DE2651622A1

DE2651622A1 - DEVICE ON HEAT EXCHANGERS TO PREVENT EROSION ON THE PIPE SYSTEM

Info

Publication number: DE2651622A1
Application number: DE19762651622
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Ing Koenig; Karl-Heinz Ing Grad Kupka; Helmut Dipl Ing Tegtmeyer
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1976-11-12
Filing date: 1976-11-12
Publication date: 1978-05-24
Also published as: FR2370944A1; JPS5360760A

Description

Fried. Krupp Gesellschaft mit
beschränkter Haftung in EssenFried. Krupp company with
limited liability in Essen

Einrichtung an Wärmetauschern zur Verhinderung von Erosion am RohrsystemEquipment on heat exchangers to prevent erosion on the pipe system

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung an Wärmetauschern zur Verhinderung von Erosion am dampfbeheizten Rohrsystem bei Einspeisung wasserhaltigen Heizdampfes, welcher über Dampfeintrittsfenster in den Dampfraum einströmt.The invention relates to a device on heat exchangers for preventing erosion on the steam-heated one Pipe system when water-containing heating steam is fed in via the steam inlet window flows into the steam space.

Die Aufwäritnmg der im Rohrsystem von Wärmetauschern geführten Flüssigkeiten erfolgt häufig durch Dampf, so ZeB. die Vorwärmung des Speisewassers in Dampfkraftwerken. Dabei liegt der Dampf oft als Sattdampf mit einem gewissen Wassergehalt vor. In Kernreaktoranlagen z.B. weist der Dampf bereits nach den ersten Arbeitsstufen, also noch bei hoher Dichte, hohe Nässegrade auf. Die Verwendung solchen nassen Dampfes als Heizmittel in Wärmetauschern ist problematisch. Bei den konstruktiv bedingten hohen Dampfgeschwindigkeiten treten infolge des mitgeführten Wasseranteils Erosionen an den Rohren auf. Schaden dieser Art zeigen sich insbesondere an denjenigen Bereichen des Rohrsystems, die unmittelbar von dem in den Dampfraum durch die Dampfeintrittsfertster des Mantels eintretenden nassen Dampfstrom beaufschlagt werden.The warming up of the pipe system of heat exchangers guided liquids are often carried out by steam, according to ZeB. the preheating of the feed water in steam power plants. The steam is often in the form of saturated steam with a certain water content. In nuclear reactor plants E.g. the steam already shows after the first working stages, i.e. still at high density, high degrees of wetness. The use of such wet steam as a heating medium in heat exchangers is problematic. At the high steam velocities due to the design occur as a result of the entrained Water erosion on the pipes. This type of harm is particularly evident on those Areas of the pipe system that are directly connected to the steam room through the steam inlet window wet steam flow entering the jacket.

809821/0065809821/0065

Es ist bekannt, die im nassen Dampf mitgeführten Wassertropfen in besonderen, getrennten Vorrichtungen abzuscheiden. Hierzu bedient man sich u.a. der Wirkung von Zyklonen, Prallplatten, Demistern. Einrichtungen dieser Art, die auf Erzielung einer hohen AbScheidungswirkung für Wasser aus dem Dampf gerichtet sind, erfordern eine verhältnismäßig niedrige Zuströmgeschwindigkeit. Dies führt zu einer entsprechenden räumlichen Ausdehnung dieser Bauteile.It is known that the water droplets entrained in the wet steam in special, separate devices to be deposited. For this purpose, one uses, among other things, the effect of cyclones, baffle plates, demisters. Devices of this type which aim to achieve a high separation effect for water from the steam are directed, require a relatively low inflow velocity. this leads to a corresponding spatial expansion of these components.

Mit der liier vorliegenden Erfindung soll ein anderer Weg zur Verhinderung von Erosion am Rohrsystem in Wärmetauschern beschritten werden.The present invention is intended to be another way of preventing erosion on the pipe system be trodden in heat exchangers.

Es liegt die Aufgabe zugrunde, die schädlichen, erodierenden Wirkungen des im Dampf mitgeführten Wassers an Rohrsystemen von Wärmetauschern ohne susätz;liehe raumaufwendige Apparate zu eliminieren.Its purpose is to reduce the harmful, erosive effects of what is entrained in the steam Water in pipe systems of heat exchangers without additional; borrowed space-consuming apparatus to be eliminated.

Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß die Dampfeintrittsfenster jeweils eine Dampf/Wasser durchlässige Füllung aufweisen, deren Dichte so bemessen ist, daß die Bewegungsenergie des in dem Dampf mitgeführten Wassers beim Durchtritt durch die Füllung zu einem wesentlichen Teil aufgezehrt wird.According to the invention, this takes place in that the steam entry window each has a steam / water have permeable filling, the density of which is such that the kinetic energy of the in the Steam entrained water is consumed to a significant extent when it passes through the filling.

Vorzugsweise besteht gemäß der Erfindung die Füllung aus dünnem, zu einer Matte verflochtenem oder unregelmäßig verbundenem Draht.Preferably, according to the invention, the filling consists of thin, interwoven to form a mat or irregular connected wire.

_ 3 „_ 3 "

809821/0065809821/0065

Mit einer derartigen Einrichtung wird die Erosion an Rohren wirksam unterbunden. Die Matten aus verflochtenem oder unregeXmäßig bzw. filzartig verbundenem dünnen Draht ähneln den bekannten Demistern, wie sie beispielsweise zur Abscheidung von Wassertropfen aus nassem Dampf dienen.With such a device, the erosion of pipes is effectively prevented. The interwoven mats or thin wire connected irregularly or in a felt-like manner resemble the well-known demisters, how they are used, for example, to separate water droplets from wet steam.

Auf diese Wirkung ist jedoch der Einsatz der Matten im Rahmen dieser Erfindung nicht gerichtet. Bei hohen Dampfgeschwindigkeiten kann diese sich auch nicht entfalten. Der erfxndungsgemäße Einsatz der Matte verfolgt vielmehr den Zweck, die in den mitgeführten Via s ser tropf en enthaltene Bewegungsenergie vor Eintritt in den Dampfraum weitgehend zu verzehren, so daß eine Erosion an den Rohren nicht auftreten kann. Diese Wirkung beruht darauf, daß die in dem Naßdampf enthaltenen Wassertropfen auf Drähte der Matte prallen, abgebremst und in feinerer Verteilung weitergeführt werden»However, this is the effect of the use of the mats not directed within the scope of this invention. At high steam speeds this can also not unfold. Rather, the use of the mat according to the invention pursues the purpose that is contained in the Kinetic energy contained via these drops to be consumed largely before entering the steam room, so that erosion on the pipes cannot occur. This effect is based on the fact that the water droplets contained in the wet steam hit the wires of the mat, slowed down and continued in a finer distribution will"

Gemäß einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung finden für die Füllung an Stelle der Matte aus dünnem Draht sogenannte Streckmetallbloche in ein- oder mehrschichtiger Anordnung Verwendung. Es können nach einer weiteren Ausbildungsform auch Lochbleche in ein- odor mehrschichtiger Anordnung eingesetzt werden.According to a further embodiment of the invention find for the filling instead of the mat made of thin Wire so-called expanded metal sheets in one or more layers Arrangement use. According to a further embodiment, perforated sheets can also be made into odor multilayer arrangement can be used.

In einer weiteren Ausbildung;form der Erfindung kann die FÜ.1 lung aus einer Kombination der Matte aus ver-In a further training; form of the invention can the filling from a combination of the mat from

80 98 2 1 /006580 98 2 1/0065

265 !622265! 622

floclitenem oder unregelmäßig verbundenem dünnen Draht mit einem oder mehreren mit der Matte verbundenem (n) Loch- oder Strecknietallblech (en) bestehen.floclitenem or irregularly connected thin Wire with one or more connected to the mat (n) perforated or expanded rivet sheet (s) exist.

Schließlich wird in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, nur einen Teil der Gesamtzahl der Dampfeintrittsfenster mit der Füllung auszurüsten. Finally, it is proposed in a further embodiment of the invention, only part of the total number to equip the steam inlet window with the filling.

