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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger mit einem Druck festen,
ein Volumen umschließenden
Druckgehäuse,
in dem wenigstens eine gegenüber
dem Volumen hermetisch abgedichtete Hohlleitung verläuft, die
jeweils mit einem das Druckgehäuse
fluiddicht durchragenden Zu- und Ableitungsabschnitt verbunden ist,
und das wenigstens eine Öffnung
zur Einspeisung eines Wärmestromes in
das Volumen sowie wenigstens eine Öffnung zum Austritt des mit
der wenigstens einen Hohlleitung in thermische Wechselwirkung tretenden
Wärmestromes
in dem Druckgehäuse
vorgesehen ist.
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Stand der Technik
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Dampferzeuger
der vorstehend genannten Gattung dienen vorzugsweise zur Wärmekopplung
in einer kombinierten Gas-Dampfturbinenanordnung, bei der die aus
dem Kompressor der Gasturbinenanlage austretende heisse Luft einem
Dampferzeugersystem zugeführt
wird, wo sie soweit abgekühlt
wird, so dass sie zu Kühlzwecken
in die Gasturbine zurückgeführt werden
kann. Der Dampferzeuger bezieht das Wasser aus den Economisern der
Abhitzekessels und speist den erzeugten Dampf in die Überhitzer
des Abhitzekessels ein, von wo sie zur Entspannung über die
Dampfturbine geleitet werden.
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Zur
Dampferzeugung werden insbesondere zum Zwecke der Energiegewinnung
möglichst
flexible Dampferzeugersysteme eingesetzt, von denen im Weiteren
auf das Konzept sog. einmalig durchströmbare Kühler (once through Cooler,
OTC) näher eingegangen
wird. Die sog. OTC-Systeme weisen hochbauende, zylinderförmig ausgebildete
Druckgehäuse auf,
deren Standhöhe
die Gasturbine klar überragt. Derartige
OTC-Kühler
weisen im Inneren des druckfest ausgebildeten, zylinderförmig geformten
Druckgehäuses
helikal um die Zylinderlängsachse
geformte, wasserführende
Rohrleitungen auf, die mit nur geringen gegenseitigen radialen Abstand
räumlich
mit Hilfe sog. perforierter Tragplatten fixiert sind. Zur Illustration
einer derartigen Kühleranordnung
sei auf die fotographische Darstellung in 2 verwiesen,
in der eine Rohrbündelanordnung
zu entnehmen ist, die innerhalb eines nicht dargestellten druckfesten,
zylinderförmig
ausgebildeten Druckgehäuses
einbringbar ist. Die in der Bilddarstellung in 2 dargestellte Hohlleitungsanordnung
ist zu Montagezwecken liegend angeordnet und würde im normalen Einsatzfall innerhalb
des nicht dargestellten Druckgehäuses vertikal
aufrecht errichtet sein. Hierbei entspricht der in der Bilddarstellung
rechts dargestellte Teil dem oberen Bereich. Grundsätzlich ist
der Fotographie in 2 die helikale Vielfachanordnung
von einzelnen Hohlleitungen 1 um eine gemeinsame Zylinderachse Z,
die allesamt mit einer hohen gegenseitigen Packungsdichte radial
um die Zylinderachse Z in der dargestellten Form gewickelt sind.
Zur räumlichen
Fixierung und gegenseitigen Beabstandung der einzelnen Hohlleitungen 1 dienen
sektoral um die Zylinderachse Z verteilt angeordnete radiale Tragplatten 2, die
eine Vielzahl auf den Außendurchmesser
der einzelnen Hohlleitungen abgestimmte Perforierungslöcher vorsehen,
durch die die Hohlleitungen 1 zu Montagezwecken hindurchzufädeln sind.
Es bedarf keiner weiteren Erläuterung,
dass alleine die Montage der in 2 dargestellten
Hohlleitungsanordnung extrem zeit- und daher kostenaufwendig ist.
