DE3783361T2

DE3783361T2 - TANDEM SEPARATOR FOR A VAPOR-WATER MIXTURE.

Info

Publication number: DE3783361T2
Application number: DE19873783361
Authority: DE
Inventors: William Holden; Fred Houghton; Nick Idvordian; Robert Renshaw
Original assignee: Foster Wheeler Energy Ltd
Current assignee: Amec Foster Wheeler Energy Ltd
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2007-03-31
Also published as: EP0284675A1; EP0284675B1; DE3783361D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abscheider, dem eine Mischung aus Dampf und Wasser zugeleitet wird, die Trennung des Dampfes von dem Wasser in zwei Stufen und das Entleeren des Dampfes und des Wassers aus zwei getrennten Auslässen. Ein derartiger Abscheider ist aus der GB-A-2 126 499 bekannt.The invention relates to a separator to which a mixture of steam and water is fed, the separation of the steam from the water in two stages and the discharge of the steam and the water from two separate outlets. Such a separator is known from GB-A-2 126 499.

In Dampfgeneratoren mit natürlicher Zirkulation steigen Mischungen aus Wasser und Dampf in erhitzten dampferzeugenden Röhren hoch und werden in einen Dampf-Wasser-Abscheider entleert, der in einer angehobenen Position oberhalb der Röhren angeordnet ist und üblicherweise in eine Dampftrommel. Die Abscheider arbeiten in der Weise, das Wasser von dem Dampf abzutrennen, wobei der letztere durch Öffnungen in oberen Teilen der Trommel und das Wasser durch Fallrohre zu dem Siedekessel rezirkuliert und in die dampferzeugenden Röhren zurückkehrt, um den natürlichen Zirkulationskreislauf zu schließen.In natural circulation steam generators, mixtures of water and steam rise up heated steam-generating tubes and are discharged into a steam-water separator located in a raised position above the tubes and usually into a steam drum. The separators operate to separate the water from the steam, the latter being recirculated through openings in upper parts of the drum and the water through downcomers to the boiler and return to the steam-generating tubes to complete the natural circulation circuit.

Bei diesen Typen von Anordnungen ist es wichtig, daß eine wirksame Trennung des Dampfes vom Wasser mit minimalem Druckverlust erfolgt, um Dampf der gewünschten Reinheit zu dem Anwendungspunkt zu liefern und dampffreises Wasser in das Zirkulationssystem. Ebenso müssen die Abscheider unter hoher Dampf- und Wasserlast arbeiten und ausreichende Durchflußfläche besitzen, um den Druckverlust zu minimieren und noch eine Abscheidung zu erreichen. Des weiteren muß ein niedriges Mitreißen über einen weiten Bereich der Dampf- und Wasserdurchflußbedingungen gegeben sein.In these types of arrangements it is important that there is effective separation of steam from water with minimal pressure drop to deliver steam of the desired purity to the point of use and steam-free water to the circulation system. Also, the separators must operate under high steam and water loads and have sufficient flow area to minimize pressure drop and still achieve separation. Furthermore, there must be low entrainment over a wide range of steam and water flow conditions.

Bekannte Dampfabscheider sind von der Art, bei der eine aufsteigende Mischung aus Dampf und Wasser in eine Wirbelbewegung übergeführt wird, aus der Wasser radial infolge der Zentrifugalkräfte, die hierbei erzeugt werden, ausströmt. Derartige Abscheider haben eine oder zwei Abscheiderstufen. Mehrstufige Dampfabscheider sind in GB-A-2,126,499 und DE-C-931,170 offenbart. In diesen Abscheidern ist eine zweite Abscheiderstufe direkt oberhalb der ersten Stufe angeordnet, um das Dampf-Wassergemisch zu empfangen, aus dem schon Wasser entfernt wurde.Known steam separators are of the type in which an ascending mixture of steam and water is converted into a vortex movement from which water is radially due to the centrifugal forces generated thereby. Such separators have one or two separator stages. Multi-stage steam separators are disclosed in GB-A-2,126,499 and DE-C-931,170. In these separators a second separator stage is arranged directly above the first stage to receive the steam-water mixture from which water has already been removed.

