DE2244564C3 - Dampferzeuger - Google Patents
DampferzeugerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger, insbesondere für Druckwasserreaktoren, mit einem Rohrbündel,
das in einem mindestens annähernd zylindrischen Gehäuse untergebracht und der Zylinderform
angepaßt um ein zentrales Rohr wesentlich größeren Durchmessers gruppiert ist, das die Anschlußleitung für y>
die Eintrittsenden der Rohre des Rohrbündels bildet und einen Rohrboden durchsetzt, in dem die Austrittsenden
der Rohre des Rohrbündels enden, wobei Primärmedium in den Rohren des Rohrbündels und Speisewasser
außerhalb der Rohre des Rohrbündels im Gegenstrom zueinander verlaufen. Solche Dampferzeuger
kommen insbesondere für Druckwasserreaktoren in Frage, deren Wasser, also das Primärkühlmittel, zur Erwärmung
des Speisewassers benutzt wird.
Bei einem bekannten Dampferzeuger der eingangs genannten Art (US-PS 34 12 713) verlaufen die geraden
Rohre des Rohrbündels parallel zu dem zentralen Rohr zwischen einem am Primäreinlaß vorgesehenen Rohrboden
und einem zu diesem parallelen Rohrboden, der am anderen Ende des zentralen Rohrs angebracht ist.
Hier ist das Rohrbündel also in vollem Umfang den Wärmedehnungen des zentralen Rohrs ausgesetzt.
Außerdem ist der zweite Rohrboden Teil einer düzkoofartig
gestalteten Einlaßkammer, die wegen ihrer komplizierten Form praktisch nur als schweres Gußteil
herstellbar ist und einen zusätzlichen Dampfströmungswiderstand
bildet.
Ziel der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung
eines Dampferzeugers der obengenannten Art, bei dem die Wärmedehnungsverhältnisse des Zentralrohrs und
der Wärmetauscherrohre verbessert sind und der mit einer einfacher herstellbaren und dampfströmungsmäßi
<* günstigeren Einlaßkammer am Zentralrohr auskommt
Die Erfindung besteht bei einem Dampferzeuger der eingangs genannten Art darin, daß das zentrale Rohr
einen inneren verschiebbaren Teil und einen äußeren konzentrischen Teil umfaßt, der mit dem inneren Teil
einen im Vergleich zur Länge sehr engen Ringspalt einschließt und mit dem Rohrboden verschweißt ist, und
daß die dem zentralen Rohr zugekehrten Enden der Rohre des Rohrbündels mit radial verlaufenden Rohrabschnitten
unmittelbar mit dem äußeren Teil verbunden sind. Hierbei übernimmt das zentrale Rohr nicht
nur die Speisung des Rohrbündels von einem Ende her, sondern auch den Ausgleich von Wärmedehnungen, da
die beiden Zentralrohrteile einen Schiebesitz bilden. Im Zusammenhang damit vergrößern die radial abgebogenen
Wärmetauscherrohre noch die Wärmeelastizität der Gesamtanordnung. Man kann deshalb auf besondere
Sammier und Kondensatoren verzichten, wie sie z. B. aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
18 26 411 bekannt sind. Der Ringspalt zwischen den beiden zentralen Rohrteilen kann so eng gemacht werden,
daß der Leckverlust des Primärmediums vernachlässigbar klein ist.
Bei Dampferzeugern mit Einspeisung des Primärmediums durch ein Zentralrohr ist es bekannt, radial verlaufende
Rohrabschnitte eines um das Zentralrohr gruppierten querliegenden U-Rohrbündels an das Zentralrohrende
anzuschließen (US-PS 33 76 858). Hier handelt es sich jedoch um eine Sonderbauform mit Kugelgehäuse
und Querstrom-Wärmetausch mit relativ schlechter Raumausnutzung. Bei einem anderen Wärmetauscher
für Abhitzeverwertung (US-PS 34 06 747) sind zwar auch abgebogene Schenkel von Rohren an
ein Zentralrohr angeschlossen; hierbei ist jedoch kein Gegenstrom-Wärmetausch vorgesehen; vielmehr
strömt das gasförmige Heizmittel um die das aufzuheizende Medium führenden Rohre im Gleichstrom.
Außerdem bilden die ineinander geschobenen Rohrteile des Zentralrohrs keinen Schiebesitz bzw. Ringspalt,
sondern dienen der Hin- bzw. Rückleitung des Sekundärmediums.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verlaufen das zentrale Rohr und der wesentliche Teil
des Rohrbündels vertikal. Der Speisewasserstand kann dann unterhalb der radial verlaufenden Rohrabschnitte
liegen, so daß diese eine Trocknung und Überhitzung des Dampfes ergeben. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs
können die Überhitzer-Rohrabschnitte teilweise mit Rippen versehen sein, wie an sich bekannt ist.
