DE2425539B2 - Kombinierter feuchtigkeitsabscheider und ueberhitzer - Google Patents
Kombinierter feuchtigkeitsabscheider und ueberhitzerInfo
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- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
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Description
40
Die vorliegende Erfindung betrifft einen kombinierlen
Feuchtigkeitsabscheider und Überhitzer für Dampf gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solcher
kombinierter Feuchtigkeitsabscheider ist bekannt aus der DT-OS 21 30 244.
Bei dem aus der DT-OS 2130 244 bekannten
kombinierten Feuchtigkeitsabscheider und Überhitzer Strömt der zu überhitzende Dampf über ein Rohrbündel,
das sich parallel zur Behälterlängsachse über den Hauptteil des Querschnitts des zylindrischen Behälters
erstreckt. Ein Nachteil dieser bekannten Konstruktion besteht einmal darin, daß die Behälterwandung von dem
überhitzten Dampf stark erwärmt wird, wodurch Wärmespannungen entstehen. Außerdem wird bei dem
bekannten Abscheider-Überhitzer keine konstante Strömungsgeschwindigkeit des das Überhitzerrohrbündel
durchtretenden Dampfes erreicht.
Aus der DT-AS 15 76 853 ist ein kombinierter Feuchtigkeitsabscheider und Überhitzer bekannt, bei
dem in einem rohrförmigen Körper mit horizontaler Längsachse der Überhitzerteil über dem Feuchtigkeitsabscheiderteil
aufgebaut ist. Der Überhitzerteil besteht aus im wesentlichen horizontal verlaufenden Rohren,
von denen jedes in U-Form das rohrförmige Gehäuse durchläuft. Auch bei diesem bekannten Abscheider-Überhitzer
sind keine Maßnahmen getroffen, um den überhitzten Dampf von der Behälterwandung fernzuhalten
und um die Strömungsgeschwindigkeit des zu überhitzenden Dampfs möglichst gleichmäßig zu
machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kombinierten Feuchtigkeitsabscheider und Überhitzer
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart weiterzuentwickeln, daß die Aufheizung der Behälterwandung
durch den überhitzten Dampf möglichst klein gehalten wird und durch entsprechende Ausbildung des
Strömungswegs des zu überhitzenden Dampfs möglichst gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeiten im
Überhitzerrohrbündel zu gewährleisten.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein kombinierter Feuchtigkeitsabscheider und Überhitzer nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des
Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 genannt.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Abscheider-Überhitzers erhält man im Überhitzerteil einen zum
Aus'ritt hin zunehmenden Strömungsquerschnitt, der so bemessen ist, daß sich über das Bündel eine nahe/u
konstante Strömungsgeschwindigkeit einstellt. Von dem abströmenden überhitzten Dampf wird unmittelbar nur
die obere halbkugelförmige Abschlußstirnwand des Behälters berührt, so daß die Wand des Behälters an den
übrigen Stellen eine realtiv niedrige Temperatur annimmt, wodurch unerwünschte Wärmedehnungen
vermieden werden.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert
werden. Es zeigen:
Fig. 1 zwei Seitenansichten und eine Draufsicht auf eine Anordnung gemäß der Erfindung, die
Fig. 2 und 3 Schnitte durch die Anordnung gemäß
Fig. 1.
Fig.4 einen Querschnitt längs der Linie A-A in
F i g. 2,
Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie B-B in
F i g. 2.
In Fig. 1 und detaillierter in den Fig. 2-5 ist eine
Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der der untere Teil als Feuchtigkeitsabs;heider 11 und der
obere Teil als Überhitzer 12 ausgebildet ist. Der Feuchtigkeitsabscheider 11 besieht aus einer Anzahl
parallel geschalteter Abschnitte 14, im Beispiel zehn Abschnitte, die übereinander angeordnet sind. Jeder der
Abschnitte enthält Feuchtigkeitsabscheider 15, beispielsweise vom Drahtnetz-Typ, die durch Gitterwerke
versteift und von strömungsleitenden Blechen 16 umgeben sind. Die Abschnitte 14 sind durch die
schräggestellten strömungsleitenden Bleche 16 voneinander abgegrenzt, die das aus dem Dampf abgeschiedene
Wasser ableiten. Diese Bleche bilden außerdem eine Scheidewand zwischen feuchtem und entfeuchtetem
Dampf.
