DE1275072B - UEberkritischer Zwangdurchlauf-Dampferzeuger mit ueberlagertem Zwangumlauf - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4057¥W PATENTAMT Int. CL;

F22b

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 13 g - 8

Nummer: 1275 072

Aktenzeichen: P 12 75 072.0-13 (C 32477)

Anmeldetag: 23. März 1964

Auslegetag: 14. August 1968

Die Erfindung betrifft einen überkritischen Zwangdurchlauf-Dampferzeuger mit überlagertem Zwangumlauf mit mindestens zwei hintereinandergeschalteten Rauchgaszügen, deren Rohrwandabschnitte aus senkrecht angeordneten Rohrwänden bestehen.

Bisher wurden die Rohrwände verschiedener Kesselzüge überkritischer Dampferzeuger abschnittsweise einzeln aufgehängt und durch geeignete Leitungen und Dichtungen miteinander verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Dampferzeuger so zu verbessern, daß eine Schweißverbindung der Rohrwände untereinander möglich wird, ohne daß unzulässige Spannungen auftreten.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Schaltung, bei der die parallel durchströmten Brennkammerwände und die übrigen äußeren Rohrwandabschnitte unmittelbar nacheinander von unten nach oben vom Arbeitsmittel durchströmt werden und der überlagerte Umlauf des Arbeitsmittels alle diese Heizflächenabschnitte umfaßt. Die einzelnen Rohre der Rohrwandabschnitte werden zweckmäßig vom Arbeitsmittel parallel durchströmt.

Bei der Ausführung nach der Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: In den Rohrwänden der Brennkammer und der Gasführung wird eine große Temperaturstabilität erreicht, so daß man Rohre größeren Durchmessers verwenden kann. Dies wiederum hat den Vorteil, daß die Strömung durch die Rohre nicht durch Ablagerungen und Kesselstein, wie bei Rohren kleineren Durchmessers, beeinträchtigt wird. Mit Hilfe des Rückführungssystems wird die Temperaturdifferenz in den Rohren der Brennkammer von oben bis unten und auch in waagerechter Richtung auf einem Bruchteil des Wertes gehalten, der ohne das Rückführungssystem auftreten würde. Auf diese Weise wird die Stabilität der Strömung durch die Rohre verbessert und eine wesentlich einheitlichere Temperaturverteilung durch die Rohre der Wände erzielt. Dementsprechend verringern sich auch die Spannungen und besonders die periodisch auftretenden Spannungen, die sich bei Laständerungen während des Anfahrens und des Abschaltens ergeben.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm eines Dampferzeugers;

Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Teilansicht des oberen Teiles dieses Dampferzeugers ohne die Trennwand der Brennkammer.

Das Arbeitsmittel wird dem Dampferzeuger durch eine Speisepumpe über den Vorwärmer 32 bei über-Überkritischer Zwangdurchlauf-Dampferzeuger
mit überlagertem Zwangumlauf

Anmelder:

Combustion Engineering, Inc., Windsor, Conn.

(V. St. Α.);

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
7000 Stuttgart 1, Rotebühlstr. 70

Als Erfinder benannt:

Robert Alan Kane, Hazardville, Conn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V.St. v. Amerika vom 25.März 1963 (267 516) - -

kritischem Druck zugeführt. Vom Ausgang des Vorwärmers strömt es über die Leitung 36 zu dem Mischgefäß 34 und von diesem über die Leitung 38, die die Rückführpumpe 40 enthält, abwärts. Die Leitung 38 ist mit dem Eintrittsverteiler 42 am unteren Ende der Trennwand 16 der Brennkammer verbunden. Diese Trennwand 16 besteht aus Rohren, die in senkrechter Richtung nebeneinander angeordnet und miteinander über die ganze Höhe der Wand verschweißt und durch den Eintrittsverteiler 42 und Austrittssammler 46 parallel geschaltet sind. Von dem Austrittssammler 46 wird die Strömung über die Leitung 48 zum unteren Ende der Brennkammer geführt, wo sie in den Eintrittsverteiler 50 eintritt, von dem sich einer unterhalb einer jeden Brennkammerwand, d. h. der Vorderwand 18, der Rückwand 20 und der Seitenwände, befindet.

