CH639745A5

CH639745A5 - Speisewasservorwaermer.

Info

Publication number: CH639745A5
Application number: CH878078A
Authority: CH
Inventors: Peter V Dr Boeckh
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1978-08-18
Filing date: 1978-08-18
Publication date: 1983-11-30
Also published as: SE7906758L; AU526996B2; FR2433706B1; ZA794303B; DK339079A; JPS5528495A; ES483423A1; JPS63684B2; CA1123289A; DE2925171C2; AU4859379A; DE2925171A1; NL7906288A; FR2433706A1; US4257360A; PT70070A

Description

Die Erfindung betrifft einen Speisewasservorwärmer mit einem Kondensationsraum, einem eingebauten Unterkühler sowie einem für den Durchfluss des vorzuwärmenden Speisewassers bestimmten Rohrbündel, welches sich vom Unterkühler her durch eine als Trennwand zwischen dem letzteren und dem Kondensationsraum dienende Stützplatte in den Kondensationsraum erstreckt, wobei zwischen den einzelnen Rohren des Rohrbündels und den für diese in der Stützplatte vorgesehenen Durchtrittsbohrungen ein Spiel vorgesehen ist.

Bei Speisewasservorwärmern mit eingebautem Unterkühler wird aus thermodynamischen Gründen angestrebt, dass das Kondensat an einer Teillänge des gesamten Rohrbündels unterkühlt wird. Bei horizontal aufgestelltem Vorwärmer wird das Kondensat durch Siphonwirkung aus dem Kondensationsraum in den Unterkühler eingesogen. Bedingt durch die verschiedene thermische Ausdehnung der Rohre und Un-terkühlereinbauten und aus konstruktiven Überlegungen können die Rohre nicht ganz dicht in der ersten Stützplatte des Unterkühlers befestigt werden. Da im Unterkühler gegenüber dem Kondensationsteil ein Unterdruck herrscht, kann durch die zwischen den Stützplattenbohrungen und den durchlaufenden Rohren vorhandenen Spalten Dampf aus dem Kondensationsraum in den Unterkühler eingesogen werden. Durch die Dampfströmung kann die Siphonwirkung unterbrochen werden und die Rohre sind Erosionskorrosion gefährdet.

Um die Funktionsfähigkeit des Vorwärmers sicherzustellen, ist daher die durch diese Spalten in den Unterkühler einströmende Dampfmenge so klein zu halten, dass der Dampf im Unterkühler auskondensieren kann und die Siphonwirkung nicht unterbrochen wird. Dies könnte erreicht werden, indem man die Wandstärke der ersten Stützplatte sehr gross und das Spiel zwischen Rohraussendurchmesser und Stützplattenbohrung besonders klein wählen würde, was zur Folge hätte, dass Rohre mit besonders engem Toleranzbereich verwendet und die Bohrungen in dieser Stützplatte besonders genau bearbeitet werden müssten. Solche Massnahmen würden sich sehr nachteilig auf die Herstellungskosten auswirken und auch technische Probleme mit sich bringen, da die Rohre an der Stützplatte verklemmen könnten, und bei thermisch bewirkten Differenzdehnungen eine Beschädigung der Rohre möglich wäre.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Speisewasservorwärmers, welcher diese Nachteile nicht aufweist, das heisst bei dem unter Beibehaltung der normalen Fertigungstoleranzen und ohne grosse Mehrkosten eine sichere Abdichtung zwischen dem Kondensationsraum und dem Unterkühler erzielt werden kann.

Der erfindungsgemässe Speisewasservorwärmer der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Rohre des Rohrbündels von mit der Stützplatte verbundenen ersten Hülsen umgeben sind und dass das Spiel zwischen den ersten Hülsen und der Aussenoberfläche der von diesen umgebenen Rohre derart gering und die Länge der

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ersten Hülsen so lang gewählt ist, dass im Betrieb des Vorwärmers der zwischen den einzelnen ersten Hülsen und den von diesen umgebenen Rohren gebildete Ringspalt mindestens über einen Teil der Hülsenlänge mit Dampfkondensat ausgefüllt ist.

