Speisewasservorwärmer

Abstract

 Bei einem Speisewasservorwärmer der liegenden Bauart mit integriertem Enthitzer ist die letzte Umlenkkammer des Enthitzers mit seitlichen Dampfaustrittsöffnungen (13) versehen. Hierdurch gelangt in die Kondensationszone der enthitzte Dampf nicht wie bisher direkt in den freien Querschnitt des Rohrbündels, sondern in den freien Raum um das Kondensationsbündel (2) herum, welches er dann mit minimaler Strömungsgeschwindigkeit von aussen nach innen beaufschlagen kann.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speisewasservorwärmer der liegenden Bauart gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] In Wärmekraftanlagen wird das Speisewasser vor dem Eintritt in den Dampferzeuger stufenweise in Vorwärmern aufgewärmt. Diese Vorwärmer können in vertikaler oder horizontaler Bauweise ausgebildet sein. Wird in einen Speisewasservorwärmer überhitzter Dampf eingeleitet, so kann bei ausreichender Ueberhitzung des Dampfes ein Teil der Ueberhitzungswärme in einem Enthitzer thermodynamisch ausgenutzt werden. Der Dampf wird durch einen auf die Rohrbündel gerichteten Stutzen in den Enthitzer eingeleitet und im Gegenstrom um die Rohrbündel geführt und erwärmt dabei das in den Rohren strömende Speisewasser, wobei die Erwärmung auf konvektivem Wege erfolgt. Bei Enthitzern der horizontalen Bauart wird der Anzapfdampf entsprechend dem Ueberhitzungsgrad mit hoher Geschwindigkeit in Axialrichtung des Vorwärmers durch eine oder mehrere im Enthitzer angeordnete Kammern geleitet und strömt dann in die Kondensationszone des Vorwärmers. Der Dampfdruck im Kondensationsteil des Vorwärmers ist wegen der Strömungsverluste, die der Dampf beim Durchqueren bis zum Verlassen des Enthitzers erleidet, wesentlich niedriger als am Enthitzereintritt.

[0003] Bei den bekannten Ausbildungen von horizontalen Vorwärmern sind die Dampfaustrittsöffnungen an der dem Kondensationsteil zugewandten Stirnseite des Enthitzers bzw. an der letzten Enthitzerstützplatte angeordnet. An dieser Stelle ist ein Teil der Vorwärmerrohre nicht abgestützt, und der Dampf strömt durch die Austrittsöffnungen die Kondensationsrohre direkt an und an diesen entlang.

[0004] Dadurch entsteht zwischen dem aus dem Enthitzer austretenden Dampf und dem von den Kondensationsrohren herabfallenden Kondensat ein Kreuzstrom, wodurch insbesondere bei hohen Dampfgeschwindigkeiten das Kondensat vom Dampf mitgerissen und gegen die Kondensationsrohre geschleudert wird. Dadurch können Erosions-/Korrosionsschäden an den Kondensationsrohren auftreten.

[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Enthitzerausbildung zu schaffen, bei welcher die Gefahr von Erosion-/Korrosionsschäden durch eine direkte Dampfanströmung der Kondensationsrohre vermieden wird.

[0006] Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0007] In der^-Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

[0008] Es zeigt:

Fig. 1 Einen Längsschnitt durch einen Speisewasservorwärmer mit ungerader Kammerzahl im Enthitzer;

Fig. la einen Querschnitt durch den Vorwärmer entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 1;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Speisewasservorwärmer mit gerader Kammerzahl im En'thitzer;

Fig. 2a einen Querschnitt durch den Vorwärmer entlang der Schnittlinie B-B in Fig. 2.

[0009] Erfindungsunwesentliche Elemente wie beispielsweise die Wasserkammern, Stützplatten und dgl. sind nicht dargestellt. Die Strömungsrichtung des Heizdampfes ist mit Pfeilen bezeichnet.

[0010] Beide Ausführungsbeispiele zeigen jeweils einen horizontalen Vorwärmer mit eingebautem Enthitzer am Speisewasseraustritt und überflutetem Kondensatunterkühler am Speisewassereintritt.

[0011] In den Querschnitten der Fig. la und 2a sind die Enthitzuhgsbündel mit 1, die Kondensationsbündel mit 2 und die Unterkühlungsbündel mit 3 bezeichnet. Ueber die Rohrbündel ist ein nur teilweise dargestellter Dampfmantel 5 gestülpt. Die zu den genannten Bündeln zusammengefassten Rohre 6 sind im Rohrboden 4 eingeschweisst.

[0012] Der eigentliche Enthitzer wird von einem allseitig geschlossenen Blechmantel 12 gebildet, der an seiner Oberseite den Dampfeintritt 7 trägt. Das Unterkühlungsbündel 3 ist von einem Unterkühlungsmantel 8 allseitig umschlossen. Dieser ist mittels Schikanen 9 in einzelne Kammern unterteilt, wovon die letzte den Kondensataustritt 10 trägt. Der Kühler ist überflutet, das Kondensatniveau ist mit 11 bezeichnet.

[0013] Der überhitzte Anzapfdampf wird im Enthitzer mit einer bestimmten Geschwindigkeit im Kreuzgegenstrom zum Speisewasser geführt und gibt darin seine Ueberhitzungswärme ab. Damit sich innerhalb des Enthitzers nicht jene Stelle befindet, an der die Aussenwände der Rohre die örtliche Sättigungstemperatur erreichen, und somit die Kondensation einsetzt, muss die Grösse des Enthitzers richtig gewählt sein. Dies führt dazu, dass je nach Enthitzergrösse die benötigte Kammerzahl und damit die Zahl der Dampfumlenkungen gerade oder ungerade ist. Dies ist entscheidend für die konstruktive Ausbildung des Uebergangs der Enthitzungszone in die Kondensationszone.