Die Innenflächen dieser Wände sind mit senkrechten Rohren 52 ausgekleidet. Jedes dieser Rohre ist einmal durch die Brennkammer geführt. Die Eingänge sind mit den Eintrittssammlern 50 verbunden. Die Rohre 52 der Vorderwand 18 sind am oberen Ende abgebogen (F i g. 2) und verlaufen längs der waagerechten Abschlußwand der Brennkammer bis zur Ebene der Rückwand und sind dort nochmals umgebogen und mit dem Verteiler 54 verbunden. Die Rohre 52, die die Seitenwände auskleiden, münden jeweils in die Ausstrittssammler 56 einer jeden Seiten-

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wand, und diese Austrittssammler sind ihrerseits mit Brennkammer dort verschweißt, wo die Wärmedem Verteiler 54 über die Leitung 58 verbunden. Die austauschfläche 66 auf die Brennkammer trifft. Auf Rohre 52, die sich entlang der Rückwand 20 der diese Weise ist eine einheitliche Seitenwandkonstruk-Brennkammer erstrecken und diese auskleiden, sind tion über die ganze Brennkammer und die Gasfühso gebogen, daß sie sich der Einschnürung der 5 rung hergestellt, so daß keine Ausdehnungsverbin-Brennkammer in ihrem oberen Bereich anpassen. düngen und besondere Dichtungen wie bisher er-Sie verlaufen dann entlang der unteren Abschluß- forderlich sind.

wand des Horizontalzuges 26 bis etwa zu seiner Mitte Nachdem die Strömung die Rohre der Gasführung

(F i g. 2). Die Rohre sind dann vertikal gebogen und 26 durchlaufen hat, wird sie von dem Sammler 70 erstrecken sich zur oberen Abschlußwand des io über die Leitung 78 durch die verschiedenen Wärme-Horizontalzuges und verlaufen dann längs ihr austauschfiächen der Überhitzer geführt, die in der waagerecht auf die Vorderseite der Brennkammer Gasführung angeordnet sind. Danach ist der überzu. Sie kleiden also diese obere Abschlußwand aus kritische Dampf auf die gewünschte Temperatur ge- und sind schließlich auch mit der Verteilerleitung 54 bracht und wird in üblicher Weise einer Turbine zuverbunden. Bei der Durchquerung des Gasdurch- 15 geführt. Von der Turbine wird der Dampf dem lasses werden diese Rohre 20 natürlich so gebogen, Dampferzeuger zur Zwischenüberhitzung zugeführt, daß eine geeignete Öffnung für die Rauchgas- Diese Überhitzer befinden sich ebenfalls in der Gasströmung entsteht. Benachbarte Rohre 52 sind über führung. Der Abdampf der Turbine wird in den die ganze Höhe der Brennkammer miteinander ver- üblichen Kondensator und von dort der Speisepumpe schweißt. In den Ecken der Brennkammer werden 20 30 wieder zugeführt.

die Rohre auch miteinander verschweißt, so daß die Durch die Anordnung nach der Erfindung, bei der

Wände eine gasdichte Auskleidung der Brennkam- die parallel durchströmten Brennkammerwände, der mer bilden. Horizontalzug und der senkrechte Heizzug in Serie,

Die Strömung durchfließt alle Brennkammerrohre dagegen ihre Rohre alle parallel durchströmt werden, parallel von den Eintrittsverteilern 50 bis zum Ver- 25 und die Ausdehnung des dem Zwangdurchlauf überteiler 54. Von dort gelangt die Strömung zu den Ein- lagerten Umlaufs auf die genannten Heizflächen ertrittsverteilern 60, von denen jeweils einer unterhalb hält man die besten Temperaturverhältnisse für das jeder Seitenwand des Horizontalzuges 26 angeordnet fortlaufende Verschweißen der Rohre. So wird eine ist. Das Arbeitsmittel strömt über die Seitenwände zu feste und starre Konstruktion der Rohrwände mit nur dem Ringverteiler 62 am unteren Ende des senk- 30 geringen Spannungen erreicht. Wegen der gleichrechten Heizzuges 28. Der Ringverteiler 62 ist dem gerichteten Strömung sind die Temperaturunterrechteckigen Querschnitt der Gasführung ent- schiede an der Schweißstelle zwischen Brennkammer sprechend ausgebildet. Der Verteiler 54 ist mit den und Gasführung nur gering. Da die Rohre von unten Eintrittsverteilern 60 und 62 über die Leitungen 65 nach oben durchströmt werden, bleibt die Strömung verbunden. 35 während des Anfahrens und bei geringer Last stabil.

