DE4242144A1 - Wasserabscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserabscheider zum Abtrennen von Wasser aus einem Wasser-Dampf-Gemisch.

Im Verdampfungssystem eines Durchlaufdampferzeugers wird üblicherweise in Strömungsrichtung eines Wasser-Dampf-Kreislaufs hinter den Verdampferheizflächen eine Wasser-Dampf-Trenneinrichtung eingesetzt, die, insbesondere beim Anfahrbetrieb, das dort ankommende Wasser-Dampf-Gemisch in einen Wasserstrom und einen Dampfstrom aufteilt.

Bei einem Durchlaufdampferzeuger, bei dem einem ersten Verdampferteil ein Umlauf überlagert werden soll, wird hinter diesem ersten Verdampferteil lediglich ein Wasserteilstrom aus dem Wasser-Dampf-Gemisch abgezweigt und dem Verdampfereintritt zugeführt. Dabei soll dieser abgezweigte Wasserstrom möglichst vollständig frei von Dampf sein. Der verbleibende, einem dem ersten Verdampferteil nachgeschalteten zweiten Verdampferteil zugeführte Massenstrom ist dann im Gegensatz zu einem Durchlaufdampferzeuger ohne Umlaufsystem ein Gemisch aus Wasser und Dampf, sogenannter Naßdampf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserabscheider derart zu gestalten, daß in ihm aus einem Wasser-Dampf-Gemisch Wasser abgeschieden werden kann, das frei von Dampf ist, und daß der verbleibende Naßdampf ungestört, z. B. in nachfolgende Heizflächen, abströmen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wasserabscheider mit einer Anzahl von am Umfang eines Behälters verteilt und unter einem Neigungswinkel schräg verlaufend angeordneten Eintrittsrohren und mit einer unterhalb der Einmündungen der Eintrittsrohre vorgesehenen Ablauföffnung für Wasser sowie mit einer oberhalb der Einmündungen der Eintrittsrohre vorgesehenen Abströmöffnung für Naßdampf.

Der Neigungswinkel zwischen der Mittelachse jedes Eintrittsrohres und der vertikalen Achse des Behälters beträgt zwischen 15° und 60°, vorzugsweise 45° bis 55°. Durch die schräge Anordnung der Eintrittsrohre wird ein in den Wasserabscheider eintretender Wasser-Dampf-Gemischstrom zunächst nach unten gelenkt. Dabei wird das Wasser bevorzugt im unteren Teil des Abscheidebehälters gesammelt, während der Dampf zusammen mit dem nicht nach unten abgeführten Wasser nach einer Umlenkung in axialer Richtung nach oben strömt und dort über die Abströmöffnung abgeführt wird.

Die Anzahl der Eintrittsrohre kann je nach Abscheidergröße unterschiedlich sein, wobei die Eintrittsrohre zweckmäßigerweise in jedem Fall symmetrisch angeordnet sind. Vorteilhafterweise schneiden sich die Mittelachsen der Eintrittsrohre in einem auf der vertikalen Achse des Behälters liegenden Punkt. Dadurch wird erreicht, daß aufgrund des Aufprallens der Gemischströme aufeinander das Wasser in den unteren Teil des Abscheidebehälters geführt wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Wasserabscheiders ist als Abströmöffnung eine der Anzahl der Eintrittsrohre entsprechende Anzahl von Austrittsrohren vorgesehen, die gegenüber den Eintrittsrohren versetzt am Umfang verteilt und radial verlaufend angeordnet sind.

Um zu verhindern, daß ein über die Eintrittsrohre in den Abscheidebehälter eintretendes Wasser-Dampf-Gemisch als Kurzschlußstrom direkt zu den Austrittsrohren gelangt, sind innerhalb des Behälters Einbauten zum Führen des Gemischstroms nach unten und Umlenken des Naßdampfes nach oben vorgesehen. Die Einbauten sind dabei zweckmäßigerweise derart gestaltet, daß oberhalb der Einmündungen der Eintrittsrohre liegende Flächenteile und das Zentrum segmentartig verdeckt sind, so daß der Wasser-Dampf-Gemischstrom zur Umlenkung gezwungen wird. Dabei können sich die Einbauten über einen oberhalb und/oder unterhalb der Einmündungen der Eintrittsrohre liegenden Bereich erstrecken.

Die Einbauten umfassen vorteilhafterweise mindestens annähernd rechtwinklig zur Achse des Behälters verlaufende Abdeckplatten und parallel zur Achse des Behälters angeordnete Leitwände. Aufgrund einer dadurch bedingten Zwangsströmung nach unten und einer Umlenkung des Gemischstroms um 180° gelangt das Wasser bevorzugt in den unteren Teil des Abscheidebehälters.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt I-I gemäß Fig. 2 und

Fig. 2 einen Querschnitt II-II gemäß Fig. 1 eines Wasserabscheiders mit schräg verlaufenden Eintrittsrohren und radial verlaufenden Austrittsrohren sowie mit Einbauten zur Strömungsführung, und

Fig. 3 und 4 eine weitere Ausführungsform eines Wasserabscheiders im Längsschnitt gemäß III-III bzw. im Querschnitt gemäß IV-IV.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Wasserabscheider 1 gemäß Fig. 1 umfaßt einen geschlossenen Behälter 2 mit schräg verlaufend angeordneten Eintrittsrohren 4 und radial verlaufend angeordneten Austrittsrohren 6 sowie einem koaxialen Wasserablauf 8. Anstelle der Austrittsrohre 6 kann auch ein zentrales Abzugsrohr vorgesehen sein.

