DE2051181A1

DE2051181A1 - Einrichtung zur Erhöhung der Abscheideleistung von Fliehkraftabscheidern zur Dampftrocknung

Info

Publication number: DE2051181A1
Application number: DE19702051181
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing.; Pieper Rudolf DipL-Phys.; 8520 Erlangen; Hoffmann Alfred 8550 Forchheim Klein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-10-19
Filing date: 1970-10-19
Publication date: 1972-04-20
Also published as: AT310778B; CH534537A; FR2111500A5; BE774078A

Description

Einrichtung zur Erhöhung der Abscheideleistung von Fliehkraftabscheidern zur Dampftrocknung

Zur Dampftrocknung, insbesondere in Dampferzeugern von Kernkraftwerken, werden im allgemeinen Grob- und Feinabscheider verwendet. Die Grobabscheider arbeiten dabei meist auf Pliehkraftbasis, wobei herkömmliche Axialzyklone zur Anwendung kommen können. Die Abscheidung derartiger Axialzyklone ist jedoch verhältnismäßig gering, obwohl die Fliehkraft, die in solchen Systemen mit einer rotierenden Strömung erzeugt wird, ausreichend wäre, um alle im Dampf mitgeführten Wassertröpfchen auszuscheiden. Von dem im allgemeinen axial auf der einen Seite des Abscheiders zugeführten Dampf-Wasser-Gemisch wird das Wasser 'durch die Wirkung der Fliehkraft an die Wandung der Wirbelkammer geschleudert und läuft von dort nach oben. Dabei bildet sich die Grenzschicht zwischen dem Wasser im wandnahen Bereich der Wirbelkammer und dem leichteren Dampf im axialen Bereich zumeist in Form einer Trombe aus, die im Längsschnitt in etwa kegelförmige oder parabolische Gestalt aufweist'. Bei herkömmlicher Ausbildung derartiger Fliehkraftabscheider ist die Lage dieser Trombe jedoch nicht stabil, sondern der unterste Punkt der Grenzschicht, der sogenannte Trombenfuß, wandert über einen mehr oder weniger großen Bereich des Querschnittes der Wirbelkammer unkontrolliert hin und her. Dadurch ergibt es sich oft, daß bereits abgeschiedenes V/asser wieder in den gereinigten Dampfstrom zurückgeführt wird oder aber daß der Dampf aus dem axialen Bereich der Wirbelkammer mit dem abgeschiedenen Wasser nach unten mitgerissen wird, so daß dadurch eine erhebliche Wirkungsgradverschlechterung auftritt. Besondere Schwierigkeiten bei der Verwendung derartiger

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Axialzyklone in Dampferzeugern von Kernkraftwerken ergeber» sich aber außerdem dadurch, daß diese Zyklone dabei senkrecht angeordnet werden müssen und somit von unten nach oben durchströmt werden. Dabei muß verhindert werden, daß das Wasser an der Zyklonwandung nach unten zurücklaufen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der die Abscheideleistung derartiger Fliehkraftabscheider erheblich erhöht wird, und die auch in senkrechter Anordnung einwandfrei arbeiten.

Der Fliehkraftabscheider axialer Bauart, von dem die Erfindung ausgeht, weist dabei einen koaxial angeordneten, von Leitblechen umgebenen Strömungskörper zur Drallanregung des Dampf-Wasser-Gemisches auf der Eintrittsseite des Abscheiders auf.

Erfindungsger>äß ist nunmehr der Strömungskörper auf seiner in der Absc'ieidekammer liegenden Oberseite mit einer angenähert konkaven Vertiefung zur Stabilisierung der sich in der Wirbelkammer ausbildenden Trombe versehen.

Durch diese Vertiefung auf der Oberseite des Strömungskörpers wird somit der Trombenfuß innerhalb der Wirbelkammer festgelegt und dadurch die Lage der Trombe stabilisiert. Damit wird im wesentlichen verhindert, daß bereits abgeschiedenes Wasser durch unkontrolliertes Hin- und Herwandern der Trombe wieder in den Dampfraum im axialen Bereich der Wirbelkammer gezogen wird und mit dem Dampf abströmt.

Ferner ist es bei der Anordnung in senkrechter Lage zweckmäßig, wenn die Wirbelkammer sich in Strömungsrichtung öffnende Ringschlitze mit nach außen gewölbter Abströmkante des vorausgehenden Wirbelkammerabschnittes und nach innen ragender Anströmkante des nachfolgenden Wirbelkammerabschnittes sowie ein das obere Ende der Wirbelkammer umfassendes Umlenkblech zur Abführung des Restwassers aufweist.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich bei der Hintereinanderschaltung mehrerer derartiger Axialzyklone. Dabei ist der

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StröiBungskÖrper -jeder Dralleinrichtung mit einer angenähert konkaven Vertiefung versehen und die Wandung des jeweils vorgeschalteten Abscheiders vor Eintritt des Restgemisches in den nachgeschalteten Abscheider weist einen eich über den gesamten Umfang erstreckenden Auslaßspalt für das abgeschiedene V/asser auf. Ferner ist es zweckmäßig, wenn der Wassersammelraum zumindest des nachgeschalteten Abscheiders auf seiner Oberseite Öffnungen zum Ausströmen von eventuell noch mitgerissenem Dampf aufweist.

Darüber hinaus können an der Innenseite der Abscheidekammern sich entgegen der Strömungsrichtung öffnende Auffangrinnen für das ausgeschleuderte Wasser angeordnet sein.

An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Fliehkraftabscheider axialer Bauart und

Fig. 2 die Hintereinanderschaltung mehrerer derartiger Abscheider nach der Erfindung.

Nach Fig. 1 besteht der Dampftrockner aus einer zylindrischen Wirbelkammer 1 mit einem axialen Einlaß 2 für das Dampf-Wasser-Gemicch auf der einen Seite und einem axialen Dampfauslaß 3 auf der gegenüberliegenden Stirnseite der Wirbelkammer 1. Im Einlauf der Wirbelkammer ist ein tropfen- oder stromlinienförmiger Strömungskörper 4 angeordnet, der von Leitschaufeln 5 umgeben ist. Durch diese Leitschaufeln 5 wird dem eintretenden Dampfwassergemisch ein Drall erteilt, so daß durch die auftretenden Fliehkräfte das im Gemisch enthaltene Wasser an die Wandung der Wirbelkammer 1 geschleudert wird und dort beispielsweise über Ringschlitze 6 ablaufen kann.DieseRingschlitze 6 weisen dabei eine nach außen gewölbte Abströmkante 7 des vorhergehenden Wirbelkammerabschnittes und eine nach innen ragende Anströmkante 8 des nachfolgenden Wirbelkainmerabschnittes auf,

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um das an der Wandung nach oben strömende Wasser jeweils nach kurzen Abschnitten abzuführen, so daß es nicht wieder nach unten abläuft und somit Energie eingespart werden kann, da nicht das gesamte Wasser bis an den oberen Rand der Wirbelkammer geschleudert werden muß. Ferner ist es zweckmäßig, wenn am Austrittsende der Wirbelkammer 1 noch ein Umlenkblech 9 für die bis nach oben hochwandernden Wassertropfen vorgesehen ist. Dabei können zwischen Umlenkblech 9 und Wirbelkammer 1 noch Leitechaufeln 10 zur Drallrückgewinnung angeordnet sein.

Die Grenzschicht zwischen abgeschiedenem Wasser und dem im axialen Bereich der Wirbelkammer strömenden Dampf bildet sich im allgemeinen in Form einer kegelförmigen oder parabolischen P Trombe 11 aus. Diese Trombe 11 selbst und insbesondere der untere Endpunkt, der sogenannte Trombenfuß, liegt dabei jedoch nicht stabil in der eigentlichen Wirbelkammer, sondern wandert unkontrolliert innerhalb der Wirbelkammer hin und her. Dadurch ist der Strömungsverlauf im Abscheider nicht genau definiert, und es kann der Fall auftreten, daß bereits abgeschiedenes Y/asser die Grenzschicht durchstößt und mit dem Dampf aus dem axialen Bereich der Wirbelkammer nach oben durch den Auslaß 3 abströmt.

Erfindungsgemäß ist nunmehr die im eigentlichen Abscheideraum liegende Oberseite des Strömungskörpers 4 mit einer angenähert konkaven Vertiefung 12 versehen, wodurch der Trombenfuß in seiner Lage festgehalten und die gesamte Trombe stabilisiert wird. P Dadurch ergibt sich ein definierter Strömungsverlauf im Abscheider, wodurch die Abscheideleistung erheblich erhöht wird.

Nach Fig. 2 sind zwei derartige axiale Abscheider 13 und 14 in einer Achse liegend hintereinander angeordnet. Beide Abscheider weisen einen Strömungskörper 4' und 4" auf, die mit einer konkaven Vertiefung 12' und 12" auf der Oberseite versehen sind. Das von unten zuströmende Dampf-Wasser-Gemisch wird über die erste Dralleinrichtung 5> in Rotation versetzt, wodurch dac Wasser aus dem Gemisch durch Wirkung der Fliehkraft nach außen geschleudert v/ird. Dieses Wasser strömt dann über einen Ringspalt 15 am oberen Ende der inneren Wirbelkammer nach außen und

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kann von hier über einen Ablauf kanal 16 abgeführt· werden. Das verbleibende vorgereinigte Gemisch tritt dann über die Leitschaufeln 5" in den zweiten Abscheider 14 ein, in dem der Restwassergehalt durch die Verstärkung der Fliehkraft sicher ausgeschieden wird. Dabei können zum Austrag dec abgeschiedenen Wassers an der Innenwandung der Wirbelkammer nach unten offene Auffangrinnen 17 vorgesehen sein, durch die das Wasser in einen konzentrischen Sammelraum 18 ausgeschleudert wird und über den Auslaß 19 in den eigentlichen Dampferzeuger zurückgeführt werden kann. Zvveckmäßigervveise weist dieser Wassereamraelrauni 18 auf der Oberseite Öffnungen 20 auf, durch die der in den Wassersammeiraum 18 mitgerissene Dampf praktisch nach einer nachfolgenden Schvverkrafttrennung abströmen kann. Die Hauptmenge des gereinigten Dampfes tritt demgegenüber aus dem nachgeschalteten Axialzyklon 14 direkt aus dem Auslaß 20 ab.

Durch die beschriebene Ausbildung der Abscheider und die dadurch bedingte Stabilisierung der Trombe kann die Abscheideleistung derartiger, an sich einfach aufgebauter Fliehkraftabscheider so verbessert werden, daß der Aufwand an nachgeschalteten Peinabscheidern wesentlich verringert v/erden kann oder aber diese ganz eingespart werden können.

6 Patentansprüche
2 Figuren

E.-.D CRiGIMAL

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Claims

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Patentansprüche

Einrichtung zur Erhöhung der Abscheideleistung von Fliehkraftabscheidern axialer Bauart, insbesondere zur Dampftrocknung in Dampferzeugern, mit einem koaxial angeordneten und von Leitblechen umgebenen Strömungskörper zur Drallanregung des Dampf-Wasser-Gemisches auf der Eintrittsseite des Abscheiders, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskörper (4) auf der in der Abscheidekacmer (1) liegenden Oberseite mit einer angenähert konkaven Vertiefung (12) zur Stabilisierung der sich in der Wirbelkammer ausbildenden Trombe (11) versehen ist.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (1) sich in Strömungsrichtung öffnende Ringschlitze (6) mit nach außen gewölbter Abströmkante (7) des vorausgehenden Wirbelkammerabschnittes und nach innen ragender Anströmkante (8) des nachfolgenden Wirbelkammerabschnittes sowie ein das obere Ende der Wirbelkammer (1) umfassendes Umlenkblech (9) zur Abführung des Restwassers aufweist.

Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Wirbelkammermantel (1) und Umlenkblech (9) Leitschaufeln (10) zur Drallrückgewinnung angeordnet sind.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren hintereinander geschalteten und in einer Achse liegenden Abscheidern (13t14) die Strömungskörper (4¹, 4") jeder Dralleinrichtung (5'»5") mit einer angenähert konkaven Vertiefung (12* ,12") versehen sind und die Y/andung d.es jeweils vorgeschalteten Abscheiders (13) vor Eintritt des Restgemisches in die nachgeschalteten Abscheider (14) einen sich über den gesamten Umfang erstreckenden Auslaßspalt (15) für das abgeschiedene Wasser aufweist.

Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassersammelraum (18) auf seiner Oberseite Öffnungen

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(20) zum Abströmen des noch mitgerissenen Dampfes aufweist.

Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Abscheidekammern sich entgegen der Strömungsrichtung öffnende Auffangrinnen (17) für das ausgeschleuderte Y/asser angeordnet sind.

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