Bei im Vorwärmer eingebauten Enthitzern herrscht durch den Geschwindigkeitsverlust des Dampfes im Enthitzer ein Überdruck gegenüber dem Kondensationsraum. Dadurch strömt Dampf aus dem Enthitzer durch die zwischen den Stützplattenbohrungen und den durchlaufenden Rohren vorhandenen Spalten in den Kondensationsraum über. Wenn in diesen Spalten hohe Dampfgeschwindigkeiten auftreten, sind die Speisewasserrohre durch Erosionskorrosion bzw. Tropfenschlagkorrosion gefährdet. Deshalb ist es bei Vorwärmern mit eingebautem Enthitzer, bei denen das Rohrbündel sich vom Enthitzerraum her durch eine als Trennwand zwischen dem letzteren und dem Kondensationsraum dienende zweite Stützplatte in den Kondensationsraum erstreckt und zwischen den einzelnen Rohren und den für diese in der Stützplatte vorgesehenen Durchtrittsbohrungen ein Spiel vorgesehen ist, zweckmässig, wenn die einzelnen Rohre des Rohrbündels mit von der vom Enthitzerraum abgewandten Seite der zweiten Stützplatte weg in das Innere des Kondensationsraumes sich erstreckenden, mit der zweiten Stützplatte verbundenen Hülsen umgeben sind. Dabei ist es vorteilhaft,

wenn das Spiel zwischen der Innenoberfläche dieser in das Innere des Kondensationsraumes sich erstreckenden Hülsen und der Aussenoberfläche der damit umgebenen Rohre derart gering und die Länge dieser Hülsen so lang gewählt sind, dass im Betrieb des Vorwärmers der zwischen diesen in den Kondensationsraum sich erstreckenden Rohren gebildete Ringspalt eine Spaltdichtung bildet, innerhalb welcher die Strömungsgeschwindigkeit auf ein solches Mass reduziert wird, bei welcher keine Erosionskorrosionsgefährdung der Rohre an dieser Stelle besteht. Es hat sich dabei ferner als zweckmässig erwiesen, wenn das Spiel zwischen der Innenoberfläche dieser in das Innere des Kondensationsraumes sich erstreckenden Hülsen und der Aussenoberfläche der damit umgebenen Rohre derart gering und die Länge dieser Hülsen so lang bemessen ist, dass im Betrieb des Vorwärmers die Durchströmgeschwindigkeit des durch diese zwischen diesen Hülsen und den Rohren gebildeten Ringspalten aus dem Enthitzer- in den Kondensationsraum durchströmenden Dampfes geringer als 35 m/sec ist.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn bei senkrechter Anordnung des Vorwärmers, bei welcher der Kondensationsraum sich oberhalb dem Enthitzerraum befindet, die Länge der in den Kondensationsraum sich erstreckenden Hülsen grösser als die Schichtdicke des auf der Oberseite der zweiten Stützplatte sich befindenden Kondensats ist.

Ferner hat es sich als zweckmässig erwiesen, wenn die Länge der Hülsen mindestens 70 mm, vorzugsweise mindestens 150 mm, beträgt, und die Differenz zwischen dem Bohrungsdurchmesser der Hülsen und dem Aussendurchmesser der von diesen Hülsen umgebenen Rohren im Bereich von 0,1 bis 0,6 mm vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 0,5 mm liegt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemässen Speisewasservorwärmers,

Fig. 2 in grösserem Massstab einen Schnitt durch die in Fig. 1 zwischen dem Kondensationsraum und dem Unterkühler vorgesehene Rohrabdichtung, und

Fig. 3 in grösserem Massstab einen Schnitt durch die in Fig. 1 bei senkrechter Anordnung des Vorwärmers zwischen dem Enthitzer und dem Kondensationsraum vorgesehenen Rohrdurchführungen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist der dargestellte Speisewasservorwärmer einen eingebauten Enthitzer 1, einen Kondensationsraum 2, einen eingebauten Unterkühler 3 und ein für den Durchfluss des vorzuwärmenden Speisewassers be-5 stimmtes Rohrbündel 4 auf.

Das Rohrbündel 4 erstreckt sich vom Speisewassereintritt 5 her durch den Unterkühler 3, den Kondensationsraum 2 und durch den Enthitzer 1 bis zum Speisewasseraustritt 6. Wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der io Rohre des Rohrbündels 4 und der Unterkühlereinbauten ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, zwischen den einzelnen Rohren 4' und den für diese in der letzten Stützplatte 7 vorgesehenen Durchtrittsbohrungen 8 ein Spiel 9 vorgesehen.

Um nun im Betrieb des Vorwärmers zwischen dem Unter-i5 kühlerraum 3 und dem Kondensationsraum 2 trotz Spiel eine einwandfreie Abdichtung zwischen der letzten Abstützplatte 7 und den durchtretenden Rohren 4' zu erzielen, sind die einzelnen Rohre 4' des Rohrbündels 4 mit von der vom Kondensationsraum 2 abgewandten Seite der letzten Stützplatte 8 2o weg in das Innere des Unterkühlers 3 sich erstreckenden, mit der letzten Stützplatte 7 verbundenen, Metallhülsen 10 umgeben.