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Zur
Dampferzeugung wird Wasser durch die Hohlleitungen 1 derart
eingespeist, dass die Hohlleitungen 1 von der in der Billdarstellung
linken Seite zur rechten Seite der Hohlleitungsanordnung durchströmt werden,
während
die Hohlleitungsanordnung in umgekehrter Richtung, d. h. von der
in der Bilddarstellung rechten Seite zur linken Seite von heisser Luft
einer nicht weiter dargestellten Gasturbinenanordnung durchströmt wird.
Diese Strömungskonstellation
entspricht dem Gegenströmungsprinzip
und vermag das in die Hohlleitungen eingespeiste Wasser im unteren,
d. h. in der Bilddarstellung linken Seite der Hohlleitungsanordnung
effektiv zu erwärmen, bis
es im rechten Bereich der Hohlleitungsanordnung innerhalb der einzelnen
Hohlleitungen 1 verdampft. Sämtliche Hohlleitungen münden im
oberen Teil des Dampferzeugers, d. h. in der Bilddarstellung gemäß 2 rechten
Teil, in dem sog. Dampfsammler D, aus dem der Dampf nutzerspezifisch
abgeführt
wird. Im Falle einer Kombigasturbinenanlage dient die in 2 dargestellte
Dampferzeugeranordnung zum Antrieb einer Dampfturbine und entsprechenden
Umsetzung in elektrische Energie.
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Neben
den bereits erwähnten
hohen Kostenaufwendungen zur Herstellung eines derartigen Dampferzeugers
stößt auch
die überaus
große
Bauhöhe
des vertikal zu errichtenden Dampferzeugers auf bauliche und systemtechnische
Probleme, zumal es aus Platzgründen
nicht möglich
ist, derartige Dampferzeuger räumlich
nahe an jene Stellen einer Gasturbinenanlage zu positionieren, an
denen Heissluft zur Dampferzeugung abgezweigt werden können. Die
Folge ist eine verhältnismäßig große Beabstandung
eines derartigen Dampferzeugersystems von der Gasturbinenanlage,
wodurch langbauende Verbindungsrohre erforderlich sind, um die heißen Luftströme an die
entsprechenden Einspeisestellen des Dampferzeugers zu verbringen.
Dies jedoch führt
unweigerlich sowohl zu thermoenergetischen als auch zu Druckverlusten
längs der
jeweiligen Verbindungsrohre, wodurch letztlich der Wirkungsgrad zur
Dampferzeugung erheblich beeinträchtigt
wird.
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Darstellung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger mit einem
druckfesten, ein Volumen umschließenden Druckgehäuse, in
dem wenigstens eine gegenüber
dem Volumen hermetisch abgedichtete Hohlleitung verläuft, die
jeweils mit einem das Druckgehäuse
fluiddicht durchragenden Zu- und Ableitungsabschnitt verbunden ist,
und das wenigstens eine Öffnung
zur Einspeisung eines Wärmestroms
in das Volumen sowie wenigstens eine Öffnung zum Austritt des mit
der wenigstens einen Hohlleitung in thermische Wechselwirkung tretenden Wärmestromes
in dem Druckgehäuse
vorgesehen ist, derart weiterzubilden, dass einerseits der Herstellungsaufwand
gegenüber
dem eingangs erläuterten Dampferzeugerprinzip
erheblich reduziert werden soll, so dass die Herstellungskosten
verringert werden können.
Zudem gilt es andererseits eine möglichst kompakte und niedrig
bauende Bauform eines Dampferzeugers zu schaffen, so dass der Dampferzeuger
möglichst
nah an eine Gasturbinenanlage möglichst
unterhalb der Bedienungsplattform platziert werden kann. Hierdurch
soll erreicht werden, dass die zum Wärmestromaustausch zwischen
Gasturbinenanlage und Dampferzeuger erforderlichen Leitungen möglichst
kurz auszubilden sind, um damit möglichst geringe Druckverluste
zu generieren. Letztlich gilt es den Wirkungsgrad eines Gesamtkombikraftwerkes
zu verbessern.
