DE1006862B

DE1006862B - Device for separating the steam-water mixture in the drum of a pipe steam generator operated with natural water circulation

Info

Publication number: DE1006862B
Application number: DED19397A
Authority: DE
Inventors: Roy Bagley
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1953-12-23
Filing date: 1954-12-23
Publication date: 1957-04-25

Description

Vorrichtung zum Trennen des Dampf -Wasser -Gemisches in der Trommel eines mit natürlichem Wasserumlauf betriebenen Röhrendampferzeugers Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen des Dampf-Wasser-Gemisches in der Trommel eines mit natürlichem Wasserumlauf betriebenen Röhrendampferzeugers, bei welchem Fliehkraftabscheider in der Trommel angeordnet sind. Sie besteht darin, daß die Fliehkraftabscheider wasserseitig zu Gruppen zusammengefaßt sind, die in voneinander getrennte Sammelräume fördern.Means for separating the steam -water - mixture in the drum of an operated with natural circulation of water tube steam generator, the invention relates to a device for separating the steam-water mixture in the drum of an operated with natural circulation of water tube steam generator, are arranged in which centrifugal separator in the drum. It consists in that the centrifugal separators are combined into groups on the water side, which convey into separate collecting spaces.

Es ist das Bestreben im Kesselbau, den Dampfraum zur Trennung von Wasser und Dampf möglichst gleichmäßig auszunutzen und sicherzustellen, daß sich Wasser und Dampf so trennen, daß möglichst keine Dampfblasen in die Fallrohre mitgenommen werden und daß ein Spritzen und Spucken des Wassers bis in die Dampfabführrohre vermieden wird. Dabei soll der Dampf aus der Trommel möglichst gleichmäßig über die Trommellänge verteilt abgeführt werden.It is the endeavor in boiler construction to separate the steam room from Use water and steam as evenly as possible and ensure that each other Separate water and steam in such a way that as far as possible no steam bubbles are entrained into the downpipes and that a splash and spitting of the water into the steam exhaust pipes is avoided. The steam from the drum should be distributed as evenly as possible distributed along the length of the drum.

Es ist bekannt, daß die Trennung von Wasser und Dampf dadurch wesentlich unterstützt wird, wenn man die stark beheizten Siederohre in einen in halber Höhe zwischen den unteren Sammlern und der Obertrommel liegenden Zwischensammler einmünden läßt und in diesem schon eine teilweise Trennung des Wa,sser-Dampf-Gemisches vornimmt, wob-ei das abgeschiedene Wasser dann wieder in den unteren Sammler zurückgeführt wird. Diese Einrichtung, die besonders beim Anfahren sehr praktisch ist, kann in mehreren Stufen hintereinandergeschaltet werden und ist als sogenannte Stufenausdampfung bekannt.It is known that this makes the separation of water and steam essential is supported, if you put the strongly heated boiler pipes in a half height between the lower collectors and the upper drum open intermediate collectors and in this already partially separates the water-steam mixture, the separated water is then fed back into the lower collector will. This facility, which is particularly useful when starting up, can be used in several stages can be connected in series and is called so-called stage evaporation known.

Zur Erreichung des gleichen Zweckes verwendet man auch Zykloneinbauten, bei denen das Dampf-Wasser-Gemisch tangential in einen zylindrischen Raum kleinen Durchmessers eingeführt wird. Dabei wird das Wasser des Gemisches nach außen geschleudert, und auf der inneren Oberfläche des so entstehenden Rotationsparaboloides wird der Dampf frei.To achieve the same purpose, cyclone fittings are also used, in which the steam-water mixture tangentially into a cylindrical space is small Diameter is introduced. The water in the mixture is thrown outwards, and on the inner surface of the resulting paraboloid of revolution, the Steam free.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß bei guter Wasseraufbereitung die Anwendung der Stufenausdampfung nicht unbedingt notwendig ist und daß der Einbau von Zyklonen genügen kann, um einen genügend gut-en Trenneffekt zu erzielen. Als besonderer Vorteil der Zyklone ist die Beruhigung des Wasserspiegels und ein gewisser Einfluß auf die Kontinuität des Wasserumlaufes hervorzuheben.It has been shown in practice that with good water treatment the application of the step evaporation is not absolutely necessary and that the installation of cyclones can suffice to achieve a sufficiently good separation effect. as A particular advantage of the cyclones is the calming of the water level and a certain To emphasize influence on the continuity of the water circulation.

