DE2128879C3 - Steam generator for pressurized water nuclear reactors - Google Patents

Description

die senkrechten Schenkel des U-Rührbünduls verlaufen, bildet den eigentlichen Sieignium II für das verdampfende Wasser. Dieser Stcigraum 11 ist oberhalb der langentiülen Einlaßschlit/c JO mit einer wiingrcdu angeordneten Umlenkpliittc 12 abgeschlossen, so cIhIJ das aufsteigende Dampf-Wiissc-Gcnrsch nach innen durch die Einlaßschlitze 10 in d»>n als Vornbschoider wirkenden Hohlraum 8 eingeleitet wird. Durch die hohe Einirittsgeschwindigkcit des Gemisches entsteht im Hohlraum 8 eine starke Rotation, die eine Trennung von Wasser und Dampf bewirkt. Die sich dabei ausbildende Trombe - die Grenzschicht zwischen abgeschiedenem Wasser und abströmendem Dampf - ist mit 13 bezeichnet. Das Wasser .strömt aufgrund seines hohen spezifischen Gewichts nach unten, während der Dampf nach oben abgezogen wird. Das abgeschiedene Wasser verläßt den Hohlraum 8 über Auslaßschlitzc 14 am unteren Ende des Führungsmanlcls 9. Das Speisewasser (Sekundärmedium) wird durch die Stützen 20,-/ und 20Λ, deren Lage aus der Fig.2 ersichtlich ist, in den Fallraum unterhalb des Vorabscheiders eingeleitet. Dort vermischt es sich mit dem abgeschiedenen und nach unten strömenden Wasser und bewirkt aulgrund seines gegenüber dem Wasser-Dampf-Gemisch größeren spezifischen Gewichtes den Naturumlauf.the vertical legs of the U-agitator bundle run, forms the actual Sieignium II for the evaporating Water. This Stcigraum 11 is above the long inlet port / c JO with a wiingrcdu arranged Umlenkpliittc 12 completed, so cIhIJ the ascending steam-knowledge-Gcnrsch inwards through the inlet slots 10 in d >> n as a front schoider acting cavity 8 is initiated. Due to the high speed of entry of the mixture, the Cavity 8 a strong rotation, which causes a separation of water and steam. The one that is being trained Trombe - the boundary layer between separated water and outflowing steam - is at 13 designated. Due to its high specific weight, the water flows downwards, while the steam is withdrawn upwards. The separated water leaves the cavity 8 via Auslaßschlitzc 14 am lower end of the guide sleeve 9. The feed water (Secondary medium) is supported by the supports 20, - / and 20Λ, the position of which can be seen in FIG. 2, introduced into the fall space below the pre-separator. there it mixes with the separated water flowing downwards and causes its aulgrund the natural circulation compared to the water-steam mixture of greater specific weight.

Der aus dem Vorabscheider nach oben abströmende Dampf wird durch einen Feinabscheider 15 geführt, der ebenfalls im Zentrum des U-Rohrbündels 5, oberhalb des zylindrischen Fiihrungsmantels 9 angeordnet ist. Als Feinabscheider 15 kann beispielsweise ein Prallabscheider vorgesehen sein. Nach dem Feinabscheider 15 durchströmt der Dampf einen Teil des U-Rohrbündels 5, und strömt über einen Dampfaustritt 16 im Dom des Dampferzeugers nb und er knnii den Turbinen zugeführt werden. Der aus dem Voriibsfheidurnium 8 iibsirömcn de Dampf besitzt noch eine Resifuiiehlc. Im naehgcschalteten Feinabscheider 15 wird uar Dampf von der noch verbliebenen Feuchte gereinigt. Der getrocknete Dampf wird beim Durchströmen der restlichen Heizfläche, die im Ausführungsbeispiel durch den gebogenen Teil des U-Rohrbündels 5 und einen Teil der senkrechten, geraden Schenkel des U-Rohrbündel 5 gebildet wird, erhitzt. Die Erhitzung kann mit Lcitblechcn.dic im durchströmten Bereich des U-Rohrbündcls 5 angeordnet sein können, erhöht werden. Wit dieser Anordnung wird eine höhere Erhitzung des getrockneten Dampfes erreicht, verglichen mit einer Anordnung bei der der Feinabscheider 15 fehlt und die Trocknung des abströmenden Dampfes beim Durchströmen der Rohrbogen des U-Rolirbündcls 5 erfolgt.The steam flowing upwards from the pre-separator is passed through a fine separator 15, which is also arranged in the center of the U-tube bundle 5, above the cylindrical guide jacket 9. An impact separator, for example, can be provided as the fine separator 15. After the fine separator 15, the steam flows through part of the U-tube bundle 5 and flows through a steam outlet 16 in the dome of the steam generator nb and it can be fed to the turbines. The steam from the previous period 8 still has a resistance. In the downstream fine separator 15, steam is cleaned of the remaining moisture. The dried steam is heated as it flows through the remaining heating surface, which in the exemplary embodiment is formed by the curved part of the U-tube bundle 5 and part of the vertical, straight legs of the U-tube bundle 5. The heating can be increased with Lcitblechcn.dic in the flow-through area of the U-tube bundle 5. With this arrangement, a higher heating of the dried steam is achieved compared to an arrangement in which the fine separator 15 is absent and the drying of the steam flowing out takes place when it flows through the pipe bends of the U-Rolirbündcls 5.

