SE430716B - Mellanoverhettare - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 8202525-5 Ett tidigare känt sätt att undvika dessa olägenheter har varit att kraftigt öka ångflödet genom tuberna så, att överskottsånga alltid förekommer i alla delar av tubsatsen eller tubsatserna samt att återcirkulera det härvid upp- komna ångöverskottet från tubutlopp till tubinlopp. För att ett garanterat ångflöde skall erhållas i alla tuber under alla driftsförhållanden är åter- cirkulationsbehovet i de kända överhettarna mellan 100 och 150 % av tillförd primärånga. Ãtercirkulationen åstadkommes med hjälp av ejektorer som drives av den tillförda primärångan. Varje tubsats kräver sitt eget återcirkula- tionssystem med ejektorer och var sitt dräneringssystem för bortledning av kondensat. Rördragningen är komplicerad. En stor mängd komplicerade dyrbara tätningar mellan tubsatserna erfordras. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förenklad och förbättrad mellanöverhettare med större kapacitet per volymsenhet.

Mellanöverhettaren enligt uppfinningen innehåller ett tryckkärl med minst en tubsats. Lämpligen är en fuktavskiljare placerad i eller i anslutning till tryckkärlet. I denna separeras fukten från sekundärângan innan denna når tub- satsen där den överhettas. Inuti tryckkärlet är tuber anordnade kring ett cen- tralt utrymme och upptill anslutna till en inloppsångkammare och nedtill till en utloppsångkammare. Det centrala utrymmet avgränsas således av tuberna, som lämpligen är anordnade ringformigt kring det centrala utrymmet, samt upp- till och nedtill av ångkamrarna. Minst en återcirkulationsledning för över- skottsånga förbinder ångkamrarna. Denna är lämpligen placerad mitt i det nämnda centrala utrymmet. Mellan tuberna och tryckkärlet finnes ett utrymme som lämpligen är ringformat. I tryckkärlet finnes en ringformad vägg som uppdelar utrymmet mellan tryckkärlet och tuberna i en undre del och en övre del. Härigenom kommer sekundärångan, som skall överhettas, att tvingas passera tuberna radiellt inåt och således tvärs tuberna från det ena rummet utanför tuberna till det centrala utrymmet, vertikalt i detta och därefter radiellt utåt tvärs tuberna till det andra utrymmet mellan tuberna och tryckkärlet.

Utrymmet mellan tuberna och tryckkärlets vägg kan även uppdelas i tre eller flera delar av radiellt orienterade väggar samt det centrala utrym- met i två eller flera delar av radiella väggar. I ett sådant utförande tvingas sekundärångan, som skall överhettas, att upprepade gånger passera radiellt tvärs tuberna i tubsatsen. 10 20' 25 30 35 8202525-5 En mindre mängd primärånga avtappes kontinuerligt från primärsystemet för att hålla koncentrationen av icke kondenserbara gaser under en acceptabel nivå.

Lämpligen är tryckkärlet och tuberna i detta anordnade vertikalt men kan givetvis även anordnas på annat sätt, t ex horisontellt. I en vertikal över- hettare kan sekundärångan, ångan som skall överhettas, strömma antingen ned- ifrån och uppåt eller uppifrån och nedåt.

I en vertikal överhettare har ångkamrarna ett cirkulärt horisontellt tvär- snitt. Tuberna är anslutna ringformigt nära periferin. Primärångan tillföres till den övre kammaren och bildat kondensat bortledes från den undre. Primär- ångan införes tangentiellt vid den övre kammarens periferi så att ångan i kammaren erhåller en kraftig roterande rörelse. Härigenom uppstår en radiell tryckskillnad i den övre kammaren. Trycket blir härigenom lägst i centrum och högst vid periferin över tubinloppen. Denna radiella tryckskillnad utgör drivkraften för återcirkulation av ånga från den nedre till den övre kamma- ren genom en centralt placerad återcirkulationsledning. Genom att sekundär- ångan överhettas vid såväl strömming inåt som utåt genom tubskikten erhålles en jämnare kondensation av primärångan i tuber i olika skikt. Härigenom och genom att den radiella tryckskillnaden vid tubinloppen i den övre ångkammaren ger ett högre ångflöde i de yttre tubskikten än de inre blir återcírkulations- behovet av ånga avsevärt lägre än i de tidigare kända överhettarna. Genom uppfinningen vinner man att särskilda ejektorer med komplicerade rörsystem för återcirkulationen kan elimineras. Konstruktionen kan härigenom förenklas och förbilligas. Man vinner också att överhettaren kan byggas symmetrisk och mycket kompakt så att hög kapacitet per volymsenhet erhålles. Genom att ut- föra överhettaren så att sekundärångan passerar tubsatsen radiellt ett fler- tal gånger kan kondenseringen bli så likformig inom tubsatsen att man kan nöja sig med att avtappa en mycket begränsad ångmängd från nedre ångkammaren så att återcirkulationsledning kan elimineras.

