DE19855670A1 - Verfahren zum Betreiben eines Dampferzeugers und Dampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Zur Erreichung eines besonders hohen Wirkungsgrades bei Vermeidung von Verschmutzung und Verschlackung im laufenden Betrieb eines Dampferzeugers (1) mit einer Dampfleistung, umfassend eine Brennkammer (8) und einen Überhitzer (12), der eine Anzahl von Heizflächen (18) aufweist, sowie einen Kamin (30), bei dem die Brennkammer (8), der Überhitzer (12) und der Kamin (30) von einem Rauchgasstrom durchströmt werden, wird erfindungsgemäß die auf die in Strömungsrichtung des Rauchgasstroms gesehen ersten Heizflächen (18) einwirkende Rauchgastemperatur (T1) derart eingestellt, daß die Erweichungstemperatur für im Rauchgasstrom enthaltene Aschepartikel unterschritten bleibt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Dampferzeugers mit einer Brennkammer und einem Überhit­ zer, der eine Anzahl von Heizflächen aufweist, wobei die Brennkammer und der Überhitzer von einem Medium durchströmt werden. Sie bezieht sich weiter auf einen Dampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens.

In einer Dampfkraftanlage wird der Energiegehalt eines Brenn­ stoffs in eine technologisch nutzbare Energieform umgewan­ delt. Dabei wird durch Verbrennung des Brennstoffs ein heißes Gas als Arbeitsmittel erzeugt, dessen Wärmeinhalt genutzt wird, um in einem Verdampfer Wasser ganz oder teilweise zu verdampfen und/oder zu überhitzen. Der so entstandene Dampf wird einer Dampfturbine zugeleitet, wo er sich entspannt und dabei Energie auf ein Generatorsystem überträgt.

Als Brennstoff werden dabei insbesondere die fossilen Ener­ gieträger Ölschiefer oder Kohlenstaub oder auch Müll herange­ zogen. Diesen Brennstoffen ist gemeinsam, daß sie bei ihrer Verbrennung Aschepartikel freisetzen. Darüber hinaus gibt die bei der Verbrennung entstehende Flamme bedingt durch beson­ ders hohe Verbrennungstemperaturen einen beträchtlichen Wär­ mestrom an die Brennkammerwand durch Strahlung ab. Dabei ist die Flammenstrahlung maßgeblich bestimmt durch den Anteil der dreiatomigen Gase CO₂ und H₂O sowie durch den Anteil von Ruß-, Kohlenstaub- oder Aschepartikeln. Die Flammenstrahlung ermöglicht die Übertragung der durch die Verbrennung freige­ setzten Wärme an die Brennkammerwand. Weiter stromab wird die verbleibende Rauchgaswärme durch Konvektion auf im Kessel an­ geordnete Wärmetauscher, z. B. Überhitzer, Zwischenüberhitzer oder Economizer, übergeben.

Die Effektivität des Verbrennungsprozesses, d. h. die Größe des bei der Verbrennung abgegebenen Wärmestromes, ist maßgeb­ lich bestimmt durch die Verbrennungstemperatur. Hohe Verbren­ nungstemperaturen führen zu einer besonders hohen Wärmeüber­ tragung, wodurch der thermische Wirkungsgrad verbessert wird. Nachteilig dabei ist, daß durch diese hohen Verbrennungstem­ peraturen aus im Brennstoff enthaltenen Mineralien klebrige Aschepartikel entstehen. Eine derartige Erweichung der Asche­ partikel, insbesondere im Bereich der Brennkammerwand und im Eingangsbereich der Heizflächen des Überhitzers, resultiert jedoch in einen stetig wachsenden glas- oder sinterartigen Belag oder Überzug an der Brennkammerwand bzw. an den Heiz­ flächen, welche dadurch verstärkt wird, daß durch Behinderung der Wärmeübertragung in der Brennkammer die Rauchgastempera­ tur weiter ansteigt.