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Die
Lösung
der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben.
Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind
Gegenstand der Unteransprüche
sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele
zu entnehmen.
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Lösungsgemäß ist ein
Dampferzeuger mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches
1 dadurch ausgebildet, dass das Druckgehäuse trommelförmig ausgebildet
ist, eine Längsachse
sowie einen senkrecht zur Längsachse
messenden Durchmesser aufweist. Im Gegensatz zur bisher üblichen Aufstellung
derartiger durchaus bekannter trommelförmiger Druckgehäuse sieht
das lösungsgemäße Dampferzeugerkonzept
vor, das Druckgehäuse
liegend zu platzieren, so dass die Längsachse des Druckgehäuses horizontal
oder weitgehend horizontal ausgerichtet ist und somit das Druckgehäuse eine Längserstreckung
aufweist, die größer als
ihr Durchmesser ist. Die lösungsgemäße liegende
Anordnung des Druckgehäuses
bewirkt in vorteilhafter Weise eine deutliche Reduzierung der Bauhöhe des Dampferzeugers,
wodurch sich neue Möglichkeiten
der Anordnung des Druckgehäuses
relativ zu einer Gasturbinenanlage eröffnen.
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Innerhalb
des Druckgehäuses
ist wenigstens eine Rohr- oder allgemein Hohlleitung vorgesehen und
derart ausgebildet, dass mindestens zwei, vorzugsweise eine Vielzahl
vorwiegend parallel zueinander verlaufende Rohr- bzw.
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Hohlleitungsabschnitte
vorgesehen sind, die stapelförmig
vertikal oder vertikal versetzt übereinander
angeordnet sind und jeweils paarweise an einem Endbereich miteinander
verbunden sind. Das bevorzugte Ziel im Vorsehen der wenigstens einen
Hohlleitung innerhalb des Volumens des Druckgehäuses ist es, das Druckgehäuse möglichst
raumfüllend
mit einer Vielzahl dicht gepackter Hohlleitungen zu versehen, durch
die das für
die Dampferzeugung erforderliche verdampfbare Fluid, vorzugsweise
Wasser hindurchgeleitet wird, das wie im weiteren beschrieben ist,
zur Erwärmung
und Erhitzung innerhalb des Druckgehäuses mit einem Wärmestrom,
vorzugsweise der aus einer Verdichtereinheit einer Gasturbinenanlage
austretenden Heissluft in thermischen Kontakt gebracht wird. Jede
einzelne Hohlleitung, die über
vertikal übereinander
und jeweils parallel zueinander geführte Hohlleitungsabschnitte
verfügt,
die gleichsam mäanderförmig miteinander
verbunden sind, weist eine vertikal untere Einspeisestelle auf, durch
die bspw. das Wasser in die Hohlleitung eingeführt wird, das längs des
mäander-
bzw. schlangenförmigen
Verlauf vertikal nach oben aufsteigt um die Hohlleitung über eine
Austrittsöffnung
zu verlassen. Die Einspeiseöffnung
sowie die Austrittsöffnung
sind jeweils mit einem Zu- bzw. Ableitungsabschnitt verbunden, der
das Druckgehäuse
fluiddicht durchragt, so dass gewährleistet ist, dass das zu
verdampfende Fluid in flüssiger
Form von außerhalb
des Druckgehäuses
in die wenigstens eine Hohlleitung eingespeist werden kann und dass
nach entsprechender Erwärmung
und Erhitzung des Fluids der sich längs der Hohlleitung ausbildende
Dampf aus dem Druckgehäuse
zur weiteren technischen Nutzung ableitbar ist. Hierbei ist der
Ableitungsabschnitt in Vertikalrichtung über dem Zuleitungsabschnitt
der wenigstens einen Hohlleitung angeordnet. Ferner ist im vertikal oberen
Druckgehäusebereich
wenigstens eine Öffnung
zur Einspeisung des Wärmestromes
vorgesehen, bspw. in Form heißer
Luft, die unmittelbar aus dem Luftstrom am Ausgang des Kompressors
einer Gasturbinenanlage entnehmbar ist. Der Wärmestromdurchtritt durch das
Druckgehäuse
erfolgt derart, dass der Wärmestrom
die Hohlleitungsabschnitte der wenigstens einen Hohlleitung quer
zu ihrer längs der
Längsachse
gerichteten Erstreckung mit einer von oben vertikal nach unten orientierten
Strömungsrichtung überströmt. Somit
ist gewährleistet,
dass die Wärmestromrichtung
in Gegenrichtung zur Fließrichtung
des verdampfbaren Fluids innerhalb der wenigstens einen Hohlleitung
erfolgt. Somit bleibt das Konzept der Aufwärtsverdampfung des verdampfbaren Fluids
innerhalb der jeweiligen Hohlleitungen im Gegenstrom hinsichtlich
des in das Druckgehäuse
eingeführten
Wärmestroms
gleichsam jenem Dampferzeugerkonzept, das bei bisher üblichen,
vertikal stehenden Dampferzeugern angewandt wird, erhalten.
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Ein
besonderer Aspekt des lösungsgemäß ausgebildeten
Dampferzeugers sieht eine möglichst hohe
Packungsdichte der jeweils parallel zueinander geführten Hohlleitungsabschnitte
vor, die jeweils einer Vielzahl einzelner Hohlleitungen zuordenbar sind,
wobei die Gesamtheit der möglichst
räumlich dicht
nebeneinander angeordneten, einzelnen Vertikalhohlleitungsrohrstapel
möglichst
große
Volumenteile des Druckgehäuses
ausfüllen.
Der Wärmestromeintritt
in das Druckgehäuse
erfolgt für
einen möglichst
effektiven Wärmeübertrag
seitens des Wärmestromes
auf die Hohlleitungen und letztlich auf das innerhalb der Hohlleitungen
geführte
verdampfbare Fluid derart, dass der Wärmestrom die Hohlleitungsanordnung
quer zur Erstreckung der einzelnen Hohlleitungsabschnitte einmalig
passiert, weswegen auch das lösungsgemäße Dampferzeugerkonzept
dem eingangs beschriebenen OTC-Konzept entspricht, d. h. der Wärmestrom
tritt einmalig durch die Hohlleitungsanordnung hindurch und überträgt während dieses
einmaligen Durchtrittes Wärme auf
die Hohlleitungsanordnung. Um die thermische Wechselwirkung zwischen
Wärmestrom
und Hohlleitungsanordnung zu verbessern ist in vorteilhafter Weise
wenigstens eine Hohlleitung gerippt ausgeführt, d. h. mit einer konturierten
Leitungsoberflächenform
versehen, um einerseits die Hohlleitungsoberfläche zu vergrößern und
andererseits den Wärmeübergang
zwischen Wärmestrom
und Hohlleitung zu verbessern.
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Eine
einfache Ausführungsform
des Druckgehäuses
sieht vor, wenigstens eine Öffnung
zum Austritt des mit der wenigstens einen Hohlleitung in thermischen
Kontakt gebrachten Wärmestroms
im unteren Druckgehäusebereich
vorzusehen, also an der der Eintrittsöffnung für den Wärmestrom diametral gegenüberliegenden
Seite des Druckgehäuses, so
dass der Wärmestrom
ohne eine innere Ablenkung innerhalb des Druckgehäuses, sozusagen
unidirektional durch das Volumen des Druckgehäuses hindurchtritt. Dies setzt
jedoch voraus, dass unterhalb des liegend angeordneten Druckgehäuses eine ausreichende
Bautiefe vorgesehen wird, um den aus dem Druckgehäuse austretenden
Wärmestrom
entsprechend weiter- bzw. abzuleiten.