Das abgeschiedene Wasser wird in ein vertikales Entwässerungsrohr 17 geleitet, das für alle Abschnitte
14 gemeinsam ist und das in einen Wasserverschluß 18 mündet. Die kreisförmigen Feuchtigkeitsabscheiderabschnitte
14 sind von einem inneren Mantel 19 umgeben. Der Ringspalt zwischen dem inneren Mantel und dem
äußeren drucktragenden Mantel des Behälterunterteils 21 bildet den Ein- bzw. Ausströmkanal 20 und 20' zu den
Feuchtigkeitsabscheidern. Diese Kanäle sind durch
vertikale Bleche 22 zwischen dem inneren und dem lußeren Mantel voneinander getrennt Dadurch, daß
man den Querschnitt der Kanäle schrittweise variiert, trhält man eine nahezu konstante Geschwindigkeit
towohl an der Ein- als auch an der Ausströmseite. Eine gleichmäßige Verteilung zwischen den verschiedenen
Abschnitten erhält man mit richtig angepaßten Drosselungen in Form perforierter BIe 'he im Einlauf 23 und
Auslauf 24 zu diesen Abschnitten 14.
Vom Feuchtigkeitsabscheiderteil 11 wird Dampf zum CJberhitzerteil 12 hochgeleitet (bei 25) and glt.chmäßi.g
»uf zwei im Winkel zueinander angestellte Rohrbündel 26, 27 verteilt. Der ganze Raum zwischen den
Rohrbündeln und der äußeren drucktragenden Hülle dient als Einströmkanal 28. Die Rohrbündel sind von
Seitenblechen 29 umgeben, die an den inneren Ausströmungskanal 30 angeschlossen sind. Durch die
Winkelstellung der Rohrbündel 26, 27 erhält man einen turn Auslauf hin zunehmenden Strömungsquerschnitt.
Dieser ist so bemessen, daß man eine ungefähr konstante Strömungsgeschwindigkeit erreicht. Durch
diese Anordnung wird nur die obere halbsphärische Stirnwand 31 von dem überhitzten Dampf berührt. Im
übrigen hat der Behältermantel eine relativ niedrige Temperatur, was die Wärmespannungen im Mantel
reduziert.
Der Erhitzungsdampf wird auf zwei parallelgeschaltete
Rohrbündel 26, 27 verteilt, die je aus mehreren Teilrohrbündeln 32, 33 und 34 bestehen, die in Reihe
geschaltet sind, indem sie untereinander mitteis Rohrleitungen, u. a. den Überströmleitungen 35 und 36,
verbunden sind. Der erste Slrömungsweg gtht durch das Teilbündel 32, während das andere Teilbündel in
zwei Strömungswege 33, 34 aufgeteilt ist, siehe die Seitenwände 37. Durch diese Aufteilung und eine
geringere Entlüftung, beispielsweise ca. 1%, wird eine eindeutige Strömung in allen Rohren aufrechterhalten.
Die Entlüftung soll über eine feste Drossel 38 erfolgen. Auf diese Weise wird die Gefahr der Gasansammlung in
den Rohren und damit eine Korrosionsgefahr beseitigt.
Die Entwässerung der drei Strömungswege führt mit separaten Leitungen 39, 40, 41 zu einem außerhalb
liegenden Niveaugefäß42, Fig. 1.
Wie bereits erwähnt, besteht der Feuchtigkeitsabscheider aus beispielsweise zehn identischen Abschnitten
14, die von einem zylindrischen inneren Mantel 19 umgeben sind. Die Feuchtigkeitsabscheiderabschnitte
14 sind in eine geeignete Anzahl Teile aufgeteilt, welche von einem nicht dargestellten, mit dem Mantel
verbundenen Gitterwerk getragen werden. Das Material der Matten der Feuchtigkeitsabscheider in den
Abschnitten 14 ist rostfrei; im übrigen wird zweckmäßigerweise als Material Kohlenstoffstah! verwendet.
Die Rohrbündel 26, 27 im Überhitzerteil 12 können aus geraden, gewalzten Rohren bestehen, die an beiden
Enden an die Rohrböden geschweißt sind. Die Rohre sind durch Tragbleche 43 versteift, deren Abstand so
bemessen ist, daß Vibrationen und unzulässige Durchbiegungen verhindert werden.