Um zu verhindern, daß durch die Einlaßschlilzc 10 In den Hohlraum 8 einströmendes Wn.v,cr nach oben vom Dampf mitgerissen wird, sind am oberen Ende des Führungsmantels 9 auf dessen Innenseite nach untc¹ offene Auffangrinnen 17 vorgesehen, die das Wasse· zurückhalten und nach unten ableiten.In order to prevent that, cr is entrained upwards by the vapor through the Einlaßschlilzc 10 into the cavity 8 inflowing Wn.v, the guide casing 9 are provided on the inside thereof by UNTC ¹ open collecting troughs 17 at the upper end, which retain the wat · and derive downwards.

Die Einlaßschlitze 10 können iiuf ihrer Außenseite Leitbleche 18 aufweisen, die zur besseren Zuführung des Dampf-Wasser-Gemisches dienen, und die in Fig. 2 dargestellt sind.The inlet slots 10 can be on their outside Have guide plates 18, which are used for a better supply of the steam-water mixture, and which are shown in FIG. 2 are shown.

Durch den zylindrischen Fallraum innerhalb des U-Rohrbündcls 5 ist es möglich, im Zentrum des Rohrbodens 4 zusätzlich noch ein Mannloch 19 vorzusehen, das eine Begehung des Sekundärraumes während der Fertigung und für spätere Inspektionen ermöglicht.Due to the cylindrical fall space within the U-Rohrbündcls 5, it is possible in the center of the Tube sheet 4 also has to be provided with a manhole 19 that allows inspection of the secondary space during production and for later inspections.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Dampferzeuger für Druckwasser-Kornreaktoren ^% nach Hauptpatent 20 09 016 mit einem das Primärmedium führenden, stehend angeordneten U-Rohr-Heizfiachenbündel, mit einem Vorabscheider zur Trennung des in natürlichem s Vorabscheider "zur Trennung des in natürlichem Umlauf zwischen den einzelnen Rohren des Ü-Rohrbündels von unten nach oben strömenden, aus einem Dampf-Wasser-Gemisch bestehenden Sekundärmediums, und mit einem im Zentrum des U-Rohrbündels vorgesehenen, von einem zylindrischen Führungsmantel umschlossenen Hohlraum, der als Fallraum für das durch den Vorabscheider abgetrennte Wasser dient, wobei der den zentrischen Hohlraum umschließende zylindrische Führungsmantel im oberen Bereich mit tangentialen Einlaßschlitzen versehen ist, durch welche das Dampf-Wasser-Gemisch aus dem Bereich der senkrechten Schenkel des U-Rohrbündels derart einströmt, daß der Hohlraum zugleich als Vorabscheider wirkt und wobei der aus dem Hohlraum abströmende Dampf durch einen Teil des U-Rohrbündels geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Führungsmantels (9) des Hohlraums (8) ein Feinabscheider (15) angeordnet ist, durch den der aus dem Hohlraum (8) abströmende Dampf nachgetrocknet wird, so daß dieser beim Durchströmen des darüber liegenden Teils des U-Rohrbündeis (5) eine höhere Überhitzung erfährt.Steam generator for pressurized water grain reactors ^% according to main patent 20 09 016 with an upright U-tube heating bundle carrying the primary medium, with a pre-separator for separating the natural s pre-separator "for separating the natural circulation between the individual tubes of the O-tube bundle from bottom to top flowing secondary medium consisting of a steam-water mixture, and with a cavity provided in the center of the U-tube bundle, enclosed by a cylindrical guide jacket, which serves as a fall space for the water separated by the pre-separator, the central Cylindrical guide jacket enclosing the cavity is provided in the upper area with tangential inlet slots through which the steam-water mixture flows in from the area of the vertical legs of the U-tube bundle in such a way that the cavity also acts as a pre-separator and the steam flowing out of the cavity through part of the U-tube bundle hrt is characterized in that a fine separator (15) is arranged above the guide jacket (9) of the cavity (8), through which the steam flowing out of the cavity (8) is dried so that it flows through the overlying part of the U-tube bundle ice (5) experiences higher overheating. Das Hauptpatent 20 09 016 betrifft einen Dampferzeuger für Druckwasser-Kernreaktoren mit einem das Primärmedium führenden, stehend angeordneten U-Rohr-Heizflächenbündel, mit einem Vorabscheider zur Trennung des in natürlichem Umlauf zwischen den einzelnen Rohren des U-Rohrbündels von unten nach oben strömenden, aus einem Dampf-Wasser-Gemisch bestehenden Sekundärmediums und mit einem im Zentrum des U-Rohrbündels vorgesehenen, von einem zylindrischen Führungsmantel umschlossenen Hohlraum, der als FaNraum für das durch den Vorabscheider abgetrennte Wasser dient, wobei der den