Daher sind üblicherweise zur Reduzierung der Verschmutzung und/oder Verschlackung der Brennkammerwand und der Heizflä­ chen Reinigungssysteme, z. B. sogenannte Rußbläser oder Was­ serlanzen, vorgesehen. Dabei wird in sogenannten Reinigungs­ intervallen, die auf Erfahrungen des Anlagenbetriebs zurück­ zuführen sind, der Dampferzeuger gereinigt. Die Wirkung die­ ser Reinigungssysteme ist aber hinsichtlich der Beseitigung von glas- oder sinterartigen Überzügen oder Belägen begrenzt. Diese Beläge bewirken aber generell eine Verminderung der thermischen Leistung des Dampferzeugers und führen zusätzlich aufgrund von zwangsläufig durch die Beläge auftretenden Tem­ peraturverschiebungen im Dampferzeuger zu einer Erhöhung der Rauchgastemperatur und somit zu Folgeschäden an den Heizflä­ chen. Dies wiederum kann zu unerwünscht kurzen Reinigungsin­ tervallen mit entsprechend hohen Wirkungsgradverlusten oder gar zum Austausch von stark verschmutzten oder korrodierten Heizflächen und somit zu einem Abschalten sowie längeren Stillstand des Dampferzeugers führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Dampferzeugers anzugeben, bei dem die Verschmutzung und/oder Verschlackung der Brennkammerwand und der Heizflächen bei Erzielung eines besonders hohen Wirkungs­ grades sicher vermieden ist.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß ge­ löst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu wird bei Über­ schreiten eines oberen Grenzwertes der Rauchgastemperatur im Kamin und/oder Unterschreiten eines unteren Grenzwertes für die Dampfleistung die auf die in Strömungsrichtung des Rauch­ gasstroms gesehen ersten Heizflächen einwirkende Rauchgastem­ peratur derart eingestellt, daß die Erweichungstemperatur für im Rauchgasstrom enthaltene Aschepartikel unterschritten bleibt.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß beim Be­ trieb des Dampferzeugers eine sichere und zuverlässige Reini­ gung der Brennkammerwände und der Heizflächen bei einem be­ sonders hohen thermischen Wirkungsgrad gewährleistet sein sollte, indem zwei sich prinzipiell widersprechende Bedingun­ gen in geeigneter Weise erfüllt werden. Einerseits ist die Temperatur des Rauchgases und demzufolge auch die Verbren­ nungstemperatur möglichst niedrig zu wählen. Dadurch kann er­ reicht werden, daß die Brennkammerwand und die Heizflächen anstelle von erweichten Aschepartikeln mit schon erstarrten Aschepartikeln beaufschlagt werden. Dies führt zu einer be­ sonders einfachen Entfernung der an den Heizflächen und der Brennkammerwand auftretenden Verschmutzung, wodurch der Wär­ meübergang nachhaltig verbessert wird, was wiederum zu einer Erhöhung der Dampfleistung führt.

Andererseits wird allgemein in der Kesseltechnik die Tempera­ tur des Rauchgases und die Verbrennungstemperatur so hoch wie möglich gewählt, daß ein besonders hoher thermischer Wir­ kungsgrad des Dampferzeugers erzielt wird. Wesentliche Ein­ flußgröße für die Erzielung des hohen thermischen Wirkungs­ grads ist eine hohe Temperatur von dem Verbrennungsprozeß zu­ zuführender Frischluft zur Erzielung der geforderten hohen Verbrennungstemperatur. Damit besteht ein Zusammenhang zwi­ schen dem Wirkungsgrad, der von der Verbrennungstemperatur, die maßgeblich die Rauchgastemperatur bestimmt, beeinflußt wird, und dem Verschmutzungsgrad der Brennkammer und der Heizflächen. Die Erfindung schlägt somit entgegen dem allge­ meinen Trend zur Erhöhung der Verbrennungstemperatur vor, diese für bestehende, besonders verschmutzte Dampferzeuger zu reduzieren und insbesondere zu vergleichmäßigen, wobei primär Maßnahmen ergriffen werden, die vorteilhafte Ausgestaltungen der Unteransprüche bilden.