Die vorliegende Erfindung ist auf einen Dampf-Wasserabscheider mit einer unteren und einer oberen Abscheiderstufe gerichtet, wobei die untere Abscheiderstufe eine erste Steigleitung für die Aufnahme eines Dampf-Wassergemisches und zum Lenken des Gemisches in einen oberen Abschnitt der unteren Abscheiderstufe aufweist, mit einer Anzahl von Ausströmschlitzen und Ausströmöffnungen, in Registeranordnung zu den Auströmschlitzen und seitlich von diesen sich erstreckend, um das Gemisch von der Steigleitung zu einer Umhüllung zu leiten, welche die Ausströmöffnungen umgibt, wobei Wasser aus dem Gemisch sich an der Umhüllung sammelt und das verbleibende Gemisch fortgesetzt an der Umhüllung aufsteigt, mit einer Einrichtung zum Leiten des verbleibenden Gemisches zu der oberen Abscheiderstufe, die oberhalb der ersten Stufe angeordnet ist, wobei die obere Abscheiderstufe eine zweite Steigleitung zum Aufnehmen des verbleibenden Gemisches und zum Lenken des Gemisches zu einem oberen Abschnitt aufweist.The present invention is directed to a steam-water separator having a lower and an upper separator stage, the lower separator stage having a first riser for receiving a steam-water mixture and for directing the mixture into an upper section of the lower separator stage, with a number of discharge slots and discharge openings in register with and extending laterally from the discharge slots for directing the mixture from the riser to a casing surrounding the discharge openings, water from the mixture collecting on the casing and the remaining mixture continuing to rise up the casing, with means for directing the remaining mixture to the upper separator stage arranged above the first stage, the upper separator stage having a second riser for receiving the remaining mixture and for directing the mixture to an upper section.

Ein Abscheider dieser Konstruktion ist in GB-A-2,126,499 offenbart. Gemäß der Erfindung weist der obere Abschnitt der zweiten Steigleitung eine Anzahl von Ausströmschlitzen und Ausströmöffnungen auf, in Registeranordnung zu den Ausströmschlitzen und seitlich von den Ausströmschlitzen sich erstreckend, um das Gemisch von der zweiten Steigleitung gegen eine Umhüllung zu lenken, welche die Ausströmöffnungen umschließt, weisen die Ausströmöffnungen eine Anzahl von Leitungen mit offenen Enden auf, die gleichförmig geneigt relativ zu den Radien verlaufen, die durch die entsprechenden Ausströmschlitze verlaufen, von denen sie sich erstrecken. In zumindest einer der Abscheiderstufen sind die Leitungen, die die Ausströmöffnungen enthalten, im Inneren durch horizontale Trennwände unterteilt, um in jeder Leitung eine Anzahl von Dampf-Wassergemischpfaden zu formen, die übereinander verlaufen, und der entsprechende Steigleitungspfad ist unterteilt, um eine Anzahl von Vertikalpfaden zu formen, deren Anzahl mit der Anzahl der Pfade in den Leitungen korrespondiert, wobei jeder Pfad der Steigleitung nur mit den Pfaden der Leitungen gekoppelt sind, welche die gleiche relative Vertikalposition einnehmen. Die beiden Abscheiderstufen können daher als Tandem arbeiten.A separator of this construction is disclosed in GB-A-2,126,499. According to the invention, the upper portion of the second riser comprises a number of discharge slots and discharge openings in register with the discharge slots and extending laterally from the discharge slots for directing the mixture from the second riser against a casing enclosing the discharge openings, the discharge openings comprising a number of open-ended conduits which extend uniformly inclined relative to the radii which through the corresponding discharge slots from which they extend. In at least one of the separator stages, the ducts containing the discharge openings are divided internally by horizontal partitions to form in each duct a number of steam-water mixture paths running one above the other, and the corresponding riser path is divided to form a number of vertical paths, the number of which corresponds to the number of paths in the ducts, each riser path being coupled only to the paths of the ducts which occupy the same relative vertical position. The two separator stages can therefore operate in tandem.

