DE2343576C3 - Steam generator for pressurized water reactors with a straight tube bundle through which pressurized water flows and a partial flow preheater - Google Patents

Description

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Für Druckwasserreaktoren werden im allgemeinen Dampferzeuger verwendet, die ein U-förmiges, vom Druckwasser durchflossenes Rohrbündel aufweisen, das mit den Ein- und Austrittsrohren in eine gemeinsame Rohrplatte eingeschweißt ist. die Eintrittshälfte dieser Rohrplatte ist 30 bis 35" heißer als die Austrittshälfte, so daß beträchtliche Spannungen entstehen, die mit größerem Plattendurchmesser ansteigen. Außerhalb des Rohrbündel strömt das zu verdampfende Wasser entsprechend einem Naturumlaufsystem. Andere bekannte Dampferzeuger besitzen gerade oder treppenförmige Rohre, bei denen die Druckwassereintrittskammer und die Druckwasseraustrittskammer an entgegengesetzten Enden des Dampferzeugers liegen, so daß innerhalb der Rohrplatte keine Spannungen entstehen. Die Heizflächen sind dabei so dimensioniert, daß leicht überhitzter Dampf entsteht und somit Wasserabscheider nicht erforderlich sind.For pressurized water reactors, steam generators are generally used, which have a U-shaped, from Have pressurized water traversed tube bundle, which with the inlet and outlet pipes in a common Tube plate is welded. the entry half of this tubesheet is 30 to 35 "hotter than the exit half, see above that considerable tensions arise, which increase with the larger plate diameter. Outside of the The water to be evaporated flows through the tube bundle according to a natural circulation system. Other known Steam generators have straight or stepped pipes with which the pressurized water inlet chamber and the pressurized water outlet chamber are at opposite ends of the steam generator so that no stresses arise within the tube plate. The heating surfaces are dimensioned so that they are light superheated steam is produced and water separators are therefore not required.

In der DT-OS 21 22 837 ist ein derartiger Wärmetauscher beschrieben, bei dem zur Vermeidung von Spannungen zwischen Gehäuse und Rohrbündel die Rohre treppenförmig abgebogen sind.In DT-OS 21 22 837 such a heat exchanger is described in which to avoid Tensions between the housing and the tube bundle the tubes are bent in a stepped shape.

Ein Wärmetauscher zur Verdampfung von Speisewasser mit geraden, vom Druckwasser eines Kernreaktors durchflossenen Rohren ist weiterhin aus der US-PS 34 12 713 bekannt. Hier erstrecken sieh die Rohre für das Druckwasser zwischen einer über ein Zentralrohr gespeisten Einlaßkammer, die verschiebbar gegen das Gehäuse am oberen Ende des Wärmetauschers angeordnet ist und einer am Fuß des Wärmetauschers vorgesehenen Auslaßkammer für das Druckwasser. Temperaturänderungen wie sie vor allen Dingen beim Anfahren des Dampferzeugers auftreten, werden hier also durch wärmebewegliche Lagerung einer Einlaükammer im Gehäuse aufgefangen,A heat exchanger for the evaporation of feed water with straight, pressurized water from a nuclear reactor flowed through pipes is also known from US-PS 34 12 713. Here see the pipes for the pressurized water between an inlet chamber fed via a central pipe, which can be displaced against the Housing is arranged at the upper end of the heat exchanger and one at the foot of the heat exchanger provided outlet chamber for the pressurized water. Changes in temperature as they are above all in Start-up of the steam generator occur, so here are due to the heat-movable storage of an inlet chamber caught in the housing,

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger für Druckwasserreaktoren mit geraden Rohren zu schaffen, bei dem nicht nur im Dauerbetrieb, sondern auch beim Anfahren nur geringe Temperaturunterschiede zwischen dem Rohrbünde! und dem Gehäuse auftreten, so daß besondere Maßnahmen zum Ausgleich der unterschiedlichen Temperaiurdehnungen weitgehend entfallen können. Die Erfindung geht davon aus, daß die wesentlichen Temperaturunterschiede sich beim Anfahren einstellen und im unteren Bereich des Dampferzeugers, wo das unterkühlte Speisewasser eintritt, am größten sind.The present invention is based on the object of a steam generator for pressurized water reactors to create with straight pipes, in which not only in continuous operation, but also only when starting up small temperature differences between the pipe collars! and the housing occur so that special Measures to compensate for the different temperature expansions can largely be dispensed with. The invention is based on the assumption that the essential temperature differences arise during start-up and in the lower area of the steam generator, where the supercooled feed water enters, are greatest.

