DE102010032266A1

DE102010032266A1 - Apparatus and method for hot gas production with integrated heating of a heat transfer medium

Info

Publication number: DE102010032266A1
Application number: DE102010032266A
Authority: DE
Inventors: Georg Obwaller
Original assignee: Fritz Egger GmbH and Co OG
Current assignee: Fritz Egger GmbH and Co OG
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2012-01-26
Also published as: EP2412943B1; ES2670821T3; EP2412943A3; PL2412943T3; EP2412943A2; TR201807212T4; HUE037505T2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger umfassend einen ersten Zug (1) mit einer Brennkammer (11) und einem Verdampfer (13) und wenigstens einen zweiten Zug (2) mit wenigstens einem Überhitzer (21) und/oder wenigstens einem Economiser (22). Erfindungsgemäß ist der Dampferzeuger dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (11) eine Rostfeuerung (12) umfasst und zwischen dem ersten und dem wenigstens einen zweiten Zug (1, 2) eine Abscheidevorrichtung (3), insbesondere ein Zyklon, zur Abscheidung von Partikeln und Aerosolen angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Dampferzeugung sowie ein Dampfkraftwerk.The invention relates to a steam generator comprising a first train (1) with a combustion chamber (11) and an evaporator (13) and at least one second train (2) with at least one superheater (21) and / or at least one economizer (22). According to the invention, the steam generator is characterized in that the combustion chamber (11) comprises a grate furnace (12) and between the first and the at least one second train (1, 2) a separating device (3), in particular a cyclone, for separating particles and aerosols is arranged. The invention further relates to a plant for generating steam and a steam power plant.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger umfassend einen ersten Zug mit einer Brennkammer und einem Verdampfer und wenigstens einen zweiten Zug mit wenigstens einem Überhitzer und/oder wenigstens einem Economiser. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Dampferzeugung sowie ein Dampfkraftwerk.The invention relates to a steam generator comprising a first train with a combustion chamber and an evaporator and at least a second train with at least one superheater and / or at least one economizer. Furthermore, the invention relates to a plant for steam generation and a steam power plant.

Dampferzeuger kommen bei verschiedenen industriellen Anwendungen zum Einsatz, bei denen Dampf zum Antrieb von Maschinen, zur Erzeugung elektrischer Energie, als Wärmeträgermedium oder als Prozessdampf benötigt wird. Bei einem Dampferzeuger sind Druck, Temperatur und Menge des produzierten Dampfes so ausgelegt, dass sie auf den Dampfverbraucher, z. B. eine Kraftwerksturbine, abgestimmt sind. Wesentliche Komponenten eines Dampferzeugers sind der Verdampfer zur Erzeugung des Dampfes, der Überhitzer, in dem der Dampf auf die für den Verbraucher benötigte Temperatur erhitzt wird, der Speisewasser- und Luftvorwärmer, in denen Wasser und Verbrennungsluft vorgewärmt werden sowie die Feuerung, die die für den Verbraucher benötigte Wärme mit Brennstoffen wie Kohle, Öl oder Gas erzeugt.Steam generators are used in various industrial applications where steam is needed to drive machinery, generate electrical energy, heat transfer medium or process steam. In a steam generator pressure, temperature and amount of steam produced are designed so that they can be applied to the steam consumer, z. As a power plant turbine are tuned. Essential components of a steam generator are the evaporator for generating the steam, the superheater, in which the steam is heated to the temperature required for the consumer, the feedwater and air preheater, in which water and combustion air are preheated and the firing, the for the Consumers needed heat generated with fuels such as coal, oil or gas.

Aus der Praxis sind verschiedene Konstruktionen für Dampferzeuger bekannt. Ein bekannter Dampferzeuger umfasst einen ersten Zug mit einer Brennkammer mit Rostfeuerung und darüber angeordnetem Verdampfer. Die aufwärts durch den Verdampfer strömenden Rauchgase der Rostfeuerung werden um 180° in den zweiten Zug des Dampferzeugers umgelenkt („Leerzug”), den sie abwärts durchströmen. An dessen unterem Ende werden die Rauchgase in einem Umlenkabscheider, in welchem grobe Partikel abgeschieden werden, erneut um 180° in einen dritten Zug des Dampferzeugers umgelenkt. In diesem strömen die Rauchgase aufwärts durch eine Mehrzahl von Überhitzern und werden anschließend ein letztes Mal um 180° in einen vierten Zug des Dampferzeugers umgelenkt, wo sie in Abwärtsrichtung eine Mehrzahl von Economisern durchströmen.From practice, various designs for steam generators are known. A known steam generator includes a first train with a combustion chamber with grate firing and evaporator arranged above. The upward flowing through the evaporator flue gases of grate firing are deflected by 180 ° in the second train of the steam generator ("Leerzug"), they flow through downwards. At the lower end of the flue gases are redirected in a Umlenkabscheider, in which coarse particles are deposited, again by 180 ° in a third train of the steam generator. In this, the flue gases flow upwards through a plurality of superheaters and are then redirected a final 180 ° in a fourth train of the steam generator, where they flow through a plurality of economizers in the downward direction.

