CH344081A - Rohrleitung in einer Wärmekraftanlage mit Zwischenerhitzung des Arbeitsmittels - Google Patents

Description

      Rohrleitung    in einer     Wärmekraftanlage    mit     Zwischenerhitzung    des     Arbeitsmittels       Die Erfindung     betrifft    eine Rohrleitung     in    einer  Wärmekraftanlage mit Zwischenerhitzung des Ar  beitsmittels zwischen Stufen einer Kraftmaschine.  



  Bei     Arbeitsmitteltemperaturen    von über 550  C  wird es schwierig, die Beanspruchung der Arbeitsmit  tel führenden     Anlageteile    in     zulässigen    Grenzen zu  halten. Um     diese    Schwierigkeiten zu meistern, ist  schon vorgeschlagen worden, die gleichzeitig unter  hohem Druck und hohen Temperaturen stehenden  Teile aus     austenitischem    Werkstoff herzustellen. Auch  ist eine     Hochdruck-Heissdampf-Turbine    bekannt, bei  der ein hohen Temperaturen und hohem Druck aus  gesetztes Rohr     eine    Ummantelung aufweist, wobei  durch den Zwischenraum zwischen beiden     Kühldampf     zur Kühlung des Rohres durchgeleitet wird.  



  Es war also bisher nötig, die erwähnten hohen  Temperaturen und hohem Druck ausgesetzten     Teile     aus dem teuren     austenitischen    Stahl herzustellen, der  erst noch den Nachteil erhöhter Wärmeausdehnung  hat, oder man musste diesen Teil zusätzlich mit einer  Ummantelung und     Kühlmittelzuführung    versehen.  Diese Nachteile treten auch bei dem erhitztes Ar  beitsmittel führenden Rohr einer Rohrleitung in einer  Wärmekraftanlage mit Zwischenerhitzung des Ar  beitsmittels auf und stellen die Wirtschaftlichkeit  einer Zwischenerhitzung auf hohe Temperatur über  haupt in Frage.  



  Durch die Erfindung wird nun bezweckt, diese  Nachteile zu vermeiden. Bei einer Rohrleitung der  eingangs geschilderten Art wird zu diesem Behufe  mindestens ein erhitztes Arbeitsmittel zu der Kraft  maschine führendes Rohr     innerhalb    eines zu     erhit-          hitzendes    Arbeitsmittel von der Kraftmaschine zum  Zwischenerhitzer führenden Rohres angeordnet.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des  Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellung  veranschaulicht. Es zeigen:         Fig.    1 eine schematische Darstellung     einer        Dampf-          turbinenanlage    mit Zwischenüberhitzung, wobei die       Arbeitsmittelleitungen    im Schnitt dargestellt sind,       Fig.2    einen Querschnitt durch die Rohrleitung  zwischen Turbine und Zwischenerhitzer nach der  Linie     II-II    der     Fig.    1,       Fig.3    einen Querschnitt durch eine entspre  chende Rohrleitung einer andern     Turbinenanlage,

      bei  der diese Rohrleitung aus zwei     parallel    geschalteten       Teilen    besteht,       Fig.4    bis 7 Querschnitte durch entsprechende  Rohrleitungen weiterer Ausführungsformen.  



  Die in     Fig.1    dargestellte     Dampfturbinenanlage     weist einen Dampfkessel 1 mit     Frischdampfüber-          hitzer    2 und     Zwischenüberhitzer    3,     eine    aus Hoch  druckteil 4 und     Niederdruckteil    5 bestehende Tur  bine 6, einen von dieser angetriebenen Generator 7  sowie einen Kondensator 8 auf. Vom Kessel 1 zum       Frischdampfiiberhitzer    2 führt eine Leitung 9 und  von dort eine Leitung 10 zum Hochdruckteil 4. Zwi  schen der Turbine 6 und dem     Zwischenüberhitzer    3  befindet sich eine Rohrleitung 11.

   Diese besteht aus  einem äussern Rohr 12 und einem innern Rohr 13  und weist an ihren Enden Köpfe 14 und 15 auf. Vom       Niederdruckteil    5 führt eine Leitung 16 zum Konden  sator 8, und von diesem führt eine     Kondensatlei-          tung    17 über eine Pumpe 18 zum Kessel 1. In den  übrigen Figuren ist mit 19 ein Rohr bezeichnet, das  innerhalb des Rohres 13 angeordnet     und    mit Boh  rungen 20 versehen ist. Mit 21 ist ein zu erhitzendes  Arbeitsmittel     führendes    Rohr und mit 13' sind meh  rere erhitztes Arbeitsmittel führende Rohre bezeichnet.  