Die Erfindung betrifft damit einen Dampferzeuger für Druckwasserreaktcren mit einem in einem Gehäuse angeordneten, vom Druckwasser durchflossenen geraden Rohrbündel, bei dem sich die Druckwassereintrittskammer und die Druckwasseraustrittskammer an entgegengesetzten Enden des Gehäuses befinden und das in einem gesonderten Wärmetauscher vorgewärmte Speisewasser das Gehäuse zwischen dem Rohrbündel einmal durchströmt, dabei verdampft und leicht überhitzt wird.The invention thus relates to a steam generator for pressurized water reactors with one in a housing arranged straight tube bundle through which the pressurized water flows, in which the pressurized water inlet chamber and the pressurized water exit chamber are located at opposite ends of the housing, and the feed water, preheated in a separate heat exchanger, enters the housing between the tube bundle flows through once, evaporates and is slightly overheated.

Das Neue besteht erfindungsgemäß darin, daß die Druck'-vasseraostriltskammer mit zwei Druckwasseraustrittsleitungen unterschiedlichen Durchmessers versehen ist, von denen die Leitung mit dem kleineren Durchmesser zu einem druckwasserbeheizten Teilstromvorwärmer für das Speisewasser führt, daß die Druckwasseraustrittsleitung des Teilstromvorwärmers mit einem Regelventil zur Steuerung der den Teilstromvorwärmer durchsetzenden Druckwassernienge versehen ist und daß diese Druckwasseraustrittsleitung anschließend in die Druckwasseraustrittsleitung des Dampferzeugers mit dem größeren Durchmesser einmündet.According to the invention, what is new is that the pressure chamber has two pressurized water outlet lines of different diameters, of which the line with the smaller one Diameter to a pressurized water heated partial flow preheater for the feed water leads that the Pressurized water outlet line of the partial flow preheater with a control valve to control the partial flow preheater penetrating pressurized water narrowing is provided and that this pressurized water outlet line then into the pressure water outlet line of the steam generator with the larger diameter joins.

Aus der schweizerischen Patentschrift 4 40 468 ist es bei einer Kernreaktoranlage bereits bekannt geworden, einen Speisewasservorwärmer vorzusehen, der mit Frischdampf beheizt wird. Eine Verminderung der Temperaturunterschiede zwischen Eintritt und Austritt des zu verdampfendenWassers in einem Wärmetauscher zur Dampferzeugung ist damit allerdings beim Anfahren nicht erreichbar, da gerade in der Anfangsphase des Anfahrens Frischdampf mit der notwendigen Temperatur nicht zur Verfügung steht. Erst der erfindungsgemäße Vorschlag schafft eine wirtschaftliche und auch beim Anfahren wirksame Lösung zur Verminderung der Temperaturunterschiede durch Anwendung eines zusätzlichen, vom eigentlichen Dampferzeuger getrennten und von einem Teil des Druckwassers beheizten Teilstromvorwärmers. Hierdurch wird erreicht, daß die Spannungsprobleme im eigentlichen Dampferzeuger für einen Druckwasserreaktor auch beim Anfahren wesentlich vermindert werden, ohne daß große Abmessungen des Teilstromvorwärmers erforderlich sind.From the Swiss patent specification 4 40 468 it is already known in a nuclear reactor plant, to provide a feed water preheater that is heated with live steam. A decrease in Temperature differences between the inlet and outlet of the water to be evaporated in a heat exchanger For steam generation, however, this cannot be achieved when starting up, since live steam with the necessary amount of steam is particularly important in the initial phase of starting up Temperature is not available. Only the proposal according to the invention creates an economic one and also effective solution during start-up to reduce temperature differences through application an additional, separate from the actual steam generator and from part of the pressurized water heated partial flow preheater. This ensures that the tension problems in the actual Steam generator for a pressurized water reactor can also be significantly reduced during start-up without large dimensions of the partial flow preheater are required.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist in der Zeichnung dargestellt. Der Dampferzeuger besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Druckwassereintrittsstutzen 2, von dem aus das im Kernreaktor erwärmte Druckwasser in die Druckwassercintriitskammer 3 strömt. Von da aus gelangt das Druckwasser in das Innere der Rohre 4 eines Rohrbündcls. Die Rohre 4 verlaufen geradlinig im Gehäuse 1 von oben nach unten und münden am unteren Ende des Gehäuses 1 in eine Druckwasseraus-An embodiment of the arrangement according to the invention is shown in the drawing. the Steam generator consists of a housing 1 with a pressurized water inlet nozzle 2, from which the im Nuclear reactor heated pressurized water into the pressurized water entrance chamber 3 flows. From there, the pressurized water reaches the interior of the tubes 4 of a tube bundle. The tubes 4 run in a straight line Housing 1 from top to bottom and open at the lower end of the housing 1 into a pressurized water outlet