Allerdings kann bei der bisherigen Anwendung der Zyklonabscheider nur ein begrenzter Druckverlust zugelassen werden, so daß die Zentrifugierwirkung oft nicht voll ausgenutzt werden kann. Dieser Nachteil macht sich besonders bei stoß-#vcisen Spitzenbelastungen oder plötzlichen Laständerungen, wie sie z.B. beim Rußblasen auftreten, bemerkbar, denen der Zentrifugalabscheider nicht mit gleicher Elastizität folgen kann. Infolgedessen wirken sich gerade bei diesen Betriebszuständen kleine Spritzer und Feuchtigkeitserhöhungen des Dampfes merklich auf die Dampfreinheit aus. Der Einbau von Zyklonen ist jedoch immer dann am wirkungsvollsten, wenn die Last gleichmäßig ist oder 1 'astschwankungen einen langsamen An- und Ablauf haben.However, with the previous use of the cyclone separator, only a limited pressure loss can be permitted, so that the centrifugation effect can often not be fully exploited. This disadvantage is particularly noticeable in the case of jerky peak loads or sudden load changes, such as those that occur when blowing soot, which the centrifugal separator cannot follow with the same elasticity. As a result, small splashes and moisture increases in the steam have a noticeable effect on the purity of the steam in these operating states. The installation of cyclones, however, always have a slow check-in and flow most effectively when the load is evenly or 1 astschwankungen '.

Man hat bekanntlich versucht, die Zentrifugierwirkung durch einen venturidüsenälinlichen Einbau am Einlauf in die Zyklone zu erhöhen, indem man das Speisewasser als zusätzlichen Beschleuniger benutzt. Einer Verwendung dieser Vorrichtung in größerem Umfang steht jedoch die Gefahr entgegen, die durch die starke Drosselung des Umlaufwassers beim Ausfall der Speisung entsteht.As is known, attempts have been made to reduce the centrifugation effect by a Increase venturi-like installation at the inlet to the cyclones by adding the Feed water used as an additional accelerator. One use of this device to a greater extent, however, there is the danger posed by the strong throttling of the circulating water arises when the supply fails.

Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, auch salzhaltiges Wasser zur Speisung zu verwenden und auch bei Laständerungen eine einwandfreie Trennung von Dampf und Wasser zu erhalten.The object of the invention is to create a device with which it is possible to use salty water for feeding and also to obtain a perfect separation of steam and water in the event of load changes.

Diese Aufgabe wird durch die Verwendung des Stufenabscheiders in Ein- und Mehrzahl mit Zyklonen in Ein- und Mehrzahl gelöst.This task is achieved through the use of the stage separator in single and plural solved with cyclones in singles and plural.

Dazu "verden in der Trommel des Dampferzeugers im Prinzip ähnlich der Stufenausdampfung einzelne voneinander getrennte Kammern angeordnet, die sowohl die Wasserräurne als auch die Dampfräume voneinander trennen. Nach der auf Grund der Zeichnung beschriebenen Ausführungsart sind lediglich die Wasserräume der Kammer voneinander durch Bleche abgeteilt, während alle drei Kammern einen gemeinsamen Dampfraum besitzen. Dabei sind die einzelnen Wasserräume hintereinandergeschaltet, und die Umlaufwasserzufuhr erfolgt dadurch, daß jeweils ein Teil der zu jeder Kammer gehörenden Steigrehre in die Wasserka,mmer der nächsten Sammlergruppe mündet.For this purpose, "verden in the drum of the steam generator in principle similar the stage evaporation individual separate chambers arranged, which both Separate the water drains and the steam rooms from each other. After the aground The embodiment described in the drawing are only the Water spaces the chamber separated from one another by metal sheets, while all three chambers share a common Own steam room. The individual water rooms are connected one behind the other, and the circulating water is supplied by adding a portion of the to each chamber belonging riser in the water chamber always flows into the next group of collectors.