Erfindungsgemäß wird die Dichte der Füllung so gewählt, daß ein ausreichender und die Erosion verhindernder Energieverzehr stattfindet. Zivi sehen den Wirkungen ausreichender Energieverzehr zur Verhinderung von Erosion und geringstem Druckabfall ist die Dichte der Füllung zu optimieren. Dies erfolgt zweckmäßigenreise in Versuchen. Eine bestimmte Dichte der Matte z.B. kann durch eine entsprechend starke Vorpressung oder Verflechtung erzielt werden. Auch durch Wahl der Drahtstärke und der Drahtform kann hierauf Einfluß genommen werden.According to the invention, the density of the filling is chosen so that it is sufficient and prevents erosion Energy consumption takes place. Zivi see the effects of sufficient energy consumption to prevent it of erosion and minimal pressure drop to optimize the density of the filling. This is done expediently in experiments. A certain density the mat, for example, can be achieved by a correspondingly strong pre-compression or interweaving. Even by choosing the wire size and shape this can be influenced.

Anhand der Zeichnung ist in einem Ausführungsbeispiel die Erfindung näher erläutert.Based on the drawing is in one embodiment the invention explained in more detail.

Die Figur zeigt einen Querschnitt durch einen Speisewasservorwärmer. Dessen Behälter mit Mantel 1 ist mit einem Rohrsystem 2 ausgerüstet, das sich teilweise oder völlig üb ei- den Querschnitt des Dampf-· räumes 3 erstreckt und die vorzuwärmende Flüssigkeit führt.The figure shows a cross section through a feed water preheater. Its container with jacket 1 is equipped with a pipe system 2 which extends partially or completely over the cross section of the vapor space 3 and carries the liquid to be preheated.

809821 /0065809821/0065

Der Heizdampf strömt über den Stutzen 4 in den ringsegmentförmigen Doppelmantel 5 und schließlich über die Dampfeintrittsfenster 6 in den Dampfraum 3 des Wärmetauschers ein. Die Anzahl und die Größe der am Mantel 1, auch in achsialer Richtung, verteilten Dampfeintrittsfenster werden bestimmt durch konstruktive Gegebenheiten.The heating steam flows through the nozzle 4 into the ring segment-shaped double jacket 5 and finally via the steam inlet window 6 in the Steam space 3 of the heat exchanger. The number and the size of the steam inlet window distributed on the jacket 1, also in the axial direction determined by structural conditions.

Die Dampfeintrittsfenster 6 sind jeweils mit einer Füllung, bestehend aus einer Matte 8 aus verflochtenem oder verfilztem dünnen Draht, ausgerüstet, die in einem Rahmen 9 gehaltert ist. Die bei Dampfeintritt mitgeführten Wassertropfen erfahren bei Aufprall auf- die Matte unter Zerteilung einen Verlust an Bewegungsenergie, so daß die vom Dampf/Wasser Gemisch ausgehenden und die Rohre schädigenden Erosionswirkungen ausgeschaltet sind. Auch das infolge bestimmter Kondensations- und Strömungswirkungen häufig an'dem Mantel 1 innerhalb des Doppelmantels 5 entlanggeführte Wasser wird von der Matte durch Energieverzehr unter Zerkleinerung der Wasseranhäufung hinsichtlich der Erosionswirkung unschädlich gemacht.The steam entry windows 6 are each with a filling consisting of a mat 8 made of interwoven or matted thin wire, which is held in a frame 9. The one when steam enters Any water droplets carried along experience a loss when they hit the mat and are broken up of kinetic energy, so that the steam / water mixture emanating and damaging the pipes Erosion effects are switched off. This is also due to certain condensation and flow effects water that is frequently passed along an'dem jacket 1 within the double jacket 5 is removed from the mat harmless with regard to the erosion effect due to energy consumption with crushing of the accumulation of water made.

In dem in der Zeichnung oben dargestellten Dampfeintrittsfenster ist die Matte mit einem vorgeschalteten Lochblech 7 kombiniert. An Stelle des Lochbleches kann sogenanntes Streckmetallblech eingesetzt werden. Ferner ist es möglich, die Loch- oder Streckmetallbleche in Kombination mit der Matte mehrschichtig anzuordnen.In the steam inlet window shown in the drawing above the mat is combined with an upstream perforated plate 7. Instead of the perforated sheet so-called expanded metal sheet can be used. It is also possible to use the perforated or expanded metal sheets to be arranged in several layers in combination with the mat.

