DE2303875C3 - Steam generator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger für Kernreaktoren, insbesondere Druckwasserreaktoren, mit einem Heizrohrbündel und einem dem Bereich des kalten Endes des Heizrohrbündels zugeordneten, von einem Speisewassereinlaß gespeisten Vorwärmer sowie mit einem Bereich, in dem erhitztes Speisewasser vorhanden ist. Dampererzeuger dieser Bauform sind grundsätzlich bekannt (US-PS 34 83 848, FR-OS 20 72 053, FR-OS 20 49 022 und DT-OS 22 32 754). Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem derartigen Dampferzeuger vorzeitiges Sieden im Vorwärmer bei ungünstigen Betriebsfällen zu unterbinden, weil dadurch eine Anreicherung mit korrosionsfördernden Produkten entstehen könnte, die die Wärmetauscherflächen im Bereich des Vorwärmers angreift. Dies ist bei Dampferzeugern für Kernreaktoren deshalb so wichtig, weil die Heizrohre das aktivitätsführende Primärmedium von dem aktivitätsfreien Speisewasser trennen.The invention relates to a steam generator for nuclear reactors, in particular pressurized water reactors, with a heating tube bundle and one associated with the region of the cold end of the heating tube bundle, of a feed water inlet fed preheater and with an area in which heated feed water is available. Damper generator of this design are known in principle (US-PS 34 83 848, FR-OS 20 72 053, FR-OS 20 49 022 and DT-OS 22 32 754). The invention is based on the object in such a Prevent the steam generator from boiling prematurely in the preheater in the event of unfavorable operating conditions, because this could lead to an enrichment with corrosion-promoting products that affect the heat exchanger surfaces attacks in the area of the preheater. This is the case with steam generators for nuclear reactors important because the heating pipes take the activity-carrying primary medium from the activity-free feed water separate.

Die Erfindung besteht darin, daß der Speisewassereinlaß zur Zumischung erhitzten Speisewassers bei Schwachlastbetrieb über eine Leitung mit Pumpe mit dem Bereich erhitzten Speisewassers verbunden ist. Durch die Zumischung mit Hilfe dieser Leitung wird die Temperatur des in den Vorwärmbereich eintretenden Speisewassers erhöht. Erstaunlicherweise kann aber gerade dadurch der Wärmeübergang im Vorwärmer herabgesetzt werden, so daß das vorzeitige Sieden unterbleibt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei wärmerem Speisewasser die für den Wärmeübergang maßgebende Temperaturdifferenz, gegebenenfalls auch die temperaturabhängige Wärmeübergangszahl, kleiner ist, während die für die Aufwärmung des Speisewassers bis zur Siedetemperatur maßgebende Wärmemenge insgesamt wegen der Erhöhung des Speisewasserdurchsatzes gleich bleibt. Trotz der erhöhten AnThe invention consists in that the feed water inlet for admixing heated feed water Low-load operation is connected to the heated feed water area via a line with a pump. The admixture with the help of this line increases the temperature of the entering the preheating area Feed water increased. Amazingly, it is precisely because of this that the heat transfer in the preheater can be achieved be reduced so that premature boiling does not occur. This is due to the fact that at warmer feed water, the temperature difference decisive for the heat transfer, if necessary also the temperature-dependent heat transfer coefficient, is smaller, while that for heating the feed water Total amount of heat up to the boiling point due to the increase in the feed water throughput remains the same. Despite the increased an