Der Neigungswinkel a zwischen der vertikalen Achse A des Behälters 2 und der Mittelachse M eines jeden Eintrittsrohrs 4 beträgt zwischen 15° und 60°, z. B. gemäß diesem Ausführungsbeispiel 45°. Die Verlängerungen der Mittelachsen M der Eintrittsrohre 4 schneiden sich in einem Punkt P, der auf der vertikalen Achse A des Behälters 2 liegt.

Wie Fig. 2 zeigt, sind jeweils vier Eintrittsrohre 4 und vier Austrittsrohre 6 gleichmäßig am Umfang des Behälters 2 verteilt und gegeneinander versetzt angeordnet. Dabei stehen sich sowohl die Eintrittsrohre 4 als auch die Austrittsrohre 6 paarweise gegenüber.

Oberhalb der Einmündungen 10 der Eintrittsrohre 4 in den Behälter 2 ist im zentralen Bereich des Behälters 2 ein Rohr 12 eingebaut, das am Unterende eine sich sternförmig oder segmentartig bis an die Behälterwand erstreckende Abdeckung 14 trägt und sich bis zum Behälterdeckel 16 erstreckt, so daß vor den Austrittsrohren 6 einbautenfreie Segmente 18 gebildet sind.

Über die schräg verlaufenden Entrittsrohre 4 strömt in Richtung der Pfeile 20 ein Wasser-Dampf-Gemisch in den Behälter 2 ein. Nach erfolgtem Zusammenprall der Gemischströme im Bereich des Punktes P strömt nach oben umgelenkter Naßdampf durch die Segmente 18 und über die Austrittsrohre 6 ab, während nach unten fallendes Wasser über den Wasserablauf 8 abströmt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 4 umfassen die Einbauten wiederum ein zentrales Rohr 12′ und zur Achse A des Behälters 2 rechtwinklig verlaufende Abdeckplatten 14′, die mit parallel zur Achse A verlaufenden Leitwänden 22 verbunden sind. Die Leitwände 22 bilden segmentartige Führungsräume und begrenzen im Behälterinnenraum Eintrittsbereiche 24a und Austrittsbereiche 24b.

Das über die Eintrittsrohre 4 in den Behälter 2 eintretende Wasser-Dampf-Gemisch wird in Richtung des Pfeils 25 zunächst in einen Beruhigungsraum 26 geführt und entmischt in Wasser und Naßdampf. Der Naßdampf wird um 180° umgelenkt und in Richtung des Pfeils 27 durch einen oberhalb der Einbauten 12′, 14′, 22 liegenden Abströmraum 28 und über die Austrittsrohre 6 in Richtung der Pfeile 30 zu nachgeschalteten Heizflächen (nicht dargestellt) geführt. Im Beruhigungsraum 26 aus dem Wasser-Dampf-Gemisch abgeschiedenes Wasser, das frei von Dampf ist, wird über den Wasserablauf 8 abgeführt.

Claims (10)

1. Wasserabscheider (1) zum Abtrennen von Wasser aus einem Wasser-Dampf- Gemisch mit einer Anzahl von am Umfang eines Behälters (2) verteilt und unter einem Neigungswinkel (a) schräg verlaufend angeordneten Eintrittsrohren (4) und mit einer unterhalb der Einmündungen (10) der Eintrittsrohre (4) vorgesehenen Ablauföffnung (8) für Wasser sowie mit einer oberhalb der Einmündungen (10) der Eintrittsrohre (4) vorgesehenen Abströmöffnung (6) für Naßdampf.

2. Wasserabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (a) zwischen der Mittelachse (M) jedes Eintrittsrohrs (4) und der vertikalen Achse (A) des Behälters (2) kleiner als 60° ist.

3. Wasserabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mittelachsen (M) der Eintrittsrohre (4) in einem auf der vertikalen Achse (A) des Behälters (2) liegenden Punkt (P) schneiden.

4. Wasserabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Abzugsöffnung eine der Anzahl der Eintrittsrohre (4) entsprechende Anzahl von Austrittsrohren (6) vorgesehen ist, die gegenüber den Eintrittsrohren (4) versetzt am Umfang des Behälters (2) verteilt und radial verlaufend angeordnet sind.

5. Wasserabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einbauten (12, 14; 12′, 14′, 22) zum Umlenken des Dampfes vorgesehen sind.

6. Wasserabscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (12, 14; 12′, 14′, 22) eine segmentartige Abtrennung von Eintrittsbereichen (24a) und Austrittsbereichen (24b) bilden.

7. Wasserabscheider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Eintrittsbereiche (24a) bildenden Segmente oberhalb der Einmündungen (10) der Eintrittsrohre (4) abgedeckt sind.

8. Wasserabscheider nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einbauten (12, 14) über einen oberhalb der Einmündungen (10) der Eintrittsrohre (4) liegenden Bereich erstrecken.

9. Wasserabscheider nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einbauten (12′, 14′, 22) über einen unterhalb der Einmündungen (10) der Eintrittsrohre (4) liegenden Bereich erstrecken.

10. Wasserabscheider nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (12′, 14′, 22) mindestens annähernd rechtwinklig zur vertikalen Achse (A) des Behälters (2) verlaufende Abdeckplatten (14′) und parallel zu dieser vertikalen Achse (A) verlaufende Leitwände (22) umfassen.