Das Spiel A-zwischen der Innenoberfläche der Hülsen 10 und der Aussenoberfläche der damit umgebenen Rohre 4' und 25 die Länge L der Hülsen 10 sind dabei so gewählt, dass im Betrieb des Vorwärmers der zwischen den einzelnen Hülsen 10 und den von diesen umgebenen Rohren 4' gebildete Ringspalt 11 über einen Teil LK der Hülsenlänge L mit Dampfkondensat ausgefüllt ist, herrührend von an der kalten Rohr-Wand-30 fläche auskondensiertem Dampf. Auf diese Weise kondensiert die gesamte in den Ringspalt 11 eingedrungene Dampfmenge bis zum Eintritt den Unterkühler 3 aus, das heisst, es gelangt überhaupt kein Dampf vom Kondensationsraum 2 in den Unterkühler 3. Bei einem Rohr 4' von 15 mm Aussen-35 durchmesser hat es sich als zweckmässig erwiesen, wenn die Länge L der Hülsen 11 200 mm und der Unterschied zwischen Rohraussendurchmesser und Hülseninnendurchmesser höchstens 0,5 mm beträgt.

Die dünnwandigen Metallhülsen 10 sind zum Beispiel wie 40 aus Fig. 2 ersichtlich, in Bohrungen 8 der letzten Abstützplatte 7 eingewalzt.

Trotz der auf diese Weise erreichten Dampfabdichtung zwischen dem Kondensationsraum 2 und dem Unterkühler 3 sind die Rohre 4' gegenüber der letzten Stützplatte 7 frei ver-45 schiebbar, und es ist relativ billig und konstruktiv einfach, solche Hülsen 10 im Vorwärmer vorzusehen.

Ferner sind die einzelnen Rohre 4' des Rohrbündels 4 mit von der vom Enthitzerraum 1 abgewandten Seite der ersten Stützplatte 7' weg in das Innere des Kondensationsraumes 2 so sich erstreckenden, mit dieser ersten Stützplatte 7' verbundenen Hülsen 10' umgeben.

Eine vollständige Kondensation des durch den zwischen den Hülsen 10' und den Rohren 4' gebildeten Ringspalt 11' durchströmenden Dampfes wäre nur mit sehr langen Hülsen 5510' erzielbar.

Man begnügt sich daher in der Praxis, das Spiel A' zwischen der Innenoberfläche dieser in das Innere des Kondensationsraumes 2 sich erstreckenden Hülsen 10' und der Aussenoberfläche der damit umgebenen Rohre 4' und die Länge L 60 dieser Hülsen 10' so zu wählen, dass im Betrieb des Vorwärmers der zwischen diesen in den Kondensationsraum 2 sich erstreckenden Hülsen 10' und den von diesen einzeln umgebenen Rohren 4' gebildete Ringspalt 11' eine Spaltdichtung bildet, innerhalb welcher die Strömungsgeschwindigkeit auf ein 65 solches Mass reduziert wird, bei welcher keine Erosionskorrosionsgefährdung der Rohre 4' an dieser Stelle besteht, dass heisst, die Dampfdurchströmgeschwindigkeit sollte geringer als 35 m/sec. sein.

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Auch hier ist es zweckmässig, wenn die Länge L' der Hülsen 11' etwa 200 mm und der Unterschied zwischen Hülseninnendurchmesser und Rohraussendurchmesser höchstens 0,5 mm beträgt.

Bei senkrechter Anordnung des Vorwärmers (siehe Fig. 3), bei welcher der Kondensationsraum 2 sich oberhalb dem Enthitzerraum 1 befindet, ist zur Vermeidung einer Tropfenschlagkorrosion darauf zu achten, dass die Länge L' der in den Kondensationsraum 2 sich erstreckenden Hülsen 10' grösser als die Schichtdicke LK' des im Betrieb des Vorwärmers auf der Oberseite der Stützplatte 7' sich befindenden Kondensats s 12 ist, so dass durch den Ringspalt 11' durchströmenden Dampf das auf der Stützplatte 7' sich befindende Kondensat 12 nicht mitgerissen und gegen die Oberfläche der Rohre 4' geschleudert wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

