DE1551006C - Dampferzeuger - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft Dampferzeu- Kessels 12 kann außerdem ein Zugang 22 mit einem ger, bei denen eine Flüssigkeit durch indirekten verschraubten Deckel 24 vorgesehen sein.
Wärmeaustausch mit einem Heizmedium verdampft Im unteren Teil des Kesselraums ist ein ringwird, förmiges Rohrbündel 26 angeordnet, das völlig in

Bei solchen Dampferzeugern werden die Flüssig- 5 den Flüssigkeitsraum 16 eintaucht. Das Rohrbündel

keiten längs entgegengesetzten Seiten einer Heiz- 26 besteht aus einer Vielzahl senkrechter Reihen

fläche geführt. Normalerweise besteht die Heizfläche horizontal verlängerter U-förmiger Rohre 28, die das

aus einer Batterie von Rohren, die das primäre Heizmedium führen und durch eine Sammelleitung

Medium führen und in das sekundäre Medium ge- 30 parallel geschaltet sind. Das Rohrbündel 26 wird

taucht sind. ; io von einem ringförmigen Ströniungsblech 32 umgeben,

Gegenwärtig sind z. B. bei Erdöl-Raffinerien oder das konzentrischen Abstand von der Wand des

chemischen Fabriken Hochtemperatur-Medien für Kessels 12 hält, so daß ein ringförmiger Fallweg 34

die Dampferzeugung verfügbar. Bei Kernkraftwerken entsteht. Das Strömungsblech 32 hält vom Boden

ist das primäre Medium das Reaktorkühlmittel. Bei des Kessels 12 Abstand, damit eine Flüssigkeits-

der gegenwärtigen Tendenz, Dampferzeuger größerer 15 verbindung mit dem Innenteil 36 des Kessels her-

Kapazität zu entwickeln, die Dampf unter höheren gestellt wird, der das Rohrbündel 26 enthält, und die

Drücken erzeugen, ist es notwendig geworden, die Umwälzung der Flüssigkeit ungehindert stattfinden

Größe der verwendeten Dampferzeuger zu steigern kann.

und Materialien größerer Festigkeit zu verwenden. Am Boden des Innenteils 36 des Flüssigkeitsraums

Dies bedeutet eine wesentliche Steigerung der Her- ao 16 ist eine ringförmige Speisewasser-Einlaßleitung 38

Stellungskosten. angeordnet, auf deren Oberfläche im Abstand von-

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dampf- einander Öffnungen 40 angeordnet sind, durch die

erzeuger anzugeben, der eine möglichst große freie die Flüssigkeit in den Kessel abgeführt wird. Wie

Oberfläche des zu verdampfenden Mediums auf- dargestellt, ist das eine Ende des Rohres 38 an dem

weist, so daß durch eine kleine Austrittsgeschwindig- 35 Speisewasserstutzen 42 befestigt, der den Kessel

keit des Dampfes möglichst wenig der noch nicht durchdringt.

verdampften Arbeitsflüssigkeit mitgerissen wird. Zur Die Flüssigkeits-Sammelleituhg 30, die die Rohre Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus 28 verbindet, besteht aus einem Hohlzylinder, der von dem Stand der Technik nach der britischen den Boden des Kessels 12 durchdringt und in ihm Patentschrift 965 147, bei der in einem zylindrischen 30 koaxial angeordnet ist. Das obere und untere Ende Kessel mit einem Dampfauslaß eine verdampfbare der Sammelleitung ist je von einer halbelipsoidalen Flüssigkeit auf einen bestimmten, einen Dampf- und Abschlußkappe 44 und 46 abgeschlossen. In der Ab-Flüssigkeitsraum trennenden Pegelstand gehalten und schlußkappe 46 ist der Zugang 48 ausgebildet und durch indirekten Wärmeaustausch mit einem durch mit einem verschraubten Deckel 50 versehen. Das ein Bündel von Wärmetauscherrohren, welches im 35 untere Ende der Sammelleitung 30 ist außerhalb des Flüssigkeitsraum eingetaucht ist, strömendes Heiz- Kessels 12 mit radial nach außen führenden Flüssigmedium verdampft wird, wobei der Dampfraum im keits-Einlaß- und -Auslaßstutzen 52 und 54 verwesentlichen frei von Strömungshindernissen ist. bunden, die die Heizflüssigkeit zu- und abführen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird Die Sammelleitung 30 ist weiterhin mit einer Scheide-

dadurch gelöst, daß der Kessel in an sich bekannter 40 wand 56 versehen, die ihr Inneres in strömungs-

Art kugelförmig ist und der Flüssigkeitsspiegel dicht mäßig getrennte Einlaß- und Auslaßkammern 58 und

am Äquator des Kessels gehalten wird. .60 für das Heizmedium trennt. In der Scheidewand