In einem Dampf-Wasserabscheider der Erfindung kann Flüssigkeit von dem Dampf mit einem relativ niedrigen Druckverlust abgeschieden werden, jedoch kann der Abscheider trotzdem unter hoher Dampf- und Wasserlast arbeiten. Der Abscheider läßt ein relativ niedriges Mitreißen über einen weiten Bereich der Dampf- und Wasserdurchflußbedingungen zu, wobei er einfach, wirksam und kostengünstig im Aufbau ist.In a steam-water separator of the invention, liquid can be separated from the steam with a relatively low pressure drop, yet the separator can still operate under high steam and water loads. The separator allows relatively low entrainment over a wide range of steam and water flow conditions, while being simple, effective and inexpensive to construct.

Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained below using examples and with reference to the drawings. They show:

Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht einer ersten Ausführungsform des Dampf-Wasserabscheiders der vorliegenden Erfindung;Fig. 1 is a vertical sectional view of a first embodiment of the steam-water separator of the present invention;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 1;Fig. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2;Fig. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of Fig. 2;

Fig. 4 schematisch eine zweite Ausführungsform der Erfindung;Fig. 4 schematically shows a second embodiment of the invention;

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 4;Fig. 5 is a sectional view taken along line 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 ein modifiziertes Ausströmteil in Draufsicht;Fig. 6 a modified outflow part in plan view;

Fig. 7 eine vertikale Schnittansicht eines Teils der Steigleitung- und Ausströmeinrichtung der Fig. 6 entlang der Linie 7-7; undFig. 7 is a vertical sectional view of a portion of the riser and discharge device of Fig. 6 taken along line 7-7; and

Fig. 8 eine komprimierte Darstellung einer vollen Ansicht der Steigleitungsanordnung der Fig. 7.Fig. 8 is a compressed representation of a full view of the riser arrangement of Fig. 7.

Bezug nehmend auf die Fig. 1 bis 3 der Zeichnungen bezeichnet die Bezugszahl 10 den Dampf-Wasserabscheider der vorliegenden Erfindung. Der Abscheider 10 umfaßt eine Steigleitung 12 in der ersten Stufe, die so ausgelegt ist, daß sie eine Dampf-Wassermischung von einer nicht gezeigten Steigleitung oder Röhre oder von einer nicht gezeigten Dampftrommel aufnimmt, die Teil eines Dampfgenerators mit natürlicher Zirkulation oder dergleichen ist. Die Steigleitung 12 erstreckt sich innerhalb einer aufrecht stehenden zylindrischen Umhüllung 14 in koaxial räumlicher Beziehung zu dieser.Referring to Figures 1 to 3 of the drawings, the reference numeral 10 designates the steam-water separator of the present invention. The separator 10 comprises a first stage riser 12 adapted to receive a steam-water mixture from a riser or tube (not shown) or from a steam drum (not shown) forming part of a natural circulation steam generator or the like. The riser 12 extends within an upstanding cylindrical enclosure 14 in coaxial spatial relation thereto.

Eine Deckplatte 16 erstreckt sich über das obere Ende der Steigleitung 12, und eine Anzahl von Schlitzen 18 ist in dem oberen Wandabschnitt der Steigleitung ausgebildet. Eine Anzahl von gebogenen Armen 20 ist mit der Steigleitung 12 in Registeranordnung mit den Schlitzen 18 verbunden, wobei die freien Enden der Arme Ausströmöffnungen sind, die den Austritt der Dampf-Wassermischung in einer im wesentlichen tangentialen Richtung relativ zu der Innenwand der Umhüllung 18 zulassen. Es ist selbstverständlich, daß eine nicht gezeigte Stützstruktur innerhalb der Umhüllung 14 vorgesehen sein kann, um die Steigleitung 12 innerhalb der Umhüllung in der gezeigten koaxialen Position abzustützen. Eine Steigleitung 24 der zweiten Stufe ist in dem oberen Teil der Umhüllung 14 in räumlicher Beziehung zu der ersten Steigleitung 12 angeordnet. Die Steigleitung 24 ist relativ zu der Umhüllung 14 durch einen sich horizontal erstreckenden Spritzwasserring 26 abgestützt, der einen Ablaufring 28 aufweist, der sich von dem unteren Teil abwärts erstreckt und so ausgelegt ist, daß er die Mischung aufnimmt, die in der Umhüllung von der ersten Abscheiderstufe aufsteigt, geformt durch die Steigleitung 12 und die Arme 20.A cover plate 16 extends over the upper end of the riser 12 and a number of slots 18 are formed in the upper wall portion of the riser. A number of curved arms 20 are connected to the riser 12 in register with the slots 18, the free ends of the arms being discharge openings which allow the steam-water mixture to exit in a substantially tangential direction relative to the inner wall of the enclosure 18. It will be understood that a support structure, not shown, may be provided within the enclosure 14 to support the riser 12 within the enclosure in the coaxial position shown. A second stage riser 24 is disposed in the upper part of the enclosure 14 in spatial relationship to the first riser 12. The riser 24 is supported relative to the enclosure 14 by a horizontally extending splash ring 26 having a drain ring 28 extending downwardly from the lower part and adapted to receive the mixture rising in the enclosure from the first separator stage formed by the riser 12 and the arms 20.