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Demgegenüber sieht
eine weitere Ausführungsform
die Anbringung der Öffnungen
sowohl für den
Eintritt als auch für
den Austritt des jeweiligen Wärmestromes
in bzw. aus dem Druckgehäuse
jeweils an dem oberen Druckgehäusebereich
vor, so dass sämtliche
Zuleitungen bzw. Ableitungen für
den Transport des Wärmestroms
auf der leichter zugänglichen
Oberseite des ansonsten liegenden Druckgehäuses vorgesehen werden können. Zusätzlich erforderliche
Bautiefen unterhalb des Druckgehäuses können auf
diese Weise vermieden werden. Bei einer derartigen Ausführungsform
ist es jedoch erforderlich den vertikal nach unten gerichteten Wärmestrom nach
Durchtritt durch die Hohlleitungsanordnung mit geeigneten Maßnahmen
in entgegengesetzte Strömungsrichtung
umzulenken und dabei darauf zu achten, dass der die Hohlleitungsanordnung
durchsetzende Strömungsbereich
durch die umgelenkte Austrittsöffnung
gerichtete Austrittsströmung
nicht irritiert wird. Zur konstruktiven Ausgestaltung einer derartigen
Ausführungsform
wird auf ein späteres
Ausführungsbeispiel
im einzelnen Bezug genommen.
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Neben
der durch die liegende Positionierung des trommelförmigen Druckgehäuses vorteilhaft
erzielbare niedrige Bauform des lösungsgemäßen Dampferzeugers ermöglicht das
lösungsgemäße Dampferzeugerkonzept
darüber
hinaus eine deutlich vereinfachte Montage, insbesondere der Hohlleitungsanordnung,
die in einer weitaus geringeren Montagezeit und unter Bewältigung
weitaus weniger technisch anspruchsvoller Montageschritte herstellbar
ist. Letztlich kann die innerhalb des Druckgehäuses einzubringende Hohlleitungsanordnung,
die vorzugsweise aus einer Vielzahl einzelner Hohlleitungen zusammengesetzt
ist, nach einem einfachen Baukastenprinzip zusammengefügt werden.
Sei bspw. angenommen, dass jede einzelne Hohlleitung über eine
Vielzahl mäanderförmig übereinander
liegende und miteinander verbundene parallel geführte Hohlleitungsabschnitte
verfügt,
die ihrerseits einem Vertikalstapel entsprechen und sei ferner angenommen, dass
die Hohlleitung einen runden Leitungsquerschnitt aufweist, so ist
es möglich
durch nebeneinander fügen
gleichartig ausgebildeter Hohlleitungen durch vertikal leicht versetzte
Anordnung die einzelnen Hohlleitungen mit einer maximalen Packungsdichte
aneinander zu fügen.
Die vertikale Stapelhöhe der
einzelnen Hohlleitungsabschnitte pro Hohlleitung richtet sich gleichsam
wie die durch eine entsprechend gewählte Anzahl nebeneinander gefügter Hohlleitungen
nach der räumlichen
Aufnahmekapazität
des Druckgehäuses.
Wie die weiteren Ausführungen
unter Bezugnahme auf entsprechende Ausführungsbeispiele zeigen werden,
ist es mit einfachen Herstellungsschritten möglich die aus einer Vielzahl einzelner
Hohlleitungen zusammen gesetzte Hohlleitungsanordnung außerhalb
des Druckgehäuses
zu montieren und als vorgefertigte Teilkomponente anschließend in
das Druckgehäuse
einzuführen.
Eine Fixierung der vorgefertigten Hohlleitungsanordnung innerhalb
des Druckgehäuses
erfolgt vorzugsweise über
fest mit der Innenwand des Druckgehäuses vorgesehenen Fixierschienen,
auf denen einzelne Hohlleitungsabschnitte teilweise aufzuliegen
vermögen. Letztlich
bedarf es lediglich des fluiddichten Anschlusses der jeweiligen
Zu- und Ableitungsabschnitten mit den einzelnen Hohlleitungen, die
für eine
fluiddichte Verbindung der Hohlleitungen sorgen.
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Kurze Beschreibung der
Erfindung
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Die
Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
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1a schematisierte
Längsquerschnitt durch
ein lösungsgemäß ausgebildetes
Kesselgehäuse,
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1b,
c Querschnittsdarstellungen durch ein Kesselgehäuse mit Hohlleitungsanordnung,
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2 fotographische
Darstellung der Hohlleitungsanordnung eines an sich bekannten OTC-Kühlungssystems,
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3 schematisierte
Querschnittsdarstellung eines alternativen Ausführungsbeispieles sowie
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4 schematisierter
Längsteilquerschnitt durch
ein Kesselgehäuse.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
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1a stellte
einen Längsquerschnitt
durch ein zylinderförmig
ausgebildetes Druckgehäuse 3 dar,
das im gezeigten Ausführungsbeispiel
einen kreisrunden Querschnitt aufweist, siehe hierzu auch die Schnittbildzeichnungen
gemäß 1b und
c, die jeweils Querschnittbilder längs der in 1a eingezeichneten
Schnittebenen A und B darstellen. Das zylinderartig ausgebildete
Druckgehäuse 3 schließt ein inneres
Volumen 4 ein, in dem eine aus einer Vielzahl einzelner
Hohlleitungen 1 bestehende Hohlleitungsanordnung 5 eingebracht
ist. Die aus einer Vielzahl einzelner Hohlleitung 1 bestehende
Hohlleitungsanordnung 5 sieht nebeneinander angeordnete einzelne
Hohlleitungen 1 vor, die ihrerseits aus einer Mehrzahl
vertikal übereinander
angeordneter Hohlleitungsabschnitte 1' bestehen, wie dies stark schematisiert
aus der Teilfigur gemäß 1a hervorgeht. So
setzt sich eine Hohlleitung 1 aus einer Vielzahl einzelner
mäanderförmig bzw.
schlangenförmig
miteinander verbundener parallel verlaufender Hohlleitungsabschnitte 1' zusammen, die
ihrerseits vertikal übereinander
stapelförmig
angeordnet sind. Über eine
vertikal untere Zuleitungsöffnung 6 wird
jede einzelne Hohlleitung 1 mit einem verdampfbaren Fluid, vorzugsweise
mit Wasser versorgt, das nach Durchtritt durch sämtliche Hohlleitungsabschnitte 1 über eine
vertikal obere Austrittsöffnung 7 aus
der Hohlleitung 1 austritt.
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Innerhalb
des Druckgehäuses 3 befinden sich
somit eine Vielzahl nebeneinander, jeweils versetzt angeordneter
Hohlleitungen 1 wie vorstehend beschrieben, wobei die Zuleitungsöffnungen 6 der einzelnen
Hohlleitungen 1 in einen gemeinsamen Zuleitungsabschnitt 8 münden, über den
sämtliche Hohlleitungen 1 mit
Wasser versorgt werden. Gleichfalls münden sämtliche Austrittsöffnungen 7 der Hohlleitungen 1 in
einen gemeinsamen Ableitungsabschnitt 9, der wie in 1a dargestellt
vertikal über dem
Zuleitungsabschnitt 8 angeordnet ist und gleichsam dem
Zuleitungsabschnitt 8 das Druckgehäuse 3 fluiddicht nach
außen
durchsetzt. Zur Veranschaulichung der sich durch Zusammenfügen einer
Vielzahl einzelner Hohlleitungen 1 ergebenden Hohlleitungsanordnung 5 sei
bspw. auf die Querschnittsdarstellung gemäß 1c verwiesen,
aus der hervorgeht, dass unmittelbar benachbarte Hohlleitungen 1 relativ zueinander
versetzt angeordnet sind, so dass eine hohe Packungsdichte zwischen
den einzelnen Hohlleitungen 1 geschaffen werden kann. Für die gegenseitige
räumliche
Fixierung der einzelnen Hohlleitungen 1 sowie für eine leichte
Montierbarkeit der Hohlleitungsanordnung 5 dient eine Tragstruktur 10,
die aus einer Vielzahl scheiben- oder stegartig ausgebildete Aufnahmemittel 11 besteht.