Zweckmäßigerweise wird die Rauchgastemperatur am Brennkam­ meraustritt um mindestens 15K reduziert. Die Höhe der Redu­ zierung richtet sich insbesondere nach der Abweichung der Dampfleistung und/oder der Rauchgastemperatur im Kamin von der vorgegebenen Untergrenze bzw. Obergrenze. D. h. je höher die Abweichung desto höher die Reduzierung der Rauchgastempe­ ratur am Brennkammeraustritt. Die Abweichungen der Dampflei­ stung und/oder der Rauchgastemperatur im Kamin - maßgeblich bestimmt durch den Verschmutzungsgrad des Dampferzeugers - können zuverlässig erfaßt werden. Dies ermöglicht in beson­ ders einfacher Art und Weise durch entsprechende systemtech­ nische Maßnahmen eine Anpassung der Rauchgastemperatur am Brennkammeraustritt.

Beispielsweise wird hier für Kohlenstaub oder Müll als Brenn­ stoff der Rauchgastemperatur am Austritt der Brennkammer ein Wert von etwa T1 = 1200°C zugrunde gelegt. Für Ölschiefer als Brennstoff wird hier hingegen der Rauchgastemperatur am Aus­ tritt der Brennkammer ein Wert von etwa T1 = 1000°C zugrunde gelegt. Unter Berücksichtigung dieser Randbedingungen ergibt die genannte Einstellung einen besonders günstigen Zustand der Aschepartikel, die eine besonders einfache Reinigung der Brennkammerwand und der Heizflächen ermöglichen und somit eine Verschmutzung und/oder Verschlackung der Heizflächen und Brennkammerwände vermeiden. Dies führt darüber hinaus zu ei­ ner Verlängerung der Reinigungsintervalle. Durch diese Maß­ nahmen wird die Lebensdauer der Heizflächen verlängert sowie die Hochtemperaturkorrosion der Heizflächen vermindert und der zur Reinigung des Dampferzeugers erforderliche Eigenbe­ darf reduziert. Die Ascheerweichungstemperatur, die die Höhe der maximal zulässigen Rauchgastemperatur am Ausgang der Brennkammer bestimmt, ist dabei primär abhängig von der Aschezusammensetzung.

Zweckmäßigerweise wird der Brennkammer Frischluft mit einer um mindestens 15K reduzierten Frischlufttemperatur zugeführt. Beispielsweise wird der Frischlufttemperatur ein Wert von we­ niger als T2 = 280°C zugrunde gelegt. Die üblicherweise im Stand der Technik deutlich über 300°C liegende Frischlufttem­ peratur kann in Abhängigkeit von den Zündparametern des ver­ wendeten Brennstoffs auf einen unteren Wert von etwa T2 = 50°C abgesenkt werden. Als Kriterium für die Ermittlung einer besonders günstigen Frischlufttemperatur geht darüber hinaus ein, daß bei einem vorgegebenen Brennstoff eine möglichst gleichmäßige Verbrennung erzielt wird. Ferner beeinflußt die Absenkung der Frischlufttemperatur primär die thermischen Be­ dingungen in der Brennkammer und im Dampferzeuger. D. h. durch die Absenkung der Frischlufttemperatur kommt es zu einer Ab­ senkung der Verbrennungstemperatur, die wiederum zu einem Ab­ senken der Rauchgastemperatur führt. Dabei wird die Frisch­ lufttemperatur soweit abgesenkt, daß insbesondere die Rauch­ gastemperatur im Bereich oder in der Nähe der Brennkammerwand und/oder der ersten Heizflächen einen solchen Wert aufweist, der unterhalb des Erweichungspunktes der Aschepartikel liegt.

Dazu wird beispielsweise der Luftvorwärmer modifiziert oder die im Luftvorwärmer auf die Frischlufttemperatur aufgewärmte Frischluft mit kälterer Frischluft gemischt. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorwärmung der Frischluft durch weitere systemtechnische Maßnahmen reduziert werden.