Ferner ist eine Trocknung des Dampfes vor der Überhitzung möglich. Zu diesem Zweck kann zwischen
einem oberen und einem unteren Teil der Rohrabschnitte ein Wasserabscheider angeordnet sein.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Dampferzeuger für einen Druckwasser-Leistungsreaktor
beschrieben. Der Dampferzeuger ist in einem Vertikalschnitt gezeichnet. Sein Aufbau ist rotationssymmetrisch,
so daß ein Horizontalschnitt nicht
erforderlich erscheint.
Der Dampferzeuger 1 besitzt ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 2, das oben durch eine flache Kappe
3 mit einem zentralen Dampfauslaß 4 abgeschlossen ist. Den unteren Abschluß bildet ein Rohrboden 6, indem
ein als Ganzes mit 7 bezeichnetes Rohrbündel zur Führung des Primärmediums .-inseitig befestigt ist. Das
Primärmedium ist beim Ausführungsbeispiel leichtes Wasser. Das Sekundärmedium ist gleichermaßen leichtes
Wasser, das allenfalls als Speisewasser für eine Dampfkraftanlage üblicher Bauart aufbereitet ist.
Unterhalb des mit vertikaler Achse angeordneten Gehäuses 2 ist der Rohrboden 6 durch eine Kugelkalotte
10 abgeschlossen, an die eine Auslaßleitung 11 angeschlossen
ist. Die Auslaßleitung führt über eine nicht dargestellte Hauptkühlmittelpumpe in bekannter Weise
zurück zum Reaktordruckbehälter des Druckwasserreaktors, in dem das Primärmedium vom Reaktorkern
erhitzt wird.
Vom Reaktordruckbehälter führt eine pumpen- und ventillose Leitung zu einem zentralen Rohr 15 im
Dampferzeuger 1, das einen wesentlich größeren Durchmesser als die Rohre 16 des Rohrbündels 7 hat.
Insgesamt ist sein Querschnitt annähernd gleich der Summe der Querschnitte der Rohre 16 des Bündels 7.
Durch dieses zentrale Rohr 15 gelangt das Primärkühlmittel des Druckwasserreaktors zu dem Rohrbündel 7
des Dampferzeugers.
Das Rohr 15 ist bei 18 mit der Kugelkalotte 10 verschweißt.
Durch den Rohrboden 6 ist es dagegen mit einem durch einen Ringspalt 20 gegebenen Spiel geführt,
das auch zwischen einem inneren Rohrteil 22 und einem äußeren Rohrteil 23 besteht. Der äußere Rohrteil
ist mit dem Rohrboden 6 bei 21 verschweißt.
Der Ringspalt 20 gestattet Wärmedehnungen zwisehen dem inneren Rohrteil 22 und dem äußeren Rohrteil
23. Deshalb können die Rohre 16 des Rohrbündels 7 bei Wärmeänderungen des zentralen Rohrs 15 nicht
unter Wärmespannungen gesetzt wexden. Der Spalt 20 zwischen den Rohrteilen 22 und 23 des Rohrs 15 ist im
Vergleich zur Länge sehr eng. Er ist nur so groß bemessen, daß das für eine ungestörte Bewegung erforderliche
Spiel unter Berücksichtigung von Wärmedehnungen vorhanden ist. Dadurch ist sichergestellt, daß
eine durch den Spalt 20 entweichende Menge des Primärmediums vernachlässigbar klein gegenüber dem
durch das Rohrbündel 7 strömenden Teil ist. Oberhalb des inneren Rohrteils 22 ist der äußere Rohrteil 23 verdickt.
Dort beginnt eine Anzahl von radial verlaufenden Stegen 24 des Rohrbündels 7. Die Gruppierung
dieser Rohre wird zweckmäßig so gewählt, daß über die gesamte Fläche des Rohrbodens 6 eine gleichmäßige
Rohrteilung oder ein gleichmäßiger Strömungswiderstand zustande kommt.
Oberhalb eines ersten inneren Rohrbünaelteils ist an einem sich verjüngenden Teil 26 des zentralen Rohrs
ein Wassergrobabscheider 27 angeordnet, der im wesentlichen,
von Prallblechen .78 gebildet wird. Die Prallbleche können durch gut wärmeleitende Abstandshalter
mit den Rohren verbunden sein, damit sie aufgeheizt werden und eine bessere Nachverdampfung bewirken.