  Bei der Rohrleitung 11 ist dabei das erhitztes  Arbeitsmittel zu der Kraftmaschine 6 führende Rohr  13 innerhalb des zu erhitzendes Arbeitsmittel vom  Hochdruckteil 4 der Kraftmaschine 6 zum Zwischen  erhitzer 3 führenden Rohres 12 angeordnet. Bei dem      dargestellten Beispiel kommt dabei .das erhitzte Ar  beitsmittel vom Zwischenerhitzer und wird dem Nie  derdruckteil 5 der Kraftmaschine 6 zugeführt.  



  Das Rohr 13, welches das unter hoher Tempera  tur und hohem Druck- stehende     Arbeitsmittel        führt,     hat auf diese Weise praktisch nur die hohe Wärme  beanspruchung aufzunehmen, während für     .die    Druck  beanspruchung nur die Differenz zwischen den     Drük-          ken    in den Rohren 12 und<B>13</B> zur Auswirkung  kommt. Diese Differenz kann zum Beispiel entspre  chend den Rohr- und     Erhitzerwiderständen    etwa  10     11/o    des Druckes     im    Rohr 12 betragen und belastet  das Rohr 13 von aussen.

   Durch die so erreichte  Verringerung der Beanspruchungen kann     das    Rohr 13  aus     ferritischem    Stahl und zudem noch dünner als  bisher ausgeführt werden. Der einzige zusätzliche  Aufwand ist dabei das     Ineinanderordnen    der Rohre  12 und 13.  



  Es kann vorteilhaft sein, auch ein erhitztes Ar  beitsmittel vom Erhitzer zu dem der Zwischenüber  hitzung vorangehenden Teil der     Kraftmaschine    füh  rendes, dem Rohr 10 des dargestellten Beispiels ent  sprechendes Rohr innerhalb -eines zu erhitzendes Ar  beitsmittel von der     Kraftmaschine    zum Zwischen  erhitzer führenden Rohres     anzuordnen.      Bei einer     Dampfturbinenanlage    wird dabei die  Druckbeanspruchung des innern Rohres infolge des  gegenüber dem     Zwischenerhitzerdruck    höheren  Frischdampfdruckes zwar nicht so weit     vermindert,     wie dies beim Rohr 13 der Fall ist, sie     kann    aber  doch merklich herabgesetzt werden.

   Es kann also  auch hier das erhitztes Arbeitsmittel     führende    Rohr  dünner als bisher oder aus einem billigeren Werkstoff  hergestellt werden.  



  Es kann aber auch sowohl das vom Zwischen  erhitzer zur Kraftmaschine     führende    Rohr als auch  das vom     Erhitzer        zu    dem der Zwischenerhitzung vor  angehenden Teil der Kraftmaschine führende Rohr  zugleich durch Anordnung in einem     zu    erhitzendes  Arbeitsmittel von der Kraftmaschine zum Zwischen  erhitzer führenden Rohr geschützt werden.  



  Bei der     Ausführungsform    nach     Fig.    1 und 2 und  bei den     Ausführungsformen    nach     Fig.    3, 4 und 7 ist  das erhitztes Arbeitsmittel führende Rohr 13 koaxial  zu dem zu erhitzendes Arbeitsmittel führenden  Rohr 12 angeordnet. Bei der Rohrleitung nach     Fig.    4  wird der grössere Teil des zu erhitzenden Arbeits  mittels     in    einem Rohr 21     geführt,    während nur der  kleinere     Teil.    davon durch den Zwischenraum zwi  schen den Rohren 12 und 13 geleitet wird.

   In be  stimmten     Fällen    kann es auch von Vorteil sein, meh  rere, zum Beispiel drei oder sieben, erhitztes Arbeits  mittel führende Rohre 13'     innerhalb        eines    zu erhitzen  des     Arbeitsmittel    führenden Rohres 12 anzuordnen       (Fig.    5 und 6).  



  Wegen der verschiedenen Temperaturen und der  dadurch bedingten verschiedenen Wärmeausdehnun  gen ist es zweckmässig,     das    erhitztes     Arbeitsmittel     führende Rohr 13 gegenüber dem.. dieses umgebenden,  zu erhitzendes     Arbeitsmittel    führenden Rohr 12 zu-    mindest auf einem Teil seiner Länge in Achsrichtung  verschiebbar     auszubilden.    Ebenso ist es     vorteilhaft,     das Rohr 13 aus mehreren gegeneinander in Achs  richtung verschiebbaren     Einzelrohren        herzustellen.     Die Einzelrohre müssen dabei nicht unbedingt gas  dicht gegeneinander abgedichtet sein, da ,

  der Unter  schied zwischen dem Druck ausserhalb und innerhalb  des Rohres 13 nicht gross ist und es sich auf beiden  Seiten um das     gleiche    Arbeitsmittel handelt. Durch       die    Aufteilung in Einzelrohre ist es     möglich,    bei den  Köpfen 14 und 15 der Rohrleitung 11 die dort be  findlichen Rohrteile 13 mit dem Rohr 12 fest zu ver  binden. Diese Verbindung kann dabei so ausgebildet  sein, dass ein Wärmeübergang vom     Rohrteil    13 auf  das Rohr 12 erschwert wird.  



