04: Verdampfer

• Im Verdampfer wird die im Primärenergieträger gespeicherte Energie freigesetzt und Dampf erzeugt.

• In konventionellen KWs bestehen sie aus Brennkammer & Wärmeübertrager (Außer bei AKWs).

• große Brennkammern werden hängend gelagert —> leichere Kompensation der Wärmeausdehnung

• Großwasserkessel: großes Wasservolumen m. innenliegenden Flamm - & Rauchrohren —> hoher Druck erfordert gr. Wandstärken = unwirtschaftlich

• Wasserrohr- Dampferzeuger: kl. Wasservolumen (wird in Rohren d. BK geführt), gr. Feuerraum: höhere Drücke mögl., große Wärmeübertr.fläche

• ermögl. vollständigen Abbrand

• gleichmäßiges Temperaturprofil

• keine ungewollte Verschmutzung

• Wärmeübertr. vor Allem d. Strahlung

• Höhere th. Leistung = höhere BK

• 30 - 50% d. freigesetzten Wärme wird in BK übertragen

• Wichtige Kennzahlen [MW/m^2]: Volumenbelastung (0,05 bis 0,22), Querschnittsbelastung (3 - 5,5), Brenngürtel - Flächenbelastung

• trockener Abzug: Verbrennungstemp. < Ascheerweichungspkt

• Schmelzfeuerung: Temp.erhöhung bis Asche schmilzt, danach flüssiger Abzug

• Bildung v. Dampfblasen

• Verbindung d. Dampfblasen zu “Pfropfen“—> Entstehung einer Ringströmung

• Flüssigkeitsfilm an der Rohrwand, Nebelstrom in der Mitte

• Auflsg. v. Film und Nebelstrom zu einphasigem Dampf

• Wandtemp. steigt stark an, wenn Wasserfilm abreist —> höhere Rohrbelastung

• genannt Bournout/ DNB (Departure from Nuckate Boiling)

• zu gr., überkrit. Heizflächenbelastung sorgt für geschl. Dampffilm an der Wand —> Wärmetransport nur über Dampf

• Dampf wirkt isolierend —> Wärmeübertr. nimmt ab, Wandtemp. steigt (Ort d. geschehens heißt Bournoutstelle)

• Gegenmaßnahme: innengerillte Verdampferrohre (erzeugt Drallströmung)

• genannt dryout

• Übergang von Ring- in Nebelströmung tritt Austrocknung d. Wasserfilms auf

• nur bei Zwangsdurchlaufsyst.

• geringere Auswirkung als Burnout

• wo im Verdampfer ist mit dem Einsetzten d. Filmsiedens zu rechenen?

• wo ist der Wärmeübergang am geringsten?

• wie groß sind minimale Wärmeübertragungszahlen?

1.: Umlaufprinzip:

• keine vollst. Verdampfung im Rohr

• 2 Phasen Gemisch in Trommel getrennt (Indikator f. Naturumlaufverd.)

2.: Durchlaufprinzip:

• vollst. Verdampfen bei Verdampferdurchgang

• geneigte Andordnung d. Verdampferrohre um Oberfläche zu vergrößern

• Erzeugung d. Massenstroms d. Dichteunterschied d. Fluids in Steig- & Fallrohren

• Kesseltrommel trennt Dampf von Wasser

• bereits kleine Temp.differenzen d. Fluids in Steig- & Fallrohren ausreichend

• beschränkte Anfahr - & Laständerungsgeschw. durch dickwandige Bauteile

• Vorteile: einfacher Aufbau, geringer Lstg.bedarf d. Speisepumpe, schlechte Speisewasserquali zulässig

• Nachteile: schlechtes Transientenverhalten, empfindl. ggn. schnelle Druckabsenkungen

• Durchstr. d. Verdampferrohre wird zus. zum theoret. Auftrieb d. Umwälzpumpe unterstützt

• höhere Drücke möglich

• höherer Strömungswiderstand und damit kleinere Rohre mögl.

• Massenstromdichte einstellbar

• Arbeitsmittel wird d. Speisepumpe d. Heizflächen gedrückt

• viel kl. Zeitdauern

• kontrollierbare Verdampfung

• 2 Arten:

  • variabler Verdampfungspunkt: innerhalb der Rohre, dryout berücksichtigen

  • fester Verdampfungspkt im Sammler

• Vorteile: konst. Frischdampftemp. über weiten Bereich, reativ unempfindlich ggn. Verschmutzung

• Nachteile: aufwendige Konstruktion, empfindliche Speisewasserregelung

Wasser - Dampf - Trennung über Zyklon, Massenträgheit

Hochdruckdampf auf geforderte Temp. bringen, zur Verbesserung d. Temp.regulierung mehrstufig ausgeführt

• Verhältnis nutzbare Energie/ zugeführte Wärmemng.

• Verlustanteile: Unverbrannter BS Asche & Flugstaub, unverbrannte Gase, Restwärme d. Asche, ungenutzte Wärme im Abgas

• Abhängigkeit vom Brennstoff: kl. Heizwert = kl. Feuerungstemp.