EP0908669A1 - Niederdruck-Speisewasservorwärmer - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
- F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
- F22D1/32—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters arranged to be heated by steam, e.g. bled from turbines
Definitions
- the invention relates to a low-pressure feed water preheater heated by bleed steam or heaters with two-flow tube bundles Tube plate design for power plants, and in particular a construction for the Tube bundle carrier.
- Low pressure feed water preheaters are well known. They are arranged in a power plant between the condenser and a degasser and serve to preheat the feed water in a steam-water circuit by exchanging heat between steam and feed water flowing in pipes.
- the steam is tapped by a low-pressure turbine and fed into the preheater, where it condenses on the pipes and heats the feed water.
- the heater is used to reheat heating water that flows through a district heating circuit.
- the feed water flows from a water chamber divided into two parts, which is arranged at one end of the preheater, via a two-flow system.
- This consists of a bundle of tubes, which are either laid out together with a deflection chamber or U-shaped.
- the water flows from the first part of the water chamber through the pipes via the deflection chamber or via the U back into the second part of the water chamber, the cold half of the pipes being referred to as the cold leg and the warm half as the warm leg.
- the tube bundles are each firmly anchored in a plate which is then arranged in the water chamber.
- the tubes are held and supported by bundle supports, which each consist of support plates and side members.
- the steam tapped by the turbine passes through the steam inlet opening into the low-pressure feedwater preheater and is distributed through a baffle plate, so that it first flows into an annular steam space between the casing shell and the tube bundle and then penetrates radially into the bundle along the entire tube bundle length and at the Pipe surfaces condensed.
- Direct flow of the steam into the Bundelgasse is prevented by side panels arranged on the outside.
- One or more ventilation pipes are arranged in the Bundelgasse. These have several extraction holes through which the non-condensable gases are extracted. The gases collect in the zone in which the lowest pressure prevails.
- the zone of the lowest pressure does not run parallel to the tubes and along the center of the bundle alley, but gradually shifts from the center of the bundle to the cold leg of the tube bundle. It therefore runs obliquely from the middle of the deflection side of the tubes to the cold inlet side of the tubes at the water chamber. It is not possible to ideally place a suction pipe in this low pressure zone, since such a suction pipe would have to be placed on or in the cold leg on the tube bottom side.
- DE 28 20 736 describes a feed water preheater which has a partition in the bundle alley between the cold and warm legs of the tube bundle, which extends along the entire length of the tube bundle.
- the partition wall results in a low pressure zone on both sides and in the vicinity of the Bundelgasse, which does not extend into the tube bundle.
- On each side of the partition there are suction pipes with ventilation openings through which the non-condensable gases are extracted. This ensures that ventilation pipes are located at the lowest pressures in both the warm and the cold half of the bundle.
- the dividing wall that is continuous over the bundle length is welded to the side plates of the bundle carrier.
- the perforated support plate which consists of two halves, is also welded to the side panels and the partition.
- the welded connections are technically well suited for this type of preheater, but the manufacture of the bundle carriers with this welded construction requires a great deal of time, labor and costs.
- the invention has for its object to avoid the great effort in the manufacture of the bundle carrier with a partition and to find a construction for the bundle carrier, the manufacture of which is as simple and inexpensive and in particular requires as little or no welding work.
- This object is achieved according to the invention by a low-pressure preheater or heater according to the preamble of the main claim, the two-flow tube bundle of which has a bundle support structure, the support plates of which are each made from a single piece and are thus continuous, and the partition consists of individual sheet metal parts which are arranged between the side plates and the continuous support plates.
- the sheet metal parts of the partition are mechanically guided by a toothing in the support plates.
- the sheet metal parts of the partition have at least one toothing on each side facing the support plates, which fit into openings in the support plate.
- the side plates like the support plates, are also each made from a single piece, are continuous and are guided through the support plate.
- This design for the bundle carrier has the advantage that the individual parts, the support plates, partition wall parts and side panels are each machine-made from one piece and, if possible, assembled without any further machine operation. The time-consuming welding work is no longer necessary, and the bundle carrier is made much easier to manufacture, with which time is saved and costs are significantly reduced.
- the feed water preheater in FIGS. 1 a), b) and 2 has a steam inlet opening 2 and a condensate outlet opening 3 on its steam jacket 1.
- the steam jacket 1 encloses a steam chamber 4 and a tube bundle 5.
