DE102009040249A1 - Forced-circulation steam generator for the burning of dry brown coal - Google Patents

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Abstract

Zwangdurchlaufdampferzeuger für die Verfeuerung von Trockenbraunkohle ohne Zuhilfenahme von rückgeführtem Rauchgas in dessen Brennkammer, wobei der Zwangdurchlaufdampferzeuger (1) eine Brennkammer (2) und einen an deren oberen Ende anschließenden Rauchgaszug (3) sowie diese umgebende Umfassungswände (4) aufweist, wobei die Umfassungswände (4) aus Rohrwänden (5) gebildet sind, deren Rohre das Arbeitsmedium Wasser/Dampf führen, die Brennkammer (2) wenigstens einen Brenner (6) aufweist und im Rauchgaszug (3) Nachschaltheizflächen (7) angeordnet sind, wobei ein Teil der Umfassungswände (4) im Bereich der Brennkammer (2) durch wenigstens eine Schottenheizfläche (8) abgedeckt ist, deren flächenseitige Größe so bestimmt ist, dass die Wärmeaufnahme der Umfassungswände (4) und infolgedessen deren Temperatur auf einen Wert reduziert wird, der die Ausbildung der Umfassungswände (4) aus modifizierten, warmfesten 2,25–2,5% Chromstählen zulässt, die nach deren schweißtechnischer Verarbeitung keine Wärmenachbehandlung benötigen.Forced once-through steam generator for the combustion of dry lignite without the aid of recirculated flue gas in its combustion chamber, wherein the once-through steam generator (1) has a combustion chamber (2) and a flue gas duct (3) connected to its upper end as well as surrounding walls (4), the surrounding walls ( 4) are formed from pipe walls (5), the pipes of which carry the working medium water / steam, the combustion chamber (2) has at least one burner (6) and secondary heating surfaces (7) are arranged in the flue gas duct (3), some of the surrounding walls ( 4) in the area of the combustion chamber (2) is covered by at least one bulkhead heating surface (8), the surface area of which is determined in such a way that the heat absorption of the surrounding walls (4) and, as a result, their temperature is reduced to a value that allows the construction of the surrounding walls ( 4) made of modified, heat-resistant 2.25–2.5% chromium steels, which after their welding processing, no W need post-treatment treatment.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zwangdurchlaufdampferzeuger für die Verfeuerung von Trockenbraunkohle ohne Zuhilfenahme von rückgeführtem Rauchgas in dessen Brennkammer, wobei der Zwangdurchlaufdampferzeuger eine Brennkammer und einen an deren oberen Ende anschließenden Rauchgaszug sowie diese umgebende Umfassungswände aufweist, wobei die Umfassungswände aus Rohrwänden gebildet sind, deren Rohre das Arbeitsmedium Wasser/Dampf führen, die Brennkammer wenigstens einen Brenner aufweist und im Rauchgaszug Nachschaltheizflächen angeordnet sind.The invention relates to a forced once-through steam generator for the combustion of dry lignite without the aid of recirculated flue gas in the combustion chamber, the forced flow steam generator having a combustion chamber and a subsequent end of the upper flue and this surrounding Umfassungswände, wherein the Umfassungswände are formed from tube walls whose tubes the working medium water / steam lead, the combustion chamber has at least one burner and are arranged in the flue gas Nachschaltheizflächen.

Durchlauf- bzw. Zwangdurchlaufdampferzeuger sind aus der Druckschrift Springer-Verlag, 2. Auflage 1994, Kapitel 4.4.2.4-Zwangdurchlauf (Seite 171 bis 174), Prof. Dr.-Ing. Karl Strauß bekannt, die in Kraftwerken zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Verfeuerung von beispielsweise fossilen Brennstoffen zum Einsatz kommen. Bei einem Durchlauf- bzw. Zwangdurchlaufdampferzeuger führt die Beheizung der die Brennkammer oder den Gaszug bildenden Rohrwände bzw. Umfassungswände – im Gegensatz zu einem Naturumlauf- oder Zwangsumlaufdampferzeuger mit nur teilweiser Verdampfung des im Umlauf geführten Wasser-Dampf-Gemisches – zu einer Verdampfung des Strömungs- bzw. Arbeitsmediums in den Rohren der Rohrwände bzw. Umfassungswände in einem einmaligen Durchlauf.Continuous or forced circulation steam generators are from the document Springer-Verlag, 2nd edition 1994, Chapter 4.4.2.4-Forced circulation (pages 171 to 174), Prof. Dr.-Ing. Karl Strauss known, which are used in power plants for the production of electrical energy by combustion of, for example, fossil fuels. In a continuous flow or continuous flow steam generator, the heating of the combustion chamber or the gas flue forming tube walls or enclosing walls - in contrast to a natural circulation or forced circulation steam generator with only partial evaporation of circulating water-steam mixture - leads to an evaporation of the flow or working medium in the tubes of the pipe walls or enclosing walls in a single pass.