I ett specialfall av överhettaren är lämpligen ett flertal återcirkulations- ledningar eller ledningar för avtappningsånga anbringade så att dessa om- strömmas av sekundärånga på sådant sätt att kondensation av primärånga in- träffar i dessa ledningar.

Tryckskillnaden mellan övre ångkammarens yttre och inre del kan ökas genom lämpliga inbyggnader i kammaren. Ãngkammaren kan t ex uppdelas 1 ett övre och ett undre rum av en radiellt orienterad ringformig vägg som är ansluten 10 15 20' 25 30 35 8202525-5 till ångkammarens yttre vägg. öppningen i centrum avpassas till.driftbeting- elserna och bör i regel vara större än 30 % av ångkammarens diameter. Äng- inloppet mynnar tangentiellt i ångkammarnes övre rum, medan tuberna mynnar i det undre.

Uppfinningen beskrives närmare under hänvisning till bifogade figurer. Fig 1 visar ett vertikalt snitt genom en mellanöverhettare, fig É ett horison- tellt snitt vid A-A i fig 1, fig 3 ett horisontellt snitt genom övre ång- kammaren vid B-B i fig 1, fig H ett vertikalt snitt genom en övre ångkammare i ett alternativt utförande och fig 5 tryckvariationen radiellt i en ång- kammare enligt fig 4.

I figurerna betecknar 1 ett tryckkärl. Genom en ledning 2 strömmar sekundär- ånga, som skall överhettas, in i tryckkärlet. Fukt i ångan avskiljes i en icke visad fuktavskiljare som kan vara anordnad i anslutning till överhetta- ren eller inuti tryckkärlet. I tryckkärlet 1 är anbringade ett stort antal vertikala tuber Ä anordnade i ett ringformigt tubplan. I tubplanet kan finnas t ex 25 cylindriska skikt av tuber. Tuberna är anslutna till en övre ångkammare 5 och en nedre ångkammare 6. I utrymmet 7 innanför tuberna finnes en återcirkulationsledning 8 för ånga från nedre ångkammaren 6 till övre ång- kammaren 5. Hela tubsatsen med sina ångkamrar 5 och 6 kan vara upphängda i tryckkärlet 1 medelst bärorgan 10. Till ångkammaren 6 är ansluten en konden- satledning 11 med en kompensator 12 som förmår uppta längdförändring hos tub- satsen. Till övre ångkammaren är en eller flera ångledningar 13 anslutna tangentiellt. Genom dessa tillföres primärånga, från t ex en kokarreaktor eller ånggenerator. På grund av den tangentiella anslutningen av ledningarna 13 kommer ångan i rummet 9 att rotera som pilarna 22 visar. På ungefär tryck- kärlets 1 halva höjd finnes en horisontell ringformig vägg 14 som uppdelar det ringformiga utrymmet 15 mellan tuberna Ä och tryckkärlets 1 vägg i ett undre utrymme 15a och ett övre utrymme 15b. Tuberna H stödes på ett antal nivåer av horisontella stagplåtar 16.

I ångkammarutförandet enligt fig 4 är rummet 9 uppdelat i en övre del 9a och en nedre del 9b av en vägg 17 med en central öppning 18.

Fig-5 visar hur ångans tryck P i en ånglåda 5 med ett utförande enligt fig H varierar med radien r på grund av ångans rotationsströmning. Mellan centrum och yttre radien erhålles en tryckskillnad AP. Ängan som skall överhettas tillföres tryckkärlet genom ledningen 2 och ström- mar upp i det ringformade utrymmet 15a och radiellt inåt genom den ringformade 20 25 8202525-5 tubsatsen av tuber Ä,sompilarna 20 visar, till utrymmet 7. I detta strömmar ångan uppåt och sedan radiellt utåt som pilarna 21 visar genom tubsatsen till utrymmet 15b och slutligen ut genom ledningen 3. Uppvärmningsångan tillföres ångkammaren 5 och kondenseras när den strömmar nedåt genom tuberna U och vär- mer härvid ångan på tubernas utsida. Kondensatet bortledes genom ledningen 11.