Von jedem Eintrittsverteiler 60 ausgehend, kleidet Der überlagerte Umlauf besteht aus der Rückführeine Gruppe von Rohren 64, die den Wärmeaus- leitung 86, deren Eingang mit dem Sammler 70 und tauschabschnitt 66 bilden, die gegenüberliegenden deren Ausgang mit dem Mischbehälter 34 verbunden Seitenwände des Horizontalanzuges 26 aus. Von dem ist. In dieser Leitung sind geeignete Rückschlag- und Ringverteiler 62 ausgehend, kleiden die Rohre 68 40 Sperrventile 88 vorgesehen. Die Leitung 86 und die die vier Wände des senkrechten Heizzuges aus. Die Pumpe 40 bilden ein Rückführsystem, mit dessen Rohre 68, die seine Vorderwand 70 auskleiden, füh- Hilfe das Arbeitsmittel durch den Teil des Durchren nach oben, werden dann abgebogen und folgen laufkreises umgewälzt wird, der die meiste Wärme der unteren Begrenzungswand des Horizontalzuges aufnimmt und auf diese Weise während des Anfahbis etwa in die Mitte, wo sie nach oben quer durch 45 rens und bei geringer Last vor Überhitzung geschützt die Gasführung hindurch zur oberen Begrenzungs- ist.

wand abgebogen sind. Sie laufen dann an dieser Das Rückführsystem enthält die Rohre der Trennoberen Begrenzungswand rückwärts entlang und sind wand, die der Brennkammerwände und die der Gasschließlich mit dem Sammler 70 verbunden. Die führungswände (s. F i g. 1). Die Strömung in diesem Rohre, die den Horizontalzug 26 durchqueren, lassen 50 Teil des Durchlaufkreises bleibt dadurch oberhalb Öffnungen für die Strömung der Rauchgase. Die eines bestimmten Wertes. Vorzugsweise besitzt die Rohre 64 und 68, die die Seitenwände der Gasfüh- Rückführpumpe konstante Geschwindigkeit und rung auskleiden, sind an ihrem oberen Ende mit den arbeitet automatisch. Das Rückführsystem arbeitet Sammlern 72 verbunden, von denen eine für jede zweckmäßig automatisch unterhalb 60 bis 70% der Seitenwand vorgesehen ist. Diese Sammler 72 sind 55 Vollast.

ihrerseits mit dem Sammler 70 über die Leitung 74 In dem Durchlaufkreis des überkritischen Dampfangeschlossen. Die Rohre 68, die in der Rückwand erzeugers ist das Verhältnis der Wärmeaustausch-76 aufwärts führen, sind unmittelbar mit dem Samm- flächen so gewählt, daß die Übergangszone in den ler 70 verbunden. Benachbarte Rohre, die den Hori- Brennkammerwänden angeordnet ist. Da dies die zontalzug 26 und den senkrechten Heizzug 28 aus- 60 Zone höchster spezifischer Wärme im ganzen Kreis kleiden, z. B. die Rohre 64 und 68, sind miteinander ist, sind die Brennkammerrohre auf gleicher Tempeüber die ganze Länge ihrer Gasführung verschweißt. ratur und den kleinsten Spannungen ausgesetzt.
Sie bilden also auch eine gasdichte innere Ausklei- Die Rohre der Trennwand sind beidseitig geheizt

dung der Gasführung. Zusätzlich sind die Rohre 64, und dadurch gegen Überhitzung geschützt, daß ihr die die Wärmeaustauschfläche 66 bilden und die 65 Strömungsquerschnitt wesentlich kleiner als der der Seitenwände des Horizontalzuges 26 auskleiden, an Rohre 52 der Brennkammerwände ist. Durch die entihrer Berührungslinie mit den Rohren 68 verschweißt. sprechend größere Strömungsgeschwindigkeit sind die Sie sind auch mit den Rohren 52 der Seitenwände der Trennwandrohre ausreichend gekühlt.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Überkritischer Zwangdurchlauf-Dampferzeuger mit überlagertem Zwangumlauf und mit mindestens zwei hintereinandergeschalteten Rauchgaszügen, deren Rohrwandabschnitte aus senkrecht angeordneten Rohren bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel durchströmten Brennkammerwände und die übrigen äußeren Rohrwandabschnitte unmittelbar nacheinander von unten nach oben vom Arbeitsmittel durchströmt werden und der überlagerte Umlauf des Arbeitsmittels also diese Heizflächenabschnitte umfaßt.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohre der Rohrwandabschnitte in bezug auf das Arbeitsmittel parallel geschaltet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Britische Patentschrift Nr. 907 192;
Zeitschrift »Mitteilungen der Dürrwerke, Nr. 1, September 1956, S. 3 bis 9;

ίο Zeitschrift »Technische Mitteilungen«, Heft 2, Februar 1963;

Zeitschrift »Engeneering and Boiler House Review« vom 1. 3. 1963, S. 96;

Buch von Dolezal, »Durchlaufkessel«, 1. Auflage, Essen, 1962, S. 92, 95 und 161.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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