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chen, bei dem eine Einzelbespülung einzelner Rohrstränge unter Zuführung eines Spülmitteis und anschließender Abscheidung aus dem Dampf vorgesehen ist Hier werden zwar die in den Abscheidern anfallenden Spülmittel außerhalb des normalen Betriebes, nämlich im Anfahrbetrieb, mit Hilfe einer Pumpe dem Dampferzeuger wieder zugeführt. Damit soll jedoch lediglich ein erhöhter Umlauf erreicht werden. Auf eine Verhinderung des Siedens im Vorwärmer komm! es dagegen nicht an, denn in Abbildung 3 der genannten Druckschrift isr ein Ausführungsbeispiel angegeben, bei dem die Rückführleitung des Spülmittels in Strömungirichtung hinter dem Vorwärmer angeordnet ist. Hier kann also das Spülmittel überhaupt keinen Effekt auf den Vorwärmer ausüben.chen, in which a single flushing of individual pipe strings provided with the supply of a rinsing agent and subsequent separation from the steam is Here, the detergents in the separators are outside of normal operation, namely in start-up operation, fed back to the steam generator with the help of a pump. However, this is only intended to an increased circulation can be achieved. Come on to prevent boiling in the preheater! it on the other hand not on, because in Figure 3 of the cited publication an exemplary embodiment is given which the return line of the flushing agent is arranged in the direction of flow behind the preheater. here So the detergent cannot have any effect on the preheater.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft einen Dampferzeuger mit einem Fallraum für umlaufendes Speisewasser, welcher von einem das Heiz rohrbündel umgebenden Mantel und dem Gehäuse des Dampferzeugers gebildet ist, und besteht darin, daß die Lei'ung vom Fallraum ausgeht. Dieser Fallraum enthält bekanntlich umlaufendes Speisewasser, das nach dem Passieren des Siedebereiches noch nicht verdampft ist und deshalb in Wasserabscheidern oder Dampftrocknern ausgeschieden wird. Hier ist die Leitung dann ein Parallelzweig zum natürlichen Umlaufweg durch den Fallraum. Bei Dampferzeugern ohne einen solchen Fallraum, aber auch allgemein, kann man daneben noch andere Stellen zur Abnahme des erhitzten Speisewassers wählen, z. B. den Auslaß des Vorwärmers selbst.A preferred embodiment of the invention relates to a steam generator with a fall space for a circulating Feed water, which from a jacket surrounding the heating tube bundle and the housing of the Steam generator is formed, and consists in the fact that the Lei'ung emanates from the fall space. This case space contains as is well known, circulating feed water that has not yet evaporated after passing through the boiling range and is therefore eliminated in water separators or steam dryers. Here the line is then on Parallel branch to the natural circular path through the fall area. With steam generators without one Fall space, but also in general, you can also find other places to take off the heated feed water choose e.g. B. the outlet of the preheater itself.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zur Durchflußregelung in der Leitung ein Ventil angeordnet. Hiermit läßt sich die zugemischte Menge dosieren. Die Verstellung kann unter Umständen automatisch in Abhängigkeit von einer gewünschten Mischtemperatur vorgenommen werden.According to a further development of the invention, a valve is arranged in the line for flow control. This allows the added amount to be dosed. The adjustment can be done automatically in Can be made depending on a desired mixing temperature.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.For a more detailed explanation of the invention, an exemplary embodiment is given below with reference to the drawing described.

In der Figur ist mit 1 als Ganzes der Dampferzeuger eines Druckwasserleistungsreaktors beschrieben. Der Dampferzeuger wird mit dem Primärkühlmittel des Reaktors beheizt. Zu diesem Zweck wird leichtes Wasser in eine Einlaßkammer 2 geführt. Von dort strömt es durch ein U-Rohrbündel 3, dessen Rohre den Wärmetauscher bilden. Aus dem U-Rohrbündel gelangt das leichte Wasser in den Auslaß 4 und von dort zum nicht dargestellten Reaktordruckbehälter zurück.In the figure, 1 describes the steam generator of a pressurized water power reactor as a whole. the The steam generator is heated with the primary coolant of the reactor. For this purpose, light water is used guided into an inlet chamber 2. From there it flows through a U-tube bundle 3, the tubes of which are the heat exchanger form. From the U-tube bundle, the light water gets into outlet 4 and from there to not shown reactor pressure vessel back.