Ein mit Trockenbraunkohle (TBK) befeuerter Zwangdurchlaufdampferzeuger bzw. ein damit ausgebildetes Kraftwerk besitzt gegenüber einem herkömmlich mit Rohbraunkohle (RBK) befeuerten Zwangdurchlaufdampferzeuger bzw. einem damit ausgebildeten Kraftwerk ein erhebliches Wirkungsgraderhöhungs-Potential. Die TBK wird dabei in einem der Verbrennung vorgeschalteten Prozess energetisch günstig aus RBK erzeugt. Bedingt durch den reduzierten Wassergehalt der TBK gegenüber der RBK steigt der Heizwert und die damit in der Brennkammer des Dampferzeugers zu übertragende Wärmemenge erheblich an. Entsprechend der Ascheeigenschaften der RBK bzw. der TBK muss die Brennkammer so ausgelegt werden, dass sich mit der Wärmeaufnahme der Umfassungswände der Brennkammer eine Brennkammerendtemperatur im Bereich 950–1150°C einstellt. Die sich aufgrund der Wärmeaufnahme der Umfassungswände ergebende mediumseitige Dampftemperatur ist ausschlaggebend für die Materialauswahl der als Umfassungswände eingesetzten Rohrwände, die aus einer Rohr-Steg-Rohr-Verbindung hergestellt sind. Bei Zwangdurchlaufdampferzeugern mit hohen, überkritischen Dampfparametern muss bei der Verfeuerung von TBK zur Reduzierung der Wärmeaufnahme der Umfassungswände in der Brennkammer ein bestimmter Teil von Rauchgasen in die Brennkammer rückgeführt (Rauchgasrezirkulation) werden, damit die hoch beanspruchten Teile (Schrägwicklung und Senkrechtberohrung) der Umfassungswände, die als Rohrwände ausgebildet sind, aus den speziellen Werkstoffen T23 (ein von der ASME (American Society of Mechanical Engineers) zugelassener Werkstoff), T24 (7CrMoVTiB10-10) oder anderen Werkstoffen mit ähnlicher chemischer Zusammensetzung ausgeführt werden können, die alle zu der Gattung der modifizierten, warmfesten 2,25–2,5% Chromstähle zählen. Diese Werkstoffe haben den Vorteil, dass sie für hohe Dampfparameter bestens geeignet sind und dass sie ohne Wärmenachbehandlung schweißbar sind und somit die Erstellung der Umfassungswände bzw. Rohrwände sowie deren Montage auf der Baustelle einfach durchführbar sind. Der Werkstoff T23 ist beispielsweise im VdTÜV-Werkstoffblatt 511/2, Ausgabe 06.2001 und der Werkstoff T24 ist beispielsweise im Normblatt DIN EN 10216-2, Ausgabe Oktober 2007 aufgeführt.A continuous flow steam generator fired with dry lignite (TBK) or a power plant designed therewith has a considerable efficiency increase potential compared to a forced flow steam generator conventionally fired with crude lignite (RBK) or a power plant formed therewith. The TBK is generated in a process upstream of the combustion energetically favorable from RBK. Due to the reduced water content of the TBK compared to the RBK, the calorific value and the amount of heat to be transferred in the combustion chamber of the steam generator increases considerably. According to the ash characteristics of the RBK or the TBK, the combustion chamber must be designed so that a final combustion chamber temperature in the range 950-1150 ° C is established with the heat absorption of the surrounding walls of the combustion chamber. The resulting due to the heat absorption of the surrounding walls medium side steam temperature is crucial for the choice of materials used as enclosing walls of the tube walls, which are made of a pipe-land-pipe connection. In continuous flow steam generators with high, supercritical steam parameters, when TBK is burnt to reduce the heat absorption of the perimeter walls in the combustion chamber, a certain amount of flue gases must be returned to the combustion chamber (flue gas recirculation), so that the highly stressed parts (helical and vertical bore) of the perimeter walls, are made of tube materials made of the special materials T23 (a material approved by ASME (American Society of Mechanical Engineers)), T24 (7CrMoVTiB10-10) or other materials of similar chemical composition, all of which are of the modified type , heat-resistant 2.25-2.5% chromium steels count. These materials have the advantage that they are ideally suited for high steam parameters and that they can be welded without post-heat treatment and thus the creation of the perimeter walls or pipe walls and their assembly on the construction site are easy to carry out. The material T23 is for example in the VdTÜV material sheet 511/2, issue 06.2001 and the material T24 is for example in the Standard sheet DIN EN 10216-2, October 2007 issue listed.

Bei der Anwendung einer Rauchgasrezirkulation ist ein Rauchgasrezirkulationssystem mit einem Rauchgasrezirkulationsgebläse notwendig. Die eingesetzten Konvektionsheizflächen sind unter Umständen größer als wenn keine Rauchgasrezirkulation verwendet wird. Das Rauchgasrezirkulationssystem und die zusätzlichen Heizflächen stellen hohe Investitionskosten dar. Das Rauchgasrezirkulationssystem erhöht in weiterer nachteiliger Weise den elektrischen Eigenverbrauch des Kraftwerks und erhöht die laufenden Betriebskosten.When using a flue gas recirculation a flue gas recirculation system with a flue gas recirculation blower is necessary. The convection heating surfaces used may be larger than if no flue gas recirculation is used. The flue gas recirculation system and the additional heating surfaces represent high investment costs. The flue gas recirculation system increases in a further disadvantageous way the electrical self-consumption of the power plant and increases the ongoing operating costs.