639 745 PATENTANSPRÜCHE

1. Speisewasservorwärmer mit einem Kondensations-raum, einem eingebauten Unterkühler sowie einem für den Durchfluss des vorzuwärmenden Speisewassers bestimmten Rohrbündel, welches sich vom Unterkühler her durch eine als Trennwand zwischen dem letzteren und dem Kondensations-raum dienende Stützplatte in den Kondensationsraum erstreckt, wobei zwischen den einzelnen Rohren des Rohrbündels und den für diese in der Stützplatte vorgesehenen Durchtrittsbohrungen ein Spiel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Rohre (4') des Rohrbündels (4) von mit der Stützplatte (7) verbundenen ersten Hülsen (10) umgeben sind und dass das Spiel (À) zwischen den ersten Hülsen und der Aussenoberfläche der von diesen umgebenen Rohre (4') derart gering und die Länge (L) der ersten Hülsen (10) so lang gewählt ist, dass im Betrieb des Vorwärmers der zwischen den einzelnen ersten Hülsen (10) und den von diesen umgebenen Rohren (4') gebildete Ringspalt (11) mindestens über einen Teil (LK) der Hülsenlänge (L) mit Dampfkondensat ausgefüllt ist.

2. Vorwärmer nach Anspruch 1, der einen eingebauten Enthitzer mit einem Enthitzerraum aufweist, wobei das Rohrbündel sich vom Enthitzerraum her durch eine als Trennwand zwischen dem letzteren und dem Kondensations-raum dienende zweite Stützplatte in den Kondensationsraum erstreckt und zwischen den einzelnen Rohren und den für diese in der zweiten Stützplatte vorgesehenen Durchtrittsbohrungen ein Spiel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Rohre (4') des Rohrbündels (4) von zweiten Hülsen (10') umgeben sind, die von der vom Enthitzerraum (1) abgewandten Seite der zweiten Stützplatte (7') weg in das Innere des Kondensationsraumes (2) sich erstrecken sowie mit der zweiten Stützplatte (7') verbunden sind.

3. Vorwärmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel (À') zwischen der Innenoberfläche dieser in das Innere des Kondensationsraumes (2) sich erstreckenden zweiten Hülsen ( 10') und der Aussenoberfläche der von diesen umgebenen Rohre (4') derart gering und die Länge (L') dieser Hülsen (10') so lang gewählt ist, dass im Betrieb des Vorwärmers der zwischen diesen in den Kondensationsraum (2) sich erstreckenden Hülsen (10') und den von diesen einzeln umgebenen Rohren (4') gebildete Ringspalt (11') eine Spaltdichtung bildet, innerhalb welcher die Strömungsgeschwindigkeit auf ein solches Mass reduziert wird, bei welcher keine Erosions-korrosionsgefährdung der Rohre (4') an dieser Stelle besteht.

4. Vorwärmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Stützplatte (7,7') aus einer einzigen Platte bestehen.

5. Vorwärmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel (A') zwischen der Innenoberfläche dieser in das Innere des Kondensationsraumes (2) sich erstreckenden zweiten Hülsen (10') und der Aussenoberfläche der von diesen umgebenen Rohre (4') derart gering und die Länge (L) dieser zweiten Hülsen (10') so lang bemessen ist, dass im Betrieb des Vorwärmers die Durchströmgeschwindigkeit des durch diese zwischen diesen Hülsen (10') und den Rohren (4') gebildeten Ringspalten (11') aus dem Enthitzer- in den Kondensations-raum durchströmenden Dampfes geringer als 35 m/sec ist.

6. Vorwärmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der ersten und zweiten Hülsen

( 10,10') mindestens 70 mm, vorzugsweise mindestens 150 mm, beträgt, und die Differenz zwischen dem Bohrungsdurchmesser der ersten und zweiten Hülsen ( 10,10') und den Aussen-durchmesser der von diesen Hülsen (10,10') umgebenen Rohren (4') im Bereich von 0,1 bis 0,6 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 0,5 mm liegt.

7. Vorwärmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Hülsen (10,10') in Bohrungen (8) der Stützplatte (7,7') eingewalzt sind.

8. Vorwärmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der ersten und zweiten Hülsen (10,10') im Bereich von 200 bis 250 mm liegt.

9. Vorwärmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die einzelenen Rohre (4') des Rohrbündels (4) umgebenden ersten Hülsen (10) von der vom Kondensationsraum (2) abgewandten Seite der Stützplatte (7) weg in das Innere des Unterkühlers (3) sich erstrecken und mit der Stützplatte (7) verbunden sind.