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DE19825800A1 - Fossilbeheizter Dampferzeuger - Google Patents

Fossilbeheizter Dampferzeuger

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Publication number
DE19825800A1
DE19825800A1 DE1998125800 DE19825800A DE19825800A1 DE 19825800 A1 DE19825800 A1 DE 19825800A1 DE 1998125800 DE1998125800 DE 1998125800 DE 19825800 A DE19825800 A DE 19825800A DE 19825800 A1 DE19825800 A1 DE 19825800A1
Authority
DE
Germany
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steam generator
combustion chamber
gas
tubes
evaporator
Prior art date
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Ceased
Application number
DE1998125800
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English (en)
Inventor
Joachim Franke
Rudolf Kral
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
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Priority to DK99936322T priority patent/DK1086339T3/da
Priority to DE59900551T priority patent/DE59900551D1/de
Priority to PCT/DE1999/001550 priority patent/WO1999064787A1/de
Priority to ES99936322T priority patent/ES2170588T3/es
Priority to RU2001101488/06A priority patent/RU2208739C2/ru
Priority to CA002334699A priority patent/CA2334699C/en
Priority to KR1020007013954A priority patent/KR100597883B1/ko
Priority to CNB998087920A priority patent/CN1192185C/zh
Priority to EP99936322A priority patent/EP1086339B1/de
Priority to JP2000553751A priority patent/JP4242564B2/ja
Publication of DE19825800A1 publication Critical patent/DE19825800A1/de
Priority to US09/734,461 priority patent/US6557499B2/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B21/00—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
    • F22B21/34—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from water tubes grouped in panel form surrounding the combustion chamber, i.e. radiation boilers
    • F22B21/346—Horizontal radiation boilers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

Ein Dampferzeuger (2) mit einer Brennkammer (4) für fossilen Brennstoff (B), dem heizgasseitig über einen Horitontalgaszug (6) ein Vertikalgaszug (8) nachgeschaltet ist, soll einen besonders geringen Herstellungs- und Montageaufwand aufweisen. Hierzu weist die Brennkammer (4) eine Anzahl von Brennern (30) auf, die in der Höhe des Horizontalgaszugs (6) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger mit einer Brennkammer für fossilen Brennstoff, der heizgasseitig über einen Horizontalgaszug ein Vertikalgaszug nachgeschaltet ist.
Der Einsatz eines Dampferzeugers dient üblicherweise dazu, ein in einem Verdampferkreislauf geführtes Strömungsmedium, beispielsweise ein Wasser-Wasser/Dampf-Gemisch, zu verdamp­ fen. Hierzu weist der Dampferzeuger Verdampferrohre auf, de­ ren Beheizung zu einer Verdampfung des darin geführten Strö­ mungsmediums führt.
Dampferzeuger werden üblicherweise mit einer Brennkammer in stehender Bauweise ausgeführt. Dies bedeutet, daß die Brenn­ kammer für eine Durchströmung des beheizenden Mediums oder Heizgases in annähernd vertikaler Richtung ausgelegt ist. Heizgasseitig kann der Brennkammer dabei ein Horizontalgaszug nachgeschaltet sein, wobei beim Übergang von der Brennkammer in den Horizontalgaszug eine Umlenkung des Heizgasstromes in eine annähernd horizontale Strömungsrichtung erfolgt. Diese stehende Bauweise der Brennkammer erfordert jedoch aufgrund der temperaturbedingten Längenänderungen der Brennkammer ein Gerüst, an dem die Brennkammer aufgehängt wird. Dies bedingt einen erheblichen technischen Aufwand bei der Herstellung und Montage des Dampferzeugers, der um so größer ist, je größer die Bauhöhe des Dampferzeugers ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen fossilbeheiz­ ten Dampferzeuger der oben genannten Art anzugeben, der einen besonders geringen Herstellungs- und Montageaufwand erfor­ dert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Brenn­ kammer eine Anzahl von Brennern aufweist, die in der Höhe des Horizontalgaszuges angeordnet sind.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß ein mit beson­ ders geringem Herstellungs- und Montageaufwand erstellbarer Dampferzeuger eine mit einfachen Mitteln ausführbare Halte­ konstruktion aufweisen sollte. Ein mit vergleichsweise gerin­ gem technischem Aufwand zu erstellendes Gerüst für die Auf­ hängung der Brennkammer kann dabei einhergehen mit einer be­ sonders geringen Bauhöhe des Dampferzeugers. Eine besonders geringe Bauhöhe des Dampferzeugers ist erzielbar, indem die Brennkammer in liegender Bauweise ausgeführt ist. Hierzu sind die Brenner in der Höhe des Horizontalgaszugs in der Brenn­ kammerwand angeordnet. Somit wird die Brennkammer beim Be­ trieb des Dampferzeugers in annähernd horizontaler Richtung von dem Heizgas durchströmt.