Der vorstehend beschriebene Dampferzeuger weist eine insgesamt technisch sehr aufwändig zu realisierende Konstruktion auf. Insbesondere ist es nicht möglich, mit dem vorgesehenen Umlenkabscheider neben groben Aschepartikeln auch Aerosole aus den Rauchgasen abzuscheiden, die vorwiegend an den Rohren auskondensieren/aushärten und diese damit in problematischer Weise verschmutzen (Anbackungen, Verglasungen, ..). Die nicht abgeschiedenen feinen Aschepartikel müssen aufwändig, beispielsweise durch in Strömungsrichtung hinter dem Dampferzeuger angeordnete Abscheider, aus dem Rauchgasstrom entfernt werden. Die im Dampferzeuger vorhandenen Komponenten, wie Überhitzer und Economiser, sind hingegen der schädigenden Wirkung nicht abgeschiedener Aerosole permanent ausgesetzt.The steam generator described above has a total of technically very complicated to implement construction. In particular, it is not possible with the proposed Umlenkabscheider in addition to coarse ash particles also deposit aerosols from the flue gases, which condense predominantly on the tubes / harden and thus pollute them in a problematic way (caking, glazing, ..). The non-deposited fine ash particles have to be removed from the flue gas stream consuming, for example, by arranged downstream of the steam generator in the flow direction. By contrast, the components present in the steam generator, such as superheaters and economizers, are permanently exposed to the damaging effect of non-deposited aerosols.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger der eingangs genannten Art anzugeben, welcher sich durch eine vereinfachte Konstruktion ebenso wie durch die Möglichkeit, auch kleinste Partikel, insbesondere Aerosole und feine Flugaschepartikel, aus dem Rauchgasstrom zu entfernen, auszeichnet.Proceeding from this, the present invention seeks to provide a steam generator of the type mentioned above, which is characterized by a simplified construction as well as the ability to remove even the smallest particles, especially aerosols and fine fly ash particles from the flue gas stream, characterized.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Dampferzeuger nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass die Brennkammer eine Rostfeuerung umfasst und zwischen dem ersten und dem wenigstens einen zweiten Zug eine Abscheidevorrichtung, insbesondere ein Zyklon, zur Abscheidung von Partikeln und Aerosolen angeordnet ist.The object is achieved with a steam generator according to the preamble of claim 1, characterized in that the combustion chamber comprises a grate furnace and between the first and the at least one second train is a separation device, in particular a cyclone, arranged for the separation of particles and aerosols.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Dampferzeugers besteht darin, dass es durch die Integration eines Zyklons zwischen den ersten und den zweiten Zug möglich ist, grobe ebenso wie sehr feine Partikel bzw. Aerosole bereits im Dampferzeuger aus dem Rauchgas abzuscheiden und somit ein annähernd partikelfreies Gas für weitere Anwendungen, wie den Einsatz in einem Trockner, bereitzustellen. Weiterhin erweist sich die annähernd vollständige Reinigung der Rauchgase auch dahingehend als vorteilhaft, dass beispielsweise in den zweiten Zug eingebaute Verdampfer-, Überhitzer-, Economiser- und Luftvorwärmerbündel, welche die Wärme der Rauchgase zur Speisewasser- und/oder Luftvorwärmung nutzen, in Rippenbauweise und somit wesentlich kompakter ausgeführt werden können, da die abgereinigten Rauchgase die Flächen der Überhitzer und/oder Economiser nicht belasten.The particular advantage of the steam generator according to the invention is that it is possible by the integration of a cyclone between the first and the second train, coarse as well as very fine particles or aerosols already deposited in the steam generator from the flue gas and thus an approximately particle-free gas for more Applications, such as use in a dryer, provide. Furthermore, the almost complete cleaning of the flue gases also proves to be advantageous in that, for example, in the second train built evaporator, superheater, economizer and Luftvorwärmerbündel which use the heat of the flue gases for feedwater and / or air preheating, in ribbed construction and thus can be made much more compact, since the cleaned flue gases do not burden the surfaces of the superheater and / or economizer.

Insgesamt zeichnet sich der erfindungsgemäße Dampferzeuger durch eine sehr einfache und kompakte und somit kostengünstig zu realisierende Konstruktion aus.Overall, the steam generator according to the invention is characterized by a very simple and compact and thus inexpensive to be realized construction.

Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Verdampfer des ersten Zuges des Dampferzeugers eine Wasser-/Dampf-durchströmbare Rohr-Steg-Rohr-Konstruktion. Diese auch als „Membranwand” bezeichnete Konstruktion ermöglicht eine effiziente Ausnutzung der maximalen Temperatur der Rauchgase, so dass eine maximale Speisewassermenge in Dampf umgesetzt werden kann.According to a first embodiment of the invention, the evaporator of the first train of the steam generator comprises a water / steam-permeable pipe-web-pipe construction. This construction, also referred to as "membrane wall", allows efficient utilization of the maximum temperature of the flue gases, so that a maximum feed water quantity can be converted into steam.

