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
Systeme, nämlich Wasserabscheider und Überhitzer, konstruktiv
miteinander verbunden sind, und zwar über ihre
Gesamtlänge. 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
Anordnung liegt eine parallele Anordnung der
Wasserabscheideeinheiten zum zuströmenden Dampf vor. Zur gleichmäßigen
Beaufschlagung der Wasserabscheideeinheiten mit dem im
entstehenden Dampf befindlichen Wasser müssen erhebliche
Widerstände in Form von Gleichrichtern installiert
werden, die jeweils einen Druckverlust und somit eine
Reduzierung 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
Dampfaustrittsstutzen nur in einem eingeschränkten Raum
anzuordnen sind. Durch diese Einschränkung sind aufwendige
Dampfaustrittsleitungen und damit Druck- und
Wärmeverluste zwangsläufig vorhanden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung 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
vorstehenden Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die beiden Systeme - Wasserabscheider und Überhitzer -
sind in sich geschlossen und konstruktiv sowie
strömungstechnisch voneinander unabhängig im Behälter angeordnet.
Da beide Systeme unterschiedlich thermisch beaufschlagt
werden, treten keine Zwängungen durch unterdrückte
Wärmedehnung 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
Druckmantel sowohl in der Länge als auch auf dem Umfang mit
Dampf gleicher Temperatur beaufschlagt. Eine
bananenförmige 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
mehreren Unterbaugruppen bestehen kann und zur Dampfzufuhr
bzw. -abfuhr.
Die Länge des Druckbehälters kann der Länge einer
ND-Turbine angepaßt sein. Durch dieses Konzept wird eine
äusserst günstige Führung der Dampfaustrittsleitungen
erreicht. Die Leitungen werden sehr kurz, und damit ist der
Druck- und Wärmeverlust gering.
Vorzugsweise sind der Wasserabscheider und/oder der
Überhitzer unabhängig voneinander schiebend an der Wandung
gehalten, da auf diese Weise die Wärmebewegungen
aufgenommen werden können.
Der Umfang der Halteeinbauten wird vorteilhaft
verringert, wenn der Überhitzer schiebend abgestützt und der
Abscheider schiebend eingehängt ist, da dies an
gemeinsamen 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
mehrflutig und/oder mehrstufig ausgebildet sein.
Zusätzlich ist zweckmäßiger Weise das
Wasserabscheidungssystem so auszubilden, daß durch eine gleichmäßige
Beaufschlagung der Wasserabscheideeinheiten mit Naßdampf ein
hoher Abscheidegrad bei relativ geringem Druckverlust
erzielt und in Verbindung gerade mit dem oberhalb
angeordneten 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
Überhitzer;
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
Wasserabscheidungssystem 3 ein. Das Abscheidungssystem wird
aus Leitblechen 4 und Wasserabscheideeinheiten 5
gebildet. Das Abscheidungssystem verjüngt sich - auf der
Zuströmseite - auf seiner gesamten Länge. Durch diese
Verjüngung und die unter einem Winkel α von 10° bis 90° zur
Hauptströmungsrichtung angeordneten Dampfausströmflächen 5a
der Wasserabscheideeinheiten 5 wird eine nahezu
gleichmässige Beaufschlagung der Wasserabscheideeinheiten 5
erreicht. Gleichrichter in Form von jalousieartigen Blechen
und/oder Lochblechen sind nur in geringem Ausmaß
erforderlich. Der Naßdampf gelangt aus dem (den)
Eintrittsstutzen 2 unmittelbar in das Innere des
Abscheidungssystems. Beim Durchströmen des Dampfes durch die
Wasserabscheideeinheiten 5 wird der Dampf mechanisch getrocknet.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrades des
Wasserabscheidungssystems und zur Reduzierung der Aufwendungen zur
gleichmäßigen Dampf-Wasserbeaufschlagung wird die
Dampfeintrittsgeschwindigkeit 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
Austrittsstutzen 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
Strömungswiderstand eingebaut, wie in Fig. 1 bei 7a angedeutet.