Genom att ånga i olika tuber 4 i tubsatsen kondensepap Olika är det nödvändigt att arbeta med ett visst ångöverskott ut från tuberna för att kontrollerad strömning nedåt till ångkammaren 6 skall erhållas i alla tuber. Utan ett så- dant ångöverskott kan ånga i kammaren 6 strömma uppåt i vissa starkt kylda tuber och förorsaka driftsprobelm. Genom att ångan, som skall överhettas passerar tubsatsen en eller flera gånger radiellt i två riktningar erhålles en jämnare kylning av tuberna Ä i olika radiella skikt inom tubsatsen. Här- igenom kan man arbeta med ett lågt ångöverskott. Den radiella tryckdifferen- sen AP på grund av ångrotationen i övre ångkammaren ger den erforderliga drivkraften för återföring av överskottsångan från nedre ångkammaren 6 till övre ångkammaren 5 genom ledningen 8. Tryckvariationen radiellt innebär också att en något större ångmängd strömmar ner genom de yttre tubskikten, vilka är de som kyles starkast och där därför kondenseringen och ångbehovet är större än i de inre tubskikten. Även detta bidrar till att erforderligt ångöverskott kan hållas på låg nivå. Sekundärångströmmen kan givetvis inom ramen för upp- finningen lika gärna gå i den motsatta riktningen, dvs mot pilarnas riktning i fig 1.

I en kärnkraftstation kan trycket P hos ångan som tillföres överhettaren vara cirka 8 bar och temperaturen cirka 170°C. Trycket P2 och temperaturen te, som tillföres övre ångkammaren 5 kan vara cirka 65 bar respektive 280°C.

Den överhettade ångan kan ha en temperatur t3 som kan uppgå till cirka 26000. I en större kraftstation är ångflödet till en överhettare stort och kan uppgå till cirka 600 kg/s och för överhettning av denna ångmängd kan be- hövas “70 kg/s primärånga.

Claims (8)

8202525-5 PATENTKRAV

1. Mellanöverhettare eller liknande, t ex för kraftstationer, bestående av ett tryckkärl (1) innehållande minst en tubsats (U) med invändig kondensering av ånga (primärånga) samt utvändig upphettning av annan ånga (sekundärånga) eller fluid, k ä n n e t e c k n a d därav, att tuberna i sagda tubsats (H) är anordnade kring minst ett centralt utrymme (7) och löper mellan en ång- kammare (5) som via minst en ledning (13) är ansluten till en ångkälla och en ångkammare (6) som är ansluten till minst en dränageledning (11) för bortledning av kondensat, att det centrala utrymmet (7) begränsas av ångkam-- rarna (5, 6) och av de lämpligen ringformigt arrangerade tuberna (4), att mellan tubsatsen (4) och tryckkärlet (1) bildas minst två lämpligen ringfor- miga utrymmen (15a, 15b) åtskilda av en vägg (14) som tvingar sekundärångan att från utrymmet (15a) passera tuberna (4) radiellt inåt till det centrala utrymmet (7) samt efter axiell passage genom detta återvända radiellt utåt tvärs tuberna till utrymmet (15b) eller omvänt.

2. Mellanöverhettare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att mellan ångkamrarna (5, 6) är anordnad minst en ledning (8) för återcir- kulation av ånga från kammare (6) till kammare (7) och att sagda ledning lämpligen är placerad i det centrala utrymmet (7).

3. Mellanöverhettare enligt något eller några av föregående patentkrav, k ä n n e t e e k n a d därav, att ångkammaren (5) har cirkulärt tvär- snitt och att primärångan tillföres denna kammare tangentiellt så att ångan i denna erhåller en rotationsrörelse, vilken åstadkommer ett in mot kamma- rens centrum avtagande tryck. Ä.

4. Mellanöverhettare enligt patentkrav 3, k ä n n e t e.c k n a d därav, att ångkammaren (5) är uppdelad i två rum (9a) och (9b), båda med cirkulärt tvärsnitt, av en väåå (17) och att i sagda vägg (17) är anbringad en central öppning (18) mellan rummen (9a) och (9b) och att primärångan tillföres (13) i det ena rummet (9a) samt att tuberna (H) är anslutna till det andra rum- met (9b).

5. Mellanöverhettare enligt patentkrav 3 och/eller patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att i ângkammaren (5) eller anslutningarna (13) är anbringade inbyggnader i syfte att påverka ångans rotationshastig- het eller återcirkulation. 8202525-5

6. Mellanöverhettare enligt något eller några av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att tuberna (Ä) mellan ångkamrarna (5, 6) är ringformigt anordnade i flera skikt kring det centrala utrymmet (7).

7. Mellanöverhettare enligt något eller några av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att det centrala utrymmet (7) är uppdelat i två eller flera delar av en eller flera radiellt orienterade väggar och utrymmet mellan tuberna (Ä) och kärlets (1) vägg i tre eller flera delar av två eller flera radiellt orienterade väggar (14).

8. Mellanöverhettare enligt något eller några av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att ett flertal ledningar (8) är anbringade i utrymmet (7) så att dessa omströmmas av sekundärånga och kondensation av primärånga i dessa uppkommer.