Eine Deckplatte 30 erstreckt sich über das obere Ende der Steigleitung 24, und eine Anzahl von Schlitzen 32 ist in der Steigleitung ausgebildet. Eine Anzahl von gebogenen Armen 34 ist mit der Steigleitung 24 verbunden und erstreckt sich von dieser nach außen in Registeranordnung mit den Schlitzen 32. Die freien Enden der Arme 34 besitzen Ausströmöffnungen, um den Austritt der Dampf-Wassermischung in einer im wesentlichen tangentialen Richtung relativ zu dem Innenwand der Umhüllung 14 zuzulassen.A cover plate 30 extends over the upper end of the riser 24 and a number of slots 32 are formed in the riser. A number of curved arms 34 are connected to the riser 24 and extend outwardly therefrom in register with the slots 32. The free ends of the arms 34 have discharge openings to allow the steam-water mixture to exit in a substantially tangential direction relative to the inner wall of the enclosure 14.

Eine Anzahl von Bohrlöchern 36 für den Wasseraustritt erstreckt sich durch einen Teil der Umhüllung 14 zwischen den Armen 20 und dem Spritzwasserring 26. Eine Reihe von Ablauföffnungen 38 ist ringsum in der Umhüllung 14 unmittelbar oberhalb des Spritzwasserrings 26 vorhanden. Eine Reihe von räumlich getrennten Ausströmschlitzen 40 befindet sich in dem oberen Endteil der Umhüllung 14.A number of bore holes 36 for water outlet extend through a part of the casing 14 between the arms 20 and the splash ring 26. A series of drain openings 38 are provided all around the casing 14 immediately above the splash ring 26. A series of spatially separated discharge slots 40 are provided in the upper end part of the casing 14.

Im Betrieb steigt die in den unteren Endteil der Steigleitung 12 eintretende Mischung aus Dampf und Wasser hoch und strömt dann von der Steigleitung durch die Schlitze 18 radial nach außen in die gebogenen Arme 20, in denen sie tangential gegen die Innenwand der Umhüllung 14 gerichtet wird. Dadurch wird eine Wirbel- oder Drehströmung der Flüssigkeit erzeugt mit den daraus resultierenden Zentrifugalkräften, die bewirken, daß ein Teil der Mischung, vor allem Dampf, sich von der Innenwand der Umhüllung wegbewegt und gegen das Zentrum des sich drehenden Dampfes und infolge seines Auftriebes nach oben in den oberen Teil der Umhüllung 14 strömt. Der Wasseranteil der Mischung wird an der Innenwand der Umhüllung 14 gesammelt, und ein Teil dieses Wassers fließt die Wand nach unten infolge der Schwerkraft und wird in der Dampftrommel oder in einer sonstigen bekannten Weise gesammelt. Der verbleibende Teil des an der Innenwand der Umhüllung 14 gesammelten Wassers steigt leicht nach oben entlang der inneren Oberfläche der Umhüllung über die Spitzen der Arme 20 infolge der kinetischen Energie in den Strahlströmen des aus den Armen austretenden Dampf-Wassergemisches hoch. Dieser Teil des Wassers entströmt den Bohrlöchern 26 für Wasser und fällt infolge der Schwerkraft nach unten in die Dampftrommel oder eine ähnliche Vorrichtung.During operation, the mixture of steam and water entering the lower end of the riser 12 rises and then flows from the riser through the slots 18 radially outward into the curved arms 20 where it is directed tangentially against the inner wall of the enclosure 14. This creates a vortex or rotating flow of the liquid with the resulting centrifugal forces causing a portion of the mixture, mainly steam, to move away from the inner wall of the enclosure and flow towards the center of the rotating steam and, due to its buoyancy, upwards into the upper part of the enclosure 14. The water portion of the mixture is collected on the inner wall of the enclosure 14 and some of this water flows down the wall under the force of gravity and is collected in the steam drum or in some other known manner. The remaining portion of the water collected on the inner wall of the enclosure 14 rises slightly upwards along the inner surface of the enclosure over the tips of the arms 20 due to the kinetic energy in the jets of steam-water mixture issuing from the arms. This part of the water flows out of the water boreholes 26 and falls downwards by gravity into the steam drum or similar device.

