Zwangdurchlaufdampferzeuger Die Erfindung betrifft einen Zwangdurchlauf-Dampf- erzeuger mit zwei oder mehreren Brennkammern, die mit parallel geschalteten, einzeln an- und abschaltbaren Verdampferheizflächen ausgekleidet sind.
Bei derartigen Dampferzeugern muss auch während des Schwachlastbetriebes eine ausreichende Strömung des Arbeitsmittels in den Rohren der Heizfläche ge währleistet sein, wobei der gewünschte Enddruck und die Endtemperatur des zu erzeugenden Dampfes nicht verändert werden und keine unzulässig hohen Rohr wandtemperaturen auftreten dürfen.
Insbesondere bei grösseren Dampferzeugern, zum Beispiel von über 1000 t/h Dampfleistung, sind die Verdampferheizrilächen während des Schwachlastbetrie- bes gefährdet, weil wegen der geringen Arbeitsmittel menge die Durchflussgeschwindigkeit absinkt und die Verdampferrohre in einem Rauchgasgebiet höherer Temperaturen liegen.
Um beim Schwachlastbetrieb In stabilitätserscheinungen in den Verdampferrohren zu vermeiden, ist es bekannt, die Verdampferheizflächen in parallele, getrennt beheizbare Rohrgruppen aufzutei len. Dabei hat man auch die überhitzerheizflächen in parallele, getrennt beheizbare Rohrgruppen aufgeteilt. Diese bekannten Dampferzeuger haben den Nachteil, dass bei Schwachlastbetrieb keine der beiden Brenn- kammern vollständig abgeschaltet werden kann, weil sonst Teile des überhitzers mit abgeschaltet würden.
Es muss aber gerade das Abschalten von überhitzer- heizflächen vermieden werden, damit das Verhältnis von Verdampfer- zu überhitzerheizflächen, insbesonde re beim Schwachlastbetrieb, nicht verschlechtert, son dern möglichst noch verbessert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zwangdurchlaufdampferzeuger zu schaffen, bei dem für den Schwachlastbetrieb eine ausschliesslich mit Ver- dampferheizflächen ausgekleidete Brennkammer abge schaltet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch ge löst, dass den Brennkammern ein gemeinsamer Strah- lungs- und Berührungszug nachgeschaltet ist, und bei de Verdampferheizflächen an einen im Strahlungszug bzw. und Berührungszug angeordneten, quer zum Rauchgasstrom verlaufende Rohre aufweisenden ein- oder mehrstufigen überhitzer angeschlossen sind.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht ins besondere darin, dass bei Schwachlastbetrieb keine Überhitzerheizflächen abgeschaltet werden müssen. Weitere Vorteile der Erfindung werden darin gesehen, dass der Dampferzeuger beim Schwachlastbetrieb eine besonders gute überhitzercharakteristik aufweist, wo durch das Verhältnis von überhitzerwärme zu Ver- dampferwärme im günstigen Sinne erhöht wird und damit jederzeit, also auch beim Schwachlastbetrieb, eine gleichmässige Frischdampftemperatur erzielt wird.
Ausserdem kann mit dem erfindungsgemässen Dampf erzeuger ein besonders niedriger Schwachlastbetrieb auf rechterhalten werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher be schrieben.
Der Zwangdurchlaufdampferzeuger ist mit einer Verkleidung 1 und einer gasdichten mittleren Trenn wand 2 versehen, durch die zwei mit je einem Ver dampfer 5 bzw. 6 ausgekleidete Brennkammern 3 und 4 entstehen.
Beheizt werden die Brennkammern 3 und 4 von mittels Pfeilen 7 und 8 angedeuteten Brennern. Die vom im Berührungszug 10 angeordneten Economiser 9 ankommende Leitung 11 speist den Eintrittssammler 12, von dem zwei Leitungen 13 und 14 mit den Ven tilen 15 und 16 abzweigen, von denen je eine zu dem Verdampfer 5 bzw. 6 führt. Das aus den Verdampfern 5, 6 austretende, überwiegend dampfförmige Arbeits mittel wird über Austrittssammler 17 und 18 in Ab- scheider 19 und 20 eingeführt.
Von hier aus gelangen die beiden Arbeitsmittelströme in einen gemeinsamen unbeheizten Sammler 21 und von dort in einen über- hitzer 22, der innerhalb eines gemeinsamen Strahlungs- zuges 23 angeordnet ist. Dem überhitzer 22 kann noch ein Endüberhitzer oder auch ein Zwischenüberhitzer 24 nachgeschaltet sein. Im gemeinsamen Berührungs- zug 10 sind weitere Heizflächen 25, wie Luvo oder dergleichen angeordnet.
Die beschriebene Schaltung der Verdampfer- und Überhitzerrohre hat den Vorteil, dass ein grösserer Schwachlastbereich beherrscht werden kann, weil bei Teillast beispielsweise die Brennkammer 3 mit dem Verdampfer 5 vollständig abgeschaltet werden kann, ohne dabei überhitzerheizflächen 22, 24 abschalten zu müssen.
Bei Schwachlastbetrieb wird der Brenner 7 ab geschaltet und gleichzeitig das Ventil 15 geschlossen, so dass nur der Verdampfer 6 mit Arbeitsmittel be- aufschlagt und von dem Brenner 8 beheizt wird. Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Zwangdurch- laufdampferzeugers ist folgende.
Die beiden Verdampfer 5 und 6 sind für den Teil der Arbeitsmittelmenge ausgelegt, der beim Vollastbe- trieb benötigt wird. Bei Schwachlast wird beispielsweise der Verdampfer 5 abgeschaltet und die jetzt erforderli che gesamte Arbeitsmittelmenge durch den Verdampfer 6 geleitet, der damit von einer ausreichenden Menge Arbeitsmittel durchströmt wird, die jederzeit eine ein wandfreie Kühlung der Verdampferrohre bei ausrei chender Geschwindigeit des Arbeitsmittels gewährlei stet, wodurch schädliche Instabilitätserscheinungen ver mieden werden.
Da die beiden Brennkammern 3 und 4 jede für sich einen bestimmten Regelbereich haben, kann mit der erfindungsgemässen Schaltung unter Bei behaltung einer ausreichenden Strömung innerhalb des Verdampfersystems und einer günstigen überhitzer- charakteristik die gewünschte Kleinlast gefahren wer den.
Ist der als Ausführungsbeispiel dargestellte Dampf- erzeuger für 100 % und sind damit die beiden Brenn- kammern 3 und 4 für je 50 % der Kesselleistung aus-
gelegt, dann kann nach dem Abschalten der Brenn- kammer 3 die Brennkammer 4 die Kleinstlast in der Weise übernehmen, dass diese Brennkammer nur mit Halblast oder mit noch geringerer Last fährt. Diese Last ist ohne Gefährdung der Verdampferrohre ohne weiteres möglich. Andererseits bedeutet das, dass bei dieser Betriebsweise der erfindungsgemässe Dampf erzeuger mit einer Kleinstlast von 25 % oder weniger betrieben werden kann, ohne dabei die überhitzer- charakteristik des Dampferzeugers zu verschlechtern.
Bei Vollastbetrieb werden die Verdampfer 5 und 6 derart vom Arbeitsmittel durchströmt, dass die Teil ströme über die Austrittssammler 17 und 18 mit nahe zu den gleichen Temperaturen in die Abscheider 19 und 20 einströmen. Diese Anordnung hat wiederum den Vorteil, dass das in die überhitzergruppe 22 ein tretende Arbeitsmittel immer gleiche Temperaturen auf weist.
Die Erfindung ist nicht an das dargestellte Aus führungsbeispiel gebunden. So ist es möglich, die Er findung auch bei einem Dampferzeuger ohne Abschei den bzw. mit andersartig geschalteten überhitzergrup- pen anzuwenden, die aber quer zum Rauchgasstrom angeordnet sein müssen und die Austrittsöffnung der Brennkammern überdecken.
Auch ist es möglich, die Erfindung bei einem Dampferzeuger mit mehr als zwei Brennkammern anzuwenden. Dabei würde eine Brenn- kammer als Hauptbrennkammer und die weiteren Brennkammern als Schwachlastbrennkammern ausge bildet sein. Wesentlich ist jedoch, dass die die Brenn- kammern auskleidenden Verdampferrohre parallel ge schaltet sind und der gemeinsame Überhitzen oder die gemeinsamen überhitzergruppen im gemeinsamen Strahlungsraum angeordnet sind.
Dabei ist noch wich tig, dass die überhitzerrohre auch hier quer und nicht parallel zum Rauchgasstrom angeordnet sind und über alle Brennkammern reichen.
Forced once-through steam generator The invention relates to a once-through steam generator with two or more combustion chambers which are lined with evaporator heating surfaces that are connected in parallel and can be switched on and off individually.
With such steam generators, a sufficient flow of the working medium in the pipes of the heating surface must be guaranteed even during low-load operation, the desired final pressure and the final temperature of the steam to be generated not being changed and no impermissibly high pipe wall temperatures may occur.
Particularly with larger steam generators, for example with a steam output of over 1000 t / h, the evaporator heating surfaces are at risk during low-load operation because the flow rate drops due to the small amount of working fluid and the evaporator tubes are located in a flue gas area of higher temperatures.