In vorteilhafter Weiterbildung wird die Frischluft in minde­ stens zwei Teilströmen aufgeteilt, die der Brennkammer, bei­ spielsweise in unterschiedlicher Höhe, zugeführt werden. Hierdurch wird die Frischluft der Brennkammer in mehreren Stufen zugeführt, was einerseits zu einer Vergrößerung der Flamme führt, wodurch heiße Flammenkerne sicher vermieden sind. Andererseits führt die gestufte Zuführung der Frisch­ luft auch zu einer Vergleichmäßigung der Flammen, wodurch insbesondere die thermische Stickoxidbildung während des Ver­ brennungsprozesses deutlich gemindert wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung wird in Strömungsrichtung des Rauchgases gesehen nach dem Überhitzer eine Teilmenge des Rauchgasstromes abgezweigt und der Brennkammer eingangsseitig zugeführt. Durch eine derartige Rezirkulation des Rauchgas­ stroms wird zusätzlich die Verbrennungstemperatur gesenkt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird einem dem Überhitzer nachgeschalteten Vorwärmer (im weiteren Economizer genannt) Speisewasser mit einer um mindestens 10K reduzierten Speisewasser-Eintrittstemperatur zugeführt. Die Einstellung der Speisewasser-Eintrittstemperatur wird maßgeblich beein­ flußt von dem zur Verfügung stehenden Wärmeinhalt im Rauch­ gas. Diese Maßnahme ist insbesondere erforderlich für Dampf­ erzeuger, die schon eine besonders lange Betriebszeit aufwei­ sen. Gegenüber der Originalauslegung des Dampferzeugers mit sauberen Heizflächen und sauberer Brennkammerwand kommt es bei älteren Dampferzeuger aufgrund von Verschmutzungen zu ei­ ner geringeren Wärmeübertragung an die Heizflächen und die Verdampferrohre umfassenden Brennkammerwand. Daher kommt es zu einem Ansteigen der Abgastemperatur im Kamin, wodurch die thermische Leistung des Dampferzeugers vermindert wird. Um dies zu vermeiden, wird die Speisewasser-Eintrittstemperatur des Economizers durch systemtechnische Maßnahmen auf den ge­ wünschten Wert gesenkt. Beispielsweise wird die Anzahl der dem Economizer vorgeschalteten Vorwärmer reduziert. Die Ab­ schaltung von Vorwärmern, die aus einer dem Dampferzeuger nachgeschalteten Dampfturbine gespeist werden, führt zu einer Erhöhung der Leistung der Dampfturbine gegenüber dem Istzu­ stand, wodurch der Gesamtwirkungsgrad einer Dampfturbinenan­ lage, die einen Dampferzeuger mit der oben beschriebenen Aus­ legung umfaßt, erhöht wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizflächengröße des Economizers zur weiteren Absenkung der Speisewasser-Eintrittstemperatur in Abhängigkeit von dem verbleibenden Wärmeinhalt des Rauchgases angepaßt werden.

Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Dampferzeuger mit einer Dampfleistung, umfassend eine Brennkammer und einen Überhitzer, der eine Anzahl von Heiz­ flächen aufweist, sowie einen Kamin, wobei die Brennkammer und der Überhitzer von einem Rauchgasstrom und der Kamin von einem Abgasstrom durchströmt sind, wobei bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes der Rauchgastemperatur im Kamin und/oder Unterschreiten eines unteren Grenzwertes für die Dampfleistung die auf die Strömungsrichtung des Rauchgasstro­ mes gesehen ersten Heizflächen einwirkende Rauchgastemperatur derart eingestellt ist, daß die Erweichungstemperatur für im Rauchgasstrom enthaltene Aschepartikel unterschritten bleibt. Vorzugsweise ist die Rauchgastemperatur am Brennkammeraus­ tritt um mindestens 15K reduziert.

Vorteilhaft ist der Brennkammer ein Luftvorwärmer zur Vorwär­ mung der Frischluft vorgeschaltet. Dazu weist der Luftvorwär­ mer in Abhängigkeit von der einzustellenden Frischlufttempe­ ratur eine entsprechende Anzahl von Heizflächen auf. Für den Fall von zu sanierenden Dampferzeugern kann dies bei einer um mindestens 15K reduzierten Frischlufttemperatur zu einer Re­ duzierung der Anzahl der Heizflächen des bereits im Betrieb befindlichen Luftvorwärmers führen, der üblicherweise für eine wesentlich höhere Frischlufttemperatur, mehr als 300°C, ausgelegt ist.