Wenn zur Erziclung eines besonders reinen Dampfes auch die Dampfkammern voneinander in den einzelnen Gruppen getrennt sind, werden nach der Erfindung zwischen den einzelnen Dampfübergängen von der einen zur anderen Dampfkammer Zyklone zwischengeschaltet, die das Wasser in die gleiche Kammer und den Dampf in die nächste Kammer abscheiden. Ebenfalls ist es erfindungsgemäß möglich, aus dem gemeinsamen Dampfsammelraum den Dampf über Zyklonabscheider an Stelle der Scrubber zum Austrittssammler vor dem überhitzer zu leiten. Die zweiten Zyklone gleichen dabei Unregelmäßigkeiten der ersten Zyklongruppe aus und sind, wasserseitig gesehen, nur schwach belastet.If the steam chambers are used to produce a particularly pure steam are separated from each other in the individual groups, according to the invention between cyclones interposed between the individual steam transitions from one steam chamber to the other, which separate the water in the same chamber and the steam in the next chamber. It is also possible according to the invention, from the common steam collecting space Steam via cyclone separator in place of the scrubber to the outlet collector in front of the to conduct superheaters. The second cyclones resemble the irregularities first cyclone group and, viewed from the water side, are only slightly polluted.

Da sehr geringe Feuchtigkeitsmengen im Zentrifugalabscheider nur mit schlechterem Effekt abzuscheiden sind als solche in stärkeren Beimengungen, wird eine weitere Effektverhesserung erfindungsgemäß durch eine zusätzliche Befeuchtung im zweiten Zyklon erzielt. Zweckmäßigerweise wird dazu Speisewasser verwendet.Since very small amounts of moisture in the centrifugal separator only with are to be deposited with a worse effect than those in stronger admixtures a further improvement in the effect according to the invention through additional moistening achieved in the second cyclone. For this purpose, feed water is expediently used.

Nach der Erfindung kann der letzte Zyklon vom Dampfraum der Trommel vollkommen abgeschlossen werden, und der Dampf wird dabei, ohne mit dem Dampfraum der Trommel in Berührung zu kommen, sofort zum überhitzer geleitet. Es ist also damit möglich, den Wasserstand in der Trommel zu erhöhen und die Trommelabmessungen zu verringern. Nach einer anderen Schaltung wird der Dampf des ersten Zyklonabscheiders in üblicher Weise in den Dampfraum des oder der Sammler geführt und von diesem zu einem zweiten, nachgeschalteten Zentrifugalabscheider geleitet. Da der nachgeschaltete Zyklon spezifisch nur schwach belastet sein wird, ist es zweckmäßig, mehrere vorgeschaltete Zyklone an einen nachgeschalteten anzuschließen, genauso, wie man mehrere Sammlerstufen hintereinanderschaltet und -erst in den letzten beiden Stufen Zyklonabscheider einordnet. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann weitgehend auf die Verwendung von Scrubhern verzichtet -,verden.According to the invention, the last cyclone can be removed from the steam space of the drum be completely closed, and the steam is in doing so without entering the steam room coming into contact with the drum is immediately sent to the superheater. So it is thus possible to increase the water level in the drum and the drum dimensions to reduce. After another circuit, the steam from the first cyclone separator guided in the usual manner into the vapor space of the collector or collectors and from this to a second, downstream centrifugal separator. Since the downstream Specific cyclone will only be lightly loaded, it is advisable to have several upstream Connect cyclones to a downstream one, just as you would connect multiple collector stages connected in series and only classifies cyclone separators in the last two stages. The device according to the invention can largely be based on the use of scrubbers renounced -, verden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt, und es bedeutet Abb. 1 einen Ouerschnitt durch die Obertrommel eines mit nat#ijlichem Wasserumlauf betriebenen Rö,h#rendampferzeugers, Abb. 2 einen Längsschnitt durch die Obertrommel der Abb. 1 entlang der Linie 1-1, Abb. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der inneren Trommelfläche gemäß Abb. 2 ohne eingezeichnete Verbindungsstücke.The invention is shown in the drawing by way of example and schematically, and Fig. 1 means a cross-section through the upper drum of a natural water circulation system, Fig. 2 shows a longitudinal section through the upper drum of Fig. 1 along the line 1-1, Fig. 3 is a plan view of part of the inner drum surface according to Fig. 2 without connecting pieces shown.