Konstruktiv lässt sich der erfindungsgemäße Dampferzeuger beispielsweise dadurch realisieren, dass der erste und der zweite Zug des Dampferzeugers mit der dazwischen angeordneten Abscheidevorrichtung die Form eines umgedrehten U annehmen, derart, dass der erste Zug von den Rauchgasen der Rostfeuerung aufwärts durchströmt wird und der zweite Zug von den Rauchgasen abwärts durchströmt wird.Constructively, the steam generator according to the invention can be realized, for example, that the first and the second train of the steam generator with the interposed separating device take the form of an inverted U, such that the first train of the Flue gases of grate firing is flowed upward and the second train is flowed through by the flue gases down.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Ausströmbereich des zweiten Zuges über eine Rezirkulationsgasleitung mit der Brennkammer verbunden, so dass zumindest ein Teil der im zweiten Zug des Dampferzeugers abgekühlten Rauchgase als Rezirkulationsgas in die Brennkammer des ersten Zuges rückführbar ist. Dies erlaubt eine präzise Einstellung der Brennkammertemperatur und somit einen optimierten Verbrennungsprozess.According to a further embodiment of the invention, the outflow region of the second train is connected via a Rezirkulationsgasleitung with the combustion chamber, so that at least a portion of the cooled in the second train of the steam generator flue gases is recirculated as recirculation gas in the combustion chamber of the first train. This allows a precise adjustment of the combustion chamber temperature and thus an optimized combustion process.

Hinsichtlich der Verbrennungsleistung des Dampferzeugers ist dieser bevorzugt derart ausgelegt, dass die Feuerungsleistung = 100 MW beträgt. Oberhalb dieses Leistungsbereichs werden aus dem Stand der Technik bekannte Dampferzeuger üblicherweise mit einer Wirbelschichtfeuerung betrieben, in denen ein derartiger „Heißgas”-Zyklon zum Verfahrenskonzept gehört.With regard to the combustion performance of the steam generator, this is preferably designed such that the firing capacity = 100 MW. Above this power range, steam generators known from the prior art are usually operated with a fluidized bed furnace, in which such a "hot gas" cyclone belongs to the process concept.

Die Rostfeuerung des Dampferzeugers wird im Betrieb mit Verbrennungsluft, bevorzugt mit primärer und sekundärer Verbrennungsluft, versorgt. Bevorzugt ist in der Verbrennungsluftzuführung für die Rostfeuerung wenigstens ein Wärmetauscher zur Vorwärmung der Verbrennungsluft über die thermische Energie des im Dampferzeuger erzeugten Dampfes und/oder des zum Dampferzeuger rückgeführten Speisewassers vorgesehen. Hierdurch wird eine weitere Effizienzsteigerung durch eine optimierte Prozesswärmeausnutzung erreicht.The grate firing of the steam generator is supplied during operation with combustion air, preferably with primary and secondary combustion air. At least one heat exchanger for preheating the combustion air via the thermal energy of the steam generated in the steam generator and / or the feed water returned to the steam generator is preferably provided in the combustion air supply for grate firing. This achieves a further increase in efficiency through optimized process heat utilization.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anlage zur Dampferzeugung umfassend wenigstens einen Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6. Die vorstehend genannten Vorteile gelten in analoger Weise auch für die Anlage zur Dampferzeugung.Another aspect of the present invention relates to a plant for generating steam comprising at least one steam generator according to one of claims 1 to 6. The above-mentioned advantages apply in an analogous manner to the plant for generating steam.

Nach einer Ausgestaltung umfasst die Anlage eine Trocknungsvorrichtung. Mit dieser kann in optimaler Weise die Restwärme der gereinigten Rauchgase zur Trocknung von beispielsweise granularen, faserförmigen oder allgemein partikelförmigem Gut, insbesondere von gehacktem Holz, Sägespänen, Hobelspänen, Holzfasern, Tierfutter, Getreide und dgl. genutzt werden. Bevorzugt ist hierzu der Ausströmbereich des zweiten Zuges des Dampferzeugers über eine Rauchgasleitung mit der Trocknungsvorrichtung verbunden.According to one embodiment, the system comprises a drying device. With this, the residual heat of the purified flue gases for drying, for example, granular, fibrous or generally particulate material, in particular of chopped wood, sawdust, wood shavings, wood fibers, animal feed, cereals and the like can be used optimally. For this purpose, the outflow region of the second train of the steam generator is preferably connected to the drying device via a flue gas line.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Heißgasleitung vor der Eintrittsöffnung der Trocknungsvorrichtung eine Aufgabeeinheit zur Aufgabe von festem, Partikel- oder faserförmigem Brennstoff in den in die Trocknungsvorrichtung einströmenden Rauchgasstrom vorgesehen. Der in den Rauchgasstrom aufgegebene Brennstoff wird somit von diesem durch die Trocknungsvorrichtung transportiert und dabei getrocknet. Hierdurch wird die Restwärme der Rauchgase genutzt, um die in der Rostfeuerung eingesetzten Brennstoffe vorzutrocknen und somit den Energieeinsatz beim Betrieb der Anlage zur Dampferzeugung zu optimieren, da für die notwendige Trocknung des Brennstoffes keine separate Energie aufgewendet werden muss.According to a particularly advantageous embodiment, a task unit for discharging solid, particulate or fibrous fuel into the flue gas stream flowing into the drying device is provided on the hot gas line in front of the inlet opening of the drying device. The discontinued in the flue gas fuel is thus transported by this through the drying device and thereby dried. As a result, the residual heat of the flue gases is used to pre-dry the fuels used in the grate firing and thus optimize the energy input during operation of the plant for steam generation, since no separate energy has to be expended for the necessary drying of the fuel.