Das U-Rohrbündel 3 ist mit einem Hemd 6 umgeben, auf dem Dampftrockner 7 sitzen. Die Dampftrockner 7 wirken als Grobabscheider für das vom Dampf mitgerissene Wasser. Dieses strömende Wasser gelangt in einen Fallraum 8 zwischen dem Hemd 6 und dem Dampferzeugergehäuse 10. Ein Feinabscheider 11 für den Dampf ist unter dem Dampfauslaß 12 des Gehäuses 10 angeordnet.The U-tube bundle 3 is surrounded by a shirt 6 on which the steam dryer 7 sits. The steam dryer 7 act as a coarse separator for the water entrained by the steam. This flowing water reaches a fall space 8 between the shirt 6 and the steam generator housing 10. A fine separator 11 for the steam is arranged under the steam outlet 12 of the housing 10.

Innerhalb des Hemdes 6 ist im Bereich des kalten Schenkels 14 des U-Rohrbündeis 3 ein Vorwärmer 15 vorgesehen. Der Vorwärmer ist mit zwei Rohrstutzen und 17 verbunden, die durch die Gehäusewand führen und gemeinsam den Speisewassereinlaß bilden. In den Rohrstutzen 16, 17 des Speisewassereinlasses sind Drosseln 18 angeordnet.A preheater 15 is located inside the shirt 6 in the region of the cold leg 14 of the U-tube bundle 3 intended. The preheater is connected to two pipe stubs 16 and 17, which lead through the housing wall and together form the feed water inlet. In the pipe socket 16, 17 of the feed water inlet are Chokes 18 arranged.

Die beiden Rohrstutzen 16, 17 sind über Ventile 20 und 21 mit der Speisewasserzuleitung 22 verbunden, die den kondensierten Dampf von einem nicht dargestellten Verbraucher zum Dampferzeuger 1 zurückführt. Ein weiteres Ventil 23 führt zu einem Speisewassereinlaß 24, mit dem unabhängig vc;i der Einspeisung über die Vorwärmzone 15 direkt in den Fallraum 8 eingespeist werden kann. Mit 25 ist eine Noteinspeiseleitung bezeichnet, die dann in Betrieb genommen wird, wenn die normale Einspeisung versagen sollte.The two pipe sockets 16, 17 are connected to the feed water supply line 22 via valves 20 and 21, which returns the condensed steam from a consumer (not shown) to the steam generator 1. Another valve 23 leads to a feed water inlet 24, with which vc; i of the feed independently can be fed directly into the fall space 8 via the preheating zone 15. At 25 there is an emergency feed line which is then put into operation if the normal feed should fail.

Nach der Erfindung ist der Fallraum 8 über eine Leitung 28 mit der Speisewasserleitung 22 verbunden, die zum Speisewassereinlaß 16 und 17 führt. In der Leitung 28 ist ein Ventil 29 vorgesehen. Außerdem liegt darin eine Pumpe 30, die von einem nicht gezeichneten Motor angetrieben werden kann.According to the invention, the fall space 8 is connected via a line 28 to the feed water line 22, which leads to feed water inlet 16 and 17. A valve 29 is provided in line 28. Also lies in it a pump 30 which can be driven by a motor, not shown.

