DE2947289C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verteilen und Vor­ trennen eines Gemisches aus Flüssigkeit und Dampf in einem Separator mit horizontaler Achse aus einem Rohrleitungs­ stutzen, der nahe der unteren Erzeugenden dieses Separators angeordnet ist.

Die in Separatoren eingeführten Gemische aus Dampf und Flüssigkeit, insbesondere die aus Wasserdampf und Wasser, welche aus Hochdruckentspannungsturbinen von Kraftanlagen für elektrische Energie stammen, sind nicht sehr homogen, wobei ein Teil des Wassers sich in großen Tropfen, die vom Dampf mitgerissen werden, sammeln kann. Dieses Wasser schei­ det sich am Eintritt gewisser Separatorelemente ab und ver­ stopft diese momentan, derart, daß Strömungsinstabilitäten auftreten.

Im übrigen ist die Gemischströmung Dampf-Flüssigkeit niemals völlig gleichförmig über den Querschnitt der Speiseleitungen, derart, daß sich leicht bevorzugte Dampf-Flüssigkeitsströ­ mungen über einen Teil der Separatorelemente einstellen, was ein Arbeiten aller dieser mit dem gleichen Teil ihrer Maxi­ malkapazität hindert und die Gesamtmenge an zu behandelnder Strömung vermindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile zu beseitigen und eine Verteilervorrichtung in einen Separator für ein Dampf-Flüssigkeitsgemisch zu schaffen, wodurch die vom Dampf mitgerissenen dicken Tropfen oder Flüssigkeitspakete unterbunden werden und wodurch eine Vortrennung der Flüssigkeit sichergestellt ist, und wo­ durch es möglich wird, den Separator homogen und gegebenen­ falls bei einem Maximaldurchsatz größer als dem Durchsatz arbeiten zu lassen, der sonst bei dessen Fehlen hätte erhalten werden können.

Die Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich aus durch zwei Deflektoren von der allgemeinen Gestalt von Zylinder­ abschnitten, deren Achsen parallel zueinander und senkrecht zu der des Separators liegen und symmetrisch bezüglich einer vertikalen Symmetrieebene dieses Rohrleitungssystems senkrecht zur Achse des Separators verlaufen; daß sie eine gemeinsame Erzeugende aufweisen und durch zwei Ebenen schräg zu Längssymmetrieebene des Separators geschnitten werden und Spuren in der Ebene des Einlaßkreises dieses Rohrstutzens in den Separator außerhalb des Einlaßkreises aufweisen und durch zwei Trennwandungen, eine in der Längs­ symmetrieebene des Separators, vervollständigt sind und die sich von dieser gemeinsamen Erzeugenden bis außerhalb dieses Einlaßkreises erstrecken und wobei die beiden an­ deren symmetrisch bezüglich der ersten sind und sie längs einer Geraden parallel zur Achse des Rohrleitungssystems, jedoch außerhalb dieses schneiden, wobei die Ränder dieser Deflektoren mit Sammel- und Abzugsrinnen für das auf ihrer konkaven Fläche abgeschiedene Wasser ausgestattet sind und in den Raum zwischen den beiden anderen Trenn­ wandungen, in die als Flüssigkeits-Dampfgemisch nicht ein­ dringen kann, münden.

Zweckmäßig ist die Oberfläche der Deflektoren derart, daß unter Berücksichtigung der Gemischströmung aus Dampf und Flüssigkeit und deren Gehalt an Flüssigkeit die auf der Oberfläche der Deflektoren abgeschiedene Flüssigkeit durch Schwerkraft nicht zurückfallen kann, bevor sie in die Sammel- und Abzugsrinnen gelangt ist.

Vorzugsweise schneidet die den drei Trennwandungen ge­ meinsame Gerade die Oberfläche eines Deflektors in seiner höchsten Erzeugenden.

Günstig ist es, wenn der Winkel der die Ränder eines De­ flektors bezüglich der Längssymmetrieebene des Separators begrenzenden Schrägebenen 25° beträgt.