Praktisch umgesetzt werden kann dies dadurch, dass in Strömungsrichtung der Rauchgase gesehen hinter der Trocknungsvorrichtung eine zweite Abscheidevorrichtung, insbesondere ein Zyklon, zur Abscheidung des getrockneten Brennstoffes angeordnet ist und ferner eine Fördereinrichtung vorgesehen ist, mittels derer der getrocknete Brennstoff zur Rostfeuerung des Dampferzeugers transportierbar ist. Die Fördereinrichtung kann beispielsweise als pneumatische Fördereinrichtung ausgebildet sein.This can be practically implemented by the fact that, viewed in the flow direction of the flue gases behind the drying device, a second separation device, in particular a cyclone, for separating the dried fuel and also a conveyor is provided, by means of which the dried fuel for grate firing of the steam generator can be transported. The conveyor may be formed for example as a pneumatic conveyor.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Anlage einen Kondensator-Wärmetauscher, in welchem ein weiteres Wärmeträgermedium, insbesondere Thermalöl, erwärmt wird. Auch dies trägt zu einer optimierten Prozesswärmeausnutzung bei.According to a further advantageous embodiment of the invention, the system comprises a condenser heat exchanger in which a further heat transfer medium, in particular thermal oil, is heated. This also contributes to optimized process heat utilization.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Dampfkraftwerk umfassend wenigstens eine Dampfturbine und einen angeschlossenen Generator und eine Anlage zur Dampferzeugung nach einem der Ansprüche 7 bis 12. Für das erfindungsgemäße Dampfkraftwerk gelten die vorstehend genannten Vorteile in analoger Weise.Another aspect of the present invention relates to a steam power plant comprising at least one steam turbine and a connected generator and a plant for generating steam according to one of claims 7 to 12. For the steam power plant according to the invention, the advantages mentioned above apply in an analogous manner.

Nach einer Ausgestaltung umfasst die Dampfkraftanlage zusätzlich wenigstens eine Trocknungsvorrichtung von partikelförmigem Gut, insbesondere Holzfasern und -späne, wobei die wenigstens eine Trocknungsvorrichtung durch wenigstens einen mit Dampf durchströmbaren Wärmetauscher, insbesondere einen Kondensator-Wärmetauscher, beheizbar ist. Hierdurch wird die im Dampf enthaltene Wärme, beispielsweise die Restwärme des in der Turbine des Dampfkraftwerkes teilentspannten Dampfes, optimal genutzt und die Prozesseffizienz somit weiter gesteigert.According to one embodiment, the steam power plant additionally comprises at least one drying device of particulate material, in particular wood fibers and chips, wherein the at least one drying device can be heated by at least one heat exchanger through which steam can flow, in particular a condenser heat exchanger. As a result, the heat contained in the steam, for example, the residual heat of the partially expanded in the turbine of the steam power plant steam, optimally used and thus further increases the process efficiency.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to a drawing illustrating an exemplary embodiment.

Es zeigen:Show it:

1 einen Dampferzeuger mit ersten und zweiten Zug sowie zwischen erstem und zweitem Zug angeordnetem Zyklonabscheider in schematisierter Seitenansicht, 1 a steam generator with first and second train and between the first and second train arranged cyclone separator in a schematic side view,

2 eine Anlage zur Dampferzeugung mit einem Dampferzeuger aus 1 und 2 a plant for steam generation with a steam generator 1 and

3 ein Dampfkraftwerk mit einer Anlage zur Dampferzeugung aus 2. 3 a steam power plant with a plant for steam generation 2 ,

Der in 1 in schematischer Form dargestellte Dampferzeuger umfasst einen ersten Zug 1 und einen zweiten Zug 2. Der erste Zug 1 umfasst eine Brennkammer 11, die ihrerseits eine Rostfeuerung 12 aufweist, und einen Verdampfer 13. Der Verdampfer 13 ist vorliegend – wie aus dem Stand der Technik an sich bekannt – als eine Wasser-/dampfdurchströmte Rohr-Steg-Rohr-Konstruktion ausgeführt, was in 1 schematisch durch eine Mehrzahl paralleler Rohre 13a dargestellt ist. Durch die im Bereich des Verdampfers 13 aufsteigenden sehr heißen Rauchgase wird das durch die Rohre 13a strömende Speisewasser teilweise (~20%) verdampft und in eine Dampftrommel 14 geleitet, wo eine Abscheidung zwischen Wasser und Dampf erfolgt. In 1 wie auch in den 2 und 3 sind dampfdurchströmte Leitungen jeweils als gestrichelte Linien dargestellt, während die speisewasserdurchströmten Linien als durchgezogene Linien dargestellt sind.The in 1 schematically illustrated steam generator includes a first train 1 and a second move 2 , The first train 1 includes a combustion chamber 11 , in turn, a grate firing 12 has, and an evaporator 13 , The evaporator 13 is present - as known from the prior art - designed as a water / steam flow pipe-web-tube construction, which in 1 schematically by a plurality of parallel tubes 13a is shown. By in the area of the evaporator 13 rising very hot flue gases that is through the pipes 13a flowing feed water partially (~ 20%) evaporated and placed in a steam drum 14 where a separation between water and steam takes place. In 1 as well as in the 2 and 3 Steam traversed lines are each shown as dashed lines, while the feedwater flowing lines are shown as solid lines.