Zweckmäßigerweise ist dem Luftvorwärmer eine Umführungslei­ tung parallel geschaltet. Dadurch kommt es zu einer Vermi­ schung der im Luftvorwärmer aufgewärmten Frischluft und der dem Luftvorwärmer umgehenden kälteren Frischluft, so daß in Summe die Temperatur der gemischten Frischluft gesenkt ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist eine Anzahl von strömungs­ technisch parallel geschalteten Zuführungsleitungen in die Brennkammer geführt. Hierdurch ist die Frischluft der Brenn­ kammer in einer der Anzahl von Zuführungsleitungen entspre­ chenden Anzahl von Teilströmen zuführbar. Dies ermöglicht in besonders einfacher Weise, die Oberfläche der Flamme in der Brennkammer zu vergrößern und damit die Verbrennungstempera­ tur zu vergleichmäßigen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist in Strö­ mungsrichtung des Rauchgases gesehen nach dem Überhitzer eine Rückführleitung vorgesehen, die der Brennkammer eingangssei­ tig zugeführt ist. Hierdurch wird der Brennkammer bereits ab­ gekühltes Rauchgas bevorzugt am unteren Ende der Brennkammer zugeführt, so daß die Verbrennungstemperatur in der Brennkam­ mer reduziert wird.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß durch die Einstellung der Rauchgastemperatur des Dampferzeugers auf einen vorgegebenen Wert im Bereich der Brennkammerwand und im Eingangsbereich der Heizflächen unter Vermeidung von Verschmutzung, insbesondere Verschlackung, an Heizflächen und Brennkammerwand dennoch ein hoher Wirkungs­ grad des Dampferzeugers sichergestellt ist. Ein derartig aus­ gelegter Dampferzeuger ist besonders flexibel an variierende Erfordernisse beim Einsatz unterschiedlicher Brennstoffarten anpaßbar. Erst dadurch ist gewährleistet, daß bei der Ver­ brennung von Brennstoffen unter Bildung von Aschepartikeln den besonderen Erfordernissen zur Vermeidung von Verschmut­ zung und/oder Verschlackung durch Asche an der Brennkammer­ wand und den Heizflächen des Dampferzeugers, insbesondere des Überhitzers, Rechnung getragen wird, wobei dennoch eine für einen hohen Wirkungsgrad erforderliche gleichmäßige Tempera­ turverteilung auf höchstmöglichen Temperaturniveau im Dampf­ erzeuger erreichbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindungen werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur einen Dampf­ erzeuger mit einer Brennkammer und einem Überhitzer in sche­ matischer Darstellung.

Der Dampferzeuger 1, gemäß der Figur ist über eine Speisewas­ ser-Zuführung 2 und über einen dampfseitigen Ausgang 4 in den Wasser-Dampf-Kreislauf einer nicht dargestellten Dampfturbine geschaltet. Dabei ist die Speisewasser-Zuführung 2 an einen Vorwärmer oder Economizer 6 zur Aufwärmung des diesem zuge­ führten Speisewassers S angeordnet. Der Dampferzeuger 1 um­ faßt eine Brennkammer 8 zur Erzeugung eines Rauchgases R durch Verbrennung eines Brennstoffs B. Der Brennstoff B ist dabei vorzugsweise Ölschiefer, Kohlenstaub oder Müll. Der Brennstoff B wird der Brennkammer 8 über eine Brennstofflei­ tung 10 zugeführt.

Weiterhin umfaßt der Dampferzeuger 1 einen der Brennkammer 8 in Strömungsrichtung des Rauchgases R nachgeschalteten Über­ hitzer 12, der über seinen Eingang 14 und seinen dampfseiti­ gen Ausgang 16 ebenfalls in den Wasser-Dampf-Kreislauf der nicht dargestellten Dampfturbine geschaltet ist. Der Überhit­ zer 12 umfaßt eine Anzahl von Heizflächen 18, die ausgangs­ seitig der Brennkammer 8, d. h. im Rauchgasbereich des Dampf­ erzeugers 1, angeordnet sind. Zur Reinigung der Heizflächen 18 und der Wand der Brennkammer 8 sind eine Anzahl von Reini­ gungssystemen 19 vorgesehen, die in unterschiedlicher Höhe in der Brennkammerwand angeordnet sind.