- a cylindrically curved baffle plate 13 is arranged at the steam inlet opening 2, through which the incoming steam is deflected into the steam chamber 4 and the tube bundle 5 does not flow directly against it.
- At one end of the preheater there is a divided water chamber 6 with inlet and outlet openings 18, from which the feed water flows through the two legs of the tube bundle 5 and back into the water chamber.
- the tube bundle 5 is anchored in a tube sheet 7 and is supported by a tube bundle carrier which has support plates 8 and side plates 9.
- FIG. 1 shows the profile of a support plate 8 with drilled openings for the suction pipes 12 and tie rods 10 and milled slot openings 14 for the side plates 9. The outline of the perforation for the tube bundle is indicated by dashed lines.
- the support plates 8 are further supported on two arranged on the inner wall of the steam jacket 1 angle 15, on which the support plates 8 with the tube bundle 5 can move freely in the longitudinal and transverse directions due to the uneven thermal expansion of the warm and cold pipe legs.
- the support plate 8 also has four supports 21 in the form of wings for the purpose of lateral guidance of the bundle carriers on the inner wall of the steam jacket 1.
- the supports 21 are each shaped such that their edge runs parallel to the inner wall of the steam jacket 1.
- the support 21 is not located directly on the inner wall of the steam jacket 1, but between it and the inner wall of the steam jacket 1 there is a free or free space for displacements of the support plates 8 due to thermal expansion of the tube bundle.
- FIG. 3 again shows the support plates 8 with milled slot openings 14 through which the side plates 9 are pushed, as well as the drill openings for the suction pipes 12 and tie rods 10.
- the individual plate parts of the partition 11 have, for example, all four corners and in the middle of the edges facing the support plate 8, toothing 16 according to FIG. 4. These teeth 16 are inserted into openings 17 in the support plate 8 which are adapted to them during assembly. The attachment and guidance of the partition wall parts 11 in the support plates 8 are ensured by the toothing on each side facing the support plate.
- toothing 16 shown with teeth shaped at right angles
- other toothing forms are also conceivable, such as toothing with triangular shapes.
- the support plates 8 are clamped together by means of tie rods 10, spacer sleeves 19 and nuts 20.
- the tie rods 10 and spacer sleeves 19 expand as a result of heating and move together with the support plates 8 in the longitudinal direction.
- the tubes also expand in the longitudinal direction, but to a different extent and unevenly due to the different temperatures of the cold and warm legs, which is ensured by the free displacement of the tubes in the support plates 8.
- All components of the bundle carrier according to the invention consisting of support plates, dividing wall parts, side plates, spacer sleeves and tie rods are completely prefabricated in the factory and can be assembled inexpensively without (or as little as possible) welding work.
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Abstract
Description
Mit dem angezapften Dampf sowie aus der Atmosphäre, insbesondere bei im Vakuumbereich betriebene Vorwärmer, gelangt Luft (nicht kondensierbare Gase) in den Vorwärmer, welche den Wärmeübergang behindert. Diese Behinderung wird durch eine Entlüftung der Apparate durch Absaugen dieser nicht kondensierbaren Gase behoben, weswegen verschiedene Massnahmen getroffen werden müssen, um die Gase möglichst vollständig wegzuführen.
Der von der Turbine angezapfte Dampf tritt durch die Dampfeintrittsöffnung in den Niederdruck-Speisewasservorwärmer und wird durch ein Prallblech verteilt, sodass er zunächst in einen ringförmigen Dampfraum zwischen dem Gehäusemantel und dem Rohrbündel fliesst und sodann entlang der gesamten Rohrbündellänge radial in das Bündel dringt und an den Rohroberflächen kondensiert. In der Mitte des Rohrbündels ist ein freier Raum, die sogenannte Bündelgasse. Direktes Einströmen des Dampfes in die Bündelgasse wird durch aussen angeordnete Seitenbleche verhindert. In der Bündelgasse sind ein oder mehrere Entlüftungsrohre angeordnet. Diese weisen mehrere Absauglöcher auf, durch die die nicht kondensierbaren Gase abgesaugt werden. Die Gase sammeln sich in der Zone, in der der tiefste Druck herrscht. Es hat sich gezeigt, dass die Zone des tiefsten Drucks nicht parallel zu den Rohren und entlang der Mitte der Bündelgasse verläuft, sondern von der Mitte des Bündels sich allmählich zum kalten Schenkel des Rohrbündels verschiebt. Sie verläuft also von der Mitte der Umlenkungsseite der Rohre schräg zur kalten Eintrittsseite der Rohre bei der Wasserkammer. Ein Absaugrohr ideal in dieser Tiefstdruckzone zu plazieren ist nicht möglich, da ein solches Absaugrohr an der Rohrbodenseite am oder im kalten Schenkel plaziert werden müsste.