Der zweite Zug 2 des Dampferzeugers der 1 seinerseits umfasst zwei untereinander angeordnete Dampfüberhitzer 21 sowie zwei darunter angeordnete Economiser 22. Es versteht sich, dass die Anzahl der Überhitzer 21 und Economiser 22 in Abhängigkeit vom jeweiligen Einsatzfall variiert werden kann. In den Überhitzern 21 wird der im Verdampfer erzeugte Dampf durch die durch den zweiten Zug 2 des Dampferzeugers strömenden Rauchgase auf eine Temperatur je nach Brennstoffqualität von typischerweise 450°C–540°C überhitzt.The second train 2 the steam generator the 1 in turn includes two superposed steam superheater 21 and two economizers located below 22 , It is understood that the number of superheaters 21 and economiser 22 can be varied depending on the particular application. In the superheaters 21 the steam generated in the evaporator is passed through the second train 2 The steam generator flowing flue gases to a temperature depending on the fuel quality of typically 450 ° C-540 ° C overheated.

Zwischen dem ersten und dem zweiten Zug 1, 2 ist eine Abscheidevorrichtung für die aus dem ersten Zug 1 des Dampferzeugers ausströmenden partikelbelasteten Rauchgase angeordnet, der vorliegend als Abscheidezyklon 3 ausgebildet ist. Mithilfe des Abscheidezyklons lassen sich nicht nur grobe Partikel, sondern auch Aerosole wirksam (bis 98%) aus den Rauchgasen entfernen, und der Zyklon hat einen positiven Effekt zum Ausbrennen von mitströmenden, unverbrannten Partikeln und von Kohlenmonoxid (CO). Hierdurch sinkt die Belastung der Wärmetauscheroberflächen der Überhitzer 21 und Economiser 22 im Betrieb deutlich, was zu einer signifikant erhöhten Standzeit der eingesetzten Komponenten führt. Ferner sinkt der Anteil von unverbranntem Brennstoff in der Asche ebenso wie die CO-Emissionen.Between the first and the second train 1 . 2 is a separator for the first train 1 arranged the steam generator effluent particulate polluted flue gases, in the present case as Abscheidezyklon 3 is trained. With the help of the separation cyclone, not only coarse particles but also aerosols can be effectively removed (up to 98%) from the flue gases, and the cyclone has a positive effect on burnout of co-flowing unburned particles and carbon monoxide (CO). This reduces the load on the heat exchanger surfaces of the superheater 21 and economiser 22 during operation significantly, resulting in a significantly increased service life of the components used. Furthermore, the proportion of unburned fuel in the ash decreases as well as the CO emissions.

Wie in 1 erkennbar, ist der Abscheidezyklon 3 zwischen dem oberen Auslassende des ersten Zuges 1 und dem oberen Einlass des zweiten Zuges 2 angeordnet, so dass der erste und der zweite Zug 1, 2 des Dampferzeugers mit dem dazwischen angeordneten Abscheidezyklon 3 die Form eines umgedrehten U annehmen. Entsprechend wird der erste Zug 1 von den Rauchgasen der Rostfeuerung aufwärts und der zweite Zug 2 von den Rauchgasen abwärts durchströmt.As in 1 recognizable, is the separation cyclone 3 between the upper outlet end of the first train 1 and the upper inlet of the second train 2 arranged so that the first and the second train 1 . 2 the steam generator with the separating cyclone arranged between them 3 take the form of an inverted U Accordingly, the first move 1 from the flue gases of the grate firing upwards and the second turn 2 flows through the flue gases downwards.

Wie erwähnt, umfasst die Brennkammer 11 des ersten Zuges 1 eine Rostfeuerung 12 für feste Brennstoffe. Diese werden über die Leitung 7 in die Brennkammer 11 aufgegeben. Die für die Verbrennung notwendige Verbrennungsluft wird als Primärluft über eine Leitung 15 in die Brennkammer 11 unterhalb des Rostes der Rostfeuerung 12 eingeblasen und als Sekundärluft über eine Leitung 16 in die Brennkammer 11 oberhalb des Rostes eingeleitet. Wie in 1 erkennbar, sind in der Primärluftleitung 15 Wärmetauscher 15a, b vorgesehen, mittels derer die Primärluft vorgeheizt werden kann. Beispielsweise kann im Wärmetauscher 15a die Restwärmeenergie des in einem dem Dampferzeuger nachgeschalteten Dampfkraftwerk (vgl. 3) kondensierten Speisewassers genutzt werden, während im Wärmetauscher 15b die Wärmeenergie eines Teilstroms des teilentspannten Dampfes zur Erwärmung des Primärluftstromes genutzt wird. In ganz analoger Weise kann der Sekundärluftstrom über Wärmetauscher 16a, b, die wiederum durch Wasser bzw. teilentspannten Dampf gespeist werden, erwärmt werden.As mentioned, the combustion chamber includes 11 of the first turn 1 a grate firing 12 for solid fuels. These are over the line 7 into the combustion chamber 11 given up. The combustion air necessary for the combustion is as primary air via a line 15 into the combustion chamber 11 below the grate of grate firing 12 injected and as secondary air via a line 16 into the combustion chamber 11 initiated above the grate. As in 1 recognizable, are in the primary air line 15 heat exchangers 15a b, by means of which the primary air can be preheated. For example, in the heat exchanger 15a the residual heat energy of the steam power plant connected downstream of the steam generator (cf. 3 ) condensed feedwater are used while in the heat exchanger 15b the heat energy of a partial flow of teilentspannten steam is used to heat the primary air flow. In a very similar way, the secondary air flow through heat exchangers 16a , b, which in turn are fed by water or partially tensioned steam, are heated.

