DE3522428A1 - Vorrichtung zum trocknen und ueberhitzen von dampf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1.

Es ist eine solche Vorrichtung bekannt (EP-A1 0 005 225), bei der die beiden im Druckmantel untergebrachten Syste­ me, nämlich Wasserabscheider und Überhitzer, konstruktiv miteinander verbunden sind, und zwar über ihre Gesamt­ länge. Aufgrund unterschiedlicher Temperaturen in beiden Systemen muß die Verbindung nicht nur schiebend, sondern auch gleichzeitig zur Vermeidung von Bypass-Strömungen dichtend hergestellt werden. Der Druckmantel wird auf seiner inneren Oberfläche gänzlich oder teilweise mit Naßdampf beaufschlagt und muß aus diesem Grunde in kostenaufwendiger Weise gegen Korrosion durch Plattierung oder Leitbleche geschützt werden. Bei der bekannten An­ ordnung liegt eine parallele Anordnung der Wasserabschei­ deeinheiten zum zuströmenden Dampf vor. Zur gleichmäßigen Beaufschlagung der Wasserabscheideeinheiten mit dem im entstehenden Dampf befindlichen Wasser müssen erhebliche Widerstände in Form von Gleichrichtern installiert wer­ den, die jeweils einen Druckverlust und somit eine Redu­ zierung der Leistung bedeuten.

Weiterhin sind Apparatekombinationen zum Trocknen von Dampf und anschließender Überhitzung bekannt, z. B. durch DE-P 25 55 539.9-16, DE-P 33 07 101.2-16, DE-P 29 01 272 A1, US-PS 39 23 010 und EP 0 005 225 A1. Diese Apparate weisen einmal für bestimmte Turbinenkonstruktionen den Nachteil auf, daß der Überhitzer und damit die Dampfaus­ trittsstutzen nur in einem eingeschränkten Raum anzuord­ nen sind. Durch diese Einschränkung sind aufwendige Dampfaustrittsleitungen und damit Druck- und Wärmever­ luste zwangsläufig vorhanden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor­ richtung der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, bei der Wasserabscheider und Überhitzer strömungstechnisch voneinander unabhängig sind und zugleich kein erhöhter Korrosionsschutz für den Druckmantel erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des vor­ stehenden Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die beiden Systeme - Wasserabscheider und Überhitzer - sind in sich geschlossen und konstruktiv sowie strömungs­ technisch voneinander unabhängig im Behälter angeordnet. Da beide Systeme unterschiedlich thermisch beaufschlagt werden, treten keine Zwängungen durch unterdrückte Wärme­ dehnung oder Undichtigkeiten auf; ebenso ist keine über die gesamte Apparatelänge reichende Anbindung der Systeme an die Druckmantelwandung erforderlich. Eine solche nicht vorhandene Anbindung erspart eine schiebende Abdichtung. Durch die in sich geschlossenen Systeme wird der Druck­ mantel sowohl in der Länge als auch auf dem Umfang mit Dampf gleicher Temperatur beaufschlagt. Eine bananenför­ mige Verkrümmung der Apparatekombination tritt nicht auf.

Eine Verbindung zum Druckbehälter erfolgt also nur zur wämebeweglichen Befestigung der in sich geschlossenen Baugruppen, wobei insbesondere der Überhitzer aus mehre­ ren Unterbaugruppen bestehen kann und zur Dampfzufuhr bzw. -abfuhr.

Die Länge des Druckbehälters kann der Länge einer ND-Tur­ bine angepaßt sein. Durch dieses Konzept wird eine äus­ serst günstige Führung der Dampfaustrittsleitungen er­ reicht. Die Leitungen werden sehr kurz, und damit ist der Druck- und Wärmeverlust gering.

Vorzugsweise sind der Wasserabscheider und/oder der Über­ hitzer unabhängig voneinander schiebend an der Wandung gehalten, da auf diese Weise die Wärmebewegungen aufge­ nommen werden können.

Der Umfang der Halteeinbauten wird vorteilhaft verrin­ gert, wenn der Überhitzer schiebend abgestützt und der Abscheider schiebend eingehängt ist, da dies an gemein­ samen Kragarmen erfolgen kann.