Bei der zur Verfügung stehenden großen Ver- 56 ist eine vergrößerte zentrale Öffnung vorgesehen, dampfungsfläche und der kleinen Strömungs- die zusammen mit einer konzentrisch angeordneten geschwindigkeit des aufsteigenden Dampfes ergibt 45 Flüssigkeitsleitung 64 und einer Muffe 66 die Einlaßsich bei der Erfindung der Vorteil, daß ungefähr kammer 58 für das Heizmedium mit dem Einlaß-95°/o der mitgerissenen Flüssigkeit durch Schwer- stutzen 52 verbindet. Der Strömungskreis für das kraft abgeschieden werden und die Notwendigkeit Heizmedium besteht aus dem ringförmigen Rohrfür die teuren Dampfabscheider — üblicherweise bündel 26, welches die U-förmigen Rohre 28 enthält, Zentrifugalabscheider — entfällt. - . ^: , ■'.·'·■· 50 die an die Sammelleitung 30 angeschlossen sind. Die

Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß der U-Bogen aller Rohre 28 sind in senkrechten Ebenen Kessel dünnwandig ausgeführt werden kann, da die angeordnet und mit beiden Enden an die Sammel-Kugelform bei gegebener Wandstärke die größte leitung 30 auf entgegengesetzten Seiten der Scheide-Druckfestigkeit aufweist. wand 56 angeschlossen, so daß eine Strömung des

Zum besseren Verständnis wird die, Erfindung jetzt 55 .Heizmediums durch die Rohre von der Einlaß-

an Hand der Zeichnung beschrieben. In den Zeich- kammer 58 zur Auslaßkammer 60 führt. Wie am

nungen stellt dar - besten aus F i g. 2 ersichtlich, sind die Rohre 28 so

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den geformt, daß sie die "maximale, im Kessel 12 unterDampferzeuger, zubringende Heizfläche bilden.- Dies geschieht da-. Fig. 2 einen waagerechten Schnitt durch Fig. 1, 60 durch, daß die entgegengesetzten Enden jedes Rohres_ ' F i g. 3 eine typische Rohrhalterung. 28 mit einem ersten, geraden Teil 68 versehen sind,

Der in den Zeichnungen dargestellte Dampf- der von beiden Rohrenden gebildet wird und der in erzeuger 10 besteht aus einem kugelförmigen Kessel radialer Verbindung mit der Wand der Sammel-

12 und enthält eine verdampfbare Flüssigkeitsmenge, leitung 30 steht. Der Rest der gegenüberliegenden deren Spiegel 14 einen Flüssigkeitsraum 16 von 65 Enden und der U-Bogen, der mit 70 bezeichnet ist, einem Dampfraum 18 abteilt. Oben wird der Kessel sind seitlich aus ihrer senkrechten Ebene längs eines 12 von einem Stutzen 20 durchdrungen, der dem' Kreisbogens nach außen gegen die Wand des Kessels Verbraucher Dampf zuführt. Im unteren Teil des 12 gebogen, und ein glattes Übergangsstück 72 ist

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zwischen den Teilen 68 und 70 vorgesehen. Durch ausgesetzt sind, eine Ausdehnungsdichtung zwischen die Erweiterung der Länge der Rohrkreise auf diese den Oberflächen 90 und 92 geschaffen wird. Anderer-Weise kann der Rauminhalt des Kessels wirtschaft- seits wird, wenn die Einheit außer Betrieb genommen licher verwendet werden. wird und sich in einem abgekühlten Zustand be₇ Das Rohrbündel wird von konzentrischen Reihen 5 rindet, dieser Dichtungssitz automatisch gelöst, auf einem Umfang im Abstand voneinander ange- worauf die Muffe 66 allein dadurch aus ihrer Lago ordneter und in senkrechter Richtung verlängerter entfernt werden kann, daß die Schrauben 88, welche Rohrhalterungen 74 gehalten, die in Fig. 3 darge- den Flansch 86 der Muffe mit der Scheidewand 56 stellt sind und mit öffnungen 76 versehen sind, die verbinden, gelöst werden und die Muffe längs der die Rohre 28 aufnehmen. Die Rohrhalterungen 74 ϊο. Leitung bis auf den Boden der Sammelleitung absind so breit, daß sie zwischen benachbarte Reihen gesenkt wird. Auf diese Weise ist ein leichter Zugang von Rohren 28 passen und bequem zwischen den zur Inspektion oder zur Reparatur der Rohrenden Rohren längs Kreisbogen angeordnet werden kön- möglich.