Wie oben schon erwähnt, sind neben den Zwangdurchlaufdampferzeugern auch Naturumlauf- und Zwangumlaufdampferzeuger bekannt. Bei diesen bekannten Umlauf- bzw. Umwälzdampferzeugern mit unterkritischen Dampfparametern kann vom Verdampfer des Dampferzeugers nur eine bestimmte Wärmemenge aufgenommen werden. Diese ist durch den Betriebsdruck der Anlage definiert. Bedingt durch die Eigenschaften des Brennstoffs (Aschezusammensetzung, Schmelzeigenschaften der Asche) kann die aus der Verbrennung im Feuerraum bzw. in der Brennkammer zu übertragende Wärmemenge höher sein als diejenige, die vom Verdampfer aufgenommen werden kann. Bei Umwälzdampferzeugern sind dann Schottenheizflächen eingesetzt worden, um die an den Verdampfer zu übertragende Wärmemenge zu begrenzen bzw. die überschüssige Wärmemenge an die Schottenheizfläche abzugeben. Im Gegensatz zu den Natur- und Zwangumlaufdampferzeugern ist bei einem Zwangdurchlaufdampferzeuger die Wärmeaufnahme in dessen Verdampfer nicht begrenzt, da die Mediumtemperatur am Verdampferaustritt im Zwangdurchlaufbetrieb bereits überhitzt ist und die Höhe der Überhitzung variabel festgelegt werden kann. Das damit verbundene Temperaturniveau des Dampfes bzw. die zugehörige Berechnungstemperatur in den Umfassungswänden wird durch eine geeignete Werkstoffauswahl und bei der Verbrennung von TBK durch eine geeignete Rauchgasrückführung in die Brennkammer beherrscht.As mentioned above, natural circulation and forced circulation steam generators are known in addition to forced circulation steam generators. In these known circulation or circulating steam generators with subcritical steam parameters, only a certain amount of heat can be absorbed by the evaporator of the steam generator. This is defined by the operating pressure of the system. Due to the properties of the fuel (ash composition, melting characteristics of the ash), the amount of heat to be transferred from the combustion in the combustion chamber or in the combustion chamber can be higher than that which can be absorbed by the evaporator. When circulating steam generators Schottenheizflächen have been used to limit the amount of heat to be transferred to the evaporator and to deliver the excess amount of heat to the Schottenheizfläche. In contrast to the natural and forced circulation steam generators, the heat absorption in the evaporator is not limited in a forced once-through steam generator, since the medium temperature at the evaporator outlet in forced continuous operation is already overheated and the amount of overheating can be set variably. The associated temperature level of the steam or the associated calculation temperature in the enclosure walls is controlled by a suitable material selection and the combustion of TBK by a suitable flue gas recirculation into the combustion chamber.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Zwangdurchlaufdampferzeuger für die Verfeuerung von Trockenbraunkohle zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden bzw. bei dem bei der Verfeuerung von Trockenbraunkohle der Einsatz einer Rauchgasrezirkulation vermieden und die Mediumstemperatur in den Umfassungswänden bzw. den Rohrwänden im Vergleich zum Rohbraunkohle befeuerten Zwangdurchlaufdampferzeuger nicht erhöht wird.The object of the invention is therefore to provide a forced once-through steam generator for the burning of dry lignite, in which the aforementioned disadvantages are avoided or avoided in the burning of dry lignite the use of a flue gas recirculation and the medium temperature in the Umfassungswänden or the pipe walls in comparison Forced lignite-fired forced-circulation steam generator is not increased.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.The above object is solved by the entirety of the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous embodiments of the invention can be found in the dependent claims.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein Zwangdurchlaufdampferzeuger für die Verfeuerung von Trockenbraunkohle geschaffen, der die nachfolgenden Vorteile aufweist:

  • – Vermeidung von Rauchgasrezirkulation und damit verbunden eine Verbesserung des Dampferzeugerwirkungsgrades durch Absenken der Rauchgastemperatur nach Rauchgasluft-Vorwärmer.
  • – Reduzierung von Investitionskosten und Betriebskosten für das Rauchgasrezirkulationssystem.
  • – Reduzierung der Konvektionsheizflächengröße gegenüber einer Ausführung mit Rauchgasrezirkulation
The inventive solution provides a once-through steam generator for the burning of dry lignite, which has the following advantages:
  • - Prevention of flue gas recirculation and associated with an improvement in the steam generator efficiency by lowering the flue gas temperature after flue gas air preheater.
  • - Reduction of investment costs and operating costs for the flue gas recirculation system.
  • - Reduction of the Konvektionsheizflächengröße compared to a version with flue gas recirculation