Vorzugsweise ist die Eintrittsleitung kegelstumpfförmig mit einem Halbwinkel am Kopf von 15° ausgebildet.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Gesamtdarstellung eines Separators-Überhitzers für Naßdampf aus einer Entspannungsturbine, wobei im Teil geschnittenen Bereich eine Vorrichtung zum Ein­ führen von zu trocknendem und zu überhitzendem Naß­ dampf gezeigt ist;

Fig. 2 perspektivisch die Vorrichtung zum Einführen des Naßdampfs;

Fig. 3 in der Draufsicht, Teile wurden fortgelassen, die gleiche Vorrichtung; und

Fig. 4 die gleiche teilgeschnittene Vorrichtung in der An­ sicht.

Nach Fig. 1 umfaßt der Abscheider-Überhitzer einen Außenmantel 1 mit Rohrleitungen zum Einführen vom Naßdampf 2 und Rohrlei­ tungen zum Abziehen überhitzten Dampfes 3. In üblicher Weise befinden sich die Separatorelemente im unteren Teil; die Überhitzerbündel im oberen Teil.

Eine Abzugsleitung 1 für das in den Separatorelementen zurück­ bleibende Wasser befindet sich in der Mitte des Mantels, während kleine Rohrleitungen 6, 7 das Abziehen von Wasser erlauben, welches zunächst in den Vorrichtungen zum Einführen des Naß­ dampfs abgetrennt wurde. Im rechten Mantelboden sind eine Rohrleitung 8 für den Eintritt überhitzten Hochdruckdampfes sowie eine Rohrleitung 9 zum Austritt aus dem Dampf stammenden kondensierten Wassers vorgesehen.

In den Fig. 2 bis 4 ist die Vorrichtung zum Einführen von Naßdampf und zur Vortrennung von Wasser oberhalb einer Rohrleitung zum Einführen von Naßdampf 10 angeordnet (der Kreis 10 A stellt die Öffnung des Mantels selbst und 10 B den oberen Rand der Rohrleitung dar). Diese Rohrleitung ist kegelstumpfförmig und hat an der Spitze einen Halbwinkel von 15°.

Die Vorrichtung setzt sich aus zwei zylindrischen Deflekto­ ren 11 und 12 zusammen, die bezüglich der Symmetrieebene der Rohrleitung senkrecht zur Längsachse des Separators- Überhitzers sind. Das zylindrische Blech 11 rechts in der Figur ist begrenzt einerseits durch die Horizontalebene des Randes 10 B der Rohrleitung, wobei die Achse dieses Blechs unterhalb dieser Horizontalebene verläuft, anderer­ seits durch zwei Vertikalebenen, die schräg zur Längs­ symmetrieebene des Separators-Überhitzers verlaufen und beispielsweise einen Winkel von 25° mit dem letzteren bilden. Die Anordnung aus den Deflektoren 11 und 12 ist durch plane Bleche 13 A, senkrecht zur Symmetrieachse des Separator- Überhitzers, und 11, 15, 16 parallel zu eben dieser Achse verstärkt. Die beiden Deflektoren schneiden sich entlang der Erzeugenden 13 B.

Im übrigen begrenzen die die Mitteltrennwand 18 entsprechend dem Vertikalsegment 19 schneidenden Trennwände 17 den Raum, in welchen Naßdampf strömen kann. Schließlich bilden die Trennwandungen wie 20 in den (schrägen) die Bleche 11 und 12 begrenzenden Vertikalebenen zwischen sich einen Berühungs­ raum, in den das Wasser abfließen kann, das sich vom Naß­ dampf getrennt hat, indem es sich auf der Unterseite der Bleche 11 und 12 sammelt und dann bis zu den Sammelrinnen 21 U-förmigen Querschnitts rieselt, deren Innenschenkel kürzer als der Außenschenkel ist, wobei letzterer an das Blech, wie durch die Teilwegbrechung gezeigt, geschweißt ist.

Das in die durch die Bleche 17 begrenzten Räume sowie durch die Unterseite des Blechs 11 abgelenkte Wasser kann in Sammelleitungen für das Wasser zurückfallen, das über das perforierte Blech 22 abgetrennt wurde und es zu den Ab­ zugsleitungen 23, 24 führen.