In der DE 28 20 736 ist ein Speisewasservorwärmer beschrieben, der in der Bündelgasse zwischen dem kalten und warmen Schenkel des Rohrbündels eine Trennwand aufweist, die sich entlang der gesamten Länge des Rohrbündels erstreckt. Durch die Trennwand ergeben sich in der Bündelgasse beidseitig und in der Nähe von ihr je eine Tiefstdruckzone, die sich nicht in das Rohrbündel erstreckt. Hier auf jeder Seite der Trennwand sind Absaugrohre mit Entlüftungsöffnungen angeordnet, durch die die nicht kondensierbaren Gase abgesaugt werden. Dadurch ist sichergestellt, dass sich Entlüftungsrohre an den Stellen der tiefsten Drücke sowohl in der warmen als auch in der kalten Bündelhälfte befinden.
Die über die Bündellänge durchgehende Trennwand ist mit den Seitenblechen der Bündelträger verschweisst. Die aus zwei Hälften bestehende perforierte Stützplatte ist ebenfalls mit den Seitenblechen und der Trennwand veschweisst. Die Schweissverbindungen sind für diese Art Vorwärmer technisch gut geeignet, die Fabrikation der Bündelträger erfordert jedoch mit dieser Schweisskonstruktion einen grossen Zeit-, Arbeits- sowie Kostenaufwand.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch einen Niederdruck-Speisevorwärmer oder Heizer gemäss des Oberbegriffs des Hauptanspruchs gelöst, dessen Zwei-Fluss-Rohrbündel eine Bündelträgerkonstruktion aufweist, deren Stützplatten je aus einem einzigen Stück gefertigt und somit durchgehend sind, und die Trennwand aus einzelnen Blechteilen besteht, die zwischen den Seitenblechen und den durchgehenden Stützplatten angeordnet sind.
In einer Ausführung der Erfindung sind die Blechteile der Trennwand mechanisch durch eine Verzahnung in den Stützplatten geführt. Hierzu weisen die Blechteile der Trennwand auf jeder den Stützplatten zugewandten Seiten mindestens eine Verzahnung auf, die zu Öffnungen in der Stützplatte passen. Die Seitenbleche sind, wie die Stützplatten, ebenfalls je aus einem einzigen Stück gefertigt, durchgehend und durch die Stützplatte geführt.
Diese Konstruktion für die Bündelträger hat den Vorteil, dass die einzelnen Teile, die Stützplatten, Trennwandteile und Seitenbleche je aus einem Stück maschinell gefertigt und möglichst ohne weiteren Maschinenarbeitsgang zusammengebaut werden. Die aufwendigen Schweissarbeiten fallen weg, und es ergibt sich eine stark vereinfachte Fabrikation des Bündelträgers, mit der Zeit eingespart und Kosten bedeutend reduziert werden.
Figur 3 zeigt wiederum die Stützplatten 8 mit gefrästen Schlitzöffnungen 14, durch die die Seitenbleche 9 geschoben werden, sowie die Bohröffnungen für die Absaugrohre 12 und die Tie-Rods 10. Die einzelnen Blechteile der Trennwand 11 weisen beispielsweise an allen vier Ecken sowie in der Mitte der Kanten, die der Stützplatte 8 zugewandt sind, Verzahnungen 16 gemäss Figur 4 auf. Diese Verzahnung 16 werden bei der Montage in ihnen angepasste Öffnungen 17 in der Stützplatte 8 eingeführt. Die Befestigung und Führung der Trennwandteile 11 in den Stützplatten 8 sind durch die Verzahnungen auf jeder Seite, die der Stützplatte zugewandt ist, gewährleistet. Selbstverständlich sind ausser der dargestellten Verzahnung 16 mit rechtwinklig geformten Zähnen auch weitere Verzahnungsformen denkbar, wie zum Beispiel Verzahnungen mit Dreiecksformen.