Vorteilhafterweise sind die Brenner an der Stirnseite der Brennkammer angeordnet, also an derjenigen Seitenwand der Brennkammer, die der Abströmöffnung zum Horizontalgaszug ge­ genüberliegt. Ein derartig ausgebildeter Dampferzeuger ist auf besonders einfache Weise an die Ausbrandlänge des Brenn­ stoffs anpaßbar. Unter Ausbrandlänge des Brennstoffs ist da­ bei die Rauchgasgeschwindigkeit in horizontaler Richtung bei einer bestimmten mittleren Rauchgastemperatur multipliziert mit der Ausbrandzeit tA des Brennstoffs zu verstehen. Die für den jeweiligen Dampferzeuger maximale Ausbrandlänge ergibt sich dabei beim Vollastbetrieb des Dampferzeugers. Die Aus­ brandzeit tA wiederum ist die Zeit, die beispielsweise ein Kohlenstaubkorn mittlerer Größe benötigt, um bei einer be­ stimmten mittleren Rauchgastemperatur vollständig auszubren­ nen.
Um Materialschäden und eine unerwünschte Verschmutzung des Horizontalgaszuges, beispielsweise aufgrund von Ascheansatz, besonders gering zu halten, ist die durch den Abstand von der Stirnseite zum Eintrittsbereich des Horizontalgaszuges defi­ nierte Länge der Brennkammer vorteilhafterweise mindestens gleich der Ausbrandlänge des Brennstoffs beim Vollastbetrieb des Dampferzeugers.
Die Länge L (angegeben in m) der Brennkammer ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als Funktion des BMCR-Wertes W (angegeben in kg/s) der Brennkammer, der Aus­ brandzeit tA (angegeben in s) des Brennstoffs und der Aus­ trittstemperatur TBRK (angegeben in °C) des Arbeitsmediums aus der Brennkammer gewählt. BMCR steht für Boiler maximum continious rating und BMCR-Wert ist der international übli­ cherweise verwendete Begriff für die höchste Dauerleistung eines Dampferzeugers. Diese entspricht auch der Auslegungs­ leistung, also der Leistung bei Vollastbetrieb des Dampfer­ zeugers. Dabei gilt bei gegebenem BMCR-Wert W für die Länge L der Brennkammer näherungsweise der größere Wert der Funktio­ nen:
L (W, tA) = (C1 + C2.W).tA und
L (W, TBRK) = (C3.TBRK + C4)W + C5(TBRK)2 + C6.TBRK + C7 mit
C1 = 8 m/s und
C2 = 0,0057 m/kg und
C3 = -1,905.10-4 (m.s)/(kg°C) und
C4 = 0,2857 (s.m)/kg und
C5 = 3.10-4 m/(°C)2 und
C6 = -0,8421 m/°C und
C7 = 603,4125 m.
Unter "näherungsweise" ist hierbei eine zulässige Abweichung vom durch die jeweilige Funktion definierten Wert um +20%/-10% zu verstehen.
Die Seitenwände der Brennkammer, des Horizontalgaszuges und/oder des Vertikalgaszuges sind vorteilhafterweise aus gasdicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten, jeweils parallel mit Strömungsmedium beaufschlagbaren Ver­ dampfer- bzw. Dampferzeugerrohren gebildet.