Der darüberliegende Bereich 30 des Rohrbündeis 7 dient mit seinen mil Rippen 31 versehenen Stegen
32 als Überhitzer. Auch dieser Überhitzerteil wird vom zentralen Rohr 15 gespeist. Zu diesem Zweck ist
auf die Verjüngung 26 ein Rohr 34 wesentlich kleineren Durchmessers aufgesetzt, von dem die überwiegend
geradlinig verlaufenden Stege 32 des zweiten, äußeren Rohrbündelteils ausgehen.
Das Primärmedium strömt in Richtung des Pfeils 35 von unten durch das zentrale Rohr 15 nach oben zu den
radial verlaufenden Stegen 32 des Rohrbündels 7. Nach dem Durchströmen des Rohrbündels 7 sammelt sich
das Primärmedium in der Kugelkalotte 10 und strömt dann in Richtung des Pfeils 36 zum Reaktordruckbehälter
zurück.
Das Speisewasser tritt dagegen — wie durch den Pfeil 38 angedeutet ist — in der Nähe des Rohrbodens
6 in den Zwischenraum zwischen dem zentralen Rohr 15 und dem zylindrischen Gehäuse 2. Dort ist eine Verteilerkammer
40 so angeordnet, daß das zuströmende Speisewasser gleichmäßig um den Umfang des Rohrbündels
7 verteilt wird. Nach Möglichkeit sorgt die Verteilereinrichtung auch dafür, daß die der Schweißnaht
21 benachbarten inneren Bereiche des Rohrbodens 6 ausreichend bespült werden. Man vermeidet dadurch
Totwasserzonen mit Anreicherungen von korrosionsfördernden
Produkten.
Beim Dampferzeuger nach der Erfindung strömen das Primärmedium und das Sekundärmedium im Bereich
des Rohroündels 7 gegensinnig. Der der Verteilerkammer 40 nahegelegene untere Bereich des
Dampferzeugers dient dabei als Vorwärmzone. Daran schließt sich eine Siedezone an, die bis etwa zu den
Prallblechen 28 reicht. Der darüberliegende Teil des Dampferzeugers wirkt als Überhitzer, so daß der in
Richtung des Pfeils 42 austretende Dampf nur noch eine ganz geringe Restfeuchte hat.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Dampferzeuger, insbesondere für Druckwasserreaktoren, mit einem Rohrbündel das in einem
mindestens annähernd zylindrischen Gehäuse untergebracht und der Zylinderform angepaßt um ein
zentrales Rohr wesentlich größeren Durchmessers gruppiert ist, das die Anschlußleitung für die Eintrittsenden
der Rohre des Rohrbündels bildet und einen Rohrboden durchsetzt, in dem die Austrittsenden
der Rohre des Rohrbündels enden, wobei Primärmedium in den Rohren des Rohrbündels und
Speisewasser außerhalb der Rohre des Rohrbündels im Gegenstrom zueinander verlaufen, dadurch
gekennzeichnet, daß das zentrale Rohr (15) einen inneren verschiebbaren Teil (22) und einen
äußeren konzentrischen Teil (23) umfaßt, der mit dem inneren Teil (22) einen im Vergleich zur Länge
sehr engen Ringspalt (20) einschließt und mit dem Rohrboden (6) verschweißt ist, und daß die dem
zentralen Rohr (15) zugekehrten Enden der Rohre des Rohrbündels (7) mit radial verlaufenden Rohrabschnitten
(24) unmittelbar mit dem äußeren Teil (23) verbunden sind. *5
2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das zentrale Rohr (15) und der wesentliche Teil des Rohrbündels (7) vertikal verlaufen.
3. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisewasserstand unterhalb
von radial verlaufenden Überhitzer-Rohrabschnitten (32) liegt.
4. Dampferzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Überhitzer-Rohrabschnitte
(32) mit Rippen (31) versehen ist.
5. Dampferzeuger nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem oberen
und einem unteren Teil der Rohrabschritte (24, 32) ein Wasserabscheider (27) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722244564 DE2244564C3 (de) | 1972-09-11 | Dampferzeuger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722244564 DE2244564C3 (de) | 1972-09-11 | Dampferzeuger |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2244564A1 DE2244564A1 (de) | 1974-04-11 |
DE2244564B2 DE2244564B2 (de) | 1975-10-09 |
DE2244564C3 true DE2244564C3 (de) | 1976-05-20 |
Family
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