Die Steigrohrgruppen A, B und C münden in die Trommel 1. jede Gruppe schließt Vorderwandrohre 2, Rückwandrohre 3 und Seitenwandrohre 29 ein. Wie es die Abb. 1 bis 3 zeigen, ist an der Innenseite der Trommel 1 in Längsrichtung eine Tasche 4 vorgesehen, die an der Unterkante durch-das Längsprallblech 5 begrenzt ist. Die Tasche 4 ist durch Sektorenbleche 6 und 7 an der Trommelwand an den Enden und die Bleche 5 und 8 in Längsrichtung geschlossen. Die gesamte Länge der Tasche 4 ist durch zwei Zwischenstücke 9 und 10 in drei Teile unterteilt, die mit 4a, 4b und 4c bezeichnet sind, wobei Teil 4a am größten ist. Die gegenüberliegende Seite des Trommelinnern und Teile des Trommelbodens werden durch die Tasche 11 eingenommen, die durch das Prallblech 12, das wie das Prallblech 5 radial verläuft, und das Prallblech 13 sowie die SektOTenStÜCke 14 und 15 abgeschlossen ist. Die Zwischenstücke 16 und 17 teilen die Tasche in drei Teile, die genauso groß sind wie jene der Tasche 4.The riser pipe groups A, B and C open into the drum 1. Each group includes front wall pipes 2, rear wall pipes 3 and side wall pipes 29. As shown in FIGS. 1 to 3 , a pocket 4 is provided on the inside of the drum 1 in the longitudinal direction and is delimited on the lower edge by the longitudinal baffle plate 5 . The pocket 4 is closed by sector plates 6 and 7 on the drum wall at the ends and the plates 5 and 8 in the longitudinal direction. The entire length of the pocket 4 is divided into three parts by two intermediate pieces 9 and 10 , which are denoted by 4a, 4b and 4c, with part 4a being the largest. The opposite side of the inside of the drum and parts of the drum base are occupied by the pocket 11 , which is closed off by the baffle plate 12, which extends radially like the baffle plate 5 , and the baffle plate 13 and the sparkling wine pieces 14 and 15 . The intermediate pieces 16 and 17 divide the pocket into three parts which are the same size as those of the pocket 4.

Die unteren Enden der Taschenteile 4a, 4b und 4c sind mit denen der gegenüberliegenden Seite lja., llb und lle durch eine Anzahl von Verbindungsstücken 18 verbunden (s#. Abb. 2, während sie in Abb. 3 der Deutlichkeit wegen nicht dargestellt sind). Auf diese Weise ist jedes der Taschenteile lja, llb und 11c gleichzeitig für sich und die Teile der Tasche 4 ein Sammler für das Dampf-Wasser-Gemisch.The lower ends of the pocket parts 4a, 4b and 4c are connected to those on the opposite side lja., Llb and lle by a number of connecting pieces 18 (see Fig. 2, while they are not shown in Fig. 3 for the sake of clarity) . In this way, each of the pocket parts 11a, 11b and 11c is at the same time for itself and the parts of the pocket 4 a collector for the steam-water mixture.