Die Stützplatten 8 sind mittels Tie-Rods 10, Abstandhülsen 19 und Muttern 20 zusammensgespannt. Die Tie-Rods 10 und Abstandhülsen 19 dehnen sich infolge Aufwärmung und verschieben sich zusammen mit den Stützplatten 8 in Längsrichtung. Die Rohre dehnen sich ebenfalls in der Längsrichtung, jedoch zu einem anderen Ausmass und durch die verschiedenen Temperaturen des kalten und warmen Schenkels ungleichmässig, welches durch die freie Verschiebung der Rohre in den Stützplatten 8 gewährleistet ist. Sämtliche Bestandteile des erfindungsgemässen Bündelträgers bestehend aus Stützplatten, Trennwandteilen, Seitenblechen, Abstandhülsen und Tie-Rods werden in der Fabrik vollständig vorgefertig und schnell, ohne (oder möglichst wenig) Schweissarbeit kostengünstig zusammengebaut.
- 1
- Dampfmantel
- 2
- Dampfeintrittsöffnung
- 3
- Kondensataustrittsöffnung
- 4
- Dampfraum
- 5
- Rohrbündel
- 6
- Wasserkammer
- 7
- Rohrboden
- 8
- Stützplatte
- 9
- Seitenblech
- 10
- Tie-Rod
- 11
- Trennwandteil
- 12
- Absaugrohre
- 13
- Prallblech
- 14
- gefräste Schlitzöffnungen
- 15
- Abstützwinkel
- 16
- Verzahnungen
- 17
- Öffnung für Verzahnung
- 18
- Ein-/Austrittsöffnung
- 19
- Abstandhülsen
- 20
- Muttern
- 21
- Abstützungen
Claims (7)
- Niederdruck-Speisewasservorwärmer oder Heizer in Kraftwerksanlagen, der durch Anzapfdampf beheizt wird, mit mindestens je einer am Dampfmantel (1) angebrachten Dampfeintrittsöffnung (2) und Kondensataustrittsöffnung (3) und einem Zwei-Fluss-Rohrbündel (5) der Plattenbauart, das einen kalten und warmen Schenke, mindestens eine senkrecht zur Bündelachse angeordnete Stützplatte (8) und parallel zur Bündelachse verlaufende Seitenbleche (9) aufweist, und bei dem in der Mitte des Rohrbündels (5) zwischen dem warmen und kalten Bündelschenkel eine Trennwand (11) entlang der gesamten Länge der Rohrschenkel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die einzelnen Stützplatten (8) je aus einem einzigen Stück gefertigt und durchgehend sind und die Trennwand (11) aus einzelnen Blechteilen besteht, die mit den Stützplatten (8) verbunden sind. - Niederdruck-Speisewasservorwärmer oder Heizer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Seitenbleche (9) je aus einem einzigen Stück gefertigt und durchgehend sind und durch Schlitzöffnungen (14) in den Stützplatten (8) geführt sind. - Niederdruck-Speisewasservorwärmer oder Heizer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die einzelnen Blechteile der Trennwand (11) auf jeder der beiden Seiten, die einer Stützplatte (8) zugewandt ist, eine oder mehrere Verzahnungen (16) aufweisen und jede Stützplatte (8) eine zu jeder dieser Verzahnungen (16) angepasste Öffnung (17) aufweist. - Niederdruck-Speisewasservorwärmer oder Heizer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stützplatten (8) des Bündelträgers mittels Tie-Rods (10) und Abstandhülsen (19) zwischen den Stützplatten (8) zusammengespannt sind. - Niederdruck-Speisewasservorwärmer oder Heizer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stützplatten (8) mit den Rohrbündeln (5) auf zwei an der Innenwand des Dampfmantels 1 angeordneten Winkel (15) abgestützt ist, sodass das Rohrbündel (5) infolge thermischer Ausdehnungen sich horizontal frei bewegt. - Niederdruck-Speisewasservorwärmer oder Heizer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Stützplatte (8) mindestens vier Abstützungen (21) aufweist, die mit einem Freiraum zur Innenwand des Dampfmantels (1) angeordnet ist, der eine freie Verschiebung des Bündelträgers in Längs- und Querrichtung erlaubt. - Niederdruck-Speisewasservorwärmer oder Heizer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass,
beidseitig der Trennwand (11) in Zonen der tiefsten Drücke Absaugrohre (12) für die Absaugung von nicht kondensierbaren Gasen verlaufen.
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