Benachbarte Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre sind vorteil­ hafterweise über Metallbänder, sogenannte Flossen, gasdicht miteinander verschweißt. Die Flossenbreite beeinflußt den Wärmeeintrag in die Dampferzeugerrohre. Daher ist die Flos­ senbreite vorzugsweise abhängig von der Position der jeweili­ gen Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre im Dampferzeuger an ein vorgebbares Temperaturprofil angepaßt. Als Temperaturpro­ fil kann dabei ein aus Erfahrungswerten ermitteltes typisches Temperaturprofil oder auch eine grobe Abschätzung, wie bei­ spielsweise ein Stufenprofil, vorgegeben sein. Durch die ge­ eignet gewählten Flossenbreiten ist auch bei stark inhomoge­ ner Beheizung verschiedener Verdampfer- bzw. Dampferzeuger­ rohre ein Wärmeeintrag in alle Verdampfer- bzw. Dampferzeu­ gerrohre derart erreichbar, daß Temperaturunterschiede am Auslaß der Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre besonders ge­ ring gehalten sind. Auf diese Weise sind vorzeitige Material­ ermüdungen zuverlässig verhindert. Dadurch weist der Dampfer­ zeuger eine besonders lange Lebensdauer auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Durchmesser der Verdampferrohre der Brennkammer ab­ hängig von der jeweiligen Position der Verdampferrohre in der Brennkammer gewählt. Auf diese Weise sind die Verdampferrohre in der Brennkammer an ein vorgebbares Temperaturprofil anpaß­ bar. Dadurch sind besonders zuverlässig Temperaturunterschie­ de am Auslaß der Verdampferrohre der Brennkammer gering ge­ halten.
Vorteilhafterweise ist den Verdampferrohren der Brennkammer für das Strömungsmedium ein gemeinsames Eintrittssammler-Sy­ stem vorgeschaltet und ein gemeinsames Austrittssammler-Sy­ stem nachgeschaltet. Ein in dieser Ausgestaltung ausgeführter Dampferzeuger ermöglicht einen zuverlässigen Druckausgleich zwischen den parallel geschalteten Verdampferrohren und somit eine besonders gleichmäßige Durchströmung derselben.
Die Verdampferrohre der Stirnseite der Brennkammer sind vor­ teilhafterweise den Verdampferrohren der Seitenwände der Brennkammer strömungsmediumsseitig vorgeschaltet. Dadurch ist eine besonders günstige Ausnutzung der Wärme der Brenner ge­ währleistet.
In dem Horizontalgaszug sind vorteilhafterweise eine Anzahl von Überhitzerheizflächen angeordnet, die annähernd senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Heizgases angeordnet und deren Rohre für eine Durchströmung des Strömungsmediums parallel geschaltet sind. Diese in hängender Bauweise angeordneten, auch als Schottheizflächen bezeichneten, Überhitzerheizflä­ chen werden überwiegend konvektiv beheizt und sind strömungs­ mediumsseitig den Verdampferrohren der Brennkammer nachge­ schaltet. Hierdurch ist eine besonders günstige Ausnutzung der Brennerwärme gewährleistet.
Vorteilhafterweise weist der Vertikalgaszug eine Anzahl von Konvektionsheizflächen auf, die aus annähernd senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Heizgases angeordneten Rohren ge­ bildet sind. Diese Rohre sind für eine Durchströmung des Strömungsmediums parallel geschaltet. Auch diese Konvektions­ heizflächen werden überwiegend konvektiv beheizt.
Um weiterhin eine besonders vollständige Ausnutzung der Wärme des Heizgases zu gewährleisten, weist der Vertikalgaszug vor­ teilhafterweise einen Economizer oder Hochdruckvorwärmer auf.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß durch die Anordnung der Brenner in Höhe des Horizontalgaszugs eine besonders niedrige Bauhöhe des Dampf­ erzeugers erreichbar ist. Damit ermöglicht auch die Einbin­ dung des Dampferzeugers in eine Dampfturbinenanlage besonders kurze Verbindungsrohre von dem Dampferzeuger zu der Dampftur­ bine. Durch die Auslegung der Brennkammer für eine Durchströ­ mung des Heizgases in annähernd horizontaler Richtung ist so­ mit eine besonders kompakte Bauweise des Dampferzeugers gege­ ben. Dabei ist die Länge der Brennkammer so ausgelegt, daß eine besonders günstige Ausnutzung der Wärme des fossilen Brennstoffs gewährleistet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 schematisch einen fossil beheizten Dampferzeuger in Zweizugbauart in Seitenansicht und
Fig. 2 ein Koordinatensystem mit den Kurven K1 bis K6.
Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der fossil beheizte Dampferzeuger 2 gemäß Fig. 1 ist in lie­ gender Bauweise und vorteilhafterweise als Durchlaufdampfer­ zeuger ausgeführt. Er umfaßt eine Brennkammer 4, der heiz­ gasseitig über einen Horizontalgaszug 6 ein Vertikalgaszug 8 nachgeschaltet ist. Die Seitenwände 10a der Brennkammer 4 sind aus gasdicht miteinander verschweißten, vertikal ange­ ordneten, parallel mit Strömungsmedium S beaufschlagbaren Verdampferrohren 11 gebildet. Zusätzlich können auch die Sei­ tenwände 10b des Horizontalgaszuges 6 bzw. 10c des Vertikal­ gaszuges 8 aus gasdicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten Dampferzeugerrohren 12a bzw. 12b gebildet sein. In diesem Fall sind die Dampferzeugerrohre 12a, 12b ebenfalls jeweils parallel mit Strömungsmedium S beaufschlagbar.
Benachbarte Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre 11, 12a, 12b sind in nicht näher dargestellter Weise über Flossen gasdicht miteinander verschweißt. Durch eine geeignete Wahl der Flos­ senbreite kann nämlich die Beheizung der Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre 11, 12a, 12b beeinflußt werden. Daher ist die jeweilige Flossenbreite an ein vorgebbares Temperaturpro­ fil angepaßt, das von der Position der jeweiligen Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre 11, 12a, 12b im Dampferzeuger ab­ hängt. Das Temperaturprofil kann dabei ein aus Erfahrungswer­ ten ermitteltes typisches Temperaturprofil oder auch eine grobe Abschätzung sein. Dadurch sind Temperaturunterschiede am Auslaß der Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre 11, 12a, 12b auch bei stark unterschiedlicher Beheizung der Verdamp­ fer- bzw. Dampferzeugerrohre 11, 12a, 12b besonders gering gehalten. Auf diese Weise sind Materialermüdungen zuverlässig verhindert, was eine lange Lebensdauer des Dampferzeugers ge­ währleistet.
Der Durchmesser der Verdampferrohre 11 der Brennkammer 4 ist abhängig von der jeweiligen Position der Verdampferrohre 11 in der Brennkammer 4 gewählt. Auf diese Weise ist der Dampf­ erzeuger 2 zusätzlich an die unterschiedlich starke Beheizung der Verdampferrohre 11 angepaßt. Diese Auslegung der Verdamp­ ferrohre 11 der Brennkammer 4 gewährleistet besonders zuver­ lässig, daß Temperaturunterschiede am Auslaß der Verdampfer­ rohre 11 besonders gering gehalten sind.
Den Verdampferrohren 11 der Brennkammer 4 ist strömungsmedi­ umsseitig ein Eintrittssammler-System 16 für Strömungsmedium S vorgeschaltet und ein Austrittssammler-System 18 nachge­ schaltet. Dadurch ist ein Druckausgleich der parallel ge­ schalteten Verdampferrohre 11 möglich, der eine gleichmäßige Durchströmung derselben bewirkt.
Um eine besonders gute Ausnutzung der Verbrennungswärme des fossilen Brennstoffs B zu erreichen, sind die Verdampfer­ rohre 11 der Stirnseite 14 der Brennkammer 4 den Verdampfer­ rohren 11 der Seitenwände 10a der Brennkammer 4 strömungsme­ diumsseitig vorgeschaltet.
Der Horizontalgaszug 6 weist eine Anzahl von als Schottheiz­ flächen ausgebildeten Überhitzerheizflächen 22 auf, die in hängender Bauweise annähernd senkrecht zur Hauptströmungs­ richtung 24 des Heizgases H angeordnet und deren Rohre für eine Durchströmung des Strömungsmediums S parallel geschaltet sind. Die Überhitzerheizflächen 22 werden überwiegend konvek­ tiv beheizt und sind strömungsmediumsseitig den Verdampfer­ rohren 11 der Brennkammer 4 nachgeschaltet.
Der Vertikalgaszug 8 weist eine Anzahl von überwiegend kon­ vektiv beheizbaren Konvektionsheizflächen 26 auf, die aus an­ nähernd senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Heizgases angeordneten Rohren gebildet sind. Diese Rohre sind für eine Durchströmung des Strömungsmediums parallel geschaltet. Au­ ßerdem ist in dem Vertikalgaszug 8 ein Hochdruckvorwärmer oder Economizer 28 angeordnet. Ausgangsseitig mündet der Ver­ tikalgaszug 8 in einen nicht näher dargestellten Rauchgas- bzw. Wärmetauscher und von dort über einen Staubfilter in ei­ nen Kamin.