neri. An ihrem oberen und unteren Ende werden die Im oberen Teil des Dampfraums 18 und dem Rohrhalterungen durch ringförmige Glieder 78 und 15 Dampfauslaßstutzen 20 benachbart kann ein im 80 verbunden, von denen die letzteren in senkrechter wesentlichen ununterbrochener Ring von platten-Richtung durch Halterippen 82 unterstützt werden, förmigen oder schirmförmigen Trocknerelementen 94 die sich radial nach außen von der Wand der angeordnet sein, durch den der Dampf strömt. Diese Sammelleitung 30 erstrecken. Trockner haben die Aufgabe, feinverteilte Flüssig-Damit die Rohre 28 des Rohrbündels 26 installiert 20 keitspartikel zu entfernen, die von dem Dampf mitwerden können, muß eine Vielzahl von Rohren weg- gerissen worden sein können. Wie in F i g. 2 dargelassen werden, wie es in Fig. 2 durch den Raum gestellt, ist jedes der Trocknerelemente94 trapez-84 angedeutet ist. Dieser Raum stellt jedoch nur förmig und mit seinem inneren Ende lösbar an einem einen kleinen Bruchteil der zur Verfügung stehenden horizontal angeordneten kreisförmigen Strömungs-Wandfläche der Sammelleitung dar, und an diesem 25 blech 96 befestigt, während dagegen die äußeren Teil der Wandfläche sind keine Befestigungen für Enden an der Innenfläche des Kessels 12 durch die Verbindung der Rohre 28 vorgesehen, und aus Klammern 98 befestigt sind. Die gesamte Anordnung dem gleichen Grund stellt dieser Raum 84 auch nur ist kegelstumpfartig und in senkrechter Richtung von einen kleinen Bruchteil der Heizfläche dar. Da dieser einer Vielzahl im Abstand voneinander angeordneter aus dem Rohrbündel herausgenommene Teil der '30 Haltestangen 100 abgestützt, welche zwischen dem Heizfläche nur so klein ist, wird dadurch die ge- Strömungsblech 96 und der oberen Abschlußkappe samte Wirtschaftlichkeit der Einheit kaum ein- 44 für die Sammelleitung eingesetzt sind,
geschränkt. Während des Betriebs tritt die relativ heiße Heiz-In der vorliegenden Anordnung sind Vorrichtun- flüssigkeit in den Einlaßstutzen 52 ein und wird zur gen vorgesehen, die die Rohrenden innerhalb der 35 Einlaßkammer 58 über die Leitung 64 und Muffe 66 Sammelleitung 30 leicht zugänglich machen, und geleitet. Das Heizmedium tritt dann in die oberen zwar insbesondere die Enden der Rohre, die sich in Enden der Rohre 28 im Rohrbündel 26 ein. und der Auslaßkammer 60 für das Heizmedium befinden, strömt durch die Rohre und über ihre unteren Enden wo der Arbeitsraum auf ein Minimum beschränkt in die Auslaßkammer 60, von wo sie über den Ausist, und zwar durch die Flüssigkeitsleitung 64. Wie 40 laßstutzen 54 abgeführt wird. Zur gleichen Zeit wird in F i g. 1 dargestellt, ist die Flüssigkeitsleitung 64 eine verdampfbare Flüssigkeit in den Kesselraum mit ihrem unteren Ende an den Einlaßstutzen 52 über die Öffnungen 40 in dem Speisewasserrohr so durch einen rechtwinkeligen Abschnitt angeschlossen eingespeist, daß der Flüssigkeitsspiegel 14 dem und erstreckt sich in der Sammelleitung 30 bis zu' Äquator der kugelförmigen Kammer dicht benacheiner Höhe, die sich unterhalb des Teils der Sammel- 45 bart ist, so daß alle oder im wesentlichen alle der leitung befindet, an dem die unteren Enden der Rohre 28 in die Flüssigkeit eintauchen. Auf Grund Rohre 28 befestigt sind. Das obere Ende der Leitung der vergrößerten Oberfläche der siedenden Flüssig-64 ist offen und steht in Verbindung mit der Einlaß- keit tritt aus ihr der Dampf in größeren Mengen, kammer 58 für die Heizflüssigkeit, und zwar über die aber mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit Muffe 66, die teleskopartig und gleitfähig über der 50 aus. Der Dampf steigt in den Dampfraum 18 auf, wo Leitung angeordnet ist. An ihrem oberen Ende ist mitgerissene Flüssigkeitsteilchen durch die Schwerdie Muffe mit einem ringförmigen Flansch 86 ver- kraft abgetrennt werden. Es hat sich als günstig hersehen, in welchem, Abstand haltend, auf einem Um- ausgestellt, Schirm- und Netztrockner 94 zur mechafang Öffnungen ausgebildet sind, die zusammen mit nischen Entfernung im Dampf enthaltener Flüssigähnlichen Öffnungen in der Scheidewand 56 zu 55 keitsteilchen zu verwenden. Der in dem kugeleiner Schraubverbindung, die durch die Mittellinien förmigen Kessel zur Verfügung stehende Raum reicht 88 angedeutet sind, dienen, so daß die Muffe lösbar jedoch aus, um Dampf zu erzeugen, der für die an der Scheidewand befestigt ist. Das untere Ende meisten Zwecke genügend trocken ist.
der Muffe 66 ist mit einem ringförmigen Flansch 90 Auf Grund der einheitlichen Anordnung der Bauversehen, der in gleitfähigem Eingriff mit der Außen- 60 teile in dem kugelförmigen Kessel werden einige fläche 92 des oberen Endes der Leitung 64 steht. wichtige Vorteile gegenüber bekannten Dampf-Es ist beabsichtigt, die Muffe 66 oder wenigstens erzeugern erzielt. Zunächst ist der zur Erstellung ihren unteren, mit einem Flansch versehenen Ab- einer Einheit dieses Typs erforderliche Bodenraum schnitt 90 aus einem Material herzustellen, das einen annähernd um 50 °/o kleiner als der für die Montage anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten als 65 herkömmlicher zylindrischer Einheiten ähnlicher das Material hat, welches die Leitung 64 bildet, so Kapazität. Weiterhin braucht die Wandstärke des daß, wenn während des Betriebs des Dampferzeugers Kessels nur noch ein Bruchteil derjenigen eines die Leitung und die Muffe erhöhten Temperaturen zylindrischen Kessels zu betragen, damit die Wand