809821 /008B809821 / 008B

Dabei können die Loch- bzw. Streclonetallbleche sowohl einseitig als auch beidseitig zur Matte angeordnet werden. Schließlich kann die Füllung ausschließlich aus Loch- oder Streckmetallblechen bestehen. Bei mehrschichtigem Aufbau der Loch-The perforated or Streclonetallbleche can be arranged on one side as well as on both sides of the mat. Finally, the filling can consist exclusively of perforated or expanded metal sheets. In the case of a multilayer structure of the perforated

bleche sind diese unter Zwischenlegung von Distanzstücken mit einem geringen Abstand verbunden. Bei Verwendung von Streckmetallblechen ist ein bestimmter Abstand zwischen den einzelnen Blechen durch die Stärke des verformten Bleches bereitsSheets are these with spacers between them connected with a small distance. When using expanded metal sheets, there is a certain one Distance between the individual sheets due to the thickness of the deformed sheet

gegeben«. Jedoch kann auch hier die Wahl eines anderen Abstandes ztir Beeinflussung der Wirkung zweckmäßig sein.given «. However, the choice of another can also be used here Distance to influence the effect should be appropriate.

Es kann zweckmäßig sein, bei einer Vielzahl von Dampfeintrittsfenstern nur eines oder wenige mit der Füllung auszurüsten, sofern hiermit bereits die Erosionswirkung des nassen Dampfes an dem Rohrsystem ausgeschaltet wez-deii kann»If there are a large number of steam entry windows, it can be useful to have only one or a few with the Equip the filling, provided that this is already the erosion effect of the wet steam on the pipe system switched off wez-deii can »

Der notwendigerweise mit dem Einsatz der Matten in den Dampfeintrittsfenstern verbundene Druckabfall des Heizdarapfes ist bei richtiger Optimierung der Wirkungen der Füllung gering und kann bei den Vorteilen, die der Schutz der Rohre bietet, in Kauf genommen werden.The pressure drop necessarily associated with the use of the mats in the steam entry windows of the Heizdarapfes is small with correct optimization of the effects of the filling and can with the advantages, that the protection of the pipes offers must be accepted.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, für die Matten an Stelle des Drahtes irgend ein anderes faden-It is within the scope of the invention to use some other thread instead of wire for the mats.

809821/0065809821/0065

förmiges Material in ausreichender Festigkeit und in unregelmäßig eingebundener Form einzusetzen. Ferner können die an Stelle oder in Kombination mit der Matte eingesetzten Lochbleche oder Streckmetallbleche in den Formen der Durchbrüche beliebig gestaltet sein.use shaped material in sufficient strength and in an irregularly integrated form. Furthermore, the perforated sheets or expanded metal sheets used in place of or in combination with the mat can be designed as desired in the shapes of the openings.

8098 2 1 /0 06B8098 2 1/0 06B

L eL e

e r s e i \ eersei \ e

Claims

1.1 Equipment on heat exchangers to prevent erosion on the steam-heated pipe system during feed-in water-containing heating steam, "which via steam inlet window flows into the steam room, characterized in that that the steam entry window respectively have a steam / water permeable filling, the density of which is such that the kinetic energy of the free water entrained in the steam as it passes through the filling to a significant extent is consumed.

2. Device on heat exchangers according to claim 1, characterized characterized in that the filling is made of thin, interwoven or irregularly connected wire, consists.

3. Device on heat exchangers according to claim 1, characterized characterized in that the filling consists of a stretched metal sheet or a plurality of expanded metal sheets connected in a multilayer arrangement.

4. Device on heat exchangers according to claim 1, characterized in that the filling consists of a perforated plate or a multitude of perforated panels connected in a multilayered arrangement.

8 0 9 8 21/0065 ORIGINAL INSPBCTH3

5. Device on heat exchangers according to claim i, characterized characterized in that the filling consists of the combination of a mat of interwoven or irregularly connected thin wire with one or more perforated or expanded metal sheets connected to the mat consists.

6. Device on heat exchangers according to one of the claims i to 5, characterized in that only part of the steam inlet window of the heat exchanger with a Steam / water permeable filling is equipped.

809821/0055