Der Dampferzeuger 2 ist in horizontaler Bauweise mit beson­ ders niedriger Bauhöhe ausgeführt und somit mit besonders ge­ ringem Herstellungs- und Montageaufwand errichtbar. Hierzu weist die Brennkammer 4 des Dampferzeugers 2 eine Anzahl von Brennern 30 für fossilen Brennstoff B auf, die an der Stirn­ seite 14 der Brennkammer 4 in der Höhe des Horizontalgaszuges 6 angeordnet sind.
Damit der fossile Brennstoff B zur Erzielung eines besonders hohen Wirkungsgrads besonders vollständig ausbrennt und Mate­ rialschäden der heizgasseitig gesehen ersten Überhitzerheiz­ fläche des Horizontalgaszuges 6 und eine Verschmutzung der­ selben, beispielsweise durch Ascheeintrag, besonders zuver­ lässig verhindert sind, ist die Länge L der Brennkammer 4 derart gewählt, daß sie die Ausbrandlänge des Brennstoffs B beim Vollastbetrieb des Dampferzeugers 2 übersteigt. Die Länge L ist dabei der Abstand von der Stirnseite 14 der Brennkammer 4 zum Eintrittsbereich 32 des Horizontalgas­ zugs 6. Die Ausbrandlänge des Brennstoffs B ist dabei defi­ niert als die Heizgasgeschwindigkeit in horizontaler Richtung bei einer bestimmten mittleren Rauchgastemperatur multipli­ ziert mit der Ausbrandzeit tA des Brennstoffs B. Die für den jeweiligen Dampferzeuger maximale Ausbrandlänge ergibt sich beim Vollastbetrieb des Dampferzeugers. Die Ausbrandzeit tA des Brennstoffs B wiederum ist die Zeit, die beispielsweise ein Kohlenstaubkorn mittlerer Größe zum vollständigen Aus­ brennen bei einer bestimmten mittleren Rauchgastemperatur be­ nötigt.
Um eine besonders günstige Ausnutzung der Verbrennungswärme des fossilen Brennstoffs B zu gewährleisten, ist die Länge L (angegeben in m) der Brennkammer 4 in Abhängigkeit von der Austrittstemperatur des Arbeitsmediums aus der Brennkam­ mer 4 TBRK (angegeben in °C), der Ausbrandzeit tA (angegeben in s) des Brennstoffs B und dem BMCR-Wert W (angegeben in kg/s) der Brennkammer 4 geeignet gewählt. Dabei steht BMCR für Boiler maximum continious rating. Der BMCR-Wert W ist ein international üblicherweise verwendeter Begriff für die höch­ ste Dauerleistung eines Dampferzeugers. Diese entspricht auch der Auslegungsleistung, also der Leistung bei Vollastbetrieb des Dampferzeugers. Dabei bestimmt sich die Länge L der Brennkammer 4 näherungsweise über die Funktionen
L (W, tA) = (C1 + C2.W).tA (1)
L (W, TBRK) = (C3.TBRK + C4)W + C5(TBRK)2 + C6.TBRK + C7 (2)
mit
C1 = 8 m/s und
C2 = 0,0057 m/kg und
C3 = -1,905.10-4 (m.s)/(kg°C) und
C4 = 0,2857 (s.m)/kg und
C5 = 3.10-4 m/(°C)2 und
C6 = -0,8421 m/°C und
C7 = 603,4125 m.
Näherungsweise ist hierbei als eine zulässige Abweichung um +20%/-10% vom durch die jeweilige Funktion definierten Wert zu verstehen. Dabei gilt stets bei einem beliebig aber festen BMCR-Wert der Brennkammer 4 der größere Wert der Werte L der Länge L der Brennkammer 4.
Als Beispiel für eine Berechnung der Länge L der Brennkam­ mer 4 in Abhängigkeit vom BMCR-Wert W sind in das Koordina­ tensystem gemäß Fig. 2 sechs Kurven K1 bis K6 eingezeichnet. Dabei sind den Kurven jeweils folgende Parameter zugeordnet:
K1: tA = 3 s gemäß (1),
K2: tA = 2,5 s gemäß (1),
K3: tA = 2 s gemäß (1),
K4: tBRK = 1200°C gemäß (2),
K5: tBRK = 1300°C gemäß (2) und
K6: tBRK = 1400°C gemäß (2).