Schließlich ist im ersten Zug 1 des Dampferzeugers ein (nicht im Detail dargestellter) Brenner vorgesehen, welcher im Bereich des Verdampfers 13 angeordnet ist und über die Leitung 13b mit gasförmigem Brennstoff gespeist wird. Ebenso ist eine Speisung dieses Brenners mit staubförmigem Brennstoff möglich.Finally, in the first train 1 the steam generator (not shown in detail) provided burner, which in the region of the evaporator 13 is arranged and over the line 13b is fed with gaseous fuel. Likewise, a supply of this burner with dusty fuel is possible.

Am trichterförmigen Ausgang 2a des zweiten Zuges 2 sind zwei Leitungen 23, 24 angesetzt, über welche mittels der Gebläse 23a, 24a der auf typischerweise unter 160°C abgekühlte Rauchgasstrom aus dem zweiten Zug 2 ausgeleitet werden kann. Im Einzelnen ist es möglich, einen Teil des Rauchgasstroms über die Leitung 23 als Rezirkulationsgas in die Brennkammer 11 wieder einzuleiten, um dort präzise die Verbrennungstemperatur einzustellen und insbesondere Überhitzungen zu vermeiden. Über die Leitung 24 ist es möglich, die Rauchgase weiteren Anwendungen zuzuführen, wie im Folgenden im Zusammenhang mit 2 noch im Detail beschrieben wird.At the funnel-shaped exit 2a of the second turn 2 are two lines 23 . 24 set over which by means of the blower 23a . 24a the typically at 160 ° C cooled flue gas stream from the second train 2 can be discharged. Specifically, it is possible to have a portion of the flue gas flow over the line 23 as recirculation gas into the combustion chamber 11 re-initiate in order to precisely adjust the combustion temperature and in particular to avoid overheating. About the line 24 It is possible to supply the flue gases to other applications, as described below 2 will be described in detail.

2 zeigt eine Anlage zur Dampferzeugung in schematischer Darstellung. Diese umfasst zunächst einen Dampferzeuger, wie er vorstehend im Detail beschrieben ist. Wie in 2 erkennbar, wird der im Verdampfer 13 erzeugte Dampf zu einem Teil durch die Überhitzer 21 geleitet, vorliegend jedoch zu einem anderen Teil einem Wärmtauscher 4 zugeführt, in welchem der Dampf ein weiteres Wärmeträgermedium, insbesondere Thermalöl, erhitzt, wobei er kondensiert. Das rückströmende unter sehr hohem Druck (bsp. 90 bar) stehende Wasser wird sodann wieder der Dampftrommel 14 zugeführt. 2 shows a plant for steam generation in a schematic representation. This first comprises a steam generator, as described above in detail. As in 2 recognizable, the in the evaporator 13 steam generated in part by the superheater 21 directed, but in the present case to another part of a heat exchanger 4 supplied, in which the steam another heat transfer medium, in particular thermal oil, heated, wherein it condenses. The backflowing under very high pressure (eg 90 bar) standing water is then back to the steam drum 14 fed.