Die Rohre sind auf zwei identische Rohrbündel 26,27
verteilt, die in separaten Rahmen 44 befestigt sind, so
daß jeder Abschnitt austauschbar ist. Die Rohrbündel ruhen auf Konsolen 45 im Mantel und können nach
unten frei expandieren. Die Entwässerungsleitungen 39, 40, 41 sind flexibel angeordnet, um die Wärmedehnung
der Rohrbündel 26, 27 aufnehmen zu können. Das Material der Rohrbündel ist beispielsweise Kohlenstoffstahl.
Die schrittweise Verkleinerung des Eintritts 20' mittels der vertikalen Bleche 22 bzw. die schrittweise
Vergrößerung des Austritts 20 im Feuchtigkeitsabscheiderteil ergibt auch dort eine relativ konstante
Durchströmungsgeschwindigkeit. Beim Einströmen nimmt die Dampfmenge im Einlauf infolge der
Ableitung zu den verschiedenen Abschnitten 14 alfmählich ab, und im Austritt 20 ist es umgekehrt, und
durch eine Querschnittsänderung, siehe die Lage der vertikalen Bleche 22, wird dieser Mengenänderung
Rechnung getragen.
Durch den Winkel in der Anordnung zwischen den RohrHündeln 26 und 27 im Überhitzerteil erhält man
eine erwünschte fortlaufende Querschnittszunahme im Auslauf.
Die Rohrbündel 26, 27 sind nach dem Abnehmen des
Mantels und zugehöriger Teile individuell austauschbar. Dieser Austausch kann sehr schnell durchgeführt
werden. In Fig. 5 wird die Reihenschaltung der Strömungswege, Teilbündcl 32 bis 34 detaillierter
gezeigt.
Die zylindrischen Kammern an den Enden der Überhitzerrohre, F i g. 2 und 3, sind dünnwandig. Der
Druck innerhalb derselben ist wesentlich höher als außerhalb, z. B. 60-70 Bar innen und !0-12 Bar außen.
Dadurch, daß die Kammern einen kleinen Durchmesser haben, kann ihre Wanddicke und damit ihr Gewicht
niedrig gehalten werden. Aufgrund der geringen Wanddicke ist eine schnelle Erwärmung auf Betriebstemperatur
zulässig.
Der Druckbehälter ist für inneren Überdruck und Vakuum konstruiert. Die Vakuumstabilität erhält man
durch zweckmäßig angepaßte Ringverstärkungen 13. Das Material des Druckbehälters ist normalerweise
Kohlenstoffstahl. Als Beispiel für die Maße der Konstruktion kann eine Gesamthohe von 23,9 m und ein
maximaler Durchmesser von 5 m einschließlich der Verstärkungsringe 13 genannt werden, und die Konstruktion
ist beispielsweise bei einer 1.300 MW-Turbine verwendbar.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Kombinierter Feuchtigkeitsabscheider und Überhitzer für Dampf mit einem stehenden Behäl-
|er, in dessen unterem Teil der Feuchtigkeitsabscheider und in dessen oberem Teil der Oberhitzer, mit
lieh vorwiegend vertikal erstreckendem und im groben in Behälterlängsrichtung durchströmtem
Rohrbündel, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Überhitzer im wesentlichen »us mindestens zwei unter einem kleinen Winkel
lueinander verlaufenden Rohrbündeln (26, 27) für Erhitzungsdampf besteht, zwischen denen ein
Ausströmquerschnitt für den erhitzten Dampf gebildet wird, der sukzessiv zunimmt.
2. Abscheider und Überhitzer nach Anspruch 1 mit «inem als Druckbehälter ausgebildeten Behälter,
dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Raum !wischen Druckbehälter-Mantel und den äußersten
Rohren des Überhitzers als Einströmkanaf (28) für
den überhitzten Dampf dient.
3. Abscheider und Überhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohrbündel
(26, 27) aus mehreren Teilbündeln (32, 33, 34) besteht, die untereinander in Reihe geschaltet sind.
4. Abscheider und Überhitzer nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen
übereinander angeordneten Abschnitte (14) des Feuchtigkeitsabscheiders von einem inneren Mantel
(19) umgeben sind und dieser innere Mantel zusammen mit dem Behälterunteneil (21) die Ein-
und Ausströmkanäle (20'. 20) zu und von den Feuchtigkeitsabscheiderabschnitter bildet, wobei
die Kanalquerschniue auf der Eintrittsseite bzw. Austrittsseite (20', 20) in Strömungsrichtung sich
derart ändern, daß sich eine im wesentlichen konstante Strömungsgeschwindigkeit an allen Stellen
einstellt.
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