In order to avoid stability phenomena in the evaporator tubes during low-load operation, it is known to divide the evaporator heating surfaces into parallel, separately heatable tube groups. The superheater heating surfaces have also been divided into parallel, separately heatable tube groups. These known steam generators have the disadvantage that, during low-load operation, neither of the two combustion chambers can be switched off completely, because otherwise parts of the superheater would also be switched off.
However, it is precisely the switching off of superheater heating surfaces that must be avoided so that the ratio of evaporator to superheater heating surfaces, especially in low-load operation, does not deteriorate, but is improved as far as possible.
The invention is based on the object of creating a once-through steam generator in which a combustion chamber lined exclusively with evaporator heating surfaces can be switched off for low-load operation.
This object is achieved according to the invention in that the combustion chambers are followed by a common radiation and contact line, and in the case of the evaporator heating surfaces they are connected to a single or multi-stage superheater arranged in the radiation line or contact line and having tubes running transversely to the flue gas flow.
The advantage achieved with the invention is, in particular, that no superheater heating surfaces have to be switched off during low-load operation. Further advantages of the invention are seen in the fact that the steam generator has particularly good superheater characteristics during low-load operation, where the ratio of superheater heat to evaporator heat is increased in a favorable sense and thus a constant live steam temperature is achieved at all times, even during low-load operation.
In addition, a particularly low low-load operation can be maintained with the steam generator according to the invention.
An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below.
The once-through steam generator is provided with a cladding 1 and a gas-tight central partition wall 2, through which two combustion chambers 3 and 4, each lined with a Ver steamer 5 and 6, are created.
The combustion chambers 3 and 4 are heated by burners indicated by arrows 7 and 8. The arranged in the touch train 10 economiser 9 incoming line 11 feeds the inlet header 12, from which two lines 13 and 14 with the Ven valves 15 and 16 branch off, one of which each leads to the evaporator 5 and 6. The predominantly vaporous working medium emerging from the evaporators 5, 6 is introduced into separators 19 and 20 via outlet collectors 17 and 18.
From here, the two working medium flows pass into a common unheated collector 21 and from there into a superheater 22, which is arranged within a common radiation duct 23. A final superheater or also an intermediate superheater 24 can be connected downstream of the superheater 22. Further heating surfaces 25, such as Luvo or the like, are arranged in the common contact train 10.
The circuit of the evaporator and superheater tubes described has the advantage that a larger low-load range can be mastered because, for example, the combustion chamber 3 with the evaporator 5 can be completely switched off at partial load without having to switch off the superheater heating surfaces 22, 24.
In the case of low-load operation, the burner 7 is switched off and the valve 15 is closed at the same time, so that only the evaporator 6 is charged with working medium and heated by the burner 8. The mode of operation of the once-through steam generator according to the invention is as follows.
The two evaporators 5 and 6 are designed for that part of the amount of working fluid that is required during full load operation. At low load, for example, the evaporator 5 is switched off and the total amount of working fluid now required is passed through the evaporator 6, which is thus traversed by a sufficient amount of working fluid, which at any time ensures perfect cooling of the evaporator tubes with sufficient speed of the working fluid, which causes harmful Instability phenomena are avoided.
Since the two combustion chambers 3 and 4 each have a specific control range, the desired low load can be run with the circuit according to the invention while maintaining a sufficient flow within the evaporator system and a favorable superheater characteristic.
If the steam generator shown as an embodiment is for 100% and thus the two combustion chambers 3 and 4 are each equipped for 50% of the boiler output.
then, after the combustion chamber 3 has been switched off, the combustion chamber 4 can take over the smallest load in such a way that this combustion chamber only runs at half load or with an even lower load. This load is easily possible without endangering the evaporator tubes. On the other hand, this means that in this mode of operation the steam generator according to the invention can be operated with a minimum load of 25% or less without impairing the superheater characteristics of the steam generator.
During full load operation, the evaporators 5 and 6 are flowed through by the working medium in such a way that the partial flows flow into the separators 19 and 20 via the outlet collectors 17 and 18 at almost the same temperatures. This arrangement in turn has the advantage that the working medium entering the superheater group 22 always has the same temperatures.
The invention is not bound to the exemplary embodiment shown. So it is possible to use the invention in a steam generator without separators or with superheater groups connected in a different way, but which must be arranged transversely to the flue gas flow and cover the outlet opening of the combustion chambers.
It is also possible to apply the invention to a steam generator with more than two combustion chambers. One combustion chamber would be designed as the main combustion chamber and the other combustion chambers as low-load combustion chambers. However, it is essential that the evaporator tubes lining the combustion chambers are connected in parallel and the common superheating or the common superheater groups are arranged in the common radiation space.
It is also important that the superheater tubes are arranged across and not parallel to the flue gas flow and that they extend over all combustion chambers.