Die Arbeitsweise bei dieser Einführungsvorrichtung ist die folgende. Der über die Leitung 10 ankommende Naßdampf, der mit großen Wassertröpfchen beladen ist, kommt in Kontakt mit der Unterseite der Bleche 11 und 12. Die großen Wasser­ tröpfchen scheiden sich hierauf ab und werden vom Dampf gegen die Rinnen 21 mitgerissen, während der Naßdampf die Bleche 11 und 12 umströmt und nach oben in den Abscheider- Überhitzer weiterströmt. Der Winkel der Tangentenebene zu den Blechen 11 und 12 mit der Vertikalen ist an allen Stellen derart, daß, unter Berücksichtigung der Geschwindig­ keit des Naßdampfes das gegen die Bleche abgeschiedene Wasser in die Rohrleitung 10 infolge Schwerkraft nicht zurückfallen kann.

In den Rinnen 21 läuft das Wasser zu beiden Seiten nach unten und mündet auf jeder Seite außerhalb des vertikalen Zylinders, der den Kreis 10 B überragt. Es kann somit in die Rohrleitung 10 nicht zurückfallen und erneut vom Naßdampf mitgerissen werden. Insbesondere fließt das in der Rinne 21 zur Trennwand 20 fließende Wasser durch diese und strömt nach unten in den durch die Trennwandungen wie 17 und 20 begrenzten Raum durch das Lochblech 22 und wird dann über die Leitungen 23, 24 abgezogen.

Die Erfindung ist in erster Linie auf Abscheider-Überhitzer für Naßdampf (feuchter Dampf), der aus einer Entspannungs­ turbine in einer Energiekraftanlage stammt, anzuwenden; Anwendung kann sie aber auch in allen den Fällen finden, wo eine Vortrennung von Flüssigkeit in einem Gemisch aus Dampf und Flüssigkeit vorgenommen werden soll, insbesondere, wenn ein Teil der Flüssigkeit in Form dicker Tropfen vorliegt.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Verteilen und Vortrennen eines Gemisches aus Wasserstoff und Flüssigkeit in einem Separator horizontaler Bauart, aus einem Rohrstutzen, der nahe der unteren Erzeugenden des Separators angeordnet sind, gekennzeichnet durch zwei Deflektoren (11, 12) von Zylinderab­ schnittsgestalt, deren Achsen parallel zueinander und senkrecht zu der das Separators verlaufen und die symmetrisch bezüglich der vertikalen Symmetrieebene dieser Rohrleitung senkrecht zur Achse des Separators sind, in welchem sie eine gemeinsame Er­ zeugende (13 B) besitzen; daß sie jeweils durch zwei Schrägebenen bezüglich der Längssymmetrieebene des Separators geschnitten sind und daß die Zylinderabschnitte Spuren in der Ebene des Einlaßkreises der Rohrleitung in den Separator außerhalb dieses Einlaßkreises besitzen und durch drei Trennwandungen vervollständigt sind, von denen die eine (18) in der Längs­ symmetrieebene des Separators sich von der gemeinsamen Er­ zeugenden bis außerhalb dieses Einlaßkreises erstreckt und wobei die beiden anderen (17) zur ersten symmetrisch verlaufenden und sie längs einer Geraden (19) parallel zur Achse dieser Rohrleitung, jedoch außerhalb hiervon, schneiden, wobei die Ränder dieser Deflektoren mit Rinnen (21) zum Sammeln und Abziehen von Wasser versehen sind, das auf ihrer konkaven Oberfläche abscheidbar ist und in den Raum zwischen den beiden anderen Trennwandungen, in welchen das Dampf-Flüssigkeitsgemisch nicht eindringen kann, münden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Form der Oberfläche der Deflek­ toren (11, 12) derart ist, daß, aufgrund der Gemischströ­ mungsmenge von Dampf und Flüssigkeit und deren Flüssigkeits­ gehalt die auf der Oberfläche der Deflektoren abgeschiedene Flüssigkeit nicht durch Schwerkraft zurückfallen kann, be­ vor sie in die Sammel- und Abzugsrinnen (21) gelangt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die den drei Trennwandungen gemeinsame Gerade (19) die Oberfläche des Deflektors in seiner am höchsten befindlichen Erzeugenden schneidet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Winkel der die Ränder der Deflektoren bezüglich der Längssymmetrie­ ebene des Seperators begrenzenden Schrägebenen 25° beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einführungs­ rohrleitung bzw. der Rohrstutzen (10) kegelstumpfförmig ausgebildet ist und am Kopf einen Halbwinkel von 15° aufweist.