äquivalenten Drücken widersteht, so daß die Fabrikationskosten der Einheit wesentlich gesenkt werden. Durch die Verwendung eines kugelförmigen Kessels, in welchem eine große Fläche zur Dampfabscheidung verfügbar ist, ist darüber hinaus die S Notwendigkeit für eine komplexe, teure Dampfabscheidervorrichtung entfallen, da eine ausreichende Abscheidung durch Schwerkraft vorhanden ist.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Dampferzeuger, bei dem in einem Kessel mit einem Dampfauslaß eine verdampfbare Flüssigkeit auf einen bestimmten, einen Dampfund Flüssigkeitsraum trennenden Pegelstand gehalten und durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Heizmedium verdampft wird, welches durch ein Bündel von Wärmetauscherrohren strömt, das im Flüssigkeitsraum eingetaucht ist, wobei der Dampfraum im wesentlichen frei von Strömungshindernissen ist,dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel (12) in an sich bekannter Art kugelförmig ist und der Flüssigkeitsspiegel (14) dicht am Äquator des Kessels (12) gehalten wird.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1 mit einer Vielzahl U-förmiger, das Rohrbündel bildender Rohre, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden in senkrechten Ebenen angeordnet sind und von der Achse des Kessels (12) nach außen gegen seine Wand verlaufen und die Rohre bezüglich der Strömung des Heizmittels durch eine den Kessel (12) durchdringende Sammelleitung (30) parallel geschaltet sind.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitung (30) mit einer Scheidewand (56) versehen ist, die das Innere der Sammelleitung in senkrecht übereinander angeordnete Einlaß- (58) und Auslaßkammern (60) für das Heizmedium unterteilt, von denen die eine mit den einen Enden der U-Rohre

(28) und die andere mit den anderen Enden in Verbindung steht.

4. Dampferzeuger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrbündel (26) im wesentlichen ringförmig ist und aus einer Vielzahl auf dem Umfang voneinander Abstand haltender Rolirreihen von U-Rohren (28) besteht, deren entsprechende Enden radial an der Sammelleitung (30) befestigt sind, und daß die Schenkel der U-Rohre kurvig aus den Ebenen der Enden, gegenseitigen Abstand haltend, zwischen der Sammelleitung und der Wand des Kessels abgebogen sind.

5. Dampferzeuger nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitung (30) den Kessel (12j längs seiner Achse durchdringt und ihr axiales Ende abgeschlossen ist, daß in der Wand der Sammelleitung außerhalb des Kessels (12) Einlaß- und Auslaßstutzen (52, 54) für das Heizmedium angeordnet sind und daß in der Sammelleitung (30) eine Leitung (64) koaxial und konzentrisch angeordnet ist und durch eine (60) der Kammern zu einer in der Scheidewand (56) ausgebildeten zentralen Öffnung führt und diese mit einem (52) der Stutzen verbindet.

6. Dampferzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewand mit einer in axialer Richtung beweglichen Muffe (66) versehen ist und daß die aufeinander aufliegenden Flächen (90, 92) der Leitung (64) und der Muffe für einen dichten Eingriff während des Betriebs des Dampferzeugers dadurch ausgebildet sind, daß die Flächen aus Materialien verschiedener thermischer Ausdehnungskoeffizienten bestehen.

7. Dampferzeuger nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Strömungsblech (32), das im Flüssigkeitsraum (16) konzentrisch angeordnet ist und einen inneren Dampferzeugungs-Abschnitt (36) und einen äußeren Fallabschnitt (34) bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen