AT392683B - Abhitze-dampferzeuger - Google Patents

Description

AT 392 683 B

Die Erfindung betrifft einen Abhitze-Dampferzeuger, vorzugsweise hinter einer Gasturbine unter Verwendung von mindestens einer Trommel, welche in ein Umlaufsystem, bestehend aus mindestens einem Fallrohr, mindestens einer Verdampferheizfläche in einem Wärme abgebenden Abgaskanal und mindestens einem Steigrohr, eingebunden ist, wobei die Steigrohre mit der Trommel vorzugsweise über einen Überhub mit dem Dampfraum und bzw. oder mit dem Wasserraum der Trommel direkt verbunden sind, wobei die Fallrohre mit der Verdampferheizfläche vorzugsweise über einen Unterhub verbunden sind und die Verdampferheizfläche horizontal angeordnet ist Üblicherweise werden Abhitze-Dampferzeuger in zwei Bauarten ausgeführt u. zw. mit Naturumlauf oder Zwangsumlauf. Beim Naturumlauf sind die Verdampferbündel in einem horizontalen Rauchgaskanal in vertikaler Einbaulage angeordnet und über Fallrohre und Steigrohre mit mindestens einer Dampftrommel verbunden. Hiebei können die Heizflächenrohre vom Überhitzer und Economizer bzw. von diversen anderen Heizflächen, falls vorhanden, in waagrechter und bzw. oder senkrechter Anordnung ausgeführt sein.

Beim Zwangsumlauf sind die Heizflächenrohre vom Überhitzer, Vardampfer und Economizer bzw. andere Heizflächen, falls vorhanden, in einem vertikalen Rauchgaskanal in horizontaler Einbaulage angeordnet Die Verdampferheizflächen sind über Fallrohre, Umwälzpumpen und Steigrohre mit mindestens einer Dampftrommel verbunden. Die Umwälzpumpen, welche den Wasserumlauf im Verdampfer sicherstellen, sind mit einem Kosten-und Arbeitsaufwand bei dar Erstellung da1 Anlage verbunden und bilden außerdem einen Störfaktor.

Durch die CH-PS 633.610 ist ein Gas-Dampfturbinenkraftwerk bekanntgeworden, bei welchan die Abgase da Gasturbine in einem Abhitzekanal die Heizflächen eines Dampfkessels von unten nach oben durchströmen. Hiebei gelangt das Wasser einer Dampftrommel über eine Umwälzpumpe in einen Überhitzer. Durch die Verwendung einer Umwälzpumpe für die Sicherstellung eines Zwangsumlaufes ist die Anlage verhältnismäßig raumaufwendig und zum Teil störanfällig.

Mit dem gleichen Nachteil ist auch eine Anlage nach der US-PS 4,586.338 behaftet, welche eine Verdampferheizflache mit horizontalen Rippenrohren zeigt

Durch die DE-AS 1401317 ist eine Dampferzeugungsanlage mit Naturumlauf bekanntgeworden, bei welcher eine Dampf-Wassertrommel wasserseitig über ein Fallrohr mit einem tiefergelegenen Vorabscheider verbunden ist, wobei das Fallrohr unterhalb des Vorabscheiders ein Knie bildet, das als Wasserabschluß dient und Dampfblasen von dem Vorabscheider darin hindert, in die senkrecht heruntergehenden Teile der Fallrohre zu gelangen. Im Abgasrohr sind zwei Dampferzeugerelemente vorgesehen, die aus Gruppen von parallel geschalteten, als Siederohre wirkenden Rohrschlangen bestehen, die durch äbwärtsströmende Gase erhitzt werden. Die Dampferzeugerelemente sind an einem Ende an einem Verteilerkasten angeschlossen, der über eine abgewinkelte Verzweigung mit einem Fallrohr des Vorabscheiders verbunden ist Bei dieser Anlage erfolgt die Strömung der heißen Gase im Abgasrohr abwärts und entgegen der Strömung in den Dampferzeugerelementen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von Maßnahmen, durch welche unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Konstruktion der Wasserumlauf ohne Verwendung einer Umwälzpumpe sichergestellt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Abhitze-Dampferzeuger der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise die Verdampferheizfläche durch die Gase von unten nach oben umströmt ist und vorzugsweise Rippenrohre aufweist, wobei im Steig- oder Fallrohrsystem allenfalls eine Einrichtung zur Beschleunigung des Wasserumlaufes in der Anfahrphase vorgesehen ist.

Dadurch wird die Umlaufrichtung in der Verdampferheizfläche im richtigen Sinn in einfacherer Weise als bei der Anlage nach der DE-AS 1401317 gesichert.

Zur Beschleunigung des Wasserumlaufes in der Anfahrphase kann im Steigrohrsystem ein Injektor angeordnet sein, der Wasser in das Steigrohrsystem in der Strömungsrichtung einspeist.

Gemäß einer Variante kann zur Beschleunigung des Wasserumlaufes in der Anfahrphase eine Einrichtung zur Einspeisung von Dampf, Dampfwassergemisch, Gasen, wie Stickstoff od. dgl. in das Steigrohrsystem vorgesehen sein.

Schließlich kann zur Beschleunigung des Wasserumlaufes in der Anfahrphase zwischen dem Ein- und dem Austrittssammler der Verdampferheizflächen eine absperrbare Verbindungsleitung vorgesehen sein.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in welcher ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abhitze-Dampferzeugers schematisch dargestellt ist.

Der gegenständliche Abhitze-Dampferzeuger ist in vertikaler Ausführung mit einer horizontale Rippenrohre aufweisenden Verdampferheizfläche (1), einer Trommel (2), einem Fallrohrsystem (3), einem Steigrohrsystem (4), sowie einer Speiseleitung (5) mit einer Speisepumpe (6) versehen. Die Trommel (2) ist wasserseitig an das Fallrohrsystem (3) angeschlossen, welches über einen Unterhub (29) in einen Eintrittssammler (7) mündet, an den das Rohrsystem der Verdampferheizfläche (1) angeschlossen ist. Der Begriff "Unterhub" ist so zu verstehen, daß die Fallrohre (3) nach unten bis zu einer Ebene geführt sind, die tiefer gelegen ist als der Eintrittssammler (7) der Verdampferheizfläche (1), sodaß das Wasser von unten nach oben strömt bevor es in den Sammler eintritt. Der "Unterhub" kann somit als eine Art Wassersack verstanden werden. Die Verdampferheizfläche (1) ist ausgangsseitig an einen Austrittssammler (8) angeschlossen, in welchen das Steigrohrsystem (4) mündet, das mit dem Dampfraum (26) der Trommel (2) über einen Überhub (9), oder direkt über ein Rohrsystem (10) mit dem Wasserraum (11) der Trommel (2) verbunden ist. Der Begriff -2-

Claims (1)

1. AT 392 683 B "Überhub" ist so zu verstehen, daß das Dampfwassergemisch höher als der Spiegel des Wassers in der Trommel (2) in diese eingeführt wird. Die Speisepumpe (6) fördert aus einem Speisewasserbehälter od. dgl. über die Speiseleitung (5) Wasser in den Wasserraum (11) zur Nachspeisung. Zur Beschleunigung des Wasserumlaufes in der Anfahrphase können als Anfahrhilfe diverse Systeme eingesetzt werden: Nach einer ersten Variante ist im Fallrohrsystem (3) ein Injektor (12) vorgesehen, welcher über eine mit einem Absperrorgan (14), z. B. einem Ventil, einem Hahn od. dgl. versehene Leitung (13) an die Speiseleitung (5) angeschlossen ist. Durch Einspeisung eines Teilstromes aus der Speiseleitung (5) in das Fallrohrsystem (3) in der Strömungsrichtung im Fallrohrsystem (3) wird eine dynamische Anregung des Wasserumlaufes in der Anfahrphase sichergestellt. Eine zweite Variante sieht eine Pumpe (16) in einer Nebenstromleitung (15) vor, welche das Fallrohrsystem (3) mit einem Injektor (17) im Steigrohrsystem (4) verbindet Diese Pumpe (16) speist Kesselwasser, in das Steigrohrsystem (4) in deren Strömungsrichtung ein, wodurch der Wasserumlauf in der Anfahrphase dynamisch angeregt wird und nach Erreichen des stationären Umlaufzustandes durch Abschalten der Pumpe (16) die Anregung wieder ausgeschaltet werden kann. Im Rahmen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, die Leitung (15) an die Leitung (5) anzuschließen, in welchem Fall Speisewasser eingeführt wird, wobei die Pumpe (16) entfallen kann. Natürlich kann Wasser auch aus jedem anderen System genommen werden. Gemäß einer dritten Variante kann in das Steigrohrsystem (4) aus einer Leitung (18), in welcher sich ein Absperrorgan (19), z. B. ein Ventil, ein Hahn od. dgl. befindet, Dampf, Stickstoff oder ein anderes Gas eingeblasen werden. Durch diese Maßnahme wird die Thermosyphonwirkung verstärkt und eine Beschleunigung des Umlaufvorganges in der Anfahiphase sichergestellt. Eine vierte Variante sieht eine durch ein Absperrorgan (21), z. B. ein Ventil, einen Hahn od. dgl. absperrbare Leitung (22) vor, welche den Eintrittssammler (7) mit dem Austrittssammler (8) der Verdampferheizfläche (1) verbindet. Der Einbau einer solchen absperrbaren Verbindungsleitung (22) zwischen mindestens einem Ein- und mindestens einen Austrittssammler (7) bzw. (8) der Verdampferheizflächen (1) stellt sicher, daß bei Bildung der ersten Dampfblasen diese durch direkte Ableitung in das Steigrohrsystem (4) den Wasserumlauf in der Anfahrphase anregen. Durch geeignete Dimensionierung des Rohrsystems der Verdampferheizflächen (1) und des Fall- und des Steigrohrsystems (3) bzw. (4) kann die Thermosyphonwirkung des Wasserumlaufes vorteilhaft beeinflußt werden. Durch den Unterhub (29) und vorzugsweise auch den Überhub (9) und bzw. oder die direkte Verbindung des Steigrohrsystems (4) mit dem Wasserraum (11) der Trommel (2) kann die Abhitzekesselausführung in der bekannten Ausfuhrungsform beibehalten werden und auf die Verwendung von Umwälzpumpen im Kreislauf verzichtet werden. Bei Verwendung des Abhitze-Dampferzeugers hinter Gasturbinen wird die Verdampferheizfläche (1), wie dargestellt, in horizontaler Anordnung in einem Abgaskanal (23) angeordnet, in welchen die Abgase einer od» mehrerer Gasturbinen in Richtung des Pfeiles (A) einströmen, wobei über und bzw. oder unter der Verdampferheizfläche (1) eine Überhitzerheizfläche (24) ebenfalls in horizontaler Anordnung vorgesehen sein kann, die eingangsseitig über einen Eintrittssammler (30) und eine Leitung (25) mit dem Dampfraum (26) der Trommel (2) in Verbindung steht und ausgangsseitig über einen Austrittssammler (31) und eine mit einem Absperrorgan (28) versehene Leitung (27) zur Turbine führt PATENTANSPRUCH Abhitze-Dampfeizeuger, vorzugsweise hinter einer Gasturbine unter Verwendung von mindestens einer Trommel welche in ein Naturumlaufsystem, bestehend aus mindestens einem Fallrohr, mindestens einer Verdampferheizfläche in einem Wärme abgebenden Abgaskanal, und mindestens einem Steigrohr, eingebunden ist, wobei die Steigrohre mit der Trommel vorzugsweise über einen Überhub mit dem Dampfraum und bzw. oder -3- AT 392 683 B mit dem Wasserraum der Trommel direkt verbunden sind, wobei die Fallrohre mit der Verdampferheizfläche vorzugsweise über einen Unterhub verbunden sind und die Verdampferheizfläche horizontal angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Verdampferheizfläche (1) durch die Gase von unten nach oben umströmt ist und vorzugsweise Rippenrohre aufweist, wobei im Steig- oder Fallrohrsystem 5 allenfalls eine Einrichtung zur Beschleunigung des Wasserumlaufes in der Anfahrphase vorgesehen ist 10 Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-