[0014] In den Fig. i und la ist nun die erfindungsgemässe Lösung aufgezeigt, wie sie sich bei einer ungeraden Kammerzahl präsentiert. Der Einfachheit halber ist nur eine einzige Kammer dargestellt; es versteht sich indessen, dass auch bei drei oder fünf Kammern die gleiche Lösung, welche immer nur die letzte der Enthitzungskammern betrifft, zur Anwendung gelangt.

[0015] Der allseitig geschlossene Blechmantel 12, der den Enthitzer umgibt, ist in der letzten Kammer mit seitlichen Dampfaustrittsöffnungen 13 versehen, die sich über die ganze Kammerlänge erstrecken. Diese Oeffnungen 13 befinden sich unterhalb des Enthitzungsbündels 1, da bei oben eintretendem Dampf (7) in die erste Kammer und bei ungerader Kammerzahl die letzte Kammer ebenfalls von oben nach unten durchströmt wird. Um nun zu vermeiden, dass der seitlich austretende Dampf einerseits gegen den Dampfmantel 5 strömt und andererseits das stehende Kondensat (11) aufpeitscht, schliessen sich an die Austrittsöffnungen 13 Umlenkbleche 14 an. Diese Umlenkbleche 14, die sich auf geeignete Weise im Dampfraum abstützen, führen den Dampf axial in die Kondensationszone ein. Hierzu können sie in ihrer axialen Erstreckung etwas grösser bemessen sein als es die Austrittsöffnungen 13 sind, d.h. sie können über die letzte Umlenkkammer hinaus bis in die Kondensationszone hineinreichen. Bei der Abschlussstützplatte 15 des Enthitzers strömt lediglich eine geringe Dampfmenge durch die Ringspalte zwischen den Rohren 6 und den Plattenlöchern und gelangt damit in Rohrlängsrichtung in den freien Querschnitt des Rohrfeldes. Der Hauptteil des Dampfes strömt in den freien Raum um das Kondensationsbündel 2, das er nun mit minimaler Geschwindigkeit von aussen nach innen durchströmen kann. Die Umlenkbleche 14 weisen einen gewissen Abstand 17 zum Dampfmantel 5 auf. Dadurch kann ein Teil des Dampfes um das Umlenkblech 14 herum strömen und jene Teile des Kondensationsbündels 2- beaufschlagen, die unmittelbar unterhalb der Bodenfläche des Enthitzermantels 12 angeordnet sind.

[0016] In den Fig. 2 und 2a ist jene Lösung dargestellt, wie sie bei einer geraden Anzahl Umlenkkammern Anwendung findet. Gezeigt ist ein Enthitzer, der mittels einer Schikane 18 in zwei Kammern unterteilt ist. Bei Einströmung in die erste Kammer von oben nach unten resp. von aussen nach innen wird hier in der letzten Kammer das Enthitzerbündel 1 von unten nach oben resp. von innen nach aussen quer durchströmt. Dementsprechend sollte jeder Dampf oberhalb des Rohrbündels 1 abgezogen werden.

[0017] Gemäss der Erfindung ist nun auch hier der allseitig geschlossene Blechmantel 12 in der hintersten Kammer mit seitlichen Dampfaustrittsöffnungen 13 versehen, die sich im gezeigten Beispiel fast über die ganze Kammerlänge erstrecken. Darüber hinaus bietet sich die Möglichkeit an, die Abschlussstützplatte 19 direkt oberhalb des Rohrbündels zu unterbrechen. Zusammen mit dem gekrümmten Oberteil des Blechmantels 12 bildet die Abstützplatte 19 somit eine weitere Austrittsöffnung 20 für den enthitzten Dampf. Um Erosionen des Dampfmantels 5 zu vermeinden, sind die den Seitenöffnungen 13 gegenüberliegenden Partien des Vorwärmermantels mit plattieren Blechen 16 belegt.

Ansprüche

1. Speisewasservorwärmer der liegenden Bauart mit eingebautem Enthitzer, dessen Blechmantel (12) mittels Schikanen (18) in Umlenkkammern unterteilt ist, in denen der zu enthitzende Dampf die Enthitzerbündel (1) quer durchströmt, bevor er in Rohrlängsrichtung in die Kondensationszone eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der .letzten Umlenkkammer im Blechmantel (12) seitlich Dampfaustrittsöffnungen (13) angeordnet sind, die sich über die ganze Kammerlänge erstrecken.

2. Speisewasservorwärmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei ungerader Kammerzahl an die Dampfaustrittsöffnungen (13) jeweils ein Umlenkblech (14) anschliesst, welches mit geringem seitlichen Abstand (17) zum Dampfmantel (5) verläuft und sich mindestens über die gleiche Länge erstreckt wie die Oeffnungen (13).

3. Speisewasservorwärmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei gerader Kammerzahl gegenüber den Dampfaustrittsöffnungen (13) plattierte Bleche (16) aus erosionsbeständigem Material angeordnet sind.

4. Speisewasservorwärmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei gerader Kammerzahl die Abschlussstützplatte (19) des Enthitzers oberhalb des Enthitzungsbündels (1) unterbrochen ist und zusammen mit dem Oberteil des Blechmantels (12) eine Austrittsöffnung (20) für den enthitzten Dampf bildet.

Zeichnung