Die über die Leitung 24 aus dem zweiten Zug 2 des Dampferzeugers ausströmenden Rauchgase durchströmen vorliegend eine Trocknungsvorrichtung 5. Vor der stirnseitigen Einlassöffnung der zylindrischen Trocknungsvorrichtung 5, wird der für die Rostfeuerung 12 vorgesehene partikelförmige Festbrennstoff über eine in 2 lediglich als Pfeil 5a dargestellte Aufgabeeinheit in den Rauchgasstrom aufgegeben, woraufhin er zusammen mit dem Rauchgasstrom die Trocknungsvorrichtung 5 durchströmt und dabei seine Restfeuchte abgibt. Nach dem Ausströmen aus der Trocknungsvorrichtung 5 gelangt der nunmehr optimal getrocknete Brennstoff zusammen mit dem Rauchgasstrom in einen weiteren Zyklonabscheider 6, wo er aus dem Rauchgasstrom abgeschieden und in einem Behälter 6a gesammelt wird. Sodann gelangt der abgeschiedene getrocknete Brennstoff mittels einer, bevorzugt pneumatischen, Förderung (Pfeil 7) zur Brennkammer 11, um dort auf den Rost der Rostfeuerung 12 aufgegeben zu werden. Mittels dieser Vortrocknung des Brennstoffes kann der Energieeinsatz beim Betrieb der Anlage zur Dampferzeugung weiter reduziert werden, da die notwendige Trocknung des Brennstoffes nicht mehr unter separatem Energieaufwand erfolgen muss, sondern unter Ausnutzung der Restwärme der Rauchgase durchgeführt wird. Die aus dem Zyklon 6 ausströmenden auf typischerweise unter 90°C abgekühlten Rauchgase werden sodann einem nasselektrostatischen Filter 8 (vgl. 3) zugeführt.The over the line 24 from the second train 2 The flue gases flowing out of the steam generator in the present case flow through a drying device 5 , In front of the front-side inlet opening of the cylindrical drying device 5 , that will be for the grate firing 12 provided particulate solid fuel via an in 2 only as an arrow 5a abandoned task unit in the flue gas stream abandoned, whereupon he together with the flue gas stream, the drying device 5 flows through it and gives off its residual moisture. After flowing out of the drying device 5 The now optimally dried fuel passes together with the flue gas stream in another cyclone separator 6 where it is deposited from the flue gas stream and in a container 6a is collected. Then passes the deposited dried fuel by means of a, preferably pneumatic, promotion (arrow 7 ) to the combustion chamber 11 to get there on the grate of grate firing 12 to be given up. By means of this predrying of the fuel, the energy input during operation of the plant for steam generation can be further reduced because the necessary drying of the fuel no longer has to be done with separate energy input, but is carried out by utilizing the residual heat of the flue gases. The from the cyclone 6 effluent to typically below 90 ° C cooled flue gases then a wet electrostatic filter 8th (see. 3 ).

3 zeigt ein Dampfkraftwerk unter Einsatz der vorstehend beschriebenen Anlage zur Dampferzeugung in schematischer Ansicht. Wie dargestellt, strömt der überhitzte Dampf aus den Überhitzern 21 des Dampferzeugers zu einer Dampfturbine 9, welche durch den sehr heißen Dampf (ca. 470°C, 85 bar) angetrieben wird. Die Rotationsenergie der Dampfturbine 9 wird in bekannter Weise über einen angeschlossenen Generator 9a in elektrische Energie umgewandelt. Der vollständig entspannte Nassdampf (0,2 bar, 60°C) wird einem Luftkondensator 90 zugeführt, wo er kondensiert. Anschließend gelangt das Kondensat in einen Speisewassertank 92. Parallel zum Kondensator 90 ist ein Wärmetauscher 91 angeordnet, in welchem die Restenergie des Nassdampfes an einen Warmwasserstrom (55°C) abgegeben wird. Dieser Warmwasserstrom kann zur Erwärmung der Primär- und Sekundärluft für die Rostfeuerung 12 des Dampferzeugers über die Wärmetauscher 15a, 16a dienen, wie im Zusammenhang mit 1 bereits beschrieben. 3 shows a steam power plant using the plant for steam generation described above in a schematic view. As shown, the superheated steam flows out of the superheaters 21 the steam generator to a steam turbine 9 , which is driven by the very hot steam (about 470 ° C, 85 bar). The rotational energy of the steam turbine 9 is in a known manner via a connected generator 9a converted into electrical energy. The completely relaxed wet steam (0.2 bar, 60 ° C) becomes an air condenser 90 fed where it condenses. The condensate then enters a feedwater tank 92 , Parallel to the capacitor 90 is a heat exchanger 91 arranged in which the residual energy of the wet steam is delivered to a hot water flow (55 ° C). This hot water flow can be used to heat the primary and secondary air for grate firing 12 of the steam generator via the heat exchangers 15a . 16a serve as related to 1 already described.

Das Speisewasser wird schließlich über Pumpen 92a zu den Economisern 22 des Dampferzeugers zurückgeführt, um von dort in den Verdampfer eingeleitet zu werden, wodurch der Wasser-Dampf-Kreislauf geschlossen ist.The feedwater is finally pumped 92a to the economizers 22 returned to the steam generator to be introduced from there into the evaporator, whereby the water-steam cycle is closed.

Wie in 3 ferner dargestellt, kann an der Turbine 9 ferner teilentspannter Dampf (255°C, 12 bar) entnommen werden, welcher über eine Leitung 94 den Wärmetauschern 95a, 95b weiterer Trocknungsvorrichtungen 95 (in 3 ist der Übersichtlichkeit halber nur eine dargestellt) zugeführt wird. In den Wärmetauschern der Trocknungsvorrichtungen 95 kondensiert der teilentspannte Dampf und wird anschließend über Wärmetauscher/Entspanner-Register 96, 97 wieder dem Speisewassertank 12 zugeführt. Durch die Trocknungsvorrichtungen 95 strömt bevorzugt ein Förderluftstrom, welcher zu trocknendes partikelförmiges Gut durch die Trocknungsvorrichtungen 95 transportiert, wobei das getrocknete Gut anschließend einer Abscheiderkolonne 98 zugeführt wird.As in 3 also shown on the turbine 9 also partially relaxed steam (255 ° C, 12 bar) are taken, which via a line 94 the heat exchangers 95a . 95b further drying devices 95 (in 3 For the sake of clarity, only one is shown). In the heat exchangers of the drying devices 95 condenses the partially expanded steam and is then via heat exchanger / expander registers 96 . 97 again the feedwater tank 12 fed. Through the drying devices 95 Preferably flows a conveying air flow, which is to be dried particulate material through the drying devices 95 transported, the dried material then a separator column 98 is supplied.