!rittskammer 5. Die Druckwasseraustrittskammer 5 besitzt Anschlüsse für zwei Druckwasseraustrittsleitungen 6 und 7. Die Druckwasseraustrittsleltung 7 führt zu einem Teilstromvorwärmer 8, der ähnlich wie der Dampferzeuger aufgebaut sein kann und ein Gehäuse 9 s mit innenliegendem, geradlinig verlaufendem Rohrbündel IO aufweist. Dieser Teilstromvorwärmer kann auch mit einem U-förmigen Rohrbündel gebaut werden, weil bei dem kleinen Durchmesser keine unzulässigen Wärmespannungen in der Rohrplatte entstehen. Nach Durchströmen des Teilstromvorwärmers gelangt das über die Druckwasseraustrittsleltung 7 dem Teilstromvorwärmer 8 zugeführte Druckwasser über eine zugleich die Druckwasseraustrittsleitung des Teilslromvorwärmers bildende Verbindungsleitung II, in die ein Regelventil 12 eingeschaltet ist, zu einem Ejektor 13. Dieser Ejektor 13 ist in die Druckwassc-austrittsleitung 6 eingeschaltet und bewirkt, daß ein ausreichender Druckwasserteilstrom durch den Teilstromvorwärmer 8 fließt, der durch das Regelventil 12 beeinflußt werden kann.! Rittskammer 5. The pressurized water outlet chamber 5 has connections for two pressurized water outlet lines 6 and 7. The Druckwasseraustrittsleltung 7 leads to a partial flow preheater 8, which is similar to that Steam generator can be constructed and a housing 9 s with an internal, straight tube bundle Has IO. This partial flow preheater can also be built with a U-shaped tube bundle because With the small diameter, no inadmissible thermal stresses arise in the tube plate. To Flowing through the partial flow preheater, it reaches the partial flow preheater via the pressurized water outlet line 7 8 supplied pressurized water via a pressurized water outlet line of the partial flow preheater at the same time connecting line II, in which a control valve 12 is switched on, to an ejector 13. This ejector 13 is in the pressure water outlet line 6 switched on and ensures that a sufficient partial flow of pressurized water through the partial flow preheater 8 flows, which can be influenced by the control valve 12.

Bei dem erfinclungsgeinäßen Dampferzeuger wird das Regelventil 12 nun bclastungsubhängig so geregelt.In the case of the steam generator according to the invention the control valve 12 is now regulated as a function of the load.