zentrischen Hohlraum umschließende zylindrische Führungsmantel im oberen Bereich mit tangentiaien Einlaßschlitzen versehen ist, durch welche das Dampf-Wasser-Gemisch aus dem Bereich der senkrechten Schenkel des U-Rohrbündels derart einströmt, daß der Hohlraum zugleich als Vorabscheider wirkt.The main patent 20 09 016 relates to a steam generator for pressurized water nuclear reactors with an upright U-tube heating surface bundle leading the primary medium, with a Pre-separator for separating the natural circulation between the individual tubes of the U-tube bundle secondary medium flowing upwards and consisting of a steam-water mixture and with one provided in the center of the U-tube bundle and enclosed by a cylindrical guide jacket Cavity that serves as a space for the water separated by the pre-separator, whereby the Cylindrical guide jacket enclosing the central cavity in the upper area with tangentiaien Inlet slots is provided through which the steam-water mixture flows in from the area of the vertical legs of the U-tube bundle in such a way that the The cavity also acts as a pre-separator. Hierdurch ist im Hauptpatent die Aufgabe gelöst, einen Dampferzeuger zu schaffen, bei dem eine frühzeitige Vorabscheidung des Wassers und eine nochmalige Trocknung des erzeugten Dampfes im eigentlichen Wärmetauscher möglich ist und bei dem sich außerdem eine sehr kompakte Bauweise ergibt. Durch den Gegenstand des Hauptpatentes sind somit die Nachteile überwunden, die bei einem bekannten Dampferzeuger mit U-Rohrbündeln und zentralem Fallraum (US-PS 32 98 358), von dem die Patentanmeldung ausgeht, gegeben sind und die auch bei Dampferzeugern mit zentraler Rohrgasse (US-PS 31 41 445; Zeitschrift »Nuclear Engineering International«, Januar 1970, S. 34 bis 36, insbesondere Fig. 2 auf S. 36) vorliegen und die im wesentlichen darin bestehen, daß für den Abscheideraum ein relativ großes Bauvolumen mit einer Vielzahl von Grobabsuheidern benötigt wird, Hierbei macht das Haupt-Patent von dem Gedanken Gebrauch, das siedende Dampf-Flüssigkeits-Gemisch zum Zwecke der Trennung einem zylindrischen Gefäß in tangentialer Richtung zuzuführen, wie es an sich für Zyklon-Abacheider von Siedewasserreaktoren (DT-OS 14 89 082) bekannt ist. Andererseits ist es für Sonderbauformen von Dampferzeugern, bei denen ein Hochtemperaturro Wärmetausch mit Salzschmelzen durchgeführt wird, bekannt, einen durch einen zylindrischen Führungsmantel umschlossenen zentrisch angeordneten Absiröm· raum für das Gemisch aus abgeschleudertem Wasser und Dampf mit einem Vorabscheider baulich zu vereinigen, wobei jedoch der zentrale Abströmraum nicht der zentrale Fallraum eines in Naturumlauf betriebenen U-Rohrbündel-Wärmetauschers ist und tangentiale Einlaßschlitze für den Vorabscheider nicht vorgesehen sind.This solves the problem of creating a steam generator in the main patent an early pre-separation of the water and a repeated drying of the generated steam in the actual heat exchanger is possible and which also has a very compact design. The subject of the main patent thus overcomes the disadvantages that are associated with a known one Steam generator with U-tube bundles and central fall space (US-PS 32 98 358), of which the patent application out, are given and which are also available in steam generators with a central pipe lane (US-PS 31 41 445; Journal "Nuclear Engineering International", January 1970, pp. 34 to 36, especially Fig. 2 on p. 36) are present and which essentially consist in the fact that a relatively large space for the separation chamber Construction volume is required with a large number of coarse separators, which makes the main patent use of the idea of the boiling vapor-liquid mixture for the purpose of separation a cylindrical vessel in the tangential direction, as it is for cyclone Abacheider of boiling water reactors (DT-OS 14 89 082) is known. On the other hand, it is for special designs of steam generators in which a high temperature heat exchange with molten salts is carried out, known, a centrally arranged Absiröm surrounded by a cylindrical guide jacket space for the mixture of thrown-off water and steam with a pre-separator structurally unite, but the central discharge space is not the central fall space of one in natural circulation operated U-tube bundle heat exchanger and tangential inlet slots for the pre-separator is not are provided. Die vorliegende Anmeldung bezieht sich speziell auf eine bevorzugte Ausführungsform des Dampferzeugers nach dem Hauptpatent, bei der der aus dem Hohlraum abströmende Dampf durch einen Teil des U-Rohrbündels geführt ist, und hat sich zur Aufgabe gestellt, den Dampferzeuger nnch dem Hauptpatent so auszugestalten, daß eine höhere Überhitzung des Dampfes erhalten wird.The present application specifically relates to a preferred embodiment of the steam generator according to the main patent, in which the steam flowing out of the cavity passes through part of the U-tube bundle and has set itself the task of designing the steam generator according to the main patent in such a way that that a higher superheat of the steam is obtained. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß oberhalb des Führungsmanteis des Hohlraums ein Feinabscheider angeordnet ist, durch den der aus dem Hohlraum abströmende Dampf nachgetrocknet wird, so daß dieser beim Durchströmen des darüberliegenden Teils des U-Rohrbündels eine höhere Überhitzung erfährt. Der aus dem als Vorabscheider wirkenden Fallraum austretende Dampf besitzt nämlich noch eine Restfeuchte. In dem erfindungsgemäß angeordneten Feinabscheider wird diese Restfeuchte ausgeschieden. Es strömt daher durch die nachfolgenden, restlichen Heizflächen weitgehend getrockneter Dampf und manAccording to the invention this object is achieved in that above the guide mantle of the cavity Fine separator is arranged through which the steam flowing out of the cavity is post-dried, so that this has a higher overheating when flowing through the overlying part of the U-tube bundle learns. The steam emerging from the falling space acting as a pre-separator still has one Residual moisture. This residual moisture is separated out in the fine separator arranged according to the invention. Therefore, largely dried steam flows through the subsequent remaining heating surfaces and you erhält eine höhere Überhitzung des Dampfes.receives a higher superheat of the steam. Im folgenden wird der erfindungsgemäße Dampferzeuger anhand der Fig. 1 und 2 beispielhaft näher erläutert.In the following, the steam generator according to the invention is exemplified in more detail with reference to FIGS explained. F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Dampf-F i g. 1 shows a longitudinal section through a steam erzeuger. Der Dampferzeuger besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1 mit einem Zuführungsstutzen 2 und einem Abflußstutzen 3 für das Primärmedium. Auf dem Rohrboden 4 im unteren Bereich des Gehäuses 1 ist in bekannter Weise ein U-Rohrbündel 5 angeordnet, durch das das über den Zuführungsstutzen 2 und die Zuführungskammer 6 einströmende Primärmedium strömt und über die Austrittskammer 7 und den Abflußstutzen 3 den Dampferzeuger wieder verläßt. Das U-Rohrbündel 5 wird von dem Sekundärmedium, das beispielsweise Wasser sein kann, von unten nach oben umströmt, wobei ein Teil des Wassers verdampft.producer. The steam generator consists of a cylindrical housing 1 with a feed nozzle 2 and an outlet 3 for the primary medium. On the tube sheet 4 in the lower area of the housing 1 is arranged in a known manner, a U-tube bundle 5, through which the over the supply port 2 and the Feed chamber 6 flowing primary medium flows and through the outlet chamber 7 and the Drain connection 3 leaves the steam generator again. The U-tube bundle 5 is from the secondary medium, which can be water, for example, flows around it from bottom to top, with part of the water evaporating. Im Zentrum des U-Rohrbündels 5 ist ein zylindrischer Hohlraum 8 vorgesehen, der von einem ebenfalls zylindrischen Führungsmantel 9 umschlossen ist. Dieser Führungsmante! 9 erstreckt sich vom Rohrboden 4 etwa bis zum Ende der senkrechten geraden Schenkel des U-Rohrbündels 5. Im oberen Bereich des Führungsmantels 9 sind tangentiale Einlaßschlitze 10 vorgesehen. Die Lage dieser Einlaßschlitze 10 ist insbesondere aus der F i g. 2 zu ersehen, die einen Querschnitt längs der Linie JI-IIder Fig. 1 darstellt.In the center of the U-tube bundle 5, a cylindrical cavity 8 is provided, which is also of a cylindrical guide jacket 9 is enclosed. This leadership coat! 9 extends from the tube sheet 4 approximately to the end of the vertical straight legs of the U-tube bundle 5. In the upper area of the guide jacket 9 tangential inlet slots 10 are provided. The location of these inlet slots 10 is in particular from F i g. 2, which is a cross-section along the line JI-II of FIG. Der von dem Führungsmantel 9 und dem äußeren Dampferzeuger gehäuse 1 gebildete Ringraum, in demThe annular space formed by the guide jacket 9 and the outer steam generator housing 1 in which