In die Brennkammer 8 münden zwei Zuführungsleitungen 20, die zu einer gemeinsamen Frischluftleitung 22 zusammengefaßt sind. Die Frischluftleitung 22 ist sekundärseitig in einen Wärmetauscher oder Luftvorwärmer 24 geschaltet, der primär­ seitig in den Rauchgasstrom geschaltet ist. Dabei ist in der oberen Zuführungsleitung 20 eine Klappe 21 geschaltet, die in Abhängigkeit von der Menge an zuzuführender Frischluft diese obere Zuführungsleitung 20 verschließt. Der Luftvorwärmer 24 dient somit zur Vorwärmung von zugeführter Frischluft F. In die Frischluftleitung 22 ist darüber hinaus ein Gebläse 26 geschaltet. Das Rauchgas R wird in Strömungsrichtung gesehen nach dem Luftvorwärmer 24 mit einer Rauchgastemperatur T0 ei­ nem Kamin 30 zugeführt. Dem Luftvorwärmer 24 ist darüber hin­ aus eine Umführungsleitung 32, in welcher eine Klappe 33 an­ geordnet ist, parallel geschaltet.

In Strömungsrichtung des Rauchgases R gesehen ist nach dem Economizer 6 eine Rückführleitung 34 vorgesehen, die der Brennkammer 8 eingangsseitig zugeführt ist. In die Rückführ­ leitung 34 sind eine Klappe 35 und ein Gebläse 36 geschaltet. Alternativ kann die Rückführleitung 34 nach dem Luftvorwärmer 24 oder auch vor dem Economizer 6 abgezweigt werden. Maßgeb­ lich für die Bestimmung der Abzweigposition der Rückführlei­ tung 34 ist die in diesem Bereich vorhandene Rauchgastempera­ tur T1 sowie die zu erzielende Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 8.

Beim Betrieb des Dampferzeugers 1 wird der Brennkammer 8 als Brennstoff B beispielsweise Kohlenstaub zugeführt. Um eine Ascheerweichung und eine daraus resultierende Verschmutzung der Heizflächen 18 und der Brennkammerwand zu vermeiden, er­ folgt die Verbrennung des Brennstoffs B dabei derart, daß die Rauchgastemperatur T1 des bei der Verbrennung erzeugten Rauchgases R im Eingangsbereich des Überhitzers 12 die Erwei­ chungstemperatur von im Rauchgasstrom enthaltenen Ascheparti­ keln unterschreitet. Bei Überschreiten eines oberen Grenzwer­ tes der Abgastemperatur T0 im Kamin 30 und/oder bei Unter­ schreiten eines unteren Grenzwertes für die Dampfleistung wird daher die Rauchgastemperatur T1 um mindestens 15K redu­ ziert.

Beispielsweise beträgt die Rauchgastemperatur T1 für einen Kohlenstaub etwa T1 = 1200°C. D. h. die in Strömungsrichtung des Rauchgasstroms gesehen ersten Heizflächen 18 des Überhit­ zers 12 werden mit einer Rauchgastemperatur T1 von weniger als 1200°C beaufschlagt. Bei einer Abweichung der Abgastempe­ ratur T0 vom oberen Grenzwert kann die Rauchgastemperatur T1 in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad des Dampferzeugers beispielsweise einen wesentlich höheren Wert von etwa T1 = 1250°C aufweisen. Demzufolge ist die Rauchgastemperatur T1 um mindestens 50K zu reduzieren.

Dazu wird der Brennstoff B in der Brennkammer 8 durch Zumi­ schung von Frischluft F mit einer um mindestens 15K reduzier­ ten Frischlufttemperatur T2, beispielsweise mit einem Wert von weniger als T2 = 280°C, betrieben. Dadurch wird eine Ab­ senkung der Verbrennungstemperatur T3 um mehr als 20K (im Re­ gelfall deutlich höher: zwischen 50K und 200K) erzielt. Dies wiederum bewirkt eine Absenkung der Rauchgastemperatur T1 auf den vorgegebenen Wert im Bereich der Brennkammerwand und/oder im Bereich der ersten Heizflächen 18. Das somit auf etwa 1200°C abgekühlte Rauchgas R bewirkt, daß die Erweichungstem­ peratur für die im Rauchgasstrom enthaltenen Aschepartikel unterschritten bleibt. Demzufolge ist eine übermäßige Ver­ schmutzung oder gar Verschlackung der Brennkammerwand und der ersten Heizflächen 18 durch klebrige oder geschmolzene Asche­ partikeln infolge der Ascheerweichung sicher vermieden.