Der Innenteil 19 der Trommel 1 ist mit zwei quer verlaufenden Platten 20 und 21 versehen, die bis zu -einer Höhe geführt sind, die über dem höchsten Wasserstand liegt. Sie sind mit einer geringen Zahl von kleinen Löchern für den Wasserausgleich versehen. Die Platte 20 besitzt, wie es die Abb. 1 zeigt, vier solche Löcher 22, Innerhalb des Trommelinnenteiles 19 sind sechsundzwanzig Zentrifugalabscheider 23 auf dem Teil 13a des Prallbleches 13 montiert, und dreizehn von ihnen sind dem Taschenteil lla zugeordnet, von dem sie das Dampf-Wasser-Gemisch erhalten. Das ausgeschiedene Wasser wird in den Wasserraum 19a der Trommel geleitet. Acht Zyklone gehören zum Taschenteil llb und scheiden dai Wasser in den Wasserraum Jgb aus, während die restlichen fünf zum Taschenteil 11c bzw. Wasserraum 19c gehören.The inner part 19 of the drum 1 is provided with two transverse plates 20 and 21 which are guided up to a height which is above the highest water level. They are provided with a small number of small holes for water balance. The plate 20 has, as Fig. 1 shows, four such holes 22, Within the drum inner part 19 , twenty-six centrifugal separators 23 are mounted on the part 13a of the baffle plate 13 , and thirteen of them are assigned to the pocket part 11a, from which they the steam -Water mixture obtained. The separated water is directed into the water space 19a of the drum. Eight cyclones belong to the pocket part 11b and separate the water into the water space Jgb, while the remaining five belong to the pocket part 11c or water space 19c.

Die oberen Enden der Fallrohre 25, 26, 27 und 28 sind in den Innenteil 19 der Trommel 1 geführt; die Fallrobre der Gruppe A enden im Wasserraum lga, Gruppe B in lgb und Gruppe C in 19c. So werden alle Falfrohre der Gruppe A mit Wasser aus dem Raum iga gespeist und die anderen entsprechend. Die genaue Lage der einzelnen Rohranschlüsse kann aus Abb. 3 entnommen werden, wobei die Steigrohre schwach und die Fallrohre stark ausgezogen sind und Vorderwandrohre 2 mit einem Kreis, Rückwandrohre 3 mit einem Kreis und senkrechtem Strich und Seitenwandrohre 29 mit einem Kreis und waagerechtem Strich und überhitzerwandrohre 30 durch einen Kreis mit Schrägstrich gekennzeichnet sind. Ebenso ist ihre Zuordnung zu den einzeln-en Taschenteilen 4 und 11 zu erkennen.The upper ends of the downpipes 25, 26, 27 and 28 are guided into the inner part 19 of the drum 1; the fall robes of group A end in water space lga, group B in lgb and group C in 19c. So all downpipes of group A are fed with water from the iga room and the others accordingly. The exact position of the individual pipe connections can be seen in Fig. 3 , whereby the riser pipes are weak and the downpipes are strongly drawn out and the front wall pipes 2 with a circle, rear wall pipes 3 with a circle and a vertical line and side wall pipes 29 with a circle and a horizontal line and superheater wall pipes 30 are indicated by a circle with a slash. Their assignment to the individual pocket parts 4 and 11 can also be seen.

Die Speiseleitung 31 ist im Trominelinnenteil 1911, dem Speistwasserraum, angeordnet und ist durch die Rohre 32 durch den oberen Trommelteil mit dem nicht dargestellten Eco verbunden. Ein nicht gezeichnetes Ausblasrohr geht von der öffnung 33 -, die an einer tiefgelegenen Stelle des Wasserraumes 19c liegt, als Entl-,erun,-sraum bezeichnet, aus zu einer passend-en Stelle. Als Alternativmöglichkeit kann man den Wasserraurn 19c mit irgendeinem Sammler verbinden, der mit Wasser aus diesem Wasserraum versorgt wird.The feed line 31 is arranged in the inner drum part 1911, the feed water space, and is connected to the Eco (not shown) by the pipes 32 through the upper drum part. A blow-out pipe (not shown) extends from the opening 33 -, which is located at a lower point in the water space 19c, referred to as the discharge, drain, and space, to a suitable point. As an alternative, the water space 19c can be connected to any collector that is supplied with water from this water space.