Der verbleibende Teil der Mischung, der im wesentlichen aus Dampf besteht, steigt in der Umhüllung 14 hoch und wird in den unteren Endteil der Steigleitung 24 durch den Spritzwasserring 26 und den Ablaufring 28 gerichtet. Die Mischung strömt dann radial nach außen von der Steigleitung 24 durch die Schlitze 32 und durch die gebogenen Arme 34. Dies bewirkt eine zusätzliche Abscheidung des Dampfes von dem Wasser mit dem Dampfaustritt durch die Schlitze 40, wobei dieser den Abscheider für die weitere Behandlung verläßt. Der Wasserteil der Mischung, gesammelt an der oberen Innenwand der Umhüllung 14, strömt nach unten durch die Ablauföffnungen 38 hindurch, wo er in der Dampftrommel oder einer ähnlichen Vorrichtung gesammelt wird.The remaining portion of the mixture, consisting essentially of steam, rises up the enclosure 14 and is directed into the lower end portion of the riser 24 through the splash ring 26 and the drain ring 28. The mixture then flows radially outward from the riser 24 through the slots 32 and through the curved arms 34. This causes additional separation of the steam from the water with the steam exiting through the slots 40, leaving the separator for further treatment. The water portion of the mixture, collected on the upper inner wall of the enclosure 14, flows downward through the drain openings 38 where it is collected in the steam drum or similar device.

Als ein Ergebnis der Tandem-Abscheidung, die durch die erste und zweite Abscheiderstufe, wie voranstehend beschrieben, erreicht wird, ergeben sich verschiedene Vorteile. Beispielsweise wird die Dampf-Wasserabscheidung bei relativ geringen Druckverlusten und niedrigem Mitreißen von Dampf über einen weiten Bereich der Dampf- und Wasserdurchströmbedingungen erreicht. Ebenso kann der Abscheider 10 unter hoher Dampf- und Wasserlast betrieben werden, während der niedrige Druckverlust aufrechterhalten bleibt. Zuletzt ist der Abscheider der vorliegenden Erfindung von einfachem, wirksamem Aufbau und ist relativ kostengünstig herzustellen.As a result of the tandem deposition achieved by the first and second separator stage as described above, several advantages result. For example, steam-water separation is achieved with relatively low pressure drops and low steam entrainment over a wide range of steam and water flow conditions. Likewise, the separator 10 can be operated under high steam and water loads while maintaining low pressure drops. Finally, the separator of the present invention is of simple, effective construction and is relatively inexpensive to manufacture.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, gezeigt in den Fig. 4 und 5, endet die Umhüllung 14 ein kurzes Stück oberhalb des Austrittsteils 20 in einem offenen Ende, und die Bohrlöcher für den Wasseraustritt der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind weggelassen. Des weiteren erstreckt sich der Spritzwasserring 26 radial bis zu einer abgehängten Einfassung 42, die das obere Ende der Umhüllung 14 umgibt. Ein weiteres zylindrisches Teil 44 von größerem Durchmesser als die Einfassung 42 umgibt das Austrittsteil 34 und erstreckt sich nach unten, um die Einfassung 42 zu überdecken. Die Teile 44 und 42 bilden Abdeckungen, die jedes Wasser auffangen, das von der Dampf-Wassermischung infolge ihrer Zentrifugalbewegung abgeschieden wird, wenn es aus den Austrittsteilen 20, 34 entweicht. Die kinetische Wirbelenergie wird an den Innenwänden der Teile 42, 44 absorbiert, und das Wasser fällt infolge der Schwerkraft auf die Grundfläche der Dampftrommel.In a second embodiment of the invention, shown in Figures 4 and 5, the enclosure 14 terminates in an open end a short distance above the outlet portion 20, and the boreholes for water outlet of the previously described embodiment are omitted. Furthermore, the splash ring 26 extends radially to a suspended skirt 42 surrounding the upper end of the enclosure 14. A further cylindrical member 44 of larger diameter than the skirt 42 surrounds the outlet portion 34 and extends downward to cover the skirt 42. The members 44 and 42 form covers which catch any water separated from the steam-water mixture due to its centrifugal motion as it escapes from the outlet portions 20, 34. The kinetic eddy energy is absorbed on the inner walls of the parts 42, 44, and the water falls due to gravity to the base of the steam drum.

Wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich, ist innerhalb und auf der Grundfläche der Umhüllung 14 eine Anzahl von Radialblechen oder Platten 46 angeordnet. Diese Platten erstrecken sich auf einem kurzen Stück von der Grundfläche in der Umhüllung nach oben und dienen dazu, jede kinetische Wirbelenergie aus dem Wasser zu entfernen, das nach unten von den Innenwänden der Umhüllung und von der Austrittseinrichtung 20 strömt. Die Bleche oder Platten 46 sind gleichförmig mit Perforationen 47 ausgerüstet, um die Entfernung der kinetischen Wirbelenergie zu unterstützen.As best seen in Fig. 5, a number of radial plates or plates 46 are arranged within and on the base of the enclosure 14. These plates extend a short distance upwards from the base in the enclosure and serve to remove any kinetic eddy energy from the water flowing downwards from the inner walls of the enclosure and from the outlet device 20. The sheets or plates 46 are uniformly equipped with perforations 47 to assist in the removal of the kinetic vortex energy.

Die Umhüllung 14 besitzt eine axiale Bodenendwand, die als ein umgekehrtes schüsselförmiges Teil 48 ausgebildet ist, auf dem die Bleche 46 befestigt sind. Das Teil 48 ist gleichfalls über seine gesamte Fläche mit Perforationen 50 perforiert, um den Ausfluß von Wasser aus dem Abscheider zu ermöglichen.The enclosure 14 has an axial bottom end wall formed as an inverted bowl-shaped member 48 on which the sheets 46 are mounted. The member 48 is also perforated over its entire surface with perforations 50 to allow the outflow of water from the separator.

Die Steigleitung 12 ist intern entlang ihrer axialen Länge mit einem Paar von schraubenförmig gewundenen Rippen 52, 54 ausgerüstet. Diese Rippen dienen als Umlenkbleche und erteilen der Dampf-Wassermischung einen Vorspin, bevor diese in das Austritteil 20 der ersten Abscheiderstufe eintritt.The riser 12 is internally equipped along its axial length with a pair of helically wound fins 52, 54. These fins serve as baffles and give the steam-water mixture a pre-spin before it enters the outlet section 20 of the first separator stage.

In einer weiteren Modifikation, gezeigt in Fig. 6, verlaufen die individuellen Arme 20, 34 der Austritteile oder zumindest von einem der Austritteile geradlinig entlang eines wesentlichen Teils ihrer Länge, anstatt gekrümmt oder spiralförmig ausgebildet zu sein, wie in den Fig. 2 und 3. Diese Arme sind im wesentlichen tangential zu ihrem Grunddurchmesser angeordnet. Die Enden der Arme sind alle in die gleiche Richtung gekrümmt, so daß das Dampf-Wassergemisch im einer im wesentlichen tangentialen Richtung zu der Innenwand der Umhüllung 14 oder der Abschirmung 44, je nachdem, um welche Ausführungsform es sich handelt, entladen wird.In a further modification, shown in Fig. 6, the individual arms 20, 34 of the outlet members, or at least of one of the outlet members, are straight along a substantial part of their length, rather than being curved or spiraled as in Figs. 2 and 3. These arms are arranged substantially tangentially to their base diameter. The ends of the arms are all curved in the same direction so that the steam-water mixture is discharged in a substantially tangential direction to the inner wall of the enclosure 14 or the shield 44, whichever is the embodiment.