Wird der Dampferzeuger 1 mit Teillast betrieben, dann besteht unterhalb einer bestimmten Laststufe — beispielsweise unter 50% der Nennleistung — im Vorwärmbereich 15 die Gefahr vorzeitigen Siedens, weil die lastabhängige Absenkung der Speisewassertemperatur zu einem stärkeren Anstieg der Wärmeübertragung im Vorwärmgebiet führt als es d^f:r Enihalpievergrößerung im Vorwärmbereich entspricht. Für diesen Fall wird bei dem neuen Dampferzeuger die Pumpe 30 in Gang gesetzt. Dadurch wird das im Fallraum 8 vorhandene erhitzte Speisewasser dem Speisewasser der Leitung 22 zugemischt, so daß dort die Temperatur erhöht wird. Diese Temperaturerhöhung verringert den Wärmeübergang im Vorwärmer, so daß die Wärmezufuhr an das den Vorwärmer durchströmende Speisewasser verringert wird. Zugleich wird die den Vorwärmer durchsetzende Speisewassermenge vergrößert. weil sich ein nennenswerter Umlauf einstellen kann. der vom Fallraum 8 durch die Leitung 28 in den Vorwärmer 15 und von dort nach dem Durchströmen der Dampftrockner 7 in den Fallraum 8 zurückführt. Durch die Unterdrückung des Siedens wird die Gefahr einer verstärkten Anreicherung von Verunreinigungen als Folge lokalen Ausdampfens und damit eine entsprechende Korrosionsgefahr vermieden.If the steam generator 1 is operated with partial load, there is a risk of premature boiling below a certain load level - for example below 50% of the nominal output - in the preheating area 15 because the load-dependent lowering of the feed water temperature leads to a greater increase in the heat transfer in the preheating area than d ^f : r corresponds to an increase in enihalpy in the preheating area. In this case, the pump 30 is set in motion in the new steam generator. As a result, the heated feed water present in the drop space 8 is mixed with the feed water of the line 22, so that the temperature there is increased. This increase in temperature reduces the heat transfer in the preheater, so that the supply of heat to the feed water flowing through the preheater is reduced. At the same time, the amount of feed water passing through the preheater is increased. because there can be a significant circulation. which leads from the fall space 8 through the line 28 into the preheater 15 and from there after flowing through the steam dryer 7 back into the fall space 8. By suppressing the boiling, the risk of increased accumulation of impurities as a result of local evaporation and thus a corresponding risk of corrosion is avoided.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Dampferzeuger für Kernreaktoren, insbesondere Druckwasserreaktoren, mit einem Heizrohrbündel und einem dem Bereich des kalten Endes des Heizrohrbündels zugeordneten, von einem Speisewassereinlaß gespeisten Vorwärmer sowie mit einem Bereich, in welchem erhitztes Speisewasser vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisewassereinlaß (16, Yi) zur Zumischung erhitzten Speisewassers bei Schwachlastbetrieb über eine Leitung (28) mit Pumpe (30) mit dem Bereich (8) erhitzten Speisewassers verbunden ist.1. Steam generator for nuclear reactors, in particular pressurized water reactors, with a heating tube bundle and a preheater assigned to the area of the cold end of the heating tube bundle and fed by a feed water inlet and with an area in which heated feed water is present, characterized in that the feed water inlet (16, Yi ) for admixing heated feed water with low load operation via a line (28) with pump (30) is connected to the area (8) of heated feed water. 2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, mit einem Fallraum für umlaufendes Speisewasser, welcher von einem dar Heizrohrbündel umgebenden Mantel und den. Gehäuse des Dampferzeugers gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (28) vom Fallraum (8) ausgeht.2. Steam generator according to claim 1, with a fall space for circulating feed water, which is surrounded by a jacket and the heating tube bundle. Housing of the steam generator is formed, characterized in that the line (28) extends from the drop space (8). 3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchflußregelung in der Leitung (28) ein Ventil (29) angeordnet ist.3. Steam generator according to claim 1 or 2, characterized in that for flow control a valve (29) is arranged in the line (28). 4. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, das Heizrohrbündel ein U-Rohrbündel ist und der Vorwärmer dem kalten Schenkel des U-Rohrbündels zugeordnet ist.4. Steam generator according to claim 2, characterized in that, as known per se, the heating tube bundle is a U-tube bundle and the preheater is assigned to the cold leg of the U-tube bundle is. fangstemperatur bleibt also das Speisewasser im Vorwärmer kälter als ohne die erfindungsgemäße Leitung. Die Erfindung ist nichi mit einem Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger für fossile Befeuerung nach der deutsehen Patentanmeldung D 17 319 la/13g zu vergleil ilStarting temperature, the feed water in the preheater remains colder than without the line according to the invention. The invention is not with a once-through steam generator for fossil firing according to the German Patent application D 17 319 la / 13g to comparison il