       Will    man die Temperaturen im Erhitzer möglichst  niedrig halten, so muss man den Wärmeübergang vom  erhitzten auf das zu erhitzende Arbeitsmittel längs  der Rohrleitung 11 behindern. Es ist dann zweck  mässig, das Rohr 13     mit    Einrichtungen zu versehen,  die einen     Wärmeübergang    vom erhitzten zum zu  erhitzenden     Arbeitsmittel    erschweren.  



  Insbesondere kann innerhalb des erhitztes Ar  beitsmittel führenden Rohres 13 mindestens ein zu  diesem koaxial liegendes Rohr 19 angeordnet werden,  wobei der zwischen diesen beiden Rohren befindliche  Hohlraum von praktisch stagnierendem Arbeitsmittel       ausgefüllt    ist     (Fig.7).     



  Vorzugsweise wird dabei der zwischen diesen bei  den Rohren 13 und 19 befindliche     Hohlraum    mit  dem innerhalb des     innern    Rohres 19     befindlichen,    er  hitztes Arbeitsmittel führenden Raum beispielsweise  durch Bohrungen 20 verbunden. Auf diese Weise  wird das unmittelbar mit dem strömenden, erhitzten  Arbeitsmittel in Berührung kommende, also den  höchsten Temperaturen ausgesetzte     innerste    Rohr 19  keinerlei Druckbeanspruchungen ausgesetzt und kann  dementsprechend dünnwandig     ausgeführt    werden.  



  Das beschriebene Beispiel stellt eine Rohrleitung  in einer     Dampfturbinenanlage    in verschiedenen Aus  führungsformen dar. Eine entsprechend ausgebildete  Rohrleitung     kann,aber    auch zum Beispiel in einer       Gasturbinenanlage    verwendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Rohrleitung in einer Wärmekraftanlage mit Zwi schenerhitzung des Arbeitsmittels zwischen Stufen einer Kraftmaschine, dadurch gekennzeichnet; dass mindestens ein erhitztes Arbeitsmittel zu der Kraft maschine (6) führendes Rohr (13) innerhalb eines zu erhitzendes Arbeitsmittel von der Kraftmaschine (6) zum Zwischenerhitzer (3) führenden Rohres (12) an geordnet ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Rohrleitung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens ein erhitztes Arbeits- mittel vom Zwischenerhitzer (3) zu der Kraftmaschine (6) führendes Rohr (13) innerhalb eines zu erhitzen des Arbeitsmittel von der Kraftmaschine (6) zum Zwischenerhitzer (3) führenden Rohres (12) ange ordnet ist. 2.

   Rohrleitung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens ein erhitztes Arbeits mittel vom Erhitzer zu dem der Zwischenüberhitzung vorangehenden Teil der Kraftmaschine führendes Rohr innerhalb eines zu erhitzendes Arbeitsmittel von der Kraftmaschine zum Zwischenerhitzer führenden Rohres angeordnet ist. 3. Rohrleitung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das erhitztes Arbeitsmittel führende Rohr (13) koaxial zu dem zu erhitzendes Arbeits mittel führenden Rohr (12) angeordnet ist. 4.

   Rohrleitung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass mehrere erhitztes Arbeitsmittel führende Rohre (13') innerhalb des zu erhitzendes Arbeitsmittel führenden Rohres (12) angeordnet sind. 5. Rohrleitung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das erhitztes Arbeitsmittel füh rende Rohr (13) gegenüber dem dieses umgebenden, zu erhitzendes Arbeitsmittel führenden Rohr (12) zu mindest auf einem Teil seiner Länge in Achsrichtung verschiebbar ist.

   6: Rohrleitung nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass das erhitztes Arbeitsmittel füh rende Rohr (13) jeweils aus mehreren gegeneinander in Achsrichtung verschiebbaren Einzelrohren besteht. 7. Rohrleitung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das erhitztes Arbeitsmittel füh rende Rohr (13) mit Einrichtungen versehen ist, die den Wärmeübergang vom erhitzten zum zu überhit zenden Arbeitsmittel erschweren. B.

   Rohrleitung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des erhitztes Arbeits mittel führenden Rohres (13) mindestens ein zu die sem koaxial angeordnetes Rohr (19) vorhanden ist, wobei der zwischen diesen beiden Rohren (13, 19) befindliche Hohlraum von praktisch stagnierendem Arbeitsmittel ausgefüllt ist. 9. Rohrleitung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen diesen beiden Roh ren (13, 19) befindliche Hohlraum mit dem innerhalb des innern Rohres (19) befindlichen, erhitztes Ar beitsmittel führenden Raum verbunden ist.