Die entsprechende Steigleitung und Austritteinrichtung 20, 34 weisen gleichfalls die in den Fig. 7 und 8 gezeigten Vorteile auf, wobei Fig. 8 eine rein schematische Darstellung der Struktur ist, die im Detail in der Fig. 7 dargestellt ist. Jeder Arm der entsprechenden Austrittseinrichtung ist mit einer Anzahl von horizontalen Abscheidern 56A-56C ausgerüstet, die räumlich voneinander in vertikaler Richtung getrennt sind, um so den Innenhohlraum in eine Reihe von im wesentlichen gleich dimensionierten Passagen 58A-58D zu unterteilen, die übereinander angeordnet sind. Die Abscheider 56A-56C sind jeweils an einen entsprechenden Abscheider aus einer Anzahl von ineinandergreifenden, vertikal angeordneten zylindrischen koaxialen Abscheidern 60A-60C angeschlossen, die in der entsprechenden Steigleitung 12, 28 befestigt sind. Somit definiert der innere koaxiale Abscheider 60C eine zylindrische Passage 62D, die mit dem obersten Abteil in jedem der Arme der Austrittseinrichtung 20, 34 kommuniziert, und die beiden anderen koaxialen Abscheider 60A, 60B definieren kreisringförmige Passagen 62B-62C, von denen jede mit den entsprechenden korrespondierenden Passagen in diesen Armen kommuniziert. Jede Passage definiert dadurch einen Pfad, der von den Pfaden, definiert durch die anderen Passagen, isoliert ist.The corresponding riser and outlet device 20, 34 also have the advantages shown in Figs. 7 and 8, Fig. 8 being a purely schematic representation of the structure shown in detail in Fig. 7. Each arm of the corresponding outlet device is equipped with a number of horizontal separators 56A-56C, which are spatially spaced from each other in vertically so as to divide the interior cavity into a series of substantially equally sized passages 58A-58D arranged one above the other. The separators 56A-56C are each connected to a corresponding one of a number of intermeshing, vertically arranged cylindrical coaxial separators 60A-60C mounted in the corresponding riser 12, 28. Thus, the inner coaxial separator 60C defines a cylindrical passage 62D communicating with the uppermost compartment in each of the arms of the outlet means 20, 34, and the other two coaxial separators 60A, 60B define annular passages 62B-62C each of which communicates with the respective corresponding passages in those arms. Each passage thereby defines a path which is isolated from the paths defined by the other passages.

Wenn die Mischung in der Steigleitung ansteigt, trägt die in den abgeschiedenen Wassertropfen enthaltene kinetische Energie diese nach oben zu den oberen Flächen der Austrittseinrichtung. Fehlt die voranstehend beschriebene modifizierte Ausführungsform, so besitzt das Wasser eine Tendenz, sich hauptsächlich an der Spitze der Einrichtung anzusammeln und auf einem höheren Pegel als der abgeschiedene Dampf entladen zu werden und dadurch mit dem Dampf wieder mitgerissen zu werden, wenn dieser hochsteigt. Durch Unterteilung des Abscheiders in eine Anzahl von getrennten Pfaden verbleibt das abgeschiedene Wasser in jedem Pfad und wird an den Enden der Passagen, wie bei 64A-64D gezeigt, angesammelt. Der konsequente Austritt des Wassers aus den Austrittseinrichtungen auf niederen Niveaus verbessert die Gesamtwirksamkeit des Abscheiders.As the mixture rises in the riser, the kinetic energy contained in the separated water droplets carries them upward to the upper surfaces of the exit means. In the absence of the modified embodiment described above, the water has a tendency to accumulate mainly at the top of the means and to be discharged at a higher level than the separated vapor and thereby to be entrained with the vapor as it rises. By dividing the separator into a number of separate paths, the separated water remains in each path and is accumulated at the ends of the passages as shown at 64A-64D. The consequent discharge of the water from the exit means at lower levels improves the overall efficiency of the separator.