Analog zu Kohlenstaub als Brennstoff B wird bei Verwendung von Ölschiefer als Brennstoff B der Rauchgastemperatur T1 ein Wert von etwa 1000°C zugrunde gelegt. Je nach zugeführter Art des Brennstoffs B kann die Rauchgastemperatur T1 Zwischen­ werte annehmen oder auch unterhalb der genannten Werte lie­ gen.

Ein Wärmeinhalt des Rauchgases R wird über den Überhitzer 12 und den Economizer 6 auf in diesen geführtes Speisewasser S oder in diesen geführten Dampf D übertragen. Dadurch kühlt sich das Rauchgas R in Strömungsrichtung gesehen ab. Darüber hinaus können in Abhängigkeit von der Art des Dampferzeugers 1 weitere Wärmetauscher, z. B. Hochdrucküberhitzer oder auch Zwischenüberhitzer, vorgesehen sein. Eine Teilmenge des be­ reits abgekühlten Rauchgasstroms kann neben der Absenkung der Frischlufttemperatur T2 zusätzlich zur Absenkung der Verbren­ nungstemperatur T3 genutzt werden. Dazu wird die Teilmenge des abgekühlten Rauchgasstroms der Brennkammer 8 eingangssei­ tig über die Rückführleitung 34 zugeführt. Die Menge des ab­ gekühlten Rauchgases R und die Menge der Frischluft F ist mittels der in der Rückführleitung 34 bzw. in der Frischluft­ leitung 22 geschalteten Gebläse 36 bzw. 26 einstellbar.

Ein verbliebener Wärmeinhalt des Rauchgases R wird über den Luftvorwärmer 24 zur Luftvorwärmung auf die der Brennkammer 8 zugeführte Verbrennungs- oder Frischluft F übertragen. Zur Reduzierung der Frischlufttemperatur um mindestens 15K am Eingang der Brennkammer 8 wird die im Luftvorwärmer 24 aufge­ wärmte Frischluft F mit der über die Umführungsleitung 32 ge­ führten kalten Frischluft F in der Frischluftleitung 22 ge­ mischt. Alternativ kann anstelle der Umführungsleitung 32 die Anzahl der im Luftvorwärmer angeordneten Heizflächen redu­ ziert werden.

Die Frischluft F wird der Brennkammer 8 über zwei strömungs­ technisch parallel geschaltete Zuführungsleitungen 20 zuge­ führt. Hierdurch wird die Frischluft F in zwei Teilströme aufgeteilt, die an unterschiedlichen Orten in die Brennkammer 8 geführt sind. Dies bewirkt eine Vergrößerung und Vergleich­ mäßigung der Flamme, wodurch heiße Flammenkerne vermieden werden.

Insbesondere bei einem eine besonders lange Betriebsdauer aufweisenden Dampferzeuger 1 kommt es infolge von Verschmut­ zungen der Heizflächen 18 zu einer geringeren Wärmeübertra­ gung an den Heizflächen 18, was eine Erhöhung der Rauchgas­ temperatur T1 im Kamin 30 zur Folge hat. Um dies zu vermei­ den, wird dem Economizer 6 Speisewasser S mit einer gegenüber der Originalauslegung um mindestens T4 = 10K reduzierten Speisewasser-Eintrittstemperatur T4 zugeführt. Dies erfolgt beispielsweise durch systemtechnische Maßnahmen, indem die zur Vorwärmung des Speisewassers S erforderliche Anzahl von Vorwärmern reduziert wird. Hierdurch wird der Wärmeinhalt des Rauchgases R wesentlich besser genutzt. Zudem ist beispiels­ weise durch Abschaltung einiger Vorwärmer, die zur Speisung an der Dampfturbine angezapft sind, die Leistung der Dampf­ turbine erhöht, wodurch sich der Gesamtwirkungsgrad der den Dampferzeuger 1 umfassenden Dampfturbinenanlage verbessert.