Eine vorteilhafte Ausbildung sieht vor, dass die im Bereich der Brennkammer einen Teil der Umfassungswände abdeckende Schottenheizfläche zwischen Oberkante des zuoberst gelegenen Brenners und Unterkante der untersten Nachschaltheizfläche angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird ein bestimmter Bereich der Brennkammer mit einer Schottenheizfläche abgedeckt, an dem ansonsten ein großer Teil der Wärme aus der Brennkammer an die Umfassungswände gelangen würde und deren Mediumstemperatur in der Umfassungswand sowie deren Wandtemperatur selbst so erhöhen würde, dass zur Reduzierung der Wandtemperatur ein Rauchgasrezirkulationssystem eingesetzt werden müsste.An advantageous embodiment provides that in the region of the combustion chamber, a part of the enclosing walls covering Schottenheizfläche between the upper edge of the uppermost situated burner and lower edge of the lowermost Nachschaltheizfläche is arranged. By this measure, a specific area of the combustion chamber is covered with a Schottenheizfläche on which otherwise a large part of the heat from the combustion chamber would reach the Umfassungswände and their medium temperature in the enclosure wall and the wall temperature itself would increase so that to reduce the wall temperature Flue gas recirculation system would have to be used.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Teil der Umfassungswände aus einem der Werkstoffe T23, T24 oder einem anderen Werkstoff mit ähnlicher chemischer Zusammensetzung gebildet. Dabei wird zumindest der Teil der Umfassungswände mit den vorgenannten Werkstoffen ausgebildet, der thermisch hoch bzw. höher belastet ist als der restliche Teil der Umfassungswände. Bei den Werkstoffen T23, T24 oder einem anderen Werkstoff mit ähnlicher chemischer Zusammensetzung handelt es sich um hochwertige Werkstoffe, die handelsüblich sind und die den gewünschten Anforderungen genügen bzw. nach deren Verschweißen keine Wärmenachbehandlung an diesen erfolgen muss.In an advantageous embodiment of the invention, at least part of the enclosing walls is formed from one of the materials T23, T24 or another material having a similar chemical composition. In this case, at least the part of the surrounding walls is formed with the aforementioned materials, which is thermally highly loaded or higher than the remaining part of the surrounding walls. The materials T23, T24 or another material with a similar chemical composition are high-quality materials which are commercially available and which meet the desired requirements or, after their welding, no heat post-treatment must be carried out on them.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, die Schottenheizfläche aus martensitischen Werkstoffen mit 9–12% Chromanteil, austenitischen Werkstoffen oder Nickelbasislegierungen auszubilden bzw. herzustellen. Damit ist gewährleistet, dass hinsichtlich der Temperaturen den Anforderungen an die exponiert in der Brennkammer liegende Schottenheizfläche Genüge getan wird.An advantageous embodiment of the invention provides for the Schottenheizfläche of martensitic materials with 9-12% chromium, austenitic materials or nickel-based alloys form or manufacture. This ensures that the requirements of the exposed in the combustion chamber Schottenheizfläche is satisfied in terms of temperatures.

Vorteilhaft ist es, dass die Schottenheizfläche als Überhitzer- oder Zwischenüberhitzerheizfläche ausgebildet ist. Damit wird die Schottenheizfläche effizient in den Wasser/Dampf-Kreislauf des Zwangdurchlaufdampferzeugers bzw. in den Wasser/Dampf-Kreislauf eines Kraftwerkes eingebunden, das einen derartigen Zwangdurchlaufdampferzeuger umfasst.It is advantageous that the bulkhead heating surface is designed as a superheater or reheater heating surface. Thus, the Schottenheizfläche is efficiently integrated into the water / steam cycle of the forced flow steam generator or in the water / steam cycle of a power plant, which includes such a forced flow steam generator.

Eine vorteilhafte Ausbildung sieht vor, dass die Schottenheizfläche parallel zur Umfassungswand angeordnet ist. Damit wird erreicht, dass die Schottenheizfläche ebenso wie die Umfassungswand vertikal angeordnet ist und eine geringst mögliche Angriffsfläche für Asche bzw. Schlacke aus der Brennkammer bietet.An advantageous embodiment provides that the bulkhead heating surface is arranged parallel to the surrounding wall. This ensures that the Schottenheizfläche as well as the surrounding wall is arranged vertically and provides a minimum possible attack surface for ash or slag from the combustion chamber.

Eine zweckmäßige Ausbildung sieht vor, dass die Schottenheizfläche anliegend an der Umfassungswand angeordnet ist. Damit ist gewährleistet, dass die Umfassungswand von der Schottenheizfläche bestmöglich abgedeckt ist und die geringst mögliche Wärmemenge an die Umfassungswand gelangt.An expedient embodiment provides that the bulkhead heating surface is arranged adjacent to the surrounding wall. This ensures that the enclosure wall is optimally covered by the bulkhead heating surface and that the lowest possible amount of heat reaches the enclosure wall.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung und der Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention with reference to the drawings and the description are explained in more detail below.