Es ist aber auch zweckmäßig, wenn der Überhitzer über Zuganker abgehängt ist und/oder der Abscheider schiebend abgestützt ist. Der Überhitzer kann vorzugsweise mehr­ flutig und/oder mehrstufig ausgebildet sein.

Zusätzlich ist zweckmäßiger Weise das Wasserabscheidungs­ system so auszubilden, daß durch eine gleichmäßige Beauf­ schlagung der Wasserabscheideeinheiten mit Naßdampf ein hoher Abscheidegrad bei relativ geringem Druckverlust er­ zielt und in Verbindung gerade mit dem oberhalb angeord­ neten konstruktiv unabhängigen Überhitzungssystem eine wirtschaftlich günstige Konstruktion erreicht werden. Dies wird bei einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des vorstehenden Anspruches 1 erreicht.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines vertikalen Längsschnittes mit einer ersten Halterung von Abscheider und Über­ hitzer;

Fig. 2 eine Ansicht des horizontalen Längsschnittes II-II des Wasserabscheidungssystems;

Fig. 3 eine Ansicht des Behälterquerschnittes III-III mit der ersten Halterung;

Fig. 4 eine Ansicht des Behälterquerschnittes IV-V mit einer zweiten Halterung und

Fig. 5 eine Anordnung zweier erfindungsgemäßer Vorrichtungen an einer HD-Dampfturbine.

Der in dem HD-Teil der Turbine entspannte und damit nasse Dampf tritt über einen oder mehrere Stutzen 2 in das Was­ serabscheidungssystem 3 ein. Das Abscheidungssystem wird aus Leitblechen 4 und Wasserabscheideeinheiten 5 gebil­ det. Das Abscheidungssystem verjüngt sich - auf der Zu­ strömseite - auf seiner gesamten Länge. Durch diese Ver­ jüngung und die unter einem Winkel α von 10° bis 90° zur Hauptströmungsrichtung angeordneten Dampfausströmflächen 5 a der Wasserabscheideeinheiten 5 wird eine nahezu gleichmäs­ sige Beaufschlagung der Wasserabscheideeinheiten 5 er­ reicht. Gleichrichter in Form von jalousieartigen Blechen und/oder Lochblechen sind nur in geringem Ausmaß erfor­ derlich. Der Naßdampf gelangt aus dem (den) Eintritts­ stutzen 2 unmittelbar in das Innere des Abscheidungssy­ stems. Beim Durchströmen des Dampfes durch die Wasserab­ scheideeinheiten 5 wird der Dampf mechanisch getrocknet. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Wasserabschei­ dungssystems und zur Reduzierung der Aufwendungen zur gleichmäßigen Dampf-Wasserbeaufschlagung wird die Dampf­ eintrittsgeschwindigkeit durch entsprechende Dimensionierung des Zuströmquerschnittes des Abscheidungssystems herabgesetzt. Schwallwasser und/oder größere Wassertropfen fallen aus dem Dampfstrom aus und werden über ein separates, am unteren Dampfleitblech angeordnetes Abführsystem 6 abgeleitet. Der so getrocknete Dampf kommt erst jetzt mit der Wandung des Druckmantels 1 in Berührung. An den nicht plattierten Druckmantelwandungen können keine wasserbedingten Korrosionen auftreten.

Oberhalb des Wasserabscheidungssystems ist das Überhitzungssystem 7, das sich ebenfalls über die gesamte Behälterlänge erstreckt, angeordnet. Das ein- oder mehrflutige und/oder ein- oder mehrstufige Überhitzungssystem besteht im wesentlichen aus den Rohrbündeln 8, die sowohl als U-Rohr- oder Geradrohrwärmetauscher ausgebildet werden können. Zum Ablauf des beim Wärmetausch entstehenden Kondensats innerhalb der Rohre können die Rohrbündel 8 geneigt und/oder mit sogenanntem Treibdampf betrieben werden.

Der an den Rohrbündeln mantelseitig überhitzte Dampf wird über Leitbleche 9, die nur an den Austrittsstutzen 10 mit dem Druckmantel 1 verbunden sind, aus dem Apparat herausgeführt.

Wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, sind die Baugruppen des Überhitzers 7 über Zuganker 11 am Behältermantel 1 abgehängt, während der Wasserabscheider 3 auf mit dem Druckmantel 1 verschweißten Konsolen 12 gleitend abgestützt ist.

Im Schnitt nach Fig. 4 wird eine andere Ausführungsform der Halterung gezeigt. Seitlich sind an der Innenwandung des Druckmantels 1 Kragarme 13 in Form eines I-Eisens befestigt. Auf diesen ist der Überhitzer 7 durch Gleitschuhe 14 schiebend abgestützt, während der Wasserabscheider 3 mit über den unteren Flansch des I-Eisens greifenden Aufhängungen 15 schiebend an den Kragarmen 13 angehängt ist.

In der Fig. 5 ist die Zuordnung zweier Vorrichtungen zu einer Turbine gezeigt, die die kurze Verbindung der Aus­ trittsstutzen 10 mit dem Turbinengehäuse veranschaulicht.

Auf die aus den Fig. 1, 3 und 4 ersichtliche Zuordnung der einzelnen Baugruppen wird ausdrücklich verwiesen. Bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 1, 3 und 4 mit zwei Überhitzerbaugruppen wird zwischen diesen ein Strömungs­ widerstand eingebaut, wie in Fig. 1 bei 7 a angedeutet.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Trocknen und Überhitzen von Dampf, insbesondere bestimmt zur Versorgung einer Dampftur­ bine, mit einem liegenden zylindrischen Druckbehälter, mit mindestens einem Dampfeintrittsstutzen, einem im unteren Teil des Druckbehälters angeordneten und sich im wesentlichen über die Gesamtlänge des Behälters er­ streckenden Wasserabscheider und einem im oberen Teil des Druckbehälters angeordneten und sich im wesentli­ chen über die Gesamtlänge des Behälters erstreckenden Überhitzer und mindestens einem Dampfauslaßstutzen auf der Oberseite des Behälters, der mit dem Überhitzer verbunden ist, dadurch gekennzeich­ net, daß der Dampfeintrittsstutzen (2) an der einen Stirnseite des Druckbehälters (1) angeordnet ist, und der Dampf getrocknet aus dem an einem Ende mit Naßdampf beaufschlagten Wasserabscheider (3) in den Druckbehälter (1) austritt, daß der Wasserabschei­ der (3) und der Überhitzer (7) als in sich geschlosse­ ne Baugruppen unabhängig voneinander und frei von einer über die gesamte Länge des Druckbehälters rei­ chenden Abdichtung gegen die Wandung des Druckbehäl­ ters oder gegeneinander wärmebeweglich (11, 12, 13, 14, 15) an der Wandung (1) des Druckbehälters gehalten sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Wasserabscheider (3) und/oder der Überhitzer (7) unabhängig voneinander schwebend an der Wandung gehalten sind. (Fig. 3, Fig. 4).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzer (7) schiebend abgestützt und der Abscheider (3) schiebend eingehängt ist. (Fig. 4)

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzer (7) über Zuganker (11) an der Wandung des Druckbehälters (1) gehalten ist. (Fig. 3)

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (3) schiebend abgestützt ist. (Fig. 3)

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Überhitzer (7) mehrflutig und/oder mehrstufig ausge­ bildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Wasserabscheider (3) in Richtung der Behälterachse die Gestalt eines Pyramiden- oder Kegelstumpfes aufweist, und die den Wasserabscheider bestimmenden Wasserab­ scheideeinheiten (5) mit ihrer Dampfanströmfläche zur Achse des Behälters unter einem Winkel α zwischen 10° und 90° angeordnet sind. (Fig. 2)

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Dampf im Behältermantel (1) so geführt wird, daß die Wandung des Behältermantels (1) sowohl auf der gesam­ ten Länge als auch auf dem gesamten Umfang mit glei­ cher Temperatur beaufschlagt wird und eine Verkrümmung des Behältermantels durch unterschiedliche thermische Beaufschlagung nicht erfolgt.