Zur Bestimmung der Länge L der Brennkammer 4 sind somit bei­ spielsweise für eine Ausbrandzeit tA = 3 s und eine Austritts­ temperatur TBRK = 1200°C des Arbeitsmediums aus der Brennkam­ mer 4 die Kurven K1 und K4 heranzuziehen. Daraus ergibt sich bei einem vorgegebenen BMCR-Wert W der Brennkammer 4
von W = 80 kg/s eine Länge von L = 29 m gemäß K4,
von W = 160 kg/s eine Länge von L = 34 m gemäß K4,
von W = 560 kg/s eine Länge von L = 57 m gemäß K4.
Für die Ausbrandzeit tA = 2,5 s und die Austrittstemperatur des Arbeitsmediums aus der Brennkammer TBRK = 1300°C sind bei­ spielsweise die Kurven K2 und K5 heranzuziehen. Daraus ergibt sich bei einem vorgegebenen BMCR-Wert W der Brennkammer 4
von W = 80 kg/s eine Länge von L = 21 m gemäß K2,
von W = 180 kg/s eine Länge von L = 23 m gemäß K2 und K5,
von W = 560 kg/s eine Länge von L = 37 m gemäß K5.
Der Ausbrandzeit tA = 2 s und der Austrittstemperatur des Ar­ beitsmediums aus der Brennkammer tBRK = 1400°C sind beispiels­ weise die Kurven K3 und K6 zugeordnet. Daraus ergibt sich bei einem vorgegebenen BMCR-Wert W der Brennkammer 4
von W = 80 kg/s eine Länge von L = 18 m gemäß K31
von W = 465 kg/s eine Länge von L = 21 m gemäß K3 und K6,
von W = 560 kg/s eine Länge von L = 23 m gemäß K6.
Beim Betrieb des Dampferzeugers 2 wird den Brennern 30 fossi­ ler Brennstoff B zugeführt. Die Flammen F der Brenner 30 sind dabei horizontal ausgerichtet. Durch die Bauweise der Brenn­ kammer 4 wird eine Strömung des bei der Verbrennung entste­ henden Heizgases H in annähernd horizontaler Hauptströmungs­ richtung 24 erzeugt. Dieses gelangt über den Horizontalgaszug 6 in den annähernd zum Boden hin ausgerichteten Vertikalgas­ zug 8 und verläßt diesen in Richtung des nicht näher darge­ stellten Kamins.
In den Economizer 28 eintretendes Strömungsmedium S gelangt über die in dem Vertikalgaszug 8 angeordneten Konvektions­ heizflächen in das Eintrittssammler-System 16 der Brennkammer 4 des Dampferzeugers 2. In den vertikal angeordneten, gas­ dicht miteinander verschweißten Verdampferrohren 11 der Brennkammer 4 des Dampferzeugers 2 findet die Verdampfung und gegebenenfalls eine teilweise Überhitzung des Strömungsmedi­ ums S statt. Der dabei entstehende Dampf bzw. ein Wasser- Dampf-Gemisch wird in dem Austrittssammler-System 18 für Strömungsmedium S gesammelt. Von dort gelangt der Dampf bzw. das Wasser-Dampf-Gemisch in die Wände des Horizontalgaszuges 6 und des Vertikalgaszuges 8 und von dort wiederum in die Überhitzerheizflächen 22 des Horizontalgaszuges 6. In den Überhitzerheizflächen 22 erfolgt eine weitere Überhitzung des Dampfs, der anschließend einer Nutzung, beispielsweise dem Antrieb einer Dampfturbine, zugeführt wird.
Durch die besonders geringe Bauhöhe und kompakte Bauweise des Dampferzeugers 2 ist ein besonders geringer Herstellungs- und Montageaufwand desselben gewährleistet. Ein mit vergleichs­ weise geringem technischen Aufwand erstellbares Gerüst ist insbesondere durch die in Höhe des Horizontalgaszuges ange­ ordneten Brenner 30 der Brennkammer 4 gewährleistet, die eine Durchströmung der Brennkammer 4 in annähernd horizontaler Hauptströmungsrichtung 24 des Heizgases H bewirken. Dabei ist durch eine Wahl der Länge L der Brennkammer 4 in Abhängigkeit vom BMCR-Wert W der Brennkammer 4 sichergestellt, daß die Verbrennungswärme des fossilen Brennstoffs B besonders zuver­ lässig ausgenutzt wird. Bei einer Dampfturbinenanlage mit dem eine derart geringe Bauhöhe aufweisenden Dampferzeuger 2 kön­ nen außerdem die Verbindungsrohre von dem Dampferzeuger zu der Dampfturbine in besonders kurzer Weise ausgelegt sein.