Jedes einzelne Aufnahmemittel 11 verfügt über an die Außenkontur
der jeweiligen Hohlleitungsabschnitte angepasste Ausnehmungen 12,
so dass die einzelnen Hohlleitungen in der durch die Ausnehmungen 12 vorgegebene
versetzte Anordnung eingesetzt werden können. Die Montage erfolgt jeweils
derart, dass nebeneinander anzuordnende Hohlleitungen 1 jeweils
sandwichartig zwischen zwei benachbarte Aufnahmemittel 11 gefasst
werden. Die Montage erfolgt demzufolge schichtweise außerhalb
des Druckgehäuses 3.
Die aus den einzelnen Aufnahmemitteln 11 bestehende Tragstruktur 10 ist
längs der
in 1a dargestellten Längsschnittdarstellung an jeweils
fünf verteilt
angeordneten Stellen vorgesehen und fixiert die gesamte Hohlleitungsanordnung 5 zentrisch
innerhalb des Volumens des Druckgehäuses 3. Über entsprechende Verbindungsmittel 12 sind
die Tragstrukturen 11 mit dem Druckgehäuse 3 verbunden.
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Zur
Einspeisung eines Wärmestromes,
vorzugsweise von heißen
Abgasen einer Gasturbinenanlage sind im oberen Druckgehäusebereich 3o längs der
Längserstreckung
des Druckgehäuses 3 vier Öffnungen 13 zur
Einspeisung des Wärmestromes
in das Volumen 4 des Druckgehäuses 3 vorgesehen.
Wie aus den Querschnittsbildern gemäß 1b und
c zu entnehmen ist, schließt
sich stromab der Einspeiseöffnungen 13 zur
weiteren Führung
des Wärmestromes
ein den Wärmestrom
leitendes Mitte 14 an, durch das der Wärmestrom gezielt den Raumbereich
der Hohlleitungsanordnung vertikal von oben nach unten einmalig
durchsetzt. Aufgrund der zylinderförmig, also runden Innenkontur
des Druckgehäuses 3 wird
der vertikal nach unten gerichtete Wärmestrom an den Druckgehäuseinnenwänden wie
in 1c schematisiert dargestellt umgeleitet
und nahe den Druckgehäusewänden wieder
vertikal nach oben geführt,
wo der Wärmestrom über entsprechende Öffnungen 15 aus
dem Druckgehäuse 3 austritt.
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Die
in den 1a bis c dargestellte Bauform eines
Dampferzeugers ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform,
die über
eine Wärmestromzufuhr-
bzw. abfuhr jeweils an der Oberseite des Druckgehäuses 3 ermöglicht,
so dass eine kompakte Einbauform für den Dampferzeuger geschaffen
ist. Typischerweise weist der lösungsgemäße Dampferzeuger
eine Druckgehäuselängserstreckung
von 5 bis 10 m auf und einen Druckgehäusedurchmesser von etwa 2 bis
3 m. Der Vorteil einer liegenden Anordnung liegt in Anbetracht der
geometrischen Größendimensionen
auf der Hand, zumal die durch den Durchmesser vorgegebene Bauhöhe typische Baugrößen von
Gasturbinenanlagen nicht übersteig und
somit eine kompakte und sicherheitstechnisch unbedenkliche nahe
Anbringung zur Gasturbinenanlage ermöglicht.
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Auf
die Beschreibung gemäß der bekannten Hohlleitungsanordnung,
wie sie in der fotographischen Darstellung in 2 dargestellt
ist, wurde bereits in der Beschreibungseinleitung Bezug genommen.
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In 3a ist ein schematisierter Querschnitt durch
ein Druckgehäuse 3 dargestellt,
bei dem im Unterschied zur Ausführungsform
gemäß der 1a,
bei der die Hohlleitungsabschnitte 1' der einzelnen Hohlleitung 1 parallel
zur Längsachse
verlaufen, die Hohlleitungsabschnitte 1' quer, d. h. senkrecht aber horizontal
liegend zur Längsachse
verlaufen. So sei angenommen, dass eine vordere erste Hohlleitung 1,
gemäß durchgeführter Strichführung, über eine
in der Querschnittdarstellung gemäß 3a untere
Zuleitungsöffnung 6 mit
Fluid versorgt wird, das längs
der vertikal übereinander
und mäanderförmig miteinander
verbundenen Hohlleitungsabschnitte 1' an der vertikal oberen Austrittsöffnung 7 austritt.
Eine in Längsrichtung
dahinter angeordnete weitere Hohlleitung (siehe gestrichelte Linienführung) wird
hingegen über
die Zuleitungsöffnung 6' mit Wasser
versorgt, das nach entsprechender Durchführung durch sämtliche
Hohlleitungsabschnitte 1' über die
Austrittsöffnung 7' austritt. Die
gesamte Hohlleitungsanordnung kann somit durch eine Vielzahl in
Längsrichtung
hintereinander angeordneter, jeweils versetzt zueinander angeordneter
einzelner Hohlleitungen zusammengesetzt werden, wobei die Zu- und
Ableitungen für
das jeweils verdampfbare Fluid längs
der in der Querschnittsdarstellung gemäß 3a angegebenen
Weise vorzunehmen ist.
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Letztlich
geht aus der schematisierten Teillängsschnittdarstellung durch
ein Druckgehäuse 3 gemäß 4 eine
alternative Anbringung von Öffnungen 13 für die Einspeisung
eines Wärmestromes sowie Öffnungen 15 für den Austritt
eines Wärmestromes
aus dem Druckgehäuse 3 hervor.
Im Gegensatz zur Ausführungsform
gemäß 1 sind
die jeweiligen Öffnungen 13, 15 relativ
zur Längsachse
A diametral gegenüberliegen
angebracht, so dass der Wärmestrom
innerhalb des Druckgehäuses 3 nicht umgelenkt
wird, sondern das Volumen 4 des Druckgehäuses 3 unidirektional
durchsetzt. Lediglich schematisiert sei dargestellt, dass die Hohlleitungsanordnung 1 gekennzeichnet
durch jeweils zwei parallel zur Längsachse A verlaufenden Hohlleitungsabschnitte 1' von einem verdampfbaren
Fluid durchsetzt wird, wobei die Strömungsrichtung des Fluids durch
die Hohlleitungen 1 von unten nach oben, d. h. entgegengesetzt
zur vertikal nach unten orientierten Strömungsrichtung des Wärmestroms
erfolgt.
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Zur
Anbringung und Befestigung der einzelnen Hohlleitungen 1 innerhalb
des Druckgehäuses 3 dienen
sog. seitlich mit der Innenwand des Druckgehäuses 3 verbundene
Auflageschienen 16, die in der Querschnittsdarstellung
gemäß 3 schematisiert dargestellt
sind.
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- 1
- Hohlleitung
- 1'
- Hohlleitungsabschnitt
- 2
- Tragplatte
- 3
- Druckgehäuse
- 4
- Volumen
- 5
- Hohlleitungsanordnung
- 6
- Zuleitungsöffnung
- 7
- Austrittsöffnung
- 8
- Zuleitungsabschnitt
- 9
- Ableitungsabschnitt
- 10
- Tragstruktur
- 11
- Aufnahmemittel
- 12
- Befestigungsstruktur
- 13
- Öffnung zur
Einspeisung des Wärmestromes
- 14
- Wärmestrom
leitendes Mittel
- 15
- Öffnung zum
Austritt des Wärmestromes
- 16
- Auflageschienen