Wie in 3 ebenfalls dargestellt, kann der aus den Überhitzern 21 strömende überhitzte Dampf auch unter Umgehung der Turbine 9 in die Wärmetauscher 95a, 95b der Trocknungsvorrichtungen 95 geleitet werden, wobei er ein Entspannungsventil 940 passieren muss, um beispielsweise von einem Druck von 85 bar auf 12 bar entspannt zu werden. Von dem entspannten Dampf der Leitung 94 kann schließlich ein weiterer Teilstrom abgezweigt werden (nicht dargestellt), welcher zur Erwärmung des Speisewassers in einem weiteren Wärmetauscher 93 eingesetzt werden kann.As in 3 Also shown, can from the superheaters 21 flowing superheated steam also bypassing the turbine 9 in the heat exchanger 95a . 95b the drying devices 95 be directed, where he is a relaxation valve 940 has to pass, for example, to be relaxed by a pressure of 85 bar to 12 bar. From the relaxed steam of the pipe 94 Finally, a further partial flow can be diverted (not shown), which for heating the feed water in another heat exchanger 93 can be used.

Das vorstehend beschriebene Dampfkraftwerk zeichnet sich durch eine hohe Prozesseffizienz infolge einer optimierten Ausnutzung der Prozesswärme aus. Sämtliche angegebenen Prozesskenndaten, insbesondere Druck- und Temperaturangaben, sind dabei jedoch rein beispielhaft zu verstehen. Es versteht sich, dass auch andere Parameterbereiche gewählt werden können, um die beschriebenen Vorteile zu erzielen.The steam power plant described above is characterized by a high process efficiency as a result of optimized utilization of the process heat. All specified process characteristics, in particular pressure and temperature specifications, are to be understood as examples only. It is understood that other parameter ranges can be chosen to achieve the advantages described.

Claims

Steam generator comprising a first train ( 1 ) with a combustion chamber ( 11 ) and an evaporator ( 13 ) and at least a second train ( 2 ) with at least one heat exchanger, in particular an evaporator, superheater ( 21 ), Air preheater and / or economizer ( 22 ), characterized in that the combustion chamber ( 11 ) a grate firing ( 12 ) and between the first and the at least one second train ( 1 . 2 ) a separation device ( 3 ), in particular a cyclone, for the separation of particles and aerosols is arranged.

Steam generator according to claim 1, characterized in that the evaporator ( 13 ) of the first turn ( 1 ) of the steam generator, a water / steam-permeable pipe-web-pipe construction ( 13 ).

Steam generator according to claim 1 or 2, characterized in that the first and the second train ( 1 . 2 ) of the steam generator with the separating device ( 3 ) take the form of an inverted U, such that the first train ( 1 ) from the flue gases of the grate firing ( 12 ) is flowed upward and the second train ( 2 ) is flowed through by the flue gases down.

Steam generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outflow region of the second train ( 1 ) via a recirculation gas line ( 23 ) with the combustion chamber ( 11 ), so that at least a part of the second train ( 2 ) of the steam generator cooled flue gases as recirculation gas in the combustion chamber ( 11 ) of the first turn ( 1 ) is traceable.

Steam generator according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the combustion air supply ( 15 . 16 ) for grate firing ( 12 ) of the steam generator at least one heat exchanger ( 15a . 15b . 16a . 16b ) is provided for preheating the combustion air via the thermal energy of the steam generated in the steam generator and / or of the feed water recycled to the steam generator.

Plant for generating steam comprising at least one steam generator according to one of claims 1 to 5.

Plant according to claim 6, characterized in that the plant a drying device ( 5 ).

Plant according to claim 7, characterized in that the outflow area ( 2a ) of the second turn ( 2 ) of the steam generator via a flue gas line ( 24 ) with the drying device ( 5 ) connected is.

Plant according to claim 8, characterized in that on the hot gas line in front of the inlet opening of the drying device ( 5 ) a task unit ( 5a ) for feeding solid, particulate or fibrous fuel into the drying device ( 5 ) is provided inflowing flue gas stream.

Plant according to claim 9, characterized in that behind the drying device ( 5 ) a second separation device ( 6 ), in particular a cyclone, for the deposition of the dried fuel is arranged and also a conveyor is provided, by means of which the dried fuel for grate firing of the steam generator is transportable.

Installation according to one of claims 6 to 10, characterized in that the system comprises a condenser heat exchanger ( 4 ), in which a further heat transfer medium, in particular thermal oil, is heated.

Steam power plant comprising at least one steam turbine ( 9 ) and a connected generator ( 9a ) and a steam generating plant according to any one of claims 6 to 11.

Steam power plant according to claim 12, characterized in that the steam power plant additionally at least one drying device ( 95 ) of particulate material, in particular wood fibers and shavings, wherein the at least one drying device ( 95 ) by at least one steam-permeable heat exchanger ( 95a . 95b ), in particular a condenser heat exchanger, can be heated.