Claims

1. Tandem separator (10) for a steam-water mixture with a lower and an upper separator stage, the lower separator stage having a first riser (12) for receiving a steam-water mixture and for directing the mixture into an upper section of the lower separator stage, with a number of outflow slots (18) and outflow openings (20) in register with the outflow slots and extending laterally from them to direct the mixture from the riser to a casing (14) which surrounds the outflow openings, water from the mixture collecting on the casing and the remaining mixture continuing to rise on the casing, with a device for directing the remaining mixture to the upper separator stage which is arranged above the first stage, the upper separator stage having a second riser (24) for receiving the remaining mixture and for directing the mixture to an upper section, characterized in that the upper section of the second Riser has a number of discharge slots (32) and discharge openings (34) in register with the discharge slots and extending laterally from the discharge slots (32) to direct the mixture from the second riser against a casing (44) which encloses the discharge openings (34), that the discharge openings (20, 34) have a number of open-ended conduits which run uniformly inclined relative to the radii which run through the respective discharge slots (18, 32) from which they extend, and that in at least one of the separator stages the conduits containing the discharge openings (20, 34) are separated internally by horizontal Partition walls (56) are divided to form in each line a number of steam-water mixture paths (58) which run one above the other and the corresponding riser path is divided to form a number of vertical paths (62) whose number corresponds to the number of paths (58) in the lines, each path (62) of the riser (12, 24) being coupled only to the paths (58) of the lines which occupy the same relative vertical position.

2. Separator according to claim 1, characterized in that the same casing (14) encloses both the first and the second riser of the separator stages.

3. Separator according to claim 2, characterized in that a number of openings (36) are present in the casing which allow a radial outflow of water between the separator stages.

4. Separator according to claim 3, characterized in that at least some of the openings (36) in the enclosure (14) are arranged above the level of the outflow openings (20) of the first separator stage.

5. Separator according to claim 3 or 4, characterized in that one or more covers surround the openings (36) for interrupting the radial outflow of water, the collected water flowing downwards in such a way that it flows off the covers with little or no radial or vortex flow.

6. Separator according to any preceding claim, characterized in that the steering device comprises a coaxial drainage ring (28) extending downwards from the riser of the second separator stage (24) towards the outflow openings (20) associated with the riser of the first separator stage and a splash plate (26) isolating the outflow openings (34) of the second separator stage from the outflow openings (20) of the first separator stage.

7. Separator according to any preceding claim, characterized in that the outflow openings (20, 34) of at least one of the separator stages comprise a number of spiral-shaped conduits.

8. Separator according to any preceding claim, characterized in that the outflow openings (20, 34) of at least one of the separator stages comprise a number of substantially linear, tangentially extending lines.

9. Separator according to claim 8, characterized in that the tangential parts are not curved at their open ends.

10. Separator according to any preceding claim, characterized in that at least the first riser (12) contains a cylindrical tube, inside which helically wound deflectors (52, 54) are mounted, which set the steam-water mixture in rotation during its passage through the riser and before it reaches the outlet openings (20).

11. A separator according to any preceding claim, characterized in that a vortex dampening device for the water is provided at the base of the separator so that the flow velocity of the outgoing water has only components in the vertical plane.

12. Separator according to claim 11, characterized in that the vortex dampening device comprises a flow diffuser at the bottom end of the casing and/or vertical radial plates.

13. Separator according to claim 12, characterized in that the vortex-damping device comprises a flow diffuser in the form of a bowl-shaped, perforated ring part and perforated radial plates, which together make it possible to remove the kinetic energy in the water exiting the separator, this energy being created by the turbulence of the mixture as it passes the risers and the outflow devices.

14. A separator according to any preceding claim, characterized in that the partitions in the corresponding risers (12, 24) comprise concentric tubes (60) and the partitions in the corresponding openings (20, 34) comprise horizontal plates (56).