Bei einem derartig ausgelegten Dampferzeuger 1 ist somit die Verschmutzung und/oder Verschlackung der Brennkammerwand und der Heizflächen 18 sehr gering, so daß die Wartungsintervalle verlängert und zudem Beschädigungen vermieden sind. Darüber hinaus weist dieser Dampferzeuger 1 eine besonders lange Le­ bensdauer auf.

Claims (12)

1. Verfahren zum Betreiben eines Dampferzeugers (1) mit einer Dampfleistung, umfassend eine Brennkammer (8) und einen Über­ hitzer (12), der eine Anzahl von Heizflächen (18) aufweist, sowie einen Kamin (30), bei dem die Brennkammer (8), der Überhitzer (12) und der Kamin (30) von einem Rauchgasstrom durchströmt werden, wobei bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes der Rauchgastemperatur (T0) im Kamin (30) und/oder Unterschreiten eines unteren Grenzwertes für die Dampfleistung die auf die in Strömungsrichtung des Rauchgas­ stroms gesehen ersten Heizflächen (18) einwirkende Rauchgas­ temperatur (T1) derart eingestellt wird, daß die Erwei­ chungstemperatur für im Rauchgasstrom enthaltene Ascheparti­ kel unterschritten bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Rauchgastemperatur (T1) am Austritt der Brennkammer (8) um mindestens T1 = 15K reduziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Brennkammer (8) Frischluft (F) mit einer um mindestens T2 = 15K reduzier­ ten Frischlufttemperatur (T2) zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Frischluft (F) in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt wird, die der Brennkammer (8) zugeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem in Strömungsrichtung des Rauchgases (R) gesehen nach dem Überhitzer (12) eine Teilmenge des Rauchgasstroms abgezweigt und der Brennkammer (8) eingangsseitig zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem einem dem Überhitzer (12) nachgeschalteter Economizer (6) Speise­ wasser (S) mit einer um T4 = 10K reduzierten Speisewasser- Eintrittstemperatur (T4) zugeführt wird.

7. Dampferzeuger (1) mit einer Dampfleistung, umfassend eine Brennkammer (8) und einen Überhitzer (12), der eine Anzahl von Heizflächen (18) aufweist, sowie einen Kamin (30), wobei die Brennkammer (8), der Überhitzer (12) und der Kamin (30) von einem Rauchgasstrom durchströmt sind, wobei bei Über­ schreiten eines oberen Grenzwertes der Rauchgastemperatur (T0) im Kamin (30) und/oder Unterschreiten eines unteren Grenzwertes für die Dampfleistung die auf die in Strömungs­ richtung des Rauchgasstromes gesehen ersten Heizflächen (18) einwirkende Rauchgastemperatur (T1) derart eingestellt ist, daß die Erweichungstemperatur für im Rauchgasstrom enthal­ tene Aschepartikel unterschritten bleibt.

8. Dampferzeuger (1) nach Anspruch 7, bei dem die Rauchgas­ temperatur (T1) um mindestens T1 = 15K reduziert ist.

9. Dampferzeuger (1) nach Anspruch 7 oder 8, bei dem der Brennkammer (8) ein Luftvorwärmer (24) zur Vorwärmung der Frischluft (F) vorgeschaltet ist.

10. Dampferzeuger (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem dem Luftvorwärmer (24) eine Umführungsleitung (32) paral­ lel geschaltet ist.

11. Dampferzeuger (1) nach Anspruch 10, bei dem eine Anzahl von strömungstechnisch parallel geschalteten Zuführungslei­ tungen (20) in die Brennkammer (8) geführt ist.

12. Dampferzeuger (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem in Strömungsrichtung des Rauchgases (R) gesehen nach dem Überhitzer (12) eine Rückführleitung (34) vorgesehen ist, die der Brennkammer (8) eingangsseitig zugeführt ist.