daß im Teilslromvorwärmer einerseits keine Verdampfung des Speisewasser stattfindet, aber andererseits die Temperatur bis in die Niihe der Verdampfungstempera-Uii' gebracht wird. Das Speisewasser gelangt nach der üblichen Regenerativvorwürmung über eine Spcisewasscreinti'ittslcilung 14 mit einem Speisewasserventil 15 in den Teilslromvorwärmcr 8, umspült dort diis Rohrbündel IO und verläßt den Teilstromvorwärmer 8 durch die Speisewasserleitungen 16 und 17. Diese münden in das Gehäuse 1 des Dampferzeugers. Hier wird das Speisewasser verdampft und verläßt den Dampferzeuger durch die Austrittssulzen 18 und 19. von wo aus es zu den Turbinen geleitet wird. Im oberen Teil des Rohrbündel befinden sich zur Verbesserung des Wärmeübergangs im Dampfbereich Lenkblcche 20. In der Mitte des Gehäuses 1 ist dort außerdem ein Abscheider 21 für das sich in der Restverdampl'ungszonc anreichernde salzhaltige Wasser vorgesehen. Der Abscheider ist mit einem in der Achse des Gehäuses I verlaufenden Auslaßrohr 22 verbunden, über das — gesteuert durch ein Ventil 23 — das salzhaltige Wasser abgeführt werden kann.that on the one hand no evaporation in the partial flow preheater of the feed water takes place, but on the other hand the temperature is close to the evaporation temperature is brought. After the usual regenerative pre-worming, the feed water arrives via a water purification system 14 with a feed water valve 15 in the partial flow preheater 8, where it washes around the tube bundle IO and leaves the partial flow preheater 8 through the feedwater lines 16 and 17. These open into the Housing 1 of the steam generator. The feed water is evaporated here and leaves the steam generator through the outlet pipes 18 and 19, from where it is directed to the turbines. In the upper part of the Tube bundles are located to improve the heat transfer in the steam area Lenkblcche 20. In In the middle of the housing 1 there is also a separator 21 for the residual evaporation zone enriching salty water is provided. The separator is with one in the axis of the housing I. extending outlet pipe 22 connected through which - controlled by a valve 23 - the salty water can be discharged.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: I. Dampferzeuger für Druckwasserreaktoren mit einem in einem Gehäuse angeordneten, vom Druckwasser durchflossenen geraden Rohrbündel, bei dem sich die Druckwassereintrittskammer und die Druckwasseraustrittskammer an entgegengesetzten Enden des Gehäuses befinden und das in einem gesonderten Wärmetauscher vorgewärmte Speisewasser das Gehäuse zwischen dem Rohrbündel einmal durchströmt, dabei verdampft und leicht überhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwasseraustrittskammer (5) mit zwei Druckwasseraustrittsleitungen (6, 7) unterschiedlichen Durchmessers versehen -st, von denen die Leitung (7) mit dem kleineren Durchmesser zu einem druckwasserbeheizten Teilstromvorwärmer (8) für das Speisewasser führt, daß die Druekwasseraustrhtsleitung (11) des Teilstromvorwärmers mit einem Regelventil (12) zur Steuerung der den Teilstromvorwärmer (8) durchsetzenden Druckwassermenge versehen ist und daß diese Druckwasseraustrittsleitung (11) anschließend in die Druckwasseraustrittsleitung (6) des Dampferzeugers mit dem größeren Durchmesser einmündet.I. Steam generator for pressurized water reactors with a arranged in a housing, from Straight tube bundle through which pressurized water flows, in which the pressurized water inlet chamber and the pressurized water outlet chamber are located at opposite ends of the housing and the in a separate heat exchanger preheated feed water the housing between the tube bundle flows through once, evaporates and is slightly overheated, characterized in that that the pressurized water outlet chamber (5) with two pressurized water outlet lines (6, 7) different Diameter provided -st, of which the line (7) with the smaller diameter to a pressurized water heated partial flow preheater (8) for the feed water leads that the Druekwasseraustrhtsleitung (11) of the partial flow preheater with a control valve (12) for controlling the den Partial flow preheater (8) is provided penetrating the amount of pressurized water and that this pressurized water outlet line (11) then into the pressure water outlet line (6) of the steam generator with the larger diameter opens. 2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckwasseraustrittsleitung (6) mit dem größeren Durchmesser ein Ejektor (13) eingeschaltet ist. mit Hilfe dessen der Durchfluß des Druckwassers durch den Teilstromvorwärmer (8) verstärkt werden kann.2. Steam generator according to claim 1, characterized in that in the pressurized water outlet line (6) with the larger diameter an ejector (13) is switched on. with the help of which the flow of the pressurized water can be reinforced by the partial flow preheater (8).