfläche 5 mit glatten Überhitzerrohren. Dieser Heizfläche 5 folgt wiederum eine Verdampfer-Heizfläche 6 mit mit 'Wärmeleitelementen versehenen Verdampferrohren. Dieser schließt sich eine Überhitzer-Heizfläche 7 an, deren Rohre mit Wärmeleitelementen versehen sind, und an diese schließt sich wiederum eine Verdampfer-Heizfläche 8 an, deren Verdampferrohre mit Wärmeleitelementen versehen sind. An dieser Stelle des erfindungsgemäßen Abhitze-Dampferzeugers ist die untere Grenztemperatur für die Überhitzer-Heizflächen erreicht, so daß, anschließend in Richtung sinkender Temperatur gesehen, sich nunmehr abwechselnd Verdampfer-Heizflächen und Vorwärmer-Heizflächen anschließen können. An die Verdampfer-Heizfläche 8 schließt sich eine weitere Verdampfer-Heizfläche 9 an, an die sich die Vorwärmer-Heizfläche 10 aus mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren bestehend anschließt. Dieser folgt wiederum eine Verdampfer-Heizfläche 11 aus ebenfalls mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren. Den Abschluß der Verdampfer-Heizflächenhauptgruppe 2 bildet eine Vorwärmer-Heizfläche 12, die ihrerseits aus mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren besteht. Diese Heizfläche 12 stellt die untere Grenze für die Verdampfer-Heizflächen-Vorwärmer-Heizflächen dar. Die Vorwärmer-Heizfläche 3, die sich an die Heizflächengruppe 2 anschließt, kann erfindungsgemäß ebenfalls aus glatten und aus mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren aufgebaut sein. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, bestehen die Heizflächen 13 aus mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren, während die Heizfläche 14 aus glatten Rohren besteht.

Die F i g. 3 stellt schematisch die Anordnung von mit Wärmeleitelementen versehenen Rohren dar. Die Wärmeleitelemente 15 des Rohres 16 greifen dabei in den freien Raum 17 zwischen den Wärmeleitelementen 18 und 19 des Rohres 20 ein.

Hierdurch wird die kompakte Bauart des erfindungsgemäßen Abhitze-Dampferzeugers ermöglicht, die von der thermischen Seite gesehen jederzeit vertretbar ist, weil durch die Verringerung des freien Durchtrittsquerschnitts für die wärmeabgebenden Gase eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit verbunden ist, die ihrerseits eine erhöhte Wärmemenge zu übertragen gestattet. Von der Korrosionsseite her gesehen wird durch die abwechselnde Schaltung von glatten und mit Wärmeleitelementen versehenen Rohre oder aber nur durch die Verwendung von glatten Rohren auch der hier geforderten Betriebssicherheit Rechnung getragen. Insofern kann mit dem erfindungsgemäßen Abhitze-Dampferzeuger jederzeit der Forderung einer kompakten Bauweise bei gleichzeitig hoher Betriebssicherheit nachgekommen werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Abhitze-Dampferzeuger mit aus Glatt- und Rippenrohren bestehenden Heizflächen, die zu drei im Heizgasstrom aufeinanderfolgende Heizflächen-Hauptgruppen, aus Überhitzer- und Verdampferheizflächen, aus Verdampfer- und Vorwärmerheizflächen und aus Vorwärmerheizflächen zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptgruppe mit Verdampfer- und Uberhitzerheizflächen eine abwechselnde Reihenfolge dieser Heizflächen bis zur unteren Grenztemperatur für die Überhitzerheizflächen und in der Hauptgruppe mit Verdampfer- und Vorwärmerheizflächen eine abwechselnde Reihenfolge dieser Heizflächen bis zur unteren Grenztemperatur für die Verdampf erheizflächen vorgesehen ist und in den beiden Grenztemperatur-Bereichen die Heizflächenrohre mit Wärmeleitelementen versehen sind.

2. Abhitze-Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß quer zum Heizgasstrom nebeneinanderliegende Rippenrohre um die halbe Rippenteilung in Achsrichtung gegeneinander versetzt und einander so eng genähert sind, daß die Rippen des einen Rohres in die Rippen-Zwischenräume des anderen Rohres hineinragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen