DE2651953C2

DE2651953C2 - Vorrichtung zum Abscheiden von Kondensat aus feuchtigkeitshaltigem Dampf und zum Nacherhitzen des Dampfes

Info

Publication number: DE2651953C2
Application number: DE2651953A
Authority: DE
Inventors: Josef Scotia N.Y. Herzog
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-11-21
Filing date: 1976-11-13
Publication date: 1982-07-22
Also published as: ES453499A1; DE2651953A1; JPS5272003A; JPS5777607U; CH610984A5; US3996897A; IT1064050B; CA1063451A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abscheiden von Kondensat aus reuchtigkeitshaltigem Dampf und zum Nacherhitzen des Dampfes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 37 12 272 bekannt.

Bei großen Dampfturbinenkraftwerken, bei denen eine Reihe von Ί urbinenstufen angewendet wird, ist es vielfach erwünscht, den au» einer solchen Turbinenstufe austretenden Dampf zu behandeln, bevor er in eine nachfolgende Stufe eintritt. Der C .mpf wird in einer solchen Weise behandelt, daß jegliche mitgerissene Feuchtigkeit bzw. ein entsprechender Wassergehalt entfernt und der Dampf auf höhere Temperaturen erhitzt werden.

Bei der Vorrichtung gemäß der eingangs genannten US-PS 37 12 272 werden zwei Nacherhitzerabschnitte angewendet, von denen jeder ein Bündel U-förmiger Rohre aufweist, die sich longitudinal innerhalb einer druckdichten Hülle erstrecken und die ein Kopfstück zum Einführen von Dampf in die Rohre sowie zum Abziehen des Kondensats von den Rohren enthalten. Dieses Kopfstück ist mit einer im wesentlichen an dessen Mitte angeordneten vertikalen Zwischenwand versehen, die das Kopfstück in Einlaß- und Auslaßabschnitte unterteilt. Jedes Rohr ist strömungsmäßig mit seinem einen Ende mit dem Einlaßabschnitt und mit seinem anderen Ende mit dem Auslaßabschnitt verbunden. Im Betrieb wird gesättigter Nacherhitzungsdampf durch den Einlaßabschnitt des Kopfstücks zu den U-förmigen Rohren geleitet, um diese zu durchströmen und durch den Auslaßabschnitt des Kopfstücks aus ihnen auszutreten, wobei in den Nacherhitzerrohren gebildetes Kondensat durch einen in dem Auslaßabschnitt vorgesehenen einzigen Abfluß abgelassen wird.

Bei gewissen Betriebsbedingungen können beträchtliche Mengen des Nacherhitzungsdampfes in den unteren, thermisch stark belasteten U-förmigen Rohren kondensieren und sich in dem Auslaßabschnitt des Kopfstücks bis zu einem Ausmaß sammeln, daß sich darin eine Kondensatanhäufung ergibt. Diese kann zu einem Überfluten der Rohre führen. Während des Betriebes des Feuchtigkeitsabscheidungsnacherhitzers können sich die überfluteten Rohre selbst reinigen bzw. entleeren, um dann wieder überflutet zu werden. Dieses zyklische Überfluten und Reinigender Rohre führt zu einem thermischen Zyklus, der thermische Spannungen hervorruft, die zu einem Bruch der Rohre führen können.

Eis ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß mit einfachen und billigen Mitteln die Bruchgefahr an den Rohren im wesentlichen vermieden wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Möglichkeit einer Überflutung von eingebauten Wärmetauscherrohren ausgeschaltet und dadurch das Reißen der Rohre unter dem Einfluß thermischer Wechselbeanspruchungen vermieden sind. Dies erfolgt mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln mit einer minimalen Anzahl zusätzlicher Komponenten. ·-

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Feuchtigkeitsabscheider-Nacherhitzungsvorrichtung, _β

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 aus F i g. 1 und

F'ig. 3 in einer perspektivischen Ansicht zum Aufzeigen von DetaUs aufgeschnittene Vorrichtung.

Im unteren Abschnitt eines druckdichten Behälters 1, 4,6 sind zwei Reihen von Feuchtigkeitsabscheidern 8,10 V-förmig angeordnet. Diese Feuchtigkeitsabscheider 8, 10 können beispielsweise Zickzack- oder wellenförmig sein. Der Nacherhitzer 14 befindet sich über den Feuchtigkeitsabscheidern 8, 10 innerhalb des zylindrischen Teils 1 des Behälters. Der Dampf vom Ausgang einer Turbinenstufe wird durch Einlasse 17 in die

Feuchtigkeitsabscheider-Nacherhitzungsvorrichtung
eingeführt. In dem Dampf enthaltenes Wasser wird beim Auftreffen auf die Abscheider 8, 10 entfernt, und tropft zum Boden des Behälters, von dem es durch Auslässe 20 entfernt wird. Danach strömt der Dampf durch den Nacherhitzer 14 und durch einen Auslaß 23 zu einer nachfolgenden Turbinenstufe. Am Nacherhitzer 14 sind Seitenschienen befestigt. Diese Schienen können auf stationären Schienen 28 und 30, die zum Stützen des Nacherhitzers an der zylindrischen Wand 1 des Behälters befestigt sind, gleiten.

Das querverlaufende Kopfstück 34 weist an den Enden Kappen 36, 38 auf. Die Kappen 36, 38 sind mit Einstiegschächten 40 versehen, die mit zusammengehörigen Einstiegschächten 43 in der zylindrischen Wand 1 an beiden Enden des Kopfstückes ausgerichtet sind, so daß das Innere des Kopfstücks 34 für Wartungspersonal zugänglich-ist. Das Kopfstück 34 ist mit einer Rohrplatte 45 versehen, in der U-förmige Rohrbündel 50, 51 befestigt sind. Insgesamt enthalten die Bündel 50 und 51 bei einer Ausführungsform etwa 600 Rohre. Eine senkrechte Zwischenwand 53 unterteilt das Kopfstück 34 in eine Umkehrkammer 55 und eine Eingangs- und Ausgangs-Kammer 56. In der Zwischenwand 53 ist unter Ausrichtung mit dem Einstiegschacht 40 eine Tür 57 zum Kontrollieren der Strömungskammern 55 und 56 angeordnet.

Das Kopfstück 34 ist so aufgebaut, daß eine Kondensatanstauung und dadurch eine zyklische thermische Beanspruchung der Rohre vermieden wird. Das wird durch zwei separate Ablaufvorgänge im Kopfstück

34 erreicht Hierzu ist in der EinlaßVAuslaß-Kammer 56 eine Trennwand 60 vorgesehen, die diese Kammer in getrennte Einlaß- und AuslaQkammern 63,66 unterteilt Die in der Kammer 56 angeordnete, im wesentlichen horizontale, jedoch leicht geneigte Trennwand 60 c erstreckt sich quer zur vertikalen Zwischenwand 53. Die Trennwand 60 ist nach unten geneigt, um Kondensat zu einem Auslaß zu leiten, damit das Kondensat von den Rohren des Bündels 51 aus der Auslaßkammer 66 abfließen kann. ι ο

Insbesondere aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß alle Rohre mit dem Kopfstück 34 an beiden Seiten der Zwischenwand 53 in Strömungsverbindung stehen. Das erste Rohrbündel 50 steht in Strömungsverbindung mit der Einlaßkammer 63 und dem unteren Teil der Umkehrkammer 55. Das zweite Rohrbündel 51 befindet sich in Strömungsverbindung mit dem oberen Teil der Umkehrkammer 55 und der Auslaßkammer 66 und bildet mit dem ersten Rohrbündel eine Wärmeaustauscher mi?, vierfachem Durchgang.

Durch eine Einfaßleitung 72 wird Dampf in die Einlaßkammer 63 eingeführt Nicht kondensierbare Gase und nicht kondensierter Dampf verlassen den Nacherhitzer durch eine Austrittsleitung 7^a. Um ein Überfluten irgendeines der U-Rohre zu vermeiden, sind erste und zweite Abflüsse 76 sowie 78 vorgesehen. Der erste Abfluß 76 weist ein Rohr auf, das mit einem unteren Teil der Umkehrkammer 55 in Strömungsverbindung steht und das jegliches Kondensat aus der Kammer entfernt und zwar etwa auf halbem Wege in dem Kreislauf des Dampfes. Der zweite Abfluß 78 weist ein Rohr auf, das mit einem unteren Teil der Auslaßkammer 66 am unteren Rand der Trennwand 60 in Strömungsverbindung steht und jegliches Kondensat aus dieser Kammer entfernt, und zwar am Ende des mit nicht kondensierbare Gas wird über die Austriltsbiiung 74 aus dem Nacherhitzer abgelassen,
vierfachem Durchgang erfolgenden Kreislaufs des Nacherhitzungsmiuels durch den Nacherhilzer.

Im Betrieb wird Nacherhitzungsdampf durch die Einlaßleitung 72 in die Einlaßkammer 63 eingeführt. Der Dampf tritt in diese Kammer ein und wird aufgrund seines Druckes in das erste, untere Bündel 50 der hiermit in Strömungsverbiindung stehenden U-förmigen Rohre gepreßt Der Dampf durchströmt das erste Rohrbündel 50 zum unteren Teil der Umkehrkammer 55. In dem ersten Rohrbündel kondensierter Dampf wird von dem Kopfstück mittels des ersten Abflusses 76 abgelassen, um ein Überfluten dieses Rohrbündels zu vermeiden. Wie es durch Pfeile 84 in F i g. 3 dargestellt ist tritt der Dampf nach dem Verlassen des ersten Rohrbündels 50 und nach Durchströmen nur eines Teils der Gesamtzahl der Rohre unter einem relativ großen Druck dort in das zweite Bündel 51 der U-Rohre ein, wo dieses Bündel mit dem oberen Teil der Umkehrkammer 55 in Verbindung steht. Der Dampf durchströmt die Länge des zweiten Rohrbündds und gelangt zur Auslaßkammer 66, wo der zweite Abfluß 78 jegliches Kondens-. in dieser Kammer entfernt und hierdurch ein Überflutt.i des zweiten Rohrbündels vermeidet. Somit werden bei dt-rr Nacherhitzer zwei Abflußvorgänge durchgeführt, und zwar einer in der Umkehrkammer 55 und der andere in der Af.ilaßkammer 66. Dadurch wird jegliches Ansammeln von Kondensat in dem Kopfstück vermieden. Da ferner der Dampf dem Nacherhitzer nur über einen Teil der Rohre (denjenigen im ersten Bündel) zugeführt wird, befindet sich die Strömung durch das erste Bündel auf einem relativ hohen Druck, was eine Verhinderung des Ansammeins von Kondensat in den Rohren unterstützt. Das <n die Auslaßkammer abströmende,

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

!ί j-s

Vorrichtung zum Abscheiden von Kondensat aus feuchtigkeitshaltigem Dampf und zum Nacherhitzen des Dampfes, bestehend aus einem zylindrischen, liegend angeordneten und druckdichten Behälter, durch den der Dampf quer zur Längsachse des Behälters durchgeleitet wird, wobei im Zuführungsbereich des Dampfes Feuchtigkeitsabscheider und darüber eine Vielzahl U-förmiger Erhitzerrohre angeordnet sind, deren Enden in einem senkrecht zur Behälterachse liegenden Rohrboden eines Kopfstückes befestigt sind, wobei das Kopfstück durch eine senkrechte Zwischenwand in eine Einlaßkammer mit einer Heizdampfzuleitung und is eine zweite Kammer mit einem Kondensatabfluß geteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Heizrohre (51) der Einlaßkammer (63) durch eine gegenüber der Horizontalen leicht geneigte Trennwand (60) von der Heizdampfzuführung (72) abgetrennt sind und die dadurch gebildete obere Karcn-.er (66) mit einem Dampfauslaß (74) und einem Kondensatabfluß (78) versehen ist.