Im obersten Teil der Trommel 1 ist ein Scrubber 34 herkömmlicher Bauart angeordnet, der jedoch bei Eintereinanderschaltung von zwei Zyklongruppen #v--"zfallen kann. Von diesem geht der Dampf über die Leitung , 35 über einen nicht gezeichneten Verteiler zum Therhitzer.In the upper part of the drum 1, a scrubber 34 is disposed of conventional design, but which at #v united clean the other connection of two cyclone groups -. Zfallen can "From this comes the steam via the line 35 via a not shown manifold to Therhitzer.

Das Dampf-Wasser-Gemisch aus demTaschentei14a "llt durch die Verbindungsstücke 18 in den Taschenteil lla und von diesem zur zugehörigen Gruppe von Zvklonen 23, von welchen der Dampf in den Dampfraum der Trommel und das Wasser in den Wasserraumteil Iga abgeschieden wird. Es kann angenommen werden, daß bei längerem Betrieb, wenn das Wasser aus dem Wasserraum 1911 fortwährend verdampft wird, die Konzentration von Wasserbeimengungen (Salzen usw.) steigende Tendenz aufweist.The steam-water mixture from the pocket part 14a "flows through the connecting pieces 18 into the pocket part 11a and from there to the associated group of clones 23, from which the steam is separated into the steam space of the drum and the water into the water space part Iga. It can be assumed be that with prolonged operation, when the water from the water chamber 1911 is continuously evaporated, the concentration of water admixtures (salts, etc.) tends to increase.

Während des Betriebes jedoch wird, wenn fortlaufend Speisewasser in den Wasserraum iga gebracht wird, die Salzkonzentration in dem Speisewasserraum Iga immer geringer sein als jene im aus den Zyklonen kommenden Umlaufwasser, und das Wasser, das zu den Fallrohren der Gruppe.4 geht, wird, obwohl es nicht so rein wie das Speisewasser ist, immer noch reiner als das Umlaufwasser sein.During operation, however, if feed water is continuously in the water space iga is brought, the salt concentration in the feed water space Iga will always be lower than that in the circulating water coming from the cyclones, and the water that goes to the Group 4 downspouts becomes, although not so pure like the feed water, it will still be purer than the circulating water.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for separating the steam-water mixture in the drum of a tubular steam generator operated with natural water circulation, in which centrifugal separators are arranged in the drum, characterized in that the centrifugal separators (23) on the water side in groups (A, B , C) are combined, which promote in separate collecting spaces (lga, Jgb, lgc).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the drum (1) is divided into individual collecting spaces in a known manner by longitudinal and transverse walls (5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15) . 3. Apparatus according to claim 1 and / or 2, characterized in that the steam space is divided into chambers and cyclone separators are arranged between these. 4. Apparatus according to claim 1 or one of the following, characterized in that a Zvklonabscheider is arranged in the path of the steam-water mixture from one group (C or B) to the next (B or A) that it is the Steam into the steam chamber (19) of the drum (1) and the water to the next collecting chamber group (B or A) . 5. Apparatus according to claim 4, characterized in that cyclone separators are arranged in single or multiple only on the way of the steam-water mixture from the last collection chamber group to the outlet collector. 6. Apparatus according to claim 1, characterized in that each group is provided for itself with centrifugal separators, a steam space and a water space. 7. Apparatus according to claim 1 or one of the following, characterized in that at one end of the drum a water chamber (Iga) connected to the feed line (31 ) and a sludge collector chamber with a cleaning opening (33) is arranged at the other end of the drum. 8. Apparatus according to claim 1 or one of the following, characterized in that several centrifugal separators are combined in a preliminary stage and are connected to a downstream centrifugal separator. 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the downstream cyclone separator is provided with additional humidification device. 10. The device according to claim 1 or one of the following, characterized in that the last group or the last cyclone separator is separated from the steam space of the boiler drum and directly connected to the superheater on the steam side. References considered: U.S. Patent No. 2,034,788.