Claims (13)

1. Dampferzeuger (2) mit einer Brennkammer (4) für fossilen Brennstoff (B), der heizgasseitig über einen Horizontalgas­ zug (6) ein Vertikalgaszug (8) nachgeschaltet ist, wobei die Brennkammer (4) eine Anzahl von Brennern (30) aufweist, die in der Höhe des Horizontalgaszuges (6) angeordnet sind.
2. Dampferzeuger (2) nach Anspruch 1, bei dem die Brenner (30) an der Stirnseite (14) der Brennkam­ mer (4) angeordnet sind.
3. Dampferzeuger (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die durch den Abstand von der Stirnseite (14) der Brennkammer (4) zum Eintrittsbereich (32) des Horizontalgaszugs (6) defi­ nierte Länge (L) der Brennkammer (4) mindestens gleich der Ausbrandlänge des Brennstoffs (B) beim Vollastbetrieb des Dampferzeugers (2) ist.
4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Länge (L) der Brennkammer (4) als Funktion des BMCR- Werts (W) der Brennkammer (4), der Ausbrandzeit (tA) der Brenner (30) und/oder der Austrittstemperatur (TBRK) des Ar­ beitsmediums aus der Brennkammer (4) näherungsweise gemäß den Gleichungen
L (W, tA) = (C1 + C2.W).tA und
L (W, TBRK) = (C3.TBRK + C4)W + C5(TBRK)2 + C6.TBRK + C7
mit
C1 = 8 m/s und
C2 = 0,0057 m/kg und
C3 = -1,905.10-4 (m.s)/(kg°C) und C4 = 0,2857 (s.m)/kg und
C5 = 3.10-4 m/(°C)2 und
C6 = -0,8421 m/°C und
C7 = 603,4125 m
gewählt ist, wobei für einen BMCR-Wert (W) der Brennkam­ mer (4) der jeweils größere Wert der Länge (L) der Brennkam­ mer (4) gilt.
5. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Seitenwände (10a) der Brennkammer (4) aus gasdicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten, parallel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbaren Verdampferrohren (11) gebildet sind.
6. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Seitenwände (10b) des Horizontalgaszuges (6) aus gas­ dicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten, par­ allel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbaren Dampferzeuger­ rohren (12a) gebildet sind.
7. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Seitenwände (10c) des Vertikalgaszuges (8) aus gas­ dicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten, par­ allel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbaren Dampferzeuger­ rohren (12b) gebildet sind.
8. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem benachbarte Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre (11, 12a, 12b) über Flossen gasdicht miteinander verschweißt sind, wo­ bei die Flossenbreite abhängig von der jeweiligen Position der Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre (11, 12a, 12b) in der Brennkammer (4), des Horizontalgaszugs (6) und/oder des Ver­ tikalgaszugs (8) gewählt ist.
9. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Durchmesser der Verdampferrohre (11) der Brennkam­ mer (4) abhängig von der jeweiligen Position der Verdampfer­ rohre (11) in der Brennkammer (4) gewählt ist.
10. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem den der Brennkammer (4) zugeordneten Verdampferrohren (11) strömungsmediumsseitig ein gemeinsames Eintrittssammler- System (16) für Strömungsmedium (S) vorgeschaltet und ein ge­ meinsames Austrittssammler-System (18) nachgeschaltet ist.
11. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Verdampferrohre (11) der Stirnseite (14) der Brenn­ kammer (4) strömungsmediumsseitig den Verdampferrohren (11) der Seitenwände (10a) der Brennkammer (4) vorgeschaltet sind.
12. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem in dem Horizontalgaszug (6) eine Anzahl von Überhitzer­ heizflächen (22) in hängender Bauweise angeordnet ist.
13. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem in dem Vertikalgaszug (8) eine Anzahl von Konvektions­ heizflächen (26) angeordnet ist.
DE1998125800 1998-06-10 1998-06-10 Fossilbeheizter Dampferzeuger Ceased DE19825800A1 (de)

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