Es zeigt:It shows:

1 schematisch dargestellt einen Längsschnitt. durch einen erfindungsgemäßen Zwangdurchlaufdampferzeuger, 1 schematically illustrated a longitudinal section. by a forced-circulation steam generator according to the invention,

2 wie 1, jedoch alternative Ausführung. 2 as 1 , but alternative design.

1 zeigt schematisch dargestellt einen Durchlauf- bzw. Zwangdurchlaufdampferzeuger 1 (beide Bezeichnungen meinen dasselbe, nämlich die Erzeugung des Dampfes innerhalb des Dampferzeugers in einem Durchlauf) in Turmbauweise auf, d. h. die Rohrwände 5 (als Umfassungswände 4) sowie sämtliche Nachschaltheizflächen 7 sind an bzw. in einem einzigen vertikalen Gaszug untergebracht. Der vertikale Gaszug, der durch gasdichte Umfassungswände 4 gebildet bzw. umgrenzt wird, beinhaltet in dessen unterem Bereich die Brennkammer 2 und den darüber anschließenden Rauchgaszug 3. Die Brennkammer 2 schließt in der Regel nach unten hin mit einem Brennkammertrichter ab und reicht nach, oben hin bis zu der untersten Nachschaltheizfläche 7. Im unteren Bereich der Brennkammer 2 sind ein oder mehrere Brenner 6 zur Verfeuerung von Trockenbraunkohle angeordnet. Die Brenner 6 können entweder in den Ecken (Eckenbrenner) oder in den Wänden (Wandbrenner) der Brennkammer 2 angeordnet sein. Im Rauchgaszug 3 sind die verschiedenen Nachschaltheizflächen 7 als Berührungsheizflächen angeordnet. Diese sind in der Regel Economiser-Heizflächen, Überhitzer- und Zwischenüberhitzer-Heizflächen. Der Rauchgaszug 3 schließt nach oben mit einer Decke ab und er weist an seinem oberen Ende seitlich einen Rauchgasaustritt 9 auf. 1 schematically shows a continuous or forced once-through steam generator 1 (both terms mean the same, namely the Generation of steam within the steam generator in one pass) in tower construction, ie the pipe walls 5 (as surrounding walls 4 ) as well as all secondary heating surfaces 7 are housed on or in a single vertical throttle cable. The vertical throttle cable passing through gas-tight surrounding walls 4 is formed in the lower region includes the combustion chamber 2 and the subsequent flue 3 , The combustion chamber 2 usually closes at the bottom with a combustion funnel and extends to the top to the lowest rear heating surface 7 , In the lower part of the combustion chamber 2 are one or more burners 6 arranged for the burning of dry brown coal. The burners 6 can either in the corners (corner burner) or in the walls (wall burner) of the combustion chamber 2 be arranged. In the flue 3 are the different secondary heating surfaces 7 arranged as contact heating surfaces. These are typically economizer heating surfaces, superheater and reheater heating surfaces. The smoke flue 3 closes up with a ceiling and he has at its upper end laterally a flue gas outlet 9 on.

Der Zwangdurchlaufdampferzeuger 1 weist erfindungsgemäß wenigstens eine Schottenheizfläche 8 auf, die einen Teil der Umfassungswände 4 im Bereich der Brennkammer 2 abdeckt und deren flächenseitige Größe so bestimmt ist, dass die Wärmeaufnahme der Umfassungswände 4 und infolgedessen deren Temperatur auf einen Wert reduziert wird, der die Ausbildung der Umfassungswand 4 aus modifizierten, warmfesten 2,25–2,5% Chromstählen zulässt, die nach deren schweißtechnischer Verarbeitung keine Wärmenachbehandlung benötigen. Mit anderen Worten, die die Umfassungswand 4 im Bereich der Brennkammer 2 mit vorbestimmter flächenseitiger Größe abdeckende Schottenheizfläche 8 nimmt aus der Brennkammer 2 soviel Wärme auf, dass die Wärmeaufnahme der Umfassungswand 4 infolge der Abdeckung derart reduziert wird, dass die maximale Mediumstemperatur an der Umfassungswand 4 unterhalb eines Wertes bleibt, der den Einsatz von modifizierten, warmfesten 2,25–2,5% Chromstählen zulässt, die nach deren schweißtechnischer Verarbeitung keine Wärmenachbehandlung benötigen. Diese können beispielsweise die Werkstoffe T23 (ein von der ASME (American Society of Mechanical Engineers) zugelassener Werkstoff), T24 (7CrMoVTiB10-10) oder ein anderer Werkstoff mit ähnlicher chemischer Zusammensetzung sein, die Dampftemperaturen bis zu ca. 500–510°C abdecken können und die beispielsweise in der Broschüre „The T23/T24 Book, New Grades for Waterwalls and Superheaters von Vallourec & Mannesmann Tubes” aufgeführt sind (Broschüre über modifizierte, warmfeste 2,25–2,5% Chromstähle). Durch die Verringerung der Mediumstemperatur in der Umfassungswand 4 mittels der erfindungsgemäß angeordneten Schottenheizfläche 8 kann auf den Einsatz von Rauchgasrezirkulationssystemen verzichtet werden, die ansonsten kühleres Rauchgas in die Brennkammer 2 führen und damit die Temperaturen innerhalb der Brennkammer 2 und infolgedessen auch die Mediumstemperatur in der Umfassungswand 4 absenken.The forced-circulation steam generator 1 according to the invention has at least one Schottenheizfläche 8th on that part of the perimeter walls 4 in the area of the combustion chamber 2 covering and their area-sized size is determined so that the heat absorption of the surrounding walls 4 and as a result, its temperature is reduced to a value that reduces the formation of the perimeter wall 4 made of modified, heat-resistant 2.25-2.5% chromium steels, which do not require post heat treatment after their welding process. In other words, the surrounding wall 4 in the area of the combustion chamber 2 with a predetermined surface-side size covering Schottenheizfläche 8th takes out of the combustion chamber 2 so much heat that the heat absorption of the perimeter wall 4 is reduced due to the cover such that the maximum medium temperature at the perimeter wall 4 remains below a value that allows the use of modified, heat-resistant 2.25-2.5% chromium steels, which do not require post heat treatment after their welding processing. These may be, for example, the materials T23 (a material approved by the American Society of Mechanical Engineers), T24 (7CrMoVTiB10-10) or another material of similar chemical composition covering steam temperatures up to about 500-510 ° C and listed, for example, in the booklet "The T23 / T24 Book, New Grades for Waterwalls and Superheaters by Vallourec & Mannesmann Tubes" (booklet on modified, heat-resistant 2.25-2.5% chromium steels). By reducing the medium temperature in the enclosure wall 4 by means of the Schottenheizfläche arranged according to the invention 8th can be dispensed with the use of flue gas recirculation systems, the otherwise cooler flue gas in the combustion chamber 2 lead and thus the temperatures within the combustion chamber 2 and consequently the medium temperature in the enclosure wall 4 Lower.

Diese vorgenannten hochwertigen Werkstoffe, die nach deren schweißtechnischer Verarbeitung keine Wärmenachbehandlung benötigen, können entweder überall an der Umfassungswand 4 eingesetzt werden oder entsprechend einer kommerziell vorteilhafteren Variante, zumindest an den Teilen der Umfassungswände 4, deren hohe thermische Belastung dies erforderlich macht. Dies sind beispielsweise die Bereiche an den Brennern 6 und direkt oberhalb der Brenner 6 innerhalb der Brennkammer 2. An den Teilen der Umfassungswände 4, deren thermische Belastung niedriger ist, wie beispielsweise im unteren Teil der Brennkammer 2 (unterhalb der Brenner 6 einschließlich Brennkammertrichter) mit Mediumtemperaturen von ca. ≤ 400–460°C in den Rohrwänden, werden zur Reduzierung der Investitionskosten im Vergleich zu den vorgenannten hochwertigen Werkstoffen niederwertigere Werkstoffe, wie z. B. 16Mo3 oder 13CrMo45, eingesetzt. Diese Werkstoffe benötigen ebenfalls nach deren schweißtechnischer Verarbeitung keine Wärmenachbehandlung.These aforementioned high-quality materials, which do not require post-treatment after their welding processing, can either everywhere on the perimeter wall 4 be used or according to a commercially more advantageous variant, at least on the parts of the surrounding walls 4 whose high thermal load makes this necessary. These are, for example, the areas on the burners 6 and directly above the Brenner 6 inside the combustion chamber 2 , At the parts of the surrounding walls 4 whose thermal load is lower, such as in the lower part of the combustion chamber 2 (below the burner 6 including combustor funnels) with medium temperatures of about ≤ 400-460 ° C in the tube walls, are used to reduce the investment costs compared to the aforementioned high quality materials lower valued materials such. 16Mo3 or 13CrMo45. These materials also do not require post heat treatment after their welding processing.

Die Umfassungswände 4, die als Rohrwände 5 ausgebildet sind, werden in der Regel aus einer verschweißten Rohr-Steg-Rohr-Kombination hergestellt, wobei die Rohre der Rohrwände 5 das Arbeitsmedium Wasser/Dampf führen und innerhalb der Umfassungswände 4 entweder schräg oder vertikal oder aus einer Kombination aus schräg und vertikal ausgebildet sein können. Die in den Umfassungswänden 4 angeordneten Rohre sind im unteren und mittleren Teil der Brennkammer 2 als Verdampferrohre eingesetzt, d. h. das eingespeiste und vorgewärmte Wasser wird in diesen Verdampferrohren verdampft. Im oberen Teil der Brennkammer 2, der in der Regel senkrecht berohrt ist, können die in der Umfassungswand 4 angeordneten Rohre bereits als Überhitzerheizfläche geschalten sein.The surrounding walls 4 as pipe walls 5 are formed, are usually made of a welded pipe-web-tube combination, wherein the tubes of the pipe walls 5 lead the working medium water / steam and within the perimeter walls 4 can be formed either obliquely or vertically or from a combination of oblique and vertical. The in the enclosure walls 4 arranged pipes are in the lower and middle part of the combustion chamber 2 used as evaporator tubes, ie the fed and preheated water is evaporated in these evaporator tubes. In the upper part of the combustion chamber 2 , which is usually bored vertically, can be found in the perimeter wall 4 arranged pipes already be switched as a superheater heating.

Die Schottenheizfläche 8 selbst, die nunmehr einen Teil der Wärme aus der Brennkammer 2 aufnimmt, wird entsprechend den Temperaturanforderungen mit geeigneten Werkstoffen ausgebildet. Da sehr hohe Temperaturen zu beherrschen sind, haben sich hierfür martensitische 9–12%-chromhaltige Stähle, austenitische Stähle oder Nickelbasislegierungen als geeignet erwiesen. Diese können beispielsweise die martensitischen Werkstoffe T91 (X10CrMoVNb9-1), T92 (X10CrWMoVNb9-2) oder VM12-SHC, die austenitische Stähle SUPER 304H, HR3C, DMV304HCu, DMV3101N oder Ni-Basislegierungen wie beispielsweise Alloy 617 (NiCr23Co12Mo) oder Alloy 617mod (NiCr23Co12Mo mod) sein. Die Schottenheizfläche 8 kann aus einzelnen, dicht aneinander und parallel angeordneten Rohren oder aus einer Rohr-Steg-Rohr-Konstruktion bestehen. Die Rohre der Schottenheizfläche 8 verlaufen in der Regel horizontal innerhalb der Heizfläche, können aber auch vertikal verlaufen.The Schottenheizfläche 8th itself, now part of the heat from the combustion chamber 2 receives is formed according to the temperature requirements with suitable materials. Since very high temperatures are to be controlled, martensitic 9-12% chromium-containing steels, austenitic steels or nickel-based alloys have proven suitable for this purpose. These can be, for example, the martensitic materials T91 (X10CrMoVNb9-1), T92 (X10CrWMoVNb9-2) or VM12-SHC, the austenitic steels SUPER 304H, HR3C, DMV304HCu, DMV3101N or Ni-base alloys such as Alloy 617 (NiCr23Co12Mo) or Alloy 617mod (NiCr23Co12Mo mod). The Schottenheizfläche 8th can consist of individual, closely spaced and parallel tubes or a pipe-web-tube construction. The tubes of the Schottenheizfläche 8th usually run horizontally within the heating surface, but can also run vertically.

Die Schottenheizfläche 8 ist vorzugsweise parallel zu der Umfassungswand 4 und weiter vorzugsweise an letztere anliegend angeordnet. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, dass die Umfassungswand 4 sehr effizient von der Schottenheizfläche 8 abgedeckt wird und somit die Übertragung von Wärme auf die Umfassungswand 4 weitestgehend unterbunden wird. Durch 2 wird eine vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Schottenheizfläche 8 aufgezeigt. Dabei wird die Umfassungswand 4 bzw. Rohrwand 5, die in der Regel die Stirn- und Rückwand sowie zwei Seitenwände des Zwangdurchlaufdampferzeugers beinhalten, im Bereich der Brennkammer 2 und zwar zwischen Oberkante des obersten Brenners 6 und Unterkante der untersten Nachschaltheizfläche 7 (der Bereich ist in 2 mit „S” bezeichnet bzw. markiert), zum Teil durch eine oder mehrere Schottenheizfläche(n) 8 abgedeckt, wobei gemäß 2 beispielhaft an jeder einzelnen Rohrwand eine Schottenheizfläche 8, also insgesamt vier, angeordnet sind. Durch die gezielte Anordnung der Schottenheizfläche 8 speziell in diesem Bereich der Brennkammer 2 kann ganz gezielt der in der Regel heißeste Bereich der Umfassungswand 4 bzw. Rohrwand 5 innerhalb der Brennkammer 2 abgedeckt werden. Die Schottenheizfläche 8 kann innerhalb des Zwangdurchlaufdampferzeugers 1 vorteilhaft als Überhitzerheizfläche eingesetzt werden. Möglich ist jedoch auch der Einsatz als Zwischenüberhitzerheizfläche.The Schottenheizfläche 8th is preferably parallel to the enclosure wall 4 and further preferably arranged adjacent to the latter. This arrangement ensures that the perimeter wall 4 very efficient from the Schottenheizfläche 8th is covered and thus the transfer of heat to the perimeter wall 4 is largely prevented. By 2 is an advantageous variant of the Schottenheizfläche invention 8th demonstrated. At the same time the surrounding wall becomes 4 or pipe wall 5 , which usually include the front and rear walls and two side walls of the once-through steam generator, in the combustion chamber 2 between the top of the top burner 6 and lower edge of the lowermost secondary heating surface 7 (the area is in 2 denoted by "S"), partly by one or more bulk heaters (s) 8th covered, according to 2 For example, on each individual pipe wall a Schottenheizfläche 8th , So a total of four, are arranged. By the targeted arrangement of the Schottenheizfläche 8th especially in this area of the combustion chamber 2 can specifically target the hottest area of the perimeter wall 4 or pipe wall 5 inside the combustion chamber 2 be covered. The Schottenheizfläche 8th can within the forced-circulation steam generator 1 can be used advantageously as superheater heating. However, it is also possible to use it as a reheater heating surface.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
ZwangdurchlaufdampferzeugerOnce-through steam generator
22
Brennkammercombustion chamber
33
Rauchgaszugflue
44
Umfassungswandcontainment
55
Rohrwandpipe wall
66
Brennerburner
77
Nachschaltheizflächeheat recovery area
88th
SchottenheizflächeSchottenheizfläche
99
RauchgasaustrittFlue gas outlet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims (8)

Zwangdurchlaufdampferzeuger für die Verfeuerung von Trockenbraunkohle ohne Zuhilfenahme von rückgeführtem Rauchgas in dessen Brennkammer, wobei der Zwangdurchlaufdampferzeuger (1) eine Brennkammer (2) und einen an deren oberen Ende anschließenden Rauchgaszug (3) sowie diese umgebende Umfassungswände (4) aufweist, wobei die Umfassungswände (4) aus Rohrwänden (5) gebildet sind, deren Rohre das Arbeitsmedium Wasser/Dampf führen, die Brennkammer (2) wenigstens einen Brenner (6) aufweist und im Rauchgaszug (3) Nachschaltheizflächen (7) angeordnet sind, wobei ein Teil der Umfassungswände (4) im Bereich der Brennkammer (2) durch wenigstens eine Schottenheizfläche (8) abgedeckt ist, deren flächenseitige Größe so bestimmt ist, dass die Wärmeaufnahme der Umfassungswände (4) und infolgedessen deren Temperatur auf einen Wert reduziert wird, der die Ausbildung der Umfassungswände (4) aus modifizierten, warmfesten 2,25–2,5% Chromstählen zulässt, die nach deren schweißtechnischer Verarbeitung keine Wärmenachbehandlung benötigen.Continuous flow steam generator for the combustion of dry lignite without the aid of recycled flue gas in the combustion chamber, wherein the forced once-through steam generator ( 1 ) a combustion chamber ( 2 ) and a subsequent at the upper end of the flue ( 3 ) as well as these surrounding enclosing walls ( 4 ), wherein the enclosing walls ( 4 ) from pipe walls ( 5 ) are formed, whose tubes carry the working medium water / steam, the combustion chamber ( 2 ) at least one burner ( 6 ) and in the flue ( 3 ) Secondary heating surfaces ( 7 ) are arranged, wherein a part of the surrounding walls ( 4 ) in the area of the combustion chamber ( 2 ) by at least one bulkhead heating surface ( 8th ) whose area-side size is determined such that the heat absorption of the surrounding walls ( 4 ) and as a result of which the temperature is reduced to a value which reduces the formation of the surrounding walls ( 4 ) made of modified, heat-resistant 2.25-2.5% chromium steels, which do not require postheating after their welding processing. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich der Brennkammer (2) einen Teil der Umfassungswände (4) abdeckende Schottenheizfläche (8) zwischen Oberkante des zuoberst gelegenen Brenners (6) und Unterkante der untersten Nachschaltheizfläche (7) angeordnet ist.Forced-circulation steam generator according to claim 1, characterized in that in the region of the combustion chamber ( 2 ) a part of the enclosing walls ( 4 ) covering Schottenheizfläche ( 8th ) between the upper edge of the uppermost burner ( 6 ) and lower edge of the lowermost secondary heating surface ( 7 ) is arranged. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Umfassungswände (4) aus einem der Werkstoffe T23, T24 oder einem anderen Werkstoff mit ähnlicher chemischer Zusammensetzung gebildet ist.Forced-circulation steam generator according to claim 1, characterized in that at least part of the surrounding walls ( 4 ) is formed from one of the materials T23, T24 or another material of similar chemical composition. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottenheizfläche (8) aus martensitischen Stählen mit 9–12% Chromanteil, austenitischen Stählen oder Nickelbasislegierungen gebildet ist.Forced-circulation steam generator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the bulkhead heating surface ( 8th ) is formed from martensitic steels with 9-12% chromium content, austenitic steels or nickel base alloys. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottenheizfläche (8) als Überhitzerheizfläche ausgebildet ist.Forced-circulation steam generator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the bulkhead heating surface ( 8th ) is designed as a superheater heating surface. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottenheizfläche (8) als Zwischenüberhitzerheizfläche ausgebildet ist.Forced-circulation steam generator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the bulkhead heating surface ( 8th ) is designed as a reheater heating surface. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottenheizfläche (8) parallel zur Umfassungswand (4) angeordnet ist.Forced-circulation steam generator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the bulkhead heating surface ( 8th ) parallel to the surrounding wall ( 4 ) is arranged. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottenheizfläche (8) anliegend an der Umfassungswand (4) verläuft.Forced-circulation steam generator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the bulkhead heating surface ( 8th ) adjacent to the perimeter wall ( 4 ) runs.
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